JP3093296B2 - 視線検出装置を有するカメラ - Google Patents

視線検出装置を有するカメラ

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JP3093296B2
JP3093296B2 JP03048088A JP4808891A JP3093296B2 JP 3093296 B2 JP3093296 B2 JP 3093296B2 JP 03048088 A JP03048088 A JP 03048088A JP 4808891 A JP4808891 A JP 4808891A JP 3093296 B2 JP3093296 B2 JP 3093296B2
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一樹 小西
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2213/00Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B2213/02Viewfinders
    • G03B2213/025Sightline detection

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮影系による被写体像
が形成されている観察面(ピント面)上の観察者(撮影
者)が観察している注視点方向の軸いわゆる視線(視
軸)を検出するようにした視線検出装置を有したカメラ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より観察者が観察面上のどの位置を
観察しているかを検出する、いわゆる視線(視軸)を検
出する装置が種々提案されている。
【0003】例えば特開昭61−172552号公報に
おいては、光源からの平行光束を観察者の眼球の前眼部
へ投射し、角膜からの反射光による角膜反射像と瞳孔の
結像位置を利用して視軸を求めている。図6は視線検出
方法の原理説明図で、(A)図は視線検出光学系の概略
図、(B)図は光電素子列6の出力強度図である。
【0004】同図において、5は観察者に対して不感の
赤外光を放射する発光ダイオード等の光源であり、投光
レンズ3の焦点面に配置されている。光源5より放射さ
れた赤外光は投光レンズ3により平行光となりハーフミ
ラー2で反射し、眼球の角膜21を照明する。このとき
角膜21の表面で反射した赤外光の一部による角膜反射
像(虚像)dはハーフミラー2を透過し受光レンズ4に
より集光され光電素子列6上の位置d′に投影される。
また虹彩23の端部a、bからの光束は受光レンズ4を
介して光電素子列6上の位置a′、b′に該端部a、b
の像を結像する。受光レンズ4の光軸(光軸ア)に対す
る眼球の光軸イの回転角θが小さい場合、虹彩23の端
部a、bのZ座標をZa、Zbとすると、瞳孔24の中
心位置cの座標Zcは、 Zc≒(Za+Zb)/2 と表わされる。
【0005】また、角膜反射像dのZ座標と角膜21の
曲率中心OのZ座標とは一致するため、角膜反射像の発
生位置dのZ座標をZd、角膜21の曲率中心Oと瞳孔
24の中心Cまでの距離をOCとすると眼球光軸イの回
転角θは、 OC*SINθ≒Zc−Zd (1) の関係式を略満足する。このため演算処理装置9におい
て、(B)図のごとく光電素子列6上に投影された各特
徴点(角膜反射像d及び虹彩の端部a、b)の位置を検
出することにより眼球光軸イの回転角θを求めることが
できる。この時(1)式は、 β*OC*SINθ≒(Za′+Zb′)/2−Zd′ (2) とかきかえられる。但し、βは受光レンズ4に対する眼
球の位置により決まる倍率である。
【0006】さらに、観察者の眼球光軸の回転角θが算
出されると眼球の光軸と視軸の補正をすることにより観
察者の視線が求められる。
【0007】また同図においては、観察者の眼球がZ−
X平面(例えば水平面)内で回転する例を示している
が、観察者の眼球がX−Y平面(例えば垂直面)内で回
転する場合においても同様に検出可能である。
【0008】図7は一眼レフカメラに視線検出装置を配
置した場合の要部概略図である。撮影レンズ101を透
過した被写体光は、跳ね上げミラー102により反射さ
れピント板104の焦点面近傍に結像する。さらにピン
ト板104にて拡散した被写体光はコンデンサーレンズ
105、ペンタダハプリズム106、接眼レンズ1を介
して撮影者のアイポイントに導かれる。視線検出光学系
は、撮影者(観察者)に対して不感の赤外発光ダイオー
ド等の光源5、投光レンズ3とからなる照明光学系と、
光電素子列6、受光レンズ4とからなる受光光学系とか
ら構成され、ダイクロイックミラーを兼ねた接眼レンズ
1の上方に配置されている。赤外発光ダイオード5から
発した赤外光はダイクロイックミラー面1aにおいて反
射され撮影者の眼球を照明する。さらに眼球で反射した
赤外光の一部はダイクロイックミラー面1aで再反射し
受光レンズ4を介して光電素子列6上に集光する。光電
素子列6上で得られた眼球の像情報(図6(B))より
演算処理装置9において撮影者の視線の方向が算出され
る。
【0009】このように一眼レフカメラにおいて撮影者
がピント面上のどのポイントを観察しているかを知るこ
とができると、例えばファインダー画面内の複数ポイン
トの焦点検出が可能な焦点検出装置を有するカメラなら
ば、撮影者が焦点検出可能なポイントの内の主被写体
(撮影者が撮影しようとしている被写体)と合致する一
つのポイントを選択して自動焦点検出を行なおうとする
場合、その一つを選択入力する手間を省き撮影者が観察
しているポイントを焦点検出するポイントとみなし、該
ポイントを自動的に選択して自動焦点検出を行なうのに
有効である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、視線情
報から求められた主被写体(主視線)の位置に対応した
ポイントの焦点検出を行なって該ポイントにおけるデフ
ォーカス量からフォーカスレンズの焦点調節を行なう
際、該フォーカスレンズが焦点調節のためにレンズ駆動
中は視線情報は必要なく、またフォーカスレンズ駆動中
に得られた視線情報を焦点検出を行なう際の位置情報と
して使用しないにしても視線検出を実行すると不必要に
エネルギーを消費してしまうという欠点があった。
【0011】又、フォーカスレンズの駆動中ではファイ
ンダー内の表示状態が変化(ピントが変化)しており、
この状態での視線は主被写体以外のものを見ることも多
く、過った情報となることがある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、ファインダー
を覗く観察者の視線を検出する視線検出装置を有するカ
メラにおいて、前記視線検出装置の検出結果から複数の
焦点検出領域から少なくとも1つを選択する選択手段
と、前記選択手段により選択した焦点検出領域の焦点状
態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段からの
情報に基づいて撮影レンズのフォーカス用レンズを駆動
する駆動手段と、前記駆動手段による前記フォーカス用
レンズの駆動中は、前記視線検出装置による視線検出動
作を禁止する制御手段とを設けたことを特徴としてい
る。
【0013】
【実施例】図1−図4は本発明の第1の実施例で、図1
(A)は一眼レフカメラの概略図、同図(B)は焦点検
出装置の要部斜視図、図2は視線検出装置の要部斜視図
である。各図において1は接眼レンズで、可視光透過,
赤外光反射のダイクロイックミラー1aが斜設されてお
り、光分割器を兼ねている。4は受光レンズ、5a,5
b,5cは照明光源であるところの赤外発光ダイオー
ド、6は光電素子列を2次元的に配したイメージセンサ
ーで、受光レンズ4及び接眼レンズ1に関して所定の位
置にある眼の瞳孔近傍と共役になるように配置されてい
る。9は演算処理装置である。
【0014】また図2において照明用の赤外発光ダイオ
ード5a,5b,5cはカメラと観察者の眼球との距離
を検出するために2個一組で使用され、カメラの姿勢に
応じて(5a,5b;横位置)、(5b,5c;縦位
置)の赤外発光ダイオードの組が選択される。尚、各図
においてカメラの姿勢を検知する検知手段は図示されて
いないが水銀スイッチ等を利用した姿勢検知手段が有効
である。さらに101は撮影レンズ、102は跳ね上げ
ミラー、103は表示素子、104はピント板、105
はコンデンサーレンズ、106はペンタダハプリズム、
107はサブミラー、108は多点焦点検出装置、10
9はマイクロコンピュータなどのカメラ制御回路、11
0はマイクロコンピュータなどのレンズ制御回路、11
1は視線検出スイッチ、112はヘリコイドギヤのつい
たレンズ枠、113、114、115はギヤ、116、
117はシャフト、118はエンコーダー、119はフ
ォトインタラプター、120はモーター、121は2段
操作できるレリーズスイッチである。なお、カメラ制御
回路109は視線検出を中止する制御手段をかねてい
る。
【0015】多点焦点検出装置108の説明は本発明理
解のために必要ないため概略にとどめる。図1(A)及
び(B)に描くように、撮影レンズ101の予定結像面
近傍に配され、それぞれ焦点検出領域を決める複数のス
リットa〜eを有した視野マスク130と、角スリット
内の像に対してフィールドレンズの作用を果たすレンズ
部材131を近接配置し、さらにスリット数に応じた再
結像レンズの組132と光電素子列の組133(具体的
にはa〜e)を順番に配置する。スリット、フィールド
レンズ、再結像レンズの組、そして光電素子列の組はそ
れぞれ周知の焦点検出系を構成し、各組ごとに単独に焦
点検出可能とする。尚、同図(B)では同図(A)の多
点焦点検出装置108に示したミラーは省略してある。
撮影レンズ101を透過した被写体光の一部は跳ね上げ
ミラー102によって反射してピント板104近傍に結
像する。ピント板104の拡散面で反射した被写体光は
コンデンサーレンズ105、ペンタダハプリズム10
6、接眼レンズ1を介してアイポイントに導かれる。撮
影者はピント板104に投影された被写体像を観察しな
がらフレーミングを行なうが、この時撮影者の視線は写
したい被写体を中心に動いている。ここで表示素子10
3は例えば偏光板を用いない2層タイプのゲスト−ホス
ト型液晶素子で、ファインダー視野内の各組a〜eの焦
点検出領域を個々にスーパーインポーズ表示するように
設定されている。
【0016】また、撮影レンズ101を透過した被写体
光の一部は、跳ね上げミラー102を透過し、サブミラ
ー107で反射してカメラ本体底部に配置された多点焦
点検出装置108に導かれる。多点焦点検出装置108
においては、カメラ制御装置109より出された焦点検
出領域信号に基づいてそれに対応した領域a〜eの焦点
状態を検出する。
【0017】本実施例に係る視線検出装置は、付番1、
4−6で表わされた部材より構成された視線検出光学系
と、撮影者の視線を算出する演算処理装置9とから構成
されている。赤外発光ダイオード5a,5bから発光す
る赤外光は接眼レンズ1に入射し、ダイクロイックミラ
ー1aにより一部反射されアイポイント近傍に位置する
不図示の観察者の眼球を照明する。また眼球で反射した
赤外光は、ダイクロイックミラー1aで反射され、受光
レンズ4によって収束しながらイメージセンサー6上に
像を形成する。尚、本実施例における視線検出原理につ
いては後述する。
【0018】図3は本実施例にかかる視線検出装置を有
するカメラのレンズの焦点調節の動作を示すフローチャ
ートである。カメラ本体あるいは撮影レンズ101に付
帯した視線検出スイッチ111が投入されると(#10
0)、カメラ制御装置109はレンズ制御回路110を
介して撮影レンズ101のフォーカスモードの設定状態
を確認し、オートフォーカスモードに設定されているか
否かの判別を行なう(#101)。オートフォーカスモ
ードに設定されていないと判別されると(#101)、
カメラ制御回路109は視線検出スイッチ111の状態
にかかわらず視線検出動作をOFF状態に設定して視線
検出を実行しない(#110)。
【0019】またオートフォーカスモードに設定されて
いると判別されると(#101)、カメラはシャッター
レリーズスイッチ121の第1段操作が行なわれるまで
待機する(#102)。シャッターレリーズスイッチ1
21の第1段操作が行なわれると、カメラ制御回路10
9は演算処理装置9に視線検出開始信号を送って視線検
出(データs(i))が行なわれる(#103)。同時
に検出された視線データs(i)は演算処理装置9に記
憶される。そして記憶された該視線データS(i)に基
づいて主被写体の位置Pが算出される(#104)。ま
た算出された主被写体の位置情報は演算処理装置9より
カメラ制御回路109に送られ、該カメラ制御回路10
9は検出された主被写体の位置Pに対応する焦点検出領
域(a〜eの少なくともひとつ)を表示素子103によ
ってファインダー内に表示するとともに、多点焦点検出
装置108によって焦点検出された該焦点検出領域の焦
点調節情報に基づいて撮影レンズ101が合焦している
か否かを判定される(#106)。撮影レンズ101が
合焦していないと判定されると(#106)、カメラ制
御回路109は前記焦点調節情報をレンズ制御回路11
0に送って撮影レンズ101の焦点調節を行なう。この
時カメラ制御回路109から焦点調節情報を受け取った
レンズ制御回路110はモーター120に信号を送って
モーター120を合焦方向に回転させる。モーター12
0の駆動力はシャフト117とそれに連結したギヤ11
5に伝達され、さらにギヤ115とかみ合ったギヤ11
4と該ギヤ114が連結したシャフト116及び該シャ
フト116に連結したギヤ113を介して、レンズ枠1
12に伝達される。レンズ枠112にはヘリコイドギヤ
112aがついており、モーター120の回転にともな
ってレンズ枠112はカメラ本体に対して移動し、その
結果撮影レンズが焦点調節される(#111)、すなわ
ち、フォーカシングは全体繰出しによって行なわれる。
またシャフト116の一端にはエンコーダー118が連
結され、該エンコーダー118の動きはフォトインタラ
プタ119で検知されるようになっている。フォトイン
タラプタ119からの信号によって撮影レンズ101が
どの程度移動したか検知して正確で且つ早い合焦が得ら
れるようにしている。カメラ制御回路119は撮影レン
ズ101駆動時に視線検出動作を禁止する(#11
2)。
【0020】主被写体の位置情報により該被写体の位置
に対応した焦点検出領域の焦点検出が行なわれ、該焦点
検出領域において撮影レンズ101が合焦していること
が判別されると(#106)、カメラ制御回路109は
モーター120の駆動を停止して次にシャッターレリー
ズスイッチ121の第1操作が行なわれているか否かの
確認を行なう(#107)。この時シャッターレリーズ
スイッチ121の第1段操作が行なわれていなかったら
初期動作に戻りシャッターレリーズスイッチ121の第
1段操作が行なわれるまで待機する(#102)。一
方、シャッターリレーズスイッチ121の第1段操作が
行なわれるならば(#107)、カメラ制御回路109
はさらにシャッターレリーズスイッチ121の第2段操
作が行なわれているか否かの確認を行なう(#10
8)。この時シャッターレリーズスイッチ121の第2
段操作が行なわれていたならば、シャッターレリーズ
(ミラーの退避動作、シャッターの開閉動作)が実行さ
れ撮影が行なわれる(#109)。
【0021】ステップ106で合焦状態が検出された後
はシャッターレリーズスイッチ121の第1段操作が解
除されないかぎり、視線検出動作の禁止状態は継続され
る。
【0022】図4は視線検出方法の原理説明図で同図
(A)は視線検出光学系の概略図、同図(B)はイメー
ジセンサー6の出力強度図である。同図において5a,
5bは観察者に対して不感の赤外光を放射する発光ダイ
オード等の光源であり、各光源は光軸アに対してZ方向
に略対称に配置され観察者の眼球を発散照明している。
【0023】光源5bより放射された赤外光は眼球の角
膜21を照明する。このとき角膜21の表面で反射した
赤外光の一部による角膜反射像dは受光レンズ4により
集光されイメージセンサー6上の位置d′に再結像す
る。
【0024】同様に光源5aより放射された赤外光は眼
球の角膜21を照明する。このとき角膜21の表面で反
射した赤外光の一部による角膜反射像eは受光レンズ4
により集光されイメージセンサー6上の位置e′に再結
像する。
【0025】また虹彩23の端部a,bからの光束は受
光レンズ4を介してイメージセンサー6上の位置a′.
b′に該端部a,bの像を結像する。受光レンズ4の光
軸(光軸ア)に対する眼球の光軸イの回転角θが小さい
場合、虹彩23の端部a,bのZ座標をZa,Zbとす
ると、瞳孔24の中心位置cの座標Zcは、 Zc≒(Za+Zb)/2 と表わされる。
【0026】また、角膜反射像d及びeの中点のZ座標
と角膜21の曲率中心OのZ座標Zoとは一致するた
め、角膜反射像の発生位置d,eのZ座標をZd,Z
e,角膜21の曲率中心Oと瞳孔24の中心Cまでの距
離をOCとすると眼球光軸イの回転角θは、 OC*SINθ≒Zc−(Zd+Ze)/2 (3) の関係式を略満足する。このため演算処理回路9におい
て(B)図のごとくイメージセンサー6上の一部に投影
された各特徴点(角膜反射像d,e及び虹彩の端部a.
b)の位置を検出することにより眼球光軸イの回転角θ
を求めることができる。この時(3)式は、 β*OC*SINθ≒(Za′+Zb′)/2−(Zd′+Ze′)/2 ( 4) とかきかえられる、但し、βは受光レンズ4に対する眼
球の位置により決まる倍率で、実質的に角膜反射像の間
隔|Zd′−Ze′|の関係である。
【0027】観察者の眼球の回転角θが算出されると眼
球の光軸と視軸の補正をすることにより観察者の視線が
求められる。以上のような観察者の視線を求める演算
は、前記(4)式に基づき演算処理回路9のマイクロコ
ンピュータのソフトで実行される。また同図において
は、観察者の眼球がZ−X平面(例えば水平面)内で回
転する例を示しているが、観察者の眼球がX−Y平面
(例えば垂直面)内で回転する場合においても同様に検
出可能である。
【0028】図5は本発明の第2の実施例で、同図はレ
ンズの焦点調節動作のフローチャートである。尚本実施
例において用いられるカメラの構成は図1で示したもの
と同一であるため省略する。以下図1及び図5を用いて
説明する。
【0029】カメラ本体あるいは撮影レンズ101に付
帯した視線検出スイッチ111が投入されると(#20
0)、カメラ制御回路109は晴れレンズ制御回路11
0を介してフォーカスモードの設定状態を確認し、オー
トフォーカスモードに設定されているか否かの判別を行
なう(#201)。オートフォーカスモードに設定され
ていないと判別されると(#201)、カメラ制御装置
109は視線検出スイッチ111の設定にかかわらず視
線検出を実行しない(#212)。
【0030】またオートフォーカスモードに設定されて
いると判別されると(#201)、カメラはシャッター
レリーズスイッチ121の第1段操作が行なわれるまで
待機する(#202)。シャッターレリーズスイッチ1
21の第1段操作が行なわれると、カメラ制御回路10
9は演算処理装置9に視線検出開始信号を送って視線検
出(データs(i))が行なわれる(#203)。同時
に検出された視線データs(i)は演算処理装置9に記
憶される。そして記憶された該視線データS(i)に基
づいて主被写体の位置Pが算出される(#204)。ま
た算出された主被写体の位置情報は演算処理装置9より
カメラ制御回路109に送られ、該カメラ制御回路10
9は検出された主被写体の位置Pに対応する焦点検出領
域a〜eを表示素子103によってファインダー内に表
示するとともに、該焦点領域の焦点情報に基づいて撮影
レンズ101が合焦しているか否かを判定する(#20
6)。撮影レンズ101が合焦していないと判定される
と(#206)、カメラ制御回路109は前記焦点調節
情報をレンズ制御回路110に送って撮影レンズ101
の焦点調節を行なう。この時カメラ制御回路109から
焦点調節情報を受け取ったレンズ制御回路110はモー
ター120に信号を送ってモーター120を回転させ
る。モーター120の駆動力はシャフト117とそれに
連結したギヤ115に伝達され、さらにギヤ115とか
み合ったギヤ114と該ギヤ114が連結したシャフト
116及び該シャフト116に連結したギヤ113を介
して、レンズ枠112に伝達される。レンズ枠112に
はヘリコイドギヤ112aがついており、モーター12
0の回転にともなってレンズ枠112はカメラ本体に対
して移動しその結果撮影レンズが焦点調節される(#2
12)。すなわち全体繰出しのフォーカシングを行な
う。またシャフト116の一端にはエンコーダー118
が連結され、該エンコーダー118の働きはフォトイン
タラプタ119で検知されるようになっている。フォト
インタラプタ119からの信号によって撮影レンズ10
1がどの程度移動したか検知して、正確で且つ早い合焦
が得られるようにしている。
【0031】主被写体の位置情報より該被写体の位置に
対応した焦点検出領域の焦点検出が行なわれ(#20
5)、該焦点検出領域において撮影領域において撮影レ
ンズ101が合焦していることが判別されると、カメラ
制御回路109は視線検出動作(ステップ203、20
4)を再開し(#207)、さらにシャッターレリーズ
スイッチ121の第1段操作が継続しているか否かの確
認を行なう(#208)。この時シャッターレリーズス
イッチ121の第1段操作が解除されていれば初期動作
に戻り、次のシャッターレリーズスイッチ121の第1
段操作が行なわれるまで待機する(#202)。またシ
ャッターレリーズスイッチ121の第1段操作が行なわ
れていたならば(#208)、カメラ制御回路109は
さらにシャッターレリーズスイッチ121の第2段操作
が行なわれているか否かの確認を行なう(#209)。
この時シャッターレリーズスイッチ121の第2段操作
が行なわれていたならばシャッターレリーズが実行され
撮影が行なわれる(#210)。
【0032】この実施例の場合には合焦後に再度視線検
出動作を再開させて表示素子103によってファインダ
ー内に表示するようにした。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ファイ
ンダーを覗く観察者の視線を検出する視線検出装置を有
するカメラにおいて、前記視線検出装置の検出結果から
複数の焦点検出領域から少なくとも1つを選択する選択
手段と、前記選択手段により選択した焦点検出領域の焦
点状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段か
らの情報に基づいて撮影レンズのフォーカス用レンズを
駆動する駆動手段と、前記駆動手段による前記フォーカ
ス用レンズの駆動中は、前記視線検出装置による視線検
出動作を禁止する制御手段とを設けたことにより、無駄
な視線検出動作を行うことがないので、カメラのエネル
ギー消費を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例としての一眼レフカメラの概略図。
【図2】視線検出装置の要部斜視図。
【図3】第1実施例としての焦点調節動作のフローチャ
ート。
【図4】視線検出を示す説明図。
【図5】第2実施例としての焦点調節動作のフローチャ
ート。
【図6】視線検出を示す説明図。
【図7】一眼レフカメラの要部概略図。
【符号の説明】
9 演算処理装置 101 撮影レンズ 103 表示素子 108 多点焦点検出装置 109 カメラ制御回路 110 レンズ制御回路 111 視線検出スイッチ 112 レンズ枠 120 フォーカスモーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 康夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−284184(JP,A) 特開 昭61−45208(JP,A) 特開 昭63−94232(JP,A) 特開 昭63−194238(JP,A) 特開 平2−32312(JP,A) 特開 平3−293367(JP,A) 特開 平4−267230(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 7/28 G03B 13/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファインダーを覗く観察者の視線を検出
    する視線検出装置を有するカメラにおいて、 前記視線検出装置の検出結果から複数の焦点検出領域か
    ら少なくとも1つを選択する選択手段と、 前記選択手段により選択した焦点検出領域の焦点状態を
    検出する焦点検出手段と、 前記焦点検出手段からの情報に基づいて撮影レンズのフ
    ォーカス用レンズを駆動する駆動手段と、 前記駆動手段による前記フォーカス用レンズの駆動中
    は、前記視線検出装置による視線検出動作を禁止する制
    御手段とを設けたことを特徴とするカメラ。
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