JP3180458B2

JP3180458B2 - 視線検出手段を有するカメラ

Info

Publication number: JP3180458B2
Application number: JP22234192A
Authority: JP
Inventors: 宏之岩崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 2001-06-25
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH05232374A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、視線検出手段を有する
カメラに関し、特に、撮影者の眼球の向きから得られる
視線位置を被写界における被写体位置として、焦点制御
および露出制御を行う視線検出手段を有するカメラに関
する。通常のカメラにおいては、カメラに備えられた撮
影レンズの被写界の中央部に被写体があることを前提と
して、被写界の中央部の情報に基づいて、焦点制御およ
び露出制御を行っている。

【０００２】一方、被写体を中央からはずした位置に配
置した構図で撮影を行う場合も多く、このような場合に
対応して、中央部からはずれた位置にある被写体部分の
情報に基づいて、焦点制御および露出制御を行いたいと
いう要望がある。これに応じて、撮影者が被写体を注視
していることを利用して、撮影者の眼球の向きから撮影
者の視線の方向を求め、この視線が被写界と交差する視
線位置を被写体位置として、焦点制御および露出制御を
行う技法が提案されている。

【０００３】

【従来の技術】撮影者の視線位置を被写体位置として検
出し、焦点制御および露出制御を行う技法としては、特
開昭６３−９４２３２号公報『カメラ制御装置』で開示
された技法がある。図２１に、上述したカメラ制御装置
の構成を示す。

【０００４】図２１において、撮像回路６１４は２次元
ＣＣＤ素子（以下、単にＣＣＤと称する）６１５を備え
ており、このＣＣＤ６１５上に、撮影レンズ６１０およ
び絞り６１２からなる撮像光学系による像が結像する構
成となっている。また、図において、眼球運動検出器６
３０は、黒目の位置から眼球の向きを判別して、ゲート
制御回路６３４に送出する構成となっている（テレビジ
ョン学会誌Vol. No.2,1986, p41以降を参照）。

【０００５】ゲート制御回路６３４は、この判別結果と
クロック回路６２８からの水平同期信号および垂直同期
信号とに基づいて、ゲート６１６の開閉を制御するゲー
ト制御信号を生成する構成となっており、上述した判別
結果で示される撮影者の注視部分に相当するＣＣＤ６１
５の出力に応じて、ゲート６１６の開放を指示する構成
となっている。これにより、撮像回路６１４の出力から
撮影者が注視している部分が抽出され、自動焦点（Ａ
Ｆ）制御回路６２０および自動露出（ＡＥ）制御回路６
２２に送出されて、それぞれレンズ駆動装置６２４と絞
り駆動装置６２６の制御処理に供される。

【０００６】このように、ファインダーを覗いている撮
影者の視線位置の情報に基づいて焦点制御および露出制
御を行うことを可能とし、被写体が被写界において占め
る位置にかかわらず、被写体部分の情報に基づいて、カ
メラの制御を行うカメラ制御装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来方式においては、眼球の向きから得た撮影者の視線位
置を被写体位置としている。しかしながら、撮影者は、
常に被写体を注視しているとは限らず、構図のバランス
をみるために被写体以外のものを見たり、画面の外側に
表示された露出制御などに関する情報を見たりしてい
る。

【０００８】特に、撮影者が瞬きをしたり、画面の外側
に表示された情報などを見たりしているときには、上述
した眼球運動検出器６３０によって、被写体位置を判別
することができなくなり、焦点制御および露出制御がで
きなくなる可能性がある。本発明は、視線位置の検出の
可不可にかかわらず、常に、被写体位置を判別可能とす
る視線検出手段を有するカメラを提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１および
請求項２の発明の構成を示す図である。請求項１の発明
は、結像光学系１０１で捉えられる被写界内における撮
影者の視線位置を被写体位置として検出する視線検出手
段１０２を有するカメラにおいて、被写界における光の
強度分布を測定する測光手段１１１と、測光手段１１１
によって得られた光の強度分布とそれまでに得られた視
線位置とに基づいて、被写界内における被写体位置を求
めて、この被写体位置を追尾する追尾手段１１２と、視
線検出手段１０２による視線位置の検出が可能であるか
否かを判定する判定手段１１３と、判定手段１１３によ
る判定結果に応じて、視線検出手段１０２と追尾手段１
１２とによってそれぞれ得られた被写体位置のいずれか
を選択する選択手段１１４とを備えたことを特徴とす
る。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の視線
検出手段を有するカメラにおいて、測光手段１１１が、
被写界における光の強度分布を複数の色成分ごとに測定
する構成であり、追尾手段１１２が、各色成分の強度分
布から得られる色情報に基づいて、被写体位置を追尾す
る構成であることを特徴とする。図２は、請求項３の発
明の要部を示す図である。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１に記載の視線
検出手段を有するカメラにおいて、選択手段１１４によ
って選択された被写体位置に応じて、測光手段１１１の
出力から被写界の少なくとも一部の領域に対応する測光
結果を抽出して露出制御に供する第１抽出手段１２１
と、入力される測光結果から被写体に適合する露出値を
求め、この露出値に応じた露出調整を行う露出制御手段
１２２とを備えたことを特徴とする。

【００１２】図３は、請求項４の発明の要部を示す図で
ある。請求項４の発明は、請求項１に記載の視線検出手
段を有するカメラにおいて、選択手段１１４から得られ
る被写体位置で示される被写体に対応する光像の合焦状
態を判別する合焦判別手段１３１を有し、この判別結果
に応じて、結像光学系１０１の焦点位置を調整する焦点
制御手段１３２を備えたことを特徴とする。

【００１３】図４は、請求項５の発明の要部を示す図で
ある。請求項５の発明は、請求項１に記載の視線検出手
段を有するカメラにおいて、追尾手段１１２が、被写界
内の各位置が被写体位置である旨の命題の適合度を求め
て、被写体の追尾処理に供する第１ファジー演算手段１
４１を有することを特徴とする。

【００１４】図５は、請求項６の発明の要部を示す図で
ある。請求項６の発明は、請求項１に記載の視線検出手
段を有するカメラにおいて、選択手段１１４から得られ
る被写体位置と測光手段１１１による測光結果とに基づ
いて、被写界内の各位置が被写体に含まれる旨の命題の
適合度を求める第２ファジー演算手段１５１と、適合度
に基づいて、被写体部分に対応する測光結果を抽出して
露出制御に供する第２抽出手段１５２と、入力される測
光結果から被写体に適合する露出値を求め、この露出値
に応じた露出調整を行う露出制御手段１２２とを備えた
ことを特徴とする。

【００１５】図６は、請求項７の発明の要部を示す図で
ある。請求項７の発明は、請求項１に記載の視線検出手
段を有するカメラにおいて、選択手段１１４から得られ
る被写体位置と測光手段１１１による測光結果とに基づ
いて、被写界内の各位置が被写体に含まれる旨の命題の
適合度を求める第２ファジー演算手段１５１と、適合度
を用いて、対応する測光結果に重み付けを行い、得られ
た測光結果を露出制御に供する加重手段１６１と、入力
される測光結果から被写体に適合する露出値を求め、こ
の露出値に応じた露出調整を行う露出制御手段１２２と
を備えたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１の発明は、測光手段１１１と追尾手段
１１２とによって、視線検出手段１０２とは独立に被写
体位置が求められているので、視線検出手段１０２によ
る視線検出が不可能となった場合に、判定手段１１３の
判定結果に応じて、選択手段１１４が追尾手段１１２に
よる被写体位置を選択することにより、常に最新の被写
体位置を得ることが可能である。

【００１７】また、請求項２の発明は、測光手段１１１
により、複数の色成分ごとの強度分布が得られるので、
追尾手段１１２において、被写体の色に着目した追尾処
理を行うことが可能である。これにより、被写体位置を
より確実に求めて追尾することができる。また、請求項
３の発明は、第１抽出手段１２１により、選択手段１１
４で選択された被写体位置を含む被写界の領域に対応す
る測光結果を抽出することが可能であるので、露出制御
手段１２２において、被写体に適合する露出値を得るこ
とができる。

【００１８】請求項４の発明は、合焦判別手段１３１に
より、選択手段１１４で選択された被写体位置で示され
る被写体の光像の合焦状態が判別されるので、焦点制御
手段１３２により、被写体に適合した焦点制御を行うこ
とが可能となる。請求項５の発明は、第１ファジー演算
手段１４１によって得られる適合度に基づいて、追尾手
段１１２が追尾処理を行うことにより、常時移動する被
写体のその瞬間の位置が有する曖昧さを考慮しながら、
定量的な指標で評価して追尾することが可能となる。

【００１９】請求項６の発明は、第２抽出手段１５２
が、上述した適合度に基づいて被写体部分に対応する測
光結果を抽出するので、露出制御手段１２２において、
被写体部分の輝度値に基づいた露出値を求めることが可
能となり、被写体に適合した露出制御を行うことができ
る。請求項７の発明は、加重手段１６１により、上述し
た適合度を用いた重みが測光結果に付けられ、得られた
測光結果に基づいて、露出制御手段１２２が露出値を求
めるので、各測光結果が被写体部分の測光結果である度
合いの違いを考慮して、露出値を求めることが可能とな
る。これにより、より被写体に適合した露出制御を行う
ことができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図７は、請求項１の発明を適用した
一眼レフカメラの実施例構成図である。図７において、
撮影レンズ２１０は結像光学系１０１に相当するもので
ある。露光時以外は、この撮影レンズ２１０を介してカ
メラに入射する光束の一部は、ハーフミラー２０１では
ねあげられ、ペンタプリズム２０２の入射面に設けられ
たピント板２０３上に結像する構成となっており、撮影
者が、接眼レンズ２０４を介して、このピント板２０３
上の像を観察できる構成となっている。

【００２１】また、上述した接眼レンズ２０４の内部に
は、ビームスプリッタ２０５が設けられており、視線検
出手段１０２は、この接眼レンズ２０４を介して、撮影
者の眼球を観察し、視線位置を検出する構成となってい
る。図８に、視線検出手段１０２の詳細構成を示す。図
８において、視線検出手段１０２は、発光素子２２１か
ら放射される光をハーフミラー２２２と接眼レンズ２０
４のビームスプリッタ２０５とによって眼球に入射さ
せ、網膜からの反射光をレンズ２２３によって、２次元
ＣＣＤイメージセンサ（以下、単にＣＣＤろ称する）２
２４上に結像する構成となっている。このＣＣＤ２２４
は、図９に示すようにｎ×ｍ個の素子から形成されてお
り、レンズ２２３により像の強度分布を測定する構成と
なっている。また、不図示の検出処理回路は、ＣＣＤ２
２４の出力に基づいて、撮影者の視線位置を検出する構
成となっている。

【００２２】ここで、網膜からの反射光は、人間の眼が
注視している方向への強度が最も強くなる。つまり、上
述したＣＣＤ２２４によって得られた強度分布の極大値
に対応する素子の位置により、撮影者の視線方向を判別
することができる。例えば、撮影レンズ２１０の被写界
をｎ×ｍ個の要素領域に分割しておき、各要素領域と上
述したＣＣＤ２２４の各素子とが対応するように、上述
したレンズ２２３の倍率などを決めておけば、極大値に
対応する素子の座標として、視線位置を検出することが
できる。

【００２３】この場合は、検出処理回路２２５をＣＣＤ
２２４の出力を順次に比較して極大値をみつける構成と
し、該当する素子があるか否かを示す検出情報と該当す
る素子の座標とを検出結果として出力すればよい。ま
た、図７において、レンズ２０６と２次元ＣＣＤイメー
ジセンサ（以下、単にＣＣＤと称する）２３１とは、測
光手段１１１を形成しており、上述したピント板２０３
上の像の強度分布を測定する構成となっている。

【００２４】上述したレンズ２０６は、接眼レンズ２０
４の光軸からわずかにずれた別の光軸に配置されてお
り、この光軸に交差する位置に配置されたＣＣＤ２３１
上にピント板２０３上の像を結像する構成となってい
る。このＣＣＤ２３１は、上述したＣＣＤ２２４と同様
にｎ×ｍ個の素子から形成されており、各素子は更に３
つに分割され、それぞれに赤色（Ｒ）成分，緑色（Ｇ）
成分，青色（Ｂ）成分を選択的に透過させるフィルタが
付けられている。図１０に、これらの各色成分のフィル
タの分光特性を示す。つまり、このＣＣＤ２３１の各素
子が、上述したピント板２０３上の像のそれぞれ対応す
る微小領域における光量を各色成分ごとに測定して、各
色成分の強度を出力する構成となっている。

【００２５】ここで、ピント板２０３上の像は、撮影レ
ンズ２１０の被写界に対応しているので、上述したよう
にして、ピント板２０３上の像の強度分布を測定するこ
とにより、撮影レンズ２１０の被写界における各色成分
の光の強度分布を測定することができる。次に、上述し
た測光手段１１１による強度分布の測定結果に基づい
て、被写体位置を判別する方法について説明する。

【００２６】上述した視線検出手段１０２によって撮影
者の視線位置から被写体位置が、被写界における座標
（Xa, Ya) として与えられている場合に、視線位置が検
出されてから時間Δｔが経過したときの被写体位置は、
時間Δｔが短い場合には上述した座標に近い位置にある
と考えられる。また、被写体の色を示す分光特性は、ほ
ぼ一定であると考えられる。

【００２７】従って、追尾手段１１２は、視線検出手段
１０２で得られた被写体位置に近く、しかも、分光特性
が近似している場所を被写体位置として追尾すればよ
い。図１１に、追尾手段１１２の詳細構成を示す。ま
た、図１２に、追尾処理を表す流れ図を示す。図１１に
おいて、追尾手段１１２は、座標保持部２４１と、分光
情報保持部２４２と、距離算出部２４３と、差分算出部
２４４と、適合度算出部２４５と、合成部２４６と、被
写体検出部２４７とから形成されている。

【００２８】この座標保持部２４１は、被写体位置を示
す座標として、被写体位置に対応するＣＣＤ２３１の素
子の座標を保持しており、分光情報保持部２４２は、被
写体位置の色を示す分光情報として、上述した被写体位
置に対応する素子の各色成分の出力をこれらの出力の総
和を用いて規格化した値Ｒ(Xa, Ya)，Ｇ(Xa, Ya)，Ｂ(X
a, Ya)を保持している。この分光情報Ｒ(Xa, Ya)，Ｇ(X
a,Ya),Ｂ(Xa, Ya)は、上述した素子からのＲ，Ｇ，Ｂ各
成分に対応する出力ｒ(Xa,Ya),ｇ(Xa, Ya)，ｂ(Xa, Ya)
を用いて、Ｒ(Xa, Ya)＝ｒ(Xa,Ya) ／（ｒ(Xa,Ya) ＋ｇ(Xa, Ya)＋ｂ(Xa, Ya)）Ｇ(Xa, Ya)＝ｇ(Xa,Ya) ／（ｒ(Xa,Ya) ＋ｇ(Xa, Ya)＋ｂ(Xa, Ya)）Ｂ(Xa, Ya)＝ｂ(Xa,Ya) ／（ｒ(Xa,Ya) ＋ｇ(Xa, Ya)＋ｂ(Xa, Ya)）のように表される。従って、上述した分光情報Ｒ(Xa,Y
a),Ｇ(Xa,Ya),Ｂ(Xa, Ya)それぞれ値の範囲は０ないし
１となっている。

【００２９】また、これらの座標および分光情報は、そ
れぞれ距離算出部２４３および差分算出部２４４に送出
される構成となっている。まず、ステップ３０１におい
て、距離算出部２４３は、上述した被写体位置を示す座
標に基づいて、被写界の各要素領域と被写体位置との距
離を算出し、また、差分算出部２４４は、被写体位置の
分光情報とＣＣＤ２３１の各素子の出力とから、被写界
の各要素領域の色を示す分光情報と被写体位置の色を示
す分光情報との差分ｄＲ，ｄＧ，ｄＢを求める。

【００３０】ここで、上述したように、ＣＣＤ２３１の
各素子は、被写界の要素領域にそれぞれ対応しているの
で、距離算出部２４３は、このＣＣＤ２３１上での距離
ｄＩを求めることにより、被写界における距離を求める
構成とすればよい。この距離ｄＩは、図１３(a) に示す
ように最大値が１に規格化している。そこで、被写体位
置（Xa, Ya) と各素子の座標（Ｘ，Ｙ）とＩmax とを用
いて、ｄＩ(X, Y)＝（（Xa−Ｘ)²＋（Ya−Ｙ)²)^1/2／Ｉmax のようにして求めることができる。但し、Ｉmax ＝[(Xn−Ｘ1)² ＋（Ym−Ｙ1)²]^1/2である。得られた距離ｄＩは、適合度算出部２４５に送出され
る。

【００３１】また、差分算出部２４４は、ＣＣＤ２３１
の各素子のＲＧＢ成分の出力Ｒ(X,Y)，Ｇ(X, Y)，Ｂ(X,
Y)から被写体位置の分光情報Ｒ(Xa, Ya)，Ｇ(Xa, Y
a)，Ｂ(Xa, Ya)をそれぞれ差し引くことにより、分光情
報の差分ｄＲ，ｄＧ，ｄＢを求める構成となっている。
従って、分光情報の差分ｄＲ，ｄＧ，ｄＢは、各素子の
出力Ｒ(X,Y),Ｇ(X,Y),Ｂ(X, Y)と被写体位置の分光情報
Ｒ(Xa, Ya)，Ｇ(Xa, Ya)，Ｂ(Xa, Ya)とを用いて、ｄＲ(X, Y)＝Ｒ(Xa, Ya)−Ｒ(X, Y) ｄＧ(X, Y)＝Ｇ(Xa, Ya)−Ｇ(X, Y) ｄＢ(X, Y)＝Ｂ(Xa, Ya)−Ｂ(X, Y) のように表され、得られた差分ｄＲ，ｄＧ，ｄＢは、上
述した距離ｄＩと同様に、適合度算出部２４５に送出さ
れる。

【００３２】この適合度算出部２４５と合成部２４６と
被写体検出部２４７とは、第１ファジー演算手段１４１
に相当するものであり、上述したステップ３０１におい
て得られた距離ｄＩと分光情報の差分ｄＲ，ｄＧ，ｄＢ
とをパラメータとして、後述するファジー演算処理を行
って新しい被写体位置を求める構成となっている。以下
に説明するファジー演算処理は、 if dR(X,Y)=small and dG(X,Y)=small and dB(X,Y)=sma
ll and dI(X,Y)=nearthen S(X,Y)=big で表されるファジールールを用いて、座標(X,Y) で示さ
れる被写界の各要素領域が被写体位置である旨の命題に
対する適合度Ｓ(X,Y) を求める処理である。上述したフ
ァジールールにおいて、各式はそれぞれのパラメータに
ついての命題を示しており、全体として、分光情報の各
色成分の差分ｄＲ，ｄＧ，ｄＢそれぞれが小さい(smal
l) 旨の命題および距離ｄＩが近い(near)旨の命題が全
て“真”であるときに、上述したＳ(X,Y) が大きい(bi
g) 旨の命題が“真”であることを示している。

【００３３】まず、適合度算出部２４５により、距離ｄ
Ｉが近い（near）旨の命題および分光情報の差分ｄＲ，
ｄＧ，ｄＢそれぞれが小さい（small)旨の命題について
の適合度が算出される（ステップ３０２）。この適合度
算出部２４５は、各パラメータについて、図１３(a),
(b),(c),(d) にそれぞれ示すようなメンバーシップ関数
を保持しており、各メンバーシップ関数の該当する命題
のヘッジと該当するパラメータの値との交点の値をその
パラメータの適合度として出力する構成とすればよい。

【００３４】このようにして得られた各パラメータの適
合度に基づいて、合成部２４６は、ｍａｘ−ｍｉｎ合成
法を用いて、座標(X, Y)で示される被写界の各要素領域
が被写体位置である旨の命題に対する適合度Ｓ(X, Y)を
求める（ステップ３０３）。ここで、ｍａｘ−ｍｉｎ合
成法においては、ファジールール全体の適合度の最少値
をとることになっているので、合成部２４６は、ステッ
プ３０２で得られた各パラメータの適合度から最少値を
選択し、図１３(e) に示した適合度Ｓに対するメンバー
シップ関数の該当するヘッジとの交点を求め、上述した
命題の最終的な適合度Ｓ(X, Y)として出力する構成とす
ればよい。

【００３５】このように、ＣＣＤ２３１の各素子に対応
してステップ３０１〜ステップ３０３の処理を行うこと
により、被写界の要素領域それぞれが被写体位置である
旨の命題の適合度を求めることができる。従って、被写
体検出部２４７は、ステップ３０４において、得られた
適合度を順次に比較して最大値を検出し、この最大値に
対応するＣＣＤ２３１の素子の座標を被写体位置として
検出して（ステップ３０４）、該当する座標を出力すれ
ばよい。

【００３６】このようにして、測光手段１１１によって
得られた被写界の分光強度分布に基づいて、被写体位置
を追尾することが可能となる。これにより、被写体が日
陰から日向に移動した場合のように、被写体の輝度が大
きく変化した場合においても、被写体の色を示す分光情
報の変化が比較的少ないことを利用して、確実に被写体
位置を追尾することができる。

【００３７】なお、追尾手段１１２は、上述したような
ファジー演算を行う構成に限らず、被写界の各要素領域
について、ステップ３０１で得られる各パラメータの総
和をそれぞれ求め、この総和の最少値を与える被写界の
要素領域を被写体位置とする構成としてもよい。この場
合は、上述したような複雑な演算処理を行う必要がない
ので、追尾手段１１２の構成を簡易とすることができ
る。但し、１つのパラメータのみが以前の被写体位置に
対応するパラメータと大幅に異なっている場合でも、他
のパラメータの値が近似していれば被写体位置とされる
可能性があり、第１ファジー演算手段１４１を備えた場
合に比べて誤差が大きい。

【００３８】また、図７において、一眼レフカメラは、
マイクロプロセッサ２５１を備えている。このマイクロ
プロセッサ２５１は、ＲＯＭ２５２に格納されたプログ
ラムに従って動作する構成であり、上述したようにして
得られた視線検出手段１０２による視線位置と追尾手段
１１２による被写体位置との入力に応じて、視線検出手
段１０２，追尾手段１１２，焦点制御機構２６０，露出
制御機構２７０に対する指示をそれぞれ送出し、各部の
制御を行う構成となっている。

【００３９】上述した、焦点制御機構２６０は、焦点制
御手段１３２に相当するものであり、合焦判別手段１３
１とレンズ駆動機構２６１とハーフミラー２０７とから
構成されており、ハーフミラー２０７が、上述したハー
フミラー２０１を透過した光の一部を折り曲げて、合焦
判別手段１３１に入射させる構成となっている。この合
焦判別手段１３１は、図１４に示すように、２つのセパ
レータレンズ２６３ａ，２６３ｂによって、被写界に対
応する像を２つの２次元ＣＣＤイメージセンサ（以下、
単にＣＣＤと称する）２６４ａ，２６４ｂ上にそれぞれ
結像する構成となっており、不図示の相関演算回路は、
これらのＣＣＤ２６４ａ，２６４ｂの任意の部分につい
て、出力の相関を求める構成となっている。上述した２
つのＣＣＤ２６４ａ，２６４ｂとしては、上述したＣＣ
Ｄ２２４と同様に、ｎ×ｍ個の素子からなるものを用い
ればよい。

【００４０】また、露出制御機構２７０は、読出回路２
７１と、露出値演算部２７２およびメカ制御部２７３か
らなる露出制御手段１２２とから構成されており、読出
回路２７１が、マイクロプロセッサ２５１の指示に応じ
て、ＣＣＤ２３１の指定された素子の出力を読み出し
て、露出値演算部２７２による露出演算処理に供する構
成となっている。この露出値演算部２７２は、入力され
るＣＣＤ２３１の出力Ｒ(X,Y)，Ｇ(X,Y)，Ｂ(X,Y)と所
定の定数Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃とを用いて、ＢＶ＝Ｋ₁×Ｂ(X, Y)＋Ｋ₂×Ｇ(X, Y)＋Ｋ₃×Ｒ(X, Y) で表される輝度値BVを求め、この輝度値BVに基づいて、
被写体に適合する露出値を求める構成となっている。ま
た、この露出値演算部２７２で得られた露出値に基づい
て、メカ制御部２７３は、従来のカメラと同様にして、
撮影レンズ２１０に設けられた絞り２１１および図示し
ないシャッターの動作を制御する構成となっている。

【００４１】以下、図７に示した一眼レフカメラの全体
動作について説明する。図１５に、一眼レフカメラの全
体動作を表す流れ図を示す。マイクロプロセッサ２５１
は、レリーズスイッチ（図示せず）が半押しされた旨の
信号に応じて、上述したＲＯＭ２５２のプログラムに従
って動作を開始し、まず、視線検出手段１０２に対して
視線検出処理の開始を指示するとともに、測光手段１１
１に対してＣＣＤ２３１の出力の転送を指示する。これ
に応じて、上述した視線検出処理が行われ、また、測光
手段１１１によって得られた測光データが、追尾手段１
１２に転送される（ステップ４０１，４０２）。

【００４２】次に、マイクロプロセッサ２５１は、視線
検出手段１０２からの検出情報に基づいて、視線検出が
可能であったか否かを判定し（ステップ４０３）、この
ステップ４０３における否定判定の場合は、更に、上述
した追尾手段１１２の座標保持部２４１に既に被写体位
置を示す座標が設定されているか否かを判定する（ステ
ップ４０４）。

【００４３】ステップ４０４における肯定判定の場合
は、マイクロプロセッサ２５１は、追尾手段１１２を起
動し、これに応じて、追尾手段１１２により、上述した
被写体位置を示す座標に基づいた被写体追尾処理が行わ
れる（ステップ４０５，ステップ３０１〜ステップ３０
４参照）。一方、ステップ４０４における否定判定の場
合は、被写体位置のリセット処理を行う（ステップ４０
６）。例えば、被写体位置をリセットする旨の警告をフ
ァインダー内の被写界に対応する画面の外側に表示し、
撮影者に、被写体を画面の中央部に入れた状態でリセッ
トスイッチ（図示せず）を押すように促し、リセットス
イッチの押下に応じて、画面の中央に対応する座標を被
写体位置として設定すればよい。

【００４４】このようにして、視線検出の可不可および
被写体位置情報の有無に応じて、それぞれ被写体位置が
求められ、得られた被写体位置が新しい被写体位置とし
て保持される（ステップ４０７）。この場合は、マイク
ロプロセッサ２５１により、判定手段１１３と選択手段
１１４との機能が実現され、上述したステップ４０３〜
ステップ４０７により、適切な被写体位置が選択されて
いる。また、このときに、追尾手段１１２の座標保持部
２４１と分光情報保持部２４２とに、被写体位置を示す
座標および被写体位置の分光情報を設定すればよい。

【００４５】このようにして得られた新しい被写体位置
は、マイクロプロセッサ２５１によって、焦点制御機構
２６０の合焦判別手段１３１と露出制御機構２７０の読
出回路２７１とに送出される。このとき、マイクロプロ
セッサ２５１は、合焦判別手段１３１に対して、上述し
た被写体位置およびその周辺部分を相関を求める領域と
して指示し、また、読出回路２７１に対して、被写体位
置に対応するＣＣＤ２３１の素子の出力の読出動作を指
示すればよい。

【００４６】これに応じて、合焦判別手段１３１の相関
演算回路は、被写体位置を含むｐ×ｑ個の素子からなる
領域に対応するＣＣＤ２６４ａ，２６４ｂの出力の相関
を求め、得られた相関を合焦状態の判別結果としてレン
ズ駆動機構２６１に送出する（ステップ４０８）。ま
た、この判別結果に応じて、レンズ駆動機構２６１は撮
影レンズ２１０を合焦位置まで駆動する（ステップ４０
９）。

【００４７】また、上述したマイクロプロセッサ２５１
の指示に応じて、読出回路２７１が動作することによ
り、マイクロプロセッサ２５１と読出回路２７１とによ
って、第１抽出手段１２１の機能が実現され、ＣＣＤ２
３１の被写体位置に対応する素子の出力が抽出されて露
出値演算部２７２に送出される。これに応じて、露出値
演算部２７２により、入力された測光結果から露出値を
求める処理が行われ（ステップ４１０）、被写体位置に
適合した露出値が求められ、メカ制御部２７３に送出さ
れる。

【００４８】次に、マイクロプロセッサ２５１は、レリ
ーズスイッチが全押しされたか否かを判定し（ステップ
４１１）、肯定判定の場合は、メカ制御部２７３に対し
て、ステップ４１０で得られた露出値に対応する露出制
御動作を指示する。これに応じて、メカ制御部２７３に
より、絞り（図示せず）およびシャッター（図示せず）
の制御動作が実行される（ステップ４１２）。

【００４９】一方、ステップ４１１における否定判定の
場合は、ステップ４０１に戻って、被写体の追尾動作と
焦点制御動作と露出値の算出動作とが繰り返し行われ
る。この場合は、上述したステップ４０７を最初に実行
したときに、確実に被写体位置が設定されるので、以降
は、視線位置の検出が可能であるか否かにかかわらず、
追尾手段１１２の動作により、被写体位置を追尾するこ
とが可能となる。

【００５０】これにより、撮影者が画面の外側に表示さ
れた情報を見ていたり、瞬きしたりしている間も、最新
の被写体位置に基づいて露出制御や焦点制御を行うこと
ができるので、視線位置を検出できないときにカメラが
制御不能となることを防ぐことができる。なお、抽出手
段１２１が被写体位置を含む所定の領域に対応するＣＣ
Ｄ２３１の素子の出力を抽出し、これらの素子の出力か
ら得られる輝度値から露出値を求める構成としてもよ
い。

【００５１】例えば、マイクロプロセッサ２５１が、被
写体位置に対応するＣＣＤ２３１の素子を含むｒ×ｓ個
の素子分の出力の読出動作を読出回路２７１に指示すれ
ばよい。また、露出値演算部２７２は、読出回路２７１
から入力される各素子の出力から得られる輝度値の平均
値を被写体の輝度値として露出値を求めればよい。これ
により、被写体位置だけでなく、その周辺部分の輝度を
も考慮して、露出値を求めることができる。

【００５２】更に、上述した測光手段１１１による測光
結果から、被写体部分についての測光結果をもれなく抽
出することができれば、露出値演算部２７２により、よ
り被写体に適合した露出値を得ることができる。以下、
測光手段１１１による測光結果から被写体部分について
の測光結果を抽出する方法について説明する。

【００５３】図１６に、請求項６の発明を適用した露出
制御機構の実施例構成を示す。図１６において、露出制
御機構は、読出回路２７１に代えて、第２抽出手段１５
２に相当する抽出回路２７４を備えて構成されている。
また、上述した追尾手段１１２の合成部２４６から、Ｃ
ＣＤ２３１の各素子に対応して得られた適合度Ｓ(X, Y)
が、この抽出回路２７４に順次に入力されている。

【００５４】この抽出回路２７４は、上述した適合度Ｓ
(X, Y)の入力に同期して、読出回路２７５が対応するＣ
ＣＤ２３１の素子の出力を順次に読み出してゲート２７
６に入力し、比較器２７７によって、上述した各素子に
対応する適合度Ｓ(X, Y)が所定の閾値よりも大きいとさ
れたときに、ゲート２７６が入力データを出力すること
により、所定の閾値よりも大きい適合度Ｓ(X, Y)に対応
する測光結果を抽出する構成となっている。

【００５５】ここで、上述したステップ３０３で得られ
た適合度Ｓ(X, Y)は、座標(X, Y)で示されるＣＣＤ２３
１の素子に対応する被写界の要素領域が、以前に検出さ
れた被写体位置が移動した位置である度合いを示してお
り、これは、その要素領域が被写界内の被写体部分の内
部にある度合いを示す指標でもある。即ち、この場合
は、上述した第１ファジー演算手段１４１により、第２
ファジー演算手段１５１の機能が同時に実現されてい
る。但し、この場合は、上述したステップ４０３の判定
結果にかかわらず、第１ファジー演算手段１４１による
演算処理が実行される必要があるので、例えば、上述し
たマイクロプロセッサ２５１が、ステップ４０３の判定
結果にかかわらず、追尾手段１１２に対して追尾処理の
実行を指示するように、ＲＯＭ２５２のプログラムを変
更する必要がある。

【００５６】図１７に、被写体部分の抽出処理の説明図
を示す。例えば、図１７(a) に示すような被写体（猫）
が捉えられ、被写体位置として被写体となった猫の額の
部分を示す座標が得られた場合は、上述した第１ファジ
ー演算手段１４１によって、図１７(b) にハッチングの
種類を変えて示すような適合度Ｓ(X, Y)の値の分布が得
られる。但し、図１７(b) においてハッチングが施され
ていない部分は、適合度Ｓ(X, Y)の値が０．３以下であ
ることを示す。

【００５７】この場合に、比較器２７７に閾値０．３を
設定すると、図１７(a) において、実線で囲んで示す部
分に対応するＣＣＤ２３１の各素子の出力が、上述した
ゲート２７６を通過して、露出値演算部２７２に送出さ
れる。このように、閾値よりも大きい適合度Ｓ(X, Y)に
対応するＣＣＤ２３１の素子の出力を抽出することによ
り、被写体部分に対応する測光結果をほぼもれなく抽出
することが可能となる。

【００５８】従って、この抽出回路２７４によって抽出
された測光結果に基づいて、露出値演算部２７２が上述
した実施例と同様にして露出値を求めることにより、よ
り被写体部分の輝度に適合した露出値を得ることができ
る。ところで、上述した適合度Ｓ(X, Y)の値が０．８以
上であれば、その要素領域はほとんど間違いなく被写体
内部にあると考えられるが、一方、適合度Ｓ(X, Y)の値
が０．３程度であれば、その要素領域が被写体内部にあ
るかどうかは疑わしい。従って、このように適合値Ｓ
(X, Y)の値が異なる要素領域に対応する測光結果を区別
することなく同等に扱ったのでは、真に被写体に適合し
た露出値が得られない可能性がある。

【００５９】以下、このような適合度Ｓ(X, Y)の値の違
いを考慮して、露出値を求める方法について説明する。
図１８に、請求項７の発明を適用した露出制御機構の実
施例構成を示す。また、図１９に露出演算処理を表す流
れ図を示す。図１８において、測光手段１１１による測
光結果と、第１ファジー演算手段１４１において得られ
た適合度Ｓ(X, Y)とは、直接に露出値演算部２７２に入
力されている。この場合においても、図１６に示した実
施例と同様に、第１ファジー演算手段１４１により、第
２ファジー演算手段１５１の機能が同時に実現されてい
る。

【００６０】この場合は、露出値演算部２７２は、ま
ず、測光手段１１１のＣＣＤ２３１の各素子の出力か
ら、各素子に対応する要素領域における輝度値BV(X, Y)
を求め（ステップ５０１）、ステップ５０２において、
得られた輝度値BV(X, Y)と対応する適合度Ｓ(X, Y)とか
ら

【００６１】

【数１】

【００６２】で表される露出値BVa を算出すればよい。
このように、適合度Ｓ(X, Y)を重みとして、各要素領域
の輝度値BV(X, Y)を重み付け平均することにより、被写
界の各要素領域が被写体である度合いの違いを考慮した
露出値BVa を求めることが可能となり、被写体により適
合した露出制御を行うことができる。

【００６３】上述した実施例においては、露出値演算部
２７２がステップ５０２の処理を行うことにより、請求
項７の加重手段１６１の機能を実現しているが、加重手
段１６１を露出値演算部２７２とは別に設けてもよい。
例えば、図２０に示すように、ＣＣＤ２３１の各素子の
出力Ｒ(X,Y),Ｇ(X,Y),Ｂ(X,Y) と対応する適合度Ｓ(X,
Y)とを乗算器２７８を用いて乗算し、この乗算結果を測
光結果として露出値演算部２７２に入力する構成とすれ
ばよい。

【００６４】この場合は、露出値演算部２７２は、入力
される測光結果から各要素領域の輝度値を求め、得られ
た輝度値に基づいて露出値を求めればよい。このような
構成とした場合においても、被写界の各要素領域が被写
体である度合いの違いを考慮した露出値BVa を求めるこ
とが可能であり、被写体に適合した露出制御を行うこと
ができる。

【００６５】なお、上述した実施例においては、本発明
を一眼レフカメラに適用した場合について説明したが、
一眼レフカメラに限らず、コンパクトカメラやムービー
カメラなどに適用してもよく、要は、被写界における強
度分布を測光する測光手段による測光結果に基づいて、
追尾手段が上述した追尾処理を行って、被写体位置を求
めて追尾する構成であれば適用できる。

【００６６】また、ファインダー系に測光手段を設ける
構成に限らず、例えば、ムービーカメラや電子スチルカ
メラにおいては、撮像媒体であるＣＣＤイメージセンサ
を測光手段として用いる構成としてもよい。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、測光手段
と追尾手段とによって、視線検出手段とは独立に被写体
位置の追尾が行われるので、視線検出手段による視線検
出が不可能となったときに、上述した追尾手段によって
得られる被写体位置を選択することにより、常に最新の
被写体位置を露出制御および焦点制御に供することがで
きる。

【００６８】特に、追尾処理にファジー演算を取り入れ
ることにより、常時移動する被写体のその瞬間の位置が
有する曖昧さを考慮しながら、定量的な指標で評価して
追尾することが可能となり、被写体位置を確実に追尾す
ることができる。更に、露出値の算出処理にファジー演
算を取り入れ、被写体部分に対応する測光結果を抽出す
る（あるいは適合度に応じた重みをかける）ことによ
り、被写体により適合した露出値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１および請求項２の発明の構成を示す図
である。

【図２】請求項３の発明の要部を示す図である。

【図３】請求項４の発明の要部を示す図である。

【図４】請求項５の発明の要部を示す図である。

【図５】請求項６の発明の要部を示す図である。

【図６】請求項７の発明の要部を示す図である。

【図７】請求項１の発明を適用した一眼レフカメラの実
施例構成図である。

【図８】視線検出手段の詳細構成を示す図である。

【図９】２次元ＣＣＤイメージセンサーの構成図であ
る。

【図１０】フィルタの分光特性を示す図である。

【図１１】追尾手段の詳細構成を示す図である。

【図１２】追尾処理を表す流れ図である。

【図１３】メンバーシップ関数を示す図である。

【図１４】合焦判別手段の詳細構成を示す図である。

【図１５】一眼レフカメラの全体動作を表す流れ図であ
る。

【図１６】請求項６の発明を適用した露出制御機構の実
施例構成図である。

【図１７】被写体部分の抽出処理の説明図である。

【図１８】請求項７の発明を適用した露出制御機構の実
施例構成図である。

【図１９】露出演算処理を表す流れ図である。

【図２０】請求項７の発明を適用した露出制御機構の別
実施例構成図である。

【図２１】従来の視線検出手段を有するカメラの構成を
示す図である。

【符号の説明】

１０１結像光学系１０２視線検出手段１１１測光手段１１２追尾手段１１３判定手段１１４選択手段１２１第１抽出手段１２２露出制御手段１３１合焦判別手段１３２焦点制御手段１４１第１ファジー演算手段１５１第２ファジー演算手段１５２第２抽出手段１６１加重手段２０１，２０７，２２２ハーフミラー２０２ペンタプリズム２０３ピント板２０４接眼レンズ２０５ビームスプリッタ２０６，２２３レンズ２１０，６１０撮影レンズ２１１，６１２絞り２２１発光素子２２４，２３１，２６４，６１５２次元ＣＣＤイメー
ジセンサ（ＣＣＤ）２４１座標保持部２４２分光情報保持部２４３距離算出部２４４差分算出部２４５適合度算出部２４６合成部２４７被写体検出部２５１マイクロプロセッサ２５２ＲＯＭ２６０焦点制御機構２６１レンズ駆動機構２６３セパレータレンズ２７０露出制御機構２７１，２７５読出回路２７２露出値演算部２７３メカ制御部２７４抽出回路２７６，６１６ゲート２７７比較器２７８乗算器６１４撮像回路６２０自動焦点（ＡＦ）制御回路６２２自動露出（ＡＥ）制御回路６２４レンズ駆動装置６２６絞り駆動装置６２８クロック回路６３０眼球運動検出器６３４ゲート制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−138434（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−163475（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−253887（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−94232（ＪＰ，Ａ) 特開平３−107934（ＪＰ，Ａ) 特開平２−287310（ＪＰ，Ａ) 特開平３−24872（ＪＰ，Ａ) 特開平５−304631（ＪＰ，Ａ) 特開平５−33259（ＪＰ，Ａ) 特開平５−264888（ＪＰ，Ａ) 特開平６−18772（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/40 G03B 7/00 - 7/28 H04N 5/222 - 5/257

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】結像光学系で捉えられる被写界内におけ
る撮影者の視線位置を被写体位置として検出する視線検
出手段を有するカメラにおいて、前記被写界における光の強度分布を測定する測光手段
と、前記測光手段によって得られた光の強度分布とそれまで
に得られた視線位置とに基づいて、被写界内における被
写体位置を求めて、この被写体位置を追尾する追尾手段
と、前記視線検出手段による視線位置の検出が可能であるか
否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に応じて、前記視線検出手
段と前記追尾手段とによってそれぞれ得られた被写体位
置のいずれかを選択する選択手段とを備えたことを特徴
とする視線検出手段を有するカメラ。
【請求項２】請求項１に記載の視線検出手段を有する
カメラにおいて、前記測光手段が、被写界における光の強度分布を複数の
色成分ごとに測定する構成であり、前記追尾手段が、各色成分の強度分布から得られる色情
報に基づいて、被写体位置を追尾する構成であることを
特徴とする視線検出手段を有するカメラ。
【請求項３】請求項１に記載の視線検出手段を有する
カメラにおいて、前記選択手段によって選択された被写体位置に応じて、
前記測光手段の出力から被写界の少なくとも一部の領域
に対応する測光結果を抽出して露出制御に供する第１抽
出手段と、入力される測光結果から被写体に適合する露出値を求
め、この露出値に応じた露出調整を行う露出制御手段と
を備えたことを特徴とする視線検出手段を有するカメ
ラ。
【請求項４】請求項１に記載の視線検出手段を有する
カメラにおいて、前記選択手段から得られる被写体位置で示される被写体
に対応する光像の合焦状態を判別する合焦判別手段を有
し、この判別結果に応じて、前記結像光学系の焦点位置
を調整する焦点制御手段を備えたことを特徴とする視線
検出手段を有するカメラ。
【請求項５】請求項１に記載の視線検出手段を有する
カメラにおいて、前記追尾手段が、被写界内の各位置が被写体位置である
旨の命題の適合度を求めて、被写体の追尾処理に供する
第１ファジー演算手段を有することを特徴とする視線検
出手段を有するカメラ。
【請求項６】請求項１に記載の視線検出手段を有する
カメラにおいて、前記選択手段から得られる被写体位置と前記測光手段に
よる測光結果とに基づいて、被写界内の各位置が被写体
に含まれる旨の命題の適合度を求める第２ファジー演算
手段と、前記適合度に基づいて、被写体部分に対応する測光結果
を抽出して露出制御に供する第２抽出手段と、入力される測光結果から被写体に適合する露出値を求
め、この露出値に応じた露出調整を行う露出制御手段と
を備えたことを特徴とする視線検出手段を有するカメ
ラ。
【請求項７】請求項１に記載の視線検出手段を有する
カメラにおいて、前記選択手段から得られる被写体位置と前記測光手段に
よる測光結果とに基づいて、被写界内の各位置が被写体
に含まれる旨の命題の適合度を求める第２ファジー演算
手段と、前記適合度を用いて、対応する測光結果に重み付けを行
い、得られた測光結果を露出制御に供する加重手段と、入力される測光結果から被写体に適合する露出値を求
め、この露出値に応じた露出調整を行う露出制御手段と
を備えたことを特徴とする視線検出手段を有するカメ
ラ。