JPH01241511A - 視線検出手段を備えるカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、視線方向を光電的に検出し、自動焦点調節あ
るいは自動露出制御等をこの検出情報に基づいて実行す
るに好適なカメラに関する。

従来の技術 近年、電子回路やＣＣＤ等光電変換デバイスの急速な進
歩、低廉化に伴ない、カメラの自動化、インテリジェン
ト化が展開されている。たとえば自動焦点制御のカメラ
は、銀塩カメラ、ビデオカメラの別な（広（普及してお
り、また自動露出機能はほとんどのカメラが装備するに
至っている。

この種、自動機能はカメラの操作性を大幅に改善し、高
度な撮影技術を要せずに誰にでも一部レベルの写真撮影
を可能にした点で大きな進歩であったといえる。

しかし、一方では自動機能を取り入れたが故に自動機能
のハード的制約から作画性を制限される場合があり、抜
本的な改善が望まれている。その最も大きな問題は自動
焦点調節にしても、自動露出制御にしても画面の中心部
に重点的に機能する様に構成されているので、主被写体
が画面中央に配置されるフレーミングが多くなることで
ある。特に焦点合せは、主被写体にはっきりと狙いをつ
けなければならず、画面全体の平均という様なものは無
意味であるから、自動焦点検出装置が作動する位置に主
被写体を画面構成することが写真撮影の必須要件となる
。

この様な作画上の制約を緩和するために通例、フォーカ
スロックと呼ばれる方法が用いられている。

この方法はシャッターの半押し状態で、画面中央に主被
写体を置いて自動焦点調節を行ない、合焦状態に到達す
ると、カメラは焦点調節機構を自動的にロックする。次
に撮影者は、シャッターの半押し状態を継続しながら、
主被写体の位置を画面内の適当な場所に変更し、フレー
ミングをとり直し、得心の行ったところでシャッターを
もう一段押し込みレリーズする。

類似の方法は自動露出制御の場合でも、特に被写体輝度
差が激しく主被写体の最重要部分をスポット的に測光す
る時に使われ、ＡＥロツタ等と呼ばれている。通例カメ
ラは画面中心部を重点化した測光感度分布を持っており
、特にスポット的な測光モードでは画面中心部にしか感
度がない。

従って、最も重要な被写体部分を画面中央の測光機能で
測光したのち、その測光値をシャッターの半押し状態で
メモリーしたまま、構図をとり直すのである。

この様な方法にはいくつかの基本的問題があり、作画性
を保証した十分なカメラの自動機能とはなり得ていない
のが実情である。その問題点を以下に列挙する。

（１）シャッターの半押し状態を継続しながら、構図を
検討するためには指先の感触の慣れが必要である。大多
数のカメラ使用者はあまり頻繁にカメラを操作するほど
撮影しないので、この様な習熟を要するカメラ操作は十
分に使いこなすことが出来ない。

（２）被写体が被写界の奥行き方向に移動している場合
には、上記操作は不可能である。自動焦点調節し、シャ
ッターの半押し状態で構図をとり直している間にピント
位置が変化してしまうことからである。また奥行き方向
ではなく、横方向にカメラと等距離を維持しつつ移動す
る被写体の場合でも、上記の様な段階的な操作を正確に
行うには高い習熟が必要である。

（３）人間や動物等の表情、ポーズが変化する被写体で
は、シャッターチャンスは一瞬であるから、上記の様な
方法では撮影者の意図する写真を撮ることができない。

（４）三脚等によりカメラを固定した状態では、シャッ
ターの半押しをしながらアングル調整するという操作は
事実上困難である。

以上の理由により中央の測距視野、あるいはスポット測
光機能に作画性を制約されない、新しい試みが開始され
ている。自動焦点調節について言うと、その主たる対策
は複数個の自動焦点検出点が画面内の広い領域に存在す
る焦点検出装置、もしくは広い焦点検出視野の一部分を
選択的に指定し、その一部分に含まれる使写体情報によ
り自動焦点調節するカメラである。両者はともに公知で
あり、たとえば前者の焦点検出装置は、第２０図に示し
た様に従来知られる焦点検出装置を、１個のカメラ内に
複数個配置しても良い。後者の測距視野一部選択指定は
通例、自動焦点カメラに搭載されているマイクロプロセ
ッサの機能を用いれば容易にソフトウェアにより実現で
きる。

簡単に図の説明をすると第２０図に於て予定焦点面にお
ける画面フレーム１４１に５個の測距視野１４２ａ。

１４２ｂ、・・・、　　１４２ｅがあり、各視野に対し
公知の焦点検出系一系列が構成されている。たとえば図
で左端の測距視野１４２ａの矩形の視野マスク開口を通
過した結像光束は一体成形された複合フィールドレンズ
１４３の左端部レンズにより変更され一対の二次結像レ
ンズ１４４ａ　Ｈ、１４４ａ　２に入射する。

二次結像レンズ前面には、不図示の絞りが置かれている
ものとする。１４４ａ　Ｈを通過した光束は光電素子（
以下、光電変換素子をこの様に表記する）列１４５ａ　
１上に視野１４５ａの光像を再結像する。一方、１４４
ａ　２を通過した光束は、光電素子列１４５ａ　２上に
視野１４２ａの光像を再結像する。先述した２次結像レ
ンズ近傍の不図示の絞りは、フィールドレンズにより撮
影レンズ射出瞳に略結像される結果、上記光学系により
、いわゆる瞳分割焦点検出装置が構成されている。これ
を５個符設し、一体製造可能な部材を構造的に一体化し
たものが第１４図の系である。この様な焦点検出装置の
概念は公知の技術を複数並設したものである。

この様な自動焦点検出系のハード構成に於て、測距点の
決定方法は基本的には、次の２通りの考え方がとりつる
。

（１）撮影者がカメラにピント合わせの対象とすべき測
距点位置を指定する。指定入力手段はスイッチやダイヤ
ルが既知である。

（２）カメラが測距可能な各店で被写体情報を解析し、
または更に進んで測距を実行し、あらかじめ定められた
基準に従い自動的に測距点を決定する。

公知の考え方としては、コントラストの高い被写体位置
を自動選択し、ピント調節するものと、最も至近側に位
置する被写体にピント合わせするものとがある。発明者
らの検討に依ると主被写体が最もコントラストが高くな
る確立はあまり大きくないので、コントラストの比較に
立った制御はほとんど自動機能として使い難い。

上記方法はいづれも問題点が大きく、十分に改善された
技術とはなっていない。上記（１）の撮影者がカメラに
位置決定する方法は確実であるが、入力に手間がかかり
自動焦点調節の本来の簡便性を損なう。通常の手持ち撮
影では、位置入力をしてから自動焦点調節を行なうより
、上述のフォーカスロックの手法を用いた方が手早く撮
影できる。

従って、三脚使用時や、動体撮影等、測距点の位置指定
が本質的なメリットを持つ場合以外は使いづらい。

一方、カメラが焦点合わせする位置を決める方法は、画
一性が強すぎ、撮影者の作画意図を反映しないことが多
い。至近側選択の考え方はひとつの動作状態として選択
することはあり得るが、この様な決め方でカメラの多様
な使われ方をカバーすることは困難と思われる。

以上の理由により、撮影者の意志をマニュアル入力する
考え方は確実性はあるものの煩雑になり易くまたカメラ
による自動方式は確実性が低く一般的なメリットがない
。わずかに、撮影者の視線をカメラが感じ測距点を決定
するという着想が特開昭６１−６１１３５号等に開示さ
れているが、肝心の視線検出の方法については何の記述
もなく、技術的に実施できるとは思わない。

一方、最近のカメラは自動焦点調節や自動露出機能以外
の様々な機能を制御するマニュアル入力手段を有し、カ
メラ・ハウジングの各所にスイッチ類、表示順が分散配
置されている。しかしながら、カメラを使用する頻度の
少ないユーザーの場合、操作方法を忘れてしまい、カメ
ラに設けられている機能の一部しか使われないという状
態も多い様である。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点に共通する操作の煩雑さを解消し、
だれでも確実、簡便に所望の操作を実施できる様にする
ことを目的とする。

そして、この目的を達成するため本発明は、被写体を観
察するためのファインダー装置と、ファインダー装置で
観察する観察者眼を照明するための照明手段と、観察者
眼からの反射光を集光するための集光光学系と、集光さ
れた反射光を受ける光電変換手段と、光電変換手段の出
力で観察者眼の視線の方向を演算する演算手段を具え、
少なくとも１つのカメラの撮影条件設定手段を演算手段
の演算結果に応じて制御している。

実施例 以下、図面を使って本発明の詳細な説明するものとし、
第１図は一眼レフレックスカメラに本発明を適用した第
１の実施例を示している。尚、本発明は一眼レフレック
スカメラの他、撮影光路とファインダー光路が別設され
たカメラにも適用可能である。

第１図で、１は対物レンズで、便宜上、１枚レンズで示
したが、実際は多数枚のレンズから構成されていること
は周知の通りである。２は主ミラーで、観察状態と撮影
状態に応じて撮影光路へ斜設されあるいは退去される。

３はサブミラーで、主ミラー２を透過した光束を図示し
ないカメラ・ボディの下方へ向けて反射させる。４ａは
シャッター、４ｂは対物レンズｌ内に配された絞り、４
ｃはフォーカシングのために対物レンズｌを光軸方向へ
移動させる駆動機構である。

５は感光部材で、銀塩フィルムあるいはＣＯＤやＭＯＳ
型等の固体撮像素子あるいはビテイコン等の撮像管であ
る。

６ａは焦点検出装置で、例えば第２図（ａ）に描く様に
、フィールドレンズ２０、多孔視野マスク２１゜正レン
ズを２枚並設した２次結像レンズ２２、そして光電素子
列の対が複数配列された受光デバイスが配される。第１
図ではフィールドレンズはサブミラー３に近い、対物レ
ンズｌの予定結像面位置に設けられている。第２図（ａ
）の構成の詳しい説明は特願昭６２−　　　　号に述べ
られているが、まず多孔視野マスク２１のスリット２１
ａ、　２１ｂ、　　２１ｃは夫々測距視野を決定する。

２次結像レンズ２２は、例えばスリット２１ａで画定さ
れた被写界像の一部を略光電素子列の対２３ａと２３ｂ
上に再結像する。

またスリット２１ｂあるいはスリット２１ｃで画定され
た部分は略光電素子列の対２３ｃと２３ｄ又は２３ｅと
２１ｆ上に再結像される。光電素子列の各対の受光情報
は電気信号として読み出され、相関演算が施されて、各
スリットで決定された測距視野内の被写体に対する対物
レンズの焦点調節状態を表わす値が算出される。尚、焦
点検出装置としては第２０図の構成を採用することもで
き、あるいは特願昭６１−１６０８２４号に開示されて
いる様な方法を利用し、通常より長い光電素子列の対を
用いてこれら光電素子列を電気的に分割し、対応する分
割領域同志に相当する信号を使って相関演算を施すもの
であっても良い。

以上により６ａの焦点検出装置は撮影視野の複数の位置
に対して焦点検出が可能となる。

次に６ｂは露出値検出ユニットで、結像レンズと分割測
光が可能な受光器を具える。結像レンズはペンタ・ダハ
ブリジム８内の光路を介して対物レンズ１の予定結像面
に配されたピント板７と受光器を共役に関係付けている
。受光器の受光面は例えば第３図の様に分割されており
、各分割された領域ごとに測光できるものとする。受光
器の出力はマイクロプロセッサｍｐに入力されて、複数
個の中心点を中心とした測光感度分布を持つ様に重み付
けを変更できるものとする。

次にファインダー光路変更用のペンタ・ダハプリズム８
の射出面後方には接眼レンズ９が配され、観察者眼１５
によるピント板７の観察に使用される。

１０は光分割器で、例えば赤外光を反射するダイクロイ
ックミラーを使用し、ここでは接眼レンズ９中に設けら
れる。１１は集光レンズ、１２はハーフミラ−の様な光
分割器、１３はＬＥＤの様な照明光源で、好ましくは赤
外光（および近赤外光）を発光する。赤外照明光源１３
を発した光束は集光レンズ１１及び接眼レンズ９の後面
（観察者側面）のパワーで例えば平行光としてファイン
ダー光路に沿って射出する。１４は光電変換器で、詳し
い構成は後述するが、観察者が接眼レンズ９を適正に覗
いた時に接眼レンズ９の後面と集光レンズ１１に関して
観察者眼の前眼部、詳しくは瞳孔近傍と共役に配置する
。即ち、ファインダー光学系（８，９）のアポインド近
傍と光電変換器１４を共役に配置するのが一法であって
、結像倍率は１以下が好ましい。

以上の構成で、対物レンズ１を通過した結像光束は部分
透過、主ミラー２に於て、ファインダー光束と焦点検出
光束とに分割される。焦点検出光束は、主ミラー２を透
過した後、サブミラー３により反射され、焦点検出装置
６に入射する。焦点検出装置６はたとえば第２図（ｂ）
に示すピント板７の撮影画面で云えば横方向に３点の焦
点検出点１９Ｌ、　　１９Ｃ。

１９Ｒを持つ。撮影時には主ミラー２は上へはね上げら
れサブミラー３は、主ミラー上に積層して折りたたまれ
、シャッター羽根４が開閉されることによりフィルム５
が所定時間露光する。

一方、ファインダー光束はピント板７を経て、ペンタ・
ダハプリズム８に入射する。但しピント板と一体あるい
は別体のフレネルレンズ等が８の近傍に配設されている
こともある。光束は視度間接眼レンズ９によりピント板
７上の被写体像を、拡大投影しつつ観察者眼１５に入射
する。

人眼の構造は、角膜面１６ａ、角膜後面１６ｂ、水晶体
前面１８ａ、水晶体後面１８ｂを接合面もしくは界面と
した接合レンズと見ることができ、虹彩１７は、水晶体
前面付近にある。第４図に人眼の標準的形状と、各部の
屈折率を図示した。またこれを模型眼とした１例が第５
図である。尚、視軸の方向と注視点の方向とは若干具な
るのが普通である。これは最初に補正値を入力しておけ
ば済むことなので、以下便宜上、視軸の方向を視線の方
向として記述する。

視線検出系の光路は次の通りである。赤外照明源１３を
発した照明光はハーフミラ−１２を経て、レンズ１１に
よりある程度コリメートされ、ミラーｌＯで反射を受け
てファインダー光路に入射する。光分割器１０が被写体
から来る可視域のファインダー光を透過し、赤外領域の
照明光は反射するダイクロイックミラーであることが、
ファインダーの明るさの点からも視線検出系の照明効率
の点からも望ましい。ただし十分輝度の高い赤外光源を
用いるならば、照明効率が低下することを見込んで設計
し、ＮＤハーフミラ−で代用することは可能である。フ
ァインダー光路に導入された赤外照明光は接眼レンズ９
の後面を通過して観察者眼球を照明する。観察者眼の位
置が変動しても、照明条件が維持される様、照明光は眼
球入射時において略平行光束するのが一法である。これ
は先のレンズ１１のパワーと、接眼レンズ９の後面のパ
ワーの全体で実現される様、各部のパワー配置を調整す
ることで実現できる。人眼の各界面における屈折率変化
は、第４図に示した通りであるので照明光は屈折率変化
の大小に応じ角膜前面、水晶体前面及び後面、角膜後面
の順の強さで反射される。また平行光束を入射したとき
の各界面の反射像の位置は、眼球前方から見ると第５図
の様になることが近軸追跡の結果理解される。これらの
像はブルキンエ像と称され、角膜前面から順に番号を付
してブルキンエ第１°像、第２像等という。第５図から
明らかな様に第３像を除き、３個のブルキンエ像は、第
３面、即ち水晶体前面の直後に集中しており、また先の
屈折率変化の考察から第１像、第４像、第２像の順に強
い反射像である。これらの像を形成する照明光は赤外波
長域であるため、目には感じることがな（、ファインダ
ー像観察に支障は生じない。このためには照明光波長は
７００ｎｍより長いことが望ましく、更に７５０ｎｍ以
上であれば個人差の別なく人眼は感知しない。

観察者眼による反射光は逆の経路をたどり、ミラー１０
、レンズ１１を経てハーフミラ−１２により反射され光
電変換器１４にて受光される。反射光がファインダー光
路から分離され、光電変換器に受光されるまでの光路中
に可視カット、赤外透過フィルターが挿入されているこ
とが望ましい。ファインダー像可視光による角膜反射光
をカットし、光信号として意味のある赤外照明光の反射
のみを光電変換するためである。光電面はレンズ１１と
接眼レンズ９後面の全パワーで、観察者眼の水晶体前面
付近すなわち瞳孔付近が結像される様な位置に置かれて
いる。これにより、ブルキンエの第１．第２゜第４像が
結像された状態で受光され、反射光量としては必ずしも
弱くない、第３像はデフォーカスして光が拡散している
ため、あまり光電変換信号に寄与しない。

本実施例視線検出装置の部分の動作原理を以下に説明す
る。第１図装置で、赤外照明光源１３を点光源とし、ピ
ント板７上、画面中央の位置、すなわち第２図（ｂ）の
１９ｃの位置と光学的に等価な地点から発光するように
照明点光源１３の位置を調整しておく、この場合観察眼
球の光軸が、画面中央を通るならば眼球光軸の延長線上
に照明光源があるわけであるから、既に第３図に示した
様に、各ブルキンエ像は眼球光軸上に一直線に点像とな
って並ぶ。眼球瞳孔付近を前方から見た様子は第６図（
ａ）の様になる。図で４１は虹彩、４２は瞳孔、４３は
重なったブルキンエ像である。明る（照明された虹彩、
は環状に観察され、暗い円形の瞳孔４２の中央に各面の
ブルキンエ像が重なった明るいスポットが一点観察され
る。一方、眼球が回転しており左右どちらか片寄った方
向に視軸が向いていると、照明光は眼球光軸と斜めに入
射するので、各ブルキンエ像は瞳孔中心から偏心した位
置に移動し、かつ移動の方向、量が反射面ごとに異なる
ので複数個のブルキンエ像４３．４４等が前方から見て
認められる。第６図（ｂ）がこの状態に対応する。観察
者眼の光軸が画面中央からさらに離れた位置を見れば、
同第６図（ｃ）様に、その傾向は一層強まり、また観察
者眼が逆方向を見ればブルキンエ像の移動方向も反転す
る。これらの動きをまとめて第７図にグラフ化した。観
察者眼の回転角に対し、瞳孔付近で強い反射像となる第
１．第４ブルキンエ像の移動量を示しである。これらブ
ルキンエ像の動きを光電的にとらえれば、視線の方向を
検出することができる。

上記の視線検出方法に於けるポイントは眼球の平行移動
への対処である。一般にカメラのファインダー系は観察
者の瞳孔が接眼レンズ開口位置に対し一定の許容領域内
に存在すれば画面全体を見渡せる様に設計される。実際
、この許容範囲が狭いと、カメラと瞳孔の位置関係を正
確に保持しな（ではならず極めて使い難いカメラになる
ことが知られている。しかし視線検出装置を基準にして
見ると、この許容範囲内で瞳孔の位置、従ってブルキン
エ像の位置が変動しうることを意味しており、これを補
償する必要がある。その方法は、ひと通りではないが、
光学的な見地から実現しやすいものとして、以下の手法
が考えられる。

■瞳孔中心の位置を常時検出し、瞳孔中心に対するブル
キンエ像の相対変位を視線検出量に変換する。この方法
は、最も直接的でやりやすいが、瞳孔の縁（つまり虹彩
との境界）を確実に把えなくてはならないので、光電変
換素子の見る範囲は広く必要となる。

■２個以上のブルキンエ像の相対的変位を計測する。

この場合対象としては第１像と第４像の組み合せが検出
しやすい。像の形成位置が近（同一像面で計測出来るし
、比較的反射像が強いからである。

いづれの手法を用いるにしても、観察者がピント板上で
見る位置を変更することに要する眼球回転量は高々±１
０’〜１５°程度であり、これによるブルキンエ像の変
位は高々上１ｍｍ内外であるのに対し、眼球とカメラと
の相対的平行移動量はその数倍の大きさで許容されるの
で、単純な差動センサーでは視線の動きは追えない場合
がある。これに対し各数個の光電素子を集積して成る光
電素子列により、゛観察者眼の瞳孔付近に於ける光量分
布を測定し、数値的に解析することで眼球の位置や瞳孔
径に影響されない優れた視線検出装置が構成される。

第１図に図示した用途では横方向の視線移動のみ検出す
れば良いので、−次元の光電素子列を用いた単純な構成
を以下に示す。第８図はその方法を説明するためのもの
で、縦方向の検出能力を無視した結果、図の様な縦長形
状の即ち縦幅が横幅の数倍以上の光電素子を配列したも
のとなり、眼球の縦方向の平行移動もしくは回転に対し
、はとんど不感となる。但し、光電素子の列の前に円柱
レンズを接着して類似の効果を得ることもできる。

第８図に於て、瞳孔６１内にて光るブルキンエの第１像
６２と、ブルキンエ第４像６３を一次元の光電素子列６
４（光電変換器１４）で受光すると第８図（ｂ）の様な
光電出力が得られる。両側の高い出力値は虹彩を表現す
るものである。暗い瞳孔部の中にはブルキンエ第１像、
第４像に各々対応した信号６５．６６が得られる。

瞳孔中心はエツジ部６７、　６８の位置情報から得られ
る。最も簡単にはエツジ部に於て、虹彩部平均の半値に
近い出力を生ずる画素番号を’ｌ＋　　’２とする瞳孔
中心の位置座標は ｉｏ＝　（ｉ　Ｉ　＋ｉ２）／２ で与えられる。ブルキンエ第１像の位置は、瞳孔暗部に
於て局部的に現われる最大のピークから求められるので
、この位置と先の瞳孔中心との相対位置関係により、眼
球の回転状況、従って、視線の方向を第７図グラフの関
係から知ることが出来る。

この場合、第７図の解釈は瞳孔中心がブルキンエ像移動
量の原点をなすものと考えれば良い。原点をカメラに固
定したものと考えるとほとんど眼球の平行移動しか求め
られない。ブルキンエ第４像は瞳孔暗部の第２のピーク
として求められ、この位置と先の第１像の位置を用いて
演算しても良い。このときは瞳孔中心の位置は必ずしも
知る必要はない。ただし、ブルキンエ第１像と第４像と
は強度が１０倍以上に異なるので比較的ダイナミックレ
ンジの高い光電素子列を要する。

第８図により明らかな様に素子の配列方向と直交する方
向には不感であるが、あまり配列方向と直交する方向に
縦長の光電素子で構成すると瞳の位置によっては上下方
向で虹彩を拾ってしまうので、縦長にするには限度があ
る。従って縦長を比較的おさえた素子から成る光電素子
列を数個上下方向に併設して置き、最も適当な出力を得
られた配列のみにより視線検出すると、上下方向に不感
であり、かつ、良好なブルキンエ像信号が常時得られる
検出装置となる。また、上記、−次元方向のみの検出で
は照明光源を点光源でなく、スリット状とすると更に良
好な信号が得られる。この場合にはＬＥＤで線光源を構
成しても良いし、スリットの背後に赤外透過可視遮断フ
ィルターと白色光源を装置しても良い。

以上説明した方法を第１図光電変換器１４の出力が入力
されたマイクロプロセッサｍｐで実行し、観察者の視線
方向に対応する測距位置での焦点検出値を焦点検出装置
６ａの出力からマイクロプロセッサｍｐで算出し、算出
値に従って駆動機構４Ｃを駆動して対物レンズ１をフォ
ーカシングすることができる。

この様に、得られた視線方向により、自動焦点検出の測
距点を切り替える本発明に係る視線制御されたカメラが
得られる。視線の位置は連続的に求められるので、制御
対象が第２図（ｂ）の様な３点に限定されないことはも
ちろんである。

また、露出検出ユニット６ｂの出力をマイクロプロセッ
サｍｐで信号処理し、観察者の視線方向に応じた位置に
重点を置く露出条件を決定し、レリーズ操作に同期して
シャッタ４ａと絞４ｂの一方又は両方を設定することが
できる。

そして、カメラを制御する際、自動焦点検出と自動露出
制御の双方で複数点測定が可能な場合でも観察者の意図
に応じて一方のみを使用したり、両方同時に使用するこ
とができるものとする。また焦点検出と露出制御のほか
に、ファインダー視野中にシャッター優先、絞り優先、
プログラム撮影等のモード表示を位置を変えて表示し、
例えばレリーズ操作の第１段押し込みの時に視認したモ
ード表示に応じて撮影を行うこともできる。

以上の視線検出は一次元方向のみについて述べたが、一
方向のみでなく、直交する２方向の視線の動きを検出す
るには、正方形に近い画素を２次元に配列した光電素子
列を用いれば良い。ブルキンエ第１像を含む様な一次元
配列を縦横各々について、選び出せば瞳孔中心を基準と
した方法により、直交する２方向での視線位置が求めら
れる。すなわち第９図の様に、観察者眼、瞳孔付近の光
像が二次元配列された光電素子列上に結像されており、
図中７１、７２の縦横配列の信号を用いれば良い。光電
素子列としては既知のＣＣＤ撮像素子や、ＭＯ３型撮像
素子が使用でき、またブルキンエ第１像の位置を交点と
して縦横に演算対象とすべき配列を選択することはマイ
クロプロセッサにより容易に実現できる。

本発明の視線検出光学系に於ては、検出系の結像倍率、
すなわち瞳孔付近の被観察面を光電面に結像する倍率を
、縮小系とすることが望ましい。−眼レフカメラのファ
インダー系は、前述した通り、観察者眼の瞳孔位置につ
いて許容幅を持って設計されている。通例、瞳孔の位置
は、１０〜２０　ｍ　ｍ程度面内移動についてマージン
をとった設計となっている。カメラは戸外でかつ手持ち
の状態で用いられることが多いので、この値を小さくす
ることは使い易さを大幅に減するものである。上記許容
幅は、そのまま視線検出系が検知すべき、最少限の空間
範囲となる。ＣＯＤやＭＯＳ等のシリコン光電素子は大
面積化により著しくコストアップし、また感度等の均一
性を低下させる。本実施例に於けるブルキンエ像の位置
の変化は眼球回転に対応して１ｍｍ程度あるので、縮少
光学系により検出光学系を構成しても、十分な分解能で
、ブルキンエ像や瞳孔の変位を検知できる。単純な信号
処理で単に画素ピッチ単位で、位置検出しても１０μｍ
ピッチで画素を集積することは十分可能であり、ソフト
ウェアにより補間演算すると、１０μｍピッチの画素を
用いて１μｍ精度の変位検出が可能である。

縮少倍率は２〜ＩＯ倍程度が望ましい。また縮少光学系
によれば検出系の占める体積も減少するので、携帯用の
カメラには有利である。

本発明実施例の視線検出光学系の設計に於て、もう一つ
留意すべき点は、角膜面からなるべく近い位置に検出用
の正パワーレンズを配置することである。角膜面の曲率
半径は、わずか８ｍｍ内外であるので、凸面鏡としての
焦点距離は４ｍｍにずぎない。略平行光束で角膜面に入
射した照明光は反射された場合、速やかに距離の２乗に
比例して発散する。従って検出光学系の主たる正パワー
を受は持つレンズまでの距離が遠いと著しく光量利用効
率が低下し、視線検出がむずかしくなる。この点は、強
い光源もしくは高Ｓ／Ｎ比の光電素子等によりある程度
補うことは可能ではあるが、なるべく反射光が拡散する
前に、ファインダー光路から赤外反射光を分離し、レン
ズに導（ことが有利である。従って分離光学部材は、フ
ァインダー光学系最終レンズ内もしくは、その近傍に配
設されることが望ましい。

一方、本実施例に於て、瞳孔中心を計測するかわりに白
目と黒目の境界部を測定し、黒目の中心位置を求めてブ
ルキンエ像の座標原点としても良い。瞳孔は外界の明る
さや観察者の心理状態で径が変化し、真円度が良くない
場合もあるからである。黒目の境界は極めて検出しやす
い反射率変化を示す。第１Ｏ図（ａ）は観察者眼の前眼
部光像と視線検出用−次元光電素子列との位置関係を示
したもの、下図は光電素子列の出力信号例である。この
方法では、高い精度が得られる反面照明領域と光電素子
の検知領域はより広くなり、多少経済性は悪（なる傾向
にある。第１０図に於て、ブルキンエの第１像６２．第
４像６３を含む瞳孔暗部６１を低反射率の虹彩がとりか
こみ、黒目は境界８１で白目と接する。８２は上まぶた
、８３は下まぶたである。

計測線８４に沿い光電変換した場合の出力を（ｂ）に示
しである。

他の実施例 本発明の別の実施例の光学的レイアウトを第１１図に示
す。第１１図は、赤外照明光学系と検出光学系を別々の
位置に配置したものである。但し、第１図に示した部材
と同一部材には同一番号を付した。

ＩＲＥＤ等の赤外照明光源１３を発した赤外光は、レン
ズ９１により集光されピント板７内を進行してダイクロ
イックミラーもしくはハーフミラ−９２付近で結像し、
反射されてファインダー光路中に導入される。ペンタ・
ダハプリズムを射出した照明光は接眼レンズ９でコリメ
ートされて観察者眼１５を照明する。

検出系は、ミラー９３が全反射ミラーとなるほかは、第
１図実施例と同様の作用である。第１２図は接眼レンズ
１０とは別の光学部材９４を光分割器として設け、ダイ
クロイックミラー、もしくはハーフミラ−９５に依り検
出系への光を分離している。

この光学配置では、光学分離素子の位置を、従つて集光
レンズ１１の位置を、観察者眼の角膜面に近づけ易くな
り、反射光の光量をとりやすい。但し集光レンズの屈折
力は第１図の場合より、強めてお（ものとする。第１３
図は、前眼部反射光の分離光学部材を曲面９６としたも
のである。接合界面にダイクロイックミラーもしくはハ
ーフミラ−を形成する。本方法に依れば検出光学系の光
路長を節減でき、かつ前眼部反射光を効率良く、検出用
光電面に導びける。第１４図は分離光学部材をペンタプ
リズム中に設け、前例と同様接合界面にダイクロイック
ミラーを形成する。第１５図は接眼レンズをメニスカス
凸レンズとし、その正パワー面を観察眼側に配置するこ
とにより角膜面で反射発散する前眼部反射光の集光力を
強めたものである。

本発明の適用対象は一眼レフカメラに限定されないこと
は言うまでもない。第１６図は逆ガリレイ式ファインダ
ー系に本発明を適用した例である。ファインダー光学系
は基本的には、凹レンズ１０１と凸レンズ１０２により
構成されており、角倍率が１以下のアフォーカル−系で
ある。第１６図（ａ）の実施例では、平行平板状の光学
部材１０３を正レンズと負レンズの中間に配置し、ダイ
クロイックミラーもしくはハーフミラ−１０４によりフ
ァインダー光学系と、横線検出光学系とを結合している
。正レンズ１０５は赤外照明光源１０７から来た光をコ
リメートする一方、前眼部反射光を光電素子列１０８の
受光面に結像している。１０６はハーフミラ−である。

視線検出の方法は、第１図実施例と変らない。

第１６図（ｂ）は赤外照明系と、検出光学系を分離配置
した例である。光分割器１１１のダイクロイックミラー
１１２は赤外照明光源１０７を発した光束を反射し、接
眼レンズ１０２のハーフミラ−１１３は眼からの反射光
を反射する。

本発明に於て、赤外光による観察者眼照明は必ずしも光
軸に沿った方向に、行なわれる必要はない。第１７図の
様に、赤外照明光源１０７からの光をダイクロイックミ
ラーもしくはハーフミラ−１１４により、ファインダー
系光軸や視軸に斜めの角度で照明しても良い。この場合
は視軸がファインダーの画面中央を向いていても、ブル
キンエ像は瞳孔中心もしくは黒目中心と合致しないし、
また各面のプルキン壬像は分離して観察される。しかし
画面中央を注視したときのブルキンエ像の変位状態を測
定し、初期状態として設定しておけば、実際の視線検知
動作ではそこからのズレを検出すれば良いので、補°正
を加味して正常な動作を行なわせることが出来る。この
点は逆ガリレイファインダーに特有のことでなく、−殻
内事実であり、先の一眼レフカメラの様なＴＴＬファイ
ンダーでも成立する。

又、本発明は光電面を２個以上有し、視軸の方向に異な
る位置で観察者眼反射像を検出しても良い。

例えば前出第５図に於て、ブルキンエ第３像は、眼軸長
の中央付近に生ずるが、この像は眼球回転に対応する動
きが第１像、第４像に比べて大きく、高精度の検出に向
いている。眼球回転に対する動きが大であるのは、第３
面の曲率が緩く、反射鏡としての焦点距離が長いからで
ある。第１８図は、観察者眼の瞳孔付近と、ブルキンエ
第３像とを共に計測する視線検出装置で第１１図の例を
改造している。

レンズ１１により結像される観察眼反射光をハーフミラ
−１２１とミラー１２３により、光路長方向に異なる２
像面に分離し、２個の光電素子列１２２．　１２４にて
受光する。光電素子列１２４が瞳孔付近前眼部を観察し
、光電素子列１２２は眼球のより深部を観察している。

光電素子列１２２及び１２４の出力の、例えば瞳孔中央
とブルキンエ第３像の出力に基づいて視線を求めること
ができる。

本発明になる視線検出装置を有するカメラの用途は、自
動焦点調節の制御に限定されず、一般にカメラの動作方
法を制御する入力手段として使用しうろことは上述した
。

第１８図はカメラの露出制御用測光装置の画面内側光感
度分布例を図示したものである。同図（ａ）では画面上
内に５個の局所的測光点８１〜Ｓ、を配置しである。視
線方向を検出することにより、これら５個の測光点の内
１個を選択し、その測光出力により露光を制御するよう
なカメラを構成することが出来る。また第１８図（ｂ）
は上記局所的測光点の外側により広範囲の測光領域Ｐ１
〜Ｐ５を配しである。たとえば視線方向で８２を指定し
たとき、Ｓ２を中心に両側の測光情報を加味し、なるｆ
ｆ１ｖを演算し、注視点を中心とした広がりを持った測
光感度特性を持たせることが出来る。

さらにシャッター速度の指定や絞り値の指定、パワーフ
ォーカス、パワーズームの操作、多重露出制御、各種動
作モードの切り替え等カメラのあらゆる制御方法への意
志入力手段として本発明のカメラを構成することが可能
である。

また本発明は銀塩カメラのほか、ビデオカメラやスチル
ビデオカメラ等ファインダーを有するカメラ一般に好適
に用いられる。特に動体を撮影する場合の多いビデオカ
メラでは本発明は極めて有効である。

発明の効果 以上、説明した様に、本発明によれば、撮影者の眼球を
例えば赤外光で照明し、その反射像の位置の変位を把え
ることにより、視線の方向を検出し、自動焦点調節、自
動露出制御、及びその他のカメラ動作を、撮影者の意の
ままにコントロールすることが可能となる。本発明は自
動機能の簡便性、正確性、高速性と、手動制御の作画上
の自由度とを、同時に満たす新規なカメラを提供する。

本発明実施例はカメラと観察者眼との位置関係に、自由
度を許容しながら高精度の視線検出を、ファインダー系
に於て行なう光学的視線検出方法を明示した。

また携帯性を損なわず経済的にも可能な装置として視線
検出装置をカメラ内に内蔵したカメラ構成を開示し、新
規なカメラ制御の手法を示した。本発明カメラを用いる
ことにより、高度の自動機能を撮影者の意志を正確に反
映しながら駆使することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学断面図。第２図（ａ
）は部分構成を示す斜視図で、第２図（ｂ）は平面図。 第３図は構成部材の平面図。第４図は人眼の説明図。第
５図は模型眼の断面図。第６図（ａ）（ｂ）　（Ｃ）は
眼の反射像を示す図。第７図はブルキンエ像の移動を示
す線図。第８図（ａ）は反射像の検出を説明するための
図で、第８図（ｂ）は出力信号を示す図。第９図は反射
像の２次元的な検出を説明するための図。第１０図（ａ
）は反射像の検出を説明するための図で、第１０図（ｂ
）は出力信号を示す図。第１１図から第１５図は夫々別
実施例を示す光学断面図。第１６図（ａ）　（ｂ）は夫
々他実施例を示す光学断面図。第１７図、第１８図は夫
々その他実施例を示す光学断面図。第１９図（ａ）　（
ｂ）は夫々視野を示す平面図。第２０図は従来例を示す
斜視図。 図中、２は主ミラー、３はサブミラー、６ａは焦点検出
装置、６ｂは露出制御用測光装置、７はピント板、８は
ペンタ・ダハプリズム、９は接眼レンズ、１０は光分割
器、１１は集光レンズ、１２は光分割器、１３は照明光
源、１４は光電変換器である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体を観察するためのファインダー装置と、フ
   ァインダー装置で観察する観察者眼を照明するための照
   明手段と、観察者眼からの反射光を集光するための集光
   光学系と、集光された反射光を受ける光電変換手段と、
   光電変換手段の出力で観察者眼の視線の方向を演算する
   演算手段を具え、少なくとも１つのカメラの撮影条件設
   定手段を演算手段の演算結果に応じて制御することを特
   徴とする視線検出装置を備えるカメラ。
2. （２）前記照明手段は、赤外光を観察者眼の前眼部を照
   明するものとし、前記光電変換手段は、多数個の光電変
   換素子の配列を有し、前記集光光学系は前記光電変換素
   子の配列上に観察者眼のブルキンエ第１像を含む光像に
   関する光斑を形成する特許請求の範囲第１項記載の視線
   検出装置を備えるカメラ。
3. （３）前記集光光学系は、前記光電変換手段と前記　観
   察者眼の瞳孔近傍を結像関係に置くものとし、結像倍率
   が１以下である特許請求の範囲第２項記載の視線検出装
   置を備えるカメラ。
4. （４）前記光電変換素子の配列は、１つの視線方向につ
   き、観察者眼の少なくとも最大瞳孔径もしくはそれより
   大なる範囲の角膜からの反射光を受光する受光領域を有
   する特許請求の範囲第１項記載の視線検出装置を備える
   カメラ。
5. （５）前記撮影条件設定手段は、撮影視野内の異なった
   位置に対して夫々測定が可能であって、前記演算手段の
   演算結果は前記位置の１つを選択する特許請求の範囲第
   １項記載の視線検出装置を備えるカメラ。
6. （６）前記撮影条件設定手段は、自動焦点調節装置で、
   この自動焦点調節装置は複数個の測距可能点を有し、も
   しくは自動焦点調節装置の測距視野は分割可能で該分割
   された一部の測距視野の被写体情報により自動焦点調節
   が可能であり、上記視線検出装置が検出した視線の位置
   に依り指定される、上記複数個の測距可能点の一部、も
   しくは上記分割された測距視野の一部に含まれる被写体
   に対し自動焦点調節信号を形成する特許請求の範囲第５
   項記載の視線検出装置を備えるカメラ。
7. （７）前記撮影条件設定手段は、自動露出制御装置で、
   自動露出制御装置は複数個の側光手段を有し、該複数個
   の測光手段は複数個の中心点を中心とした測光感度分布
   を持つ様に測光手段の出力の重み付けを変更することが
   可能であり、検出された視線の方向に依り、上記測光感
   度分布の中心点が変更される特許請求の範囲第５項記載
   の視線検出装置を備えるカメラ。
8. （８）前記ファインダー装置は接眼レンズを有し、前記
   観察者眼からの反射光をファインダー装置の光路から前
   記光電変換手段へ分離導光する光学部材が前記接眼レン
   ズの内部もしくはその近傍に配設される特許請求の範囲
   第１項記載の視線検出装置を備えるカメラ。（９）前記
   光学部材はダイクロイックミラーである特許請求の範囲
   第８項記載の視線検出装置を備えるカメラ。