JPH0682682A - 視線によるズーミング手段を有するカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影者の視線によってカメラの自動ズーミン
グを行う。 【構成】 カメラ１の被写体側には撮影レンズ２が設け
られ、カメラ１内にはファインダ系３、合焦系４、視線
検出系５が設けられている。ファインダ系３はダイクロ
イックミラー６を有するプリズム７を有し、撮影者の眼
球Ｅの前に２個の赤外ダイオード９ａ、９ｂが設けられ
ている。また、合焦系４はラインイメージセンサ、信号
処理回路から構成され、視線検出系５はプリズム７の側
方に設けられ、イメージセンサと信号処理装置から構成
されている。視線検出系５、合焦系４の出力は制御装置
１０に接続され、制御装置１０の出力はピント調整装置
１１、ズーム設定装置１２に接続されている。赤外ダイ
オード９ａ、９ｂからの眼球Ｅによる反射光はダイクロ
イックミラー６を経て視線検出系５に入力し、制御装置
１０の演算によりズーム設定装置１２を介して撮影レン
ズ２を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮影者の視線方向を検
出し、その検出情報に基づいて撮影レンズの最適なズー
ミングを自動的に行う視線によるズーミング手段を有す
るカメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラの撮影レンズを自動的にズ
ーミングする方法については種々提案されている。この
ような自動ズーミングは、撮影者が初心者の場合に撮影
者の設定よりも、むしろ画面構成として望ましい設定を
与える場合が多い。また、撮影者が撮影技術に長じてい
る場合でも、ズーミング操作の手間を省略してくれるの
で、レリーズタイミングに神経を集中できるという利点
がある。

【０００３】自動ズーミングはスチルカメラ、ビデオカ
メラの別なく、実地に用いられている技術である。ビデ
オカメラでは上記の理由に加えて、撮影中にパンニング
と同時にズーミング操作を行うことが極めて難しいこ
と、ビデオカメラの撮影レンズのズーム比が高く、適正
なズーム位置に素早く設定するには、自動メカニズムの
方が良いこと等の背景があり、常用されている技術であ
る。

【０００４】このような高い必要性を持ち充分に使われ
ている技術ではあるが、従来から自動ズーミングのズー
ム位置決定の根拠ははなはだ貧弱である。通常に用いら
れる考え方は、カメラの合焦情報に基づく所定倍率設定
である。例えば、フィルムサイズを２４×３６と仮定
し、２４ｍｍ内に丁度、人物の背丈を収めるようにする
には、撮影倍率を１／６０〜１／７０程度とすればよ
い。

【０００５】従って、合焦情報から、カメラと被写体と
の距離が知れれば、適正なレンズ焦点距離を演算するこ
とができる。また、撮影者の意図、例えばポートレート
撮影をしたいとか、風景の中に人物を写しとめたいとか
の意図を入力する手段があれば、適正な撮影倍率をその
状態ごとに変えられるので、実に細かく自動ズーミング
制御を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような撮影倍率のみに着眼した手法は以下に述べるよう
に多数の問題点を有し、撮影者の作画意図を充分反映す
るのもとはなっていない。従来の方法は被写体の大きさ
の要因を考慮に入れておらず、例えば人物が１人である
か、数人並んだ集合写真であるかにより、同一の距離に
被写体があっても、その適正な撮影倍率は当然異なるも
のである。また、被写体が常時人物であるとは限らない
ので、人物写真において最適化された倍率は、風景や動
植物等の場合に全く適正を欠くものとなる。

【０００７】これを改善するには、上述のように別の意
志入力手段を設けなくてはならず、結果的にはズーミン
グ操作が他の間接的な操作に置き換わるだけで、自動化
技術としては全く不完全がある。また、人物撮影と云っ
ても、ポートレートと風景を伴うスナップとでは、自か
ら画面構成も倍率も異なり一律には制御できない。

【０００８】第２の問題は、主たる被写体が存在する画
角という要因が充分には考慮されていないことである。
主被写体は必ずしも画面中央にいるわけではないので、
倍率だけでズーミングを決定すると、撮影したい対象が
画面の端に移動してしまったり、極端な場合には画面か
ら切れてしまったりする。人物を画面中心から外して撮
るときとか集合写真とかでは、このような不具合が頻繁
に生ずることになる。

【０００９】その他に、倍率制御では動体撮影時に安定
したズーミング制御が難しいとか、またそもそも合焦機
能が正しく作動しなかったときにズーミングも全く根拠
を失い、正しい動きをしないとかの問題もある。後者に
ついては、ワイド系のレンズで、合焦対象を背景にした
ときに起こり易い。ワイド系のレンズでは人物も小さ
く、遠近競合のためにピントは背景に飛び易い傾向があ
る。このような場合でも、昼光下ではレンズを絞るため
に結果的にピントは深度間に入り、救われることが多
い。しかし、カメラと被写体間の距離認識は大きく誤っ
たままなので、倍率制御の誤りは救済されることはな
い。

【００１０】本発明の目的は、上述の問題を解消し、撮
影者の視線により作動するズーミング手段を有するカメ
ラを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る第１の視線によるズーミング手段を有
するカメラは、視線の方向を検出する検出手段と、該検
出回路の出力情報に基づいて撮影レンズのズーミングを
自動的に行うズーミング手段と、視線方向の被写体と略
同一距離にある被写体の全体をズーミング後に画面内の
所定の範囲内に制限する制限手段とを有することを特徴
とする。

【００１２】第１の視線によるズーミング手段を有する
カメラは、視線の方向を検出する検出手段と、該検出手
段の出力情報に基づいて撮影レンズのズーミングを自動
的に行うズーミング手段と、ズーミング後の主被写体の
画面内での位置を所定の範囲内に制限する制限手段を有
することを特徴とする。

【００１３】

【作用】上述の構成を有する第１の視線によるズーミン
グ手段を有するカメラは、撮影者の視線の方向を検出す
る手段と、該検出手段の出力情報に基づいて、撮影レン
ズのズーミングを自動的に行う手段とを有するカメラに
おいて、視線方向の被写体と略同一距離にある被写体の
全体をズーミング後に画面内の所定の範囲内に制限す
る。

【００１４】第２の視線によるズーミング手段を有する
カメラは、撮影者の視線の方向を検出する手段と、該検
出手段の出力情報に基づいて、撮影レンズのズーミング
を自動的の行う手段とを有するカメラにおいて、視線方
向の主被写体をズーミング後に画面内の位置を所定の範
囲内に制限する。

【００１５】

【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は本発明の実施例を構成するカメラの概略図
である。カメラ１の被写体側には撮影レンズ２が設けら
れている。この場合に、カメラ１と撮影レンズ２は固設
されていてもマウントを介して着脱可能であってもよ
い。カメラ１内にはファインダ系３、合焦系４、視線検
出系５による光学系が設けられており、ファインダ系３
はダイクロイックミラー６を有するプリズム７、接眼レ
ンズ８から構成され、接眼レンズ８の外側には撮影者の
視線を検知するための２個の赤外ダイオード９ａ、９ｂ
が設けられている。また、合焦系４は単数又は複数のラ
インイメージセンサと、その出力信号を演算しデフォー
カス情報を求める信号処理回路から構成されている。更
に、視線検出系５はプリズム７の側方に設けられ、視線
を検出するためのイメージセンサと、その画像を解析し
て視線情報を求める信号処理装置から構成されている。
この視線検出系５の出力は合焦系４の出力と共に、制御
装置１０に接続されている。更に、制御装置１０の出力
はカメラ鏡筒のピント調整装置１１、ズーム設定装置１
２に接続されている。

【００１６】なお、撮影レンズ２が着脱式の場合には、
制御装置１０からピント調整装置１１、ズーム設定装置
１２に至る信号線の途中に、カメラ本体側と撮影レンズ
２側とを結ぶ接続端子が配されることになる。

【００１７】被写体からの撮影光Ｌは、撮影レンズ２を
通り、図示しない何らかの光学手段により、ファインダ
系３に進む光と、合焦系４に進む光とに分離される。フ
ァインダ系３への光はプリズム７を通過し、更に接眼レ
ンズ８を通過し、撮影者の眼球Ｅに入射する。

【００１８】撮影者の視線がファインダ画像のどの部分
を見ているかを検出する手法は本出願人の提案したもの
が公知である。つまり、２個の赤外ダイオード９ａ、９
ｂにより照明された撮影者の眼球Ｅによる前眼部反射光
は、点線で示すように接眼レンズ８を介して逆方向にカ
メラ内部に向かって進行し、プリズム６のダイクロイッ
クミラー６により反射されて視線検出系５に至る。な
お、ダイクロイックミラー６は赤外光成分反射、可視光
成分を透過するように設計されている。

【００１９】視線検出系５においては、イメージセンサ
により得られた眼球前眼部の画像を信号処理装置より画
像解析し視線情報に帰還し、この視線情報を制御装置１
０に出力する。なお、視線検出系５と制御装置１０は機
能的に分けて示しているが、回路ハードウェアとしては
例えばシングルチップコンピュータにより一部又は全部
が共通するものであってもよい。

【００２０】一方、合焦系４ではラインイメージセンサ
により撮影光の一部を受光し、信号処理回路によりその
出力信号を演算し被写体のデフォーカス情報に帰還す
る。その方法としては公知の幾つかの手法があるが、本
発明を実施するに当り特に合焦系４が特定の種類のもの
である必要はない。また、合焦方式はパッシブ方式に限
らずアクティブ方式のものでもよく、またＴＴＬ方式で
なく外側式でもよい。ただし、撮影者の視線により、カ
メラを制御するというより大きな目的から考えれば、本
発明を実施するカメラはパッシブでもアクティブでもよ
いが、複数の測距点を持つ合焦系で構成されていること
が望ましい。

【００２１】例えば、測距点P1〜P5は図２に示すように
ファインダ画面枠２１に対し、横並びに５個配列されて
いる。各測距点P1〜P5は画面上のその位置の被写体画像
を光電変換する合焦用センサを持ち、どの点の結果を最
終的なピント調整に用いるかは、制御装置１０により決
定される。

【００２２】制御装置１０には、上述のようにして視線
情報と合焦情報が入力され、所定の決定様式に基づい
て、撮影レンズ２のピント調整と、ズーム設定とを行
う。撮影レンズ２のピント調整装置１１は制御装置１０
の指示に基づいて、所定量だけ撮影レンズ２を駆動し、
望ましいフォーカス状態にする。一方で、撮影レンズの
ズーム設定装置１２は、制御装置１０からの指示に基づ
いて撮影レンズ２を所定のズーム位置にする。撮影レン
ズ２のこれらの駆動制御方法は既に実現された技術であ
り、本発明の主旨ではないのでその詳細な説明は省略す
る。

【００２３】本発明の第１の基本的考え方は、撮影者の
見る主被写体と略同一平面に並ぶ物体は撮りたい被写体
の一部であり、それら全体を画面の所定範囲内に入れる
ことで、平均的に良好な構図が得られるというものであ
る。その代表的な例は、数人の人物が並んだ集合写真で
ある。集合写真の場合に、全員を個別にチェックするこ
とはなく、通常では中央の人物とか、最も確実に撮りた
い特定の人物とかをファインダでは見ているものである
が、集合全体が画面内にほど良く配置されている必要も
ある。そのほか、記念になる碑などを横に置いた記念写
真も代表的な写真の例である。

【００２４】この種の写真においては、前述の所定倍率
制御というは殆ど正しい結果を与えない。それは前提と
なっている被写体の大きさが、人物１人の場合の数倍あ
るからである。

【００２５】本実施例において、主被写体とその大きさ
とを正しく判定することが、適切な自動ズーミングの要
点となる。被写体全体を入れる画面の所定範囲は、図３
に示すフィルムサイズ２４×３６の大きさF0に対し、全
画面の面積の５０％相当の領域F1、又は面積比２５％相
当の領域F2程度に設けると、多くの場合に良い結果が得
られる。視線が見る方向の被写体と、略同一距離にある
か否かを判定する必要から、所定領域内に測距点が分散
していることが望ましい。

【００２６】以下に、その動作を図４に示すフローチャ
ート図に従って説明する。ステップ１０１においてカメ
ラ１のレリーズスイッチの第１ストロークオンを検出す
ると、カメラ１の合焦シーケンスと視線検出シーケンス
が起動され、合焦系４の蓄積型ラインセンサと視線検出
用蓄積型イメージセンサでそれぞれの蓄積動作が開始さ
れる。それぞれは独立に進み、ステップ１０２で開始さ
れた合焦センサ（ＡＦ）の蓄積動作は、所定レベルの蓄
積終了がステップ１０３においてフェッチされるとステ
ップ１０４に進み、ラインセンサの出力を読み出して、
位相差合焦方式の公知の方法に基づいてデフォーカスの
演算を行う。複数の測距点があるときはステップ１０５
で全測距点の測距終了を確認するまで繰り返す。

【００２７】一方、視線センサの場合には、開始した蓄
積動作は基本的にソフト制御により打ち切られ、ステッ
プ１０７において読み出し、演算を行い撮影者の視線方
向を確定する。

【００２８】合焦、視線両者の演算を終了すると、ステ
ップ１０８において主被写体の位置を判定する。基本的
には、視線の方向に主被写体があるものと推定するが、
視線方向が極端に画面の端部であったり、光輝度のノー
コントラストで明らかに零を見ていると推定されるよう
な場合には、主に合焦情報に基づいて主被写体を推定し
なくてはならないときもある。

【００２９】ステップ１０９では、判定された主被写体
位置の合焦情報に基づいて、合焦のためのレンズ駆動が
実行される。一方、ステップ１０９と平行して進むステ
ップ１１０では、被写体の大きさの推定が行われる。大
きさ推定のアルゴリズムは多様で、測距点配置の密度と
広がりにより異なったものとなる。図２に示すように５
点程度の測距点P1〜P5を持つ場合には、以下のアルゴリ
ズムが比較的確率良く動作する。

【００３０】(1) 視線又はそれに代るアルゴリズムが指
定する主被写体とデフォーカス差が所定値内にあり、
(2) 条件(1) が主被写体の位置から連続して満足される
測距点群を撮影対象被写体と見做す。

【００３１】これにより、隣接測距点の間隔の単位で被
写体の大きさを測定することができる。ただし、上記の
所定のデフォーカス差は撮影レンズ２の焦点距離によっ
て、若干変えて行く方が良い結果が得られる。また、上
述のアルゴリズムでは多数の測距点が密に配置されてい
る方が推定の精度は向上するが、それに応じて連続性の
条件を緩和してゆかないと動作が安定しない。

【００３２】ステップ１１０で被写体の大きさ、換言す
ると被写体の両端の位置が把握されると、これを適正な
画面範囲に整合するために撮影レンズの焦点距離、つま
りズーミングをどのように変更したらよいかが、直ちに
ステップ１１１において演算される。被写体の分布が中
心に対し非対象の場合も含め、最も外側の被写体位置を
考慮すればよい。このようにして、制御すべきズーム状
態が確定すると、ステップ１１２において撮影レンズ２
はズーム駆動される。

【００３３】図５は他の実施シーケンスを示す。このシ
ーケンスにおいては主被写体推定を行い、その結果に基
づいてピント合わせのためレンズ駆動するところまで
は、前述の方法と同じであるが、その後にステップ１２
０で再測距するところが異なっている。

【００３４】一般に、インナフォーカスレンズはピント
合わせをすることにより、焦点距離が動いてしまい画面
が変わるので、デフォーカス状態の画角情報は精度が悪
い。また長玉ズームの場合には、一般に初期状態のデフ
ォーカスが大きくて被写体を正確に狙えていないとか、
測距情報の精度が低いとかの問題がある。これらの場合
に、１回目の測距で得られる合焦情報で全てを制御する
ことは難しく、再測距を１回行う方がよい。以降のシー
ケンスは基本的に図４と同じである。

【００３５】また、本発明の第２の基本的考え方は、所
定倍率制御に加えて、視線により指定された主被写体の
位置を、画面中央から所定の範囲内に必ず入るようにす
ることであり、これによりワイド方向に自動ズーミング
される場合の問題が解決できる。所定倍率制御のみであ
ると、主被写体が中央に存在する場合以外は、主被写体
の画面上の位置が一切保障されることはない。特殊な撮
影効果を狙った場合は別として、通常の多くの写真では
主被写体の位置があまり画面の端部にあることは、画面
構成上望ましいとは云えない。

【００３６】この場合に、図６に示したフィルムサイズ
２４×３６の大きさF0に対し、全画面の面積の２５％相
当の中央部領域F3、又は面積比１１％相当の領域F4程度
に主被写体の位置を限定したほうが、多くの場合に良好
な結果が得られる。

【００３７】以下に、この場合の手順を図７に示すフロ
ーチャート図に従って説明する。ステップ１０１〜４１
８は図４のフローチャート図と同様である。制御装置１
０において、合焦、視線の両者の演算を終了すると、ス
テップ１０８において、主被写体の位置を判定する。基
本的には視線の方向に主被写体があるものと推定する
が、視線方向が極端に画面の端部であったり、高輝度の
ノーコントラストで明らかに空を見ていると推定される
ような場合には、主に合焦情報に基づいて主被写体を推
定しなくてはならないときもある。

【００３８】ステップ２０１では、設定された撮影モー
ドにおいて、最も適正と思われる撮影倍率が抽出され
る。ステップ２０２では、判定された主被写体の位置の
合焦情報に基づいて、ピント合わせのためのレンズ駆動
が実行される。ステップ２０３では、合焦合焦時のレン
ズ繰り返し位置をエンコーダで読み取って、主被写体ま
での距離が検出される。

【００３９】なお、ステップ２０２の合焦レンズ駆動に
先立つ撮影レンズ２の現在位置と駆動量情報から、撮影
レンズ２の駆動以前に距離を推定することもシステムの
構成によっては可能で、その場合にステップ２０３以降
のシーケンスをステップ２０２と並列に動かすことがで
きる。ステップ２０４において、検出された被写体距離
と適正な撮影倍率とから撮影レンズ２の焦点距離を決定
する。この決定に従ってズーミングを行うと、主被写体
が画面中央にあるとき以外は主被写体が画面内で移動す
るので、その位置を予めステップ２０５において演算す
る。

【００４０】この演算は新旧の撮影レンズ２の焦点距離
と旧の主被写体位置から容易に求まる。次に、ステップ
２０６において新しい主被写体の位置が適正な範囲内に
含まれるか否かを判定する。この判定基準は図６に示す
ように複数個の領域を有し、それぞれを場合により使い
分けてもよい。ステップ２０６の結果が基準内にあれば
そのままステップ２０７に進みズーム駆動する。もし、
ステップ２０６の結果が基準外ＮＧであれば、基準限界
を与える焦点距離をステップ２０８で再演算し駆動す
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る視線に
よるズーミング手段を有するカメラは、視線及びアルゴ
リズムにより指定された主被写体を含む撮影すべき対象
の全体を画面内の適正な位置と大きさに自動ズーミング
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カメラの概略図である。

【図２】ファインダ画枠と測距点の関係図である。

【図３】フィルムの大きさに対するズーム領域の大きさ
の説明図である。

【図４】フローチャート図である。

【図５】フローチャート図である。

【図６】フィルムの大きさに対するズーム領域の大きさ
の説明図である。

【図７】フローチャート図である。

【符号の説明】

１ カメラ ２ 撮影レンズ ３ ファインダ系 ４ 合焦系 ５ 視線検出系 ６ ダイクロイックミラー ７ プリズム ９ａ、９ｂ 赤外ダイオード １０ 制御装置 １１ ピント調整装置 １２ ズーム設定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/02 7139−2Ｋ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 視線の方向を検出する検出手段と、該検
   出回路の出力情報に基づいて撮影レンズのズーミングを
   自動的に行うズーミング手段と、視線方向の被写体と略
   同一距離にある被写体の全体をズーミング後に画面内の
   所定の範囲内に制限する制限手段とを有することを特徴
   とする視線によるズーミング手段を有するカメラ。
2. 【請求項２】 視線の方向を検出する検出手段と、該検
   出手段の出力情報に基づいて撮影レンズのズーミングを
   自動的に行うズーミング手段と、ズーミング後の主被写
   体の画面内での位置を所定の範囲内に制限する制限手段
   を有することを特徴とする視線によるズーミング手段を
   有するカメラ。