JPH08179192A - 視線検出手段を有する光学機器 - Google Patents

視線検出手段を有する光学機器

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JPH08179192A
JPH08179192A JP7231358A JP23135895A JPH08179192A JP H08179192 A JPH08179192 A JP H08179192A JP 7231358 A JP7231358 A JP 7231358A JP 23135895 A JP23135895 A JP 23135895A JP H08179192 A JPH08179192 A JP H08179192A
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宏爾 高橋
Yasuaki Takeda
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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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 どこに位置する主被写体にも、焦点検出し、
露出を適正に制御できるようにする。 【解決手段】 眼球運動検出器30は、撮影者がファイ
ンダ画面上で注視している位置を継続的に検出し、その
位置信号をゲート制御回路34に送る。他方、撮像回路
14は光学像を電気信号に変換し、ゲート回路16に出
力する。ゲート制御回路34は、その位置信号により特
定される画面領域の映像信号をゲート回路16が通過さ
せるようにする。ゲート回路16から出力される映像信
号に従い、AF制御回路20は、レンズ駆動回路24を
介する撮影レンズ10の焦点制御により主被写体に合焦
制御し、AE制御回路22は、絞り駆動回路26を介す
る絞り12の制御により、主被写体の露出を適正に制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、視線検出手段を有
する光学機器に関し、より具体的には、使用者の視線位
置を検出し、その視線位置情報を用いて各種の制御を行
う視線検出手段を有する光学機器に関する。
【0002】
【従来の技術】二次元撮像素子により光学像を電気映像
信号に変換するビデオ・カメラや電子スチル・カメラで
は、その映像信号から光学系の合焦度や露出量を知るこ
とができるので、撮影画面の一部領域の映像信号を取り
出して、自動合焦動作(所謂オート・フォーカス)や自
動露出制御を行う構成が提示されている。図7にその従
来構成を示す。
【0003】図7において10は撮影レンズ、12は絞
りである。CCDイメージ・センサ等の二次元撮像素子
を有する撮像回路14は、レンズ10による被写体の光
学像を電気映像信号に変換し、映像信号S1(図8参
照)を出力する。図8の1Hが1水平走査期間である。
ゲート回路16が、自動合焦動作や自動露出制御のため
の指定領域の映像信号を抽出するが、その指定領域は大
体、図9(a),(b),(c)に示すように、通常撮
影時用の標準領域M、被写体がよく動く時やパンニング
時用の大領域L、希望する被写体だけにピントを合わせ
たい時やワイド撮影時用の小領域Sの3種類に区分され
ており、エリア選択回路18が、M,L,Sの内撮影者
により手動選択された領域に従いゲート回路18に制御
信号S2(図8参照)を送り、画面上該当領域の映像信
号のみを通過させる。
【0004】ゲート回路16の出力S3(図8参照)
は、映像信号の高周波成分に対する山登りサーボ方式等
の周知の自動合焦方式によるAF制御回路20で自動合
焦動作のために利用される。他方、AE制御回路22
は、ゲート回路16の出力S3に更に適宜に重みを掛け
て平均測光、中央重点平均測光等を行い、露出制御信号
を形成する。レンズ10の駆動装置24は、AF制御回
路20の出力に従いレンズ10を合焦位置に移動させ、
絞り12の駆動装置26は、AE制御回路22の出力に
従い絞り12を適正露出に制御する。絞り12の制御の
代わりに撮像回路14の撮像素子の電荷蓄積時間や露光
時間を制御することもある。
【0005】28は、撮像回路14の動作を規定するク
ロック回路であり、エリア選択回路18には、選択の時
間基準となる水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsy
ncを供給する。
【0006】また、35mm銀塩スチル・カメラでは、
自動合焦動作を行うための焦点検出領域が撮影画面の中
央に位置するように配置されている。また、露出制御で
は、測光感度分布に部分的に重みを持たせる測光方式が
知られている。この測光方式には、視野全域で平均的に
測光する平均測光方式の他に、中央重点平均測光、中央
部分測光、中央部スポット測光等がある。これらは、小
受光面積の複数の測光用受光素子からの出力に適宜の重
みを付けた後に加算し、その加算信号を用いて露出制御
(絞り設定、シャッタ・スピードの設定等)を行うもの
である。そして、受光素子出力への重みの掛け方を変え
ることにより、上記測光方式を選択する構成も知られて
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例ではいずれ
も、自動合焦動作や自動露出制御のための領域が、撮影
画面上の中央を中心として設定されている。そのため、
撮影画面の構図は、主被写体を必ず画面中央に配置しな
ければならない。しかしながら、主被写体を画面の隅部
など、中央以外の位置に配置したい場合は、自動合焦動
作や自動露出動作が正しく働かない。従って、従来の構
成では、自動合焦動作や自動露出制御を用いた場合に
は、撮影者の撮影意図を撮影映像に正確に反映させるこ
とは不可能であった。
【0008】そこで本発明は、主被写体が画面上どこに
位置しようと、撮影者の撮影意図に従った撮影、例え
ば、当該主被写体による自動合焦動作あるいは自動露出
制御を行える光学機器を提示することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】視線検出手段が検出した
視線位置に対して焦点検出手段が焦点を検出し、光学制
御手段が焦点検出手段の検出結果に基づいて光学系を制
御するので、主被写体が画面上のどの場所に位置してい
ても、ユーザの視線位置が向けられている限り、その主
被写体に正確に焦点検出動作を行うことができる。
【0010】また、視線検出手段が検出した視線位置に
対して測光手段が測光し、露出制御手段が測光手段の測
光結果に基づいて露出を制御するので、主被写体が画面
上のどの場所に位置していても、ユーザの視線位置が向
けられている限り、その主被写体を適切な露出に制御で
きる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施例の構
成ブロック図を示す。但し、図7と同じ構成要素には同
じ符号を付した。
【0012】本発明では、撮影映像をファインダやモニ
タ装置により観察する撮影者の眼球運動をモニタし、撮
影者の注視する画面部分を含む領域で自動合焦動作及び
自動露出制御を行う。30がそのための眼球運動検出器
であり、この検出器30は、詳細は後述するが、撮影者
の眼球32の運動を検出し、眼の見ている部分が画面の
どの位置であるかの位置信号(水平位置及び垂直位置)
をゲート制御回路34に送る。ゲート制御回路34は、
図7におけるエリア選択回路18に対応する回路であ
り、クロック回路28からの水平同期信号Hsync及び垂
直同期信号Vsyncと、眼球運動検出器30からの位置信
号とを比較し、ゲート回路16を制御して、画面上での
相応領域の映像信号のみを通過させる。
【0013】眼球運動を検出する原理としては種々ある
が、ここでは、日本放送協会による方式を例にとって説
明する(テレビジョン学会誌Vol.No.2(198
6)第41頁以降を参照)。NHKの方式の光学系部分
を図2に示し、図1の実施例の眼球運動検出器30に適
用した場合の具体的回路を、ゲート制御回路34と共に
図3に示した。図2に示すように、眼球に近接配置した
赤外光源40(40X,40Y)から眼球に赤外光を照
射し、その反射光を光電変換素子42(42R,42
L;42U,42D)で受光して、黒目の左右及び上下
への移動を検出する。黒目の左右の動きを検出する光電
変換素子42R,42Lは、正面を向いた状態でそれぞ
れ黒目の右側及び左側からの反射光を受光するように配
置され、その出力は減算増幅器44で減算増幅される。
また、黒目の上下方向の動きを検出する光電変換素子4
2U,42Dは共に、正面を向いた状態で黒目の斜め下
位置からの反射光を受光するように配置され、その出力
は、加算増幅器46で加算増幅される。
【0014】減算増幅器44の出力は、黒目の左右運動
に対し図4(a)に図示する特性を示し、加算増幅器4
6は、黒目の上下方向の運動に対し図4(b)に図示す
る特性を示す。結局、減算増幅器44の出力は、水平面
での黒目の向く方向(観察者の観察している観察画面で
いえばその水平位置)を指示し、加算増幅器46の出力
は、垂直面での黒目の向く方向(観察画面でいえばその
垂直位置)を指示する。しかし実際には、減算増幅器4
4及び加算増幅器46の出力は、多少の非線形性を示す
ので、検出精度を高めるために、リニアリティ補償回路
48,50を設けるのが好ましい。
【0015】従って、図3において、補償回路48の出
力は画面イメージでの水平位置xを示し、補償回路50
の出力はその垂直位置yを示す。カメラを自動制御する
ための被写体情報を抽出する領域は、或る程度の広さを
必要とすることから、本発明では、撮影画面を多数の単
位領域又は単位ブロックに分割する。例えば、図5に図
示するように、4×4の16ブロックに分割し、その水
平位置及び垂直位置をそれぞれ2ビットで特定する。ブ
ロック選択回路52は、水平位置x及び垂直位置yがど
のブロックに属するかを判定し、所属ブロックを示す信
号X(水平ブロック位置)とY(垂直ブロック位置)を
出力する。
【0016】ゲート制御回路34はこの信号X,Yを受
け、その指定ブロックについてゲート回路16を開放状
態にするゲート制御信号を形成する。具体的には、水平
同期周波数の整数倍(図5の例では4倍)の周波数nf
Hのパルスを計数することにより、水平ブロック位置を
モニタするブロック・カウンタ54が設けられている。
カウンタ54は、クロック回路28からの水平同期信号
Hsyncによりリセットされる。比較器56は、ブロック
・カウンタ54の保持値とブロック選択回路52からの
信号Xとを比較し、一致する時にON信号を出力する。
ライン・カウンタ58は、水平同期信号Hsyncを計数
し、クロック回路28からの垂直同期信号Vsyncにより
リセットされる。比較器60は、ライン・カウンタ58
の保持値とブロック選択回路52からの信号Yとを比較
し、一致する時にON信号を出力する。
【0017】アンド回路62は、比較器56の出力と比
較器60の出力との論理積をとり、その結果をゲート回
路16の制御入力に印加する。従って、アンド回路62
は、ブロック選択回路52から出力される信号X,Yに
よって特定されるブロックについてゲート回路16を開
放状態にするゲート制御信号を形成することになる。
【0018】但し比較器56,60は、ブロック選択回
路による指定ブロックX,Yを包含する一定広さ又は手
動選択による広さ(前記S,M,L等)についてON信
号をアンド回路62に供給するようにしてもよい。その
際、比較器56,60の出力により特定される画面領域
は、ブロック選択回路52における分割単位によるもの
でなくてもよい。
【0019】図1の回路の動作を簡単に説明すると、眼
球運動検出器30は、撮影者がファインダ画面上で注視
している位置を継続的に検出し、その位置信号をゲート
制御回路34に送る。ゲート制御回路34は、その位置
信号により特定される画面領域の映像信号をゲート回路
16が通過させるようにする。これにより、AF制御回
路20及びAE制御回路22は、指定領域の被写体像情
報によりAF制御及びAE制御をする。勿論、眼球運動
検出器30の検出機能は、撮影者の指定時にのみ有効に
なるようにしてもよい。尚、AE制御回路20はゲート
回路16の出力を平均化した出力を得るローパスフィル
タで構成され、当該ローパスフィルタの出力に応じて絞
り12を制御する。また、AF制御回路22はゲート回
路16の出力の高周波成分を抽出するハイパスフィルタ
及び当該ハイパスフィルタの出力を平均化するローパス
フィルタで構成されている。
【0020】図1の例では、ファインダ画面の映像を注
視することによりAF及びAEの制御用領域を指定する
が、画面外に各種の選択用表示、例えば、ズーム・レン
ズの場合のTELEとWIDEの選択表示を行い、その
表示部分を一定時間注視することで、選択指示を内部制
御回路に与えるようにしてもよい。この構成を図6に示
す。眼球運動検出器30の出力を画面外位置検出器70
にも印加し、画面外の選択用表示の何れを注視している
か、及びその注視時間を監視する。そして、その注視位
置に応じて、ズーミング操作、各種の動作モードの選
択、例えば、前記比較器56,60がON信号を出力す
る領域広さ(S,M,L等)の指示等を行う。72はズ
ーム制御回路であり、レンズ駆動装置24を介してズー
ム・レンズのズーミング用レンズ要素を駆動する。
【0021】上記実施例によれば、注視部分を包含する
領域からの信号で自動合焦動作及び自動露出制御を行う
ので、画面の構図選択の制限が完全に解消される。特
に、逆光時の露出や、前景のある人物撮影のピント合わ
せは、初心者には困難な面があるが、これらを簡単に実
現できる。また、ズーム制御その他の制御指示に用いる
ことにより、カメラ筐体に手を触れること無しに、各種
の選択指示を行えるので、手や指の移動によるカメラ・
ブレを完全に防止できる。
【0022】また本実施例においてはAE、AF、ズー
ムの制御を行っているが、これに限らず他の制御、例え
ば音声記録の行えるカメラの場合にはフェードイン、フ
ェードアウトの制御を行うようにしてもよい。
【0023】言うまでもないが、本発明では、自動合焦
動作の方式や自動露出制御の方式自体については、制限
されない。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解出来るよう
に、本発明によれば、主被写体が画面上のどの場所に位
置していても、正確に焦点検出動作を行うことができ、
また、主被写体の露出を適正に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の概略ブロック図である。
【図2】 眼球運動を検出する装置の原理説明図であ
る。
【図3】 図2の眼球運動検出原理を図1の回路に適用
した例のブロック図である。
【図4】 図2における増幅器の特性図である。
【図5】 撮影画面上の位置特定のために画面を4×4
のブロックに分割した状態を示す図である。
【図6】 本発明の別の実施例のブロック図である。
【図7】 従来例の構成ブロック図である。
【図8】 図7の信号波形図である。
【図9】 自動合焦や自動露出のための指定領域の例で
ある。
【符号の説明】
10:レンズ 12:絞り 14:撮像回路 16:ゲート回路 18:エリア選択回路 20:AF制御回路 22:AE制御回路 24:レンズ駆動装置 26:絞り駆動装置 28:クロック回路 30:眼球運動検出器 32:眼球(撮影者) 34:ゲート制御回路 40:赤外光源 42:光電変換素子 44:減算増幅器 46:加算増幅器 48,50:リニアリティ補償回路 52:ブロック選択回路 54:ブロック・カウンタ 56,60:比較器 58:ライン・カウンタ 62:アンド回路 70:画面外位置検出回路 72:ズーム制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/232 Z G03B 3/00 A

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 使用者の視線位置を検出する視線検出手
    段と、 当該視線位置に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段
    と、 当該焦点検出手段の出力に基づいて光学系を制御する光
    学系制御手段とを有する光学機器であって、 当該焦点検出手段は、当該視線位置を含む画面上の特定
    領域に対して焦点検出動作を行うことを特徴とする視線
    検出手段を有する光学機器。
  2. 【請求項2】 前記視線検出手段は使用者の視線位置を
    継続的に検出する請求項1に記載の視線検出手段を有す
    る光学機器。
  3. 【請求項3】 更に、前記特定領域の面積を変化させる
    手段を有する請求項1又は2に記載の視線検出手段を有
    する光学機器。
  4. 【請求項4】 前記特定領域は、予め設定されている領
    域である請求項1又は2に記載の視線検出手段を有する
    光学機器。
  5. 【請求項5】 前記光学系制御手段は、撮影レンズを移
    動させるレンズ駆動手段である請求項1乃至4のいずれ
    か1項に記載の視線検出手段を有する光学機器。
  6. 【請求項6】 使用者の視線位置を検出する視線検出手
    段と、 当該視線位置に基づいて測光動作を行う測光手段と、 当該測光手段の出力に基づいて露出制御を行う露出制御
    手段とを有する光学機器であって、 当該測光手段は、当該視線位置を含む画面上の特定領域
    に対してその他の領域に比べて重み付けを変えて測光情
    報を求めることを特徴とする視線検出手段を有する光学
    機器。
  7. 【請求項7】 前記視線検出手段は、使用者の視線位置
    を継続的に検出する請求項6に記載の視線検出手段を有
    する光学機器。
  8. 【請求項8】 更に、前記特定領域の面積を変化させる
    手段を有する請求項6又は7に記載の視線検出手段を有
    する光学機器。
  9. 【請求項9】 前記特定領域は、予め設定されている領
    域である請求項6又は7に記載の視線検出手段を有する
    光学機器。
  10. 【請求項10】 前記露出制御手段は、絞りを駆動する
    ことで露出制御を行う請求項6乃至9のいずれか1項に
    記載の視線検出手段を有する光学機器。
  11. 【請求項11】 前記露出制御手段は、露出時間を制御
    することで露出制御を行う請求項6乃至9のいずれか1
    項に記載の視線検出手段を有する光学機器。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60120675A (ja) * 1983-12-02 1985-06-28 Ricoh Co Ltd 光学機器の信号抽出装置
JPS6161135A (ja) * 1984-09-03 1986-03-28 Omron Tateisi Electronics Co 自動焦点調整カメラ

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