JPH01190177A - オートフォーカス装置 - 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、オートフォーカス装置、さらに詳しくは、視
野枠内の所望の被写体に焦点調節を行うためのオートフ
ォーカス装置に関する。

［従来の技術］ 撮像素子の出力映像信号中、測距視野からの映像信号を
用いて焦点検出を行うカメラ等において、測距視野位置
を任意に選択することにより、全視野周辺部にある目標
被写体についても自動焦点検出または、自動焦点調節を
可能とし、従来装置における構図を定める際の制約を除
去しようとする技術手段が、特開昭６０−２２６２８０
号公報により開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記技術手段においては、測距視野区分（フォ
ーカスエリア）の選択をジョイスティック等を用いて手
動で行うようにしているので、操作が面倒で撮影に時間
がかかり、このため速写が要求される撮影には適当では
ないので、特にスチルカメラには不向きである。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、極めて容易
にしかも迅速に撮影者の意図した通りの構図で、目標と
する被写体にピントが合うようにしたオートフォーカス
装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明のオー
トフォーカス装置は、カメラのファインダ視野枠内の視
線方向を視線方向検出手段により検出し、この検出され
た視線方向と略一致する所定範囲の視野領域を表示手段
により上記ファインダ視野枠上に表示するとともに、焦
点検出手段により上記視野領域内の被写体の焦点を検出
する。

［実　施　Ｔ？Ｊ１ 第１図に本発明のオートフォーカス装置を適用したスチ
ルビデオカメラの一実施例を示す。固体撮像素子１の受
光面上には、同受光面を赤、青。

緑の３色に分解する色モザイク状の色分解フィルタ２が
配置され、さらにその前方には、赤外光カットフィルタ
３が配置されている。したがって、撮影レンズ４によっ
て被写体５の光像を固体撮像素子１の受光面に結像させ
るとき、被写体光は赤外光を上記赤外光カットフィルタ
３によって除外された後、色分解フィルタ２を透過して
固体撮像素子１の各画素に受光される。固体撮像素子１
は駆動パルス発生回路６の発生する駆動パルスによって
走査されることにより各画素から光電変換信号が色信号
として読み出される。この色信号は、赤（Ｒ）信号、緑
（Ｇ）信号および青（Ｂ）信号に区分され増幅回路７に
導かれてそれぞれ増幅される。Ｃ信号とＢ信号は固体撮
像素子１から増幅回路７へ線順次式で入力され、このの
ち、それぞれサンプルホールド回路（以下、Ｓ／Ｈ回路
と略記する）９．１０によって連続した信号となる。

その後、Ｒ，Ｇ、　　Ｂの各色信号は、ゲイン調整回路
１１を経て、一方では、被写体の焦点検出範囲を指示す
るフォーカスエリア内のビデオ信号のみがゲート回路１
２を通じて画像メモリ１３に導かれて、同メモリ１３に
記憶される。画像メモリ１３に記憶されたビデオ信号の
コントラストは、次のコントラスト検出回路１４で演算
される。コントラスト検出はレンズ駆動装置１９によっ
て撮影レンズ４を駆動しながら繰り返し行われる。コン
トラストの最大値が検出されたときレンズ駆動が停止し
て焦点検出動作が終了することになる。

ゲイン調整回路１１のＧ、　Ｒ，Ｂの各出力信号は、他
方、電子ビューファインダ１５に導かれて被写体像を表
示するとともに、ゲート回路１６を通じて磁気記録装置
などの画像記録装置１８に記録される。ゲート回路１６
はレリーズスイッチＳＷ３の閉成と同期信号発生回路１
７からの出力信号に同期して開き、画像記録装置１８に
画像信号を送るようになっている。

視線方向検出回路２０は、撮影者が電子ビューファイン
ダ１５に表示された被写体像を睨んでいるファインダ画
枠上の位置を検出する回路で、ファインダ画枠上の視線
方向のＸ、Ｙ座標を検出する。フォーカスエリア検出回
路２１は、視線方向検出回路２０で検出されたファイン
ダ画枠上のＸ。

Ｙ座標を中心に所定範囲の領域を検出する回路で、ゲー
ト回路１２を制御するとともに、電子ビューファインダ
１５の画面にフォーカスエリアを表示する。フォーカス
エリアは視線の動きに応じて常に動いているが、フォー
カスエリア検出回路２１°　　　に接続されているスイ
ッチＳＷ１を閉成したときは、フォーカスエリアはロッ
クされるようになっている。またスイッチＳＷ２を閉成
すると、フォーカスエリアは画面中央付近の所定位置に
復帰するようになっている。視線は常に微動しており、
この動きをフォーカスエリアが忠実に追従すると、フォ
ーカスエリアが見づらくなるので、ある所定以下の視線
方向の検出は受は付けないような閾値回路もフォーカス
エリア検出回路２１に含まれている。

同期信号発生回路１７は上記駆動パルス発生回路６の出
力を受け、上記電子ビューファインダ１５に水平同期信
号および垂直同期信号を送出するとともに、上記Ｓ／Ｈ
回路９．　１０．視線方向検出回路２０．フォーカスエ
リア検出回路２１など、殆ど全回路にタイミングパルス
を供給し、各ブロックの信号のタイミングを制御してい
る。

０３Ｃ２２は基準パルス発生回路である。

上記視線方向検出回路２０は、例えば、第２図に示すよ
うに構成されている。この検出回路では、視線方向を検
出する方法として、Ｅ・０・Ｇ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｃ
ｕｌｏｇｒａｐｈｙ　）と呼ばれている１眼球の動きを
検出する公知の方法が用いられている。

眼球にはその前後で電位差が生じているので、目２５の
左右両側に電極２６．２７を貼り付け、その電位差を目
２５の動きにしたがって取り出すと、正面を向いている
ときは電位差はなく零であるが、左を向くと左側の電極
２６の方が正の電位となり、逆に右を向（と右側の電極
２７の方が正の電位となる。したがって、左右の電極２
６．２７の電位差を差動増幅回路３０により増幅した信
号として取り出すと、この増幅した左右方向（Ｘ方向）
信号により、左右のいずれの方向を見ているか（左右の
視線方向）を検出することができる。同様に、目２５の
上下に電極２８．２９を貼り付けることにより、画電極
２８．２９間の電位差を取り出すことができるので、こ
の電極２８．２９間の電位差を差動増幅回路３１により
増幅した信号として取り出すと、この増幅した上下方向
（Ｙ方向）信号により、上下のいずれの方向を見ている
か（上下の視線方向）を検出することができる。

上記視線方向検出回路２０で視線方向Ｘ、Ｙが検出され
ると、第３図に示すように、電子ビューファインダ１５
のファインダ画枠１５ａ内に上記視線方向Ｘ、Ｙを中心
にしてＸ±β、Ｙ±αの範囲でフォーカスエリア３３が
表示される。なお、このときスイッチＳＷ２を閉成すれ
ば、第４図に示すように、フォーカスエリア３３は視線
方向Ｘ。

Ｙに関係なく、ファインダ画枠１５ａ内の中央付近の所
定位置に復帰する。

このように上記実施例は構成されているので、撮影者は
電子ビューファインダ１５のファインダ画枠１５ａ内の
ピントを合わせたい被写体像を注目すると、撮影者の被
写体像を見る目２５の視線方向が検出され、注目した部
分が上記フォーカスエリア３３として表示される（第３
図参照）。また同時に、このフォーカスエリア３３のコ
ントラストが最大になるようにレンズ駆動がなされる。

したがって、ここで、レリーズスイッチＳＷ３を閉成す
れば、上記フォーカスエリア３３にピントの合った撮影
が行われる。撮影者はファインダ画枠１５ａ内の合焦さ
せたい部分に視線を動かすだけでよいので、極めて簡単
に任意の構図の写真を撮ることができ、しかも表示によ
って撮影者はフォーカスエリア３３の位置を確認するこ
とができる。

第５図は本発明のオートフォーカス装置を適用したスチ
ルビデオカメラの他の実施例である。撮影レンズ３４を
通過した被写体光は、このとき透明状態にある液晶（以
下、ＬＣＤと記す）３５を透過した後、赤外光カットフ
ィルタ３６および半透過ミラー３７を透過して固体撮像
素子３８で受光される。そして、この固体撮像素子３８
で受光された被写体光の像信号は、第１図に示した如き
処理回路を経て信号処理されたのち、被写体像がファイ
ンダ用ＬＣＤ表示素子３９で表示される。

一方、撮影者の目２５は、接眼レンズ４０．半透過ミラ
ー４１を介して上記ファインダ用ＬＣＤ表示素子３９に
表示される被写体像を睨んでいる。

また、目２５は接眼レンズ４０を介して赤外発光ダイオ
ード（以下、赤外光ＬＥＤと記す）４２により赤外光を
照射されるようになっていて、このため、目２５の像は
、上記接眼レンズ４０および半透過ミラー４１を経て、
さらにレンズ４３およびこのとき透明状態にあるＬＣＤ
４４を透過して半透過ミラー３７で反射され上記固体撮
像素子３８に結像されるようになっている。

ここで、上記第５図に示す実施例において、視線方向を
検出する原理について第６図（Ａ）〜（Ｃ）を参照して
説明する。第６図（Ａ）〜（Ｃ）は接眼レンズ４０を前
方から見た図である。今、ファインダ用ＬＣＤ表示素子
３９の表示画面の中央付近の所定位置に視線が一致して
いるときは第６図（Ｂ）に示すように接眼レンズ４０の
レンズ枠４０ａの中央に目２５の瞳孔２５ａの中心が位
置する状態にあるものとする。そして、目２５の瞳孔２
５ａの中心と、左右の一端つまり目頭または目尻との距
離をＸとし、瞳孔２５ａの中心と上瞼との距離をｙとす
る。従って、視線が右方を向いたときは、第６図（Ａ）
に示すように目２５の瞳孔２５ａの中心と一端との距離
Ｘが短くなり、視線が左方を向いたときは、第６図（Ｃ
）に示すように距離Ｘが長くなる。また、同様に、視線
が上方を向いたときは距Ｍｙが長くなり、視線が下方を
向いたときは距離ｙが短くなる。

次に第７図および第８図を用いて、このことをもう少し
詳しく説明する。

第７図において、眼球５０は直径が約２０Ｉｌｌの球で
、その前面は透明な角膜（図示せず）に覆われ、その内
側に上記瞳孔２５ａを形成する虹彩５１があり、さらに
その内側に水晶体５２がある。眼球５０の内部５３には
ゼリー状の透明な硝子体が詰まっている。また角膜と水
晶体５２との間は眼房水で満たされている。したがって
、外界から眼球５０に入る光線は、角膜、眼房水５水晶
体５２゜硝子体を通過して網膜５４に達する。このとき
、見ようとする対象物の像を網膜５４の中心（中心窩）
５４ａに位置させるために、眼球５０の全体はその中心
が略固定された回転運動を行う。

そこで、眼球５０の回転中心をＯ２視線が上記レンズ枠
４０ａの中央部付近、すなわち、ＬＣＤ表示素子３９の
表示画面の中央部位置（例えば、第４図に示したフォー
カスエリア３３の位置に相当する）に一致しているとき
の視線方向の軸（以下、視軸と記す）を−点鎖線５５で
、またこれより視線が傾いたときの視軸を実線５６で示
す。そして、視軸が一点鎖線５５と実線５６で示す位置
にあるときの、瞳孔２５ａの中心のＸ方向に対する変位
をΔＸ、上記ファインダ用ＬＣＤ表示素子３９の表示画
面上でのＸ方向の変位をΔＸ、瞳孔２５ａと眼球５０の
回転中心Ｏとの距離をａ、眼球５０の回転中心Ｏと上記
ＬＣＤ表示素子３９の表示画面との距離をｂとすると、 ΔＸ謹（ｂ／ａ）ΔＸ で表わされる。

同様に、瞳孔２５ａの中心のｙ方向の変化をΔｙ、上記
ＬＣＤ表示素子３９の表示画面上でのｙ方向の変位をΔ
Ｙとすると、 ΔＹ霞（ｂ　／　ａ　）Δｙ で表わされる。

但し、視軸が一点鎖線５５で示す方向にあるときと実線
５６で示す方向にあるときとで眼球５０の回転中心Ｏが
変位していることによって、第８図に示すように、眼２
５の位置が上記接眼レンズ４０のレンズ枠４Ｏａ上でＸ
方向にΔＬｘ、ｙ方向にΔＬｙ変位していたとすると、 ΔＸ−（ｂ／ａ）ΔＸ＋ΔＬ　ｘ　・・−−−−（１）
ΔＹ−（ｂ／ａ）Δｙ＋Δｔ、ｙ・・・・・・（２）で
表わされる。

次に、上記第５図に示したカメラにおけるオートフォー
カス動作を第９図に示すフローチャートに基づいて説明
する。

まず、前記スイッチＳＷ２　（第１図参照）と同等のス
イッチを閉成することにより、フォーカスエリアがファ
インダ用ＬＣＤ表示素子３９の表示画面上の中央付近の
所定位置に復帰し、このとき、フォーカスエリアは点滅
表示することにより撮影者の視線をフォーカスエリアの
方向に向けさせる。

次にＬＣＤ４４が透過状態（以下、オンとする）になり
、ＬＣＤ３５が遮光状態（以下、オフとする）になった
のち、赤外光ＬＥＤ４２が点灯する。

すると、目２５の像は、固体撮像素子３８に結像するの
で、このときの瞳孔２５ａの中心から、目２５の一端ま
での距離Ｘと、上瞼までの距離ｙとが測定される（第６
図（Ａ）〜（Ｃ）参照）。つまり、このとき眼球５０の
パターン認識により特徴抽出が行われ眼球の初期位置の
記憶がなされる。次に赤外光ＬＥＤ４２がオフとなった
後、ＬＣＤ４４がオフになり、ＬＣＤ３５がオンになる
。すると、固体撮像素子３８には撮影レンズ３４を通過
した被写体像が結像されるので、ファインダ用ＬＣＤ表
示素子３９の画面上の被写体像の表示が更新される。次
にフォーカスエリアがロックされているか否かがチエツ
クされる。具体的には前記スイッチＳＷ、（第１図参照
）と同等のスイッチが閉成されているか否かを判断する
ことになる。このスイッチが始めから閉成されていた場
合には、フォーカスエリアが上記画面の中央付近の所定
位置にロックされることになる。上記スイッチが閉成さ
れていなければフォーカスエリアはロックされていない
ので、次にＬＣＤ４４がオン、ＬＣＤ３５がオフになっ
たのち赤外光ＬＥＤ４２がオンになって、上記と同様に
眼球５０のパターン認識が行われる。このときのパター
ン認識は、視線方向の検出、つまり眼球の位置変化を調
べるためのものである。次に赤外光ＬＥＤ４２がオフに
なったのち、上記パターン認識の結果、眼球５０の位置
が所定量変化したかどうかがチエツクされる。もし、眼
球５０の位置が所定量以上変化していれば、上記（１）
　、　（２）式に基づき視線方向の演算が行われ、フォ
ーカスエリアの位置が変更しＬＣＤ表示素子３９上での
表示位置も変更する。眼球５０の位置が変化していなけ
れば、視線方向の演算およびフォーカスエリアの位置変
更は行われない。勿論、フォーカスエリアがロックされ
ていれば、フォーカスエリアは動かない。

次にレリーズされているかどうかがチエツクされる。も
し、前記レリーズスイッチＳＷ３に相当するスイッチが
閉成されるなどしてレリーズがなされていれば、固体撮
像索子３８に結像されファインダ用ＬＣＤ表示素子３９
に表示されている被写体像の画像信号が磁気記録装置な
どに記憶され、この後、フォーカスエリアが画面上の中
央付近の所定位置に復帰して一連のオートフォーカス動
作を終了する。また、レリーズされていなければ、上記
フローの、赤外光ＬＥＤ４２をオフにした後ＬＣＤ４４
をオフしＬＣＤ３５をオンにして被写体の表示更新を行
う動作に戻るので、フォーカスエリアがロックされてい
ない限り、上述した視線方向の検出→フォーカスエリア
の表示→被写体表示の更新の動作が繰り返し行われる。

そして、途中でフォーカスエリアがロックされたならば
、このときの視線方向に一致したフォーカスエリアの表
示が不動になる。

なお上述した実施例において、眼球５０の動きは、瞳孔
２５ａの中心の変位を検出することにより捕らえるよう
にしたが、虹彩５１あるいはその他の眼球５０の特徴部
分の変位を捕らえるようにしてもよい。

また、本発明は上述したようなスチルビデオカメラに限
ることなく、ムービービデオカメラや銀塩フィルムカメ
ラの場合にも同様に適用できること勿論である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、画面の視線方向の所
定範囲内の出力に基づいて焦点検出を行うことができる
ので、撮影者の作画意図を反映した思い通りの構図の写
真を極めて容易に撮ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のオートフォーカス装置を適用したス
チルビデオカメラの一実施例を示す電気回路のブロック
図、 第２図は、上記第１図中の視線方向検出回路の一例を示
す構成図、 第３図および第４図は、電子ビューファインダの画面上
に表示された各状態を示す正面図、第５図は、本発明装
置を適用したスチルビデオカメラの他の実施例を示す概
略構成の断面図、第６図（Ａ）〜（Ｃ）は、視線方向を
検出するパターン認識の原理を説明するための接眼レン
ズを通して見た目の正面図、 第７図および第８図は、視線方向の演算式を求めるため
の説明図、 第９図は、上記第５図に示した装置の動作を説明するフ
ローチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カメラのファインダ視野枠内の視線方向を検出す
   る視線方向検出手段と、 上記ファインダ視野枠上に上記視線方向と略一致する所
   定範囲の視野領域を表示する表示手段と、上記視野領域
   内の被写体の焦点を検出する焦点検出手段と、 を具備したことを特徴とするオートフォーカス装置。