JPH11295585A

JPH11295585A - 光学装置

Info

Publication number: JPH11295585A
Application number: JP10119923A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Irie; 良昭入江
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】視線検出光学系と測光光学系に単一の光電変
換素子を共用するようにし、該装置の低コスト化及び小
型化を達成する。【解決手段】単一の光電変換素子１２と、観察者の眼
球像を視線検出光学系２４，１４，１８により前記光電
変換素子に導き、該光電変換素子の出力から前記観察者
の視線情報を検出する視線検出手段と、被写界光を測光
光学系１０，１１，１８により前記光電変換素子に導
き、該光電変換素子の出力から前記被写界の輝度を測光
する測光手段と有し、前記視線検出光学系の光路中に、
前記光電変換素子へ入射する光束を遮断する第１の光路
遮断手段１５を配置し、前記測光光学系の光路中に、前
記光電変換素子へ入射する光束を遮断する第２の光路遮
断手段９を配置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、視線検出光学系と
測光光学系を有する、カメラ等の光学装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の視線検出光学系、及び測光光学系
を備えるカメラを図１１に示す。

【０００３】同図において、１７は観察者の眼球、４２
はファインダの接眼レンズ、１３ａ，１３ｂは不可視の
赤外光により観察者の眼球１７近傍を照明する赤外発光
ダイオード、４２，４１はそれぞれ観察者の眼球１７近
傍を画像情報として取り込む為の結像レンズ及びＣＣＤ
等の撮像素子（視線検出用センサ）である。前記接眼レ
ンズ４２には、被写体に関する光量が低下しない為に可
視光のみを透過し、赤外光のみを反射して光路変更する
波長選択性反射面４２ａ（ダイクロイックミラー）を有
するダイクロイックプリズムが設けてある。

【０００４】一方、カメラの自動露出制御を行う為の測
光光学系は、被写界の明るさに応じてその出力値を変化
させる測光センサ４０、該測光センサ４０にピント板７
上の像を結像させるための測光レンズ１１、視感度補正
用の赤外カットフィルタ１０、更にそれらの部品を保持
するための不図示のホルダー部とから構成され、ペンタ
ゴナルプリズム８の光射出面後方に配置されている。そ
の他の構成部材については、図１等で後述するので、こ
こではその説明は省略する。

【０００５】この様に、視線検出光学系、及び測光光学
系を備えるカメラにおいては、通常、正立像形成光学系
であるペンタゴナルプリズム８の光射出面側に、測光光
学系及び視線検出光学系が近接して配置されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した様に、従来の
視線検出光学系を備えるカメラにおいて、正立像形成光
学系であるペンタゴナルプリズム８の光射出面側には、
測光光学系及び視線検出光学系が配置されており、この
二つのユニットを、カメラ外装内部で、ファインダ光軸
近傍、且つ、ペンタゴナルプリズム８の光射出面後方か
ら成る領域に小さくまとめて配置しようとすると、二つ
のユニット同志が構造的に干渉してしまうことになる。
これに対し、単純にファインダの接眼レンズ４２をペン
タゴナルプリズム８から更に離れた位置に配置すれば、
前記領域は拡大し、視線検出と測光の二つのユニットは
同時に配置可能となるが、１次結像面であるピント板か
ら接眼レンズ４２が遠ざかるため、ファインダ倍率が低
下してファインダとしての品位を低下させる上、カメラ
の外形寸法も大きくなってしまうという問題があった。

【０００７】この問題に対して、本出願人は特開平７−
３３３６８９号において、視線検出光学系が観察者の眼
球からの光の光路を折り曲げる第１の折り曲げミラーを
備え、さらに測光光学系が被写界からの光の光路を折り
曲げる第２の折り曲げミラーを備えることによって、カ
メラの省スペース化、小型化を実現する提案を行ってい
る。

【０００８】しかしながら、視線検出検出用の受光素子
を有する視線検出光学系と、被写界を測光する為の測光
センサを有する測光光学系とが、独立してユニット化さ
れ、カメラ本体に実装されている限り本質的な省スペー
ス化、小型化への解決には至らなかった。

【０００９】（発明の目的）本発明の目的は、視線検出
光学系と測光光学系に単一の光電変換素子を共用するよ
うにし、該装置の低コスト化及び小型化を達成すること
のできる光学装置を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、請求項１〜７記載の本発明は、単一の光電変換素子
と、観察者の眼球像を視線検出光学系により前記光電変
換素子に導き、該光電変換素子の出力から前記観察者の
視線情報を検出する視線検出手段と、被写界光を測光光
学系により前記光電変換素子に導き、該光電変換素子の
出力から前記被写界の輝度を測光する測光手段と有し、
前記視線検出光学系の光路中に、前記光電変換素子へ入
射する光束を遮断する第１の光路遮断手段を配置し、前
記測光光学系の光路中に、前記光電変換素子へ入射する
光束を遮断する第２の光路遮断手段を配置した光学装置
とするものである。

【００１１】上記構成においては、観察者の眼球像を光
電変換素子に導く為の視線検出光学系と被写界光を光電
変換素子に導く為の測光光学系の、各々の光路中にそれ
ぞれ第１の光路遮断手段と第２の光路遮断手段を配置
し、これらの光路遮断状態を適宜制御することで、光電
変換素子を共用するようにしている。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１〜図９は本発明の実施の第１
の形態に係る一眼レフカメラの光学的配置を示す図であ
る。

【００１３】図１において、１は撮影レンズであり、便
宜上２枚レンズで示したが、実際はさらに多数のレンズ
から構成されている。２は主ミラーであり、ファインダ
系観察状態と撮影状態に応じて撮影光路へ斜設され、或
いは、退去される。３はサブミラーであり、主ミラー２
を透過した光束をカメラボディの下方へ向けて反射す
る。４はシャッタ、５は感光部材であり、銀塩フィルム
或いはＣＣＤやＭＯＳ型等の固体撮像素子、或いは、ビ
ディコン等の撮像管より成り立っている。

【００１４】６は焦点検出装置であり、結像面近傍に配
置されたフィールドレンズ６ａ、反射ミラー６ｂ及び６
ｃ、２次結像レンズ６ｄ、絞り６ｅ、複数のＣＣＤから
成るラインセンサ６ｆ等から構成されている。

【００１５】この実施の形態における焦点検出装置６は
周知の位相差方式を用いており、図３に示すように、フ
ァインダ被写界内の複数の焦点検出領域（焦点検出点マ
ーク７０，７１，７２で示される３カ所に相当する）を
焦点検出可能なように構成されている。

【００１６】７は撮影レンズ１の予定結像面に配置され
たピント板、８はファインダ光路変更用のペンタゴナル
プリズムである。１２は「縦×横」が「５０×７０」画
素から成る２次元の光電変換素子（以下、エリアセンサ
と記す）である。該エリアセンサ１２は、従来で言うと
ころの測光センサと視線検出センサとを兼用しており、
後述するように、ピント板に結像した被写界像と、撮影
者の眼球近傍の像が共に結像する構成となっている。

【００１７】観察画面内の各々被写体輝度を測定する為
の測光光学系は、以下の構成となっている。

【００１８】１１は測光用レンズであり、ペンタゴナル
プリズム８内の反射光路を介してピント板７とエリアセ
ンサ１２を共役に関係付けている。１０は測光用の視感
度補正フィルタ、９は測光光学系の光路遮断手段となる
ＬＣＤ（液晶）シャッタ（以下、ＬＣＤシャッタ１と記
す）であり、液晶のＯＦＦ，ＯＮにより入射してくる被
写界光をそれぞれ透過，非透過の制御を行うポジティブ
タイプの液晶セルであって、測光レンズ１１に入る光、
つまりエリアセンサ１２に到達する被写界を測光する光
束の制御を行うことが可能となっている。

【００１９】１８は波長選択性反射面を持つダイクロイ
ックミラー（以下、ダイクロイックミラー２と記す）で
あり、波長４００〜７００nm（ナノメータ）の光を１０
０％近く反射し、８００nm以上の長波長を１００％近く
透過する膜特性を有している。つまり、ＬＣＤシャッタ
１がＯＦＦ（透過時）の時、被写界光は、該ＬＣＤシャ
ッタ１，前記視感度フィルタ１０，測光用レンズ１１を
通り、そのままダイクロイックミラー２で反射し、エリ
アセンサ１２に到達する。

【００２０】前記エリアセンサ１２は、測光センサとし
て機能する時には、図２に示す様に、「５０×７０」画
素のエリアセンサを「１０×１０」画素毎の領域に分割
して、ファインダ画面を見かけ上「５×７」のブロック
信号に分けて被写界輝度を測光している。なお、図２の
ファインダ視野内のＳ００〜Ｓ４６の各分割測光領域の
境界線はエリアセンサ１２のブロック分割状態をファイ
ンダ上に投影して示した仮想線であって、実際のファイ
ンダではこれらの線は見ることはできない。

【００２１】図１に戻って、撮影者の視線を検出する視
線検出光学系は、以下のように構成される。

【００２２】視線検出用結像レンズ１４は、カメラから
所定の位置にある撮影者の眼球１７の瞳孔近傍の像をエ
リアセンサ１２に結像させるためのものである。１３
ａ，１３ｂは撮影者の眼球１７の瞳孔近傍を照明する照
明光源であるところの赤外発光ダイオード（以下、ＩＲ
ＥＤと記す）であり、接眼レンズ１６の下部に配置され
ている。

【００２３】２４はダイクロイックミラー（以下、ダイ
クロイックミラー１と記す）であり、撮影レンズ１から
の可視被写界光（４００〜７００nm）を透過し、撮影者
はそれを接眼レンズ１６を通じて視認可能とし、上記Ｉ
ＲＥＤ１３で照明され、反射してきた撮影者の眼球像光
である８８０nmの光を反射する特性を有するものであ
る。

【００２４】１５は視線検出光学系の光路遮断手段とな
るＬＣＤシャッタ（以下、ＬＣＤシャッタ２と記す）で
あり、液晶のＯＮ，ＯＦＦにより入射してくる撮影者の
眼球像反射光をそれぞれ透過，非透過の制御を行うネガ
ティブタイプ液晶セルであって、結像レンズ１４に入る
光、つまりエリアセンサ１２に到達する撮影者の眼球像
反射光を透過，非透過の制御を行うことが可能となって
いる。

【００２５】なお、ここでは測光光学系、及び視線検出
光学系のそれぞれの光路遮断手段にはＬＣＤ（液晶）シ
ャッタを用いているが、電磁制御、あるいは圧電素子を
用いた機械式シャッタを用いることも可能である。ま
た、上記の主ミラー２，ピント板７，ペンタプリズム
８，接眼レンズ１６によって、ファインダ光学系が構成
されている。

【００２６】２５（不図示であるが２５ａ〜２５ｃより
成る）は明るい被写体の中でも視認できる高輝度ＬＥＤ
であり、該ＬＥＤ２５ａ〜２５ｃから発せられた光は、
光学部材２６，２７及びライトガイドプリズム２８を通
り、主ミラー２で反射し、ピント板７に設けられた微小
プリズムで光路を曲げられ、接眼レンズ１６に接眼して
いる観察者に到達する。撮影者はピント板７に構成され
た微小プリズムの形状そのものを焦点検出点マーク（パ
ターン）として目視することができる。つまり、図２に
示したファインダ視野図から分かるように、各々の焦点
検出点マーク７０〜７２がそれぞれＬＥＤ２５ａ〜２５
ｃに対応してファインダ視野内で光り、焦点検出点を表
示させることができるものである（以下、これをスーパ
ーインポーズ表示という）。

【００２７】２２はファインダ視野外に撮影情報を表示
する為のファインダ内ＬＣＤ（以下、Ｆ−ＬＣＤと記
す）であり、照明用ＬＥＤ２１によって照明される。該
Ｆ−ＬＣＤ２５を透過した光は三角プリズム２３によっ
て、図２の２２で示した様にファインダ視野外に導か
れ、撮影者は各種の撮影情報を知ることができる。ここ
で、図２の５１はシャッタ速度表示、５２は絞り値表示
のセグメント、５０は視線入力状態であることを示す視
線入力マーク、５３は撮影レンズ１の合焦状態を示す合
焦マークである。

【００２８】図１に戻って、３１は撮影レンズ１内に設
けた絞り、３２は後述する絞り駆動回路１１１を含む絞
り駆動装置、３３はレンズ駆動用モータ、３４は駆動ギ
ヤ等から成るレンズ駆動部材である。３５はフォトカプ
ラであり、レンズ駆動部材３４に連動するパルス板３６
の回転を検知して焦点調節回路１１０に伝えており、該
焦点調節回路１１０は、この情報とカメラ側からのレン
ズ駆動量の情報に基づいて前記レンズ駆動用モータ３３
を所定量駆動させ、撮影レンズ１を合焦位置に移動させ
るようになっている。３７は公知のカメラとレンズとの
インターフェイスとなるマウント接点である。

【００２９】図３は、上記構成の一眼レフカメラに内蔵
された電気的構成を示すブロック図であり、図１と同一
のものは同一番号を付している。

【００３０】カメラ本体に内蔵されたマイクロコンピュ
ータの中央処理装置（以下、ＣＰＵと記す）１００に
は、ＣＣＤ制御回路１０１，ＩＲＥＤ駆動回路１０２，
自動焦点検出回路１０３，信号入力回路１０４，ＬＣＤ
駆動回路１０５，ＬＥＤ駆動回路１０６，シャッタ制御
回路１０８，モータ制御回路１０９が接続されている。
また、撮影レンズ内に配置された焦点調節回路１１０と
絞り駆動回路１１１とは、図１で示したマウント接点３
７を介して信号の伝達がなされる。

【００３１】ＣＰＵ１００に付随したＥＥＰＲＯＭ１０
０ａは、視線の個人差を補正する視線補正データの記憶
機能を有している。

【００３２】前記ＣＣＤ制御回路１０１は、エリアセン
サ１２からの眼球像あるいは被写界輝度の出力をＡ／Ｄ
変換し、これら像情報，輝度情報をＣＰＵ１００に送信
する。ＣＰＵ１００は視線検出においては公知である視
線検出に必要な眼球像の各特徴点を所定のアルゴリズム
に従って抽出し、さらに各特徴点の位置から撮影者の視
線を算出する。また、測光演算においては、分割された
複数の被写界輝度情報から所定のアルゴリズムに従った
重みづけ演算を行う。

【００３３】ラインセンサ６ｆは、ファインダ画面内の
３個の焦点検出点マーク７０〜７２に対応した３組のラ
インセンサＣＣＤ−Ｒ，ＣＣＤ−Ｃ，ＣＣＤ−Ｌによっ
て構成される公知のＣＣＤラインセンサである。前記自
動焦点検出回路１０３はこれらラインセンサ６ｆから得
た電圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ１００に送る。

【００３４】ＳＷ１はレリーズ釦の第１ストロークでＯ
Ｎし、測光，ＡＦ，視線検出動作を開始するスイッチ、
ＳＷ２はレリーズ釦の第２ストロークでＯＮするレリー
ズスイッチである。ＳＷ−ＤＩＡＬ１とＳＷ−ＤＩＡＬ
２は不図示の電子ダイヤル内に設けたダイヤルスイッチ
であり、信号入力回路１０４のアップダウンカウンタに
入力され、電子ダイヤルの回転クリック量をカウントす
る。

【００３５】これらスイッチの信号が信号入力回路１０
４に入力され、データバスによってＣＰＵ１００に送信
される。

【００３６】前記ＬＣＤ駆動回路１０５は、各種のＬＣ
Ｄ（液晶表示素子）を表示駆動させる為の公知の回路で
あり、ＣＰＵ１００からの信号に従い、絞り値，シャッ
タ秒時，設定した撮影モード等の表示を、外部モニタ用
ＬＣＤ４０とファインダ内Ｆ−ＬＣＤ２５を同時に制御
し、行わせることができ、また、測光光学系の遮光用の
ＬＣＤシャッタ１，視線光学系の光路遮断用のＬＣＤシ
ャッタ２のＯＮ，ＯＦＦの制御を行う光路遮断制御手段
ともなっている。

【００３７】前記ＬＥＤ駆動回路１０６は、照明用ＬＥ
Ｄ（Ｆ−ＬＥＤ）２１とスーパーインポーズ用ＬＥＤ２
５を点灯，点滅制御する。前記ＩＲＥＤ駆動回路１０２
は、ＩＲＥＤ１３ａ，１３ｂを点灯させる。前記シャッ
タ制御回路１０８は、通電すると先幕を走行させるマグ
ネットＭＧ−１と後幕を走行させるマグネットＭＧ−２
を制御し、感光部材に所定光量を露光させる。前記モー
タ制御回路１０９は、フィルムの巻き上げ，巻戻しを行
うモータＭ１と主ミラー２及びシャッタ４のチャージを
行うモータＭ２を制御する為のものである。

【００３８】上記シャッタ制御回路１０８，モータ制御
回路１０９によって、一連のカメラのレリーズシーケン
スが動作する。

【００３９】次に、上記構成のカメラの一連の動作につ
いて、図４のフローチャートに従って説明する。

【００４０】カメラを不作動状態から所定の撮影モード
に設定すると（この実施の形態ではシャッタ優先ＡＥに
設定された場合をもとに説明する）、カメラの電源がＯ
Ｎされ（ステップ＃１００）、ＣＰＵ１００はレリーズ
釦の第１ストロークがなされスイッチＳＷ１がＯＮする
まで待機する（ステップ＃１０１）。

【００４１】その後レリーズ釦の第１ストロークがなさ
れスイッチＳＷ１がＯＮしたことを信号入力回路１０４
を介して検知すると、ＣＰＵ１００はカメラに装着され
たレンズとの間でマウント接点３７を介して相互通信を
行い、カメラ側で測光やＡＦを実行するのに必要なレン
ズ情報、例えば、撮影レンズの開放Ｆナンバーやベスト
ピント位置等の情報をメモリに取り込む（ステップ＃１
０２）。

【００４２】次に、３組のラインセンサＣＣＤ−Ｒ〜Ｃ
ＣＤ−Ｌを駆動して被写界光の蓄積動作を開始し、現時
点での撮影画面に対応したセンサ各々のデフォーカス量
（像ずれ量）ＤＥＦ０〜ＤＥＦ２を算出する（ステップ
＃１０３）。このデフォーカス量を求める過程は公知で
あり、ここでは省略する。

【００４３】次に焦点検出を行う為に、カメラ本体の操
作部材である不図示の焦点検出領域選択スイッチが視線
選択モードになっているか、カメラ任せの自動選択モー
ドになっているかの確認を行う（ステップ＃１０４）。
この結果、焦点検出領域選択スイッチが視線選択モード
に設定されていた場合は、撮影者の視線位置を検出する
視線検出モードに入り、ＭＰＵ１００はＣＣＤ制御回路
１０１に信号を送り、エリアセンサ１２に眼球像検出動
作を行わせる。その結果として、３カ所の領域（焦点検
出点マーク７０〜７２に相当）のうち、撮影者の視線位
置に最も近い焦点検出域が一つ選択される（ステップ＃
１０５）。

【００４４】また、焦点検出領域選択スイッチが自動選
択モードに設定されていたならば、前記３個の焦点検出
領域におけるデフォーカス量ＤＥＦ０〜ＤＥＦ２を基
に、焦点検出領域自動選択サブルーチン（ステップ＃１
０６）を実行して、特定の焦点検出領域を選択する。焦
点検出領域自動選択のアルゴリズムとしてはいくつかの
方法が考えられるが、多点ＡＦカメラでは公知となって
いる中央の焦点検出領域に重み付けを置いた近点優先ア
ルゴリズムが有効である。

【００４５】上記の如く焦点検出領域の選択がカメラ任
せの自動、或いは、撮影者の視線検出入力によって選択
された焦点検出領域を確定する（ステップ＃１０７）。
次に、確定した焦点検出領域において、自動焦点検出回
路１０３により焦点検出演算を行い、焦点検出領域が焦
点検出可能か否かを判定し（ステップ＃１０８）、焦点
検出不能であればＣＰＵ１００はＬＣＤ駆動回路１０５
に信号を送ってファインダ内Ｆ−ＬＣＤの合焦マーク５
３（図２参照）を点滅させ、焦点検出がＮＧであること
を撮影者に警告してステップ＃１０１へ戻り、以下同様
の動作を行う。一方、焦点検出が可能であり、所定のア
ルゴリズムで選択された焦点検出点の焦点調節状態が合
焦でなければ、ＣＰＵ１００はレンズ焦点調節回路１１
０に信号を送って所定量撮影レンズ１を駆動させる（ス
テップ＃１０９）。

【００４６】レンズ駆動後、撮影レンズ１が合焦してい
るか否かの判定を行い（ステップ＃１１０) 、所定の焦
点検出領域において撮影レンズ１が合焦していたなら
ば、ＣＰＵ１００はＬＣＤ駆動回路１０５に信号を送っ
てファインダ内Ｆ−ＬＣＤの合焦マーク５３を点灯させ
るとともに、ＬＥＤ駆動回路１０６にも信号を送って合
焦している焦点検出領域に対応したスーパーインポーズ
用ＬＥＤ２５を点灯させ、該焦点検出領域に対応するセ
グメントを光らせることで合焦表示させる。また同時
に、ＣＰＵ１００はＣＣＤ制御回路１０１に信号を送信
してエリアセンサ１２に測光を行わせる（ステップ＃１
１１）。この時合焦した焦点検出領域に対応した測光領
域に重み付けを行った測光演算がなされる。この測光演
算の詳細は後述する。この実施の形態の場合、上記測光
演算結果として、ファインダ内Ｆ−ＬＣＤ内に、図３に
示す様にセグメントと小数点を用いて撮影レンズ絞り値
（Ｆ5.6 ）表示２９を行う。

【００４７】次に、撮影者が前記焦点検出領域でのピン
ト状態と測光値を容認しているか否かの判定をスイッチ
ＳＷ1 のＯＮ，ＯＦＦで判定し（ステップ＃１１２）、
ＯＦＦであればステップ＃１０１へ戻るが、ＯＮであれ
ばさらにレリーズ釦の第２ストロークがなされてスイッ
チＳＷ２がＯＮされているかどうかの判定を行い（ステ
ップ＃１１３）、ＯＦＦであればステップ＃１０１へ戻
り、以下同様の動作を繰り返す。

【００４８】また、スイッチＳＷ２がＯＮであれば、Ｃ
ＰＵ１００はシャッタ制御回路１０８，モータ制御回路
１０９，絞り駆動回路１１１にそれぞれ信号を送信す
る。具体的には、まず、マグネットＭ２に通電して主ミ
ラー２をアップさせ、絞り３１を絞り込んだ後、マグネ
ットＭＧ１に通電してシャッタ４の先幕を開放する。絞
り３１の絞り値及びシャッタ４のシャッタスピードは、
不図示の測光回路にて検出された露出値とフィルム５の
感度から決定される。所定のシャッタ秒時経過後にマグ
ネットＭＧ２に通電し、前記シャッタ４の後幕を閉じ
る。フィルム５への露光が終了すると、マグネットＭ２
に再度通電し、ミラーダウン，シャッタチャージを行う
と共にマグネットＭ１にも通電し、フィルムの駒送りを
行い、一連のシャッタレリーズシーケンスの動作を終了
する（ステップ＃１１４）。

【００４９】その後、カメラは再びスイッチＳＷ１がＯ
Ｎされるまで待機する（ステップ＃１０１）。

【００５０】上記の様に、レリーズ釦の第１ストローク
によりスイッチＳＷ１がＯＮすることで、測光および視
線検出の動作が開始されるが、もう少し、測光を行うタ
イミングについて説明を行うならば、スイッチＳＷ１が
ＯＮすると、４秒間の測光タイマが作動し、その間カメ
ラは連続的に測光値取り込み及び演算を繰り返し、ファ
インダ内Ｆ−ＬＣＤと外部モニタ用ＬＣＤ４０に常に最
新の測光演算値、つまりシャッタ秒時の表示５１と撮影
レンズの絞り値表示５２を行う。

【００５１】撮影を行う場合は、上記測光タイマで繰り
返して行っている測光演算の、スイッチＳＷ２がＯＮす
る直前の測光演算値で制御を行うことになるが、カメラ
が焦点検出動作とレンズ駆動を行っている間にも測光演
算値を表示して、撮影者に知らしめる必要があるので、
前記図４のフローチャートでのカメラ全体の動作説明で
行った測光を行うタイミングはステップ＃１１１で初め
て行われるのではなく、実際には図４ステップ＃１０１
でスイッチＳＷ１がＯＮした直後に行われていて、図４
はあくまでも最終測光演算という意味合いで示してい
る。

【００５２】ここで、図５を用いて、エリアセンサ１２
で行われる測光と視線検出の機能の切換えタイミングに
ついて説明を行う。

【００５３】図５は、上記説明した測光タイマ中にエリ
アセンサ１２が行っている測光値取り込み、及び視線検
出用画像取り込みと、測光光学系，視線検出光学系のそ
れぞれの光路遮断手段であるＬＣＤシャッタ１（９）と
ＬＣＤシャッタ２（１５）のＯＮ，ＯＦＦタイミングに
ついて明記したものである。

【００５４】このカメラの電源ＯＦＦ時、あるいはＤＣ
ＤＣコンバータがＯＦＦ（測光タイマがＯＦＦ）時は、
ポジティブタイプのＬＣＤシャッタ１は透過状態であ
り、撮影レンズ１からの光束は測光用レンズ１１を通じ
てエリアセンサ１２に到達している。一方、ネガティブ
タイプのＬＣＤシャッタ２は非透過状態であり、撮影者
の眼球像反射光もしくは接眼レンズ１６を通してエリア
センサ１２に入射しようとする光束はこれによって遮断
されている。

【００５５】上記説明したように、スイッチＳＷ１をＯ
Ｎさせると、まず最初に測光タイマがＯＮして、エリア
センサ１２は測光値表示を行うために、図３で示した
「縦５×横７」に分割された３５ブロックの分割測光値
を取り込む。一回の測光値取り込みは蓄積時間を含め、
ほぼ１０ｍｓで完了し、ＣＰＵ１００に転送され、Ａ／
Ｄ変換されたのち測光演算処理がなされる。厳密には蓄
積型のエリアセンサ１２のダイナミックレンジは広くな
いため、一度１ｍｓ程の予備蓄積測光処理を行い、大ま
かな明るさを一度測定し、本蓄積時間の決定を行うこと
で、測光のダイナミックレンジを拡大している。因にこ
のとき接眼レンズ１６からの外光の光束はＬＣＤシャッ
タ２によって遮断されており、エリアセンサ１２が行う
測光動作に影響しない。次に一回だけ取り込まれた測光
値は所定の測光演算処理がなされた後、カメラの制御値
の形で表示される。

【００５６】続いてＬＣＤシャッタ１とＬＣＤシャッタ
２がそれぞれＯＮし、ＬＣＤシャッタ１は測光光学系の
光路を遮断し、ＬＣＤシャッタ２は視線光学系の光路を
開放する。この状態によって撮影レンズ１から測光用の
レンズ１１を通ってきた光束に邪魔されることなく、撮
影者の眼球像はエリアセンサ１２に結像し、エリアセン
サ１２は眼球像を光電変換することが可能となる。実際
にエリアセンサ１２が光電変換、つまり蓄積動作等に要
する時間は１２ｍｓ程度で行われ、ＣＰＵ１００に転送
されたのち視線検出処理がなされる。また眼球像蓄積動
作中のみＩＲＥＤ１３ａ，１３ｂは点灯状態にある。

【００５７】エリアセンサ１２の視線検出用光電変換処
理が終了すると、ＬＣＤシャッタ１とＬＣＤシャッタ２
はＯＦＦ状態となり、ＬＣＤシャッタ１は透過状態、Ｌ
ＣＤシャッタ２は非透過状態となり、再びエリアセンサ
１２は測光値取り込み動作に入り、測光タイマがＯＮし
ている間は、測光値取り込み動作を繰り返す。

【００５８】次に、測光演算についての説明を行う。

【００５９】前記図４中のステップ＃１０２のレンズ通
信で得られた撮影レンズ１のレンズ情報である開放Ｆナ
ンバー、周辺光量落ち等のデータを用いて、前記Ａ／Ｄ
変換されたエリアセンサ１２の「５×７」の計３５個の
測光ブロック出力に補正を行い、撮影被写体の正しい輝
度信号に変換する。以降、これら各ブロック領域Ｓ００
〜Ｓ４６６のセンサ部の補正後の輝度信号をＤ00〜Ｄ46
とする。

【００６０】次に、前記ステップ＃１０７において確定
した焦点検出領域に対応した測光ブロック出力をＡ、こ
の測光ブロックを上下，左右に取り囲む４つの測光ブロ
ック平均出力をＢ、Ａ，Ｂ以外の測光ブロックの平均出
力をＣとして、主被写体が存在する可能性が最も高いＡ
に対して最大の重みをつけ以下段階的に重みづけを行う
次式で、カメラの露出値Ｅを算出する。

【００６１】Ｅ＝（３×Ａ＋２×Ｂ＋Ｃ）／６一例として、焦点検出領域７１が選択された場合につい
てのＡ，Ｂ，Ｃの各値は以下の通りである。

【００６２】Ａ＝Ｄ22 Ｂ＝（Ｄ12＋Ｄ21＋Ｄ23＋Ｄ32）／４Ｃ＝（Ｄ00＋Ｄ01＋Ｄ02＋Ｄ03＋Ｄ04＋Ｄ05＋Ｄ06＋Ｄ
１０＋Ｄ11＋Ｄ13＋Ｄ14＋Ｄ15＋Ｄ16＋Ｄ20＋Ｄ24＋Ｄ
25＋Ｄ26＋Ｄ30＋Ｄ31＋Ｄ33＋Ｄ34＋Ｄ35＋Ｄ36＋Ｄ40
＋Ｄ41＋Ｄ42＋Ｄ43＋Ｄ44＋Ｄ45＋Ｄ46）／３０他の焦点検出領域７０，７２が選択された場合も上記例
と同様に算出することで、主被写体に重みを置いた測光
演算が可能となる。

【００６３】次に、視線検出動作について、図６の視線
検出チャートを用いて説明する。

【００６４】図４のステップ１０４にて視線検出モード
に設定されていたならば、不図示の視線検出回路はカメ
ラが現在どのキャリブレーションデータナンバー（ＣＬ
ＡＮｏ．）に設定されているかを認識し、視線検出に用
いるキャリブレーションデータをセットする（ステップ
＃２００）。ここで、視線検出のキャリブレーションと
は、視線検出を行う上での個人差の補正を行うもので、
３つの焦点検出点マークの両側（７１，７２）を撮影者
が一定時間注視することでデータを取り込み算出すると
いうものである。このキャリブレーションデータは複数
設定可能で、カメラを使う人が異なっていたり、眼鏡を
装着しているか否かに応じて区別して設定することで精
度の高い視線検出を行うことが可能である。因に設定さ
れたキャリブレーションデータは、ＥＥＰＲＯＭ１００
ａに記憶される。

【００６５】次に、視線検出回路は、プリ蓄積と呼ばれ
る一定時間の蓄積をＣＣＤ制御回路１０１を介してエリ
アセンサ１２に実行させ、ＩＲＥＤ１３ａ，１３ｂの照
射無しの状態での撮影者の眼球近傍の画像を取り込む
（ステップ＃２０１）。そして、上記の画像信号強度に
基づいてエリアセンサ１２の本蓄積（実際に視線位置を
求めるための画像を得るための蓄積）時に行う蓄積時間
を決定する（ステップ＃２０２）。

【００６６】エリアセンサ１２の蓄積時間及びＩＲＥＤ
１３，１３ｂの照明パワーが設定されると、ＣＰＵ１０
０はＩＲＥＤ駆動回路１０２を介してＩＲＥＤ１３ａ，
１３ｂを所定のパワーで点灯させ、視線検出回路はＣＣ
Ｄ制御回路１０１を介してエリアセンサ１２の蓄積を開
始する。エリアセンサ１２は先に設定された蓄積時間に
従って蓄積動作を終了し、それとともにＩＲＥＤ１３
ａ，１３ｂも消灯される（ステップ＃２０３）。

【００６７】さらに、エリアセンサ１２にて蓄積された
像信号は順次読み出され、視線検出回路１０１でＡ／Ｄ
変換された後にＣＰＵ１００にメモリされ、視線検出処
理が行われる（ステップ＃２０４）。このとき、ステッ
プ＃２００で取り込んだ個人差補正情報が加味される。
さらに、上記視線検出処理で得られた撮影者のピント板
上の視線位置に対して最も近い焦点検出領域が選択され
る（ステップ＃２０５）。

【００６８】ここで、視線検出処理について、図７〜図
９用いて簡単に説明する。

【００６９】図７は、縦５０×横７０画素のエリアセン
サ１２の眼球像信号を画像化したもので、眼球の角膜１
７ａ（図８参照）において、ＩＲＥＤ１３の発光によっ
て角膜反射像（以下、プルキンエ像と記す）ｅ，ｄが発
生する。また１７ｃは虹彩、１７ｂは瞳孔である。な
お、図８は視線検出の原理を示す図であるが、これは既
に公知であるのでその詳細は省略する。

【００７０】これらの像信号において、プルキンエ像
ｅ，ｄを含んだＸ−Ｘ’断面の像信号を表したのが、図
９であり、同図において、縦軸はエリアセンサ１２のア
ナログ信号をデジタル信号化した値で最大２５５カウン
トとなり、横軸は水平方向の画素数７０個のデータがあ
ることを意味している。

【００７１】ＣＰＵ１００において、眼球の照明に使用
された一組のＩＲＥＤ１３ａ，１３ｂの虚像であるプル
キンエ像ｅ，ｄの位置が検出される。図７からもわかる
通りプルキンエ像ｅ，ｄは光強度の強い輝点として現わ
れるため、光強度に対する所定のしきい値を設け、該し
きい値を超える光強度のものをプルキンエ像ｅ，ｄとす
ることにより検出可能である。また、瞳孔１７ｂの中心
位置は、該瞳孔１７ｂと虹彩１７ｃの境界点を複数検出
し各境界点を基に円の最小二乗近似を行うことにより算
出される。これらプルキンエ像位置と瞳孔中心位置とか
ら眼球の回転角度θが求まり、さらに二つのプルキンエ
像ｅ，ｄの間隔からカメラの接眼レンズ１６と撮影者の
眼球１７との距離が算出され、エリアセンサ１２に投影
された眼球像の結像倍率βを得ることができる。

【００７２】以上のことから、眼球の回転角度θと結像
倍率β、さらにキャリブレーションで得られた個人差補
正情報を用いて、撮影者の視線方向のピント板７上の位
置座標を求めることができる。

【００７３】上記の実施の第１の形態によれば、撮影者
の眼球像を取り込む為の視線検出手段のセンサと被写界
光を取り込む測光手段のセンサとして、同一のエリアセ
ンサ１２を用い、前記撮影者の眼球像を前記エリアセン
サ１２に導く為の視線検出光学系（ダイクロイックミラ
ー２（１８），結像レンズ１４，ダイクロイックミラー
１（２４））と、前記被写界光を前記前記エリアセンサ
１２に導く為の測光光学系（視感度補正フィルタ１０，
測光用レンズ１１，ダイクロイックミラー２（１８））
の、それぞれの光路中に光路遮断手段を成すＬＣＤシャ
ッタ２（１５），ＬＣＤシャッタ２（１５）とを具備
し、これらを適宜制御するようにしている為、視線検出
機能と多分割測光機能を有する高機能カメラの低コスト
化、小型化を達成することが可能となる。

【００７４】また、上記の構成から明らかな様に、ファ
インダ倍率が低下してファインダとしての品位を低下さ
せるといったことも生じない。

【００７５】（実施の第２の形態）図１０は本発明の実
施の第２の形態に係る一眼レフカメラの光学的配置図で
あり、図１と同じ部分は同一符号を付し、その説明は省
略する。

【００７６】この実施の第２の形態の特徴は、上記実施
の第１の形態における測光光学系、及び視線検出光学系
の光路遮断手段として用いたＬＣＤシャッタの代わり
に、デジタルマイクロミラー素子を用いたことである。

【００７７】このデジタルマイクロミラー素子を光路変
更手段として用いたカメラは、特開平８−６１１３号等
に開示してあり、詳細な説明は省略するが、ここでは、
デジタルマイクロミラーを１７μｍの微小なミラーが
「６４０×４８０」画素敷設されたものとし、光路中に
配置されたデジタルマイクロミラーの微小ミラーの角度
を制御することで、その光路方向を変更可能とするもの
とする。

【００７８】測光光学系におけるその光路遮断手段は、
１０１のデジタルマイクロミラー（以下、デジタルマイ
クロミラー１と記す）であり、視線検出光学系の光路遮
断手段は１０２のデジタルマイクロミラー（以下、デジ
タルマイクロミラー２と記す）である。

【００７９】デジタルマイクロミラー１とデジタルマイ
クロミラー２は、図１０の様に、ともに測光光学系と視
線検出光学系をそれぞれ成立させ、被写界光あるいは眼
球像をエリアセンサ１２に導くときには、通常のミラー
として作用するが、光路遮断手段として作用するときに
は、光束を紙面に対し垂直になるように一枚一枚のマイ
クロミラーが角度を変更することによって、光束をエリ
アセンサ１２に到達不能にする。

【００８０】またここで、１０３はダイクロイックミラ
ー（以下、ダイクロイックミラー３と記す）であり、図
１のダイクロミラー１と同じ分光特性を有している。つ
まり、撮影レンズ１及びペンタゴナルプリズム８，測光
用レンズ１１を通り、デジタルマイクロミラー１で反射
してきた可視光（４００〜７００nm）を透過し、一方、
ＩＲＥＤ１３ａ，１３ｂで照明され、反射してきた撮影
者の眼球像光である８８０nmの光を反射する特性を有
し、測光光学系，視線検出光学系各々の光をエリアセン
サ１２に導く作用を行うものである。

【００８１】その他の構成は、上記実施の第１の形態と
全く同一であり、カメラ全体の動作や、エリアセンサ１
２で行われる測光と視線検出の機能の切換えタイミング
も図１のＬＣＤシャッタ１及びＬＣＤシャッタ２が、そ
れぞれ図１０のデジタルマイクロミラー１及びデジタル
マイクロミラー２に置き換わっただけの同一の制御がな
される。

【００８２】上記の実施の第２の形態によれば、撮影者
の眼球像を取り込む為の視線検出手段のセンサと被写界
光を取り込む測光手段のセンサとして、同一のエリアセ
ンサ１２を用い、前記撮影者の眼球像を前記エリアセン
サ１２に導く為の視線検出光学系（結像レンズ１４，ダ
イクロイックミラー１（２４），ダイクロイックミラー
３（１０３））と、前記被写界光を前記前記エリアセン
サ１２に導く為の測光光学系（視感度補正フィルタ１
０，測光用レンズ１１，ダイクロイックミラー３（１０
３））の、それぞれの光路中に光路遮断手段を成すデジ
タルマイクロミラー２（１０２），デジタルマイクロミ
ラー１（１０１）とを具備し、これらを適宜制御するよ
うにしている為、視線検出機能と多分割測光機能を有す
る高機能カメラの低コスト化、小型化を達成することが
可能となる。

【００８３】また、上記の構成から明らかな様に、ファ
インダ倍率が低下してファインダとしての品位を低下さ
せるといったことも生じない。

【００８４】（変形例）上記実施の各形態においては、
一眼レフカメラに適用した場合を示しているが、これに
限定されるものではなく、その他のカメラ、さらには視
線検出機能と測光機能の両方を備えた光学装置であれ
ば、同様に適用できるものである。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
視線検出光学系と測光光学系に単一の光電変換素子を共
用するようにし、該装置の低コスト化及び小型化を達成
することができる光学装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態に係る一眼レフカメ
ラの光学的配置図である。

【図２】図１の一眼レフカメラのファインダ視野図であ
る。

【図３】図１の一眼レフカメラの回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】本発明の実施の第１の形態に係る一眼レフカメ
ラの一連の動作を示すフローチャートである。

【図５】本発明の実施の第１の形態において測光タイマ
中の測光及び視線検出のタイミングを示すタイミングチ
ャートである。

【図６】本発明の実施の第１の形態に係る一眼レフカメ
ラの視線検出時の動作を示すフローチャートである。

【図７】一般的な視線検出の原理を説明する為の図であ
る。

【図８】同じく一般的な視線検出の原理を説明する為の
図である。

【図９】同じく一般的な視線検出の原理を説明する為の
図である。

【図１０】本発明の実施の第２の形態に係る一眼レフカ
メラの光学的配置図である。

【図１１】従来の一眼レフカメラの光学的配置図であ
る。

【符号の説明】

６焦点検出装置９ＬＣＤシャッタ１１１測光用レンズ１２エリアセンサ１３赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）１４結像レンズ１５ＬＣＤシャッタ２１６接眼レンズ１８ダイクロイックミラー２２４ダイクロイックミラー１１００ＣＰＵ１０１ＣＣＤ制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一の光電変換素子と、観察者の眼球像
を視線検出光学系により前記光電変換素子に導き、該光
電変換素子の出力から前記観察者の視線情報を検出する
視線検出手段と、被写界光を測光光学系により前記光電
変換素子に導き、該光電変換素子の出力から前記被写界
の輝度を測光する測光手段と有し、前記視線検出光学系
の光路中に、前記光電変換素子へ入射する光束を遮断す
る第１の光路遮断手段を配置し、前記測光光学系の光路
中に、前記光電変換素子へ入射する光束を遮断する第２
の光路遮断手段を配置したことを特徴とする光学装置。
【請求項２】該光学装置の一連の動作の中で、前記第
１と第２の光路遮断手段を制御し、前記光電変換素子へ
何れの光束を入射させるかを設定する光路遮断制御手段
を有したことを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】前記第１及び第２の光路遮断手段は、液
晶により構成されるシャッタであることを特徴とする請
求項１記載の光学装置。
【請求項４】前記第１及び第２の光路遮断手段は、機
械式のシャッタであることを特徴とする請求項１記載の
光学装置。
【請求項５】前記第１及び第２の光路遮断手段は、デ
ジタルマイクロミラーであることを特徴とする請求項１
記載の光学装置。
【請求項６】前記視線検出光学系と前記測光光学系の
各々の光路中に、光路変換手段を有することを特徴とす
る請求項１記載の光学装置。
【請求項７】前記光路変換手段は、波長選択性反射面
を有することを特徴とする請求項６記載の光学装置。