JPH06301081A

JPH06301081A - 光学装置

Info

Publication number: JPH06301081A
Application number: JP5089866A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Inoue; 俊輔井上; Hidekazu Takahashi; 秀和高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-10-28
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: DE69411996T2; EP0625332A3; DE69411996D1; US5712684A; JP3219534B2; EP0625332B1; EP0625332A2

Abstract

(57)【要約】【目的】視線方向検出装置の出力で機能の少なくとも
１つを作動させる画像撮影装置で、眼鏡等に煩わされる
ことなく表示画面の鮮明な観察を可能とすると共に視線
方向検出の確実性を向上させる目的を持つ。【構成】被写体を観察するためのファインダー装置
と、ファインダーを観察する撮影者の視線方向を検知す
る手段と、該撮影者の眼屈折力を測定する手段を有し、
該眼屈折力の測定値に基づき、該撮影者の眼屈折力を光
学的に補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は銀塩フィルムカメラや電
子スティルカメラ、カムコーダー、顕微鏡等のビューフ
ァインダーの視度調整機構の自動化に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一眼レフカメラの電子化の進歩は近年著
しく、合焦方式、露光方式が次々と電子化されている。
最近では、撮影者の視線方向を検知し、注視点に合焦す
る所謂視線入力自動合焦カメラが発明されている。図８
は特開平１−２４１５１１号の実施例を示すもので、一
眼レフカメラに視線方向検出ユニットを組込み、複数焦
点検出ユニットの検出視野の１つにピントを合わせる様
になっている。符番７０９から７１４が視線方向検出ユ
ニットで、７０９は接眼レンズ、７１０が可視透過・赤
外反射のダイクロイックミラー、７１１は投受光レン
ズ、７１２はハーフミラー７１３は眼球照明光源、７１
４は多数の画素を持つセンサーである。視線の方向は、
複数のプルキンエ像の相互位置、あるいは第１プルキン
エ像と瞳孔中心との相互位置などから求められるが、求
める方法は上記公開公報あるいは他の文献等で公知であ
るから説明は省く。いずれにしろ視線入力方式を採用す
ることにより、撮影者の意志が撮影像に反映され、より
高度な写真表現を実現することが可能となった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カメラは、撮影者の視力（又は眼屈折力）の強弱に拘ら
ず、ビューファインダーの光学系が固定されているため
に以下のような欠点があった。

【０００４】視線入力方式を採用していない一般のカメ
ラ、ビデオのファインダーにおいて、特に近視者（眼屈
折力が大きい人）はファインダーの像がぼけるため、眼
鏡を必ず装着している必要があり、接眼レンズが覗き難
く、シャッターチャンスを逃したり、所望の像を撮影で
きず、撮影者の意志を充分写真、ビデオ画像に反映でき
ない。過去に、ファインダーと撮影者の眼の間に可動式
のレンズを挿入し撮影者の眼屈折力を補正する方法があ
ったが、レンズの位置は撮影者が撮影時に手動で調整す
る様になっており、手間の点では大きな改善とはならな
かった。

【０００５】又、従来例で記述した視線入力方式におい
ては、撮影者自身がどの領域を見、どの様な像を撮影す
るのかは、より明確に自覚されていなければならない
が、特に撮影者が近視者の場合、合焦のための照準やそ
の位置の像がぼやけてしまい、撮影者の意志を充分反映
できない。従って、視線入力方式の有効性を充分生かし
た撮影をおこなうことが困難である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、カメ
ラ、ビデオなどの画像撮影装置等において、対象を観察
するためのファインダー装置と、ファインダーを観察す
る観察者の眼屈折力を測定する手段を有し、眼屈折力の
測定値に基づき、観察者の眼屈折力を光学的に補償する
ことにより、観察者の視力に拘らずファインダー内の像
のぼけをなくし、観察者の意志をより正確に反映した撮
影等を可能としたものである。

【０００７】

【実施例】図１から図４は第１の実施例を示しており、
図は一眼レフカメラに本発明を適用した構成で、特にカ
メラ部は概念的に描いている。

【０００８】撮影者の人眼１０１がファインダー内の表
示装置１０２を見るために、例えばフォーカシングスク
リーンの様な表示装置１０２、ハーフミラー１０３、視
度調整レンズ（接眼レンズ）１０４を同じ光軸上ｘに配
置する。人眼１０１は眼底（網膜）１０５に外界結像さ
せるための水晶体を有する。人眼に対しハーフミラー１
０３で折り曲げた光路上に別のハーフミラー１０８が配
置され、赤外ＬＥＤ等の光源１０７の光束Ｌ₁をハーフ
ミラー１０３へ向けて導いている。ハーフミラー１０８
の透過光側には、眼屈折力測定のための遮光部材１１１
があり、結像レンズ１１２、多数画数を有する受光素子
１１３をハーフミラー１０８からへだてている。受光素
子１１３には視線方向及び眼屈折力計算のための演算回
路１１４がある。１１５は演算結果に基づき前後方向に
駆動されるフォーカスレンズであり、撮影レンズの一部
もしくは全部を成す。本実施例は通常のカメラを想定し
ているので撮影レンズと表示装置は光学的に結合されて
いるが、後述するビデオカメラでは表示装置と電気的に
結合されることになる。撮影レンズからの物体光は光分
配器で複数点焦点検出装置１１６に一部が導かれ、また
１１７方向のフィルムあるいは固体撮像素子へ導かれる
ものとする。

【０００９】次に本実施例の動作について述べる。

【００１０】光源１０７から放射された波長８００〜１
２００ｎｍの光束１１０はハーフミラー１０８により反
射され、再びダイクロイック型のハーフミラー１０３に
より、視度調整レンズ１０４、瞳孔１０６を通して眼底
１０５上に導かれ、そこに光源１０７の像が形成され
る。視度調整レンズ１０４が基準位置にあるときに、人
眼１０１の眼屈折力（視力）が基準ディオプター値（基
準屈折力）の場合は、眼底１０５上に光源１０７の像が
合焦される様に、光源１０７、ハーフミラー１０３、１
０８、視度調整レンズ１０４、人眼１０１の位置が設定
されている。眼底からの光束は再びハーフミラー１０３
で反射、ハーフミラー１０８を通過し、結像レンズ１１
２を通して受光素子１１３上に導かれる。受光素子１１
３は、１次元又は２次元状のセンサーアレイであり、半
導体を用いたＣＣＤ、又はバイポーラ増巾型センサー或
いは撮像管或いはこれらの２以上の集合体であり、受光
面は対物レンズ１１２に関して人眼１０１の瞳孔１０６
と共役位置に配置される。遮光部材１１１は光束の片側
を遮光するエッジ状の部材であり、ハーフミラー１０８
に関して、光源１０７と共役な位置にある。受光素子１
１３の出力は演算回路１１４で演算され、視線方向と眼
屈折力が演算される。主に前者の演算結果と焦点検出装
置の出力に基づき、撮影装置のフォーカスレンズ１１５
が所望の位置まで駆動され、主に後者の演算結果に基づ
き、視度調整レンズ１０４が前後に駆動される。尚、視
度調整レンズは接眼レンズ全体としているが、一部を動
かす様にしても良い。

【００１１】図２の下方には、受光素子１１３上の光強
度分布を示している。縦軸は光量を、横軸は受光素子
（センサー）上の位置を表す。

【００１２】次に上記構成において、眼屈折力と視線方
向を測定する方法を説明する。

【００１３】図３は、人眼１０１のディオプター値が基
準ディオプター値に比べて負のディオプター値（即ち、
撮影者が近視の場合）の光束の挙動を示す。この場合、
光源１０７の像は眼底１０５の前方で結像され、この光
束により照明された眼底１０５上の内、光軸上の１点で
反射された光束は遮光部材１１１の前方Ｐの位置で集光
されるため、遮光部材１１１により、光束の右半分が遮
光される。このとき、受光素子上の光量分布は図の下方
に描く様になる。瞳孔１０６エッジに対応するＡ、Ｂの
位置より瞳孔の中心位置Ｃが求まり、又最高出力を与え
るプルキンエ像のピーク位置をＣとの変位ｄで視線方向
が算出できる。詳細は例えば特開平１−２４１５１１に
記載されている。また出力のうち遮光された右半分は光
量がエッジに向って減少してゆく。この傾きを一次近似
し、ｋ′とおき、このｋ′と、この傾き直線の外挿線が
光軸と交わる点ｙを求めれば、人眼のディオプター値が
計算できる。このディオプター値とＰ点の位置を基に、
視度調整レンズをどれだけ変位させれば表示装置１０２
の像が眼底１０５に結像するか計算できる。近視の場合
には、その変位量分だけ、視度調整レンズを人眼から遠
ざけてやればよい。眼屈折力計算の詳細は例えば、特開
平２−２５２４３２に説明されているので説明を省く。

【００１４】図４は、人眼１０１のディオプター値が基
準ディオプター値に比べて正のディオプター値（即ち、
撮影者が遠視の場合）の光束の挙動を示す。この場合、
光源１０７の像は眼底１０５より後方で結像され、この
光束により照明された眼底１０５上の内、光軸上の１点
で反射された光束は遮光部材１１１の後方Ｐ′の位置で
集光されているため、遮光部材１１１により、光束の右
半分が遮光される。これは受光素子上で左半分が遮光さ
れることとなり、受光素子上の光量分布は図の下方に描
く様になる。視線方向とディオプター値を求める方法は
図３の場合と同様である。この様にディオプター値の正
負により、近視、遠視の区別ができ、視度調整レンズの
変位方向が決定できる。遠視の場合、視度調整レンズを
人眼に近づければよい。

【００１５】なお、視度調整レンズの駆動は、超音波モ
ーター、パルス駆動モーター、或いはステップモーター
等を用いることができる。また、機械的に変位させる代
りにレンズの焦点距離を電子的に制御できる可変焦点レ
ンズの技術を用いることができる。

【００１６】この様にして視度調整レンズが所望の位置
に設置された状態での光束の挙動は図２の状態となる。
光源１０７の像は眼底上で結像され、反射像はちょうど
遮光部材の位置で結像している。受光素子上には、均一
な光量分布が得られ、ディオプター値が０であることが
示される。

【００１７】図５は第２の実施例を示すもので、カムコ
ーダーに適用した例である。図中、前記実施例と同一の
部材には同一番号を符した。但し、１１５は撮影レンズ
でその一部１１５ａがフォーカシングレンズである。１
２０は固体撮像素子で、１２１は信号処理回路であり、
ビデオ映像は液晶表示器等の表示装置１０２に映出され
る。又、信号処理回路１２１と演算回路１１４は共同し
て、いわゆるＴＶ−ＡＦ方式で、視線方向のエリア内の
被写体に対する撮影レンズのピントずれ方向を検出し、
フォーカシングレンズ１１５ａを駆動する。

【００１８】本実施例では視度調整レンズ１０４を、視
線検知及び眼屈折力測定のための光学系とは切りはなし
てある。人眼１０１と光源１０７の間に視度調整レンズ
がない分、人眼１０１とハーフミラー１０３間の距離、
２枚のハーフミラーの距離は、第１実施例の場合と多少
異なる。しかしながら、ディオプター値の測定方法、視
線方向の検出方法は前実施例の場合と同じである。ま
た、視度調整レンズの駆動方向も同じである。

【００１９】本実施例が第１の実施例より優れた点は、
光源と人眼の間に光量を低下させるレンズがないので、
受光素子に入射する光量が大きくとれ、視線方向の検
知、眼屈折力の測定精度が向上する点である。

【００２０】図６は第３実施例を示す。

【００２１】本実施例では、光源からの照明光をハーフ
ミラーを通して照射する代りに、人眼の近傍に配した光
源１２２ａ，１２２ｂから照射し、ハーフミラーを一枚
省略している。光源は光量分布を均一化するために光軸
ｘから点対称の位置に２ヶ設置した。視線検知の方法、
眼屈折力の測定方法は前の２つの実施例と同じである。

【００２２】本実施例では、ハーフミラーが１枚省略で
きる分、光学系全体は第１の実施例より縮小できるの
で、装置の小型化に大きく寄与する。又、光源は人眼に
近く設置したので、検出光量が大きくとれ、より高精度
の視線検知、眼屈折力測定が可能であるという利点があ
る。

【００２３】図７は第４の実施例を示している。

【００２４】表示装置として例えば液晶パネルを用い
て、その製造プロセスにおいて半導体受光素子をつくり
こむことは容易である。ＬＥＤ光源１０７の眼底からの
反射像を受光素子上に結像させるために、ハーフミラー
１０８により光束を表示装置１０２′の一部に導いてい
る。眼屈折力を測定するための遮光部材、対物レンズ
は、表示装置とハーフミラーの間に設置した。視線検知
の方法、眼屈折力の測定方法は前の３つの実施例と同じ
である。

【００２５】本実施例では受光素子を設置するための光
学系が表示装置のため光学系と共用されているため、装
置を小型化できる利点がある。

【００２６】上記実施例において、ハーフミラーの代り
にビームスプリッターを使用しても効果は変らない。表
示装置としてプラズマディスプレイ、ＥＬ素子等を用い
ることができる。

【００２７】また視線方向検出装置の出力で作動させる
のは焦点調節に限らず測光モードの選択等であっても良
い。

【００２８】

【発明の効果】この様に、カメラ又はビデオカメラ、顕
微鏡、工業用監視装置のファインダーに、撮影者等の視
線方向を検知する手段と、撮影者の眼屈折力を測定する
手段を設け、眼屈折力の測定値に基づき、視線調整機構
を動作させることにより、撮影者の視力に拘らず、ファ
インダー上の画像が撮影者の眼底に結像し、場所、時、
使用法を問わず撮影者の意志を充分反映した写真、画像
撮影が可能となる。

【００２９】また、完全に自動化された視度調整機構が
得られるので、使用者の手間をわずらわせることはな
い。

【００３０】更に従来の光学系をほとんど変更すること
なく、新たに追加する部品をほとんど必要とすることな
く、カメラ、ビデオの利便性を向上させることができ
る。

【００３１】特に視線入力方式の合焦精度を高めること
ができる。具体的には、近視者、遠視者でも確実に視線
方向を検知し、撮影の楽しさを享受できる様にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示す光学配置図。

【図２】第１実施例の、零ディオプターに於ける光線
図。

【図３】第１実施例の、マイナス・ディオプターに於け
る光線図。

【図４】第１実施例の、プラス・ディオプターに於ける
光線図。

【図５】第２実施例を示す光学配置図。

【図６】第３実施例を示す光学配置図。

【図７】第４実施例を示す光学配置図。

【図８】従来例の光学断面図。

【符号の説明】

１０１人眼１０２表示装置１０３ハーフミラー１０４視度調整レンズ１０７光源１０８ハーフミラー１１１遮光部材１１２結像レンズ１１３受光素子１１４演算回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物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の視線方向を検
知する検知手段と、観察者の眼屈折力を測定する測定手
段と、測定手段の測定情報に基づき、観察者の眼屈折力
を補償する様にファインダー装置を調整する手段を具え
ることを特徴とする光学装置。
【請求項２】前記検知手段と前記測定手段は少なくと
も光学系の一部を共有することを特徴とする請求項１の
光学装置。
【請求項３】前記検知手段の出力に応じて光学装置の
機能の少なくとも１つを作動させる手段を更に具えるこ
とを特徴とする請求項１の光学装置。
【請求項４】前記光学装置は画像撮影装置であること
を特徴とする請求項１の光学装置。