(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの視線検出手段からの視線情報より両眼が見込む角度を求め、該見込む角度を用いて物体距離情報を得て、該物体距離情報に基づいて合焦操作を行っていることを特徴とする双眼鏡の合焦方法。
【請求項２】
双眼鏡を構成する左右の望遠鏡に夫々視線検出手段を設け、各望遠鏡によって形成される虚像を観察する観察者の右眼及び左眼の視線を左右の該視線検出手段で検出し、該視線の方向と左右の該望遠鏡の接眼レンズ間の間隔より該観察者が注視する虚像までの距離を判定手段により求め、その結果に基づいて該双眼鏡の合焦状態を制御することを特徴とする双眼鏡の合焦方法。
【請求項３】
２つの視線検出手段からの視線情報より視線角度検出回路で両眼が見込む角度を求め、該見込む角度を用いてフォーカス範囲決定回路で物体距離情報を得て、該物体距離情報に基づいて演算制御部で合焦操作を行っていることを特徴とする合焦手段を有した双眼鏡。
【請求項４】
双眼鏡を構成する左右の望遠鏡に夫々視線検出手段を設け、各望遠鏡によって形成される虚像を観察する観察者の右眼及び左眼の視線を左右の該視線検出手段で検出し、該視線の方向と眼幅調整手段からの接眼レンズ間隔データより該観察者が注視する虚像までの距離を判定手段により求め、この結果をオートフォーカス機構に伝達して、該オートフォーカス機構により該双眼鏡の合焦距離を制御することを特徴とする合焦手段を有した双眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は双眼鏡の合焦方法及び合焦手段を有した双眼鏡に関し、特に従来の方法では合焦が困難である観察物体を視る際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオートフォーカス機構は、（社）テレビジョン学会編：テレビジョン・画像情報工学ハンドブック，’９０．１１．３０  第１版第１刷発行、ｐ．１９４  に記載されているように、例えば図６に示すように構成されている。すなわち、ピント検出部で被写体までの距離あるいはピントの状態を検出し、次に信号処理部で増幅・検波・Ａ−Ｄ  変換などの信号処理をした後、演算制御部において必要によりズームレンズの焦点距離や露出などの付加情報とを組合せて演算処理を行い、フォーカス制御に必要なピント情報を算出し、レンズ駆動部によってフォーカスレンズを駆動する。このとき用いるピント検出法としては図７に示すような各種の方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オートフォーカス機能を有する双眼鏡を構成するに際して図７に示す各種のピント検出方法の内、測距方式を採用すれば赤外線や超音波の反射をピント検出に利用するようになり、又焦点検出方式を採用すれば特定空間周波数領域でのコントラストやマイクロレンズによる結像位置ずれをピント検出に利用するようになる。この為例えば図５に示すような風景等において赤外線や超音波に対する反射率が同等で、特定空間周波数領域でのコントラストも同等な対象物が遠近共に存在する際には、図６に示す構成のオートフォーカス装置を用いると使用者の意志にかかわらずピント検出部の初期設定によって遠近いずれか一方の対象物に焦点が合う、或は両方の対象物に交互に焦点が移動するという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、観察者の視線検出を両眼について実行し、それより観察者が物体像を見込む角度を得ることにより、従来ピント合わせが困難であった物体や構図に対しても利用者の意志を反映したオートフォーカスを可能とする双眼鏡の合焦方法及び合焦手段を有した双眼鏡の提供である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の双眼鏡の合焦方法は、
（１−１−１）  ２つの視線検出手段からの視線情報より両眼が見込む角度を求め、該見込む角度を用いて物体距離情報を得て、該物体距離情報に基づいて合焦操作を行っている。
（１−１−２）  双眼鏡を構成する左右の望遠鏡に夫々視線検出手段を設け、各望遠鏡によって形成される虚像を観察する観察者の右眼及び左眼の視線を左右の該視線検出手段で検出し、該視線の方向と左右の該望遠鏡の接眼レンズ間の間隔より該観察者が注視する虚像までの距離を判定手段により求め、その結果に基づいて該双眼鏡の合焦状態を制御する。
こと等を特徴としている。
【０００６】
又、本発明の合焦手段を有した双眼鏡は、
（１−２−１）  ２つの視線検出手段からの視線情報より視線角度検出回路で両眼が見込む角度を求め、該見込む角度を用いてフォーカス範囲決定回路で物体距離情報を得て、該物体距離情報に基づいて演算制御部で合焦操作を行っている。
（１−２−２）  双眼鏡を構成する左右の望遠鏡に夫々視線検出手段を設け、各望遠鏡によって形成される虚像を観察する観察者の右眼及び左眼の視線を左右の該視線検出手段で検出し、該視線の方向と眼幅調整手段からの接眼レンズ間隔データより該観察者が注視する虚像までの距離を判定手段により求め、この結果をオートフォーカス機構に伝達して、該オートフォーカス機構により該双眼鏡の合焦距離を制御する。
こと等を特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の双眼鏡の実施形態１の要部概略図である。本実施形態はオートフォーカス双眼鏡であり図１（Ａ）  はその上面図、図１（Ｂ）  はその側面図である。図１中の各要素について説明する。尚、要素番号にａ  が付いているものは、夫々右側の望遠鏡又は右眼の要素、要素番号にｂ  が付いているものは、夫々左側の望遠鏡又は左眼の要素を示す。
【０００８】
図１中、１１（１１ａ  ，１１ｂ  ）は対物側鏡筒、１２（１２ａ  ，１２ｂ  ）は接眼側鏡筒、１３（１３ａ，１３ｂ）  は対物レンズ、１４（１４ａ，１４ｂ）  は接眼レンズ、１６は手動によるピント合わせのための回転ノブ、１７は回転ノブ１６とかみ合う歯車、１８は歯車１７と直結したウォームギアで前記対物側鏡筒１１と接眼側鏡筒１２の相対位置を変える。１９は眼幅調整手段で  ２つの望遠鏡間の距離  Ｄを変える。
【０００９】
２１ａ  は観察者の右眼球、２１ｂ  は同じく左眼球である。２３は赤外線光源（赤外線発光ダイオード）であり、右眼球２１ａ  を照明する２つの赤外線光源２３ａ１，２３ａ２  と、左眼球２１ｂ  を照明する２つの赤外線光源２３ｂ１，２３ｂ２  から構成している。２４（２４ａ，２４ｂ）  は赤外光反射ミラー、２５（２５ａ，２５ｂ）  はオートフォーカス用結像レンズ、２６（２６ａ，２６ｂ）  はＣＣＤ  撮像素子、２７（２７ａ，２７ｂ）  は角膜、２８（２８ａ，２８ｂ）  は中心窩、３１は視線角度検出回路、３２はフォーカス範囲決定回路（判定手段）、３３は演算制御部、３４（３４ａ，３４ｂ）  はモータ、３５（３５ａ，３５ｂ）  はモータ３４に直結したウォームギア、３６（３６ａ，３６ｂ）  は対物レンズ１３を固定している移動台，３８は眼幅データ発生器である。４１は電気系全体を駆動する電源である。
【００１０】
又、Ｄ  は左右の望遠鏡の接眼レンズ間の間隔であり、この間隔Ｄ  は眼幅調整手段１９によって調整できる。そして眼幅調整手段からは眼幅データ発生器３８を介してその時々の接眼レンズ間隔データをフォーカス範囲決定回路３２へ出力する。
【００１１】
以上の各要素のうち、赤外線光源２３、接眼レンズ１４、赤外光反射ミラー２４、オトフォーカス用結像レンズ２５、ＣＣＤ  撮像素子２６、視線角度検出回路３１等は視線検出手段の一要素を構成している。
【００１２】
又、演算制御部３３、モータ３４、ウォームギア３５、移動台３６等はオートフォーカス機構３７の一要素を構成している。
【００１３】
図２は本実施形態の結像光路図である。これによって望遠鏡の結像作用を説明する。図２に示すように望遠鏡は焦点距離の長い対物レンズＬｏと焦点距離の短い接眼レンズＬｅとで構成している。そして、遠方にある観察物体Ａ  は対物レンズＬｏによって実像Ａ’が形成され、これが接眼レンズＬｅにより拡大されて虚像Ａ”を形成し、観察者はこの虚像Ａ”を観察する。なお、通常虚像Ａ’を正立させる為に２個の直角プリズムを使うのが普通であるが、ここではこれらプリズムを省略して考察する。
【００１４】
近距離にある観察物体Ｂ  は対物レンズＬｏによって実像Ｂ’が形成され、これが接眼レンズＬｅにより拡大されて虚像Ｂ”を形成し、観察者はこの虚像Ｂ”を観察する。
【００１５】
観察物体Ｂ  がＡ  よりも近くにあれば、望遠鏡により形成される虚像領域においても虚像Ｂ”が虚像Ａ”よりも近くに形成される。
【００１６】
そして、同一の小型望遠鏡を２台平行に並べて両眼で観察する双眼鏡では、右側の望遠鏡で得られる虚像と左側の望遠鏡で得られる虚像では、夫々視差の有る虚像を形成している。
【００１７】
なお、近距離による観察物体の虚像Ｂ”が観察者の明視の範囲を外れているときは、接眼レンズＬｅを図示するように観察者側に移動すれば虚像Ｂ”が明視の範囲に形成されることになる。
【００１８】
一方、接眼レンズＬｅにより形成される虚像を視る眼球は網膜上に中心窩と呼ばれる最も高い視力をもつ狭い領域を有している。人間は特定の物体を注視しようとするときには、この中心窩に対象物体が結像されるように眼球の方向を回転制御する性質がある。双眼鏡によって観察物体を視る場合、前記視差の有る虚像の位置によって両眼が見込む角度が変わるので、両眼球の回転角を検出できれば観察物体の遠近の判別が可能となる。
【００１９】
図３は本発明による視距離検出の原理説明図である。図３において５５ａ，５５ｂ  はＣＣＤ  撮像素子の撮像画枠（撮像範囲）、５６ａ，５６ｂ  は観察者の眼、５７ａ，５７ｂ  は瞳孔、５８ａ，５８ｂ  は夫々２個の赤外線光源２３ａ１、２３ａ２  又は２３ｂ１、２３ｂ２  の角膜面反射による像である。
【００２０】
本実施形態の作用を説明する。図１の構成において、観察者が眼球２１ａ  ，２１ｂ  を接眼側鏡筒１２ａ  ，１２ｂ  に近づけて対象物（図２のＡ  あるいはＢ  ）を観察する際、電源４１を入れると赤外線光源２３ａ１，２３ａ２の出力が右眼球２１ａ  を照射し、又赤外線光源２３ｂ１，２３ｂ２の出力が左眼球２１ｂ  を照射し、角膜２７ａ  ，２７ｂ  によるその像が、接眼レンズ１４ａ  ，１４ｂ  を通って赤外光反射ミラー２４ａ  ，２４ｂ  で反射し、結像レンズ２５ａ  ，２５ｂ  によってＣＣＤ  撮像素子２６ａ  ，２６ｂ  へ投影される。
【００２１】
ＣＣＤ  撮像素子２６ａ  ，２６ｂ  の出力画像は図３の破線による枠５５ａ  ，５５ｂ  の中のようになり、観察者の右眼５６ａ  と左眼５６ｂ  が写し出される。ハッチングの施してある瞳孔５７ａ  ，５７ｂ  の中の２個の小さな白い点５８ａ  ，５８ｂ  はそれぞれ２個の赤外線光源２３ａ１、２３ａ２  又は２３ｂ１、２３ｂ２  の角膜面２７ａ  又は２７ｂ  の反射による虚像（プルキニエ像）である。瞳孔中心５９ａ  ，５９ｂ  とプルキニエ像との相対位置は眼球の回転角φａ  ，φｂ  と一定の関係にあるため、これから画像処理により右眼、左眼の注視方向が得られる。この視線検出方法としては本出願人が特開平３−１０９０２９号公報において開示した技術を用いる。
【００２２】
そして図３に示すように両眼間隔、即ち眼幅調整手段１９で調整した接眼レンズ間隔Ｄ  と左右両眼の注視方向φａ  、φｂ  より次式：
Ｅ  ＝Ｄ／（ｔａｎφａ＋  ｔａｎφｂ）
（ただしφａ  、φｂ  は左右の望遠鏡の光軸を含む面内の角度）
によって注視している虚像の視距離Ｅ  を求めることが可能となる。
【００２３】
したがって、図４に示すようにＣＣＤ  撮像素子２６ａ  ，２６ｂ  と視線角度検出回路３１の組合せにより、左右の眼２１ａ  ，２１ｂ  から像Ａ”あるいはＢ”を見込む視線方向φａＡ、φｂＡあるいはφａＢ、φｂＢと眼幅データ発生器３８からの接眼レンズ間隔データとから、利用者が遠い物体Ａ  を視ようとしているのか近い物体Ｂ  を視ようとしているのかをフォーカス範囲決定回路３２で求めることが出来る。フォーカス範囲決定回路３２は注視しようとしている物体が例えば至近距離〜５ｍ、  ５〜２０ｍ  、２０ｍ  〜無限の三段階のどの範囲にあるかの情報を次の演算制御部３３に伝達し、演算制御部３３は各々の範囲内でオートフォーカス機構３７を動作させる。
【００２４】
本実施形態によれば、赤外線や超音波に対する反射率が同等であり、特定空間周波数領域でのコントラストも同等である遠近の複数の対象物が共に存在し、従来のオートフォーカス方式ではピント合わせが困難であった条件においても、視線方向の検出を両眼について実行して、両視線の方向と接眼レンズ間隔データからフォーカス範囲を求め、この結果に従ってオートフォーカス動作を行うことにより、遠近の対象物の中から利用者の意志によって任意の距離にある観察物体に選択的に自動的にピント合わせが可能となる効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上の構成により、観察者の視線検出を両眼について実行し、それより観察者が物体像を見込む角度を得ることにより、従来ピント合わせが困難であった物体や構図に対しても利用者の意志を反映したオートフォーカスを可能とする双眼鏡の合焦方法及び合焦手段を有した双眼鏡を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の双眼鏡の実施形態の要部概略図
【図２】望遠鏡の結像光路
【図３】本発明による視距離検出の原理
【図４】本発明によるフォーカス範囲決定方法の説明図
【図５】遠近の対象物が同時に視野に入った構図
【図６】従来のオートフォーカス機構の概念図
【図７】オートフォーカス方式の分類
【符号の説明】
１１  対物側鏡筒
１２  接眼側鏡筒
１３  対物レンズ
１４  接眼レンズ
１９  眼幅調整手段
２３  赤外線発光ダイオード
２４  赤外光反射ミラー
２５  オートフォーカス用結像レンズ
２６  ＣＣＤ  撮像素子
２７  角膜
２８  中心窩
３１  視線角度検出回路
３２  フォーカス範囲決定回路
３３  演算制御部
３４  モータ
３５  ウォームギア
３６  移動台
３７  オートフォーカス機構
３８  眼幅データ発生器
４１  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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