JP2004361431A

JP2004361431A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2004361431A
Application number: JP2003155917A
Authority: JP
Inventors: Kazusane Kageyama; 和実陰山; Kenji Nakamura; 研史中村
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】測距に要する演算時間やメモリの記憶容量の増加を防止しつつ、正確な測距を行うことのできる撮像装置を提供する。
【解決手段】焦点距離及び絞り開口径が小さい場合、すなわち焦点深度が深い場合には、広い範囲を測距対象として、測距センサ部８３の全撮像領域から、所定個おきに並ぶ画素から画素データを読み出し、該画素データに基づき測距を行い、焦点距離や絞り開口径が大きい場合、すなわち焦点深度が浅い場合には、各ラインセンサ８３１〜８３８のうち一部の領域を指定し、その領域に位置する全ての画素の画素データを用いて全画素測距を行うようにした。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いて被写体距離を測定する測距装置を備えたデジタルカメラ、銀塩カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、複数の光学系と、各光学系に対応して備えられた撮像素子とを有し、各光学系を介して結像された光像を各撮像素子によりそれぞれ受光して光電変換動作（撮像）を行い、撮像素子からの出力に基づいて各光像の結像位置のずれ量を演算し、その位置ずれ量から被写体までの距離を測定する測距装置を搭載した撮像装置が広く知られている（例えば下記特許文献１）。
【０００３】
この種の撮像装置にあっては、主被写体までの距離の測定（測距）を正確に行うためには、撮影範囲内の主被写体を確実に検出することが求められる。
【０００４】
このように撮影範囲内の主被写体を確実に検出すべく、上記撮像素子を複数のラインセンサで構成し、且つ各ラインセンサの画素の配列方向と垂直な方向に上記複数のラインセンサを所定の間隔で配置するとともに、画素数を増やして各ラインセンサを長く形成することで、測距装置が撮影範囲内の像をできるだけ広い範囲にわたって捉えられるように構成する場合がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２１１３１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画素数を増やしてラインセンサを長く形成し、略全ての画素から得られる画素信号を用いて測距を行うように構成した場合、画素数の増加に伴って画素信号も増加することから、この画素信号を用いた測距に要する演算時間が増加するとともに、例えばこの演算を行うために画素信号を一時的に格納するメモリの記憶容量も増大させる必要がある。
【０００７】
また、この画素信号の増加を抑制するために、ラインセンサの本数を減らし、隣接するラインセンサ間の間隔を大きくした場合には、主被写体でない被写体までの距離を、主被写体までの距離と誤って算出する可能性が高くなるため、正確な測距が困難になるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、測距に要する演算時間やメモリの記憶容量の増加を防止しつつ、正確な測距を行うことのできる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被写体の光像を撮像する撮像素子と、焦点調節を行う機能を備え、前記撮像素子の撮像面に前記被写体の光像を結像する撮像光学系とを備える撮像装置であって、複数の測距用光学系と、前記各測距用光学系に対応して備えられ、少なくとも一方向に配置された複数の画素からなる複数の測距センサと、前記各測距センサにおいて、所定数の画素置きに複数の画素を指定し、この画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出する第１の測距部と、前記各測距センサにおいて、一部の撮像領域を指定し、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出する第２の測距部と、設定される撮像条件に応じて、前記第１の測距部または第２の測距部のいずれを動作させるかを選択する選択部と、前記選択された測距部により算出される被写体距離に基づき、前記撮像光学系に焦点調節を行わせる駆動部とを備えることを特徴とする撮像装置である。
【００１０】
この発明によれば、各測距センサにより、対応する測距用光学系を介して被写体の光像が受光される。そして、選択部により、設定される撮像条件に応じて、前記第１の測距部または第２の測距部のいずれを動作させるかが選択される。選択部により第１の測距部が選択された場合には、各測距センサにおいて、所定数の画素置きに複数の画素が指定され、この画素から得られる画素データに基づいて被写体距離が算出される。一方、選択部により第２の測距部が選択された場合には、各測距センサにおいて、一部の撮像領域が指定され、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離が算出される。そして、駆動部により、選択された測距部によって算出された被写体距離に基づき、前記撮像光学系による焦点調節が制御される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、被写体の明るさに基づき前記撮像素子についての露出制御値を設定する手段を備えるとともに、前記撮像光学系は焦点距離が変更可能に構成されてなり、前記撮像条件は、前記撮像光学系の焦点距離又は露出制御値によって変化する焦点深度についての情報であり、前記選択部は、前記焦点深度の大きさに応じて前記第１、第２の測距部の一方を選択することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、選択部により、焦点深度の大きさに応じて前記第１、第２の測距部の一方が選択される。したがって、例えば焦点深度が深い場合には、第１の測距部を選択することで、広い範囲を測距対象として、被写体を確実に検出することができるとともに、各測距センサの全ての画素から得られる画素データを用いて測距を行う構成に比して、測距演算時間を短縮化し、且つ測距用の画素データを記憶する記憶部の記憶容量を低減化することができる。
【００１３】
また、焦点深度が浅い場合には、第２の測距部を選択することで、測距の高い精度を確保することができるとともに、各測距センサの全ての画素から得られる画素データを用いて測距を行う構成に比して、測距演算時間を短縮化し、且つ測距用の画素データを記憶する記憶部の記憶容量を低減化することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置において、前記撮像素子の撮像範囲を視認するためのファインダーを有し、前記第２の測距部は、前記ファインダーに設けられた測距範囲を示す指標で指定される画像の画素データを用いて被写体距離を算出することを特徴とするものである。
【００１５】
この発明によれば、第２の測距部は、前記ファインダーに備えられる測距範囲を示す指標で指定される画像の画素データを用いて被写体距離を算出するように構成したので、焦点距離に応じて適切に被写体距離を算出することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置において、前記第１の測距部による被写体距離の算出後、この算出結果又は／及び設定される撮像条件に基づき、前記第２の測距部による被写体距離の算出を行うか否かを判定する判定部を備え、前記第２の測距部は、前記判定部により第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定されると、前記第１の測距部により算出された被写体距離に基づき、各測距センサにおいて一部の撮像領域を指定し、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出することを特徴とするものである。
【００１７】
この発明によれば、判定部により、前記第１の測距部による被写体距離の算出後、この算出結果又は／及び前記設定される撮像条件に基づき、前記第２の測距部による被写体距離の算出を行うか否かが判定され、前記判定部により第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定されると、前記第２の測距部により、前記第１の測距部により算出された被写体距離に基づき、各測距センサにおいて一部の撮像領域が指定され、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離が算出される。
【００１８】
したがって、第１の測距部による被写体距離の算出の結果、例えば被写体距離が大きいことが判明したときなど、第１の測距部より高精度に被写体距離を算出することが必要な場合に、第２の測距部によって被写体距離を算出することで、より正確な被写体距離を得ることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の撮像装置において、前記第１の測距部は、被写体距離の算出を複数回実行し、前記判定部は、前記第１の測距部による算出結果に基づき被写体が動体であることが検出されると、第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定することを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、第１の測距部により、被写体距離の算出を複数回実行し、この算出結果に基づき被写体が動体であることが検出されると、判定部により、第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定されるようにしたので、第１の測距部による被写体距離の算出の結果、被写体が動体であることが判明したときに、第２の測距部によって被写体距離を算出することで、より正確な被写体距離を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、撮像装置１は、撮像光学系２と、撮像素子３と、駆動部４と、ファインダー５と、入力操作部６と、測光部７と、測距部８と、制御部９とを備える。
【００２３】
撮像光学系２は、ズームレンズ及びフォーカスレンズからなる撮影レンズを備えてなり、被写体の光像を撮像素子３に結像するものである。
【００２４】
撮像素子３は、例えばＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の固体撮像素子からなり、撮像光学系２により結像された被写体の光像を受光して光電変換するものである。
【００２５】
駆動部４は、撮像光学系２の撮影レンズを光軸方向に駆動するものである。図示はしないが、駆動部４には、撮影レンズの移動範囲内において光軸方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながら撮影レンズと一体的に移動するエンコーダブラシとが備えられており、エンコード板上のコードパターンをエンコーダブラシを介して読み取ることで、撮影レンズの位置を検出するようになっている。検出された撮影レンズの位置は、焦点距離の算出に用いられる。
【００２６】
ファインダー５は、撮影者が撮影範囲を視認する接眼窓であり、本実施形態では、被写体の光像を該ファインダー５に備えられた光学系を介して撮影者の眼に導くための光学ファインダーである。ファインダー５には、測距範囲を示す指標が設けられており、撮影者がファインダを覗くと、その視標が視認できるようになっている。ファインダー５に被写体の光像が写し出されている場合には、その視標はこの光像と重なって表示される。
【００２７】
入力操作部６は、撮像素子３により撮像した画像の記録等を指示する操作を入力するためのシャッターボタン、静止画／動画撮影モードや動体撮影モード等の撮影方法に関するモードを選択する操作を入力するためのモード選択ボタン、撮像倍率を調節する操作を入力するためのズームスイッチ、及び撮像装置１の図略の電源をＯＮ／ＯＦＦする操作を入力するための電源ボタン等を入力するためのものである。
【００２８】
シャッターボタンは、２段階（半押し及び全押し）で押圧操作されるボタンであり、シャッターボタン７が半押しされることで、シャッタースピードの設定等が行われる撮像待機状態に設定され、全押しされることで、例えば撮像素子３への露光を終了するタイミングが指示され、所定の記録媒体（例えばメモリカード）に記録する被写体の光学像が決定される。
【００２９】
測光部７は、例えば、測光用光学系と該光学系により結像された光像を撮像する測光センサとを備え、ＴＴＬ（ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｌｅｎｓ）測光方式で被写体輝度を検出するものである。検出された被写体輝度は、露出制御値（絞り開口径とシャッタースピードに対応する撮像素子の露光時間）を決定する際に用いられる。
【００３０】
測距部８は、撮像光学系２の光軸と異なる光軸を有し、並列に配置された一対の測距用光学系８１，８２と、この測距用光学系８１，８２の略結像面に配置された測距センサ部８３とを備えてなり、被写体までの距離（被写体距離）をパッシブ方式により周知技術である三角測距の原理で検出するものである。なお、測距部８は、撮像光学系２の光軸方向の移動に連動して測距用光学系も光軸方向に移動し、撮像倍率の変化に伴って測距範囲が変化するようになっており、ファインダーに設けられた指標で指定される範囲の画像の画素データを用いて被写体距離を検出する。
【００３１】
図２は、本実施形態における測距センサ部８３の構成を示す図である。
【００３２】
図２に示すように、測距センサ部８３は、例えばＣＭＯＳ等の非破壊読み出しの固体撮像素子からなる複数のラインセンサ８３１〜８３８と、各ラインセンサ８３１〜８３８に対してデータ転送用の駆動信号を生成する図略の制御回路とを備えて構成されている。
【００３３】
ラインセンサ８３１〜８３８の長手方向をＸ軸方向、該Ｘ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とすると、ラインセンサ８３１〜８３４からなるラインセンサ群８３７と、ラインセンサ８３５〜８３８からなるラインセンサ群８３８とがＸ軸方向に隣接して配設されているとともに、各ラインセンサ群８３７，８３８において、ラインセンサ８３１〜８３４及びラインセンサ８３５〜８３８は、それぞれＹ軸方向に略平行に配設されている。
【００３４】
ラインセンサ８３１〜８３４からなるラインセンサ群８３７の撮像面には、測距用光学系８１により被写体光像が結像される一方、ラインセンサ８３５〜８３８からなるラインセンサ群８３８の撮像面には、測距用光学系８２により被写体光像が結像される。
【００３５】
本実施形態の測距センサ部８３は、制御部９（詳細には後述する撮像制御部９３）により、画素データを出力させる画素を選択することができるとともに、画素データを出力した画素からその画素データを再度出力することができる。
【００３６】
制御部９は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭからなる後述の記憶部９８が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、撮像装置１内の各部の駆動を関連付けて制御するものである。
【００３７】
また、制御部９は、機能的に、測光情報演算部９１、焦点距離検出部９２、撮像制御部９３、比較部９４、判定部９５、測距情報演算部９６、駆動制御部９７及び記憶部９８を備える。
【００３８】
測光情報演算部９１は、測光部７で得られた測光情報に基づき被写体輝度を算出するものである。この算出された被写体輝度は、測光データとして駆動制御部９４に伝送されるとともに、記憶部９５に格納される。
【００３９】
焦点距離検出部９２は、駆動部４において読み取られたコードパターンに基づき、焦点距離を検出するものである。この焦点距離は、焦点距離データとして駆動制御部９４及び撮像制御部９５に伝送されるとともに、記憶部９５に格納される。
【００４０】
撮像制御部９３は、前述した測距センサ部８３の制御回路による駆動信号の出力動作を制御するものであり、本実施形態においては、焦点距離などに応じて、測距用の画素データを出力させる対象の画素を変えている。以下、この点について説明する。
【００４１】
図３を参照して、焦点距離に応じて必要な測距範囲について説明する。
【００４２】
図３は、撮影レンズがワイド（広角）側の或る位置（以下、ワイド位置という）に位置するとき、該撮影レンズは矢印Ａに示す視野角（撮像範囲）を有し、テレ（望遠）側の或る位置（以下、テレ位置という）に位置するとき、矢印Ｂに示す視野角を有する場合を示している。
【００４３】
また、測距部８の測距用光学系８１，８２は、焦点距離が固定されていて、常に直線▲１▼から直線▲５▼までの範囲の視野角を有し、この視野角内の被写体光像を測距センサ部８３の結像面に結像する場合を示している。
【００４４】
図３において、撮影レンズをワイド位置及びテレ位置の各位置に位置させて、異なる距離Ａ，Ｂ（距離Ａ＞距離Ｂ）に位置する被写体を撮像する場合（撮像素子３を用いて記録用の画像を得るための撮像を行う場合）について考える。
【００４５】
図３から判るように、撮影レンズをワイド位置に位置させて距離Ａに位置する被写体を撮像するとき（以下、パターン▲１▼という）には、直線▲１▼から直線▲５▼までの範囲を測距対象とする必要がある。また、このとき、撮影レンズをワイド位置に位置させて被写体を撮像するから焦点距離が短く、焦点深度が比較的深くなり（測距センサ部８３側のピントの合う範囲が広くなり）、高い測距精度は要求されない。
【００４６】
一方、撮影レンズをテレ位置に位置させて距離Ａに位置する被写体を撮像するとき（以下、パターン▲２▼という）には、直線▲２▼から直線▲４▼までの範囲を測距対象とすればよい。また、このとき、撮影レンズをテレ位置に位置させて被写体を撮像するから焦点距離が長く、よって焦点深度が比較的浅くなり（測距センサ部８３側のピントの合う範囲が狭くなり）、高い測距精度が要求される。
【００４７】
撮影レンズをワイド位置に位置させて距離Ｂに位置する被写体を撮像するとき（以下、パターン▲３▼という）には、直線▲１▼から直線▲４▼までの範囲を測距対象とする必要がある。また、このとき、パターン▲１▼と同様、撮影レンズをワイド位置に位置させて被写体を撮像するから焦点距離が短く、よって焦点深度が比較的深くなり（測距センサ部８３側のピントの合う範囲が広くなり）、高い測距精度は要求されない。
【００４８】
一方、撮影レンズをテレ位置に位置させて距離Ｂに位置する被写体を撮像するとき（以下、パターン▲４▼という）には、直線▲１▼から直線▲３▼までの範囲を測距対象とすればよい。また、このとき、パターン▲２▼と同様、撮影レンズをテレ位置に位置させて被写体を撮像するから焦点距離が長く、焦点深度が比較的浅くなり（測距センサ部８３側のピントの合う範囲が狭くなり）、高い測距精度が要求される。
【００４９】
このように、パターン▲１▼においては、直線▲１▼から直線▲５▼までの範囲を測距対象とする必要があること、及び高い測距精度は要求されないことから、各ラインセンサ８３１〜８３８について、直線▲１▼から直線▲５▼までの測距範囲に対応する画素配設領域全体から、画素データを読み出す対象の画素を所定個おき（本実施形態では１個おき）とすることで画素を間引いて画素データを読み出し、該画素データに基づき測距を行う。
【００５０】
また、パターン▲３▼についても同様に、直線▲１▼から直線▲４▼までの範囲を測距対象とする必要があること、及び高い測距精度は要求されないことから、各ラインセンサ８３１〜８３８について、直線▲１▼から直線▲４▼までの測距範囲に対応する画素配設領域から、画素データを読み出す対象の画素を所定個おきとすることで画素を間引いて画素データを読み出し、該画素データに基づき測距を行う。
【００５１】
一方、パターン▲２▼においては、直線▲２▼から直線▲４▼までの範囲を測距対象とすればよいこと、及び高い測距精度が要求されることから、直線▲２▼から直線▲４▼までの測距範囲に対応する領域内の全ての画素から画素データを読み出し、該画素データに基づき測距を行う。
【００５２】
また、パターン▲４▼についても同様に、直線▲１▼から直線▲３▼までの範囲を測距対象とすればよいこと、及び高い測距精度が要求されることから、直線▲１▼から直線▲３▼までの測距範囲に対応する領域内の全ての画素から画素データを読み出し、該画素データに基づき測距を行う。
【００５３】
これにより、全てのパターン▲１▼〜▲４▼において、測距演算時間の短縮化と記憶部の記憶容量の低減化を実現するとともに、パターン▲１▼，▲３▼においては広い測距範囲を確保する一方、パターン▲２▼，▲４▼においては測距精度を確保するようにしている。
【００５４】
なお、パターン▲１▼，▲３▼の場合のように、画素を間引いて画素データを読み出し、この読み出した画素データに基づいて行う測距を間引き測距といい、特定領域内の全ての画素から画素データを読み出し、この読み出した画素データに基づいて行う測距を全画素測距というものとする。
【００５５】
前述したような構成を実現するため、図４に示すように、撮像制御部９３は、各ラインセンサ８３１〜８３８の画素の画素データ出力動作を制御する。なお、図４は、左右の各ラインセンサ群のうちそれぞれ１のラインセンサのみを図示したものである。
【００５６】
図４（ａ）に示すように、撮像制御部９３は、例えば前述の撮影レンズをテレ位置に位置させて撮像するときに対応する、焦点距離が所定の閾値より大きいとき、及び絞り開口径が所定の閾値より大きいときの少なくともいずれか一方に当てはまるとき（焦点深度が浅いとき）には、各ラインセンサ８３１〜８３８における中央領域に位置する全ての画素（図４（ａ）においては６つの画素）から画素データを出力させる。
【００５７】
一方、撮像制御部９３は、例えば前述の撮影レンズをテレ位置に位置させて撮像するときに対応する、焦点距離及び絞り開口径が各閾値より小さいとき（焦点深度が深いとき）には、次のように処理する。
【００５８】
すなわち、この場合には、一旦、測距センサ全体で被写体を撮像して間引き測距を行い、高精度な測距を行う必要があると判断した場合に、ラインセンサの特定領域で全画素測距を行うようにする。
【００５９】
これに基づき、撮像制御部９３は、図５（ａ）に示すように、まず、各ラインセンサ８３１〜８３８の受光領域を複数のエリア（図５（ｂ）においてはエリア１〜５の５つに分割）に分割した上で、図４（ｂ）に示すように、各エリア１〜５において例えば１画素おきに画素データを出力させる。
【００６０】
そして、後述の測距情報演算部９６により算出される測距値（被写体距離）が該測距値の閾値より大きい場合（高精度な測距を行う必要があると判断する一条件）には、各ラインセンサ８３１〜８３８のうち、主被写体を撮像したエリアを中心とする所定領域の画素を、さらに複数のエリア（このエリアを小エリアという）に分割し、各小エリアにおいて、すべての画素の画素データを出力させる。
【００６１】
例えば、図５（ｂ）に示すように、撮像制御部９３は、各ラインセンサ８３１〜８３８の撮像領域を長手方向に、例えば５つのエリア１〜エリア５に分割し、各エリア１〜５において、例えば１画素おきに画素データを出力させる。そして、測距情報演算部９６により、この画素データに基づいて測距値を算出する。
【００６２】
その結果、エリア３で撮像された画像の被写体が最も近くに存在し、例えばこの被写体が主被写体であると判断され、その主被写体までの距離が該被写体距離の閾値より大きい場合（主被写体が撮像装置１から比較的遠くに存在し、再度、精度の高い測距が必要と考えられる場合）には、図５（ｃ）に示すように、撮像制御部９３は、エリア３に属する全ての画素と、該エリア３に隣接し、エリア２及び４に属する一部の画素とからなる領域を、例えば５つの小エリア１〜５に分割し、各小エリア１〜５において、全ての画素の画素データを出力させる。そして、後述の測距情報演算部９６により、この画素データに基づいて測距値が算出される。
【００６３】
また、撮像装置１の撮影モードが動体撮影モードに設定されている場合には、前述の間引き測距を複数回実行し、動体が存在するか否かを検出する。
【００６４】
図６（ａ）は、測距センサ部８３の撮像範囲内において、主被写体が手前側に移動する状態を示したもので、図６（ｂ）は、同じく測距センサ部８３の撮像範囲内において、主被写体が撮像装置１から略一定の距離を保ったまま移動する状態を示したものである。なお、図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ一方のラインセンサ群のみを示している。
【００６５】
また、図７は、ラインセンサ８３１〜８３８のうち１のラインセンサ（例えばラインセンサ８３２）について、画素データを出力させる画素の選択方法を示す図である。
【００６６】
図６（ａ）においては、各ラインセンサ８３１〜８３４をそれぞれ５つのエリア（１０１〜１０５，２０１〜２０５，…，５０１〜５０５）に分割した場合において、複数回間引き測距を行った結果、例えばエリア１０３や３０３等に対応する測距値が増加したことを検出することで、動体（主被写体）の存在を検出することができる。
【００６７】
図６（ｂ）においては、複数回間引き測距を行った結果、略同一の測距値が得られるエリアが例えばエリア１０２からエリア１０３に移動したことを検出することで、動体（主被写体）の存在を検出することができる。
【００６８】
このように動体が存在するか否かを検出するためには、できるだけ広く測距範囲を確保する必要があるため、図７（ａ）に示すように、撮像制御部９３は、ラインセンサ８３２の撮像範囲全体から例えば１画素おきに画素（図７（ａ）における黒塗りの画素）を選択し、この画素から画素データを出力させる。
【００６９】
このようにして動体の存在を検出した場合には、図７に示すように、この複数回の間引き測距により算出される各測距値に基づき、各ラインセンサ８３１〜８３８の撮像領域の中から動体を含む一部領域を指定し、この領域内の画素から画素データを出力させる。
【００７０】
すなわち、図７（ｂ）に示すように、例えばラインセンサ８３２において、主にエリア２０３で動体の画像を撮像したものとすると、撮像制御部９３は、このエリア２０３を指定し、このエリア２０３の画素と、エリア２０３に隣接するエリア２０２，２０４の画素２０２ａ，２０２ｂ，２０４ａ，２０４ｂを、例えば３つの小エリア１〜３に分割し、各小エリア１〜３の全ての画素から画素データを出力させる。
【００７１】
これにより、ラインセンサ８３２において動体を撮像した領域がより高精度に特定され、被写体距離が高精度に算出される。
【００７２】
比較部９４は、焦点距離、絞り開口径及び被写体距離がそれぞれ予め設定された閾値より大きいか否かを比較するものである。
【００７３】
判定部９５は、焦点距離及び絞り開口径が各閾値より小さい場合に、間引き測距の後、被写体距離が閾値より大きいか否かに応じて全画素測距を行う必要があるか否かを判定するものである。
【００７４】
測距情報演算部９６は、測距部８から得られた測距値に係る情報（測距情報）に基づき、測距値（被写体距離）を算出し、この測距値についての情報を測距データとして駆動制御部９７に伝送するものである。
【００７５】
駆動制御部９７は、測光情報演算部９１から伝送された測光データから露出制御値を決定し、この露出制御値に基づく撮像素子３の露出制御を行うとともに、測距情報演算部９１から伝送された測距データから撮影レンズの駆動量を算出し、撮影レンズの合焦動作等を行うものである。
【００７６】
記憶部９８は、測光情報演算部９１により算出された測光データ、焦点距離検出部９２により検出された焦点距離についての情報、測距情報演算部９６により算出された測距データ、駆動制御部９７により導出された露出制御値についての情報を記憶するものである。
【００７７】
次に、本実施形態の撮像装置１における測距処理を、図８，９に示すフローチャートにしたがって説明する。
【００７８】
図８，９に示すように、まず、撮影モード（例えば、静止画／動画撮影モードや動体撮影モードなど）が設定され（ステップＳ１）、ズームスイッチにより撮像倍率を変更する操作が入力される（ステップＳ２でＹＥＳ）と、駆動部４は、撮影レンズをその操作に応じた方向に光軸に沿って駆動し（ステップＳ３）、焦点距離検出部９２は、焦点距離を検出する（ステップＳ４）。
【００７９】
また、ズームスイッチの操作が解除され、シャッターボタンが半押しされる（ステップＳ２でＮＯ，Ｓ５でＹＥＳ）と、測光部７及び測光情報演算部９１は、測光を行って被写体輝度を検出し、露出制御値を決定する（ステップＳ６）。
【００８０】
次いで、ステップＳ４で検出された焦点距離が閾値以下の場合（ステップＳ７でＮＯ）、及びステップＳ６で決定された絞り開口径が閾値以下の場合（ステップＳ８でＮＯ）には、撮像制御部９３は、ステップＳ１で動体撮影モードが設定されているか否かを判断し（ステップＳ９）、動体撮影モードが設定されている場合（ステップＳ９でＹＥＳ）には、図７（ａ）に示すように間引き測距を２回以上行い（ステップＳ１０）、動体撮影モードが設定されていない場合（ステップＳ９でＮＯ）には、図４（ａ）に示すように間引き測距を１回行う（ステップＳ１１）。ここでは、主被写体（動体を含む）を検出するために広い範囲を測距対象とする必要があること、及び高い測距精度は要求されないことから、間引き測距を行っている。
【００８１】
そして、ステップＳ１０又はＳ１１の処理により得られた測距値が閾値より小さい場合（ステップＳ１２でＮＯ）であって、ステップＳ１０の処理の結果、測距情報演算部９６により動体（主被写体）が検出されない場合（ステップＳ１３でＮＯ）には、撮影レンズに対し焦点調節用の駆動を行うための測距値を、ステップＳ１０又はＳ１１で算出された測距値に決定する（ステップＳ１４）。
【００８２】
一方、焦点距離が閾値を超える場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、及び絞り開口径が閾値を超える場合（ステップＳ８でＹＥＳ）には、前述のように測距範囲を狭めることができること、及び高精度で測距を行う必要があることから、前述のパターン▲２▼やパターン▲４▼のように、撮像制御部９３は、図４（ａ）のようにラインセンサ８３１〜８３８のうち測距の対象とする範囲を限定して設定し（ステップＳ１５）、この測距範囲に対応する領域内の全ての画素から画素データを読み出して、測距情報演算部９６は、該画素データに基づき測距を行う（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００８３】
また、測距値が閾値より大きい場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、及び動体を検出した場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）にも、主被写体をほぼ特定し、凡その被写体距離は算出できているが、更なる高精度な測距を行う必要があることから、撮像制御部９３は、図５（ｂ）や図７（ｃ）のように、ラインセンサ８３１〜８３８のうち測距の対象とする範囲を限定して設定し（ステップＳ１５）、この測距範囲に対応する領域内の全ての画素から画素データを読み出して、測距情報演算部９６は、該画素データに基づき測距を行う（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００８４】
ステップＳ１４又はＳ１７で測距値が決定すると、駆動制御部９７は、その測距値に基づいて撮影レンズの焦点調節を行い（ステップＳ１８）、シャッターボタンが全押しされる（ステップＳ１９）と、撮像素子３は露光動作を行う（ステップＳ２０）。
【００８５】
このように、焦点距離及び絞り開口径が小さい場合、すなわち焦点深度が深い場合には、広い範囲を測距対象として間引き測距を行うようにしたので、主被写体をより確実に検出することができるとともに、測距センサ部８３の全ての画素から得られる画素データを用いて測距を行う構成に比して、測距演算時間を短縮化し、且つ測距用の画素データを記憶する記憶部９８の記憶容量を低減化することができる。
【００８６】
また、焦点距離や絞り開口径が大きい場合、すなわち焦点深度が浅い場合には、各ラインセンサ８３１〜８３８のうち一部の領域を指定し、その領域に位置する全ての画素の画素データを用いて全画素測距を行うようにしたので、高精度な測距を行うことができるとともに、測距センサ部８３の全ての画素から得られる画素データを用いて測距を行う構成に比して、測距演算時間を短縮化し、且つ測距用の画素データを記憶する記憶部９８の記憶容量を低減化することができる。
【００８７】
また、焦点深度が深い場合であっても、間引き測距の結果、被写体距離が大きい場合（主被写体が撮像装置１から遠くに離れている場合）や、主被写体が動体である場合にも全画素測距を行うようにしたので、高精度な測距を行うことができる。
【００８８】
また、焦点深度が深い場合であって、被写体距離が小さく、且つ主被写体が動体でない場合には、撮影レンズを焦点調節用に駆動するための測距値を、間引き測距により得られる測距値としたので、測距センサ部８３の全ての画素から得られる画素データを用いて測距を行う構成に比して、測距演算時間を短縮化し、且つ測距用の画素データを記憶する記憶部９８の記憶容量を低減化することができる。
【００８９】
また、測距センサ部８３を構成する固体撮像素子としてＣＭＯＳを使用し、画素データを出力した画素からその画素データを再度出力することができるようにしたので、測距センサ部８３による一回の積分で、間引き測距と全画素測距との両方を行うことができる。
【００９０】
また、測距部８を、ファインダーに設けられた指標で指定される範囲の画像の画素データを用いて被写体距離を検出するように構成したので、焦点距離に応じた適切な被写体距離の算出を行うことができる。
【００９１】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、次の変形形態（１）〜（３）が採用可能である。
（１）撮像素子の形態は、図２に示すような、複数のラインセンサ８３１〜８３８により構成されるものに限らず、例えば図１０に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に複数の画素が隣接して配置された１対のエリアセンサでもよい。
【００９２】
この場合、エリアセンサを、Ｘ方向に延びる複数ラインセンサがＹ軸方向に隣接して配置されているものとして捉えることで、測距センサ部８３と同様に、本発明を適用することができる。
（２）上記実施形態では、焦点深度が深い場合に、広い範囲を測距対象として間引き測距を行うようにしたが、これに限らず、焦点距離や焦点深度に関係なくまず間引き測距を行い、その測距結果と焦点深度とに応じて、全画素測距を行うようにしてもよい。
（３）上記実施形態では、測距センサ部８３を構成する固体撮像素子としてＣＭＯＳを使用したが、これに限らず、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）等の破壊読み出しの撮像素子（画素から画素データを読み出すと、再度その画素から同一の画素データを読み出すことができない撮像素子）を用いてもよい。
【００９３】
この場合、一旦、全ての画素から画素データを取り込んだ後、必要な画素データ（上記実施形態では、１画素おきにラインセンサ８３１〜８３８から読み出した画素データに対応する）のみを記憶部９８に記憶させ、この記憶した画素データに基づき測距を行うようにするとよい。
【００９４】
以上、説明した撮像装置は、以下の付記１〜７に示す発明を主に含む。
【００９５】
［付記１］被写体の光像を撮像する撮像素子と、焦点調節を行う機能を備え、前記撮像素子の撮像面に前記被写体の光像を結像する撮像光学系とを備える撮像装置であって、複数の測距用光学系と、前記各測距用光学系に対応して備えられ、少なくとも一方向に配置された複数の画素からなる複数の測距センサと、前記各測距センサにおいて、所定数の画素置きに複数の画素を指定し、この画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出する第１の測距部と、前記各測距センサにおいて、一部の撮像領域を指定し、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出する第２の測距部と、設定される撮像条件に応じて、前記第１の測距部または第２の測距部のいずれを動作させるかを選択する選択部と、前記選択された測距部により算出される被写体距離に基づき、前記撮像光学系に焦点調節を行わせる駆動部とを備えることを特徴とする撮像装置。
【００９６】
［付記２］被写体の明るさに基づき前記撮像素子についての露出制御値を設定する手段を備えるとともに、前記撮像光学系は焦点距離が変更可能に構成されてなり、前記撮像条件は、前記撮像光学系の焦点距離又は露出制御値によって変化する焦点深度についての情報であり、前記選択部は、前記焦点深度の大きさに応じて前記第１、第２の測距部の一方を選択することを特徴とする付記１に記載の撮像装置。
【００９７】
［付記３］前記選択手段は、前記焦点深度が該焦点深度についての閾値より小さいとき、前記第１の測距手段を選択し、前記焦点深度が該焦点深度についての閾値より大きいとき、前記第２の測距手段を選択することを特徴とする付記２に記載の撮像装置。
【００９８】
この発明によれば、前記焦点深度が該焦点深度についての閾値より小さいときには、第１の測距部を選択することで、広い範囲を測距対象として、被写体を確実に検出することができるとともに、各測距センサの全ての画素から得られる画素データを用いて測距を行う構成に比して、測距演算時間を短縮化し、且つ測距用の画素データを記憶する記憶部の記憶容量を低減化することができる。
【００９９】
また、前記焦点深度が該焦点深度についての閾値より大きいときには、第２の測距部を選択することで、測距の高い精度を確保することができるとともに、各測距センサの全ての画素から得られる画素データを用いて測距を行う構成に比して、測距演算時間を短縮化し、且つ測距用の画素データを記憶する記憶部の記憶容量を低減化することができる。
【０１００】
［付記４］前記撮像素子の撮像範囲を視認するためのファインダーを有し、前記第２の測距部は、前記ファインダーに設けられた測距範囲を示す指標で指定される画像の画素データを用いて被写体距離を算出することを特徴とする付記１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
【０１０１】
［付記５］前記第１の測距部による被写体距離の算出後、この算出結果又は／及び設定される撮像条件に基づき、前記第２の測距部による被写体距離の算出を行うか否かを判定する判定部を備え、前記第２の測距部は、前記判定部により第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定されると、前記第１の測距部により算出された被写体距離に基づき、各測距センサにおいて一部の撮像領域を指定し、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出することを特徴とする付記１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
【０１０２】
［付記６］前記第１の測距部は、被写体距離の算出を複数回実行し、前記判定部は、前記第１の測距部による算出結果に基づき被写体が動体であることが検出されると、第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定することを特徴とする付記５に記載の撮像装置。
【０１０３】
［付記７］前記第２の測距部により指定される前記一部の撮像領域は、前記測距センサの中央側の撮像領域であることを特徴とする付記１ないし６のいずれかに記載の撮像装置。
【０１０４】
この発明によれば、第２の測距部により指定される前記一部の撮像領域は、前記測距センサの中央側の撮像領域としたので、主被写体が存在する可能性が高いと考えられる測距センサの中央側で該主被写体を撮像することにより、主被写体までの距離を正確に算出することができる。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明によれば、各測距センサにおいて、所定数の画素置きに複数の画素を指定し、この画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出する第１の測距部と、前記各測距センサにおいて、一部の撮像領域を指定し、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出する第２の測距部とを備え、選択部により、焦点深度の大きさに応じて前記第１、第２の測距部の一方を選択するようにしたので、各測距センサの全ての画素から得られる画素データを用いて測距を行う構成に比して、測距演算時間を短縮化し、且つ測距用の画素データを記憶する記憶部の記憶容量を低減化することができる。
【０１０６】
また、本発明によれば、第２の測距部は、ファインダーに設けられた測距範囲を示す指標で指定される画像の画素データを用いて被写体距離を算出するように構成したので、焦点距離に応じて適切に被写体距離を算出することができる。
【０１０７】
本発明によれば、第１の測距部による被写体距離の算出後、この算出結果又は／及び前記設定される撮像条件に基づき、第２の測距部による被写体距離の算出を行うか否かを判定し、第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定されると、第２の測距部により、前記第１の測距部により算出された被写体距離に基づき、各測距センサにおいて一部の撮像領域を指定し、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出するようにしたので、第１の測距部より高精度に被写体距離を算出することが必要な場合に、第２の測距部によって被写体距離を算出することで、より正確な被写体距離を得ることができる。
【０１０８】
また、本発明によれば、第１の測距部により、被写体距離の算出を複数回実行し、判定部は、前記第１の測距部による算出結果に基づき被写体が動体であることが検出されると、第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定するようにしたので、第１の測距部による被写体距離の算出の結果、被写体が動体であることが判明したときに、第２の測距部によって被写体距離を算出することで、より正確な被写体距離を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置のブロック図である。
【図２】本実施形態における測距センサ部の構成を示す図である。
【図３】焦点距離に応じて必要な測距範囲を説明するための図である。
【図４】間引き測距と全画素測距を説明するための図である。
【図５】間引き測距と全画素測距を説明するための図である。
【図６】動体撮影モードにおいて動体を検出する方法を説明するための図である。
【図７】動体撮影モードにおける間引き測距と全画素測距を説明するための図である。
【図８】撮像装置における測距処理を示すフローチャートである。
【図９】撮像装置における測距処理を示すフローチャートである。
【図１０】測距センサ部の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１撮像装置
２撮像光学系
３撮像素子
４駆動部
５ファインダー
６入力操作部
７測光部
８測距部
８１，８２測距用光学系
８３測距センサ部
８３１〜８３８ラインセンサ
９１測光情報演算部
９２焦点距離検出部
９３撮像制御部
９４比較部
９５判定部
９６測距情報演算部
９７駆動制御部
９８記憶部
９制御部

Claims

被写体の光像を撮像する撮像素子と、焦点調節を行う機能を備え、前記撮像素子の撮像面に前記被写体の光像を結像する撮像光学系とを備える撮像装置であって、
複数の測距用光学系と、
前記各測距用光学系に対応して備えられ、少なくとも一方向に配置された複数の画素からなる複数の測距センサと、
前記各測距センサにおいて、所定数の画素置きに複数の画素を指定し、この画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出する第１の測距部と、
前記各測距センサにおいて、一部の撮像領域を指定し、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出する第２の測距部と、
設定される撮像条件に応じて、前記第１の測距部または第２の測距部のいずれを動作させるかを選択する選択部と、
前記選択された測距部により算出される被写体距離に基づき、前記撮像光学系に焦点調節を行わせる駆動部と
を備えることを特徴とする撮像装置。
被写体の明るさに基づき前記撮像素子についての露出制御値を設定する手段を備えるとともに、前記撮像光学系は焦点距離が変更可能に構成されてなり、前記撮像条件は、前記撮像光学系の焦点距離又は露出制御値によって変化する焦点深度についての情報であり、前記選択部は、前記焦点深度の大きさに応じて前記第１、第２の測距部の一方を選択することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮像素子の撮像範囲を視認するためのファインダーを有し、前記第２の測距部は、前記ファインダーに設けられた測距範囲を示す指標で指定される画像の画素データを用いて被写体距離を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記第１の測距部による被写体距離の算出後、この算出結果又は／及び設定される撮像条件に基づき、前記第２の測距部による被写体距離の算出を行うか否かを判定する判定部を備え、前記第２の測距部は、前記判定部により第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定されると、前記第１の測距部により算出された被写体距離に基づき、各測距センサにおいて一部の撮像領域を指定し、この撮像領域内の全ての画素から得られる画素データに基づいて被写体距離を算出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
前記第１の測距部は、被写体距離の算出を複数回実行し、前記判定部は、前記第１の測距部による算出結果に基づき被写体が動体であることが検出されると、第２の測距部による被写体距離の算出を行うものと判定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。