JP3548213B2 - 多点測距装置およびカメラ - Google Patents
多点測距装置およびカメラ Download PDFInfo
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- Optics & Photonics (AREA)
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Focusing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エリア・センサー等を用いたカメラの多点測距装置における多点測距の予備的演算処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、離散した３〜５点の多点測距を行うカメラが、あった。また、ビデオカメラ等では、広い測距エリア・センサーを用いて、その中の特徴点について測距するものはあった。更に、ロボット等には、環境認識のための多点測距装置が、あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、離散多点の測距を行っていたために、各点の測距は、各々詳細に計測を行い、その後の情報処理で測距値のまるめや選択を行っていた。
【０００４】
また、環境認識においては、距離の異なる点も障害物であったり、異材料（光沢）物体であったりの特徴点として無視できなく、これらの点についても詳細な計測を必要としていた。
【０００５】
以上の様に多点の測距は、その多点故に演算時間を多く必要とする欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記従来の技術の欠点を改良し、演算時間を短縮しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、複数の異なる領域に対しての光電変換部を構成する画素からの信号を該領域ごとに相関演算して各領域での測距を行う多点測距装置において、前記各領域での測距のための相関演算を行う距離範囲を、その領域に近接した領域での測距結果に応じて決定する（即ち、既知の隣接点の測距値に依存させる）ようにしている。
例えば、相関演算における探索幅設定と一部演算をスキップするフローを設けることにより、測距時間の短縮と多点測距データの予備整理を可能とするものである。
【０００８】
【実施例】
本発明の一実施例を図１に示す。レンズ３，４を用いて被写界像を撮像手段１，２の光電変換素子上に結像し、２面の撮像信号を得る。
【０００９】
この様に視差をもった２面の撮像信号の各々について、相関演算ユニット５で相関演算を行い、被写体の各画素の対応関係から各距離を求める。
【００１０】
これらの各距離からフォーカス演算装置６によって撮像に必要なピント位置を計算し、フォーカス駆動装置７によって撮影レンズを駆動して撮像に必要な位置へ駆動する。
【００１１】
ここで、改良したものは、この相関演算ユニット５である。例えば、一画素の距離を求めるためには周囲１０画素程について、視差をもった画との対応関係を求める必要がある。このために、前後で合計１０画素ズレまで計算すると、１０×１０であり、１０×１０の画面についてこれらを行うと、１００００回もの演算を必要とする。
【００１２】
本発明により撮影するような場面においては、比較的連続した距離のものが多いこと、突出した距離の点そのものを被写体にすることが少ないこと、「小窓から見える外景」のように点々とした遠い外景自身が主被写体であることは少ないことなどの目的によって定まる条件がある。本発明は、これらの条件とエリア・センサーによるいわば連続画であるとの条件から相関演算を簡略化し、より多画素の多点測距についても対応できる、即ち容易に実現できる様な演算を実施するものである。
【００１３】
例えば、前記例では、隣接測距値を参照することで、平均ズレ（探索）計算を半分以下とすることができ、大幅な処理時間の短縮ができる。
【００１４】
図２は、その部分のフローチャートで、従来は左側の流れの様に繰り返しの範囲を、至近から無限の全範囲をステップ１１で設定して相関演算をステップ１２で繰り返し、その相関が高い値を確定したか否かをステップ１３で判断し、その確定値をステップ１４で測距値とする。
【００１５】
本発明の実施例では、測距演算をして確定済みの隣接点情報がある場合は、図２右側からのフローとなる。即ちステップ１６で隣接点ズレ情報の前後に範囲を限定して相関検討を行う。上述の様に写真を撮影する様なシーンでは、多くの場合はその限定された範囲で測距が完了し、ステップ１４の確定値のセットへ至る。
【００１６】
しかし、無論、距離の離れた被写体（部分）もあり、その場合はステップ１５に示す様にその点の測距を留保する。
【００１７】
これは、ズレ探索の画素順序にもよるが、距離の離れた点と未計算部分の画素の測距値が類似の場合への対応である。即ち、例えば、左側被写体が中距離、右側被写体が遠距離の場合で左上から順次走査した画素について相関を計算して行くと、毎行の中間（即ち距離の境界に相当する所）で測距値が変ってしまい、本発明の特徴とする計算範囲限定の利点が少なくなってしまう。
【００１８】
本発明の実施例では、この様な例には左側の中距離の測距を中距離に計算範囲を限定して行い、次に残った保留部分について遠距離ならば遠距離に限定した測距計算を行うようにして、利点を生かす様にした。
【００１９】
フローで説明すると、図２での左側からの走査を終了後、保留した点について図３に示したフローで右側からの走査を行う。右側からの走査なので、その右側が未確定な場合は、ステップ２１の様に全距離範囲について、ステップ２２で相関を検討し、確定すればその確定測距値をステップ２３でセットする。ステップ２４で全範囲検索してもその測距値が定まらなかった場合は、ステップ２５の様に周囲測距値の平均値をセットする。
【００２０】
このことは、正確な測距を行う考えとは異なる考えに基づくものである。孤立した画素について測距値が離れていたり、定まらない場合に、その様な孤立点にフォーカスを合わせるよりも全体的にフォーカスが合っている写真の方が好ましいとの考え方に基づくものである。そこで、孤立点の測距値が不確かな場合に周囲の測距値で代用してしまう訳で、ここが本発明の目的に合致した特色である。
【００２１】
また、ここでも、右側が確定（隣接既知点）の場合は、ステップ２６でその測距距離周辺（類似）の距離範囲に限定すべくセットし、ステップ２２で相関検討（計算）を行う。ここで測距値が確定すれば（ステップ２２ａ）、ステップ２３で確定値をセットすればよいが、未確定の場合には、検索範囲が不適な可能性が高いためにステップ２４の分岐で再度全範囲について相関検討（計算）を行う様にする。
【００２２】
この様に図２の保留した部分について、異なる方向から「類似性を利用した計算の簡略化」を試行することで、複数の類似距離がある場合でも計算の簡略化が実現できる。
【００２３】
その中で未確定な点については周囲の測距値の平均値をセットすることで、無視しても良い様小さい点の距離にとらわれて演算を繰り返したり、後半の判断の支障にならない様にしている。なぜなら、未確定な点は、フラットな面など測距が難しい場合が多く、その様な点は、従来からコントラストのある場所や境界部の測距値で代表していたものであるからである。
【００２４】
【発明の効果】
上記の様に、本発明の構成によれば、多点測距において、隣接点との類似性を用いることで演算時間を半減することができる。また、特異点を平均値で代用することで測距判定を簡略化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体図である。
【図２】本発明の一実施例における第１の相関検討のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施例における第２の相関検討と判別のフローチャートである。
【符号の説明】
１，２…撮像手段 ３，４…レンズ
５…相関演算ユニット ６…フォーカス演算ユニット
７…フォーカス駆動装置
【産業上の利用分野】
本発明は、エリア・センサー等を用いたカメラの多点測距装置における多点測距の予備的演算処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、離散した３〜５点の多点測距を行うカメラが、あった。また、ビデオカメラ等では、広い測距エリア・センサーを用いて、その中の特徴点について測距するものはあった。更に、ロボット等には、環境認識のための多点測距装置が、あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、離散多点の測距を行っていたために、各点の測距は、各々詳細に計測を行い、その後の情報処理で測距値のまるめや選択を行っていた。
【０００４】
また、環境認識においては、距離の異なる点も障害物であったり、異材料（光沢）物体であったりの特徴点として無視できなく、これらの点についても詳細な計測を必要としていた。
【０００５】
以上の様に多点の測距は、その多点故に演算時間を多く必要とする欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記従来の技術の欠点を改良し、演算時間を短縮しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、複数の異なる領域に対しての光電変換部を構成する画素からの信号を該領域ごとに相関演算して各領域での測距を行う多点測距装置において、前記各領域での測距のための相関演算を行う距離範囲を、その領域に近接した領域での測距結果に応じて決定する（即ち、既知の隣接点の測距値に依存させる）ようにしている。
例えば、相関演算における探索幅設定と一部演算をスキップするフローを設けることにより、測距時間の短縮と多点測距データの予備整理を可能とするものである。
【０００８】
【実施例】
本発明の一実施例を図１に示す。レンズ３，４を用いて被写界像を撮像手段１，２の光電変換素子上に結像し、２面の撮像信号を得る。
【０００９】
この様に視差をもった２面の撮像信号の各々について、相関演算ユニット５で相関演算を行い、被写体の各画素の対応関係から各距離を求める。
【００１０】
これらの各距離からフォーカス演算装置６によって撮像に必要なピント位置を計算し、フォーカス駆動装置７によって撮影レンズを駆動して撮像に必要な位置へ駆動する。
【００１１】
ここで、改良したものは、この相関演算ユニット５である。例えば、一画素の距離を求めるためには周囲１０画素程について、視差をもった画との対応関係を求める必要がある。このために、前後で合計１０画素ズレまで計算すると、１０×１０であり、１０×１０の画面についてこれらを行うと、１００００回もの演算を必要とする。
【００１２】
本発明により撮影するような場面においては、比較的連続した距離のものが多いこと、突出した距離の点そのものを被写体にすることが少ないこと、「小窓から見える外景」のように点々とした遠い外景自身が主被写体であることは少ないことなどの目的によって定まる条件がある。本発明は、これらの条件とエリア・センサーによるいわば連続画であるとの条件から相関演算を簡略化し、より多画素の多点測距についても対応できる、即ち容易に実現できる様な演算を実施するものである。
【００１３】
例えば、前記例では、隣接測距値を参照することで、平均ズレ（探索）計算を半分以下とすることができ、大幅な処理時間の短縮ができる。
【００１４】
図２は、その部分のフローチャートで、従来は左側の流れの様に繰り返しの範囲を、至近から無限の全範囲をステップ１１で設定して相関演算をステップ１２で繰り返し、その相関が高い値を確定したか否かをステップ１３で判断し、その確定値をステップ１４で測距値とする。
【００１５】
本発明の実施例では、測距演算をして確定済みの隣接点情報がある場合は、図２右側からのフローとなる。即ちステップ１６で隣接点ズレ情報の前後に範囲を限定して相関検討を行う。上述の様に写真を撮影する様なシーンでは、多くの場合はその限定された範囲で測距が完了し、ステップ１４の確定値のセットへ至る。
【００１６】
しかし、無論、距離の離れた被写体（部分）もあり、その場合はステップ１５に示す様にその点の測距を留保する。
【００１７】
これは、ズレ探索の画素順序にもよるが、距離の離れた点と未計算部分の画素の測距値が類似の場合への対応である。即ち、例えば、左側被写体が中距離、右側被写体が遠距離の場合で左上から順次走査した画素について相関を計算して行くと、毎行の中間（即ち距離の境界に相当する所）で測距値が変ってしまい、本発明の特徴とする計算範囲限定の利点が少なくなってしまう。
【００１８】
本発明の実施例では、この様な例には左側の中距離の測距を中距離に計算範囲を限定して行い、次に残った保留部分について遠距離ならば遠距離に限定した測距計算を行うようにして、利点を生かす様にした。
【００１９】
フローで説明すると、図２での左側からの走査を終了後、保留した点について図３に示したフローで右側からの走査を行う。右側からの走査なので、その右側が未確定な場合は、ステップ２１の様に全距離範囲について、ステップ２２で相関を検討し、確定すればその確定測距値をステップ２３でセットする。ステップ２４で全範囲検索してもその測距値が定まらなかった場合は、ステップ２５の様に周囲測距値の平均値をセットする。
【００２０】
このことは、正確な測距を行う考えとは異なる考えに基づくものである。孤立した画素について測距値が離れていたり、定まらない場合に、その様な孤立点にフォーカスを合わせるよりも全体的にフォーカスが合っている写真の方が好ましいとの考え方に基づくものである。そこで、孤立点の測距値が不確かな場合に周囲の測距値で代用してしまう訳で、ここが本発明の目的に合致した特色である。
【００２１】
また、ここでも、右側が確定（隣接既知点）の場合は、ステップ２６でその測距距離周辺（類似）の距離範囲に限定すべくセットし、ステップ２２で相関検討（計算）を行う。ここで測距値が確定すれば（ステップ２２ａ）、ステップ２３で確定値をセットすればよいが、未確定の場合には、検索範囲が不適な可能性が高いためにステップ２４の分岐で再度全範囲について相関検討（計算）を行う様にする。
【００２２】
この様に図２の保留した部分について、異なる方向から「類似性を利用した計算の簡略化」を試行することで、複数の類似距離がある場合でも計算の簡略化が実現できる。
【００２３】
その中で未確定な点については周囲の測距値の平均値をセットすることで、無視しても良い様小さい点の距離にとらわれて演算を繰り返したり、後半の判断の支障にならない様にしている。なぜなら、未確定な点は、フラットな面など測距が難しい場合が多く、その様な点は、従来からコントラストのある場所や境界部の測距値で代表していたものであるからである。
【００２４】
【発明の効果】
上記の様に、本発明の構成によれば、多点測距において、隣接点との類似性を用いることで演算時間を半減することができる。また、特異点を平均値で代用することで測距判定を簡略化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体図である。
【図２】本発明の一実施例における第１の相関検討のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施例における第２の相関検討と判別のフローチャートである。
【符号の説明】
１，２…撮像手段 ３，４…レンズ
５…相関演算ユニット ６…フォーカス演算ユニット
７…フォーカス駆動装置
Claims (2)
- 複数の異なる領域に対しての光電変換部を構成する画素からの信号を該領域ごとに相関演算して各領域での測距を行う多点測距装置において、
前記各領域での測距のための相関演算を行う距離範囲を、その領域に近接した領域での測距結果に応じて決定することを特徴とする多点測距装置。 - 請求項１に記載の多点測距装置を備えたことを特徴とするカメラ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32543193A JP3548213B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多点測距装置およびカメラ |
| US08/845,286 US6144451A (en) | 1993-12-22 | 1997-04-21 | Multiple points distance measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32543193A JP3548213B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多点測距装置およびカメラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181010A JPH07181010A (ja) | 1995-07-18 |
| JP3548213B2 true JP3548213B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=18176787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32543193A Expired - Fee Related JP3548213B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 多点測距装置およびカメラ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6144451A (ja) |
| JP (1) | JP3548213B2 (ja) |
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| JP5504881B2 (ja) | 2009-12-25 | 2014-05-28 | ソニー株式会社 | 演算装置、演算方法、演算プログラム及び顕微鏡 |
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Family Cites Families (13)
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| JPS6015506A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-26 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 距離測定装置 |
| JPS61182516A (ja) * | 1985-02-09 | 1986-08-15 | Canon Inc | 距離測定方法 |
| US4792668A (en) * | 1985-12-05 | 1988-12-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for detecting focusing state of objective lens |
| US4858013A (en) * | 1987-03-19 | 1989-08-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state imaging device with adaptive pixel correction |
| US5121151A (en) * | 1988-04-28 | 1992-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus adjustment information forming device |
| JPH02217812A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-30 | Minolta Camera Co Ltd | 焦点検出装置 |
| JP2881995B2 (ja) * | 1990-08-01 | 1999-04-12 | 富士電機株式会社 | 光学器械の対象検出装置 |
| US5241167A (en) * | 1990-11-07 | 1993-08-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Photosensor device including means for designating a plurality of pixel blocks of any desired size |
| US5428420A (en) * | 1991-08-28 | 1995-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detecting apparatus having photoelectric area sensors |
| JP3042159B2 (ja) * | 1992-04-10 | 2000-05-15 | ソニー株式会社 | Ｃｃｄ素子の欠陥画素補正回路 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP32543193A patent/JP3548213B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-21 US US08/845,286 patent/US6144451A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07181010A (ja) | 1995-07-18 |
| US6144451A (en) | 2000-11-07 |
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