JP3597657B2 - カメラの測距装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファインダ内に設けられた測距フレーム内に含まれる被写体からの反射光を受光して得られる被写体像を用いて被写体までの距離に関する情報を検出する、いわゆる外光型パッシブ方式のカメラの測距装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コンパクトカメラ等のレンズ一体型カメラにおいては、ファインダ光学系に隣接して、一対のラインセンサとこれらのラインセンサにファインダ内に設けられた測距フレーム内に含まれる被写体像を結像させる測距用対物レンズとからなる外光型パッシブ方式の測距装置が設けられている。
【0003】
上記測距装置の測距原理は基本的に三角測距法によるもので、一方のラインセンサで取り込まれた画像に対する他方のラインセンサで取り込まれた画像の相対的な位置のずれ量を検出し、このずれ量を用いて被写体距離を算出するものである。
【0004】
従来、上記外光型パッシブ方式の測距装置において、図14に示すように、一対のラインセンサSR,SLの各受光エリアを、例えば3つの小さいエリア(以下、測距エリアという。)AR(1),AR(2),AR(3)に分割し、各測距エリアAR(1)〜AR(3)毎に、一方の画像(以下、第1の画像という。)に対する他方の画像(以下、第2の画像という。)の位置ずれを検出するとともに、この位置ずれを用いて被写体距離を算出し、更にこれらの各測距エリアAR(1)〜AR(3)毎の被写体距離を用いてAF制御(自動焦点調節制御)を行なうための被写体距離を算出する、いわゆる多分割測距方法が提案されている。
【0005】
各測距エリアにおける第1の画像に対する第2の画像の位置ずれはラインセンサSRの測距エリアAR(i)(i=1,2,3)内の第1の画像PR(i)とラインセンサSLの測距エリアAR(i)内の第2の画像PL(i)とをそれぞれ交互に1画素ずつシフトさせて比較し、第1の画像PR(i)と第2の画像PL(i)との一致度が最も大きくなるシフト量により検出される。
【0006】
なお、第1の画像PR(i)と第2の画像PL(i)との一致度は画像をシフトする毎に対応する画素位置の画素データのレベル差(濃度差)の総和Fを算出し、各シフト毎の総和Fを比較することにより判別される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
外光型パッシブ方式による測距装置は、図15に示すように、ラインセンサSR,SLからなる測距センサ20の光軸L1がファインダ光学系21の光軸L2と異なるため、測距センサ20の視野θ1とファインダ内に設けられたAFフレームの視野θ2とで空間的パララックスが生じることとなる。このため、近接撮影においては、図16に示すように、測距センサ20の感度領域23のうち、例えば測距エリアAR(1),(2)がAFフレーム22から外れ、通常の多分割測距方式により被写体距離を演算した場合、誤差が生じて信頼性が低下することとなる。
【0008】
従って、かかる場合は演算結果の信頼性低下を防止するため、AFフレーム22に含まれる測距エリアAR(3)を用いてAF制御用の被写体距離を演算することが望ましい。
【0009】
一方、近距離撮影における被写体距離の演算においては、AFフレーム22に含まれる測距エリアAR(3)のみを用いるとした場合、ファインダ光学系21と測距センサ20との相対的な位置関係が一定であれば、少なくともAFフレーム22に対する測距エリアAR(3)の空間的パララックスを小さくすれば、測距可能な最近接距離をより短くできるという性能向上が可能になる(図15参照)。
【0010】
かかる測距性能の向上を目的として、測距エリア間のサイズを変えることなく、各測距エリアAR(1)〜AR(3)のサイズを全体的に大きくする方法が考えられるが、このようにすると、測距センサ20の感度領域23がAFフレーム22よりも大きくなるおそれがあるので、この方法には一定の限界がある。
【0011】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、多分割測距における測距可能な最近接距離をより短くすることのできるカメラの測距装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ファインダの光軸上と異なる位置に設けられ、複数の画素をライン状に配列してなる対構造の撮像部を有し、上記ファインダの視野枠内に設けられた測距フレームに含まれる被写体像をそれぞれ上記撮像部で光電変換して取り込む撮像手段と、上記撮像部で取り込まれた一対の被写体像をそれぞれ複数の測距エリアに分割するとともに、対応する一対の測距エリアについて、各測距エリアにそれぞれ含まれる一部の画素データ群を当該測距エリアの範囲内で相対的に互いに離れる方向にシフトすることにより、対応する一対の測距エリア毎に一致度を示す相関値を演算する相関値演算手段と、各測距エリア毎に、上記相関値演算手段で算出された相関値を用いて被写体距離に関する情報を演算する第1の距離情報演算手段と、各測距エリア毎に算出された被写体距離に関する情報を用いて焦点調節のための被写体距離に関する情報を演算する第2の距離情報演算手段とを備えたカメラの測距装置において、上記測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリアの上記相関値演算における相対的なシフト量が、他の測距エリアよりも大きく設定されているものである(請求項1)。
【0013】
上記構成によれば、被写体の線状画像が撮像手段内の一対の撮像部でそれぞれ取り込まれる。撮像部の各線状画像はそれぞれ複数の測距エリアに分割され、各測距エリア内の線状画像を用いて測距エリア毎に被写体距離に関する情報が演算される。この演算は、一方の撮像部で取り込まれた線状画像(以下、第1線状画像という。)と他方の撮像部で取り込まれた線状画像(以下、第2線状画像という。)とをそれぞれ測距エリア内で交互にライン方向にシフトしつつ、シフトする毎に第1線状画像と第2線状画像との一致度を示す相関値を演算し、相関値が最も小さくなるシフト量を用いて行なわれる。
【0014】
そして、各測距エリア毎に算出された被写体距離に関する情報を用いて焦点調節のための被写体距離の情報が演算される。
【0015】
各測距エリアの相関値演算における第1線状画像及び第2線状画像のシフト量は測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリアが他の測距エリアよりも大きくなるように、すなわち、実質的にこの測距エリアのサイズが他の測距エリアのサイズよりも広くなるように設定されている。
【0016】
これにより、各測距エリアのシフト数を同一とする従来の多分割測距方式の測距装置に対して、測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリアのみシフト量を増加し、この測距エリアのサイズを増加した場合、サイズを増加した分、この測距エリアの測距可能な近接距離が従来の測距可能な近接距離よりも短くなる。
【0017】
また、上記従来の多分割測距方式の測距装置に対して、測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリア以外の測距エリアのみシフト数を減少し、この測距エリアのサイズを縮小した場合、サイズを縮小した分、これらの測距エリアの相関値演算時間が従来のものより短くなる。
【0018】
また、上記カメラの測距装置において、上記第1の距離情報演算手段で算出された被写体距離に関する情報を用いて被写体距離が予め設定された近接距離以内であるか否かを判別する判別手段と、上記判別手段により被写体距離が上記所定の近接距離以内であるとき、上記第2の距離情報演算手段は、前記シフト数が大きく設定された測距エリアの被写体距離に関する情報を用いて焦点調節のための被写体距離に関する情報を演算するものである。
【0019】
上記構成によれば、第1の距離情報演算手段で算出された被写体距離に関する情報を用いて被写体距離が予め設定された近接距離以内であるか否かが判別され、被写体距離が上記所定の近接距離以内であるとき、焦点調節のための被写体距離に関する情報は前記シフト数が大きく設定された測距エリアの被写体距離に関する情報を用いて演算される。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る測距装置を備えたカメラの正面図である。
【0021】
カメラ1はカメラ本体2の正面略中央にズームレンズからなる撮影レンズ3を有し、その斜め左上部に測光部4が設けられている。撮影レンズ3のレンズ系内には複数枚のシャッタ羽根を組み合わせてなるレンズシャッタが設けられている。また、撮影レンズ3の上部に測距部5が設けられ、その右側のファインダー対物窓6が設けられ、更にファインダー対物窓6の下部に測距用の補助光発光窓7が設けられている。また、カメラ本体2の右端上部にポップアップタイプの内蔵フラッシュ8が設けられている。
【0022】
測光部4はSPC等から成る受光素子を備え、被写体からの光を受光して被写体の輝度データを算出するものである。
【0023】
測距部5は、図2に示すように、ファインダーの視野枠9の略中央に感度領域91を有するAFセンサ10を備え、上記感度領域91に含まれる被写体からの反射光を受光して得られる画像情報を用いてカメラ1から被写体までの距離(以下、被写体距離という。)D(m)を検出するものである。なお、ファインダー内には視野枠9の中央に測距エリアを示すAFフレーム92が表示されている。撮影者は焦点を合わせたい被写体がAFフレーム92内に含まれるようにフレーミングを行ない、シャッタボタンを半押しすることによりその被写体に対して焦点調節を行なうことができるようになっている。
【0024】
測距部5は、図3に示すように、主として一対のラインイメージセンサ101,102からなるAFセンサ10とこれらのラインイメージセンサ101,102の前方位置にそれぞれ配置された一対の微小レンズアレイ111,112からなるレンズ系11とからなる。ラインイメージセンサ101,102は同一ライン上に所定の間隔を設けて配置されている。ラインイメージセンサ101,102は、例えば多数の電荷結合素子(以下、画素という。)を線状に配列して成るCCDラインセンサから成り、測距部5は各ラインイメージセンサ101,102で被写体像の一部を撮像し、両撮像画像を構成するデータ(各画素から出力されるデータ。以下、画素データという。)を用いて被写体距離Dを検出する。
【0025】
被写体距離Dはラインイメージセンサ101,102の内、ファインダー光学系12の光軸Lに近い側のラインイメージセンサ101を第1撮像部、光軸Lに遠い側のラインイメージセンサ102を第2撮像部とし、第1撮像部で得られる線状画像と第2撮像部で得られる線状画像とを比較して両画像の相対的な位置のずれ量から算出される。
【0026】
補助光発光窓7は低輝度時に被写体に向けて被写体距離を測定するための補助光を発光する窓で、その内部に近赤外LED等から成る発光素子とこの発光素子からの発光を集光して被写体に投光するレンズとが配置されている。
【0027】
図4は、カメラの測距の制御系を示すブロック図である。
【0028】
同図において、制御回路13はAF(自動焦点調節)、AE(自動露出調節)及びレリーズ等のカメラ1の一連の撮影動作を集中制御するマイクロコンピュータから成る制御回路であって測距の制御も行うものである。制御回路13は積分制御部131、メモリ132及び距離演算部133の測距制御のための処理部を有している。
【0029】
積分制御部131はAFセンサ10の各ラインイメージセンサ101,102の駆動(受光時間(電荷蓄積時間))及び画素データの読出の制御を行うものである。メモリ132はラインイメージセンサ101,102から読み出された画素データを記憶するものである。メモリ132は第1データエリア、第2データエリア及び測距データエリアを有し、第1データエリアにはラインイメージセンサ101で受光された線状画像を構成する画素データが記憶され、第2データエリアにはラインイメージセンサ102で受光された線状画像を構成する画素データが記憶される。また、測距データエリアには第1撮像部で得られた線状画像と第2撮像部で得られた線状画像とを用いて距離演算部133で算出された被写体距離に関するデータ(以下、測距データという。)が記憶される。
【0030】
測距データは、図5に示すように、第1撮像部及び第2撮像部の撮像領域を3つの測距エリアAR(1)〜AR(3)に分割し、各測距エリア毎に演算され、その演算結果が各測距エリアAR(1)〜AR(3)に対応させてメモリ132の測距データエリアに記憶される。なお、図5は第1撮像部及び第2撮像部の撮像領域に設けられた複数の測距エリアの一例を示すもので、測距エリアは3個に限定されるものではなく、2個若しくは4個以上でもよい。
【0031】
各測距エリアAR(i)(i=1,2,3)における測距データの演算は第1撮像部の測距エリアAR(i)内に含まれる一部の隣接する画素データ群(以下、第1画像という。)とこの第1画像と同一の画素数で、第2撮像部の測距エリアAR(i)内に含まれる一部の隣接する画素データ群(以下、第2画像という。)とを交互に画素配列方向に1画素ずつシフトしながら第1画像と第2画像とを比較し、両画像の一致度を示す相関値Fを算出することにより行なわれる。
【0032】
例えば各測距エリアAR(1)の場合、測距エリアAR(1)に含まれる総画素数をN1、演算用の画像を構成する画素数をr(<N1)、演算用の画像をシフトする回数をNS(<N1)とすると、総画素数N1=(NS/2+r)で、図6に示すように、初期状態において、第1撮像部の測距エリアAR(1)にはエリアの右端部に第1画像が含まれる演算領域PR(1)が設定され(従って、左端側にシフト領域QR(1)が設定されている。)、第2撮像部の測距エリアAR(1)にはエリアの左端部に第2画像の演算領域PL(1)が設定され(従って、右端側にシフト領域QL(1)が設定されている。)、まず、シフト数0の状態での第1画像と第2画像の対応する画素位置i(i=0,1,…r−1)における画素データGR(i),GL(i)相互のレベル差ΔD(i)が算出され、更にこれらの総和がシフト数0における相関値F(0)として算出される。なお、相関値F(K)はシフト数Kにおける相関値を示す。
【0033】
すなわち、第1画像及び第2画像を構成する画素データの画素位置iを左側から0,1,2,…r−1とし、第1画像の各画素位置iにおける画素データをGR(i)、第2画像の各画素位置iにおける画素データをGL(i)とすると、ΔD(0)=|GL(0)−GR(0)|,ΔD(1)=|GL(1)−GR(1)|,…ΔD(r-1)=|GL(r-1)−GR(r-1)|が算出され、これらΔD(0),ΔD(1),…ΔD(r-1)を加算して相関値F(0)(=ΔD(0)+ΔD(1)+…+ΔD(r-1))が算出される。
【0034】
続いて、第2撮像部の演算領域PL(1)を1画素だけ右側にシフトして第2画像をずらせ、この第2画像と上記第1画像の両画像について上記と同様の方法で画素データGR(i),GL(i)相互のレベル差ΔD(i)と相関値F(1)とが算出される。すなわち、ΔD(0)=|GL(1)−GR(0)|,ΔD(1)=|GL(2)−GR(1)|,…ΔD(r-1)=|GL(r)−GR(r-1)|が算出され、これらΔD(0),ΔD(1),…ΔD(r-1)を加算してシフト数1の状態での相関値F(1)が算出される。
【0035】
以下、第1撮像部の演算領域PR(1)及び第2撮像部の演算領域PL(1)をそれぞれ交互に1画素ずつ所定の方向にシフトしつつ、シフト数KがNSになるまで、各シフト数Kの状態での相関値F(K)が順次、算出される。
【0036】
上記のように、各測距エリアAR(i)において、演算領域PR(i)及び演算領域PL(i)をそれぞれ右方向と左方向(すなわち、第1撮像部と第2撮像部間の中心Mから両画像がそれぞれ離れる方向)とにシフトして得られる相互に所定距離だけ位置のずれた第1画像と第2画像とを比較して測距データの演算が行なわれるので、第1撮像部及び第2撮像部の各測距エリアAR(1)〜AR(3)にはそれぞれ第1画像のシフト領域QR(1)〜QR(3)と第2画像のシフト領域QL(1)〜QL(3)とが設けられている。
【0037】
本カメラ1では、測距データの演算において各測距エリアAR(1)〜AR(3)に設けられるシフト領域(QR(1),QL(1))〜(QR(3),QL(3))のサイズを全て同一とせず、図5に示すように、近接距離において、ファインダー光学系のAFフレーム92における視野と測距部5の各測距エリアAR(1)〜AR(3)における視野とのずれが最も小さい(すなわち、ファインダー内のAFフレーム92に対する各測距エリアAR(1)〜AR(3)の空間的パララックスが最も小さい)測距エリアAR(3)のシフト領域(QR(3),QL(3))が他の測距エリアAR(1),AR(2)のシフト領域(QR(1),QL(1)),(QR(2),QL(2))よりも大きくなるようしている。すなわち、シフト領域(QR(1),QL(1))〜(QR(3),QL(3))の画素数をそれぞれm1,m2,m3とすると、m1=m2<m3としている。
【0038】
このように測距エリアAR(3)のシフト領域(QR(3),QL3)のサイズを他の測距領域AR(1),AR(2)のシフト領域(QR(1),QL(1)),(QR(2),QL(2))のサイズより大きくしているのは測距可能な最近接の被写体距離をより短くするためである。
【0039】
すなわち、被写体が最近接したときは、AFフレーム92とAFセンサ10間のパララックスによりAFフレーム92内に測距エリアAR(3)のみが含まれることとなるので、例えば測距エリアAR(1),AR(2)のシフト領域(QR(1),QL(1)),(QR(2),QL(2))のサイズは従来のAFセンサのサイズと同一にし、測距エリアAR(3)のシフト領域(QR(3),QL3)のサイズのみ従来のAFセンサのサイズより大きくすることにより、図7に示すように、測距可能な最近接の被写体距離を短くするようにしている。
【0040】
なお、図7は、各測距エリアAR(1)〜AR(3)の測距可能な最近接の被写体距離を示すもので、ラインAは各測距エリアAR(1)〜AR(3)のシフト領域のサイズm1,m2,m3を同一にした場合の測距可能な最近接の被写***置を示し、ラインBは測距エリアAR(3)のシフト領域のサイズm3をm3>m1=m2とした場合の測距可能な最近接の被写***置を示している。また、範囲a1〜a3は各測距エリアAR(1)〜AR(3)のシフト領域のサイズm1,m2,m3を同一にした場合の第1撮像部の各測距エリアAR(1)〜AR(3)の測距範囲を示し、範囲b1〜b3は各測距エリアAR(1)〜AR(3)のシフト領域のサイズm1,m2,m3を同一にした場合の第2撮像部の各測距エリアAR(1)〜AR(3)の測距範囲を示している。
【0041】
各測距エリアAR(1)〜AR(3)の測距可能な最近接の被写***置は、同図に示すように、第1画像の演算領域PR(1)〜PR(3)及び第2画像の演算領域PL(1)〜PL(3)がそれぞれ測距範囲a1〜a3と測距範囲b1〜b3の最大シフト位置(第1撮像部と第2撮像部間の中心Mから最も離れる位置)にあるとき検出される。測距エリアAR(3)のシフト領域のサイズm3をm3>m1=m2とした場合は測距エリアAR(3)のシフト領域QR(3),QL(3)が拡大して、太線で示すように演算領域PR(3),PL(3)の最大シフト位置がそれぞれ中心Mから離れる方向に移動する(すなわち、演算領域PR(3)と演算領域PL(3)と間の距離が長くなる)ので、第1撮像部の測距エリアAR(3)の光軸方向及び第2撮像部の測距エリアAR(3)の光軸方向が中心M側に変化し、測距可能な最近接の被写***置がラインAからラインBに短縮される。
【0042】
測距エリアAR(1),AR(2)のシフト領域(QR(1),QL(1)),(QR(2),QL(2))のサイズを従来のAFセンサのサイズと同一にし、測距エリアAR(3)のシフト領域(QR(3),QL(3))のサイズのみ従来のAFセンサ10のサイズより大きくした場合は、測距可能な最近接の被写***置を従来よりも短くできるが、測距エリアAR(3)の測距データを算出するための画像のシフト数が増加する分、演算時間が若干増加することとなる。
【0043】
これを回避するため、測距エリアAR(3)のシフト領域(QR(3),QL(3))のサイズを大きくした分、測距エリアAR(1),AR(2)のシフト領域(QR(1),QL(1)),(QR(2),QL(2))のサイズを小さくして測距エリアAR(1)〜AR(3)の測距データ演算における全体のシフト数が変化しないようにしてもよい。このようにすると、シフト領域QR(1),QL(2)のサイズを小さくした分、第1撮像部及び第2撮像部のライン方向の長さが短くなるので、AFセンサ10のライン方向のサイズを短くすることができる利点がある。
【0044】
一方、図8に示すように、測距エリアAR(3)のシフト領域(QR(3),QL(3))のサイズを従来のAFセンサのサイズと同一にし、測距エリアAR(1),AR(2)のシフト領域(QR(1),QL(1)),(QR(2),QL(2))のサイズを従来のAFセンサのサイズ(図8の点線で示すサイズ)より小さくして、測距エリアAR(3)のシフト領域Q3のサイズm3をm3>m1=m2とすることもできるが、この場合は測距エリアAR(3)のシフト領域(QR(3),QL(3))が従来のAFセンサのサイズと同一であるため、測距可能な最近接の被写***置を短縮することはできない。
【0045】
しかし、この場合は測距エリアAR(1),AR(2)のシフト領域(QR(1),QL(1)),(QR(2),QL(2))のサイズを従来のAFセンサのサイズより小さくしているので、上記のようにAFセンサ10のライン方向のサイズを短くできる効果があるとともに、図9に示すように、測距エリアAR(1),AR(2)の測距データを算出するための画像のシフト数が減少する分、各測距エリアAR(1),AR(2)毎の測距データの演算時間が短縮でき、多分割測距における全体的な測距時間の短縮が可能になるという効果がある。
【0046】
図4に戻り、距離演算部133は上述した多分割測距演算方法により、各測距エリアAR(1)〜AR(3)毎に、第1画像の画素データと第2画像の画素データとを用いて測距データを算出し、更にこれらのデータを用いてAF制御用の測距データを算出するものである。
【0047】
次に、本発明に係るカメラの測距装置の測距動作について、図10のフローチャートを用いて説明する。
【0048】
まず、測光部4により被写体輝度が検出される(#1)。続いて、ラインイメージセンサ101,102の積分動作(受光動作)が開始される(#2)。なお、ラインイメージセンサ101,102の積分時間Tの最大値は撮影準備として許容される測距処理時間から予め設定されており、実際のラインイメージセンサ101,102の積分時間Tは入射光量に応じて変化し、積分時間の最大値以内に受光量が所定値(測距処理に必要な信号レベル)に達すると、その時点で積分動作は終了するようになっている。
【0049】
続いて、所定の積分時間Tが経過した後(#3でYES)、ラインイメージセンサ101,102の各画素データの読出しが行われる(#4)。読み出された画素データは差分変換、重心変換等のフィルタリング処理が行われた後(#9)、図11に示す「相関値演算」のサブルーチンに従って相関演算が行われる(#10)。なお、差分変換は読み出された画素データを、例えば数画素分離れた画素データ間の差分のデータに変換するものである。すなわち、k番目の画素データをG(k)(k=1,2,…n)、離散画素数をqとすると、フィルタリング処理により画素データG(k)は差分データΔG(k)=G(k)−G(k+q)に変換される。また、重心変換は差分データΔG(k)の位置を変換するものである。すなわち、差分データΔG(k)の位置を、例えば(k+q)/2の画素位置を代表するデータとする。このフィルタリング処理はラインイメージセンサ101,102間の感度差に基づく検出誤差を低減するための処理である。
【0050】
「相関値演算」のサブルーチンに移行すると、まず、測距エリアナンバーをカウントするカウンタiの値が「1」に設定され、測距エリアAR(1)についての相関値F(K)の演算が開始される(#20)。続いて、測距エリアナンバーが「3」であるか否かが判別され(#22)、測距エリアナンバーが「3」以外であれば(#22でNO)、シフト数NSがNS1に設定され(#24)、測距エリアナンバーが「3」であれば(#22でYES)、シフト数NSがNS2(>NS1)に設定される(#26)。
【0051】
続いて、現在のシフト数をカウントするカウンタKの値と画素位置をカウントするカウンタjの値とがそれぞれが「0」に設定され(#26,#28)、ステップ#32〜#38のループ処理によりシフト数K=0における第1画像と第2画像との相関値F(0)が下記演算式(1),(2)で算出される。
【0052】
【数1】
【0053】
なお、上記(2)式は画素位置jにおける第1画像を構成する画素データGR(j)と第2画像を構成する画素データGL(j)とのレベル差ΔD(j)の演算式であり、上記(1)式は全画素位置jのレベル差ΔD(j)の総和の演算式である。
【0054】
相関値演算においては、各測距エリアAR(1)〜AR(3)の第1撮像部及び第2撮像部に含まれる画素データには、図12(a),(b)に示すように、エリアの左から順番に画素位置を示す番号が設定される。すなわち、各測距エリアAR(i)(i=1,2,3)内の演算領域PR(i),PL(i)に含まれる画素数をr、シフト領域QR(i),QL(i)に含まれる画素数をmとすると、測距エリアAR(i)の総画素数Niは(m+r)であるから第1撮像部及び第2撮像部の各画素データには左端から0,1,2,…(m+r−1)の番号が設定される。
【0055】
一方、相関値F(I)は、図13に示すように、演算領域PR(i)を第1撮像部の右端側から左端側に、また、演算領域PL(i)を第2撮像部の左端側から右端側にそれぞれ交互に1画素ずつシフトして演算されるので、シフト領域QR(i),QL(i)に含まれる画素数mはNS/2(端数切捨て)となる。
【0056】
従って、シフト数K=0においては、演算領域PR(i)の各画素データの番号は、図12(a)に示すように、左端側からm(=NS/2),m+1,…m+r−1となり、演算領域PL(i)の各画素データの番号は、図12(b)に示すように、左端側から0,1,…m−1となる。そして、任意のシフト数Kにおいては、演算領域PR(i)はK/2=s(端数を切り捨てた整数)画素分だけ初期位置から番号が減少する方向にシフトした位置にあり、演算領域PL(i)は(K−s)画素分だけ初期位置から番号が増加する方向にシフトした位置にあるので、演算領域PR(i)の左端側からj番目の画素位置の番号は(NS/2−s+j)となり、演算領域PL(i)の左端側からj番目の画素位置の番号は(K−s+j)となる。
【0057】
上記(2)式において、GL(KL+j)は任意のシフト数Kにおける演算領域PL(i)内の番号(K−s+j)の位置の画素データを示し、GR(SR−KR+j)は任意のシフト数Kにおける演算領域PR(i)内の番号(NS/2−s+j)の位置の画素データを示している。
【0058】
図11に戻り、シフト数K=0における第1画像と第2画像との相関値F(0)の演算が終了すると(#38でYES)、カウント値Kが1だけインクリメントされ(#40)、このカウント値Kがシフト数NSを越えたか否かが判別される(#42)。そして、K≦NSであれば(#42でNO)、ステップ#30に戻り、上記と同様の演算を行なってシフト数K=1における第1画像と第2画像との相関値F(1)の演算が行なわれる。
【0059】
以下、同様の方法でシフト数K=2,3,…における第1画像と第2画像との相関値F(2),F(3),…の演算が行なわれ(#30〜#42のループ)、シフト数K=NSにおける第1画像と第2画像との相関値F(NS)の演算が終了すると(#42でYES)、カウント値iが1だけインクリメントされ(#44)、このカウント値iがシフト数3を越えたか否かが判別される(#46)。
【0060】
そして、i≦3であれば(#46でNO)、ステップ#22に戻り、測距エリアAR(2),AR(3)について順次、相関値F(0)〜F(NS)の演算が行われ、測距エリアAR(3)についての相関値F(0)〜F(NS)の演算が終了すると(#46でYES)、相関値演算が完了し、リターンする。
【0061】
図10に戻り、相関値演算が終了すると、続いて、相関演算の結果とを用いて補間演算が行われる(#7)。補間演算は相関演算の結果の精度を高めるためのものである。すなわち、相関値演算では第1画像と第2画像とを1画素ピッチずつ相対的にシフトしつつ両画像の一致度を示す相関値F(0)〜F(NS)を演算しているので、最も一致度が高くなるシフト量がr画素分と(r+1)画素分との間にある場合は、正確な第1画像と第2画像との位置のずれ量と最小相関値から算出される位置のずれ量との間に誤差を生じることになる。補間演算は、最小相関値F(r)を有する画素位置とその周囲の画素位置との間の推定される相関値Fを補間して上記誤差を低減した第1画像と第2画像との位置のずれ量YMを算出するものである。
【0062】
続いて、各測距エリアAR(1)〜AR(3)毎に算出された相関値の信頼性が判別される(#8)。この信頼性判別は、被写体輝度の輝度レベルによるほか、各測距エリアAR(i)毎にコントラスト値C(i)を算出し、このコントラスト値C(i)に基づいて行われる。コントラスト値C(i)は、例えば測距エリアAR(i)内の隣接する画素間のレベル差の総和(C=Σ|G(j)−G(j+1)|)として算出され、その測距エリアAR(i)内の画像のコントラストの度合いを示すものである。コントラスト値C(i)が小さいほど、画像の濃度変化が少なく、第1画像に一致する第2画像の位置が不明瞭になるので、かかる測距エリアAR(i)の相関値Fの信頼性は低くなる。従って、コントラスト値C(i)を所定の閾値と比較し、この閾値以下の場合、信頼性なしと判断される。なお、コントラスト値C(i)に代えて補間演算で求めたずれ量YMとコントラスト値C(i)との比YM/C(i)を用いて信頼性判定を行ってもよい。
【0063】
いずれかの測距エリアAR(i)において、相関演算の信頼性が「有り」と判断されると(#8でYES)、その測距エリアAR(i)について算出された第1画像と第2画像とのずれ量YMを用いて被写体距離が算出される(#9)。すなわち、ずれ量YMから撮影レンズ3のデフォーカス量が算出され、このデフォーカス量に所定の演算を施して被写体距離が算出される。
【0064】
続いて、多点測距処理が行われた後(#10)、処理を終了する。なお、多点測距処理は、信頼性有りと判断された測距エリアAR(i)の内、適切な測距エリアAR(i)の被写体距離のデータを用いてAF制御用の最終的な被写体距離のデータの算出を行うものである。この算出は、例えば信頼性有りと判断された測距エリアAR(i)の内、最近接の被写体を有する測距エリアAR(i)の被写体距離のデータを抽出することにより、或いは、複数の測距エリアAR(i)の被写体距離のデータを平均化することにより行われる。
【0065】
また、上述したように、被写体が近距離にあるときは、AFフレーム92内には測距エリアAR(3)のみが含まれ、測距エリアAR(1),AR(2)を考慮すると、演算結果の信頼性が低下するおそれがあるので、例えば信頼性有りと判断された測距エリアAR(i)の被写体距離を所定の閾値と比較して被写体の位置が所定の近接距離以内に有るか否かを判別し、被写体が所定の近接距離内にある場合は、測距エリアAR(3)の被写体距離のデータを優先的に選択してAF制御用の被写体距離のデータが算出される。
【0066】
一方、全ての測距エリアAR(1)〜AR(3)について、相関値Fの信頼性が「無し」と判断されると(#8でNO)、例えば警告表示等の測距不能処理が行なわれて(#11)、処理を終了する。
【0067】
なお、上記多点測距処理では、近接距離においては、自動的に測距エリアAR(3)を優先的に使用してAF制御用の被写体距離のデータを算出するようにしているが、例えばカメラ1に測距エリアAR(3)の選択ボタンを設定しておき、撮影者が近接距離の被写体を撮影するとき、選択ボタンを操作して測距エリアAR(3)を選択するようにしてもよい。この場合、測距エリアAR(3)のみについて測距処理を行なうようにすれば、測距時間を短縮することができる。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外光型パッシブ方式の多分割測距方式によるカメラの測距装置において、撮像手段の一対の撮像部に設けられた複数の測距エリアのうち、測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリアの、相関値演算における相対的なシフト数を、他の測距エリアよりも大きく設定したので、例えば他の測距エリアのシフト数を従来の測距装置と同一とし、測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリアのみシフト数を増加することにより、この測距エリアの測距可能な近接距離がシフト数を増加しなかった場合よりも短くなり、この結果、従来の測距装置よりも測距可能な最近接距離を短縮することができる。
【0069】
また、測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリアのシフト数を従来の測距装置と同一とし、他の測距エリアのシフト数を減少することにより、これらの測距エリアにおける相関値演算の演算時間が短くなり、この結果、従来の測距装置よりも多分割測距の測距時間を短縮することができる。
【0070】
また、各測距エリアで算出された被写体距離に関する情報から被写体が所定の近接距離以内にあると判別されたときは、測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリアの被写体距離に関する情報を用いて焦点調節のための被写体距離に関する情報を演算するようにしたので、AFフレームから外れた測距エリアの被写体距離の情報により測距結果の信頼性が低下することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る測距装置を備えたカメラの正面図である。
【図2】撮影画面内のAFセンサの感度領域を示す図である。
【図3】測距部の構成を示す図である。
【図4】本発明に係る測距装置の制御系のブロック図である。
【図5】AFセンサの第1撮像部と第2撮像部に設けられた複数の測距エリアの一例を示す図である。
【図6】各測距エリアの第1撮像部及び第2撮像部に設けられた演算領域の初期位置と相関値演算における演算領域のシフト方向を示す図である。
【図7】各測距エリアの測距可能な最近接の被写体の位置を示す図である。
【図8】AFセンサの第1撮像部と第2撮像部に設けられた複数の測距エリアの他の例を示す図である。
【図9】測距時間の短縮効果を示す図である。
【図10】本発明に係る測距装置の測距動作を示すフローチャートである。
【図11】「相関値演算」のサブルーチンのフローチャートである。
【図12】測距エリアに含まれる画素データに付与されるアドレスナンバーを示す図で、(a)は第1撮像部の測距エリアに対するもの、(b)は第2撮像部の測距エリアに対するものである。
【図13】第1画像及び第2画像を交互にそれぞれ1画素ずつシフトして各シフト毎に相関値演算を行なう方法を示す図である。
【図14】外光型パッシブ方式における多分割測距方法を示す図である。
【図15】空間的パララックスに基づくファインダー内に設けられたAFフレームと測距センサの感度領域間のずれと被写体距離との関係を示す図である。
【図16】空間的パララックスに基づくファインダー内に設けられたAFフレームと測距センサの感度領域とのずれを示す図である。
【符号の説明】
1 カメラ
2 カメラ本体
3 撮影レンズ
4 測光部
5 測距部
6 ファインダー対物窓
7 補助光発光窓
8 内蔵フラッシュ
9 視野枠
91 感度領域
92 AFフレーム
10 AFセンサ(撮像手段)
101,102 ラインイメージセンサ
11 レンズ系
111,112 レンズアレイ
12 ファインダー光学系
13 制御回路(判定手段)
131 積分制御部
132 メモリ
133 距離演算部(相関値演算手段、第1、第2の距離情報演算手段)
Claims (1)
- ファインダの光軸上と異なる位置に設けられ、複数の画素をライン状に配列してなる対構造の撮像部を有し、上記ファインダの視野枠内に設けられた測距フレームに含まれる被写体像をそれぞれ上記撮像部で光電変換して取り込む撮像手段と、上記撮像部で取り込まれた一対の被写体像をそれぞれ複数の測距エリアに分割するとともに、対応する一対の測距エリアについて、各測距エリアにそれぞれ含まれる一部の画素データ群を当該測距エリアの範囲内で相対的に互いに離れる方向にシフトすることにより、対応する一対の測距エリア毎に一致度を示す相関値を演算する相関値演算手段と、各測距エリア毎に、上記相関値演算手段で算出された相関値を用いて被写体距離に関する情報を演算する第1の距離情報演算手段と、各測距エリア毎に算出された被写体距離に関する情報を用いて焦点調節のための被写体距離に関する情報を演算する第2の距離情報演算手段とを備えたカメラの測距装置において、上記測距フレームに対する空間的パララックスが最も小さい測距エリアの上記相関値演算における相対的なシフト量が、他の測距エリアよりも大きく設定されていることを特徴とするカメラの測距装置。
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