(57)【要約】【課題】  測光センサーと測距センサーを同一のチップ上に配置し、かつ、撮像画面の広範囲にわたり測光及び測距を可能とする。【解決手段】  第一の領域及び第二の領域を備えた第一のセンサーと、第三の領域及び第四の領域を備えた第二のセンサーとを備え、第一の領域と第三の領域は撮像画面上で重複すると共に、これら第一の領域と第三の領域の出力信号から測距情報を得る。また、第二の領域の出力信号と、第四の領域の出力信号と、第一の領域及び第三の領域のいずれか一方の出力信号とから、測光情報を得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の二次元センサーアレイ及び第二の二次元センサーアレイを備え、第一のレンズ及び第二のレンズより各センサーに結像され、撮影する被写体の情報を得る情報入力装置において、第一の二次元センサーは第一の領域と第二の領域をもち、第二の二次元センサーは第三の領域と第四の領域をもち、第一の領域と第三の領域は第一のレンズの頂点と第二のレンズの頂点を結ぶ線に平行に配置されかつ被写体上においてオーバーラップされて投影される、また第二の領域と第四の領域は該頂点を結ぶ線の反対側に配置され、被写体上で撮影画面を分割して全体の像信号を得ることを特徴とするセンサーユニットまたはカメラ。
【請求項２】
請求項１において、第一の領域と第三の領域の像信号から、相関演算を行い被写体までの距離を算出することを特徴とする。
【請求項３】
請求項１において、第二の領域と第四の領域及び第一の領域ないしは第三の領域で測光を行うことを特徴とする。
【請求項４】
請求項３において、第一の領域ないしは第三の領域の像信号は測光用に信号を変換することを特徴とする。
【請求項５】
請求項４において、変換はリニアーから対数圧縮に変換することを特徴とする。
【請求項６】
請求項１において、第一の領域及び第三の領域は第二の領域及び第四の領域に比較してレンズの頂点を結ぶ方向でセンサーピッチが狭いことを特徴とする。
【請求項７】
請求項１において、第一の領域及び第三の領域は第二の領域及び第四の領域と異なる処理回路を備えることを特徴とする。
【請求項８】
請求項８において、第一の領域及び第三の領域の処理回路はリニアーで出力させ、第二の領域及び第四の領域は対数圧縮で出力することを特徴とする。
【請求項９】
請求項８において、第一の領域及び第二の領域は各センサー毎に二つの蓄積部を備え、被写体に向けて投光する投光手段の点滅に同期して各々に蓄積し差分値を出力することを特徴とする。
【請求項１０】
請求項１に於いて、ＩＣは長方形の形状を成し、第一の領域から第四の領域のコーナーに接するようにセンサーは斜めに配置されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
被測定物の情報を得るセンサーに関する。特に複数光軸より距離情報を得ると同時に輝度情報も得る、カメラ等の撮影機材に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来測距と測光は別のセンサーデバイスを別の光学系を使って構成していた。
【０００３】
図２はカメラの前面から見た図であり、２６はカメラ、２１は測距用の窓、２２はファインダー窓、２３はストロボ、２４は測光用窓、２５は撮影レンズである。
【０００４】
図３（ａ）はファインダーから見た撮影領域中３４における測距用センサー３３′，３２′の位置を示している。図３（ｂ）は測距用センサーＩＣ３１と測距用センサー３３，３２の配置を示している。このように広い範囲を測距することで多点化が進み測光と同様な広範囲な領域を光学系より取り込んでいる。
【０００５】
図４（ａ）はファインダーから見た撮影領域中４３における測光用センサー４２′の位置を示している。図４（ｂ）は測光用センサーＩＣ４１と測光用センサー４２の配置を示している。
【０００６】
また図７はビデオの場合を説明するものであり、撮像用のエリアセンサー７１で撮影レンズ７２からの映像を光電変換してビデオ信号を出力する。この場合測光及び測距もこのビデオ信号を使って行われる。
【０００７】
また実公昭６２−４３２８４においては、図８に示すようにエリアセンサーを２対８２，８３用意したセンサーＩＣ８１で測距を広範囲で行うものを提案している。
【０００８】
また、測距及び測光を行うセンサーＩＣとして、特開平７−２８１０８３では撮影レンズの光束を第一と第二の光束からなる第一の光学系と第三と第四の光束からなる第二の光学系が直交に配置され、第二の光学系は一対の光電変換素子で所定の測光範囲を形成する構成が開示されている。また該発明の従来例として特開昭６３−８８５１１では第二の光学系に測距と測光のセンサーを配置したために所定の測光範囲が得られないという問題点が指摘されている。これを図９に示す。センサーＩＣ９１に測距用のセンサー９３，９４を配置して測光用センサー９２，９５を図のように配置し受光レンズ９６，９７を通して被写体上に９２′から９５′のように投影して測距は９３′，９４′で行い測光は９２′，９５′で行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、測距と測光は別のセンサーデバイスを別の光学系を使って構成していたために、測光と測距各々に受光レンズとＩＣをもっており、コストアップ実装スペースの増大となっていた。
【００１０】
また図７はビデオの場合、測光はリニアーで行っておりダイナミックレンジは広くなく、銀塩フィルムのようなダイナミックレンジの大きいものには不十分である。また測距に於いては撮影レンズ７２を動かしながらビデオ信号のシャープさを検出しており、銀塩写真のように一瞬をすばやく撮影する時には向いていなかった。
【００１１】
また特開平７−２８１０８３においては、しかしながら発明の説明にあるように測距の９３′，９４′の部分が測光できないといっている。
【００１２】
本発明の目的は、安価で小型化可能な高性能な測距及び測光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために請求項１に記載されているように、第一の二次元センサーアレイ及び第二の二次元センサーアレイを備え、第一のレンズ及び第二のレンズより各センサーに結像され、撮影する被写体の情報を得る情報入力装置において、第一の二次元センサーは第一の領域と第二の領域をもち、第二の二次元センサーは第三の領域と第四の領域をもち、第一の領域と第三の領域は第一のレンズの頂点と第二のレンズの頂点を結ぶ線に平行に配置されかつ被写体上においてオーバーラップされて投影される、また第二の領域と第四の領域は該頂点を結ぶ線の反対側に配置され、被写体上で撮影画面を分割して全体の像信号を得ることで広範囲な測距と全体の測光を同一ＩＣで可能にしながらチップサイズを大きくすることなくコストダウン及び実装スペース少なくすることを可能にしている。
【００１４】
また、相関演算を行い被写体までの距離を算出することで短時間で正確な測距を可能にしている。
【００１５】
また、第二の領域と第四の領域及び第一の領域ないしは第三の領域で測光を行うことで抜けのない測光を可能にしている。
【００１６】
また、第一の領域ないしは第三の領域の像信号は測光用に信号を変換することで測光を可能にしている。
【００１７】
また、第一の領域及び第三の領域は第二の領域及び第四の領域に比較してレンズの頂点を結ぶ方向でセンサーピッチが狭くすることで、測距精度を上げかつ測光時には処理するデータを少なくして容易にしている。
【００１８】
また、第一の領域及び第三の領域は第二の領域及び第四の領域と異なる処理回路を備えることで測距と測光各々に適した信号を出力している。
【００１９】
また、第一の領域及び第二の領域は各センサー毎に二つの蓄積部を備え、被写体に向けて投光する投光手段の点滅に同期して各々に蓄積し差分値を出力することで外光に左右されないアクティブ測距を可能にしている。
【００２０】
またＩＣチップに対して斜めにセンサーを配置することでチップサイズを小さくしてコストダウンを可能にしている。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、第一の二次元センサーアレイ及び第二の二次元センサーアレイを備え、第一のレンズ及び第二のレンズより各センサーに結像され、撮影する被写体の情報を得る情報入力装置において、第一の二次元センサーは第一の領域と第二の領域をもち、第二の二次元センサーは第三の領域と第四の領域をもち、第一の領域と第三の領域は第一のレンズの頂点と第二のレンズの頂点を結ぶ線に平行に配置されかつ被写体上においてオーバーラップされて投影される、また第二の領域と第四の領域は該頂点を結ぶ線の反対側に配置され、被写体上で撮影画面を分割して全体の像信号を得ることで、広範囲な測距と全体の測光を同一ＩＣで可能にしながらチップサイズを大きくすることなくコストダウン及び実装スペース少なくすることを可能にしている。
【００２２】
また、相関演算を行い被写体までの距離を算出することで短時間で正確な測距を可能にしている。
【００２３】
また、第二の領域と第四の領域及び第一の領域ないしは第三の領域で測光を行うことで抜けのない測光を可能にしている。
【００２４】
また、第一の領域ないしは第三の領域の像信号は測光用に信号を変換することで測光を可能にしている。
【００２５】
また、第一の領域及び第三の領域は第二の領域及び第四の領域に比較してレンズの頂点を結ぶ方向でセンサーピッチが狭くすることで、測距精度を上げかつ測光時には処理するデータを少なくして容易にしている。
【００２６】
また、第一の領域及び第三の領域は第二の領域及び第四の領域と異なる処理回路を備えることで測距と測光各々に適した信号を出力している。
【００２７】
また、第一の領域及び第二の領域は各センサー毎に二つの蓄積部を備え、被写体に向けて投光する投光手段の点滅に同期して各々に蓄積し差分値を出力することで外光に左右されないアクティブ測距を可能にしている。
【００２８】
また、ＩＣチップに対してセンサーを斜めに配置することでコストダウンを可能にしている。
【００２９】
また、オーバーラップしたのは１ラインで説明したが、画素数がもっと多くなれば複数ラインをオーバーラップさせてもよい。
【００３０】
また、センサーピッチだけを変えた説明をしたが、センサー高さ方向を変えてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本発明の第１の実施例であるところの図である。
【００３２】
１はセンサーＩＣ、Ｌ１は第一の領域であるセンサーアレイ、Ｌ２とＬ３は第二の領域であるセンサーアレイ、Ｒ１は第三の領域であるセンサーアレイ、Ｒ２，Ｒ３は第四の領域であるセンサーアレイ、２，３は受光レンズであり、撮影シーンを各センサー上に結像する。
【００３３】
また、撮影シーンに投影した各センサーアレイは、Ｌ１′，Ｌ２′，Ｌ３′，Ｒ１′，Ｒ２′，Ｒ３′となり、Ｌ１′とＲ１′はオーバーラップしている。
【００３４】
また、Ｌ２′とＬ３′で撮影シーンの上半分を、Ｒ２′とＲ３′で撮影シーンの下半分を見ていることになる。
【００３５】
図１０は、本発明の重要となるところのフローチャートである。
【００３６】
Ｓ１０１では測距用センサーの蓄積を行う。すなわち第一の領域であるＬ１と第三の領域であるＲ１に蓄積を開始して、所定の電荷になったら蓄積を停止して、Ｓ１０２に進む。
【００３７】
Ｓ１０２では第一の領域であるＬ１と第三の領域であるＲ１から像信号を読み出しＳ１０３に進む。このときリニアーで読み出される。コントラストが低い被写体では対数圧縮をかけるとさらにコントラストが低くなり相関演算がやりにくくなるためである。
【００３８】
Ｓ１０３では読み出された像信号の相関演算を行い、像信号が一致するシフト量から被写体までの距離も得てＳ１０４に進む。またセンサーアレイの領域を分割することで複数箇所の測距値が得られる。
【００３９】
Ｓ１０４ではさらに第一の領域であるＬ１ないしは第三の領域であるＲ１の像信号をリニアーから対数圧縮して測光用データに変換しＳ１０５に進む。変換の仕方は演算で求めてもよいしテーブルで求めてもよい。この時Ｓ１０１での蓄積時間と像信号の大きさから求められる。
【００４０】
Ｓ１０５では第二の領域であるＬ２，Ｌ３と第四の領域であるＲ２，Ｒ３での蓄積が行われ、Ｓ１０６に進む。ここでリニアーで蓄積してもよいがＳ１０４と同様な変換が必要であり、ＩＣ上に対数圧縮回路を設けて圧縮した方がダイナミックレンジが大きくとれる。
【００４１】
Ｓ１０６では第二の領域と第三の領域の測光データを読み出し、Ｓ１０７に進む。
【００４２】
Ｓ１０７ではＳ１０４で得られた測光用データとＳ１０６で得られた測光用データを使って評価測光演算を行う。
【００４３】
図５は本発明の第二の実施例であるセンサーＩＣ５１である。
【００４４】
図１と異なるのは、第一の領域であるＬ５１と第三の領域であるＲ５１のセンサーピッチを図１に比べて半分にしている。よって測距能力は倍になっている。測光専用のセンサーである第二の領域と第四の領域のピッチを細かくしないのは扱うデータが多くなるのを避けるためと測光は基本的に平均化するので細かい必要がないためである。ただし逆光の検出では暗い部分が明るい部分に引っ張られないように細かくする必要があるが、画素数は増やさずに各センサーの面積を小さくして離散的に配置するだけでもよい。
【００４５】
図６は本発明の第三の実施例であるセンサーＩＣ６１である。
【００４６】
図１と異なるのは、第一の領域であるＬ６１の各センサー毎に蓄積部６２が２個配置されているところである。これは最も測距に適した構造にした物であり、測光専門の第二の領域と第四の領域には必要のないものである。
【００４７】
図１１はセンサーＩＣ６１を使った構成を示している。
【００４８】
１１１は投光手段であり投光レンズ１１２を通して被写体１１３に向けて発光の点滅を行う。被写体１１３から反射してきた投光による光と外光が受光レンズ２，３を通してセンサーＩＣ６１に結像される。
【００４９】
この時図６の蓄積部６２，６３によって各センサー毎に投光がされている時と投光がされていない時の電荷をそれぞれ蓄積し差分演算を行うことにより、外光に左右されない測距が可能となる。
【００５０】
図１２は本発明のセンサーとＩＣ１２０１の配置に関するものであり、図を見てわかるように斜めに配置することでＩＣの面積を小さくしている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例であるところの図。
【図２】従来のカメラの前面から見た図。
【図３】図２のカメラの測距の説明図。
【図４】図２のカメラの測光の説明図。
【図５】本発明の第二の実施例。
【図６】本発明の第三の実施例。
【図７】ビデオカメラの説明。
【図８】従来の説明。
【図９】従来の説明。
【図１０】本発明の実施例であるところのフローチャート。
【図１１】図６のセンサーＩＣを使った時の構成図。
【図１２】センサーとＩＣチップの配置を示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１  センサーＩＣ
２，３  受光レンズ
Ｌ１  センサーの第一の領域
Ｌ２，Ｌ３  センサーの第二の領域
Ｒ１  センサーの第三の領域
Ｒ２，Ｒ３  センサーの第四の領域
２１  測距窓
２２  ファインダー
２３  ストロボ
２４  測光窓
２５  撮影レンズ
２６  カメラ
１１１  投光手段
１１２  投光レンズ
１１３  被写体
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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