(57)【要約】【課題】測距精度を低下することなく、演算時間を短縮化した測距装置を提供する。【解決手段】２像の信号を所定ステップづつシフトしながら相関演算を行なうに際して、前記ステップ数を精度が要求される距離範囲とそれ以外の距離範囲における相関演算処理では異なる値にセットする。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数画素からなる第１のセンサー部と複数画素からなる第２のセンサー部とを有し、第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の相対的な対応関係を所定量づつシフトした状態で、各シフト状態での信号間の相関演算を所定のシフト数の範囲で行い対象物の距離を求める測距装置において、前記第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の前記所定のシフト数の範囲における第１のシフト数の範囲内で第１の数づつシフトした状態で各シフトごとの状態での相関演算を行なうとともに、前記第１のシフト数の範囲とは異なる第２のシフト数の範囲内で第１の数よりも大きな第２の数づつシフトした状態で各シフトごとの状態での相関演算を行なう事を特徴とする測距装置。
【請求項２】
前記第２のシフト数の範囲は、距離が所定距離よりも近距離における測距のためのシフト範囲である請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記第１のシフト数の範囲は、合焦可能な距離範囲における測距のためのシフト範囲であり、前記第２のシフト数の範囲は、合焦不可の警告表示のための距離範囲における測距のためのシフト範囲である請求項１又は２に記載の測距装置。
【請求項４】
複数画素からなる第１のセンサー部と複数画素からなる第２のセンサー部とを有し、第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の相対的な対応関係を所定量づつシフトした状態で、各シフト状態での信号間の相関演算を所定のシフト数の範囲で行い対象物のデフォーカス状態を求める焦点検知装置において、前記第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の前記所定のシフト数の範囲における第１のシフト数の範囲内で第１の数づつシフトした状態で各シフトごとの状態での相関演算を行なうとともに、前記第１のシフト数の範囲とは異なる第２のシフト数の範囲内で第１とは異なる第２の数づつシフトした状態で各シフトごとの状態での相関演算を行なう事を特徴とする焦点検知装置。
【請求項５】
前記第２のシフト数の範囲は、距離が所定距離よりも近距離におけるデフォーカス状態検知のためのシフト範囲である請求項４に記載の焦点検知装置。
【請求項６】
前記第１のシフト数の範囲は、合焦可能な距離範囲におけるデフォーカス状態検知のためのシフト範囲であり、前記第２のシフト数の範囲は、合焦不可の警告表示のための距離範囲におけるデフォーカス状態検知のためのシフト範囲である請求項４又は５に記載の焦点検知装置。
【請求項７】
複数画素からなる第１のセンサー部と複数画素からなる第２のセンサー部とを有し、第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の相対的な対応関係を変化させて相関演算を行なう測距装置において、所定距離よりも近距離範囲の測距のための演算精度を前記距離よりも遠距離範囲の測距のための演算精度より低くした事を特徴とする測距装置。
【請求項８】
前記所定距離よりも近距離範囲は合焦不可の傾向表示のための距離範囲であり、前記遠距離範囲は合焦可能な距離範囲であると請求項７に記載の測距装置。
【請求項９】
複数画素からなる第１のセンサー部と複数画素からなる第２のセンサー部とを有し、第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の相対的な対応関係を変化させて相関演算を行なうデフォーカス状態検知装置において、所定距離よりも近距離範囲のデフォーカス状態検知のための演算精度を前記距離よりも遠距離範囲のデフォーカス状態検知のための演算精度より低くした事を特徴とする焦点検知装置。
【請求項１０】
前記所定距離よりも近距離範囲は合焦不可の傾向表示のための距離範囲であり、前記遠距離範囲は合焦可能な距離範囲であると請求項９に記載の焦点検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の受光センサーを用いて１つの対象物を撮像して得られた２つの画像における対象物の画像形成位置のズレ量に基づいて、受光センサーから対象物までの距離または、デフォーカスを求めるための測距又は焦点検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＣＣＤなどの一対のラインセンサーを用いて１つの対象物を撮像し、得られた２つの画像における対象物の画像形成位置のズレ量を求め、そのズレ量から対象物までの距離を求める測距装置は良く知られている。
【０００３】
このようなカメラにおいて従来行なわれている焦点検出の原理は、異なる領域を通った光束により一対のラインセンサーとして形成されたＣＣＤの上に、それぞれ像を結像させ、これらの結像された像の相対的な位置の差から、上記２像の空間的な位相差を表わす像信号に適当な演算を施して、その時点での対象物までの距離と必要な撮影レンズの移動距離を算出するようにしたものである。
【０００４】
この像の相対的な位置の差を求める際、一般には、２像の内、１方の像を１画素づつシフトして２像が一致するシフト量を求める方法や、この演算の時間を短縮するために、予め、像のシフトのステップ量を２画素や３画素と粗くして、大まかに２像が一致するシフト量を求めておいて、そのシフト量近傍で、再度、像のシフトのステップ量を１画素に戻して、２像の相対的な位置の差を求める方法が知られている。
【０００５】
なお、ここで、像のズレ量を求めるためのシフト量は、求めるべく距離に応じてその撮影レンズの機構毎に変わるが、通常、図４で示すように、無限遠から、撮影レンズの撮影可能な距離範囲＋α（至近警告するための距離範囲）で規定されている。
【０００６】
この警告表示のために測距する範囲は、数十ｃｍと短いにも関わらず、その像のシフト量は、撮影可能範囲を測距するのに要するシフト量と同程度のシフト量が必要となる。
【０００７】
そのため、通常、測距では、撮影可能範囲の倍のシフト量も像をズラして、距離を求めていた。
【０００８】
図４中に記載した距離は、一例として示した。
【０００９】
また、上記のような従来の焦点検出法においては、一対のセンサー上に結像された像が焦点検出のための基礎的な情報であるから、この像が該検出法を行なうのに足りる程度の信頼性があるか否か問題となる。
【００１０】
そこで、検出された像ズレ量の信頼性を判定し、信頼性が乏しい場合には、不確かな像信号に基づいて焦点調節を行なっても駆動された撮影レンズが合焦位置に至らず無駄な動作を行なわせることになるため、ＡＦ制御を行なわないようにしたり、ＡＦ制御は行なうが、何らかの手段で、測距ができなかったことを知らせるようにしている。
【００１１】
従来の上記焦点検出装置における像の信頼性判定は、一対のセンサー上に結像された像の一致性を目安として行なっている。
【００１２】
すなわちＣＣＤ等のセンサー列上に結像された一対の像の信号パターンが一致していれば、これらの像の相対的な位置関係に基づいて像ズレ量を求めて適切な焦点調節の動作を行なわせることができるが、他方これらの像の一致度が低い場合には、これに基づいて求めた像ズレ量の情報は不確かなものとなって、適切な焦点調節を行なわせることが出来ないからである。
【００１３】
上記信頼性の判定すなわち一対の像の一致性の判定は、通常、これらの像を示す像信号を重ね合わせる演算処理を行ない、その一致度を、予め定めたしきい値と比較することにより行なっている。
【００１４】
図５は、従来の極オーソドックスな像ズレ量を求めるためのフローチャートで、Ｓ５０２で像のシフトのステップ量（通常＝１）を設定し、Ｓ５０３で像のシフトの初期値を、Ｓ５０４でそのシフトの終了値を設定して、Ｓ５０５の相関演算で像ズレ量を求めていた。
【００１５】
加えて、ここでは、特に示していないが、この後に、像の一致度を求めるための演算を行ない、求めた像ズレ量の確からしさを求めている。
【００１６】
しかし、図５で示した演算では、像ズレ量を求めるのに時間がかかるため、その演算に要する時間を短縮するために、図６で示すような演算方法も知られている。
【００１７】
まず、Ｓ６０２で像のシフトのステップ量を粗く（＝２ｏｒ３）設定し、Ｓ６０３でシフトの初期値と、Ｓ６０４でシフトの終了値を設定し、Ｓ６０５で相関演算をする。
【００１８】
ここで、大まかな像ズレ量を求めておき、Ｓ６０６では、像のシフトのステップ量を通常設定する値（＝１）に戻し、先に求まったシフト量から所定量±オフセットした値を求めておき、Ｓ６０７でシフトの初期値としてそのマイナスオフセットした値を設定し、Ｓ６０８で終了値としてプラスオフセットした値を設定して、Ｓ６０９の相関演算で、最終的な像ズレ量を求めている。
【００１９】
しかし、ここで説明した図６には、説明を簡略化するために不図示としているが、Ｓ６０５とＳ６０６の間には、実際は、求めた像ズレ量の一致度を求める演算や、その判定、そして、その判定結果によって、そのままＳ６０６以降に進むか、演算ＮＧとしてやめるか、更には、図５で説明した方法で、念のため、再度、通常設定する像のシフトのステップ量で像ズレ量を求めるかといった判別式が必要になってくる。
【００２０】
そのため、一致度が良い像に関しては、演算時間の短縮にはなるのだけれど、一致度が悪い像に関しては、かえって、その演算に時間がかかったり、システムとして複雑になっていた。
【００２１】
図７は、図５や図６のフローチャートにでてきた相関演算の概略について説明するためのフローチャートである。
【００２２】
Ｓ７０２で指定された像のシフトのステップ量を所定の変数に代入しておき、Ｓ７０３でシフトの初期値を設定し、Ｓ７０４で現在のシフト量が指定された終了シフト量を超えていないかのチェックを行なう。
【００２３】
そこで、越えていない場合にはＳ７０５に進んで相関量差を求め、Ｓ７０６で、その相関量差から像が一致したかどうかの判定値であるゼロクロスポイントの算出を行ない、Ｓ７０７でシフト量を増やして、Ｓ７０４に戻る。
【００２４】
Ｓ７０４で、終了シフト量を超えたと判断された場合には、Ｓ７０８で、この相関演算が終了する。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したとおり、上記像のシフト量は、撮影レンズの撮影可能範囲と、至近警告表示を行なう範囲をカバーする値であり、撮影可能範囲のシフト量と至近警告表示を行なう範囲のシフト量は、ほぼ同じ量であり、撮影可能範囲と至近警告表示を行なう範囲について、同じシフトのステップ量、つまり、同じ精度で対象物の距離を求めていたため、演算に時間がかかっていた。
【００２６】
また、演算時間を短くするために、粗い像のシフトのステップ量で予め、おおよその２像のズレ量を求めておいてから、その近傍で、再度、細かい像のシフトのステップ量で２像のズレ量を求める方法では、最初の像ズレ量の一致度を求め、その判定をしたり、その結果によっては、次の測距を行なわなかったり、行なう場合でも、全域細かいシフト量で求めたり、また、最初の演算で、２像が一致するシフト量が求まらなかった場合には、次の演算をスキップしたり、念のため、全域細かい像のシフトのステップ量で、再演算したりと、システムが複雑になるといった弊害があった。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数画素からなる第１のセンサー部と複数画素からなる第２のセンサー部とを有し、第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の相対的な対応関係を所定量づつシフトした状態で、各シフト状態での信号間の相関演算を所定のシフト数の範囲で行い対象物の距離を求める測距装置において、前記第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の前記所定のシフト数の範囲における第１のシフト数の範囲内で第１の数づつシフトした状態で各シフトごとの状態での相関演算を行なうとともに、前記第１のシフト数の範囲とは異なる第２のシフト数の範囲内で第１の数よりも大きな第２の数づつシフトした状態で各シフトごとの状態での相関演算を行なう測距装置を提供し、上記の問題を解決するものである。
【００２８】
請求項２の発明は、請求項１の装置において、前記第２のシフト数の範囲を、距離が所定距離よりも近距離における測距のためのシフト範囲として、上記の問題を解決するものである。
【００２９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の装置において、前記第１のシフト数の範囲を、合焦可能な距離範囲における測距のためのシフト範囲とし、前記第２のシフト数の範囲を、合焦不可の警告表示のための距離範囲における測距のためのシフト範囲として上記の問題を解決するものである。
【００３０】
請求項４の発明は、複数画素からなる第１のセンサー部と複数画素からなる第２のセンサー部とを有し、第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の相対的な対応関係を所定量づつシフトした状態で、各シフト状態での信号間の相関演算を所定のシフト数の範囲で行い対象物のデフォーカス状態を求める焦点検知装置において、前記第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の前記所定のシフト数の範囲における第１のシフト数の範囲内で第１の数づつシフトした状態で各シフトごとの状態での相関演算を行なうとともに、前記第１のシフト数の範囲とは異なる第２のシフト数の範囲内で第１とは異なる第２の数づつシフトした状態で各シフトごとの状態での相関演算を行なう事で上記の問題を解決するものである。
【００３１】
請求項５の発明は、請求項４の装置において、前記第２のシフト数の範囲を、距離が所定距離よりも近距離におけるデフォーカス状態検知のためのシフト範囲して、上記の問題を解決したものである。
【００３２】
請求項６の発明は、請求項４又は５の装置において、前記第１のシフト数の範囲として、合焦可能な距離範囲におけるデフォーカス状態検知のためのシフト範囲とし、前記第２のシフト数の範囲を、合焦不可の警告表示のための距離範囲におけるデフォーカス状態検知のためのシフト範囲として上記の問題を解消したものである。
【００３３】
請求項７の発明は、複数画素からなる第１のセンサー部と複数画素からなる第２のセンサー部とを有し、第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の相対的な対応関係を変化させて相関演算を行なう測距装置において、所定距離よりも近距離範囲の測距のための演算精度を前記距離よりも遠距離範囲の測距のための演算精度より低くした事で上記の問題を解決するものである。
【００３４】
請求項８の発明は、請求項７の装置において、前記所定距離よりも近距離範囲は合焦不可の傾向表示のための距離範囲であり、前記遠距離範囲は合焦可能な距離範囲として上記の問題を解決したものである。
【００３５】
請求項９の発明は、複数画素からなる第１のセンサー部と複数画素からなる第２のセンサー部とを有し、第１のセンサー部の画素からの信号と第２のセンサー部の画素からの信号の相対的な対応関係を変化させて相関演算を行なうデフォーカス状態検知装置において、所定距離よりも近距離範囲のデフォーカス状態検知のための演算精度を前記距離よりも遠距離範囲のデフォーカス状態検知のための演算精度より低くした事で上記の問題を解決したものである。
【００３６】
請求項１０の発明は、請求項９の装置において、前記所定距離よりも近距離範囲は合焦不可の傾向表示のための距離範囲であり、前記遠距離範囲を合焦可能な距離範囲として上記の問題を解決したものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の測距装置の概略を示す概略図である。
【００３８】
１、２は測距対象物からの光を３、４で示す撮像手段（複数の画素からなるセンサー部）に、結像させるための受光レンズで、５は、不図示のＡＤ変換部やＲＯＭ、ＲＡＭ、演算手段や記憶手段等を内蔵する中央演算子：ＭＰＵで、５のＭＰＵでは、１や２で形成された像のズレ量からフォーカスレンズの駆動量を求め。
【００３９】
求めた駆動量で、６のフォーカス駆動装置を制御し、これが、不図示のフォーカスレンズを駆動する。
【００４０】
図２、図３は、本発明を説明するフローチャートである。
【００４１】
まず、図２について説明すると、Ｓ２０３で像のシフトのステップ量として第２の粗い値（＝２ｏｒ３）を設定し、Ｓ２０２では、像のシフトのステップ量として第２よりも細かい第１の値の通常の値（＝１）を設定する。
【００４２】
Ｓ２０４で像のシフトの初期値を、Ｓ２０５でそのシフトの終了値を設定して、Ｓ２０６の相関演算で像ズレ量を求める。加えて、ここでは、特に示していないが、この後に、像の一致度を求めるための演算を行ない、求めた像ズレ量の確からしさを求めている。
【００４３】
図３では、図２のフローチャート中にでてきた相関演算について説明するフローチャートで、Ｓ３０３で粗く設定された像のシフトのステップ量を、Ｓ３０２で、それよりも細かく設定された像のシフトのステップ量を、所定の変数に代入する。
【００４４】
Ｓ３０４でシフトの初期値（例えば、無限遠を初期値１として至近方向ほどシフト数が多くなる物とする。）を設定し、Ｓ３０５で現在のシフト量が指定された終了シフト量（例えば２０などセンサー部の画素数に応じた値が設定される。）を超えていないかのチェックを行なう。
【００４５】
そこで、越えていない場合にはＳ３０６に進んで相関量差を求め、Ｓ３０７で、その相関量差から像が一致したかどうかの判定値であるゼロクロスポイントの算出を行なう。この処理は公知であるので詳細は省略するが、各センサー部３，４からの画素信号（たとえは画素数が２０の時は２０の画素からの信号をＳ３０４，３０９で決定されたシフト数分ずらした状態で一致度を相関演算し求める。
【００４６】
Ｓ３０８では、演算しているシフト量が撮影可能範囲（撮影可能範囲と撮影不可至近警告範囲の境をＳとする。）なのか、至近警告範囲なのかの確認をし、撮影可能範囲内（シフト数がＳよりも少ない）であれば、Ｓ３０９で通常の値分だけシフトのステップ量を増やして、Ｓ３０５に戻るが、Ｓ３０８で、至近警告範囲である場合には、Ｓ３１０に進んで、粗い値分シフトのステップ量を増やしてＳ３０５に戻る。
【００４７】
Ｓ３０５で、終了シフト量を超えたと判断された場合には、Ｓ３１１で、この相関演算が終了する。
【００４８】
実施の形態は測距を例としているが、相関演算でデフォーカス量を求める形式の装置でも同様に処理される。
【００４９】
【発明の効果】
このように撮影レンズの駆動が可能な範囲については、精度良く測距演算をし、それ以外の至近警告表示等をするために測距している範囲については、精度を粗くし、演算時間を短縮するようにすることで、実使用上の精度は落とすことなく、且つ、シーケンスが煩雑になることなく、測距に要する演算時間の短縮を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す測距装置の概略図
【図２】本発明の像ズレ量の演算を説明するフローチャート
【図３】本発明の相関演算を説明するフローチャート
【図４】撮影可能範囲と警告表示範囲を示す概略図
【図５】従来例による像ズレ量の演算を説明するフローチャート
【図６】従来例による像ズレ量の演算時間の短縮例を説明するフローチャート
【図７】従来例による相関演算を説明するフローチャート
【符号の説明】
１　受光レンズ
２　受光レンズ
３　撮像手段
４　撮像手段
５　中央演算装置
６　フォーカスレンズ駆動装置
７　測距装置
【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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