(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の受光レンズをそれぞれ通過した光をそれぞれ受光する第１のラインセンサと第２のラインセンサと、
前記第１、第２のラインセンサの出力をシフトさせて相関を算出して、デフォーカス量を算出する算出手段と、
前記算出手段は、前記第１のラインセンサと前記第２のラインセンサとはそれぞれＬエリア、Ｃエリア、Ｒエリアに対応する領域が設定され、且つ当該Ｌエリアに対応する領域と当該Ｃエリアに対応する領域、当該Ｒエリアに対応する領域と当該Ｃエリアに対応する領域とはそれぞれ前記第１のラインセンサと前記第２のラインセンサとにおいて重複して設定され、前記Ｌエリア、Ｃエリア、Ｒエリアのうちの２のエリアに対応する前記第１、第２のラインセンサからの出力に基づいて算出された被写体距離に対応するシフト位置よりも被写界深度以上の遠距離側のシフト範囲に関する当該２のエリアに重複するエリアに対応する相関演算を行わないことを特徴とする多点測距装置。
【請求項２】
中央と周辺の測距エリアを有し、中央の測距エリアの相関演算を先に行うことを特徴とする請求項１に記載の多点測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察面内又は撮影画面内に複数の測距エリアを有し、いわゆる位相差方式により測距情報を算出する多点測距装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、位相差方式の測距装置は、測距装置の構成がＴＴＬ方式であっても非ＴＴＬ方式であっても、一対の受光レンズが形成する二つの像をイメージセンサで受光する方式である。
【０００３】
このイメージセンサ上に結像された二つの像の間隔を、相関演算を繰り返すことで求めて、デフォーカス量あるいは被写体までの距離を算出している。この相関演算は、ＣＰＵへの負荷を大きくしているため、演算時間の短縮化を図るためには、少ない演算量に軽減する必要がある。
【０００４】
一方、測距エリアに関しては、単に測距エリアを撮影エリア中央の１点にのみに設定した場合、撮影の際にその中央位置に主要被写体が存在しない場合には、所謂、中抜けが発生して、主要被写体にピントが合った写真が撮れない。
【０００５】
その対策として、撮影エリア内に複数の測距エリアを設定して、測距動作を行い、主要被写体がかならずしも中央に存在しなくてもピントの合った写真が撮れるシステムが種々提案され、実現されている。
【０００６】
しかし、元々位相差方式は演算量が多く、測距エリア１点での測距データを算出するとしてもＣＰＵへの負荷は少なくない。そのため、他の方式に比べてレリーズタイムラグが大きい。さらに複数の測距エリアを設定して、それらから測距データを得ようとすれば、タイムラグはさらに増大することとなる。
【０００７】
そこで、特開平７−１１０４３５号では、各測距エリアのコントラストを測定し、最もコントラストが大きな測距エリアが主要被写体のある領域だと推定し、主要被写体のある測距エリアについてのみ位相差方式による測距演算を行っている。従って、 位相差方式による測距演算は一つの測距エリアのみで行うのでレリーズタイムラグは増大しない。
【０００８】
また、特開２０００−８９０９８号では、各測距エリアに対して位相差方式による相関演算を行い、それぞれの測距エリアに対する被写体距離を求めるが、その際、通常の撮影では、被写体が撮影エリアの中心に位置する場合が多いとして、撮影エリアの中央以外（周辺部）に設定された測距エリアの相関演算を行うシフト範囲を、撮影エリア中央に設定された測距エリアの範囲よりも少なく設定している。具体的には、撮影エリアの中央以外に設定された測距エリアでの測距可能な距離範囲を遠距離だけに制限することにより、撮影エリアの中央以外の測距エリアにおける相関演算の回数を減らし、演算時間の短縮化を図っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−１１０４３５号においては、各測距エリアのコントラストを測定し、最もコントラストが大きな測距エリアが主要被写体のある領域だと推定するので、撮影シーンのコントラストの分布によっては、本来の主要被写体とは異なる背景などを主要被写体であると推定し、主要被写体にピントの合っていない撮影をもたらす場合があった。
【００１０】
また、上記特開２０００−８９０９８号では、被写体が撮影エリアの中心に位置する場合が多いとして、撮影エリアの中央以外（周辺部）に設定された測距エリアの相関演算を行うシフト範囲を、撮影エリア中央に設定された測距エリアの範囲よりも少なく設定しているので、比較的近距離に左右に並んだ人を撮影するような場合には、主要被写体がかならずしも中央に存在しなくてもピントの合った写真が撮れるという、多点測距装置本来の目的を達成することが出来なかった。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、特定の測距エリアの測距可能な距離範囲を制限する事無く、複数の測距エリアそれぞれに対するシフト演算を行いながら、測距結果を得るまでの時間を短縮することのできる多点測距装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を考慮して、請求項１に記載の発明は、１対の受光レンズをそれぞれ通過した光をそれぞれ受光する第１のラインセンサと第２のラインセンサと、前記第１、第２のラインセンサの出力をシフトさせて相関を算出して、デフォーカス量を算出する算出手段と、前記算出手段は、前記第１のラインセンサと前記第２のラインセンサとはそれぞれＬエリア、Ｃエリア、Ｒエリアに対応する領域が設定され、且つ当該Ｌエリアに対応する領域と当該Ｃエリアに対応する領域、当該Ｒエリアに対応する領域と当該Ｃエリアに対応する領域とはそれぞれ前記第１のラインセンサと前記第２のラインセンサとにおいて重複して設定され、前記Ｌエリア、Ｃエリア、Ｒエリアのうちの２のエリアに対応する前記第１、第２のラインセンサからの出力に基づいて算出された被写体距離に対応するシフト位置よりも被写界深度以上の遠距離側のシフト範囲に関する当該２のエリアに重複するエリアに対応する相関演算を行わないことを特徴とする多点測距装置多点測距装置とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の一形態に係る多点測距装置の主要部分の構成を示すブロック図であり、測距装置全体の制御を行うマイクロコンピュータ１と、被写体までの距離測定を行う測距ユニット２と、この測距ユニット２を制御するインターフェイス回路３とで構成される。
【００２２】
前記測距ユニット２は、一対の受光レンズ４ａ，４ｂと、それに対向して配置される一対のＬセンサ５ａ及びＲセンサ５ｂからなるラインセンサ５とで構成される。ラインセンサ５は、例えばＣＣＤ等の光電変換素子からなる。
【００２３】
受光レンズ４ａ，４ｂにより、Ｌ，Ｒセンサ５ａ，５ｂの検出面となる受光面上に被写体の像がそれぞれ結像される。これらのＬセンサ５ａとＲセンサ５ｂは、受光面に形成された二つの像を示す検出信号を出力する。この検出信号を蓄積したセンサデータに基づき、マイクロコンピュータ１は、被写体までの距離を算出する。
【００２４】
まず、マイクロコンピュータ１は、ラインセンサ５により検出された検出信号の積分開始をインターフェイス回路３へ指示する。これにより、インターフェイス回路３は検出信号の積分を開始し、その蓄積レベルが所定値に達すると、マイクロコンピュータ１へ積分終了信号を出力する。
【００２５】
次に、マイクロコンピュータ１からインターフェイス回路３への出力指示により、Ｌ，Ｒセンサ５ａ，５ｂに蓄積された信号（センサデータ）がインターフェイス回路３を経て、マイクロコンピュータ１にそれぞれ出力される。該マイクロコンピュータ１に入力されたセンサデータは、内部に設けられたＡ／Ｄ変換器６でデジタルデータに変換され、同様に内部に設けられたＲＡＭに記憶される。
【００２６】
マイクロコンピュータ１は、測距ユニット２から得られたデータから後述する演算処理方法により被写体距離を算出し、その被写体距離に対応して撮影レンズを駆動する。
【００２７】
次に、本発明の実施の一形態における測距ユニット２による測距方法について説明する。
【００２８】
図２は、測距ユニット２における測距エリアとラインセンサ５上の結像位置の関係を示している。この実施の形態では、例えば、撮影エリア上に、Ｌエリア、Ｃエリア、Ｒエリアの三つの測距エリアが存在し、Ｌセンサ５ａ上に基準エリアＡ（Ａ１〜Ａ３）、Ｒセンサ５ｂ上に参照エリアＢ（Ｂ１〜Ｂ３）が存在する。Ｃエリアは撮影エリアの中央に位置し、Ｃエリアの被写体は、受光レンズ４ａによってＬセンサ５ａの基準エリアＡ１に結像し、受光レンズ４ｂによりＲセンサ５ｂの参照エリアＢ１上に結像する。参照エリアＢは相関演算によってラインセンサ５上を移動可能である。
【００２９】
そして、参照エリアＢのシフト量ごとに基準エリアＡのＬセンサ５ａのデータと参照エリアＢのＲセンサ５ｂのデータの相関度を算出する。この相関度が高いシフト量を求めることで、Ｌセンサ５ａとＲセンサ５ｂ上に形成された二つの被写体像の間隔が検出できる。
【００３０】
同様にＲエリアに対しては、基準エリアＡ２と参照エリアＢ２が、Ｌエリアに対しては、基準エリアＡ３と参照エリアＢ３がそれぞれ対応している。
【００３１】
以上述べた構成に基づいて、本発明の実施の一形態における被写体までの距離の算出について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３２】
まず、レリーズスイッチのオン、オフ状態の検出を行い（ステップＳ１）、該レリーズスイッチがオンすると、マイクロコンピュータ１は、インターフェイス回路３に対して積分開始を命令する（ステップＳ２）。すると、インターフェイス回路３は、ラインセンサ５から出力される検出信号の積分動作を実行する。そして、検出信号の蓄積レベルが所定値に達すると、積分動作の終了を示す終了信号をマイクロコンピュータ１に対して送信する（ステップＳ３）。
【００３３】
マイクロコンピュータ１は、終了信号を受信するまで待機し、終了信号を受信すると、インターフェイス回路３が出力するラインセンサ５ａ，５ｂのそれぞれの出力レベルをＡ／Ｄ変換器６でデジタル変換し、ＲＡＭへ格納する（ステップＳ４）。また、この実施の形態では、ラインセンサが、例えば８０＋８０＝１６０画素であるものとすると、格納したデータ数が１６０に達するまで、繰り返しラインセンサ５ａ，５ｂの出力をＲＡＭに格納する（ステップＳ４→Ｓ５→Ｓ４……）。
【００３４】
そして、格納したデータ数に達した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、測距エリアの一つであるＬエリアに対して距離算出を行うに先だって必要な演算パラメータを設定する（ステップＳ６）。
【００３５】
図４（ａ）を参照して、各パラメータとラインセンサの位置関係について説明する。
【００３６】
パラメータＮは、ラインセンサ５ａ，５ｂの基準エリアＡと参照エリアＢにそれぞれ含まれる検出信号をＡ／Ｄ変換したデータ数を示す。パラメータＳは、参照エリアＢの相関演算のシフト量を表す値であり、初めはスタート位置に対応するシフト量である。後述するが、相関演算の終了位置はシフト量Ｓが２０に対応する位置であり、スタート位置に対応するパラメータＳが小さな数値であるほど測距レンジが広がる。シフト数が“０”の時、基準エリアＡと参照エリアＢの相関度が最大ならば、被写体が∞（無限大）位置に存在することを示す。従って、シフト数が増えるほど被写体が近距離側に存在することを意味し、スタート位置に対応するパラメータＳを大きくすることは遠距離側の測距レンジを制限することを意味する。
【００３７】
パラメータＡＤＬは、基準エリアＡの先頭のデータの位置を示す。具体的には、ＲＡＭに格納されているＡ／Ｄ変換された１６０のデータのアドレスの一つと対応している。同様に、パラメータＡＤＲは、参照エリアＢの先頭データの位置を示す。つまり、図４（ａ）に示すように、パラメータＡＤＬは、ラインセンサ５ａ上のＬ２１に対応するデータの格納されたアドレスであり、パラメータＡＤＲはラインセンサ５ｂ上のＲ１１に対応するデータの格納されたアドレスである。
【００３８】
図３に戻り、上記のパラメータの設定が終了すると、サブルーチン“距離算出”を実行する（ステップＳ７）。
【００３９】
ここで、図５に示すフローチャートを参照して、サブルーチン“距離算出”について説明する。
【００４０】
まず、基準エリアＡと参照エリアＢの相関度を計算する（ステップＳ２１）。この相関度の計算は、上記ステップＳ６で設定された各パラメータに従った二つの測距エリアの対応するラインセンサ５のデータを差分の絶対値の総和によって表され、この総和が小さいほど相関度は高くなる。
【００４１】
シフト量Ｓ＝０における相関度の算出が終了すると、シフト量が最大  の“２０”に達したか否か判定する（ステップＳ２２）。この判定で、シフト量Ｓは未だ達していない、つまり、２０未満の場合（ステップＳ２２のＮＯ）、シフト量Ｓをインクリメント（＋１）する（ステップＳ２３）。そして再度ステップＳ２１に戻り、参照エリアＢをシフトさせて、相関度の算出を繰り返す。しかし、シフト量Ｓが２０に達したならば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、その中から相関度が最大となるシフト量ＳＭから被写体距離を算出する（ステップＳ２４）。
【００４２】
この後、図２のステップＳ８に戻り、Ｃエリアに対して距離算出を行う前に、Ｃエリアに対するシフトスタート位置を算出する（ステップＳ８）。
【００４３】
ここで、図６に示すフローチャートを参照して、本発明の特徴であるサブルーチン“シフトスタート位置算出”について説明する。
【００４４】
本実施の形態では、この後に行う測距エリア（Ｃエリア）における相関演算のシフトをスタートする位置を、前回の測距エリアでの距離算出から得られた相関度が最大となったシフト量ＳＭから決定している。前回の測距エリアでの距離算出から得られた相関度が最大となったシフト量ＳＭの値を、この後に行う測距エリアにおける相関演算のシフトをスタートする位置に対応するパラメータＳＳに設定する（ステップＳ３１）。
【００４５】
再び図２のステップＳ９に戻り、Ｃエリアに対して距離算出を行うに先だって必要な演算パラメータを設定する。
【００４６】
図４（ｂ）を参照して、各パラメータとラインセンサの位置関係について説明する。
【００４７】
パラメータＮは、Ｌエリアと同じデータ数２０である。パラメータＳは、上記ステップ８で得られた相関演算のシフトをスタートする位置に対応するパラメータＳＳの値に設定される。従って、ＳＳの値よりも小さなシフト量に対応する距離の相関演算は行われなくなる。つまり、Ｌエリアで算出された被写体距離に対応するシフト位置よりも遠距離側のシフト範囲に関する相関演算を行わないことを意味する。
【００４８】
図４（ｂ）に示すように、パラメータＡＤＬは、ラインセンサ５ａ上のＬ３６に対応するデータの格納されたアドレスであり、パラメータＡＤＲはラインセンサ５ｂ上のＲ２６からシフト量ＳＳ分のシフトに対応するデータの格納されたアドレスである。
【００４９】
このようなパラメータ設定が終了したならば、サブルーチン“距離算出”に移行する（ステップＳ１０）。このサブルーチンは、図５に示した距離算出と同様であり、ここでの説明は省略するが、シフトスタート位置が移動量ＳＳ分だけ近距離から始まるので、無駄な背景に対する相関演算の繰返しを避けることが可能であり、ＬエリアとＣエリアで最も相関度が最大のシフト位置ＳＭに対応する近距離に存在する被写体距離を算出する。
【００５０】
次に、ステップ１１にて、上記ステップ８と同様にサブルーチン“シフトスタート位置算出”でＲエリアでの測距範囲を決める為のシフトスタート位置を算出した後、Ｒエリアに対する距離算出の前に演算に必要なパラメータの設定を行う（ステップＳ１２）。Ｒエリアのパラメータは、上記ステップＳ９で設定されたＣエリアのパラメータに対して、パラメータＡＤＬは、ラインセンサ５ａ上のＬ５１に対応するデータの格納されたアドレスに、またパラメータＡＤＲはラインセンサ５ｂ上のＲ４１からシフト量ＳＳ分のシフトに対応するデータの格納されたアドレスに変更される。図４（ｃ）を参照することで設定されたパラメータとラインセンサの位置の関係が明確となる。
【００５１】
このようなパラメータ設定が終了したならば、サブルーチン“距離算出”に移行する（ステップＳ１３）。このサブルーチンは、図５に示した距離算出と同様であり、ここでの説明は省略するが、シフトスタート位置が移動量ＳＳ分だけ近距離から始まるので、無駄な背景に対する相関演算の繰返しを避けることが可能であり、ＬエリアとＣエリアとＲエリアで最も相関度が最大のシフト位置ＳＭに対応する近距離に存在する被写体距離を算出する。
【００５２】
そして、算出された距離データに基づき、撮影レンズを駆動し（ステップＳ１４）、以降の通常動作、例えば、露光動作に移行する。
【００５３】
以上の実施の形態によれば、複数の測距エリア（Ｌ，Ｃ，Ｒ）を有し、対の受光レンズ４ａ，４ｂにより結像された被写体像を相対的にシフトさせながら相関演算を行い、測距エリアの被写体までの距離をそれぞれ求める多点測距装置において、複数の測距エリアのうち先に行う測距エリア（Ｃエリアに対するＬエリア、Ｒエリアに対するＣエリア）の相関演算結果に基づいて、後に行う測距エリア（Ｃ，Ｒエリア）の相関演算のシフト範囲をＳＳ分だけ制限しているので、従来のように特定の測距エリアの測距可能な距離範囲を制限する事無く、各測距エリアに対する相関演算を行いながら、測距動作の時間短縮が可能となる。
【００５４】
また、先に行う測距エリアの相関演算で相関度が最大となったシフト位置ＳＭより遠距離側のシフト範囲については、後に行う測距エリアでは相関演算を行わないので、無駄な、背景に対する相関演算の繰返しを無くし、最も近距離に存在する被写体距離を算出することが可能となる。
【００５５】
（変形例）
上記実施の形態では、Ｌエリア、Ｃエリア、Ｒエリアの順に測距演算を行ったが、最も近距離側に主被写体が存在する確立の高いＣエリアから測距演算を行うことが、トータルの演算時間が最も短くなる確立が高いので望ましい。つまり、中央の測距エリアの相関演算を周辺エリアよりも先に行うようにすれば、最も近距離側に主被写体が存在する確立の高い中央の測距エリアの相関演算結果から、周辺の測距エリアの相関演算のシフト範囲を制限するようになるので、測距動作の時間短縮が最も可能となる。
【００５６】
また、上記実施の形態では、図５のサブルーチン“距離算出”で、相関度が最大のシフト位置ＳＭだけから対応する被写体距離を決定しているが、相関度を所定量と比較して信頼性が低い場合は、ＳＭ＝０として次の測距エリアにおける参照エリアＢの相関演算のスタート位置に対応するシフト量を“０”としても良い。
【００５７】
また、上記実施の形態では、図６のサブルーチン“シフトスタート位置算出”で、シフトスタート位置ＳＳを前回の測距エリアでの距離算出から得られた相関度が最大となったシフト量ＳＭの値としているが、被写界深度内で相関度が最大の被写体を選択する為に、ＳＳ＝ＳＭ−α（但し、ＳＳ＜０となる場合は、ＳＳ＝０とする）としても良い。これにより、先に行う測距エリアの相関演算で相関度が最大となったシフト位置ＳＭより所定量α以上遠距離側のシフト範囲については、後に行う測距エリアでは相関演算を行わないので、被写界深度を含めて近距離に存在する被写体を測距することが可能となる。
【００５８】
また、上記実施の形態では、非ＴＴＬ方式の多点測距装置で説明したが、ＴＴＬ方式の装置（焦点検出を行う装置）でも前の測距エリア（焦点検出エリア）に対するデフォーカス量から、後の測距エリアでは無駄な背景に対するシフト相関演算を行わなければ良い。
【００５９】
また、本発明は、カメラに適用される測距装置に限定されるものではなく、その他の測距もしくはデフォーカス量を算出する装置を具備した光学機器への適用も可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は２に記載の発明によれば、特定の測距エリアの測距可能な距離範囲を制限する事無く、複数の測距エリアそれぞれに対する相関演算を行いながら、測距結果を得るまでの時間を短縮することができる多点測距装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る多点測距装置の主要部分の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態における測距エリアとラインセンサ上の結像位置関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態における動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の一形態において相関演算行うラインセンサ上の画素を示す図である。
【図５】本発明の実施の一形態における距離算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の一形態におけるシフトスタート位置算出のサブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  マイクロコンピュータ
２  測距ユニット
３  インターフェイス回路
４  受光レンズ（４ａ，４ｂ）
５  ラインセンサ（５ａ，５ｂ）
【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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