(57)【要約】【課題】    測距対象物に補助光が投光された測距条件、補助光が投光された測距対象物からの定常光分が除去された測距条件および測距対象物にフラッシュ光が投光された測距条件において、それぞれ測距エラーが発生した場合のピントのずれを最小限に抑えることができる測距装置を提供することを課題とする。【解決手段】  測距対象物に補助光が投光された測距条件(S1)で測距エラーが発生した場合、補助光の到達距離に対応した第１の固定焦点距離が設定される(S7)。測距対象物に補助光が投光され、かつ、測距対象物からの定常光分が除去された測距条件(S1,S13)で測距エラーが発生した場合、補助光の到達距離より近い第２の固定焦点距離が設定される(S11,S16)。測距対象物にフラッシュ光が投光された測距条件(S17)で測距エラーが発生した場合、フラッシュ光の到達距離に対応した第３の固定焦点距離が設定される(S21)。【選択図】  図６
2005099492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距対象物の画像が結像された受光センサの出力信号に基づいて測距対象物までの距離を演算する測距手段と、この測距手段による測距にエラーが発生した場合には所定の固定焦点距離を設定する固定焦点距離設定手段とを備えた測距装置であって、
前記固定焦点距離設定手段は、測距対象物に補助光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には、前記補助光の到達距離に対応した第１の固定焦点距離を設定し、
測距対象物に補助光が投光され、かつ、測距対象物からの定常光分が除去された測距条件で測距エラーが発生した場合には、前記補助光の到達距離より近い第２の固定焦点距離を設定し、
測距対象物にフラッシュ光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には、前記フラッシュ光の到達距離に対応した第３の固定焦点距離を設定するように構成されていることを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＦ（Auto Focus）カメラやビデオカメラなどに使用される測距装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＦ（Auto Focus）カメラやビデオカメラなどに使用される測距装置の測距方式として、いわゆるパッシブ測距方式とアクティブ測距方式の２方式が従来一般に知られている。
【０００３】
パッシブ測距方式は、一対の被写体像が結像された一対の受光センサの出力信号に基づいて被写体までの距離を演算する方式であり、例えば、一対の受光センサの出力信号を蓄積（積分）して一対のセンサデータを生成し、この一対のセンサデータから相関演算に使用する一対のデータを順次読み出して相関演算を実行し、この相関演算により得られた相関値のうち最大の相関度を示す最小極小値（ピーク値）に基づいて被写体までの距離を演算する。
【０００４】
一方、アクティブ測距方式は、被写体に投光された補助光による単一の被写体像が結像された受光センサの出力信号に基づいて被写体までの距離を演算する方式であり、例えば、出力信号がピーク値を示す受光センサのセル（素子）の位置を被写体像の重心位置として検出し、検出した重心位置をパラメータとした三角測量法により被写体までの距離を演算する。
【０００５】
ここで、前述したパッシブ測距方式の測距装置として、被写体像の輝度が低い場合には被写体に補助光を投光して測距を行い、また、測距エラーが発生した場合には測距演算値の代わりに所定の固定焦点距離を設定するようにした測距装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
この特許文献１に記載の測距装置では、被写体に補助光を投光しない状態で測距エラーが発生した場合には、例えば２ｍ程度の固定焦点距離を設定し、被写体に補助光を投光した状態で測距エラーが発生した場合には、補助光により測距可能な限界距離であって被写体の輝度に応じて異なる補助光測距限界距離を固定焦点距離として設定している。
【特許文献１】特開２００２−６２４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の測距装置において、測距エラーが発生した場合に設定される所定の固定焦点距離は、前述したような補助光測距限界距離であって、被写体（測距対象物）からの定常光が除去された測距条件や被写体（測距対象物）にフラッシュ光が投光された測距条件などにきめ細かく対応していないため、測距条件によってはピントが大きく外れる恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は、測距対象物に補助光が投光された測距条件、補助光が投光された測距対象物からの定常光分が除去された測距条件および測距対象物にフラッシュ光が投光された測距条件において、それぞれ測距エラーが発生した場合のピントのずれを最小限に抑えることができる測距装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る測距装置は、測距対象物の画像が結像された受光センサの出力信号に基づいて測距対象物までの距離を演算する測距手段と、この測距手段による測距にエラーが発生した場合には所定の固定焦点距離を設定する固定焦点距離設定手段とを備えた測距装置であって、固定焦点距離設定手段は、測距対象物に補助光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には、補助光の到達距離に対応した第１の固定焦点距離を設定し、測距対象物に補助光が投光され、かつ、測距対象物からの定常光分が除去された測距条件で測距エラーが発生した場合には、補助光の到達距離より近い第２の固定焦点距離を設定し、測距対象物にフラッシュ光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には、フラッシュ光の到達距離に対応した第３の固定焦点距離を設定するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る測距装置では、測距対象物に補助光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合、補助光の到達距離に対応した第１の固定焦点距離が設定される。また、測距対象物に補助光が投光され、かつ、測距対象物からの定常光分が除去された測距条件で測距エラーが発生した場合には、補助光の到達距離より近い第２の固定焦点距離が設定される。さらに、測距対象物にフラッシュ光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には、フラッシュ光の到達距離に対応した第３の固定焦点距離が設定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る測距装置によれば、測距対象物に補助光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には補助光の到達距離に対応した第１の固定焦点距離が設定され、測距対象物に補助光が投光され、かつ、測距対象物からの定常光分が除去された測距条件で測距エラーが発生した場合には補助光の到達距離より近い第２の固定焦点距離が設定され、測距対象物にフラッシュ光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合にはフラッシュ光の到達距離に対応した第３の固定焦点距離が設定されるため、測距エラーが発生した場合のピントのずれを最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る測距装置の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は一実施形態に係る測距装置の構成を示す模式図、図２は図１に示したセンサデータ格納部の機能を示す模式図である。
【００１３】
一実施形態に係る測距装置は、例えばＡＦ（Auto Focus）カメラやビデオカメラなどにおいて、撮影レンズから測距対象物までの距離をパッシブ測距方式により演算し、測距エラーが発生した場合には所定の固定焦点距離を設定するように構成された測距装置である。この測距装置は、測距対象物の輝度およびコントラストに応じて異なる測距条件、すなわち（１）測距対象物に補助光が投光された測距条件、（２）測距対象物に補助光が投光され、かつ、測距対象物からの定常光分が除去された測距条件、（３）測距対象物にフラッシュ光が投光された測距条件でそれぞれ測距演算を行い、測距エラーが発生した場合には、（１）〜（３）の測距条件に応じて異なる固定焦点距離を設定するように構成されている。
【００１４】
図１に示すように、一実施形態の測距装置は、ラインセンサユニット１および測距演算装置２を備えて構成されている。ラインセンサユニット１は、パッシブ測距用の左右一対の結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒと、これらの結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒを通して測距対象物Ｓの一対の画像が結像される受光センサとしての左右一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒと、このラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒからの信号を処理する信号処理回路１Ｃと、集光レンズ１Ｄを介して測距対象物Ｓに補助光を投光するＬＥＤ光源１Ｅと、このＬＥＤ光源１Ｅを点灯させるＬＥＤ駆動回路１Ｆと、測距対象物Ｓにフラッシュ光を投光するフラッシュ光源１Ｇと、このフラッシュ光源１Ｇを点灯させるフラッシュ点灯回路１Ｈとを備えている。
【００１５】
左右一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒは、例えば２３４個などの多数に分割されたフォトダイオードなどのセル（画素）が直線状に配列されて構成される。ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルは、それぞれの受光面に結像された測距対象物Ｓの画像の光量を光電変換することにより、測距対象物Ｓの画像の輝度信号を信号処理回路１Ｃに出力する。
【００１６】
ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルには、その出力信号を取り出す際に使用されるセル番号が付される。例えば左側のラインセンサ１Ｂ−Ｌの各セルには、図の左側から順にＬ１〜Ｌ２３４のセル番号が付され、右側のラインセンサ１Ｂ−Ｒでは図の左側から順にＲ１〜Ｒ２３４のセル番号が付される。なお、左右のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの先頭側の５個および末尾側の５個のセルは、いわゆるダミーのセルであるため、左側のラインセンサ１Ｂ−Ｌの有効画素数はＬ６〜Ｌ２２９の２２４個となり、右側のラインセンサ１Ｂ−Ｒの有効画素数はＲ６〜Ｒ２２９の２２４個となる。
【００１７】
信号処理回路１Ｃは、後述する測距演算装置２のラインセンサ制御部２Ａからの要求信号に応じてラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒを制御し、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルからセル番号と関連付けて輝度信号を入力する。そして、この信号処理回路１Ｃは、入力した輝度信号を積分（加算）処理することにより、相関演算に使用するためのセンサデータを各セル毎にセル番号に関連付けて生成する。ちなみに、このセンサデータは、測距対象物Ｓの画像が明るいほど低く、暗いほど高い値を示す。
【００１８】
測距演算装置２は、マイクロコンピュータのハードウェアおよびソフトウェアを利用して構成される。この測距演算装置２は、信号処理回路１Ｃから入出力インターフェースを介して入力されるアナログ信号のセンサデータをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２Ｂの他、このＡ／Ｄ変換部２Ｂにより変換されたデジタル信号のセンサデータ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、測距対象物Ｓまでの距離を演算するためのプログラムやデータが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、ＲＯＭおよびＲＡＭに記憶されたデータに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算するための各種の演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）などの図示しないハードウェアを備えている。
【００１９】
この測距演算装置２には、Ａ／Ｄ変換部２Ｂを介して入力されるセンサデータに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算する手段として、ラインセンサ制御部２Ａ、センサデータ格納部２Ｃ、輝度／コントラスト判定部２Ｄ、相関演算部２Ｅ、ウインドウシフト部２Ｆ、有効極小値認定部２Ｇ、測距エラー判定部２Ｈ、測距演算部２Ｉなどがソフトウェアとして構成されている。
【００２０】
また、この測距演算装置２には、測距対象物Ｓに補助光が投光された測距条件で測距演算を行うための補助光測距制御部２Ｊと、測距対象物Ｓにフラッシュ光が投光された測距条件で測距演算を行うためのフラッシュ光測距制御部２Ｋと、測距エラーが発生した場合に所定の固定焦点距離を設定する手段としての固定焦点距離設定部２Ｌとがソフトウェアとして構成されている。
【００２１】
まず、測距手段を構成するラインセンサ制御部２Ａ、センサデータ格納部２Ｃ、輝度／コントラスト判定部２Ｄ、相関演算部２Ｅ、ウインドウシフト部２Ｆ、有効極小値認定部２Ｇ、測距エラー判定部２Ｈ、測距演算部２Ｉについて順次説明する。
【００２２】
ラインセンサ制御部２Ａは、測距処理の開始に伴ない補助光測距制御部２Ｊから入力される指令信号により信号処理回路１Ｃに要求信号を出力し、ＬＥＤ光源１Ｅが点灯した測距条件でのセンサデータを信号処理回路１Ｃに生成させる。また、このラインセンサ制御部２Ａは、後述する輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／高コントラストの判定信号または高輝度／低コントラストの判定信号が入力されると、ＬＥＤ光源１Ｅが点灯しない測距条件でのセンサデータを信号処理回路１Ｃに生成させる。さらに、このラインセンサ制御部２Ａは、後述するフラッシュ光測距制御部２Ｋから指令信号が入力されると、フラッシュ光源１Ｇが点灯した測距条件でのセンサデータを信号処理回路１Ｃに生成させる。
【００２３】
センサデータ格納部２Ｃは、信号処理回路１Ｃにより生成されたセンサデータをＡ／Ｄ変換部２ＢによりＡ／Ｄ変換して入力し、入力したセンサデータをラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルの番号と関連付けたセンサデータとして格納する。すなわち、センサデータ格納部２Ｃは、図２に示すように、センサデータＳＤＬ６，ＳＤＬ７，ＳＤＬ８，ＳＤＬ９……の１つおきの２画素差分データ（１２８＋ＳＤＬ６−ＳＤＬ８），（１２８＋ＳＤＬ７−ＳＤＬ９）……と、センサデータＳＤＲ６，ＳＤＲ７，ＳＤＲ８，ＳＤＲ９……の１つおきの２画素差分データ（１２８＋ＳＤＲ６−ＳＤＲ８）……とを生成し、これらの２画素差分データ（１２８＋ＳＤＬ６−ＳＤＬ８），（１２８＋ＳＤＲ６−ＳＤＲ８），（１２８＋ＳＤＬ７−ＳＤＬ９）……を測距演算用のセンサデータＳＤＬ７，ＳＤＲ７，ＳＤＬ８，……として格納する。
【００２４】
このセンサデータ格納部２Ｃは、ＬＥＤ光源１Ｅによる補助光が点灯された測距条件で信号処理回路１Ｃによりセンサデータが生成されると、そのセンサデータを補助光によるセンサデータとして格納する。また、ＬＥＤ光源１Ｅが点灯されない測距条件で信号処理回路１Ｃによりセンサデータが生成されると、そのセンサデータを定常光によるセンサデータとして一時記憶し、この定常光によるセンサデータを既に格納された補助光によるセンサデータから減算処理することにより、定常光が除去された反射光によるセンサデータとして格納する。そして、フラッシュ光源１Ｇが点灯された測距条件で信号処理回路１Ｃによりセンサデータが生成されると、そのセンサデータをフラッシュ光によるセンサデータとして格納する。
【００２５】
輝度／コントラスト判定部２Ｄ（図１参照）は、ＬＥＤ光源１Ｅが点灯した測距条件でセンサデータ格納部２Ｃによりラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの採用センサ範囲内において生成された２画素差分データ（図２参照）を入力し、その最大値から測距対象物Ｓの画像の輝度の高低を判定すると共に、その最大値と最小値との差から測距対象物Ｓの画像のコントラストの高低を判定する。そして、この輝度／コントラスト判定部２Ｄは、高輝度／高コントラストの判定信号を固定焦点距離設定部２Ｌと相関演算部２Ｅとに出力し、低輝度／低コントラストの判定信号をフラッシュ光測距制御部２Ｋと固定焦点距離設定部２Ｌと相関演算部２Ｅとに出力し、高輝度／低コントラストの判定信号および低輝度／高コントラストの判定信号をラインセンサ制御部２Ａと固定焦点距離設定部２Ｌと相関演算部２Ｅとに出力する。
【００２６】
ウインドウシフト部２Ｆ（図１参照）は、図３に示すように、センサデータ格納部２Ｃ（図１参照）に格納されたセンサデータから相関演算に使用する一対のセンサデータを読み出すための一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト操作を制御する。すなわち、ウインドウシフト部２Ｆは、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上にそれぞれ一部重複して設定されたセンサ領域である中央エリアＭ、左エリアＬ、右エリアＲの各測距エリア単位ごとにセンサデータ格納部２Ｃ（図１参照）から一群のセンサデータをそれぞれ読み出して相関演算させるように、一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト操作を制御する。この場合、ウインドウシフト部２Ｆは、例えば中央エリアＭ、左エリアＬ、右エリアＲの順に一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト操作を制御する。
【００２７】
ここで、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの中央エリアＭ，Ｍにおけるシフト操作において、ウインドウシフト部２Ｆ（図１参照）は、左側のラインセンサ１Ｂ−Ｌに対応したウインドウＷＬを中央エリアＭの右端の初期位置に対応する位置から左端の最大シフト位置に対応する位置へと順次１づつシフトさせ、右側のラインセンサ１Ｂ−Ｒに対応したウインドウＷＲを中央エリアＭの左端の初期位置に対応する位置から右端の最大シフト位置に対応する位置へと順次１づつシフトさせる。その際、ウインドウシフト部２Ｆは、ウインドウＷＬ，ＷＲを交互に１づつシフト操作する。
【００２８】
なお、ウインドウシフト部２Ｆによるラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの左エリアＬ，Ｌおよび右エリアＲ，Ｒにおけるシフト操作は、中央エリアＭ，Ｍにおけるシフト操作と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００２９】
相関演算部２Ｅ（図１参照）は、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上にそれぞれ設定された各測距エリアＭ，Ｌ，Ｒ単位で一対のウインドウＷＬ，ＷＲが交互に１づつ相対的にシフト操作されるごとに（図３参照）、センサデータ格納部２Ｃ（図１参照）から一群のセンサデータを読み出して相関演算を実行する。
【００３０】
この相関演算は、一方のウインドウＷＬにより読み出された一群のセンサデータと、他方のウインドウＷＲにより読み出された一群のセンサデータとの間における各センサデータ同士の差分の絶対値を求め、その絶対値の総和を相関値として求めるものである。この相関値は、値が小さいほど相関度が高く、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像された測距対象物Ｓの画像が相互に似ていることを示す。
【００３１】
ここで、測距対象物Ｓが遠距離に位置する場合には、一対の測距用レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒを通して一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像される測距対象物Ｓの一対の画像の位置ズレが小さくなり、測距対象物Ｓが近距離に位置するほど、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像される測距対象物Ｓの一対の画像の位置ズレが大きくなる。そして、一対の画像の位置ズレの大小は、一対の画像が相互に似ていることを示す相関度が最大となるまでの一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量、換言すれば、相関演算により得られた相関値が最小極小値またはピーク値となるに至るまでの一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量として検出することができる。
【００３２】
そこで、測距演算部２Ｉ（図１参照）は、基本的には図４のグラフに示すように、相関演算部２Ｅにより相関演算された相関値の最小極小値ｍｉｎに対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｘに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算する。この測距演算部２Ｉは、後述する有効極小値認定部２Ｇによりラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各測距エリアＭ，Ｌ，Ｒ（図３参照）単位で認定された有効極小値に基づいてそれぞれ測距対象物Ｓまでの距離を演算し、得られた距離のうち最も近い距離を基準距離とした所定の平均化処理により測距対象物Ｓまでの距離を決定する。
【００３３】
また、測距演算部２Ｉは、測距対象物Ｓまでの距離をより詳細に演算するため、相関値の有効極小値に対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量と、その前後２つのシフト量に対応する相関値とに基づいて相関値の補間値演算を実施する。そして、この補間値に対応するシフト量に基づき、測距演算部２Ｉは、一対の受光レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒと一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒとの間隔、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの中心間距離、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルのピッチ間隔などのパラメータを参照して測距対象物Ｓまでの距離を演算する。
【００３４】
有効極小値認定部２Ｇ（図１参照）は、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各測距エリアＭ，Ｌ，Ｒ（図３参照）単位ごとに相関演算された相関値のうち、相関度が最大となる最小極小値を予め設定された相関度の基準値ＳＬと比較する（図５参照）。そして、この基準値ＳＬより小さい最小極小値を測距演算に有効な有効極小値として各測距エリアごとに認定する。すなわち、中央エリアＭにおける有効極小値ｍＭ、左エリアＬおける有効極小値ｍＬ、右エリアＲおける有効極小値ｍＲ（図示省略）として認定する。
【００３５】
測距エラー判定部２Ｈ（図１参照）は、有効極小値認定部２Ｇにより認定された有効極小値について測距エラーとするか否かの判定を行う。すなわち、測距エラー判定部２Ｈは、（１）センサデータ格納部２Ｃから読み出されるセンサデータが超低輝度／超低コントラストのデータである場合、（２）センサデータ格納部２Ｃから読み出される左右のセンサデータに大きな差がある場合、（３）相関演算部２Ｅにより相関演算された相関値に相互差が小さい２つ以上の極小値が存在する場合、（４）相関演算部２Ｅにより相関演算された最小極小値と、これに対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量の前後２つのシフト量に対応する相関値との差が小さい場合、測距エラー有りの判定信号を固定焦点距離設定部２Ｌに出力し、それ以外の場合には、測距エラー無しの判定信号を測距演算部２Ｉに出力する。そして、この測距エラー無しの判定信号が入力されることにより、測距演算部２Ｉが一連の演算処理を開始する。
【００３６】
つぎに、補助光測距制御部２Ｊ、フラッシュ光測距制御部２Ｋおよび固定焦点距離設定部２Ｌについて順次説明する。まず、補助光測距制御部２Ｊは、測距処理の開始に伴ないラインセンサユニット１のＬＥＤ駆動回路１Ｆにオン信号を出力してＬＥＤ光源１Ｅを点灯させると共に、ラインセンサ制御部２Ａに指令信号を出力して信号処理回路１ＣにＬＥＤ光源１Ｅが点灯した測距条件でのセンサデータを生成させる。
【００３７】
フラッシュ光測距制御部２Ｋは、輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／低コントラストの判定信号が入力されると、ラインセンサユニット１のフラッシュ点灯回路１Ｈにオン信号を出力してフラッシュ光源１Ｇを点灯させると共に、ラインセンサ制御部２Ａに指令信号を出力して信号処理回路１Ｃにフラッシュ光源１Ｇが点灯した測距条件でのセンサデータを生成させる。
【００３８】
ここで、固定焦点距離設定部２Ｌは、測距エラー判定部２Ｈから測距エラー有りの判定信号が入力されると、輝度／コントラスト判定部２Ｄから入力されている高輝度／高コントラストの判定信号、低輝度／低コントラストの判定信号、高輝度／低コントラストの判定信号、低輝度／高コントラストの判定信号に応じて所定の固定焦点距離を設定する。
【００３９】
まず、固定焦点距離設定部２Ｌは、輝度／コントラスト判定部２Ｄから高輝度／高コントラストの判定信号が入力されていて、測距対象物ＳにＬＥＤ光源１Ｅから補助光が投光された測距条件、すなわち、補助光によるセンサデータがセンサデータ格納部２Ｃに格納された測距条件で測距エラーが発生した場合には、補助光の到達距離に対応した第１の固定焦点距離を設定する。この第１の固定焦点距離は、例えば５ｍ程度に設定される。
【００４０】
また、固定焦点距離設定部２Ｌは、輝度／コントラスト判定部２Ｄから高輝度／低コントラストの判定信号または低輝度／高コントラストの判定信号が入力されていて、測距対象物ＳにＬＥＤ光源１Ｅから補助光が投光され、かつ、測距対象物Ｓからの定常光分が除去された測距条件、すなわち、定常光が除去された反射光によるセンサデータがセンサデータ格納部２Ｃに格納された測距条件で測距エラーが発生した場合には、補助光の到達距離より近い第２の固定焦点距離を設定する。この第２の固定焦点距離は、例えば２〜３ｍ程度に設定される。
【００４１】
そして、固定焦点距離設定部２Ｌは、輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／低コントラストの判定信号が入力されていて、測距対象物Ｓにフラッシュ光源１Ｇからフラッシュ光が投光された測距条件、すなわち、フラッシュ光によるセンサデータがセンサデータ格納部２Ｃに格納された測距条件で測距エラーが発生した場合には、フラッシュ光の到達距離に対応した第３の固定焦点距離を設定する。この第３の固定焦点距離は、例えば７ｍ程度に設定される。
【００４２】
以上のように構成された一実施形態の測距装置においては、図６に示すメインルーチンのフローチャートの処理手順に沿って測距対象物Ｓまでの距離が演算される。まず、測距処理の開始に伴ない補助光が点灯される（Ｓ１）。すなわち、測距演算装置２の補助光測距制御部２Ｊからラインセンサユニット１のＬＥＤ駆動回路１Ｆにオン信号が出力されてＬＥＤ光源１Ｅが点灯され、このＬＥＤ光源１Ｅによる補助光が測距対象物Ｓに投光される。その結果、ラインセンサユニット１の一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの受光面には、補助光が投光された測距対象物Ｓの一対の画像が一対の結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒを通して結像される。
【００４３】
続いて、補助光によるセンサデータが生成されて格納される（Ｓ２）。すなわち、補助光測距制御部２Ｊからラインセンサ制御部２Ａに指令信号が出力され、ラインセンサ制御部２Ａから信号処理回路１Ｃに要求信号が出力されることで、信号処理回路１Ｃが一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒから測距対象物Ｓの画像に応じた輝度信号を入力し、入力した輝度信号を積分（加算）処理することにより、測距演算に使用するためのセンサデータを生成する。そして、このセンサデータがＡ／Ｄ変換部２Ｂを介してセンサデータ格納部２Ｃに入力されることにより、ＬＥＤ光源１Ｅによる補助光が点灯した測距条件での２画素差分データのセンサデータがセンサデータ格納部２Ｃにより生成されて格納される。
【００４４】
次のステップＳ３では、センサデータ格納部２Ｃから補助光による２画素差分データのセンサデータを入力した輝度／コントラスト判定部２Ｄにより、測距対象物Ｓの画像の輝度の高低が判定がなされる（Ｓ３）。この判定結果が高輝度の場合には、続くステップＳ４で輝度／コントラスト判定部２Ｄにより測距対象物Ｓの画像のコントラストの高低が判定される。そして、このステップＳ４の判定結果が高コントラストの場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄから高輝度／高コントラストの判定信号が相関演算部２Ｅに入力されることで、パッシブ測距方式の測距演算が実行される（Ｓ５）。
【００４５】
ここで、ステップＳ５のサブルーチンにおいては、図７のフローチャートに示すステップＳ５Ａ〜Ｓ５Ｄの処理が順次実行される。まず、ステップＳ５Ａでは、センサデータ格納部２Ｃに格納された補助光によるセンサデータに基づき、始めにラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの中央エリアＭ，Ｍ（図３参照）に結像された測距対象物Ｓの一対の画像のセンサデータに基づく中央エリアＭの距離算出処理が実行される。次に、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの左エリアＬ，Ｌ（図３参照）に結像された測距対象物Ｓの一対の画像のセンサデータに基づく左エリアＬの距離算出処理が実行され（Ｓ５Ｂ）、続いて、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの右エリアＲ，Ｒ（図３参照）に結像された測距対象物Ｓの一対の画像のセンサデータに基づく右エリアＲの距離算出処理が実行される（Ｓ５Ｃ）。
【００４６】
そして、次のステップＳ５Ｄでは、ステップＳ５Ａ〜Ｓ５Ｃで算出された中央エリアＭにおける距離、左エリアＬにおける距離および右エリアＲにおける距離に基づいて測距対象物Ｓまでの最終的な距離を演算する最終測距処理が実行される。この最終測距処理では、中央エリアＭ、左エリアＬ、右エリアＲにおける算出距離のうち、最も近距離となった算出距離を基準として、この基準距離から予め遠方側へ設定された所定距離範囲にある他の測距エリアにおける算出距離との差をそれぞれ求め、得られたそれぞれの距離差の平均値を基準距離に加算して最終的な測距演算値とする。
【００４７】
ここで、図７に示すステップＳ５Ａ〜Ｓ５Ｃのサブルーチンにおいては、それぞれ図８のフローチャートに示すステップＳ５０〜５４の処理が順次実行される。まず、図７のステップＳ５Ａに示した中央エリアＭの距離算出処理において、図８に示すステップＳ５０では、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの中央エリアＭ，Ｍに結像された測距対象物Ｓの一対の画像を対象として、ウインドウＷＬ，ＷＲのシフト範囲であるＤ＿Ｎｓｔａｒｔ〜ｎ最大値の範囲で相関演算が実行される。なお、Ｄ＿Ｎｓｔａｒｔの初期値はシフト量の最小値であるｎ最小値であり、中央エリアＭ，Ｍに対応したウインドウＷＬ，ＷＲのシフト範囲の全域にわたって相関演算が実行される。
【００４８】
続くステップＳ５１においては、極小値検出として、ステップＳ５０で相関演算された範囲にある相関値の最小値、極小値、極小値の数、極小値に対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量が検出される。そして、これらの検出値に基づいて、次のステップＳ５２では測距演算用に有効な極小値が存在するか否かが判定される。
【００４９】
ステップＳ５２の判定処理では、極小値の数が１個以上であるか否かの判定、極小値が相関演算された範囲における最小値であるか否かの判定、最小値を示す極小値が相関度の基準値ＳＬより小さいか否かの判定が順次処理される。そして、全ての判定項目の判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ５２の判定結果がＹＥＳとなり、何れかの判定項目の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ５２の判定結果がＮＯとなる。
【００５０】
なお、前述した相関度の基準値ＳＬは、最小値を示す極小値を測距演算用に有効な有効極小値として認定するために設定される。この基準値ＳＬは、測距対象物Ｓの画像のコントラストに応じ、コントラストが所定の高い基準値に達するまでの間はコントラストの増大に応じて比例的に増大され、コントラストが基準値を超えると一定値に保持される。すなわち、基準値ＳＬは、測距対象物Ｓの画像のコントラストが高いときには高い値に設定され、コントラストが低いほど低い値に設定される。
【００５１】
ステップＳ５２の判定結果がＹＥＳであって中央エリアＭに有効な極小値が存在すると、続くステップＳ５３では補間値演算が実行される。この補間値演算では、ステップＳ５２で認定された中央エリアＭの有効極小値ｍＭ（図５参照）と、この有効極小値に対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量の両側の２つのシフト量に対応する２つの相関値とを用いてシフト量の補間値を求め、これを有効極小値に対応したウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｘとする。
【００５２】
一方、ステップＳ５２の判定結果がＮＯであって中央エリアＭに有効な極小値が存在しない場合には、測距時間を短縮するためステップＳ５３〜ステップＳ５４の一連の処理を省略して図７のステップＳ５Ａに示した中央エリアＭの距離算出処理を終了し、次のステップＳ５Ｂに進んで左エリアＬの距離算出処理が実行される。
【００５３】
ステップＳ５３に続くステップＳ５４では、ステップＳ５３で求めたシフト量ｘに基づき、一対の結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒと一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒとの間隔、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの中心間距離、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルのピッチ間隔、温度条件などのパラメータを参照して中央エリアＭにおける測距対象物Ｓまでの距離が算出される。
【００５４】
そして、ステップＳ５４で中央エリアＭにおける測距対象物Ｓまでの距離が算出されると、図７のステップＳ５Ａに示した中央エリアＭの距離算出処理が完了し、続いて、図７のステップＳ５Ｂに示した左エリアＬの距離算出処理、ステップＳ５Ｃに示した右エリアＲの距離算出処理が図８のフローチャートに沿って順次実行される。そして、図７のステップＳ５Ｄに示した最終測距処理が実行されて図６に示したステップＳ５のサブルーチンが終了する。
【００５５】
ここで、図６のステップＳ５のサブルーチンが終了すると、続くステップＳ６では、前述した測距エラー判定部２Ｈ（図１参照）により測距エラーの有無が判定される。この判定で測距エラー無し（ＯＫ）と判定された場合には、ステップＳ５の測距演算の結果が補助光点灯による測距条件での測距演算値として採用される。
【００５６】
一方、ステップＳ６の判定で測距エラー有り（ＮＧ）と判定された場合、すなわち、測距対象物ＳにＬＥＤ光源１Ｅから補助光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄから高輝度／高コントラストの判定信号が固定焦点距離設定部２Ｌ（図１参照）に入力されることにより、補助光の到達距離に対応した例えば５ｍ程度の第１の固定焦点距離が測距演算値の代わりに設定される（Ｓ７）。
【００５７】
ここで、前述したステップＳ４の判定結果が低コントラストの場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄから高輝度／低コントラストの判定信号がラインセンサ制御部２Ａに入力される。そして、この判定信号が入力されたラインセンサ制御部２Ａから信号処理回路１Ｃに要求信号が出力されることで、定常光による測距対象物Ｓの一対の画像が結像された一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの輝度信号に応じた定常光によるセンサデータが信号処理回路１Ｃにより生成され、このセンサデータがＡ／Ｄ変換部２Ｂを介してセンサデータ格納部２Ｃに入力されることにより、定常光が除去された反射光によるセンサデータがセンサデータ格納部２Ｃにより生成されて格納される（Ｓ８）。
【００５８】
続くステップＳ９では、輝度／コントラスト判定部２Ｄから高輝度／低コントラストの判定信号が相関演算部２Ｅに入力されることにより、前述したステップＳ５と同様の手順でパッシブ測距方式の測距演算が実行される。そして、このステップＳ９の測距演算が終了すると、続くステップＳ１０では、前述した測距エラー判定部２Ｈ（図１参照）により測距エラーの有無が判定され、この判定で測距エラー無し（ＯＫ）と判定された場合には、ステップＳ９の測距演算の結果が定常光除去による測距条件での測距演算値として採用される。
【００５９】
一方、ステップＳ１０の判定で測距エラー有り（ＮＧ）と判定された場合、すなわち、定常光が除去された測距条件で測距エラーが発生した場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄから高輝度／低コントラストの判定信号が固定焦点距離設定部２Ｌ（図１参照）に入力されることにより、補助光の到達距離より近い例えば２〜３ｍ程度の第２の固定焦点距離が測距演算値の代わりに設定される（Ｓ１１）。
【００６０】
ここで、前述したステップＳ３の判定結果が低輝度の場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄにより測距対象物Ｓの画像のコントラストの高低が判定される（Ｓ１２）。そして、このステップＳ１２の判定結果が高コントラストの場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／高コントラストの判定信号がラインセンサ制御部２Ａに入力される。そして、この判定信号が入力されたラインセンサ制御部２Ａから信号処理回路１Ｃに要求信号が出力されることで、以後、前述したステップＳ８と同様の処理手順により、定常光が除去された反射光によるセンサデータがセンサデータ格納部２Ｃにより生成されて格納される（Ｓ１３）。
【００６１】
続くステップＳ１４では、輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／高コントラストの判定信号が相関演算部２Ｅに入力されることにより、前述したステップＳ５と同様の手順でパッシブ測距方式の測距演算が実行される。そして、このステップＳ１４の測距演算が終了すると、続くステップＳ１５では、前述した測距エラー判定部２Ｈ（図１参照）により測距エラーの有無が判定され、この判定で測距エラー無し（ＯＫ）と判定された場合には、ステップＳ１４の測距演算の結果が定常光除去による測距条件での測距演算値として採用される。
【００６２】
一方、ステップＳ１５の判定で測距エラー有り（ＮＧ）と判定された場合、すなわち、定常光が除去された測距条件で測距エラーが発生した場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／高コントラストの判定信号が固定焦点距離設定部２Ｌ（図１参照）に入力されることにより、補助光の到達距離より近い例えば２〜３ｍ程度の第２の固定焦点距離が測距演算値の代わりに設定される（Ｓ１６）。
【００６３】
ここで、前述したステップＳ１２の判定結果が低コントラストの場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／低コントラストの判定信号がフラッシュ光測距制御部２Ｋに入力される。そして、この判定信号が入力されたフラッシュ光測距制御部２Ｋからフラッシュ光源１Ｇにオン信号が出力されることでフラッシュ光源１Ｇが点灯され、このフラッシュ光源１Ｇによるフラッシュ光が測距対象物Ｓに投光される。その結果、ラインセンサユニット１の一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの受光面には、フラッシュ光が投光された測距対象物Ｓの一対の画像が一対の結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒを通して結像される。
【００６４】
続いて、フラッシュ光によるセンサデータが生成されて格納される（Ｓ１８）。すなわち、フラッシュ光測距制御部２Ｋからラインセンサ制御部２Ａに指令信号が出力され、ラインセンサ制御部２Ａから信号処理回路１Ｃに要求信号が出力されることで、フラッシュ光による測距対象物Ｓの一対の画像が結像された一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの輝度信号に応じたフラッシュ光によるセンサデータが信号処理回路１Ｃにより生成される。そして、このセンサデータがＡ／Ｄ変換部２Ｂを介してセンサデータ格納部２Ｃに入力されることにより、フラッシュ光によるセンサデータがセンサデータ格納部２Ｃにより生成されて格納される（Ｓ１８）。
【００６５】
続くステップＳ１９では、輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／低コントラストの判定信号が相関演算部２Ｅに入力されることにより、前述したステップＳ５と同様の手順でパッシブ測距方式の測距演算が実行される。そして、このステップＳ１９の測距演算が終了すると、続くステップＳ２０では、前述した測距エラー判定部２Ｈ（図１参照）により測距エラーの有無が判定され、この判定で測距エラー無し（ＯＫ）と判定された場合には、ステップＳ１９の測距演算の結果がフラッシュ光点灯による測距条件での測距演算値として採用される。
【００６６】
一方、ステップＳ２０の判定で測距エラー有り（ＮＧ）と判定された場合、すなわち、測距対象物Ｓにフラッシュ光源１Ｇからフラッシュ光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には、輝度／コントラスト判定部２Ｄから低輝度／低コントラストの判定信号が固定焦点距離設定部２Ｌ（図１参照）に入力されることにより、フラッシュ光の到達距離に対応した例えば７ｍ程度の第３の固定焦点距離が測距演算値の代わりに設定される（Ｓ２１）。
【００６７】
以上説明したように、一実施形態の測距装置においては、（１）測距対象物ＳにＬＥＤ光源１Ｅから補助光が投光された測距条件で測距エラーが発生した場合には、補助光の到達距離に対応した例えば５ｍ程度の第１の固定焦点距離が測距演算値の代わりに設定され、（２）測距対象物ＳにＬＥＤ光源１Ｅから補助光が投光され、かつ、測距対象物Ｓからの定常光分が除去された測距条件で測距エラーが発生した場合には、補助光の到達距離より近い例えば２〜３ｍ程度の第２の固定焦点距離が測距演算値の代わりに設定され、（３）測距対象物Ｓにフラッシュ光源１Ｇからフラッシュ光が投光された測距条件で距エラーが発生した場合には、フラッシュ光の到達距離に対応した例えば７ｍ程度の第３の固定焦点距離が測距演算値の代わりに設定される。
【００６８】
従って、一実施形態の測距装置によれば、測距エラーが発生した場合においても補助光点灯、定常光除去、フラッシュ光点灯などの測距条件に応じた適切な固定焦点距離を設定することができ、測距エラーが発生した場合のピントのずれを最小限に抑えることができる。
【００６９】
本発明は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、ラインセンサユニット１および測距演算装置２は、補助光またはフラッシュ光が投光された測距対象物Ｓからの反射光による単一の画像が結像された受光センサの出力信号に基づいて測距対象物Ｓの画像の重心位置を決定し、この重心位置に応じて測距対象物Ｓまでの距離を演算するアクティブ測距方式用に構成されていてもよい。
【００７０】
また、測距時に測距対象物Ｓへ向けて補助光を投光するＬＥＤ光源１Ｅは、タングステンランプ等を使用した光源に変更することができる。
【００７１】
さらに、測距時に測距対象物Ｓへ向けてフラッシュ光を投光するフラッシュ光源１Ｇは、撮影時に低輝度等の測距対象物Ｓへ向けて投光する撮影用のフラッシュ光源と共用してもよい。この場合、測距時には、撮影時の本発光よりもフラッシュ光の発光時間を短くするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態に係る測距装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示したセンサデータ格納部の機能を示す模式図である。
【図３】図１に示したラインセンサとウインドウのシフト操作との関係を示す模式図である。
【図４】一対の測距対象物の画像の相関度を示す相関値とウインドウのシフト量との関係を示すグラフである。
【図５】一対の測距対象物の画像の相関度を示す相関値とウインドウのシフト量との関係を相関度の基準値と共に示すグラフである。
【図６】図１に示した測距演算装置における処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図６に示したステップＳ５のサブルーチンにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図７に示したステップＳ５Ａ〜Ｓ５Ｃのサブルーチンにおける処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１  ラインセンサユニット
１Ａ−Ｌ  結像レンズ
１Ａ−Ｒ  結像レンズ
１Ｂ−Ｌ  ラインセンサ
１Ｂ−Ｒ  ラインセンサ
１Ｃ  信号処理回路
１Ｄ  集光レンズ
１Ｅ  ＬＥＤ光源
１Ｆ  ＬＥＤ駆動回路
１Ｇ  フラッシュ光源
１Ｈ  フラッシュ点灯回路
２  測距演算装置
２Ａ  ラインセンサ制御部
２Ｂ  Ａ／Ｄ変換部
２Ｃ  センサデータ格納部
２Ｄ  輝度／コントラスト判定部
２Ｅ  相関演算部
２Ｆ  ウインドウシフト部
２Ｇ  有効極小値認定部
２Ｈ  測距エラー判定部
２Ｉ  測距演算部
２Ｊ  補助光測距制御部
２Ｋ  フラッシュ光測距制御部
２Ｌ  固定焦点距離設定部
【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】
2005099492.tif 000007
【図６】
2005099492.tif 000008
【図７】
2005099492.tif 000009
【図８】
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