(57)【要約】【課題】  低輝度かつ低コントラスト時において、再積分光電変換動作をすることなく、高精度の測距を行うことのできる測距装置および測距方法を実現する。【解決手段】  Ａ／Ｄ変換部２Ｂで変換した１２ビットのデジタルデータをセンサデータ変換部２Ｃで相関演算用の差分データに変換し、さらにセンサデータ変換部２Ｃは、変換した差分データを、コントラストの程度に応じて、１２ビットから適切な８ビットを抜き出すことによりコントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換する。変換した高コントラストデータを用いて相関演算部２Ｅ、距離演算部２Ｉは、撮影対象物までの距離を算出する。【選択図】  図２
2005249688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象物からの反射光を受光する複数の受光素子からなる測距用の一対の受光センサと、
前記受光センサで受光した反射光の輝度データをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段で変換したデジタルデータを、所定ビットの相関演算用の差分データに変換する差分データ変換手段と、
前記差分データ変換手段で変換した差分データを、前記複数の受光素子で受光した反射光の輝度データの中でコントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換する高コントラストデータ変換手段と、
前記高コントラストデータ変換手段で変換した高コントラストデータを用いて撮影対象物までの距離を算出する算出手段とを備える測距装置。
【請求項２】
差分データからコントラストの程度を判断する判断手段をさらに備え、前記高コントラストデータ変換手段は、前記判断手段により判断したコントラストの程度に応じて、コントラストの高低差を拡大させる程度を変えて変換することを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
前記高コントラストデータ変換手段は、所定のＮビットをもって表した差分データの中で最大値となる差分データを抽出し、抽出した差分データＮビットの中から、最高位のビットを抜き出すとともに最高位以外の１が付されている最も高いビットを先頭に（Ｍ−１）ビット（Ｍ＜Ｎ）を抽出することにより、コントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換することを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項４】
前記高コントラストデータ変換手段は、所定のＮビットをもって表した差分データの中で、Ｎビットで表される最大値と最小値との中心である中心値より小さく当該中心値に最も近い差分データを抽出し、抽出した差分データＮビットの中から、最高位のビットを抜き出すとともに最高位以外の０が付されているビットを先頭に（Ｍ−１）ビット（Ｍ＜Ｎ）を抽出することにより、コントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換することを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項５】
撮影対象物からの反射光の輝度データを複数の受光素子からなる測距用の一対の受光センサを介して入力する入力ステップと、
入力した輝度データをデジタルデータに変換する第１のステップと、
変換したデジタルデータを、所定ビットの相関演算用の差分データに変換する第２の変換ステップと、
変換した差分データを、複数の受光素子で受光した反射光の輝度データの中でコントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換する第３の変換ステップと、
変換した高コントラストデータを用いて対象物までの距離を算出する算出ステップとを備える測距方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラなどで撮影対象を撮影する際に、撮影対象までの距離を測定する測距装置および測距方法に関し、特にパッシブ測距を行うことのできる測距装置および測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から銀塩カメラ、デジタルカメラなどに搭載されているパッシブ測距を行うことのできる測距装置は、撮影用のカメラのレンズ、ＣＣＤとは別に一対の複数の受光素子からなるラインセンサを備え、このラインセンサに入力された複数素子のデータから一つおきに隣接する画素の輝度の差を示す差分データがどれぐらいずれているかを判断することで、撮影対象までの距離を測定することができる。この距離を高精度で測定する技術が、特許文献１に記載されている。この特許文献１によると、測距装置に入力されたデータが、低輝度かつ低コントラストである場合には、積分制御する際に使用する基準電圧を高電圧に切り替えて再度、入力したデータに対する積分光電変換動作を行うことが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２９１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１による技術では、図１２（ｂ）に示すように測距装置に入力されたコントラストデータが低輝度かつ低コントラストと判断される場合は、再度、積分光電変換動作を実施することになるため、図１２（ａ）に示す通常の場合よりも測距時間がかなり長くなるといった問題が生じる。
【０００４】
また、コントラストデータが低輝度かつ高コントラストでである場合には、図１３（ａ）に示すように、低輝度の部分を底上げする処理を行うが、図１３（ｂ）に示すように全体的に高輝度で低コントラストである場合は、再度、積分光電変換動作を行わないものの、高精度の測距を行うことができないといった問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明では、再積分光電変換動作をすることなく、高精度の測距を行うことのできる測距装置および測距方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の測距装置は、撮影対象物からの反射光を受光する複数の受光素子からなる測距用の一対の受光センサと、上記受光センサで受光した反射光の輝度データをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、上記Ａ／Ｄ変換手段で変換したデジタルデータを、所定ビットの相関演算用の差分データに変換する差分データ変換手段と、上記差分データ変換手段で変換した差分データを、上記複数の受光素子で受光した反射光の輝度データの中でコントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換する高コントラストデータ変換手段と、上記高コントラストデータ変換手段で変換した高コントラストデータを用いて撮影対象物までの距離を算出する算出手段とを備えている。
【０００７】
また、本発明の測距方法は、撮影対象物からの反射光の輝度データを複数の受光素子からなる測距用の一対の受光センサを介して入力する入力ステップと、入力した輝度データをデジタルデータに変換する第１のステップと、変換したデジタルデータを、所定ビットの相関演算用の差分データに変換する第２の変換ステップと、変換した差分データを、複数の受光素子で受光した反射光の輝度データの中でコントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換する第３の変換ステップと、変換した高コントラストデータを用いて対象物までの距離を算出する算出ステップとを備えている。
【０００８】
本発明の上述構成において、撮影対象物からの反射光の輝度データを複数の受光素子からなる受光センサを介して入力し、入力した輝度データをデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータを相関演算用の差分データに変換し、変換した差分データを、複数の受光素子で受光したデータの中でコントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換するようにしたことにより、受光センサで受光した輝度データが低輝度である場合のデータ変換の再演算処理を行うことなく、距離を測定するに際して適切なデータを算出することができ、測距時間を短縮することができるとともに撮影時間を短縮することができる。
【０００９】
また、本発明の測距装置は、所定ビット数Ｎをもって表した差分データに対してコントラストの程度を判断する判断手段をさらに備え、上記高コントラストデータ変換手段は、上記判断手段により判断したコントラストの程度に応じて、コントラストの高低差を拡大させる程度を変えて変換するようにしてもよい。
【００１０】
本発明の上述の構成において、コントラストの度合いに応じて変換する程度を変えることで、適切な高コントラストデータに変換することができる。
【００１１】
また、本発明の測距装置は、上記高コントラストデータ変換手段は、所定のＮビットをもって表した差分データの中で最大値となる差分データを抽出し、抽出した差分データＮビットの中から、最高位のビットを抜き出すとともに最高位以外の１が付されている最も高いビットを先頭に（Ｍ−１）ビット（Ｍ＜Ｎ）を抽出することにより、コントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換するようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明の測距装置は、上記高コントラストデータ変換手段は、所定のＮビットをもって表した差分データの中で、Ｎビットで表される最大値と最小値との中心である中心値より小さく当該中心値に最も近い差分データを抽出し、抽出した差分データＮビットの中から、最高位のビットを抜き出すとともに最高位以外の０が付されているビットを先頭に（Ｍ−１）ビット（Ｍ＜Ｎ）を抽出することにより、コントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換するようにしてもよい。
【００１３】
本発明の上述の構成において、Ｎビットで形成された複数の差分データから最大値の差分データ一つを抜き出し、この差分データがＭ（Ｍ＜Ｎ）ビットで表した際最大値をとることができるよう、ＮビットからＭビットを抜き出すことで、高コントラストのデータを得ることができ、簡易な構成で高コントラストデータを得ることができる。
【００１４】
また、中心値より下であって中心値に最も近い値をとる差分データを抽出し、ここでの中心値とＭビットで形成した差分データとの差が最大となるよう、ＮビットからＭビットを抜き出すことで、高コントラストのデータを得ることができ、簡易な構成で高コントラストデータを得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、高コントラストデータ変換手段を備えたことにより、受光センサで受光したデータが低輝度である場合のデータ変換の再演算処理を行うことなく、距離を測定するに際して適切なデータを算出することができ、測距時間を短縮することができるとともに撮影時間を短縮することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明の測距装置を備えたカメラ装置の外観図であり、図１（ａ）は、前面斜視図、図１（ｂ）が後方斜視図である。
【００１８】
図１（ａ）において、オートフォーカス用センサ窓１０は、パッシブ測距法により撮影対象物までの距離を測定するために使用されるセンサ窓であり、このオートフォーカス用センサ窓１０を介して後述する測距用レンズ１Ａ−Ｌ、１Ａ−Ｒにセンサデータとなる画像データを入力させるものである。レンズ１１は、撮影した撮影対象物データをＣＣＤに入力させるものである。シャッターボタン１２は、撮影対象物を撮影する際に操作者が操作するためのボタンである。ストロボ１３は、撮影対象物を撮影する際に、光量を確保するために撮影対象物に対して光を照射するものである。ストロボ調光センサ１４は、ストロボ１３で撮影対象物に照射した光量が適当か否か判断し、光量を調整するセンサである。ファインダー窓１５は、後述するファインダー１６から操作者が覗くことにより撮影対象物を視認可能とした窓である。
【００１９】
図１（ｂ）において、ファインダー１６は、操作者がこのファインダー１６を覗くことで撮影対象物を視認可能とするものである。操作部１７は、ストロボのポップアップ、操作のキャンセル、機能の選択、動画・静止画・再生などの動作モードを設定することのできるスイッチである。液晶表示部１８は、操作部１７で操作した結果を表示し、また再生した動画、静止画を表示するものである。電源ボタン１９は、カメラ装置の電源のオン・オフを行うスイッチである。
【００２０】
このようなカメラ装置に搭載される測距装置について説明する。図２は上述カメラ装置に搭載される測距装置のブロック構成図である。
【００２１】
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、撮影レンズから撮影対象物までの距離を演算するために使用される測距装置である。この測距装置は、図２に示すように、相互に並列に配置された左右一対の測距用レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒと、測距用レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒを通して撮影対象物Ｓの画像がそれぞれ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（本発明の受光センサ）と、このラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒからの信号を処理するラインセンサ制御回路１Ｃとを備えたラインセンサユニット１、およびこのラインセンサユニット１のラインセンサ制御回路１Ｃから出力されるセンサデータに基づいて撮影対象物Ｓまでの距離を演算処理する測距演算装置２などを備えて構成されている。
【００２２】
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撮影対象物Ｓの画像の光量を光電変換することにより、撮影対象物Ｓの画像の輝度信号をラインセンサ制御回路１Ｃに出力する。
【００２３】
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。
【００２４】
ラインセンサ制御回路１Ｃは、後述する測距演算装置２のラインセンサ制御部２Ａからの指令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、このラインセンサ制御回路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、撮影対象物Ｓの画像が明るいほど低く、暗いほど高い値を示す。
【００２５】
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、ラインセンサ制御回路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）、撮影対象物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撮影対象物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。
【００２６】
この測距演算装置２には、ラインセンサ制御回路１Ｃが生成したセンサデータに基づいて撮影対象物Ｓまでの距離を演算するため、ラインセンサ制御部２Ａ、Ａ／Ｄ変換部２Ｂ（本発明のＡ／Ｄ変換手段）の他、センサデータ変換部２Ｃ（本発明の差分データ変換手段および高コントラストデータ変換手段並びに判断手段）、センサデータ格納部２Ｄ、相関演算部２Ｅ、ウインドウシフト部２Ｆ、極小値判定部２Ｇ、測距エラー判定部２Ｈ、距離演算部２Ｉ（本発明の算出手段）などがソフトウェアとして構成されている。
【００２７】
センサデータ変換部２Ｃは、Ａ／Ｄ変換部２Ｂで変換された１２ビットのデータを差分データに変換する。この差分データは、図３に示すように、ラインセンサの画素において一つおきに隣接する画素データの輝度の差を示す差分をとったものである。さらに、変換した１２ビットからなる差分データを８ビットのデータに変換する。８ビットのデータに変換する際、コントラストの程度に応じて拡大する程度を変えることができるよう、どのビットを取り出すか判断し、高コントラストのデータが得ることができるよう後述する手法に従ってビットを抽出する。
【００２８】
センサデータ格納部２Ｄは、センサデータ変換部２Ｃで変換され、得られた１データを８ビットで表した差分データをセンサデータとして格納する。
【００２９】
ウインドウシフト部２Ｆは、センサデータ格納部２Ｄ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（図４参照）のシフト操作を制御する。
【００３０】
このウインドウシフト部２Ｆは、図４に示すように、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２Ｄ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。
【００３１】
ここで、図４に示すラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各中央エリアＭにおけるシフト操作において、ウインドウシフト部２Ｆ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つずつシフトさせる。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。
【００３２】
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の各左エリアＬおよび各右エリアＲにおけるシフト操作は、各中央エリア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。
【００３３】
図２に戻り、相関演算部２Ｅ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４参照）、センサデータ格納部２Ｄ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。
【００３４】
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上に結像された撮影対象物Ｓの画像が相互に似ていることを示す。
【００３５】
ここで、撮影対象物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上に結像される撮影対象物Ｓの一対の画像の位置ズレが小さくなり、撮影対象物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上に結像される撮影対象物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。
【００３６】
そこで、距離演算部２Ｉは、基本的に、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に基づいて撮影対象物Ｓまでの距離を演算する。この距離演算部２Ｉは、後述する極小値判定部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４参照）単位で認定された有効極小値に基づいてそれぞれ撮影対象物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撮影対象物Ｓまでの距離を決定する。
【００３７】
なお、距離演算部２Ｉは、撮影対象物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、距離演算部２Ｉは、一対の測距用レンズ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撮影対象物Ｓまでの距離を演算する。
【００３８】
極小値判定部２Ｇは、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各測距エリアＭ，Ｌ，Ｒ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。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。
【００３９】
測距エラー判定部２Ｈは、認定された有効極小値のエラー判定を行う。このエラー判定は、（１）センサデータ格納部２Ｄから読み出される左右のセンサデータに差がある場合、（２）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、（３）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などになされる。
【００４０】
次に、本発明の測距装置における動作について説明する。図５は、測距装置の動作フロー図である。
【００４１】
ＡＦセンサ設定処理を行い、図１に示したオートフォーカス用センサ１０を用いて撮影対象物からの反射されたデータをラインセンサ１Ａ−Ｌ、１Ａ−Ｒに輝度信号として取り込み（Ｓ１）、ラインセンサ制御回路１Ｃは、ラインセンサ１Ａ−Ｌ、１Ａ−Ｒから入力された輝度信号を積分処理する（Ｓ２）。Ａ／Ｄ変換部２Ｂは、積分処理された輝度信号を１２ビットのデジタルデータに変換し、センサデータ変換部２Ｃは変換したデジタルデータを差分データに変換する（Ｓ３）。さらにセンサデータ変換部２Ｃは、１２ビットの差分データから高低差の拡大された高コントラストのデータを得ることができる８ビットのデータに変換する（Ｓ４）。Ｓ４の詳細な処理については後述する。
【００４２】
８ビットのデータに変換された差分データは、センサデータ格納部２Ｄに一時格納され、ウインドウシフト部２Ｆのウインドウシフト制御とあいまって、ラインセンサ１Ａ−Ｒ、１Ａ−Ｌで受光したデータに関して、左右のウインドウに対応する差分データの相関度合いを示す相関値をウインドウシフトごとに算出する（Ｓ５）。
【００４３】
極小判定部２Ｇでは、ウインドウシフトごとに算出した複数の相関値から極小値を判定し（Ｓ６）、測距エラー判定部２Ｈでは、測距エラー処理として上述したエラー判定（１）〜（３）などに基づいてエラー判定を行う（Ｓ７）。そして、距離演算部２Ｉでは、上述したとおり、有効極小値に基づいてそれぞれ撮影対象物までの距離を演算する（Ｓ８）。
【００４４】
次に、本発明の特徴部分である図５のＳ４で示すセンサデータ変換処理について説明する。図６は、複数の差分データのうちの一データを１２ビットで表し、この１２ビットの差分データから８ビットの差分データに変換するときの説明図である。図６（ａ）はコントラストが低い状態のときの処理を示し、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図７（ａ）、図７（ｂ）に従うにつれて、コントラストが高い状態のときの処理を示す。以下、具体的に説明する。なお、図８（ａ）等で示すように、Ｄ＿ｂｉｔ１とは、複数の差分データの中で、最大値と最小値の中心である中心値以上の値を示す１２ビット目（ｂｉｔ１１）が１である（この場合、中心値を原点とするとプラスの符号とみることができる）もののうち、１２ビット目（ｂｉｔ１１）を除いて１となっている最上位のビットを示し、Ｄ＿ｂｉｔ０とは、複数の差分データの中で、上述の中心値以下を示す１２ビット目が０である（この場合、マイナスの符号とみることができる）もののうち、１２ビット目を除いて０となっている最上位のビットを示す。
【００４５】
図６（ａ）は、Ｄ＿ｂｉｔ１≧Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ１＝６の場合、またはＤ＿ｂｉｔ１＜Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ０＝６の場合は、すなわち、１２ビットの差分データが低コントラストの状態（明暗が明確になっていない状態）である場合は、１２ビットからなる差分データのうち、１２ビット目および、１ビット目から６ビット目のデータを取り出すことにより、８ビットのデータに変換する様子を示す。
【００４６】
図６（ｂ）は、Ｄ＿ｂｉｔ１≧Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ１＝７の場合またはＤ＿ｂｉｔ１＜Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ０＝７の場合、すなわち、１２ビットの差分データが比較的低コントラストの状態（明暗がやや明確となっていない状態）である場合は（図６（ａ）で示す状態より高コントラストの状態である）、１２ビットの差分データのうち、１２ビット目、および２ビット目から８ビット目のデータを取り出すことにより８ビットのデータに変換するときの様子を示す。
【００４７】
同様に、図６（ｃ）は、Ｄ＿ｂｉｔ１≧Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ１＝８の場合またはＤ＿ｂｉｔ１＜Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ０＝８の場合、すなわち１２ビットの差分データのうち、１２ビットの差分データが中程度のコントラストの状態（明暗の明確さが中程度となっている状態）である場合は（図６（ｂ）で示す状態より高コントラストの状態である）、１２ビットの差分データのうち、１２ビット目、および３ビット目から９ビット目のデータを取り出すことにより８ビットのデータに変換するときの様子を示す。
【００４８】
同様に、図７（ａ）は、Ｄ＿ｂｉｔ１≧Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ１＝９の場合、または、Ｄ＿ｂｉｔ１＜Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ０＝９の場合、すなわち、１２ビットの差分データのうち、１２ビットの差分データがやや高コントラストの状態（明暗がやや明確となっている状態）である場合は（図６（ｃ）で示す状態より高コントラストの状態である）、１２ビットの差分データのうち、１２ビット目、および４ビット目から１０ビット目のデータを取り出すことにより８ビットのデータに変換するときの様子を示す。
【００４９】
同様に、図７（ｂ）は、Ｄ＿ｂｉｔ１≧Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ１＝１０の場合、またはＤ＿ｂｉｔ１＜Ｄ＿ｂｉｔ０かつ、Ｄ＿ｂｉｔ０＝１０の場合、すなわち、すなわち、１２ビットの差分データのうち、１２ビットの差分データが高コントラストの状態（明暗が明確となっている状態）である場合は（図７（ｂ）で示す状態より高コントラストの状態である）、１２ビットの差分データのうち、１２ビット目、および５ビット目から１１ビット目のデータを取り出すことにより８ビットのデータに変換するときの様子を示す。
【００５０】
以上のとおり、本発明は、１２ビットのデジタルデータをもって表した差分データにおいて、複数ある差分データの中で最大値となる差分データを抽出し、抽出した差分データが、８ビットで差分データを表す際に最大値をとることができるよう、１２ビットで表された差分データから８ビットを抽出し、また、複数ある差分データの中で１２ビットをもって最大値と最小値とを表したときの中心値より小さい値であるとともに、この中心値に最も遠い値をとる差分データを抽出し、抽出した差分データと上記中心値との差が大きくなることができるよう、上記１２ビットで表された差分データから８ビットを抽出している。
【００５１】
すなわち、所定ビット（本実施の形態では１２ビット）をもって表した差分データの中で最大値となる差分データを抽出し、抽出した差分データの中から、最高位のビット（本実施の形態では１２ビット目）を抜き出すとともに最高位以外の１が付されている最も高いビットを先頭に所定ビット（本実施の形態では７ビット）を抽出することにより、また、所定ビット（本実施の形態では１２ビット）をもって表した差分データの中で、所定ビット（本実施の形態では１２ビット）で表される最大値と最小値との中心である中心値より小さくこの中心値に最も遠い差分データを抽出し、抽出した差分データの中から、最高位のビット（本実施の形態では１２ビット目）を抜き出すとともに最高位以外の０が付されているビットを先頭に所定のビット（本実施の形態では７ビット）を抽出することにより、コントラストの高低差が拡大された高コントラストデータに変換することができ、絶対値の小さな差分データについては、より大きな絶対値のデータとすることで、データにメリハリをつけることができる。すなわち、本発明においては、コントラストの高低差をより大きくすることができる。
【００５２】
次に、その具体例を示す。図８（ａ）、図８（ｂ）は、ラインセンサから算出した差分データの中から上述のＤ＿ｂｉｔ１、Ｄ＿ｂｉｔ０を抽出するときの具体例を示す説明図である。なお、本図においては１ビット目をｂｉｔ０、２ビット目をｂｉｔ１、・・・１２ビット目をｂｉｔ１１と表現している。
【００５３】
図８（ａ）に示す差分データａ１において、中心値以上を示す１２ビット目が１であり、１２ビット目（ｂｉｔ１１）以外である１１ビット目（ｂｉｔ１０）に１がある。また、差分データａ２の１２ビット目（ｂｉｔ１１）に０があり、１１ビット目（ｂｉｔ１０）から８ビット目（ｂｉｔ７）に１があり、７ビット目（ｂｉｔ６）に０がある。また、差分データａ３の１２ビット目（ｂｉｔ１１）に１があり、１０ビット目（ｂｉｔ９）に１がある。また、差分データａ４の１２ビット目（ｂｉｔ１１）に１があり、９ビット目（ｂｉｔ８）に１がある。ほか、差分データａ５、ａ６、・・・ａｎ−２などにも同様の形でデータが形成されているとする。
【００５４】
この中で１２ビット目（ｂｉｔ１１）に１があるデータの中で、最上位のビットに１があるデータは差分データａ１ということになり、Ｄ＿ｂｉｔ１＝１０ということになる。
【００５５】
同様に、１２ビット目（ｂｉｔ１１）に０があるデータの中で、最上位にビットに０があるデータは差分データａ２ということになり、ここでのＤ＿ｂｉｔ０＝６となる。
【００５６】
そして、Ｄ＿ｂｉｔ１とＤ＿ｂｉｔ０とを比較すると、本例ではＤ＿ｂｉｔ１＞Ｄ＿ｂｉｔ０となり、図７（ｂ）に示す抽出パターンで８ビットの差分データを生成することになる。つまり、すべての差分データａ１からａｎ−２に対して１２ビット目、および５ビット目から１１ビット目までのビットを取り出すことで、１２ビットの差分データを８ビットの差分データに変換することができる。
【００５７】
同様の例を図８（ｂ）に示す。ここでは、Ｄ＿ｂｉｔ０＝８、Ｄ＿ｂｉｔ１＝４とすることから、図６（ｃ）に示す抽出パターンで１２ビットから８ビットへのデータ変換を行うことになる。
【００５８】
このような変換処理を行うことにより、撮影対象物のコントラストを示すデータが小であってもコントラストを大きくするようデータ変換を行うことができ、低コントラスト時においても再積分処理をすることなく、測距時間を短縮することができ（図１２（ｃ）参照）、撮影時間の短縮を達成することができるとともに、測距精度を向上させることができる。図９は、その効果の面における具体例を示す説明図である。
【００５９】
図９は、従来の技術で再積分処理をしない場合、従来の技術で再積分処理をした場合、本発明の場合を示したものである。図９（ａ）はコントラストが大きい差分データが入力されたときの様子を示す図であり、この場合は、従来の技術の方法であっても、本発明の方法であっても、差分データはあまりかわりはなく、高コントラストの状態である。コントラストが下がっていくに従って、例えば図９（ｄ）、図９（ｅ）に示すように、従来の技術の方法では、差分データのコントラストが小さい場合には、再積分処理をすることになり、測距時間のかかるものである（図１２参照）。さらに、再積分処理をしてもコントラストが小さい状態にとどまる場合もあり（図９（ｅ））、この場合、従来の技術の方法では測距精度の向上は望めない。これに対して、本発明の方法においては、差分データのコントラストが小さい場合でも（図９（ｅ））、上述したとおりこれを大きくなるよう変換処理をすることができるため、図に示すようにコントラストの大きい差分データを得ることができる。
【００６０】
以下、コントラストの小さい差分データをコントラストの大きい差分データに変換するときの詳細な動作について説明する。
【００６１】
図１０は、図５におけるＳ４の詳細なセンサデータ変換処理を行うときの詳細な動作フロー図であり、本発明の測距装置における差分データを高コントラストデータに変換する際のコントラストを判断する動作フロー図である。
【００６２】
まず、初期としてＤ＿ｂｉｔ０＝６、Ｄ＿ｂｉｔ１＝６をセンサデータ変換部２Ｃ内に備え付けられているレジスタ部（図示せず）に設定し、保持する（Ｓ１０）。そして、センサデータ変換部２Ｃで得られた差分データの中の一つの１２ビットからなる差分データを読み出す（Ｓ１１）。読み出した１２ビットからなる差分データがｂｉｔ１１＝１（つまり、１２ビット目が１である）であるか、否か判断する（Ｓ１２）。ここでは、最大値に対して中心値より小さいか、大きいかを判断するものであって、中心値を原点と考えると、プラスか、マイナスかを判断することになる。
【００６３】
差分データがｂｉｔ１１＝１である場合は、次に差分データがｂｉｔ１０＝１（１１ビット目が１であるか）であるか判断する（Ｓ１３）。肯定判断された場合は、Ｄ＿ｂｉｔ１＝１０を上述レジスタ部に上述レジスタ部に設定し、保持し（Ｓ１４）、後述する図１１におけるデータ変換処理のステップＳ３６に進む。
【００６４】
Ｓ１３で、否定判断された場合、差分データがｂｉｔ９＝１（１０ビット目が１であるか）であるか判断する（Ｓ１５）。肯定判断された場合は、Ｄ＿ｂｉｔ＜９であるか、さらに判断し、肯定判断された場合はＤ＿ｂｉｔ１＝９と上述レジスタ部に上述レジスタ部に設定し、保持し（Ｓ１７）、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。否定判断された場合は、特に情報を保持することなく、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データを読み出す（Ｓ１１）。
【００６５】
Ｓ１５で否定判断された場合は、差分データがｂｉｔ８＝１（９ビット目が１であるか）であるか判断する（Ｓ１８）。肯定判断された場合は、さらにＤ＿ｂｉｔ１＜８であるか判断し（Ｓ１９）、肯定判断された場合は、Ｄ＿ｂｉｔ１＝８を上述レジスタ部に設定し、保持し（Ｓ２０）、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。否定判断された場合は、特に情報を保持することなく、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。
【００６６】
Ｓ１８で否定判断された場合は、差分データがｂｉｔ７＝１（８ビット目が１であるか）であるか判断する（Ｓ２１）。肯定判断された場合は、さらにＤ＿ｂｉｔ１＜７であるか判断し（Ｓ２２）、肯定判断された場合は、Ｄ＿ｂｉｔ１＝７を上述レジスタ部に設定し、保持し（Ｓ２３）、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。否定判断された場合は、特に情報を保持することなく、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。
【００６７】
Ｓ２１で否定判断された場合は、差分データの全てを読み出したかを判断し（Ｓ２４）、全て読み出していない場合は、次の差分データを読み出していく（Ｓ１１）。
【００６８】
Ｓ１２に戻り、Ｓ１２において差分データがｂｉｔ１１＝０である場合は、差分データがｂｉｔ１０＝０（１１ビット目が０であるか）であるか判断する（Ｓ２５）。肯定判断された場合は、Ｄ＿ｂｉｔ０＝１０に上述レジスタ部に設定し、保持し（Ｓ２６）、後述するデータ変換処理のステップＳ３６に進む。
【００６９】
Ｓ２５で否定判断された場合は、差分データがｂｉｔ９＝０（１０ビット目が０であるか）であるか判断する（Ｓ２７）。肯定判断された場合はＤ＿ｂｉｔ０＜９であるか、否か判断し（Ｓ２８）、肯定判断された場合は、Ｄ＿ｂｉｔ０＝９を上述レジスタ部に設定し、保持し（Ｓ２９）、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。否定判断された場合は、特に情報を保持することなく、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。
【００７０】
Ｓ２７で否定判断された場合は、差分データがｂｉｔ８＝０（９ビット目が０であるか）であるか判断する（Ｓ３０）。肯定判断された場合はＤ＿ｂｉｔ０＜８であるか、否か判断し（Ｓ３１）、肯定判断された場合は、Ｄ＿ｂｉｔ０＝８を上述レジスタ部に設定し、保持し（Ｓ３２）、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。否定判断された場合は、特に情報を保持することなく、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。
【００７１】
Ｓ３０で否定判断された場合は、差分データがｂｉｔ７＝０（８ビット目が０であるか）であるか判断する（Ｓ３３）。肯定判断された場合はＤ＿ｂｉｔ０＜７であるか、否か判断し（Ｓ３４）、肯定判断された場合は、Ｄ＿ｂｉｔ０＝７を上述レジスタ部に設定し、保持し（Ｓ３５）、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。否定判断された場合は、特に情報を保持することなく、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。
【００７２】
Ｓ３３で否定判断された場合は、ここで取り出した差分データは、コントラストの判断をする上で、対象となるべきデータはないとして、次の差分データがあれば（Ｓ２４）、その差分データの読み出しを行う（Ｓ１１）。
【００７３】
そうして、全ての差分データの読み出しが終わるまでこれらＳ１１からＳ３５を繰り返す（Ｓ２４）。
【００７４】
このように、Ｓ１１からＳ３５までの処理は、差分データから撮影対象物の輝度信号のコントラストの高低を判断している。例えばＤ＿ｂｉｔ１＝１０、またはＤ＿ｂｉｔ０＝１０に設定、保持された場合は、撮影対象物からの輝度信号のコントラストは高い場合であり、後述する図１１ではその場合に合ったデータ変換処理を行っている。逆にＤ＿ｂｉｔ１＝６、またはＤ＿ｂｉｔ０＝６に設定、保持された場合は、撮影対象物からの輝度信号のコントラストが低い場合であり、後述する図１１ではコントラストを大きくするようなデータ変換処理を行っている。
【００７５】
次に、上述した図１０によるコントラストの判断を行った後の動作について説明する。図１１は、１２ビットの差分データを８ビットの差分データに変換するときの動作フロー図である。
【００７６】
上述にしたとおり、Ｄ＿ｂｉｔ１、Ｄ＿ｂｉｔ０がレジスタ部に設定されており、まず、両者を比較し、どちらが大きいか判断する（Ｓ３６）。Ｄ＿ｂｉｔ１が大きいと判断すると、Ｄ＿ｂｉｔ１＝１０であるかを判断する（Ｓ３７）。ここで肯定判断された場合は、全ての１２ビットで表された差分データの１２ビット目、および５ビット目から１１ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ３８）。
【００７７】
Ｓ３７で否定判断された場合、Ｄ＿ｂｉｔ１＝９であるかを判断する（Ｓ３９）。ここで肯定判断された場合は、１２ビットで表された全差分データの１２ビット目、および４ビット目から１０ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ４０）。
【００７８】
Ｓ３９で否定判断された場合、Ｄ＿ｂｉｔ１＝８であるかを判断する（Ｓ４１）。ここで肯定判断された場合は、１２ビットで表された全差分データの１２ビット目、および３ビット目から９ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ４２）。
【００７９】
Ｓ４１で否定判断された場合、Ｄ＿ｂｉｔ１＝７であるかを判断する（Ｓ４３）。ここで肯定判断された場合は、１２ビットで表された全差分データの１２ビット目、２ビット目から８ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ４４）。
【００８０】
Ｓ４３で否定判断された場合、１２ビットで表された全差分データの１２ビット目、および１ビット目から７ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ５４）。
【００８１】
Ｓ３６に戻り、Ｄ＿ｂｉｔ０が大きいと判断すると、Ｄ＿ｂｉｔ０＝１０であるか判断する（Ｓ５０）。肯定判断するとＳ３８に示すとおり、全ての１２ビットで表された差分データの１２ビット目、および５ビット目から１１ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ３８）。
【００８２】
また、Ｓ５０で否定判断された場合、さらにＤ＿ｂｉｔ０＝９であるか判断する（Ｓ５１）。ここで肯定判断すると、Ｓ４０に示すとおり、１２ビットで表された全差分データの１２ビット目、および４ビット目から１０ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ４０）。
【００８３】
また、Ｓ５１で否定判断された場合、さらにＤ＿ｂｉｔ０＝８であるか判断する（Ｓ５２）。ここで肯定判断すると、Ｓ４２に示すとおり、１２ビットで表された全差分データの１２ビット目、および３ビット目から９ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ４２）。
【００８４】
また、Ｓ５２で否定判断された場合、さらにＤ＿ｂｉｔ０＝７であるか判断する（Ｓ５３）。ここで肯定判断すると、１２ビットで表された全差分データの１２ビット目、２ビット目から８ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ４４）。
【００８５】
Ｓ５３で否定判断された場合、Ｓ５４に示すとおり、１２ビットで表された全差分データの１２ビット目、および１ビット目から７ビット目を抜き出し、８ビットのデータとして変換する（Ｓ５４）。
【００８６】
以上説明したとおり、撮影対象物の輝度信号から生成された差分データからコントラストを判断し、コントラストの程度に応じて１２ビットからなる差分データのうち適切な８ビット分を抜き出し、８ビットのデータに変換することで、低コントラストの差分データについては高コントラストの差分データとすることができる。これにより、受光センサで受光したデータが低輝度である場合のデータ変換の再演算処理を行うことなく、距離を測定するに際して適切なデータを算出することができ、測距時間を短縮することができるとともに（図１２（ｃ）参照）、撮影時間を短縮することができ、さらに低コントラスト時の測距精度の向上を図ることができる。
【００８７】
なお、本実施の形態においては、１２ビットのデータから８ビットのデータに変換し、コントラストの程度に応じて５とおりのビット抽出を行っているが、これに限るものではなく、コントラストの程度に応じて６通り以上のビットの抽出方法を採用しても良く、またデータ変換の拡大率の度合いに応じて７ビットに、または９ビットに変換するような装置としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の測距装置を備えたカメラ装置の外観図である。
【図２】本発明の測距装置のブロック構成図である。
【図３】ラインセンサに入力されたデータの差分データを生成する過程を示す説明図である。
【図４】ウインドウシフト部によるシフト操作をして様子を示す模式図である。
【図５】本発明の測距装置において測距処理を行う動作フロー図である。
【図６】低コントラストである差分データから高コントラストデータを得るときの説明図であり、（ａ）は低コントラストの場合の説明図、（ｂ）はやや低コントラストの場合の説明図、（ｃ）は、コントラストの程度が中程度の場合の説明図である。
【図７】低コントラストである差分データから高コントラストデータを得るときの説明図であり、（ａ）はやや高コントラストの場合の説明図、（ｂ）は高コントラストの説明図である。
【図８】差分データからＤ＿ｂｉｔ１、Ｄ＿ｂｉｔ０を抽出する様子を示す説明図であり、（ａ）は、ｄ＿ｂｉｔ１＞ｄ＿ｂｉｔ０の場合の具体的説明図、（ｂ）は、ｄ＿ｂｉｔ１＜ｄ＿ｂｉｔ０の場合の具体的説明図である。
【図９】本発明の測距装置における効果を比較する説明図であり、（ａ）はコントラストが大の場合の説明図、（ｂ）はコントラストが中大の場合の説明図、（ｃ）はコントラストが中の場合の説明図、（ｄ）はコントラストが中小の場合の説明図、（ｅ）はコントラストが小の場合のときの説明図である。
【図１０】本発明の測距装置における差分データを高コントラストデータに変換する際のコントラストを判断する動作フロー図である。
【図１１】本発明の測距装置における差分データを高コントラストデータに変換するときの動作フロー図である。
【図１２】従来の技術を用いた処理と本発明を用いた処理との比較図であり、（ａ）は、従来の技術における通常時の処理を示した図、（ｂ）は、従来の技術において再積分したときの処理を示した図、（ｃ）は、本発明を用いたときの処理を示した図である。
【図１３】従来の技術を用いたときの欠点を示す説明図であり、（ａ）は、高輝度、高コントラスト時における処理を示した図、（ｂ）は、高輝度、低コントラスト時における処理を示した図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…ラインセンサユニット、２…測距演算装置、１Ａ−Ｌ…レンズ、１Ａ−Ｒ…レンズ、１Ｂ−Ｌ…ラインセンサ、１Ｂ−Ｌ…ラインセンサ、１Ｃ…ラインセンサ制御回路、２Ａ…ラインセンサ制御部、２Ｂ…Ａ／Ｄ変換部、２Ｃ・・・センサデータ変換部、２Ｄ・・・センサデータ格納部、２Ｅ…相関演算部、２Ｆ…ウインドウシフト部、２Ｇ…極小判定部、２Ｈ…測距エラー判定部、２Ｉ…距離演算部、１０…オートフォーカス用センサ窓、１１…レンズ、１２…シャッターボタン
【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】
2005249688.tif 000009
【図８】
2005249688.tif 000010
【図９】
2005249688.tif 000011
【図１０】
2005249688.tif 000012
【図１１】
2005249688.tif 000013
【図１２】
2005249688.tif 000014
【図１３】
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