(57)【要約】【課題】デジタルカメラの小型化及び低コスト化を実現することが可能な測距装置を提供する。【解決手段】被写体距離を測定する測距装置であって、パンフォーカスレンズ１６ａと、パンフォーカスレンズ１６ａを通して被写体からの光を受光する測距用センサ１６ｂと、レンズ位置を調整可能な撮影レンズ１ａと、撮影レンズ１ａを通して被写体からの光を受光する測距用センサ１６ａとは異なる構成の撮影用センサ１ｂと、撮影用センサ１ｂから得られる第１信号から測距用センサ１６ｂから得られる第２信号に相当する第３信号を生成する第３信号生成部９ｃと、第２信号と第３信号とを基に、位相差方式により被写体距離を算出する被写体距離算出部９ｂとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体距離を測定する測距装置であって、
パンフォーカスレンズと、
前記パンフォーカスレンズを通して被写体からの光を受光する第１センサと、
レンズ位置を調整可能な可動レンズと、
前記可動レンズを通して被写体からの光を受光する前記第１センサとは異なる構成の第２センサと、
前記第２センサから得られる信号から前記第１センサから得られる信号に相当する信号を生成する信号生成手段と、
前記第１センサから得られる信号と、前記信号生成手段によって生成された信号とを基に、位相差方式により被写体距離を算出する被写体距離算出手段とを備える測距装置。
【請求項２】
請求項１記載の測距装置であって、
前記被写体距離の算出時、前記可動レンズをパンフォーカス位置に移動させるレンズ駆動手段を備える測距装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の測距装置を搭載するデジタルカメラであって、
前記第２センサが、前記可動レンズを通して被写体を撮影するための撮影用センサであり、
前記被写体距離算出手段によって算出された被写体距離に基づき、前記可動レンズの位置を調整して焦点調節を行う焦点調節手段を備えるデジタルカメラ。
【請求項４】
請求項３記載のデジタルカメラであって、
前記焦点調節手段が、前記可動レンズ及び前記第２センサを用いたコントラスト方式により、前記焦点調節を行うデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体距離を測定する測距装置及びデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体距離を測定する測距装置として、位相差方式を利用して被写体距離を測定するものが知られている（特許文献１参照）。位相差方式で被写体距離を測定する場合、パンフォーカスに設定された測距用レンズ（パンフォーカスレンズ）と測距用センサとの組が一対用いられる。そして、２つの測距用センサから得られる各信号の位相差を求めることで、被写体までの距離が算出される。ここで、パンフォーカスレンズとは、被写体の手前から遠くまでの範囲でピントが合うように、被写体深度の深いレンズのことである。
【０００３】
また、測距装置を搭載する撮像装置として、位相差方式の自動焦点調節（ＡＦ）部およびコントラスト方式のＡＦ部を有するデジタルカメラが知られている（特許文献２参照）。このデジタルカメラは、位相差方式のＡＦ部による調整を行う際、コントラスト方式のＡＦ部からの情報に基づいて測距センサを調整する。コントラスト方式によるＡＦ動作では、撮影レンズを光軸方向に移動させ、異なるレンズ位置で撮影用センサにより撮影された複数の撮像信号のコントラストを比較することにより、合焦位置が決定される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１５４３４号公報
【特許文献２】特開２００１−２７２５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の測距装置を撮像装置に搭載し、位相差方式およびコントラスト方式を併用する場合、以下に掲げる問題があった。即ち、撮像装置は、撮影レンズおよび撮影用センサの他に、位相差方式専用に２つの測距用レンズおよび２つの測距用センサを設ける必要があった。このため、装置の小型化・低コスト化が難しかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、デジタルカメラの小型化及び低コスト化を実現することが可能な測距装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の測距装置は、被写体距離を測定する測距装置であって、パンフォーカスレンズと、前記パンフォーカスレンズを通して被写体からの光を受光する第１センサと、レンズ位置を調整可能な可動レンズと、前記可動レンズを通して被写体からの光を受光する前記第１センサとは異なる構成の第２センサと、前記第２センサから得られる信号から前記第１センサから得られる信号に相当する信号を生成する信号生成手段と、前記第１センサから得られる信号と、前記信号生成手段によって生成された信号とを基に、位相差方式により被写体距離を算出する被写体距離算出手段とを備える。
【０００８】
本発明の測距装置は、前記被写体距離の算出時、前記可動レンズをパンフォーカス位置に移動させるレンズ駆動手段を備える。
【０００９】
本発明のデジタルカメラは、前記測距装置を搭載するデジタルカメラであって、前記第２センサが、前記可動レンズを通して被写体を撮影するための撮影用センサであり、前記被写体距離算出手段によって算出された被写体距離に基づき、前記可動レンズの位置を調整して焦点調節を行う焦点調節手段を備える。
【００１０】
本発明のデジタルカメラは、前記焦点調節手段が、前記可動レンズ及び前記第２センサを用いたコントラスト方式により、前記焦点調節を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、デジタルカメラの小型化及び低コスト化を実現することが可能な測距装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の測距装置を搭載するデジタルカメラの実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は実施の形態におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
デジタルカメラ１００は、撮像部１、アナログ信号処理部２、Ａ／Ｄ変換部３、駆動部４、デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０、メディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１、記録メディア１２、操作部１３、システムバス１４、レンズ駆動部１５および測距センサ部１６を有する。
【００１４】
システムバス１４には、Ａ／Ｄ変換部３、デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０およびメディアインタフェース１１が接続されている。
【００１５】
撮像部１は、撮影レンズ１ａを含む光学系と、この光学系を通して被写体からの光を受光するＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージ（エリア）センサ等の撮影用センサ１ｂとを含み、被写体を撮影し、その撮像信号（アナログ信号）を出力する。撮影レンズ１ａは、撮影用センサ１ｂの受光面に垂直な方向に移動可能であり、そのレンズ位置を調整して焦点位置を変えることが可能である。以下、撮影用センサ１ｂから出力される撮像信号を第１信号という。
【００１６】
アナログ信号処理部２は、撮像部１からの第１信号に対し、所定の信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号処理部２で信号処理されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００１７】
駆動部４は、デジタルカメラ１００が撮影モードに設定されると、システム制御部９から供給される駆動パルスに従って、撮影用センサ１ｂ、アナログ信号処理部２、Ａ／Ｄ変換部３および測距センサ部１６内の測距用センサ１６ｂを駆動する。ここで、撮影モードとは、被写体を撮影し、撮影して得られた第１信号から生成した画像データを記録可能なモードである。
【００１８】
デジタル信号処理部６は、Ａ／Ｄ変換部３からのデジタル信号に対し、操作部１３で設定された動作モードに応じたデジタル信号処理を行い、撮影画像データを生成する。デジタル信号処理部６におけるデジタル信号処理には、黒レベル補正処理（ＯＢ処理）、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、同時化処理等が含まれる。このデジタル信号処理部６は、例えばＤＳＰで構成される。
【００１９】
圧縮／伸張処理部７は、デジタル信号処理部６で生成された撮影画像データに対して圧縮処理を施すとともに、記録メディア１２から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施す。
【００２０】
表示部８は、例えばＬＣＤ表示装置で構成され、デジタル信号処理が施された撮影画像データに基づく画像を表示する。また、記録メディア１２に記録された圧縮画像データを伸張処理することにより得られた画像データに基づく画像を表示する。また、撮影モード時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報等を表示する。
【００２１】
内部メモリ１０は、例えばＤＲＡＭからなり、デジタル信号処理部６やシステム制御部９のワークメモリとして利用される他、記録メディア１２に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリ、あるいは表示部８への表示用画像データのバッファメモリとして利用される。
【００２２】
メディアインタフェース１１は、メモリカード等の記録メディア１２との間でデータの入出力を行う。操作部１３は、デジタルカメラに対して各種操作を行うものであり、撮影を指示するためのレリーズボタン（図示せず）を含む。
【００２３】
レンズ駆動部１５は、システム制御部９からの指示に従って、撮影レンズ１ａを移動させる。
【００２４】
測距センサ部１６は、被写体距離を測定するための専用のセンサ部であり、パンフォーカスレンズ１６ａと、パンフォーカスレンズ１６ａを通して被写体からの光を受光する測距用センサ１６ｂとを含む。測距用センサ１６ｂは、撮影用センサ１ｂとは異なる構成であり、本実施形態では、ラインセンサが用いられる。以下、測距用センサ１６ｂから得られる信号を第２信号という。
【００２５】
システム制御部９は、撮影動作を含むデジタルカメラ１００全体の統括制御を行うものであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等（図示せず）を有し、ＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、後述する各部の機能を実現する。
【００２６】
図２は、図１に示す撮影用センサ１ｂおよび測距用センサ１６ｂの配置を示す図である。
本実施形態では、撮影用センサ１ｂおよび測距用センサ１６ｂは、前述したように、それぞれエリアセンサおよびラインセンサから構成されており、被写体からの光の光軸に対して垂直な同一平面に並ぶように互いに近接して配置されている。
図２（ａ）では、水平方向に光電変換素子が並ぶように、測距用センサ１６ｂが配置されている。位相差方式によって被写体距離を算出するためには、被写体の２つの場所からほぼ同じ条件でそれぞれ検出された２つの信号が必要である。このため、位相差方式で被写体距離を算出する際には、測距用センサ１６ｂからの第２信号と、第２信号に相当する第３信号とが必要となる。第３信号とは、第２信号を得るための受光条件とほぼ同じ条件で撮影用レンズ１ｂにより受光して得られる信号のことを示す。
【００２７】
例えば、撮影用センサ１ｂの受光領域のうち、測距用センサ１６ｂの受光領域に相当する水平部分の領域２１から得られる信号が第３信号となる。
又、領域２１にある光電変換素子の配列ピッチや数が、測距用センサ１６ｂの光電変換素子の配列ピッチや数と異なる場合には、第２信号と第３信号を同一受光条件で得られたものにするために、領域２１から得られる信号に画素補間処理や画素間引き処理等を行って第３信号を生成する必要がある。
又、撮影レンズ１ａと、パンフォーカスレンズ１６ａの倍率が異なる場合や、撮影用センサ１ｂと測距用センサ１６ｂの感度が異なる場合には、第２信号と第３信号を同一受光条件で得られたものにするために、領域２１から得られる信号に倍率補正処理や感度補正処理等を行って第３信号を生成する必要がある。
【００２８】
図２（ｂ）では、垂直方向に光電変換素子が並ぶように、測距用センサ１６ｂが配置されている。この場合も同様に、撮影用センサ１ｂの受光領域のうち、測距用センサ１６ｂの受光領域に相当する垂直部分の領域２２から得られる信号が第３信号となる。
【００２９】
図３は、図１に示すシステム制御部９の内部構成を示す図である。
システム制御部９は、撮影用センサ１ｂから得られる第１信号から、測距用センサ１６ｂから得られる第２信号に相当する第３信号を生成する第３信号生成部９ｃと、第２信号と第３信号を基に、位相差方式により被写体距離を算出する被写体距離算出部９ｂと、被写体距離算出部９ｂによって算出された被写体距離に基づき、撮影レンズ１ａの位置を調整して焦点調節を行う焦点調節部９ａとを備える。
【００３０】
被写体距離算出部９ｂは、被写体距離の算出時（ユーザからＡＦ指示があった時点）、撮影レンズ１ａをパンフォーカスとなる位置まで移動させるべく、レンズ駆動部１５に指示を行う。これにより、被写体距離の算出時、撮像部１の光学系と、測距センサ部１６の光学系とを同一条件にすることができる。
【００３１】
第３信号生成部９ｃは、第１信号から、撮影用センサ１ｂの受光領域のうち、測距用センサ１６ｂの受光領域に相当する水平部分の領域２１から得られる信号を抽出して第３信号を生成したり、領域２１から得られる信号を抽出して上述した画素補間処理、画素間引き処理、感度補正処理、及び倍率補正処理等を行って第３信号を生成したりする。
【００３２】
焦点調節部９ａは、被写体距離算出部９ｂで算出された被写体距離を基に、撮影レンズ１ａと撮影用センサ１ｂを用いたコントラスト方式により合焦位置を決定し、決定した合焦位置まで撮影レンズ１ａを移動させて、焦点調節を行う。具体的には、算出された被写体距離によって撮影レンズ１ａの移動範囲を絞り込み、その移動範囲で撮影レンズ１ａを移動させたときの各位置で撮影用センサ１ｂから得られる第１信号のコントラストを比較して合焦位置を決定する。
【００３３】
次に、デジタルカメラ１００のＡＦ動作を説明する。
図４は、ＡＦ動作を行う際の動作手順を示すフローチャートである。
デジタルカメラ１００は、撮像部１および測距センサ部１６を用い、位相差方式により被写体距離を算出する（ステップＳ１）。算出された被写体距離から撮影レンズ１ａの合焦位置を求め、撮影用レンズ１ａを合焦位置に移動させる（ステップＳ２）。そして、コントラスト方式により撮影レンズ１ａのレンズ位置を微調整して合焦動作を行う（ステップＳ３）。この後、本処理を終了する。
【００３４】
このように、位相差方式により求められた被写体距離から大まかな合焦位置を決定し、その合焦位置に撮影レンズ１ａを移動させた後、コントラスト方式によりＡＦ動作を行って、撮影レンズ１ａのレンズ位置を微調整する。これにより、最初からコントラスト方式によるＡＦ動作を行う場合と比べ、高速なＡＦ動作を実現することができる。
【００３５】
図５は、図４のステップＳ１における位相差方式による被写体距離の算出処理手順を示すフローチャートである。
ＡＦ指示がなされて被写体距離の算出指示がなされると、レンズ駆動部１５が撮影レンズ１ａをパンフォーカスの位置に移動させる（ステップＳ１１）。そして、撮影レンズ１ａをパンフォーカスレンズとして機能させた後、第３信号生成部９ｃが、撮影用センサ１ｂから第１信号を取得し、測距用センサ１６ｂから第２信号を取得する（ステップＳ１２）。第３信号生成部９ｃは、取得した第１信号から第３信号を生成する（ステップＳ１３）。この信号生成処理では、測距用センサ１６ｂからの第２信号に光学的特性を揃えるために、撮影用センサ１ｂからの第１信号に対してフィルタ処理、画素補間処理、画素間引き処理、感度補正処理、及び倍率補正処理等を施す。そして、生成された第３信号と測距用センサ１６ｂからの第２信号を基に、被写体の位相差（像ずれ量）を求め、この位相差から被写体距離を算出する（ステップＳ１４）。この後、元の処理に復帰する。
【００３６】
このように、本実施形態のデジタルカメラでは、位相差方式およびコントラスト方式を併用してＡＦ動作の微調整を行う際、位相差方式に用いられる一対の測距用レンズおよび一対の測距用センサのうち、その一方を撮影用センサ１ｂおよび撮影レンズ１ａで代用することができる。これにより、装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、位相差方式により被写体距離を算出する際、撮影レンズ１ａをパンフォーカスの位置に移動させたが、撮影レンズ１ａの位置をそのままにし、撮影用センサ１ｂから出力される第１信号をパンフォーカスに相当する信号に変換するようにしてもよい。そして、変換後の信号から第３信号を生成し、生成した第３信号と測距用センサ１６ｂからの第２信号を基に、被写体距離を求めるようにしてもよい。これにより、撮影レンズ１ａをパンフォーカスの位置に移動させなくて済み、ＡＦ動作の高速化に繋がる。
【００３９】
また、本実施形態では、求めた被写体距離から撮影レンズ１ａを移動させ、コントラスト方式によるＡＦ動作の微調整を行って合焦位置を決定したが、位相差方式により求められた被写体距離からそのまま合焦位置を決定するようにしてもよい。
【００４０】
また、位相差方式とコントラスト方式を連携させることなく、用途に応じて、これらの方式によるＡＦ動作を択一的に選択できるようにしてもよい。また、コントラスト方式によるＡＦ動作で大まかな合焦位置を探索し、位相差方式により求められる被写体距離から合焦位置を設定するようにしてもよい。
【００４１】
最後に、請求項１に記載の第１センサは測距用センサ１６ｂに相当し、可動レンズは撮影レンズ１ａに相当し、第２センサは撮影用センサ１ｂに相当し、信号生成手段は第３信号生成部９ｃに相当する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図
【図２】図１に示す撮影用センサおよび測距用センサの配置を示す図
【図３】図１に示すシステム制御部の内部構成を示す図
【図４】ＡＦ動作を行う際の動作手順を示すフローチャート
【図５】図４のステップＳ１における位相差方式による被写体距離の算出処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４３】
１  撮像部
１ａ  撮影レンズ
１ｂ  撮影用センサ（イメージセンサ）
６  デジタル信号処理部
９  システム制御部
９ａ  焦点調節部
９ｂ  被写体距離算出部
９ｃ  第３信号生成部
１６  測距センサ部
１６ａ  パンフォーカスレンズ
１６ｂ  測距用センサ（ラインセンサ）
１００  デジタルカメラ
【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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