(57)【要約】【課題】  カメラやビデオカメラ等において、被写体となる対象の距離を測定する測距装置、測距方法および同装置を備える撮像装置、撮像方法に関する。【解決手段】  所定の間隔を設けて配置された複数の撮像素子と、各撮像素子上に測距の対象の像を結像させるレンズと、各撮像素子に設定される複数の測距エリアから結像に応じて出力される画像信号に基づいて、測距の対象までの距離を各測距エリアごとに算出する距離算出手段と、算出された距離の分布を生成する距離分布生成手段と、生成された距離の分布に基づいて測距の対象が存在する測距エリア内の位置を特定する測距対象位置特定手段と、を有する測距装置による。【選択図】図２
2012141240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を設けて配置された複数の撮像素子と、
上記各撮像素子上に測距の対象の像を結像させるレンズと、
上記各撮像素子に設定される複数の測距エリアから上記結像に応じて出力される画像信号に基づいて、上記測距の対象までの距離を上記各測距エリアごとに算出する距離算出手段と、
上記算出された距離の分布を生成する距離分布生成手段と、
上記生成された距離の分布に基づいて上記測距の対象が存在する上記測距エリア内の位置を特定する測距対象位置特定手段と、を有する測距装置。
【請求項２】
上記測距対象位置特定手段は、上記各測距エリアの距離の傾きを、上記測距エリアが配列される縦列と横列において算出し、上記傾きに基づいて上記測距エリア内の上記測距の対象の位置を特定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】
上記測距対象位置特定手段は、
上記傾きが０以外の値で一定のとき、上記測距エリアが配列される縦列と横列が重なる測距エリアは、測距の対象が存在しないエリアとして特定することを特徴とする請求項２記載の測距装置。
【請求項４】
上記測距対象位置特定手段は、
上記傾きが０で一定のときは、上記測距の対象が平面であると特定することを特徴とする請求項２記載の測距装置。
【請求項５】
上記測距エリアの縦列の傾きに応じて、測距の対象が屋内にあるか屋外にあるかを判定する屋内外判定手段を、さらに有することを特徴とする請求項２記載の測距装置。
【請求項６】
上記屋内外判定手段は、上記測距エリアの縦列において、重力方向と逆の方向の測距エリアにおいて算出された上記距離が無限遠または算出不能であるとき、測距の対象が屋内にあると判定することを特徴とする請求項５記載の測距装置。
【請求項７】
重力方向を判定する水準器をさらに有することを特徴とする請求項６記載の測距装置。
【請求項８】
撮影レンズを通して被写体の像が結像される撮像素子と、上記撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、上記被写体までの距離を測定するための外測式の測距装置と、を備える撮像装置であって、
上記測距装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の測距装置であることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
所定の間隔を設けて配置された複数の撮像素子と、上記各撮像素子上に測距の対象の像を結像させるレンズと、上記各撮像素子に設定される複数の測距エリアから上記結像に応じて出力される画像信号に基づいて、上記測距の対象までの距離を上記各測距エリアごとに算出する距離算出手段と、上記算出された距離の分布を生成する距離分布生成手段と、上記生成された距離の分布に基づいて上記測距の対象が存在する上記測距エリア内の位置を特定する測距対象位置特定手段と、を有する測距装置において実行される測距方法であって、
上記撮像素子に結像する測距の対象の像に係る画像信号を取得するステップと、
上記画像信号から距離データを算出するステップと、
上記距離データの傾きを算出するステップと、
上記距離データに基づいて、上記測距エリア内における上記測距対象の位置を特定するステップと、を実行することを特徴とする測距方法。
【請求項１０】
撮影レンズを通して被写体の像が結像される撮像素子と、上記撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、上記被写体までの距離を測定するための外測式の測距装置と、を備える撮像装置における撮像方法であって、
レリーズ操作に応じて、上記測距装置が実行する測距方法が、請求項９記載の測距方法であり、
上記測距方法によって測距された結果を用いて、上記被写体までの距離を測定するステップと、
上記被写体までの距離に応じて上記撮像素子に結像させる上記被写体の像の焦点を合焦するステップと、
上記被写体の像に基づく画像データを生成するステップと、を実行することを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラやビデオカメラ等において、被写体となる対象の距離を測定する測距装置、測距方法および同装置を備える撮像装置、撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から外測式の測距装置として、一対のラインセンサを用いたものが知られている。この測距装置は、一対のラインセンサを備え、この一対のラインセンサに対向して配置された一対のレンズを組み合わせてなるものあって、各ラインセンサにおいて、２つ像（測距の対象となるものの像）を取得し、像のずれ（視差）を算出して、三角測量の原理により距離を算出するものである。
【０００３】
上記従来の測距装置として、１つの半導体チップ上に一対のライセンサと、ラインセンサよりもサイズが大きい測光用のセンサを配置し、それぞれのセンサの中心線をずらすことで、半導体チップの細部を小さくし、測距装置全体の小型化を図ることができる測距装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
また、測距の対象とする物の像（以下、「対象」という。）を取得するための受光素子を２つ設け、それぞれの受光素子において、受光する領域を複数の測距エリアに分割し、各測距エリアにおける視差を用いた測距演算を行い、電荷蓄積量が足りない場合には、再度の測距を行って、その電荷蓄積中にストロボや補助光を発光させることで、暗時でも測距を可能にする測距装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
特許文献１および特許文献２に記載されている測距装置は、ラインセンサを用いているため、視野の中心部しか測距することができず、画面全体にわたる測距(多点測距)はできない。広範囲な測距(多点測距)を行うにはラインセンサに代えて二次元センサを用いるとよい。しかし、二次元センサを用いると測距可能な範囲が広範囲になるため、二次元センサにて受光した像のどこに対象が存在するのかを精度よく検出することが求められる。基本的な考え方としては「近側優先」の動作設定がなされているときは、より近い場所に存在する対象を測距することになるが、対象が遠い場所に存在するときには、測距ミスとなる。これは、二次元センサによる測距を行うと、測距結果が多くなることに起因する問題である。
【０００６】
二次元センサを用いた測距における問題点について、図を用いて説明する。図４６は、
測距の対象が屋外にあるときの撮像エリアにて受光される像の例を示す図である。符号４０は撮像エリアを示し、符号６００は測距の対象の像を示している。図４６（ａ）において、撮像エリア４０のほぼ中央に対象６００が存在している。撮像エリア４０は、図４６（ｂ）に示すように縦と横に所定の大きさで分割した測距エリアを設定している。以下において説明のために、撮像エリア４０の縦列に符号Ａ、Ｂ、Ｃを付し、横列に符号ａ、ｂ、ｃを付している。この縦列と横列によって分割された測距エリアごとに距離デ−タを算出すると、撮像エリア４０内の測距エリアの位置によって距離デ−タの値が異なる。この距離デ−タの分布をグラフ化した例を図４７に示す。図４７（ａ）は、縦列に係る距離デ−タの分布の例であって、縦軸に距離の逆数、横軸に縦方向の位置を用いている。図４７（ｂ）は、横列に係る距離デ−タの分布の例であって、縦軸に距離の逆数、横軸に横方向の位置を用いている。
【０００７】
図４７において、縦軸に距離の逆数を用いたのは、距離が無限遠となったときに、グラフにプロットすることができなくなることを防ぐためである。また、図４７（ａ）に示すように、縦列の距離デ−タは、いずれのラインにおいても、上から下に向けて距離デ−タが小さくなるのでグラフは右肩上がりの傾向を示している。すなわち、撮像エリア４０内の上方の測距エリアに係る距離デ−タは値が大きく、撮像エリア４０内の下方の測距エリアに係る距離デ−タの値は小さくなっている。ラインＢにおいては、中央近辺において、距離デ−タの値が小さくなりグラフの増加度合いが他の箇所に比べて大きい部分がある。図４７（ａ）において、点線円６００ａで示した部分が、対象６００が存在する位置になる。
【０００８】
また、図４７（ｂ）に示すように、横列の距離デ−タは、各ラインともに、それぞれ一定の値を示している。ラインａの位置は空になるので、距離デ−タの値は無限遠を示す。よって、その逆数はゼロになる。また、ラインｃの位置は地面なので、撮像エリア４０内では一番近いものにあたる。よって、距離デ−タの逆数は大きくなっている。また、ラインｂ上には、丁度中間付近に対象６００が存在するので、横軸の中央付近の値はやや大きくなっている。点線円６００ａで示した箇所が、対象６００が存在する位置となる。
【０００９】
図４７（ａ）および図４７（ｂ）に示すように、対象６００が存在するラインＢにおいて、中央付近の距離デ−タはほぼ同じ値になっているため、「近距離優先」の設定の測距装置では、もっとも距離デ−タが小さい（逆数が大きい）位置を対象６００が存在する位置であると判定することになる。そうすると、撮像エリア４０内において対象６００が存在する位置に比べて下方位置を対象６００が存在する位置であると誤って検知することになり、正しく対象６００の位置を検知することはできない。
【００１０】
図４６（ａ）の例示においては、撮像エリア４０の下方になるほど、距離デ−タは小さくなる傾向となる。換言すると、撮像エリア４０において重力方向にいくほどに、距離デ−タは小さくなる。このように、測距の対象を検知することができるエリア（撮像エリア４０）が大きくなればなるほど、距離デ−タの変移と対象の存在との関係を正しく認識し、撮像エリア４０内の対象の位置を正しく検知するために、重力方向も考慮する必要がある。
【００１１】
二次元センサを用いた測距における問題点について、別の図を用いて説明する。図４８は、測距の対象が屋内にあるとき、撮像エリアにて受光される像の例を示す図である。撮像エリア４０内には、測距の対象としたい対象６０１と対象６０２が存在している。この撮像エリア４０内の測距エリアごとの距離デ−タの分布をグラフ化した例を図４９に示す。図４９（ａ）は、縦列に係る距離デ−タの分布の例であって、縦軸に距離の逆数、横軸に縦方向の位置を用いている。図４９（ｂ）は、横列に係る距離デ−タの分布の例であって、縦軸に距離の逆数、横軸に横方向の位置を用いている。
【００１２】
図４８（ａ）のようなシ−ンにおいて、実際の測距の対象は、中央に位置する対象６０１であると推定できる。しかし、「近距離優先」に設定されていると、図４９に示すグラフのように、対象６０２の距離デ−タの方が、近距離と判定される結果となるので、対象６０２を測距の対象として誤認識することになる。特に屋内は、遠近の対象が混在することが多いので、二次元センサを用いた測距装置においては、距離デ−タが多くなりすぎて、本来の測距対象以外の対象に係る距離デ−タが多数算出されることになる。よって、二次元センサを用いた測距装置においては、撮影条件（屋内であるか否か）に応じて測距する対象が存在する撮像エリア４０内の位置・範囲を絞ることができる技術が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、二次元センサを用いた測距装置において、二次元センサから出力される距離デ−タの分布傾向に基づいて、測距の対象が存在する位置を特定し、また、対象が存在する状況を認識した上で、測距の対象の位置を特定することで、より精度の高い測距結果を得る測距装置および同装置を用いた測距方法、同装置を備えた撮像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】
【００１４】
本発明に係る測距装置は、所定の間隔を設けて配置された複数の撮像素子と、各撮像素子上に測距の対象の像を結像させるレンズと、各撮像素子に設定される複数の測距エリアから結像に応じて出力される画像信号に基づいて、測距の対象までの距離を各測距エリアごとに算出する距離算出手段と、算出された距離の分布を生成する距離分布生成手段と、生成された距離の分布に基づいて測距の対象が存在する測距エリア内の位置を特定する測距対象位置特定手段と、を有することを主な特徴とする。
【００１５】
また本発明は、上記測距装置に関するものであって、測距対象位置特定手段が、各測距エリアの距離の傾きを測距エリアが配列される縦列と横列において算出し、傾きに基づいて測距エリア内の測距の対象の位置を特定することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、上記測距装置に関するものであって、測距対象位置特定手段が、傾きが０以外の値で一定のとき、測距エリアが配列される縦列と横列が重なる測距エリアは、測距の対象が存在しないエリアとして特定することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、上記測距装置に関するものであって、測距対象位置特定手段が、傾きが０で一定のときは測距の対象が平面であると特定することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、上記測距装置に関するものであって、測距エリアの縦列の傾きに応じて、測距の対象が屋内にあるか屋外にあるかを判定する屋内外判定手段を、さらに有することを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、上記測距装置に関するものであって、屋内外判定手段が、測距エリアの縦列において、重力方向と逆の方向の測距エリアにおいて算出された距離が無限遠または算出不能であるとき、測距の対象が屋内にあると判定することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、上記測距装置に関するものであって、重力方向を判定する水準器をさらに有することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、撮影レンズを通して被写体の像が結像される撮像素子と、撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、被写体までの距離を測定するための外側式の測距装置と、を備える撮像装置に関するものであって、測距装置が、上記のいずれかに記載した測距装置であることを特徴とする。
【００２２】
また本発明に係る測距方法は、所定の間隔を設けて配置された複数の撮像素子と、各撮像素子上に測距の対象の像を結像させるレンズと、各撮像素子に設定される複数の測距エリアから上記結像に応じて出力される画像信号に基づいて、測距の対象までの距離を上記各測距エリアごとに算出する距離算出手段と、算出された距離の分布を生成する距離分布生成手段と、生成された距離の分布に基づいて測距の対象が存在する測距エリア内の位置を特定する測距対象位置特定手段と、を有する測距装置において実行され、撮像素子に結像する測距の対象の像に係る画像信号を取得するステップと、画像信号から距離データを算出するステップと、距離データの傾きを算出するステップと、距離データに基づいて、測距エリア内における測距対象の位置を特定するステップと、を実行することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、撮影レンズを通して被写体の像が結像される撮像素子と、撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、被写体までの距離を測定するための外側式の測距装置と、を備える撮像装置における撮像方法であって、レリーズ操作に応じて、測距装置が実行する測距方法が、上記記載の測距方法であり、この測距方法によって測距された結果を用いて、被写体までの距離を測定するステップと、被写体までの距離に応じて撮像素子に結像させる被写体の像の焦点を合焦するステップと、被写体の像に基づく画像データを生成するステップと、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、測距の対象が複数存在するときであっても、精度よく正確な距離を測定することができる。また、本発明によれば、測距の対象が屋内にあるか屋外にあるかに応じて、より精度よく正確な距離を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る測距装置の例を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る測距装置が備える制御系の例を示す機能ブロック図である
【図３】上記測距装置に係る画像信号の取込タイミングの例を示すチャ−トである。
【図４】従来の測距装置の例を示す縦断面図である。
【図５】従来の測距装置が備えるセンサに結像する像位置と視差の例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る測距装置における撮像エリアと測距エリアの例を示す説明図である。
【図７】本発明に係る測距装置における測距エリアにおける視差の算出方法を示す説明図である。
【図８】本発明に係る撮像素子の受光面の例を示す説明図である。
【図９】本発明に係る測距方法の例を示すフローチャートである。
【図１０】上記測距方法に係る測光処理の例を示すフローチャートである。
【図１１】上記測距方法に係る測距光処理の例を示すフローチャートである。
【図１２】上記測距処理に係る対象位置選択処理の例を示すフローチャートである。
【図１３】上記対象位置選択処理に係るエリア選択処理の例を示すフローチャートである。
【図１４】上記対象エリア選択処理に係るエリア判定処理の例を示すフローチャートである。
【図１５】上記対象エリア選択処理に係るエリア判定処理の別の例を示すフローチャートである。
【図１６】上記対象エリア選択処理に係るエリア判定処理のさらに別の例を示すフローチャートである。
【図１７】上記エリア判定処理に係る屋内・屋外判定処理の例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明に係る測距装置が備える撮像素子に設定される撮像エリアと測距エリアの例を示す説明図である。
【図１９】本発明に係る測距装置の動作の説明に用いる（ａ）測距対象の例、（ｂ）測距対象と測距エリアの相関の例、を示す図である。
【図２０】本発明に係る測距装置の測距エリアごとの測距結果の例を示す図である。
【図２１】上記測距結果を示すものであって、（ａ）測距エリアの縦列分布の例、（ｂ）測距エリアの横列分布の例、を示すグラフである。
【図２２】上記測距結果に基づく（ａ）測距デ−タの傾きの縦列分布の例、（ｂ）測距デ−タの傾きの横列分布の例、を示すグラフである。
【図２３】上記傾きの分布に基づいて抽出される（ａ）候補エリアの例、（ａ）候補エリアと周辺エリアの例、を示す図である。
【図２４】上記測距対象に応じて決定される被写体エリアであって、（ａ）測距エリアとの相関の例、（ｂ）測距対象との相関の例、を示す図である。
【図２５】本発明に係る測距装置の動作の説明に用いる（ａ）測距対象の別の例、（ｂ）測距対象と測距エリアの相関の別の例、（ｃ）測距エリアごとの測距結果の別の例を示す図である。
【図２６】上記測距結果を示すもので、（ａ）測距エリアの縦列分布の別の例、（ｂ）測距エリアの横列分布の別の例、を示すグラフである。
【図２７】上記測距結果に基づく（ａ）測距デ−タの傾きの縦列分布の別の例、（ｂ）測距デ−タの傾きの横列分布の別の例、を示すグラフである。
【図２８】上記測距対象に応じて決定される被写体エリアであって、（ａ）測距対象との相関の別の例、（ｂ）測距エリアとの相関の別の例、を示す図である。
【図２９】本発明に係る測距装置の動作の説明に用いる（ａ）測距対象の更に別の例、（ｂ）測距対象と測距エリアの相関の更に別の例、を示す図である。
【図３０】本発明に係る測距装置の測距エリアごとの測距結果の更に別の例を示す図である。
【図３１】上記測距結果を示すもので、（ａ）測距エリアの縦列分布の更に別の例、（ｂ）測距エリアの横列分布の更に別の例、を示すグラフである。
【図３２】上記測距結果に基づく（ａ）測距デ−タの傾きの縦列分布の更に別の例、（ｂ）測距デ−タの傾きの横列分布の更に別の例、を示すグラフである。
【図３３】上記傾きの分布に基づいて抽出される（ａ）候補エリアの更に別の例、（ａ）候補エリアと周辺エリアの更に別の例、を示す図である。
【図３４】上記測距対象に応じて決定される被写体エリアであって、（ａ）測距エリアとの相関の更に別の例、（ｂ）測距対象との相関の更に別の例、を示す図である。
【図３５】上記測距対象に応じて決定される被写体エリアであって、（ａ）近側優先時の測距対象の例、（ｂ）遠側優先時の測距対象の例、を示す図である。
【図３６】本発明に係る測距装置の動作の説明に用いる（ａ）測距対象の更に別の例、（ｂ）測距対象と測距エリアの相関の更に別の例、（ｃ）測距エリアごとの測距結果の更に別の例を示す図である。
【図３７】上記測距結果を示すもので、（ａ）測距エリアの縦列分布の更に別の例、（ｂ）測距エリアの横列分布の更に別の例、を示すグラフである。
【図３８】上記測距結果に基づく（ａ）測距デ−タの傾きの縦列分布の更に別の例、（ｂ）測距デ−タの傾きの横列分布の更に別の例、を示すグラフである。
【図３９】上記傾きの分布に基づいて抽出される（ａ）候補エリアの更に別の例、（ａ）候補エリアと周辺エリアの更に別の例、を示す図である。
【図４０】上記測距対象に応じて決定される被写体エリアであって、（ａ）測距エリアとの相関の更に別の例、（ｂ）測距対象との相関の更に別の例、を示す図である。
【図４１】上記測距対象に応じて決定される被写体エリアの例を示す図である。
【図４２】上記測距処理にて行われる屋内・屋外判定処理の例を説明する（ａ）測距対象の例、（ｂ）測距デ−タ分布の例、を示す図である。
【図４３】上記測距処理にて行われる屋内・屋外判定処理の別の説明する（ａ）測距対象の例、（ｂ）測距デ−タ分布の別の例を示す図である。
【図４４】本発明に係る測距装置を備えた撮像装置の例を示す外観正面図である。
【図４５】本発明に係る測距装置を備えた撮像装置の例を示す機能ブロック図である。
【図４６】従来の測距方法に係る問題点を説明する（ａ）測距対象の例、（ｂ）撮像エリアの例、を示す図である。
【図４７】上記従来の測距方法に係る測距結果の（ａ）縦ラインの距離分布の例、（ｂ）横ラインの距離分布の例、を示すグラフである。
【図４８】従来の測距方法に係る問題点を説明する（ａ）測距対象の別の例、（ｂ）撮像エリアの別の例、を示す図である。
【図４９】上記従来の測距方法に係る測距結果の（ａ）縦ラインの距離分布の別の例、（ｂ）横ラインの距離分布の別の例、を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る測距装置の実施形態について図面を用いながら説明する。図１は、本発明に係る測距装置の構成を模式的に表した縦断面図である。図１において測距装置１は、レンズアレイ１１、撮像素子１５、基板１８を有してなる。
【００２７】
レンズアレイ１１は、２つの測距用レンズ（レンズ１２ａ、レンズ１２ｂ）が一体に形成されてなるものである。このレンズ１２ａとレンズ１２ｂは、同形状かつ同焦点距離のものである。また、レンズ１２ａの光軸１4ａと、レンズ１２ｂの光軸１４ｂは平行であって、その間隔が基線長Ｄである。
【００２８】
本明細書において、測距装置１の方向を示すとき、光軸１４ａと光軸１４ｂに沿う軸をＺ軸とし、このＺ軸に垂直かつ光軸１４ａから光軸１４ｂに向かう方向をＹ軸とし、Ｚ軸とＹ軸の両方に直交する方向をＸ軸としたとき、Ｘ軸の正方向を上向き、Ｘ軸の負方向を下向きと表記する。レンズ１２ａとレンズ１２ｂはＸＹ平面上に配置されており、両レンズの中心はＹ軸上に配置されている。よって、レンズ１２ａとレンズ１２ｂがＺ軸方向に向いている状態で、かつ、レンズ１２ａとレンズ１２ｂがＹ軸上にある状態が、通常の使用状態である。レンズ１２ａとレンズ１２ｂがＺ軸方向に向いている状態で、かつ、レンズ１２ａとレンズ１２ｂがＸ軸上にある状態は、測距装置１を９０度傾けて使用する状態である。通常状態で、測距装置１の視差Δは、Ｙ軸方向に発生する。
【００２９】
撮像素子１５は、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子であって、シリコンウェハ上に半導体プロセスにより形成された多数の受光素子（画素）からなる。本実施例では、撮像素子１５にＣＣＤを用いている。撮像素子１５は、２つの受光面１６ａと受光面１６ｂを有する。受光面１６ａには、レンズ１２ａを通過した対象の像が結像される。受光面１６ｂには、レンズ１２ｂを通過した対象の像が結像される。受光面１６ａと受光面１６ｂは、レンズ１２ａとレンズ１２ｂの基線長Ｄに応じた隔たりをもって配置されている。
【００３０】
受光面１６ａと受光面１６ｂは同じ大きさの矩形からなり、受光面１６ａと受光面１６ｂの対角中心が、レンズ１２ａとレンズ１２ｂと光軸はほぼ一致するように配置されている。このように受光面１６ａと受光面１６ｂを離間して配置することで、入射した光線が隣接する受光面へ漏れることを防止する壁などを設ける必要がない。
【００３１】
基板１８は、撮像素子１５が出力する画像信号に対して所定の画像処理を行うデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を備えている。基板１８が備えるＤＳＰによって、レンズアレイ１１を介して受光面１６ａと１６ｂに結像した被写体像に基づく画像信号に所定の処理を行って、測距を行うことができるように構成されている。
【００３２】
次に、基板１８が備える機能ブロックについて、図２を用いて説明する。図２において基板１８は、測距用センサ１用Ｆ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ１８１、測距用センサ２用Ｆ／Ｅ−ＩＣ１８２、プロセッサ１８３、ＳＤＲＡＭ１８４、ＲＯＭ１８５、加速度センサ１８６を有してなる。
【００３３】
基板１８には撮像素子１５である受光面１６ａおよび受光面１６ｂから取り込まれる被写体像が画像信号に変換されて入力される。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１８１は、撮像素子１５の受光面１６ａにて結像した測距の対象の像に基づく画像信号に対応し、受光面１６ａに結像した対象に応じた画像信号をデジタルデ−タに変換するためのＣＤＳ（相関２重サンプリング回路）１８１−１、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換回路）１８１−２、ＡＤＣ１８１−３と、を有してなる。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１８２は、撮像素子１５の受光面１６ｂにて結像した測距の対象の像に基づく画像信号に対応し、受光面１６ｂに結像した対象に応じた画像信号をデジタルデ−タに変換するためのＣＤＳ１８２−１、ＡＤＣ１８２−２、ＡＤＣ１８２−３と、を有してなる。
【００３４】
Ｆ／Ｅ−ＩＣ１８１とＦ／Ｅ−ＩＣ１８２において画像信号から変換されたデジタルデ−タは、プロセッサ１８３のＣＣＤ信号処理ブロック１８３−１へと入力される。これらの信号処理動作はＣＣＤ信号処理ブロック１８３−１から出力されるＶＤ／ＨＤ／ＣＬＫ（垂直駆動／水平駆動／クロック）信号より、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１８１−４およびＴＧ１８２−４を介して制御される。
【００３５】
プロセッサ１８３は、測距装置１の全体制御を行い、ＣＣＤ信号処理ブロック１８３−１、ＣＰＵブロック１８３−２、メモリコントロ−ラブロック１８３−３、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）ブロック１８３−４、加速度センサ１８６が接続されるＩ２Ｃブロック１８３−５を有し、これらは相互にバスラインで接続されてなる。プロセッサ１８３の外部には、ＹＵＶ画像デ−タを保存するＳＤＲＡＭ１８４が備わり、プロセッサ１８３とバスラインによってつながっている。またプロセッサ１８３の外部には、制御プログラムが格納されたＲＯＭ１８５が備わり、プロセッサ１８３とバスラインによってつながっている。
【００３６】
外部Ｉ／Ｆブロック１８３−４は、上記デジタルデ−タを用いた所定の演算処理によって算出される測距デ−タに基づく測距結果の出力と、測距のモ−ド設定に係る信号を受け取るインターフェースである。設定され得る測距モ−ドには、例えば「近距離優先モ−ド」、「遠距離優先モ−ド」などがある。設定モ−ドの変更は、外部Ｉ／Ｆブロック１８３−４を介して接続する図示しない外部装置からの指示による。外部装置は、例えばデジタルカメラなどの撮像装置である。
【００３７】
ＲＯＭ１８５には、測距演算処理部１８５ａ、距離分布生成処理部１８５ｂ、被写体位置選択処理部１８５ｃの各種制御プログラムが格納されている。被写体位置選択処理部１８５ｃは、屋内屋外判定処理部１８５１と、測距優先選択処理部１８５２と、合成エリア生成処理部１８５３の各プログラムから構成されている。
【００３８】
ＲＯＭ１８５に格納されている各制御プログラムによって、ＣＣＤ信号ブロック１８３−１が撮像素子１５に対し、ＴＧ１８１−４やＴＧ１８２−４を介して、ＶＤ信号に同期した画像信号を取り込む制御処理を行う。本実施例における取り込みタイミング（以下「フレームレート」という。）は、３０ｆｐｓである。
【００３９】
図３に、画像信号の取り込みタイミングに係るタイミングチャ−トの例を示す。図３において、ＶＤ信号の立ち下がりをトリガとして、電子シャッタ動作が行われ、その後に露光処理が行われる。従って、撮像素子１５は電子シャッタの設定によって、露光量を制御することができるように構成されている。
【００４０】
ここで、ラインセンサを用いて、視差を用いた測距方法について説明する。図４は、従来から知られているラインセンサを用いた測距装置の例を示す模式図である。図４において、測距の対象である符号１１１の像光が２つの光学系１１２ａと１１２ｂに結像する位置を、符号１１４ａと符号と１１４ｂによって示している。
【００４１】
ラインセンサ１１５ａの結像位置１１４ａと、ラインセンサ１１５ｂの結像位置１１４ｂの関係を、図５を用いて説明する。図５に示すように、結像位置１１４ａと結像位置１１４ｂは、視差Δだけずれる。よって、ラインセンサ１１５ａとラインセンサ１１５ｂから出力される画像信号に基づいて、視差Δを検出すれば、測距対象１１１までの距離Ａ（図４参照）を算出することができる。
【００４２】
距離Ａを算出する演算式について説明する。図４に示すように、レンズ１１３ａとレンズ１１３ｂの光軸の距離を基線長Ｄ、レンズ１１３ａおよびレンズ１１３ｂから測距対象１１１までの距離をＡ、各レンズのそれぞれの焦点距離をｆとすると、距離Ａ≫焦点距離ｆの関係が成り立つときには、距離Ａは式１で求めることができる。
（式１）  Ａ＝Ｄ・ｆ/Δ
【００４３】
基線長Ｄと焦点距離ｆは測距装置の組み立て時において既知であるから、視差Δを検出して式１による演算処理を行うことで、測距対象１１１までの距離Ａを算出することができる。このように２つのラインセンサによって結像位置の差（視差Δ）を検出することで、測距することができ、この方式を三角測量方式という。このような従来の測距装置１１６は、光学系の視野全体のうち、レンズ解像度の高い中心部にラインセンサ１１５ａとラインセンサ１１５ｂを配置し、これによって、測距対象１１１の像を受光するため、視野の中心部において、焦点合わせが行われることになる。
【００４４】
次に、本発明に係る測距装置の実施形態について説明する。本発明に係る測距装置は、二次元センサを備えており、上記の三角測量方式を用いた測距処理を行う。本実施例に係る測距装置１が有する撮像素子１５は、既に説明したように、２つの受光面１６ａおよび１６ｂを有している。以下、本明細書において、受光面１６ａの全領域と、受光面１６ｂの全領域をともに「撮像エリア４０」として表記する。また、撮像エリア４０を所定の大きさで分割して形成される各領域を「測距エリア５０」として表記する。
【００４５】
図６において測距エリア５０は、撮像エリア４０を縦列５、横列５に分割して、２５のエリアが形成されている。ただし、本発明に係る測距装置における測距エリアの形成において、この例に限ることはなく、任意の数で撮像エリア４０を分割すればよい。なお、測距エリア５０は物理的に形成されるものではなく、論理的な設定によって形成されるものである。
【００４６】
測距装置１は、測距エリア５０毎に、上記にて説明した視差に基づく測距を行う。すなわち、各測距エリア５０にて受光した測距対象の像に基づく画像信号によって、測距エリア５０ごとの視差を検出し、測距エリアごとに距離デ−タを算出する。図６において、「ａ」で示す測距エリア５０を、「Ａ」で示す測距エリア５０の視差によって、この位置（撮像エリア４０の左上の位置）における距離デ−タを算出する。
【００４７】
具体的には、図７に示すように、「ａ」に対応する測距エリア５０と「Ａ」に対応する測距エリア５０を水平方向に数画素ずらしながら、その画素差分を求めて、その差分が最も小さい位置を視差とする。この測距エリア５０には例えば空の像が結像していて視差を判別できないときは、視差を「ゼロ」として、測距不能とする。
【００４８】
本発明に係る測距装置は、露光量を可変することができるので、簡易的に測光機能を備えている。多分割のセンサを用いて視野領域全体を複数に分割し、各領域の明るさを測定することができる。図８は撮像素子の受光面１６ａ（１６ｂ）を分割した様子を示す図である。
【００４９】
図８のように分割された受光面１６ａ（１６ｂ）に出力された信号が、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１８１とＦ／Ｅ−ＩＣ１８２を介してＣＣＤ信号処理ブロック１８３−１へ入力され、ＳＤＲＡＭ１８４に格納されたＹＵＶ信号から、これらの分割エリア内のＹ値（輝度）を用いて、Ｙ値の加算と、対象画素数による乗算を行うことで、評価値を算出する。算出された評価値から得られる輝度分布によって適正露光量を算出し、測距対象の明るさを検知する。その結果に対して、ＴＧ１８１−４およびＴＧ１８２−４を介して電子シャッタを変化させることで、測距対象が明るいときに応じた露光量や、測距対象が暗いときに応じた露光量など、露光量を変化させることができる。
【００５０】
次に、図２に戻り、Ｉ２Ｃブロック（１８３−４）に接続されている加速度センサ１８６について説明をする。加速度センサ１８６は、測距装置１に係る重力方向を検知するための水準器として機能し、測距装置１の向きを特定するために用いるものである。加速度センサは、３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の角度、温度デ−タを出力するセンサである。
【００５１】
ここで、加速度センサ１８６の出力から、測距装置１の傾き角度（θ）を算出する方法について説明する。ここではＸ軸、Ｙ軸から求めるロ−ル角を例にする。ピッチ角に関しての軸が変わるだけで算出方法は同じである。加速度センサの出力デ−タについてＸ軸に係る重力による出力を「ｘ」、Ｙ軸に係る重力による出力を「ｙ」、温度に係る出力を「t」、重力がゼロのときの出力を「ｇ（ｔ）」、Ｘ軸に係る重力とＹ軸に係る重力の比をＲ、検出角をθとすると、ｇ（ｔ）は式２によって、Ｒ（ｘ，ｙ，ｔ）は式３によって、θは式４によって算出される。
（式２）  ｇ（ｔ）＝２０４８＋０．４×ｔ
（式３）  Ｒ（ｘ、ｙ、ｔ）＝（ｙ−ｇ（ｔ））／（ｘ−ｇ（ｔ））
（式４）  θ＝１８０／π×ａｒｃｔａｎ（Ｒ（ｘ、ｙ、ｔ））−θ０
【００５２】
ここで、θが０°＜θ＜３６０°の範囲内であれば、θの候補は２つ存在するので、式３のｘ−ｇ（ｔ）の符号によって、いずれのθを採用するかを判断する。θが＋９０度近傍であれば、θ０ではなくθ９０を用いて式４の演算を行う。このときの演算式は「θ＝１８０／π×ａｒｃｔａｎ（Ｒ（ｘ、ｙ、ｔ））−θ９０」となる。θが−９０度近傍であれば、θ０ではなくθ２７０を用いて式４の演算を行う。このときの演算式は「θ＝１８０／π×ａｒｃｔａｎ（Ｒ（ｘ、ｙ、ｔ））−θ２７０」となる。
【００５３】
ここで、θ０は、測距装置１が水平状態（０°）における撮像素子１５と加速度センサ１８６の相対ロ−ル角となる。また、θ９０は、測距装置１を縦にした状態（＋９０°）における撮像素子１５と加速度センサ１８６の相対ロ−ル角となる。また、θ２７０は、測距装置１を縦にした状態（−９０°）における撮像素子１５と加速度センサ１８６の相対ロ−ル角となる。以上の式２乃至４を用いて測距装置１の傾き角度を算出することができる。
【００５４】
（実施例１）
次に、本発明に係る測距装置の実施形態について図を用いて説明する。本実施例に係る測距装置１の動作は、ＲＯＭ１８５（図２参照）に格納された各制御プログラムによって実行されるものである。図９は、本実施例に係る撮像装置１にて実行される測距方法の例を示すフローチャートである。本発明に係る測距装置は、図９のフローチャートのように、先ず測光処理（９−１）を行い、その後に、測光処理の結果に応じた露光設定を用いて、測距処理（９−２）を行う。本発明に係る測距装置が実行する「測距方法」には、図９に示す測光処理（９−１）と測距処理（９−２）が含まれるものとする。
【００５５】
測光処理（９−１）について、図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、光学系を介して撮像素子１５の受光面１６ａと受光面１６ｂに結像した測距の対象物の像に応じて出力される画像信号を、ＣＣＤ信号処理ブロック１８４−１にてＹＵＶ変換し、このＹＵＶ画像信号に基づいて、露光の評価値を算出する測光演算処理が行われる（１０−１）。次に、算出された評価値に応じて測距対象のＹ値（輝度）を検知して、適正露光になる露光量（電子シャッタのシャッタ−スピ−ド）を設定する露光量設定処理が行われる（１０−２）。次に、設定された露光量に基づいて撮像素子１５のＴＧを設定するＴＧ設定処理が行われる（１０−３）。
【００５６】
図９に戻る。上記のように、露光量設定処理（１０−２）において設定された露光量に基づいて撮像素子１５の露光処理を行って画像信号を取得し、測距処理（９−２）を行う。測距処理（９−２）について、図１１のフローチャートを用いて説明する。まず、２つの測距用センサである撮像素子１５の露光のタイミングを取るためＶＤ信号待ち処理を行う（１１−１）。次に、露光した画像信号をＣＣＤ信号処理ブロック１８４−１にてＹＵＶ信号に変換した画像信号に基づいて、各測距エリア５０における測距演算処理を行う（１１−２）。測距演算処理（１１−２）は、図７を用いて説明したとおり、２つの撮像エリア４０内の同じ位置にある測距エリア５０同士の視差によって、距離を算出する処理である。
【００５７】
ここで、測距エリア５０の構成について説明をする。図６を用いて説明をしたとおり、測距エリア５０は、撮像素子１５の受光面上に設定された一定の大きさの画素の集合である。その例を図１８に示す。図１８は、測距装置１が備える撮像素子１５の、２つの受光面エリア（１６ａと１６ｂ）における測距エリアの設定状態を模式的に示した図である。図１８において、２つの撮像エリアには符号４０を付している。撮像エリア４０には、複数の測距エリア５０が、縦５列と横５列の計２５エリアが設定されている。
【００５８】
本明細書では、撮像エリア４０を縦と横それぞれ５分割した測距エリア５０を用いて説明を行うので、測距エリア５０の縦列に対して符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを付し、横列には符号ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを付しておく。以下の説明において、各測距エリア５０を区別するときには、この符号を用いることとする。例えば、図面の左上の測距エリア５０を示すときは、「測距エリア５０Ａａ」と表記する。なお、図１８おいて、隣接する測距エリア５０には隙間が現されているが、実際の測距エリア５０は、隣接する測距エリア５０に隙間を設ける必要はない。
【００５９】
図１１に戻る。測距演算処理（１１−２）によって算出された各測距エリア５０の距離デ−タを用いて、測距エリア５０の縦ラインと、測距エリア５０の横ラインごとに距離デ−タの分布を算出する距離分布生成処理を行う（１１−３）。距離デ−タの分布は、測距対象の周囲環境によって大きく異なる。まず、測距対象が屋内にある場合について説明する。
【００６０】
図１９は、測距対象が屋内環境にいる場合を想定した例である。図１９（ａ）は、測距の対象６０が、屋内かつ撮像エリア４０の中央付近に存在している状態を表している。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に測距エリア５０を重ね合わせた状態を示している。
【００６１】
図１９の状態における各測距エリア５０の距離デ−タの例を図２０に示す。図２０において示されている各測距エリア５０内の数字は、測距エリア５０ごとに行われた距離演算処理（１１−２）によって算出された距離デ−タの逆数を例示している。すなわち、図２０において、数字が大きい測距エリア５０ほど測距対象までの距離が近いことを表す。距離の逆数を用いることで、距離が算出できないとき（距離が「０」とされたとき）であっても、演算処理を行うことができる。
【００６２】
図２０に例示した距離デ−タから、測距エリア５０の縦列と横列ごとの距離デ−タの分布を生成する処理が距離分布生成処理（１１−３）である。距離分布生成処理（１１−３）の例として、測距エリア５０の位置による距離デ−タの変位を示すグラフを生成する処理を用いる。図２１は、距離分布生成処理（１１−３）にて生成される距離デ−タの分布を示すグラフの例である。図２１において、グラフの縦軸には距離デ−タの逆数を、横軸に測距エリア５０の位置を用いている。
【００６３】
図２１（ａ）は、ＡからＥまでの縦列について距離データの分布を示したグラフであって、横軸には測距エリア５０の横列の位置（ａからｅ）を用いている。また、図２１（ｂ）は、ａからｅまでの横列についての距離データの分布を示したグラフであって、横軸には測距エリア５０の縦列の位置（ＡからＥ）を用いている。以下、本明細書において、距離デ−タの分布の例を説明するグラフにおいて、図２１と同じ縦軸と横軸を用いる。
【００６４】
図２１に示すように、屋内環境において、かつ、測距の対象６０が撮像エリア４０の中央付近にのみあるときは、測距エリア５０の左右方向中央の縦列であるＣ列において、測距デ−タの変化が大きい。測距エリア５０の上下方向中央の横列であるｃ列において、距離デ−タの変化が大きい。
【００６５】
図１１に戻る。次に、距離分布生成処理（１１−３）よって生成された距離デ−タの分布に基づいて、対象６０が測距エリア５０内で存在する位置を選択する対象位置選択処理を行う（１１−４）。この対象位置選択処理（１１−４）の詳細な処理の流れについて図１２のフローチャートを用いて説明する。先ず距離分布生成処理（１１−３）で生成され測距エリア５０毎の距離デ−タ分布に基づき、各列における距離デ−タの傾きを算出する。この傾きによって被写体が存在する測距エリア５０を選択するエリア選択処理（１２−１）を行う。エリア選択処理の詳細について、図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００６６】
まず、傾き検出処理（１３−１）を行う。傾き検出処理（１３−１）は、測距エリア５０の縦列と横列毎に距離デ−タの傾きを算出する処理である。「距離デ−タの傾き」とは、隣接する測距エリア５０の距離デ−タの差分の絶対値をいう。図２０に示した距離デ−タを例に用いて説明する。例えば、測距エリア５０Ａｂの傾きは、測距エリアＡｂ（０．２６）と測距エリアＡａ（０．２６）の差分であるから「傾きはゼロ」となる。同様に、測距エリア５０Ｃｃの傾きは、測距エリアＣｃ（０．７６）と測距エリアＣｂ（０．２５）の差分であるから「傾きは０．５１」となる。
【００６７】
このように、傾きは、一つ隣の測距エリア５０の距離デ−タの差分である。本実施例においては、縦Ａ列の傾きと横ａ列の傾きの算出は、縦Ａ列から縦Ｂ列の距離デ−タを減じ、その結果が負数となれば傾きをゼロとし、正数であれば絶対値を傾きとしている。また、横ａ列から横ｂ列の距離デ−タを減じ、その結果が負数となれば傾きをゼロとし、正数であれば絶対値を傾きとしている。
【００６８】
図２０に示した距離デ−タの傾きをグラフ化すると、図２２に示す例のようになる。図２２のグラフは、縦軸に傾きの大きさを示し、横軸に測距エリア５０毎の位置を示している。図２２（ａ）は、ＡからＥまでの縦列について距離データの傾きを示したグラフであって、横軸には測距エリア５０の横列（ａからｅ）を用いている。図２２（ｂ）は、ａからｅの横列について距離データの傾きを示したグラフであって、横軸には測距エリア５０の縦列（ＡからＥ）を用いている。
【００６９】
次に算出された傾きから、対象６０が存在する測距エリア５０の位置を検索するエリア検索処理を行う（１３−２）。まず測距エリア５０の縦列における傾き（横列方向の傾き）において、急激な変化を示す最初のポイントを抽出する。例えば、図２２（ａ）に示すように、縦Ｃ列が横ｃ列の位置において急激な変化を示している。また、縦Ａ列、Ｂ列、Ｄ列、Ｅ列においては、横ｅ列において急激な変化を示している。よって、抽出すべきポイントは、横ｃ列と横ｅ列となる。
【００７０】
また、図２２（ｂ）に示すように、横ｃ列、横ｄ列が縦Ｃ列において、急激な変化を示している。よって、抽出すべきポイントは、縦Ｃ列となる。
【００７１】
このように、隣接する測距エリア５０の距離デ−タの差である傾きが急激に変化する箇所を、縦列と横列において抽出し、縦列と横列において共通して変化しているポイントを特定する。図２２の例によれば、縦列と横列において共通して傾きが大きい測距エリア５０は、図２３（ａ）に示すように、測距エリア５０Ｃｃとなる。この測距エリア５０Ｃｃが、対象物６０が存在するエリアの候補となる。
【００７２】
次に、エリア検索処理（１３−２）において、上記のように候補エリアが特定された場合は（１３−３のＹＥＳ）、エリア判定処理（１３−４）が行なわれる。エリア判定処理（１３−４）について、図１４のフローチャートを用いて説明する。まず、候補エリア（図２０における測距エリア５０Ｃｃ）の周辺検索処理を行う（１４−１）。周辺検査処理（１４−１）とは、対象６０が１つの測距エリア５０の範囲内に収まらず、複数の測距エリア５０にまたがっていることがあるため候補エリアの距離デ−タと同じ値を有する周辺の測距エリア５０を抽出する処理である。
【００７３】
図２３（ａ）にて特定された候補エリア（測距エリア５０Ｃｃ）の距離デ−タは「０．７６」であるので、周辺検査処理（１４−１）は、測距エリア５０Ｃｃの周囲に存在する測距エリア５０において、距離デ−タが「０．７６」である測距エリア５０を抽出する。図２３（ｂ）にて示すように、測距エリア５０Ｃｄと測距エリア５０Ｃｅの距離デ−タがともに「０．７６」であるので、これらが周辺エリアに該当する。
【００７４】
なお、周辺検査処理（１４−１）では、候補エリアの距離デ−タと同値の隣接する測距エリア５０を周辺エリアとするだけでなく、候補エリアの距離デ−タと所定の範囲内にあたる近似値をもって周辺エリアとしてもよい。この場合、近似値とする数値範囲は予め設定して、ＲＯＭ（１８５）に記憶しておけばよい。
【００７５】
図１４に戻る。周辺検査処理（１４−１）によって周辺エリアが抽出されたとき（１４−２のＹＥＳ）、抽出された（特定された）周辺エリア（測距エリア５０Ｃｄと５０Ｃｅ）も対象６０が存在する測距エリア５０としてエリア合成処理（１４−３）が行われる。エリア合成処理（１４−３）は、候補エリアである測距エリア５０Ｃｃと、周辺エリアである測距エリア５０Ｃｄと測距エリア５０Ｃｅを、対象６０が存在するエリアとして、図示しない記憶手段に記憶する。周辺検索処理（１４−１）において、周辺エリアが特定されないとき（１４−２のＮＯ）、候補エリアのみ（測距エリア５０Ｃｃ）を対象６０が存在するエリアとして図示しない記憶手段に記憶する。
【００７６】
図１３に戻る。エリア判定処理（１３−４）の後に、被写体エリア決定処理が行われる（１３−５）。被写体エリア決定処理（１３−５）は、エリア判定処理（１３−４）の結果を用いて、被写体エリアを設定する処理である。具体的には、候補エリアと判定された測距エリア５０Ｃｃと、周辺エリアと特定された測距エリア５０Ｃｄと測距エリア５０Ｃｅを合成したエリアを、被写体エリア７０として決定する（１３−５）。被写体エリアとは、測距処理の後に行われる撮像処理において、ＡＦ処理を行うときに用いるエリアである。被写体エリア７０の例を図２４（ｂ）に示す。
【００７７】
エリア検索処理（１３−２）において、候補エリアがなかった場合（１３−３のＮＯ）、被写体が平面被写体であるか否かを判定する平面被写体判定処理（１３−６）を行う。平面被写体判定処理（１３−６）は、傾きの傾向を用いて平面被写体であるか否か判定する処理である。平面被写体判定処理（１３−６）について、図２５乃至２８を用いて説明する。例えば、図２５（ａ）に示すような画像が撮像エリア４０に取り込まれているときは、人物や物がなく壁と天井、床のみが存在する状態であるから、各測距エリア５０の距離デ−タは図２５（ｃ）のようになる。つまり、各測距エリア５０の距離デ−タは、ほぼ一定になる。
【００７８】
図２５（ｃ）の距離デ−タの分布を図２６に示す。平面被写体の場合、測距エリア５０の縦列の分布（図２６（ａ））は、どの列においても同じ傾向を示し、床面を含む横ｅに該当する測距エリア５０Ａｅから５０Ｅｅの値は大きいが、それ以外の測距エリア５０はほぼ同じ距離デ−タとなっている。また、横列の距離デ−タの分布（図２６（ｂ））は、床面を含むｅ列以外は、殆ど同じ値になっている。
【００７９】
傾き検出処理（図１３の１３−１）によって、距離デ−タの傾きを算出すると、図２７に示すように、縦列の傾き（図２７（ａ））は、横ｅの傾きのみが大きく、他の傾きはほぼゼロとなる。また、横列の傾き（図２７（ｂ）は、ほぼ一定かつ値が小さく、ゼロに近いものとなる。
【００８０】
このように、傾きが、縦列、または横列の一定の箇所においてのみ検出され、それ以外ではゼロに近いとき、平面被写体であると判定することができる。
【００８１】
平面被写体判定処理（１３−６）において、平面被写体であると判定された場合は（１３−７のＹＥＳ）、撮像エリア４０の中央にある測距エリア５０Ｃｃとその周囲の測距エリア５０を平面エリアとして決定する（１３−８）。図２８は、平面エリアの例を示す。図２８において、被写体エリア７１が平面エリアである。
【００８２】
平面被写体判定処理（１３−６）において、平面被写体であると判定されなかった場合は（１３−７のＮＯ）、被写体が存在するエリアを判定することができないとして、「判定不能」の決定をする（１３−９）。以上のように、エリア選択処理（１２−２）において、測距対象が存在する測距エリア５０を選択することができる。
【００８３】
図１２に戻る。エリア選択処理（１２−１）において、被写体エリア７０または７１が決定している場合は（１２−４のＹＥＳ）、その被写体エリア７０または７１に対応する測距エリア５０の測距デ−タから距離設定処理を行う（１２−５）。距離設定処理（１２−５）において、合成エリアや、平面エリアであった場合は、その複数あるエリアの測距結果の平均値を対象距離として設定する。エリア判定処理（１２−２）において、エリアが決定しなかった場合は、距離設定不能処理（１２−６）を行う。距離設定不能処理（１２−６）においては、無限遠を対象の位置として設定する。測距装置１がデジタルカメラなどの撮像装置に適用されるときは、無限遠に設定するのではなく、当該撮像装置の過焦点距離に設定してもよい。
【００８４】
距離設定処理（１２−５）、距離設定不能処理（１２−６）のいずれかの後に、図９に示す測距処理（９−２）は終了する。以上の処理は、測距装置１が動作している間は繰り返し実行される。これによって、常に、被写体の環境に合わせた測距処理を行うことができる。
【００８５】
（実施例２）
次に、本発明に係る測距装置の別の実施例について説明する。本実施例は、撮像エリア４０内に測距の対象が複数存在したときに実行される処理の例である。本実施例に係る測距装置１における各種の動作は、実施例１と同様に、ＲＯＭ１８５（図２参照）に格納された各制御プログラムによって実行されるものである。
【００８６】
図９は、本実施例に係る撮像装置１にて実行される測距方法の流れの例を示すフローチャートである。本発明に係る測距装置は、図９のフローチャートに示すように、先ず測光処理（９−１）を行い、その後に、測光処理の結果に応じた露光設定を用いて、測距処理（９−２）を行う。本発明に係る測距装置が実行する「測距方法」には、図９に示す測光処理（９−１）と測距処理（９−２）が含まれるものとする。
【００８７】
測光処理（９−１）について、図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、光学系を介して撮像素子１５の受光面１６ａと受光面１６ｂに結像した測距の対象物の像に応じて出力される画像信号を、ＣＣＤ信号処理ブロック１８４−１にてＹＵＶ変換し、このＹＵＶ画像信号に基づいて、露光の評価値を算出する測光演算処理が行われる（１０−１）。次に、算出された評価値に応じて測距対象のＹ値（輝度）を検知して、適正露光になる露光量（電子シャッタのシャッタ−スピ−ド）を設定する露光量設定処理が行われる（１８１）。次に、設定された露光量に基づいて撮像素子１５のＴＧを設定するＴＧ設定処理が行われる（１８２）。
【００８８】
図９に戻る。上記のように、露光量設定処理（１８１）において設定された露光量に基づいて撮像素子１５の露光処理を行って画像信号を取得し、測距処理（９−２）を行う。測距処理（９−２）について、図１１のフローチャートを用いて説明する。まず、２つの測距用センサである撮像素子１５の露光のタイミングを取るためＶＤ信号待ち処理を行う（１１−１）。次に、その露光した画像信号がＣＣＤ信号処理ブロック１８４−１にてＹＵＶ変換された画像信号に基づいて、各測距エリア５０に対して測距演算処理を行う（１１−２）。この測距演算処理（１１−２）によって、測距エリア５０ごとの距離デ−タが算出される。
【００８９】
測距演算処理（１１−２）によって算出された各測距エリア５０の距離デ−タを用いて、測距エリア５０の縦ラインと、測距エリア５０の横ラインごとに距離デ−タの分布を算出する距離分布生成処理を行う（１１−３）。本実施例では、測距対象が屋内にあり、かつ、複数の場合について説明する。
【００９０】
図２９は、測距対象が屋内環境にあり、かつ、複数の対象６０ａと６０ｂが存在する場合を想定した例である。図２９（ａ）において、測距の対象となる対象６０ａと６０ｂは、撮像エリア４０の中央を挟んで左右に存在している。図２９（ｂ）は、図２９（ａ）に測距エリア５０を重ね合わせた状態を示している。
【００９１】
図２９に示した状態における各測距エリアの距離デ−タの例が図３０である。この距離デ−タから、測距エリア５０の縦列と横列を区別して距離データの分布を生成する処理が距離分布生成処理（１１−３）である。距離分布生成処理（１１−３）の例として、測距エリア５０の位置によって変位する距離デ−タをグラフ化する処理を用いる。図３１は、距離分布生成処理（１１−３）において生成される距離デ−タの分布を示すグラフの例である。図３１において、グラフの縦軸には距離デ−タの逆数を、横軸に測距エリア５０の位置を用いている。
【００９２】
図３１（ａ）は、縦列（Ａ列からＥ列まで）の分布を示したグラフであって、横軸には測距エリア５０の横列の位置（ａ列からｅ列まで）を用いている。また、図３１（ｂ）は、横列（ａ列からｅ列まで）の分布を示したグラフであって、横軸には測距エリア５０の縦列の位置（Ａ列からＥ列まで）を用いている。図３１に示すように、図２９に示した屋内環境であって、かつ、２つの測距の対象が（対象６０ａと６０ｂ）撮像エリア４０内に分散して存在している環境では、測距エリア５０の縦Ｂ列と縦Ｄ列において、測距デ−タの変化が大きく、また、横ｃ列からｅ列の距離デ−タの変化が大きい。
【００９３】
図１１に戻る。次に、距離分布生成処理（１１−３）よって生成された距離デ−タの分布に基づいて、測距の対象６０ａと６０ｂの測距エリア５０内での位置を選択する対象位置選択処理を行う（１１−４）。この対象位置選択処理（１１−４）の詳細な処理の流れについて図１２のフローチャートを用いて説明する。先ず距離分布生成処理（１１−３）で生成され測距エリア５０毎の距離デ−タ分布に基づく傾きを算出する。この傾きによって被写体が存在する測距エリア５０を選択するエリア選択処理（１２−１）が行われる。エリア選択処理の詳細について、図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００９４】
まず、距離デ−タの傾きを算出する処理（１３−１）を行う。傾き検出処理（１３−１）によって算出された傾きをグラフ化すると、図３２に示す例のようになる。次に算出された傾きから、対象６０がａと６０ｂが存在する測距エリア５０の位置を検索するエリア検索処理を行う（１３−２）。まず測距エリア５０の縦列における傾き（横列方向の傾き）において、急激な変化を示す最初のポイントを抽出する。例えば、図３２（ａ）の場合は、縦Ｂ列が横ｄ列の位置において急激な変化を示し、縦Ｄ列が横ｃ列の位置において急激な変化を示している。よって、抽出すべきポイントは、縦Ｂ列と縦Ｄ列となる。
【００９５】
また、図３２（ｂ）に示すように、横ｂ列が縦Ｂ列の位置において急激な変化を示し、横ｃ列が縦Ｄ列の位置において急激な変化を示している。よって、抽出すべきポイントは、横ｂ列と横ｃ列となる。
【００９６】
図１３に戻る。エリア検索処理（１３−２）において候補エリアが特定できたとき（１３−３のＹＥＳ）、エリア判定処理（１３−４）が行なわれる。エリア判定処理（１３−４）について、図１５のフローチャートを用いて説明する。図１５において、エリア判定処理（１３−４）は、まず、候補エリア（図３０における測距エリア５０Ｃｃ）の周辺検索処理を行う（１５−１）。
【００９７】
図３３（ａ）にて特定された候補エリアの一つである測距エリア５０Ｂｄの距離デ−タは「０．７８」であり、測距エリア５０Ｄｃの距離デ−タは「０．５」である。そこで、周辺検索処理（１５−１）では、測距エリア５０Ｂｄの周囲に存在する測距エリア５０において、距離デ−タが「０．７８」である測距エリア５０を抽出する。また、測距エリア５０Ｄｃの周囲に存在する測距エリア５０において、距離デ−タが「０．５」である測距エリア５０を抽出する。
【００９８】
図３３（ｂ）にて示すように、測距エリア５０Ｂｄの周辺エリアとして、測距エリア５０Ｂｅが該当する。また、測距エリア５０Ｄｃの周辺エリアとして、測距エリア５０ＤｄとＤｅが該当する。なお、周辺検索処理（１５−１）において周辺エリアを特定する際に、候補エリアの距離デ−タと同値のみを、周辺エリアとするのではなく、候補エリアの距離デ−タの近似値を特定してもよい。近似値とする数値範囲は予め設定すればよい。
【００９９】
なお、周辺検索処理（１５−１）では、候補エリアの距離デ−タと同値の隣接する測距エリア５０を周辺エリアとするだけでなく、候補エリアの距離デ−タと所定の範囲内にあたる近似値をもって周辺エリアとしてもよい。この場合、近似値とする数値範囲は予め設定して、ＲＯＭ（１８５）に記憶しておけばよい。
【０１００】
図１５に戻る。周辺検索処理（１５−１）によって周辺エリアが特定されたとき（１５−２のＹＥＳ）、特定された周辺エリアも被写体が存在する測距エリア５０とするためのエリア合成処理（１５−３）を行う。エリア合成処理によって、測距エリア５０Ｂｄの周辺エリアである測距エリア５０Ｂｅを対象６０ａが存在するエリアとして図示しない記憶手段に記憶する。また、測距エリア５０Ｄｃの周辺エリアとして、測距エリア５０Ｄｄと測距エリア５０Ｄｅを対象６０ａが存在するエリアとして図示しない記憶手段に記憶する。
【０１０１】
周辺検索処理（１５−１）において、周辺エリアが特定されれば（１５−２のＹＥＳ）、特定された周辺エリアも、被写体が存在する測距エリア５０とするためのエリア合成処理（１５−３）を行い、被写体エリアを決定する（１５−４）。周辺検索処理（１５−１）において、周辺エリアが特定されないとき（１５−２のＮＯ）、被写体は候補エリア内のみにあると判定し、被写体エリアを決定する（１５−４）。
【０１０２】
候補エリアとして判定された測距エリア５０Ｂｄとその周辺エリアである測距エリアＢｅを合成して測距エリア５０と、候補エリア４０Ｄｃとその周辺エリアである測距エリア５０ＤｄおよびＤｅと測距エリア５０Ｃｅを合成した測距エリア５０とを、被写体エリア７０аおよび７０ｂとして決定する（１５−４）。被写体エリア７２の例を図３４（ｂ）に示す。
【０１０３】
次に、上記エリア検索処理において複数の候補エリアがあった場合（１５−５のＹＥＳ）、優先モ−ド判定処理（１５−６）に入る。これは、外部Ｉ／Ｆによって（１８３−４）から受けた信号をもとに、「近距離優先」か、「遠距離優先」かを判定する処理である。デフォルトでは「近距離優先」とする。優先モ−ドが近距離優先モ−ドであった場合（１５−７のＹＥＳ）、複数の候補エリアのうち、より近いエリアであるエリアを選択（１５−８）し、そうでない場合（１５−７のＮＯ）は、より遠いエリアであるエリアを選択（１５−１０）し、被写体エリアを決定する（１５−９）。図３５（ａ）は、「近距離優先」の際に選択される被写体７２ａを示している。図３５（ｂ）は「遠距離優先」の際に選択された被写体エリア７２ｂを示している。
【０１０４】
また複数候補エリアが無い場合は（１５−５のＮＯ）、優先モ−ドを選択する必要がないため、そのまま遠距離優先時の被写体エリア７２ｂを被写体エリアとして決定する（１５−９）。
【０１０５】
図１３に戻る。エリア判定処理（１３−４）において決定されたエリアを被写体エリアとして決定する（１３−５）。また、エリア検索処理（１３−２）で候補エリアがなかった場合（１３−３のＮＯ）、被写体が平面被写体かどうかを判定する平面被写体判定処理（１３−６）を行う。平面被写体判定処理は、実施例１と同様であるので説明は省略する。
【０１０６】
図１２に戻る。エリア選択処理（１２−２）において、被写体エリアが決定されている場合は、その被写体エリアからの測距結果を設定し（１２−５）、そうでない場合は測距不能と判定し、ＮＧ距離位置を設定する（１２−６）。被写体距離設定処理（１２−５）において、合成エリアや、平面エリアであった場合は、その複数あるエリアの測距結果の平均値を被写体距離として設定し、ＮＧ距離位置に関しては、無限遠位置を設定する。この測距装置自体がデジタルカメラに装着されるようならば、デジタルカメラの過焦点距離に設定するように変更しても良い。
【０１０７】
被写体距離設定処理（１２−５）または、被写体距離設定不能処理（１２−６）のいずれかの後に、図９に示す測距処理（９−２）は終了する。以上の処理は、測距装置１が動作している間は繰り返し実行される。これによって、常に、被写体の環境に合わせた測距処理を行うことができる。実施例２においては、複数エリアがあった場合に、外部から「近距離優先モ−ド」、「遠距離優先」モ−ドを選択することによって、測距エリアを選択することで、ユ−ザの意図した測距結果を出力することが可能となる。
【０１０８】
（実施例３）
次に、本発明に係る測距装置のさらに別の実施例について説明する。本実施例は、撮像エリア４０内に複数の被写体があったときに実行される処理の別の例である。本実施例に係る測距装置１における各種の動作は、実施例１に係る測距装置１と同様に、ＲＯＭ１８５（図２参照）に格納された各制御プログラムによって実行されるものである。
【０１０９】
図９は、本実施例に係る撮像装置１にて実行される測距方法の流れの例を示すフローチャートである。本発明に係る測距装置は、図９のフローチャートのように、先ず測光処理（９−１）を行い、その後に、測光処理の結果に応じた露光設定を用いて、測距処理（９−２）を行う。本発明に係る測距装置が実行する「測距方法」には、図９に示す測光処理（９−１）と測距処理（９−２）が含まれるものとする。
【０１１０】
測光処理（９−１）について、図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、光学系を介して撮像素子１５の受光面１６ａと受光面１６ｂに結像した測距の対象物の像に応じて出力される画像信号を、ＣＣＤ信号処理ブロック１８４−１にてＹＵＶ変換し、このＹＵＶ画像信号に基づいて、露光の評価値を算出する測光演算処理が行われる（１０−１）。次に、算出された評価値に応じて測距対象のＹ値（輝度）を検知して、適正露光になる露光量（電子シャッタのシャッタ−スピ−ド）を設定する露光量設定処理が行われる（１８１）。次に、設定された露光量に基づいて撮像素子１５のＴＧを設定するＴＧ設定処理が行われる（１８２）。
【０１１１】
図９に戻る。上記のように、露光量設定処理（１８１）において設定された露光量に基づいて撮像素子１５の露光処理を行って画像信号を取得し、測距処理（９−２）を行う。測距処理（９−２）について、図１１のフローチャートを用いて説明する。まず、２つの測距用センサである撮像素子１５の露光のタイミングを取るためＶＤ信号待ち処理を行う（１１−１）。次に、その露光した画像信号がＣＣＤ信号処理ブロック１８４−１にてＹＵＶ変換された画像信号に基づいて、各測距エリア５０に対して測距演算処理を行う（１１−２）。この測距演算処理（１１−２）によって、測距エリア５０ごとの距離デ−タが算出される。
【０１１２】
測距演算処理（１１−２）によって算出された各測距エリア５０の距離デ−タを用いて、測距エリア５０の縦ラインと、測距エリア５０の横ラインごとに距離デ−タの分布を算出する距離分布生成処理を行う（１１−３）。
【０１１３】
図３６は、測距対象が屋内環境にあり、かつ、複数の対象６０ｃと６０ｄが存在し、さらに、対象の一つが撮像エリア４０からはみ出している（見切れている）場合を想定した例である。図３６（ａ）において、測距対象の候補の一つである対象６０ｃは撮像エリア４０の端に存在し、対象６０ｄは撮像エリア６０ｂの中央やや右よりに存在している。図３６（ｂ）は、図３６（ａ）に測距エリア５０を重ね合わせた状態を図示している。
【０１１４】
図３６（ａ）に示した状態における各測距エリアの距離デ−タの例が図３６（ｂ）である。この距離デ−タから、測距エリア５０の縦列と横列を区別して距離データの分布を生成する処理が距離分布生成処理（１１−３）である。距離分布生成処理（１１−３）の例として、測距エリア５０の位置による距離デ−タの変位を示すグラフを生成する処理を用いる。図３７は、距離分布生成処理（１１−３）において生成される距離デ−タの分布を示すグラフの例である。
【０１１５】
図３７（ａ）は、縦列（Ａ列からＥ列まで）の分布を示したグラフであって、横軸には測距エリア５０の横列の位置（ａ列からｅ列まで）を用いている。横軸の左方向は撮像エリア４０の上側を配置し、右方向には下側を配置されている。また、図３７（ｂ）は、横列（ａ列からｅ列まで）の分布を示したグラフであって、横軸には測距エリア５０の縦列の位置（Ａ列からＥ列まで）を用いている。横軸の左方向は撮像エリア４０の左側を配置し、右方向には右側を配置している。図３７に示すように、図３６に示した屋内環境であって、かつ、２つの測距の対象（対象６０ｃと６０ｄ）が撮像エリア４０内に分散して存在している環境では、測距エリア５０の縦Ｂ列と縦Ｄ列において、測距デ−タの変化が大きく、また、横ｃ列からｅ列の距離デ−タの変化が大きい。
【０１１６】
図１１に戻る。次に、距離分布生成処理（１１−３）よって生成された距離デ−タの分布に基づいて、測距の対象６０ａと６０ｂの測距エリア５０内での位置を選択する対象位置選択処理を行う（１１−４）。この対象位置選択処理（１１−４）の詳細な処理の流れについて図１２のフローチャートを用いて説明する。先ず距離分布生成処理（１１−３）で生成され測距エリア５０毎の距離デ−タ分布に基づく傾きを算出する。この傾きによって被写体が存在する測距エリア５０を選択するエリア選択処理（１２−１）を行う。エリア選択処理の詳細について、図１３のフローチャートを用いて説明する。
【０１１７】
まず、測距演算処理（１１−２）において算出された距離デ−タを用いて傾きを算出する傾き検出処理（１３−１）を行う。傾き検出処理（１３−１）によって算出された傾きをグラフ化すると、図３８に示す例のようになる。次に算出された傾きから、対象６０ｃと６０ｄが存在する測距エリア５０の位置を検索するエリア検索処理を行う（１３−２）。まず測距エリア５０の縦列における傾き（横列方向の傾き）において、急激な変化を示す最初のポイントを抽出する。例えば、図３８（ａ）の場合は、縦Ａ列が横ｄ列の位置において急激な変化を示し、縦Ｄ列が横ｃ列の位置において急激な変化を示している。よって、抽出すべきポイントは、縦Ｂ列と縦Ｄ列となる。
【０１１８】
また、図３８（ｂ）に示すように、横ｃ列が縦Ｄ列において急激な変化を示し、横ｄ列が縦Ａ列とＤ列において急激な変化を示し、横ｅ列が縦Ａ列と縦Ｄ列において急激な変化を示している。よって、抽出すべきポイントは、横ｃ、ｄ、ｅ列となる。
【０１１９】
図１３に戻る。エリア検索処理（１３−２）において、候補エリアが上記のように特定できた場合（１３−３のＹＥＳ）、エリア判定処理（１３−４）が行なわれる。エリア判定処理に関しては、図１６のフローチャートを用いて説明する。
【０１２０】
先ず、屋内・屋外判定処理（１６−１）を行う。屋内・屋外判定処理（１６−１）は、測距の対象が屋内にあるか屋外にあるかを判定する処理である。屋内・屋外判定処理（１６−１）の詳細について図１７のフローチャートを用いて説明する。まず、重力確認処理（１７−１）によって、測距装置１に係る重力方向を判定するために、加速度センサ（１８６）の出力によるロ−ル角とピッチ角を取得する。
【０１２１】
次に、測距装置１の向きを判定する処理を行う。まず、測距装置１が上向きであるか否かの判定処理を行う（１７−２）。「測距装置１が上向きである」とは、測距装置１が有する光学系が地面とは反対方向に向いている状態をいう。言い換えると、測距装置１は、通常の使用態様において、Ｙ−Ｚ面（図１参照）側に地面があるので、上に向いているときは、Ｘ−Ｙ面側が地面となっている状態である。測距装置１が上向きではないとき（１７−２のＹＥＳ）、次に、測距装置１が下向きであるか否かの判定処理を行う。「測距装置１が下向きである」とは、測距装置１が有する光学系が地面に向いている状態をいう。測距装置１が下向きではないとき、測距装置１が横向きであるか否かの判定処理を行う（１７−４）。
【０１２２】
加速度センサ（１８６）から取得した測距装置１のロ−ル角によって、測距装置１が横位置であると判定されたときは（１７−４のＹＥＳ）、測距エリア５０の縦列方向が重力方向であると判定し（１７−５）、縦列ＡからＥの距離デ−タ分布を用いて屋内・屋外判定処理を行う。加速度センサ（１８６）から取得した測距装置１のロ−ル角によって、測距装置１が縦位置であると判定されたときは（１７−４のＮＯ）、測距エリア５０の横列方向が重力方向であると判定し（１７−８）、横列ａからｅの距離デ−タ分布を用いて屋内・屋外判定処理（１７−６）を行う。
【０１２３】
「測距装置１が横位置である」とは、受光面１６ａと１６ｂがＸ−Ｙ面にある状態をいう。「測距装置１が縦位置である」とは、受光面１６ａと１６ｂがＸ−Ｚ面にある状態をいう。屋内・屋外判定処理（１７−６）について、図４２と図４３を用いて説明する。図４２（ａ）は、測距の対象６１が屋外に存在する状態を示す図である。図４２（ｂ）は、図４２（ａ）における測距エリア５０の縦列ごとの距離分布を示す図である。撮像エリア４０に縦３列の測距エリア５０が設定されている状態を例としている。また、撮像エリア４０の左側から右側に向けてＡ列、Ｂ列、Ｃ列として設定されている。図４２（ｂ）の横軸は、図４２においては図示しない測距エリア５０の横列を目盛りとしている。図４２の例においては、横列は１３列に区分されている。また、図４２（ｂ）に示すように、横軸の原点側が撮像エリア４０の上側となっている。
【０１２４】
図４２（ｂ）から明らかなように、対象６０が屋外にあるとき、撮像エリア４０の上側に位置する測距エリア５０の距離デ−タはゼロになる傾向がある。これは、屋外においては、撮像エリア４０の上側は空であることが多く、距離が検知できないために、無限遠になるからである。
【０１２５】
図４３（ａ）は、測距の対象６０が屋内に存在する状態を示す図である。図４３（ｂ）は、図４３（ａ）における測距エリア５０の縦列ごとの距離分布を示す図である。撮像エリア４０に縦３列の測距エリア５０が設定されている状態を例としている。また、撮像エリア４０の左側から右側に向けてＡ列、Ｂ列、Ｃ列として設定されている。図４３（ｂ）の横軸は、図４３においては図示しない測距エリア５０の横列を目盛りとしている。図４３に示す例においては、横列は１３列に区分されている。また、図４３（ｂ）に示すように、横軸の原点側が撮像エリア４０の上側となっている。
【０１２６】
図４３（ｂ）から明らかなように、対象６２が屋内にあるとき、撮像エリア４０に上側に位置する測距エリア５０の距離デ−タはゼロではなく、所定の大きさになる傾向がある。屋内は、撮像エリア４０の上側に天井や壁などが存在し、所定の距離が測定される状態になるので、撮像エリア４０の上側に位置する測距エリア５０の距離デ−タがゼロにはならない。
【０１２７】
このように、屋内・屋外判定処理（１７−６）は、加速度センサ（１８６）の出力よって判定される重力方向と反対側に位置している測距エリア５０の距離デ−タがゼロであるか否かによって、測距装置１が屋内にあるか、屋外にあるかを判定する。測距装置１が屋内にあると判定されたとき（１７−６のＹＥＳ）、屋内判定処理（１７−７）が行われる。測距装置１が屋外にあると判定されたときは、屋外判定処理（１７−９）が行われる。
【０１２８】
また、測距装置１が上向きであったとき（１７−２のＮＯ）、測距装置１が下向きであったとき（１７−３のＮＯ）は、重力方向の判断ができないため、測距エリア５０から出力される距離が無限遠であるか否かを判定し（１７−１０）、無限遠でなければ（１７−１０のＹＥＳ）、屋内であると判定し（１７−７）、屋内判定処理（１７−７）に移行する。無限遠であれば（１７−１０のＮＯ）、屋外であると判定する（１７−９）。
【０１２９】
図１６に戻る。屋内・屋外判定処理（１６−１）において、屋内であると判定されたとき（１６−２のＹＥＳ）、エリア制限処理（１６−３）を行う。エリア制限処理（１６−３）とは、候補エリアの検索範囲を制限する処理である。特に屋内環境の場合、図３６の例示のように複数の測距対象が存在すると、それら測距対象が近側に存在したり、遠側に存在したり、遠近混在状態となることがある。このような、「遠近混在状態」において、実施例１にて示したように、距離デ−タの傾きを元に候補エリアを検索すると、例えば、図３６（ａ）の測距対象６０ｃのように、「見切れている対象」が存在する測距エリア５０を候補エリアとすることになる。
【０１３０】
このように、屋内の場合は、撮像エリア４０内に遠近が混在する測距対象が存在するので、単純に近側優先または遠側優先とすると、本来の測距対象としたい存在（図３６（ａ）における６０ｄ）を、測距対象とすることができず、被写体エリアの設定を誤ることになる。図３９（ｂ）に制限エリアの例を示す。図３９（ｂ）において、制限エリア５００は、撮像エリア４０の中央付近の測距エリア５０を候補エリアの対象として制限している。
【０１３１】
図４０（ａ）に示すように、制限エリア５００内の候補エリアは測距エリア５０Ｄｃのみとなる。このように、制限エリア５００を設定した中で測距デ−タの傾きによって候補エリアを決定すれば、見切れているような対象物に対する候補エリア判定を回避することができ、利用者が意図する場所を測距することができる。
【０１３２】
次に候補エリアの周辺検索処理を行う（１６−４）。周辺検索処理（１６−４）は、対象６０ｄが１つの測距エリア５０の範囲内に収まらず、複数の測距エリア５０にまたがっていることがあるため候補エリアの距離デ−タと同じ値を有する周辺の測距エリア５０を抽出する処理である。図３６（ａ）の例において周辺検索処理（１６−４）を行うと、図３６（ａ）の測距エリア５０Ｄｄが周辺エリアとなる。なお、周辺検査処理（１６−４）では、候補エリアの距離デ−タと同値の隣接する測距エリア５０を周辺エリアとするだけでなく、候補エリアの距離デ−タと所定の範囲内にあたる近似値をもって周辺エリアとしてもよい。この場合、近似値とする数値範囲は予め設定して、ＲＯＭ（１８５）に記憶しておけばよい。
【０１３３】
周辺検索処理（１６−２）によって周辺エリアが抽出されたとき（１６−５のＹＥＳ）、抽出された特定された周辺エリア（測距エリア５０Ｄｃと５０Ｄｄ）も対象６０ｄが存在する測距エリア５０としてエリア合成処理（１６−６）が行われる。エリア合成処理（１６−６）は、候補エリアである測距エリア５０Ｄｃと、周辺エリアである測距エリア５０Ｄｄを、対象６０ｄが存在するエリアとして、図示しない記憶手段に記憶する。周辺検索処理（１６−４）において、周辺エリアが特定されないとき（１６−５のＮＯ）、候補エリアのみ（測距エリア５０Ｄｃ）を対象６０ｄが存在するエリアとして図示しない記憶手段に記憶する。
【０１３４】
図１３に戻る。エリア判定処理（１３−４）の後に、被写体エリア決定処理が行われる（１３−５）。被写体エリア決定処理（１３−５）は、エリア判定処理（１３−４）の結果を用いて、被写体エリアを設定する処理である。具体的には、候補エリアと判定された測距エリア５０Ｄｃと、周辺エリアと特定された測距エリア５０Ｄｄを、被写体エリア７０として決定する（１３−５）。被写体エリアとは、測距処理の後に行われる撮像処理において、ＡＦ処理を行うときに用いるエリアである。被写体エリア７３の例を図４１（ｂ）に示す。
【０１３５】
エリア検索処理（１３−２）において、候補エリアがなかった場合（１３−３のＮＯ）、被写体が平面被写体であるか否かを判定する平面被写体判定処理（１３−６）を行う。平面被写体判定処理（１３−６）は、実施例１にて説明した処理と同じであるから、説明は省略する。
【０１３６】
図２５（ａ）は平面被写体（特に物や人物がいない環境）での屋内環境である。そのときの距離分布、傾きは図２５から図２７となる。傾きをみると、縦ラインで傾向がほぼ同じ状態にあることがわかる。こういった場合は平面被写体である可能性が高く、上記平面被写体判定処理（１３−６）では、これを平面被写体であると判定する。平面被写体判定処理（１３−６）で平面被写体であると判定した場合（１３−７のＹＥＳ）、図２８のような平面エリアに決定し、そうでない場合（１３−７のＮＯ）、エリアとして判定不能であると決定する（１３−９）。
【０１３７】
図１２に戻る。エリア選択処理（１２−１）において、被写体エリア７０または７１が決定している場合は（１２−４のＹＥＳ）、その被写体エリア７０または７１に対応する測距エリア４０の測距デ−タから距離設定処理を行う（１２−５）。距離設定処理（１２−５）において、合成エリアや、平面エリアであった場合は、その複数あるエリアの測距結果の平均値を対象距離として設定する。エリア判定処理（１２−２）において、エリアが決定しなかった場合は、距離設定不能処理（１２−６）を行う。距離設定不能処理（１２−６）においては、無限遠を対象の位置として設定する。なお、測距装置１がデジタルカメラなどの撮像装置に適用されるときは、無限遠に設定するのではなく、当該撮像装置の過焦点距離に設定してもよい。
【０１３８】
距離設定処理（１２−５）において、合成エリアや、平面エリアであった場合は、その複数あるエリアの測距結果の平均値を被写体距離と設定し、ＮＧ距離位置に関しては、例えば２．５ｍ位置へ設定する。なお、この測距装置自体がデジタルカメラに装着されるようならば、デジタルカメラの過焦点距離に設定しても良い。最後に図１１、図９のフロ−に戻り、終了する。この動作を測距が起動している間中行うことで、常時被写体の環境、距離を出力することが可能となる。
【０１３９】
本実施例のように測距装置によって屋内・屋外判定をすることで測距エリアを限定させることで、見切れるような被写体を候補エリアから外すことができ、ユ−ザが意図した測距結果を出力することが可能となる。
【０１４０】
次に、本発明に係る測距装置を備える撮像装置の実施形態について、図を用いて説明する。図４４は、本発明に係る測距装置を備えた撮像装置の例であるデジタルカメラを示す正面図である。図４４に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ１００の正面（前面）側には、光学高倍ズ−ム機能を有する撮影レンズ２、測距装置１の前面側のレンズアレイ１１等が配置されている。レンズアレイ１１の表面には、所定の間隔で左右方向に設けた一対（２つ）の測距用レンズ１２ａ，１２ｂが一体に形成されている。撮像レンズ２と各測距用レンズ１２ａ，１２ｂの各光軸は平行である。
【０１４１】
図４５は、図４４に示したデジタルカメラのシステム構成の概要を示す。デジタルカメラ１００は、複数のレンズ群を有する撮影レンズ１０２、シャッタ機能を有する絞りユニット１１０、撮影レンズ１０２を通して入射される被写体像が受光面上に結像する固体撮像素子としてのＣＣＤイメ−ジセンサ１１１、ＣＣＤイメ−ジセンサ１１１から出力される画素出力信号（電気信号）をデジタル処理して取り込み、表示や記録が可能な画像デ−タに変換処理する信号処理部１１２、操作部（レリ−ズボタン６、撮影モ−ド切換ボタン７（図１参照）等）１１３からの操作入力情報に基づき、図示しないＲＯＭに記憶された制御プログラムに基づいてデジタルカメラ１００全体のシステム制御等を行う。
【０１４２】
制御部１１４、信号処理部１１２で生成された画像デ−タを表示する液晶モニタ（ＬＣＤ）１１５、撮影レンズ１０２のフォ−カスレンズ群を駆動するフォ−カスレンズ駆動部１１６、撮影レンズ１０２のズ−ムレンズ群を駆動するズ−ムレンズ駆動部１１７、絞りユニット１１０を駆動する絞りユニット駆動部１１８、及び被写体までの距離を測距する本発明に係る測距装置を備えている。信号処理部１１２で生成された画像デ−タは、着脱自在なメモリカ−ド１１９に記録される。
【０１４３】
次に、デジタルカメラ１００を用いて被写体を撮影する際における、測距装置１による測距動作について説明する。利用者が図示しない電源を投入し撮影モ−ドに設定すると、制御部１１４から測距装置１に測距開始指令信号が出力される。そして、一対の各測距用レンズ１２ａ，１２ｂに入射する被写体光が受光面１６ａ、１６ｂにそれぞれ結像される。その後、上記実施例１乃至３にて説明をした測距処理によって、測距対象までの距離が算出され、算出された距離デ−タは、外部Ｉ／Ｆブロック（１８４−４）を介して制御部１１４に出力される。
【０１４４】
そして、制御部１１４は、入力された距離情報に基づいてフォ−カスレンズ駆動部１１６を駆動制御して、撮像レンズ１０２のフォ−カスレンズ群を合焦位置に移動させて、被写体像をＣＣＤイメ−ジセンサ１１１の受光面に結像させる。
【０１４５】
また、信号処理部１１２は、ＣＣＤイメ−ジセンサ１１１の各画素から出力される画素出力信号を取り込み、画素出力の大きさに基づいて被写体の輝度を算出する。算出された被写体の輝度情報は制御部１１４に出力される。そして、制御部１１４は、入力された輝度情報に基づいて、被写体に対して適正な露光量となるように絞りユニット１１０の開放状態（絞り値）と、ＣＣＤイメ−ジセンサ１１１の電子シャッタ回数等を設定する。絞りユニット１１０の開放状態は、絞りユニット駆動部１１８の駆動によって制御される。
【０１４６】
レリ−ズボタン６が押圧操作されると、合焦状態でかつ適正な露光条件（ＣＣＤイメ−ジセンサ１１１の電子シャッタ回数、絞りユニット１１０の絞り値等）で被写体を撮影する。そして、信号処理部１１２は、ＣＣＤイメ−ジセンサ１１１から出力される画素出力信号をデジタル処理して取り込み、表示や記録が可能な画像デ−タに変換処理する。信号
処理部１１２で生成された画像デ−タは、メモリカ−ド１１９に記録され、また、液晶モニタ（ＬＣＤ）１１５に画像として表示される。
【符号の説明】
【０１４７】
１    測距装置
１５  撮像素子
１６  受光面
４０  撮像エリア
５０  測距エリア
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４８】
【特許文献１】特許第４２１７４９号公報
【特許文献２】特開２００５−２２７７５０号公報
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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