(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距光を照射して、前記測距光の被写体からの反射光を反射光検知期間に渡りＣＣＤで検知し、撮影された画像の各画素に対応する被写体までの距離を検出する測距装置と、
前記測距装置の地図上における絶対座標を検出する座標検出手段と、
前記測距装置の方位を検出する方位検出手段と、
前記距離と前記絶対座標と前記方位とから、前記画像の任意の画素に対応する前記被写体の地図上の座標である地図座標を算出する被写体位置算出手段とを備え、
２つの垂直同期信号によって挟まれる期間に渡って、前記測距光の照射と前記反射光の前記反射光検知期間における検知を複数回繰り返すとともに、前記各反射光検知期間に検知された前記各画素の信号電荷を、前記２つの垂直同期信号によって挟まれる期間に渡り各々垂直転送部に積分する
ことを特徴とする測距装置の地図座標検出システム。
【請求項２】
前記画像を表示するための画像表示手段と、
前記画像表示手段により表示される前記画像の任意の画素を選択するための入力手段と、
前記被写体位置算出手段で算出される前記画像の任意の画素に対応する被写体の地図座標から、前記任意の画素に対応する前記被写体を地図に関連する情報と対応づける地図情報対応付手段と、
前記地図情報対応付手段により、前記入力手段を駆動して選択された画素に対応する前記被写体の地図に関連する情報を求め、選択された前記画素付近に前記地図に関連する情報を重ねて表示するスーパーインポーズ手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の測距装置の地図座標検出システム。
【請求項３】
前記入力手段がタッチパネルを利用していることを特徴とする請求項２に記載の測距装置の地図座標検出システム。
【請求項４】
前記地図に関連する情報が、地図座標に存在する施設等の名称であることを特徴とする請求項２に記載の測距装置の地図座標検出システム。
【請求項５】
前記地図座標が、経緯と緯度の絶対座標であることを特徴とする請求項１に記載の測距装置の地図座標検出システム。
【請求項６】
３次元画像検出装置の傾斜角を検出する傾斜角検出手段を備え、前記被写体位置算出手段が、前記３次元計測手段を駆動することにより得られた各画素に対応する距離と、前記絶対座標と、前記方位と、前記傾斜角とを用いて前記被写体の地図座標を算出することを特徴とする請求項１に記載の測距装置の地図座標検出システム。
【請求項７】
前記座標検出手段が、ＧＰＳを利用して前記絶対座標を検出することを特徴とする請求項１に記載の測距装置の地図座標検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝播時間測定法を用いて被写体の３次元形状等を検出する測距装置の地図座標検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来被写体までの距離を画素毎に検出する測距装置としては、「Measurement Science and Technology」（S. Christie 他、vol.6, p1301-1308, 1995 年）に記載されたものや、国際公開97/01111号公報に開示されたものなどが知られている。これらの測距装置では、パルス変調されたレーザ光が被写体に照射され、その反射光が２次元ＣＣＤセンサーによって受光され、電気信号に変換される。このとき２次元ＣＣＤのシャッタ動作を制御することにより、被写体までの距離に相関する電気信号をＣＣＤの各画素毎に検出することができる。この電気信号からＣＣＤの各画素毎に対応する被写体までの距離が検出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの測距装置では、測距装置と被写体までの相対的な距離をＣＣＤの各画素毎に求めることはできるが、被写体の地図上の絶対座標を求めることはできない。
【０００４】
本発明は、画素毎に被写体までの距離を検出する測距装置において、被写体の地図上の座標を検出する測距装置の地図座標検出システムを得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の測距装置の地図座標検出システムは、撮影された画像の各画素に対応する被写体までの距離を検出する測距装置において、測距装置の地図上における絶対座標を検出する座標検出手段と、測距装置の方位を検出する方位検出手段と、被写体までの距離と測距装置の絶対座標と方位とから、画像の任意の画素に対応する被写体の地図上の座標である地図座標を算出する被写体位置算出手段とを備えることを特徴としている。
【０００６】
測距装置の地図座標検出システムは好ましくは、画像を表示するための画像表示手段と、画像表示手段により表示される画像の任意の画素を選択するための入力手段と、被写体位置算出手段で算出される画像の任意の画素に対応する被写体の地図座標から任意の画素に対応する被写体を地図に関連する情報と対応づける地図情報対応付手段と、地図情報対応付手段により、入力手段を駆動して選択された画素に対応する被写体の地図に関連する情報を求め、選択された画素付近に地図に関連する情報を重ねて表示するスーパーインポーズ手段とを備える。
【０００７】
例えば、入力手段はタッチパネルを利用している。例えば地図に関連する情報は、地図座標に存在する施設等の名称である。
【０００８】
好ましくは地図座標は、経緯と緯度の絶対座標である。
【０００９】
測距装置の地図座標検出システムは好ましくは、傾斜角を検出する傾斜角検出手段を備え、被写体位置算出手段が、被写体までの距離と、測距装置の絶対座標と、測距装置の方位と傾斜角とを用いて被写体の地図座標を算出する。
【００１０】
例えば座標検出手段は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して絶対座標を検出する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるカメラ型の３次元画像検出装置の斜視図である。
【００１２】
カメラ本体１０の前面において、撮影レンズ１１の左上にはファインダ窓１２が設けられ、右上にはストロボ１３が設けられている。カメラ本体１０の上面において、撮影レンズ１１の真上には、測距光であるレーザ光を照射する発光装置１４が配設されている。発光装置１４の左側にはレリーズスイッチ１５、液晶表示パネル１６が設けられ、右側にはモード切替ダイヤル１７が設けられている。カメラ本体１０の側面には、ＩＣメモリカード等の記録媒体を挿入するためのカード挿入口１９が形成され、また、ビデオ出力端子２０、インターフェースコネクタ２１、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナ用コネクタ１８が設けられている。また、カメラ本体１０の背面（図１０参照）には画像表示ＬＣＤ液晶パネル３７と、撮像モードと再生モードを切り替えるＲＥＣ／ＰＬＡＹ切替スイッチ２９が設けられている。
【００１３】
図２は図１に示すカメラの回路構成を示すブロック図である。
撮影レンズ１１の中には絞り２５が設けられている。絞り２５の開度はアイリス駆動回路２６によって調整される。撮影レンズ１１の焦点調節動作およびズーミング動作はレンズ駆動回路２７によって制御される。
【００１４】
撮影レンズ１１の光軸上には撮像素子（ＣＣＤ）２８が配設されている。ＣＣＤ２８には、撮影レンズ１１によって被写体像が形成され、被写体像に対応した電荷が発生する。ＣＣＤ２８における電荷の蓄積動作、電荷の読出動作等の動作はＣＣＤ駆動回路３０によって制御される。ＣＣＤ２８から読み出された電荷信号すなわち画像信号はアンプ３１において増幅され、Ａ／Ｄ変換器３２においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタルの画像信号は撮像信号処理回路３３においてガンマ補正等の処理を施され、画像メモリ３４に一時的に格納される。アイリス駆動回路２６、レンズ駆動回路２７、ＣＣＤ駆動回路３０、撮像信号処理回路３３はシステムコントロール回路３５によって制御される。
【００１５】
画像信号は画像メモリ３４から読み出され、ＬＣＤ駆動回路３６に供給される。ＬＣＤ駆動回路３６は画像信号に応じて動作し、これにより画像表示ＬＣＤパネル３７には、画像信号に対応した画像が表示される。
【００１６】
カメラをカメラ本体１０の外部に設けられたモニタ装置３９とケーブルで接続すれば、画像メモリ３４から読み出された画像信号はＴＶ信号エンコーダ３８、ビデオ出力端子２０を介してモニタ装置３９に伝送可能である。またシステムコントロール回路３５はインターフェース回路４０に接続されており、インターフェース回路４０はインターフェースコネクタ２１に接続されている。したがってカメラをカメラ本体１０の外部に設けられたコンピュータ４１とインターフェースケーブルを介して接続すれば、画像メモリ３４から読み出された画像信号をコンピュータ４１に伝送可能である。また、システムコントロール回路３５は、記録媒体制御回路４２を介して画像記録装置４３に接続されている。したがって画像メモリ３４から読み出された画像信号は、画像記録装置４３に装着されたＩＣメモリカード等の記録媒体Ｍに記録可能である。
【００１７】
発光装置１４は発光素子１４ａと照明レンズ１４ｂにより構成され、発光素子１４ａの発光動作は発光素子制御回路４４によって制御される。発光素子１４ａはレーザダイオード（ＬＤ）であり、照射されるレーザ光は被写体の距離を検出するための測距光として用いられる。このレーザ光は照明レンズ１４ｂを介して被写体の全体に照射される。被写体で反射したレーザ光が撮影レンズ１１に入射し、ＣＣＤ２８で検出されることにより被写体までの距離情報が検出される。
【００１８】
ＧＰＳアンテナ５０はＧＰＳアンテナ用コネクタ１８を介してＧＰＳ受信回路２２に接続されおり、ＧＰＳ受信回路２２はシステムコントロール回路３５に接続されている。したがって、カメラは衛星からの信号を受信することにより、そのときの経度、緯度、高度を検出でき、検出された経度、緯度、高度はシステムコントロール回路３５へ出力される。またカメラには方位センサー４６、傾斜角度センサー４８が備えられており、カメラのレンズが向けられている方位およびカメラの傾斜角が、方位センサー４６、傾斜角度センサー４８からの信号に基いて、方位検出回路４７、傾斜角度検出回路４９により検出される。方位検出回路４７、傾斜角度検出回路４９はシステムコントロール回路３５にそれぞれ接続されており、検出された方位および傾斜角度は、システムコントロール回路３５へ出力される。
【００１９】
スーパーインポーズ回路２４は、ＬＣＤ駆動回路３６、ＴＶ信号エンコーダ３８、システムコントロール回路３５に接続されており、文字情報などを画像表示ＬＣＤパネル３７やモニター装置３９に表示される画像に重畳する。重畳される文字情報は、インターフェース回路４０を介してコンピュータ４１からシステムコントロール回路３５へ送られたもので、地図情報に関するものである。
【００２０】
システムコントロール回路３５には、レリーズスイッチ１５、モード切替ダイヤル１７、ＲＥＣ／ＰＬＡＹ切替スイッチ２９から成るスイッチ群４５と、液晶表示パネル（表示素子）１６、タッチパネル２３とが接続されている。
【００２１】
次に図３および図４を参照して、本実施形態における距離測定の原理について説明する。なお図４において横軸は時間ｔである。
【００２２】
距離測定装置Ｂから出力された測距光は被写体Ｓにおいて反射し、図示しないＣＣＤによって受光される。測距光は所定のパルス幅Ｈを有するパルス状の光であり、したがって被写体Ｓからの反射光も、同じパルス幅Ｈを有するパルス状の光である。また反射光のパルスの立ち上がりは、測距光のパルスの立ち上がりよりも時間δ・ｔ（δは遅延係数）だけ遅れる。測距光と反射光は距離測定装置Ｂと被写体Ｓの間の２倍の距離ｒを進んだことになるから、その距離ｒは
ｒ＝δ・ｔ・Ｃ／２                                      ・・・（１）
により得られる。ただしＣは光速である。
【００２３】
例えば測距光のパルスの立ち上がりから反射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下がる前に検知不可能な状態に切換えるようにすると、すなわち反射光検知期間Ｔを設けると、この反射光検知期間Ｔにおける受光量Ａは距離ｒの関数である。すなわち受光量Ａは、距離ｒが大きくなるほど（時間δ・ｔが大きくなるほど）小さくなる。
【００２４】
本実施形態では上述した原理を利用して、ＣＣＤ２８に設けられ、２次元的に配列された複数のフォトダイオード（撮像素子）においてそれぞれ受光量Ａを検出することにより、カメラ本体１０から被写体Ｓの表面の各点までの距離をそれぞれ検出し、被写体Ｓの表面形状に関する３次元画像のデータを一括して入力している。
【００２５】
図５は、ＣＣＤ２８に設けられるフォトダイオード５１と垂直転送部５２の配置を示す図である。図６は、ＣＣＤ２８を基板５３に垂直な平面で切断して示す断面図である。このＣＣＤ２８は従来公知のインターライン型ＣＣＤであり、不要電荷の掃出しにＶＯＤ（縦型オーバーフロードレイン）方式を用いたものである。
【００２６】
フォトダイオード５１と垂直転送部５２はｎ型基板５３の面に沿って形成されている。フォトダイオード５１は２次元的に格子状に配列され、垂直転送部５２は所定の方向（図５において上下方向）に１列に並ぶフォトダイオード５１に隣接して設けられている。垂直転送部５２は、１つのフォトダイオード５１に対して４つの垂直転送電極５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを有している。したがって垂直転送部５２では、４つのポテンシャルの井戸が形成可能であり、従来公知のように、これらの井戸の深さを制御することによって、信号電荷をＣＣＤ２８から出力することができる。なお、垂直転送電極の数は目的に応じて自由に変更できる。
【００２７】
基板５３の表面に形成されたｐ型井戸の中にフォトダイオード５１が形成され、ｐ型井戸とｎ型基板５３の間に印加される逆バイアス電圧によってｐ型井戸が完全空乏化される。この状態において、入射光（被写体からの反射光）の光量に応じた電荷がフォトダイオード５１において蓄積される。基板電圧Ｖsub を所定値以上に大きくすると、フォトダイオード５１に蓄積した電荷は、基板５３側に掃出される。これに対し、転送ゲート部５４に電荷転送信号（電圧信号）が印加されたとき、フォトダイオード５１に蓄積した電荷は垂直転送部５２に転送される。すなわち電荷掃出信号によって電荷を基板５３側に掃出した後、フォトダイオード５１に蓄積した信号電荷が、電荷転送信号によって垂直転送部５２側に転送され、いわゆる電子シャッタ動作が実現される。このような動作を繰り返すことにより、垂直転送部５２において信号電荷が積分される。
【００２８】
図７は距離情報検出動作におけるタイミングチャートであり、図１、図２、図５〜図７を参照して本実施形態における距離情報検出動作について説明する。なお本実施形態の距離情報検出動作では、図４を参照して行なった距離測定の原理の説明とは異なり、外光の影響による雑音を低減するために測距光のパルスの立ち下がりから反射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下がった後に検知不可能な状態に切換えるようにタイミングチャートを構成しているが原理的には何ら異なるものではない。
【００２９】
垂直同期信号（図示せず）の出力に同期して電荷掃出し信号（パルス信号）Ｓ１が出力され、これによりフォトダイオード５１に蓄積していた不要電荷が基板５３の方向に掃出され、フォトダイオード５１における蓄積電荷量はゼロになる（符号Ｓ２）。電荷掃出し信号Ｓ１の出力の開始の後、一定のパルス幅を有するパルス状の測距光Ｓ３が出力される。測距光Ｓ３が出力される期間（パルス幅）は調整可能であり、図示例では、電荷掃出し信号Ｓ１の出力と同時に測距光Ｓ３がオフするように調整されている。
【００３０】
測距光Ｓ３は被写体において反射し、ＣＣＤ２８に入射する。すなわちＣＣＤ２８によって被写体からの反射光Ｓ４が受光されるが、電荷掃出し信号Ｓ１が出力されている間は、フォトダイオード５１において電荷は蓄積されない（符号Ｓ２）。電荷掃出し信号Ｓ１の出力が停止されると、フォトダイオード５１では、反射光Ｓ４の受光によって電荷蓄積が開始され、反射光Ｓ４と外光とに起因する信号電荷Ｓ５が発生する。反射光Ｓ４が消滅すると（符号Ｓ６）フォトダイオード５１では、反射光に基く電荷蓄積は終了するが（符号Ｓ７）、外光のみに起因する電荷蓄積が継続する（符号Ｓ８）。
【００３１】
その後、電荷転送信号Ｓ９が出力されると、フォトダイオード５１に蓄積された電荷が垂直転送部５２に転送される。この電荷転送は、電荷転送信号の出力の終了（符号Ｓ１０）によって完了する。すなわち、外光が存在するためにフォトダイオード５１では電荷蓄積が継続するが、電荷転送信号の出力が終了するまでフォトダイオード５１に蓄積されていた信号電荷Ｓ１１が垂直転送部５２へ転送される。電荷転送信号の出力終了後に蓄積している電荷Ｓ１４は、そのままフォトダイオード５１に残留する。
【００３２】
このように電荷掃出し信号Ｓ１の出力の終了から電荷転送信号Ｓ９の出力が終了するまでの期間ＴU1の間、フォトダイオード５１には、被写体までの距離に対応した信号電荷が蓄積される。そして、反射光Ｓ４の受光終了（符号Ｓ６）までフォトダイオード５１に蓄積している電荷が、被写体の距離情報と対応した信号電荷Ｓ１２（斜線部）として垂直転送部５２へ転送され、その他の信号電荷Ｓ１３は外光のみに起因するものである。
【００３３】
電荷転送信号Ｓ９の出力から一定時間が経過した後、再び電荷掃出し信号Ｓ１が出力され、垂直転送部５２への信号電荷の転送後にフォトダイオード５１に蓄積された不要電荷が基板５３の方向へ掃出される。すなわち、フォトダイオード５１において新たに信号電荷の蓄積が開始する。そして、上述したのと同様に、電荷蓄積期間ＴU1が経過したとき、信号電荷は垂直転送部５２へ転送される。
【００３４】
このような信号電荷Ｓ１１の垂直転送部５２への転送動作は、次の垂直同期信号が出力されるまで、繰り返し実行される。これにより垂直転送部５２において、信号電荷Ｓ１１が積分され、１フィールドの期間（２つの垂直同期信号によって挟まれる期間）に積分された信号電荷Ｓ１１は、その期間被写体が静止していると見做せれば、被写体までの距離情報に対応している。なお信号電荷Ｓ１３は信号電荷Ｓ１２に比べ微小であるため信号電荷Ｓ１１は信号電荷Ｓ１２と等しいと見なすことができる。
【００３５】
以上説明した信号電荷Ｓ１１の検出動作は１つのフォトダイオード５１に関するものであり、全てのフォトダイオード５１においてこのような検出動作が行なわれる。１フィールドの期間における検出動作の結果、各フォトダイオード５１に隣接した垂直転送部５２の各部位には、そのフォトダイオード５１によって検出された距離情報が保持される。この距離情報は垂直転送部５２における垂直転送動作および図示しない水平転送部における水平転送動作によってＣＣＤ２８から出力される。
【００３６】
次に３次元画像検出動作のフローチャートである図８を参照して３次元画像検出動作について説明する。なお３次元画像検出動作は、撮像モードと再生モードを切り替えるＲＥＣ／ＰＬＡＹ切替スイッチ２９をＲＥＣ（撮像モード）に設定して行われる。
【００３７】
ステップ１０１においてレリーズスイッチ１５が全押しされていることが確認されるとステップ１０２が実行され、垂直同期信号が出力されるとともに測距光制御が開始される。すなわち発光装置１４が駆動され、パルス状の測距光Ｓ３が断続的に出力される。次いでステップ１０３が実行され、ＣＣＤ２８による検知制御が開始される。すなわち図７を参照して説明した距離情報検出動作が開始され、電荷掃出信号Ｓ１と電荷転送信号Ｓ９が交互に出力されて、距離情報の信号電荷Ｓ１１が垂直転送部５２において積分される。
【００３８】
ステップ１０４では、距離情報検出動作の開始から１フィールド期間が終了したか否か、すなわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定される。１フィールド期間が終了するとステップ１０５へ進み、垂直転送部５２において積分された距離情報の信号電荷がＣＣＤ２８から出力される。この信号電荷はステップ１０６において画像メモリ３４に一時的に記憶される。
【００３９】
ステップ１０７では測距光制御がオフ状態に切換えられ、発光装置１４の発光動作が停止する。ステップ１０８では、距離データの演算処理が行なわれ、ステップ１０９において距離データが画像メモリ３４に一時的に記憶される。
【００４０】
ステップ１１０では、ＣＣＤ２８による通常の撮影動作（ＣＣＤビデオ制御）がオン状態に定められ、距離情報検出動作において撮像された被写体と同一の被写体の画像が撮像され画像データとして検出される。検出された画像データは、ステップ１１１において画像メモリ３４に一時的に記憶される。
【００４１】
ステップ１１２では、方位センサー４６により撮像レンズの向いている方位が検出され、ステップ１１３では、カメラの傾斜角度が傾斜角度センサー４８により検出される。ステップ１１４では、ＧＰＳアンテナ５０で受信された衛星からの信号をＧＰＳ受信回路２２で解析して、カメラの位置座標である経度、緯度、高度を求める。ステップ１１５では、ステップ１０９、ステップ１１１においてメモリ３４に一時的に記憶された距離データおよび画像データがステップ１１２〜ステップ１１４で得られた方位データ、傾斜角度データ、位置座標データ（経度、緯度、高度）とともに１つのファイルとして記録倍媒体Ｍに記録されこのルーチンは終了する。
【００４２】
次にステップ１０８において実行される演算処理の内容を図７を参照して説明する。
【００４３】
反射率Ｒの被写体が照明され、この被写体が輝度Ｉの２次光源と見做されてＣＣＤに結像された場合を想定する。このとき、電荷蓄積時間ｔの間にフォトダイオードに発生した電荷が積分されて得られる出力Ｓｎは、
Ｓｎ＝ｋ・Ｒ・Ｉ・ｔ                                    ・・・（２）
で表される。ここでｋは比例定数で、撮影レンズのＦナンバーや倍率等によって変化する。
【００４４】
図７に示されるように電荷蓄積時間をＴU1、測距光Ｓ３のパルス幅をＴS 、距離情報の信号電荷Ｓ１２のパルス幅をＴD とし、１フィールド期間中のその電荷蓄積時間がＮ回繰り返されるとすると、得られる出力ＳＭ10は、
0003875817.tif 000002
となる。なお、パルス幅ＴD は
0003875817.tif 000003
と表せる。このとき被写体までの距離ｒは
ｒ＝Ｃ・ＳＭ10／（２・ｋ・Ｎ・Ｒ・Ｉ）                  ・・・（５）
で表せる。したがって比例定数ｋ、反射率Ｒ、輝度Ｉを予め求めておけば距離ｒが求められる。
【００４５】
図９は、ＲＥＣ／ＰＬＡＹ切替スイッチを再生（ＰＬＡＹ）モードに設定して、撮影された画像をＬＣＤ等に表示し、被写体の地図上の座標を検出するプログラムのフローチャートである。
【００４６】
ステップ２０１において、ＲＥＣ／ＰＬＡＹ切替スイッチが再生（ＰＬＡＹ）モードに設定されていることが確認されると、処理はステップ２０２へ進む。ステップ２０２では、図８のステップ１１５において記録媒体Ｍに記録されたデータから画像データが読み出され、ＬＣＤパネル３７に再生表示される。
【００４７】
ステップ２０３では、タッチパネル２３から再生画像中の特定の被写体を選択するための入力があったか否かが判定される。タッチパネル２３からの入力がないとステップ２０７でＲＥＣ／ＰＬＡＹ切替スイッチが切り替えられ、再生（ＰＬＡＹ）モードが解除されていないかが判定される。再生（ＰＬＡＹ）モードが解除されていなければ、再びステップ２０３へ戻り、タッチパネルへの入力待ち状態が継続する。ステップ２０７で再生（ＰＬＡＹ）モードが解除されていると判定されたとき、このルーチンは終了する。
【００４８】
タッチパネル２３は、ＬＣＤパネル３７の表面にシート状に重ねて配置されており、図１０のようにＬＣＤパネル３７に表示された画像の特定の位置を指またはポインティングペンで触れると、触れられた点のタッチパネル２３上の位置（アドレス）が検出される。ステップ２０３において、画面上の特定の被写体が指またはポインティングペンで指定され、タッチパネル２３からの入力があると、処理はステップ２０４に移る。
【００４９】
ステップ２０４では、検出されたタッチパネルのアドレス値に対応する画素を求め、この画素を中心に所定の距離内にある画素に対応する距離データの平均値を算出する。この距離データの平均値を指またはポインティングペン等で選択された被写体までの距離情報Ｄとする。
【００５０】
ステップ２０５では、距離情報Ｄと方位データ、位置座標データから、選択された被写体の地図上の位置が求められ、コンピュータ４１のメモリ４１Ｍに記憶された地図に関する情報である地図データから、求められた位置の場所データが取得される。場所データは例えば、その位置にある施設などの名称である。ステップ２０６では、ステップ２０５で得られた場所データを再生画像中の選択された被写体付近に重ねて表示する。その後処理は再びステップ２０２に戻り、同様の処理が再生（ＰＬＡＹ）モードが解除されるまで繰り返し実行される。
【００５１】
次に図１１〜図１４を参照してステップ２０５において、被写体の地図上の位置を求める方法について説明する。
【００５２】
図１１は、ＣＣＤ２８の受光面を正面から見た図である。ＣＣＤ２８の横の長さは２×Ｗ0 であり、点ＰはＣＣＤ２８の受光面の中心から横にＷP の距離にある画素を表している。図１２は、ＣＣＤ２８の受光面と焦点Ｐf との関係を表した図であり、ｆは焦点距離、角θ0 は画角である。角θp は点Ｐと焦点Ｐf を結ぶ線分ＰＰf が光軸Ｌp となす角である。このとき画角θ0 とθp は、
θ0 ＝２×ｔａｎ-1（Ｗ0 ／ｆ）                          ・・・（６）
θp ＝ｔａｎ-1（Ｗp ／ｆ）                              ・・・（７）
で表される。
【００５３】
図１３は、カメラの位置を原点Ｏとして、点Ｐの画素に対応する被写体の地図上の位置（点）Ｓp を２次元的に図示したものである。Ｘ軸は東西軸に対応し、Ｙ軸は南北軸に対応しており、東向きおよび北向きを正にとっている。半直線（破線）Ｌp は、カメラの光軸でありカメラの向いている向きに一致する。光軸Ｌp がＹ軸となす角をθn とし、Ｐの画素に対応する被写体までの距離をＤp （点Ｐを中心とする距離情報Ｄ）とすると、点Ｓp の座標（Δｘ，Δｙ）は、
Δｘ＝Ｄp ×ｓｉｎ（θn ＋θp ）                        ・・・（８）
Δｙ＝Ｄp ×ｃｏｓ（θn ＋θp ）                        ・・・（９）
で表される。
【００５４】
ＧＰＳにより得られたカメラの経度をφ、緯度をψとすると、点Ｓp の経緯度（φp ，ψp ）は、
φp ＝φ＋α・Δｘ                                    ・・・（１０）
ψp ＝ψ＋β・Δｙ                                    ・・・（１１）
により求められる。ここでα、βは、経緯度（φ，ψ）での距離を経緯度角に変換するための係数である。
【００５５】
したがって式（８）〜式（１１）から、点Ｓp の経緯度（φp ，ψp）は
φp ＝φ＋α・Ｄp ×ｓｉｎ（θn ＋ｔａｎ-1（Ｗp ／ｆ））  ・・・（１２）
ψp ＝ψ＋β・Ｄp ×ｃｏｓ（θn ＋ｔａｎ-1（Ｗp ／ｆ））  ・・・（１３）
で算出される。
【００５６】
次に図１４を参照して、カメラが傾斜している場合における図１１の点Ｐに対応する被写体の経緯度（φp ’，ψp ’）を求める方法について説明する。
【００５７】
図１４は、カメラの位置を原点Ｏとして、点Ｐに対応する被写体の位置（点）Ｓp を３次元的に図示したものである。Ｘ軸は東西軸にＹ軸は南北軸に対応しており、Ｚ軸は鉛直方向に対応している。図１３と同様、Ｘ軸とＹ軸に関しては東向きおよび北向きが正である。Ｚ軸に関しては鉛直上向きを正にとっている。半直線（破線）Ｌp は、カメラの向いている向きでありカメラの光軸に一致する。点Ｓp ’は点をＳp を水平面へ射影した点であり、半直線Ｌp ’は光軸Ｌp を水平面に射影したものである。被写体までの距離Ｄp は、線分ＯＳp の長さに対応しており、Ｄp ’は線分ＯＳp を水平面に射影した線分ＯＳp ’の長さ（距離）である。角θZ は、線分ＯＳp と線分ＯＳp ’のなす角であるが、ここでは光軸Ｌp が水平面となす角に等しく、カメラの傾斜角度に一致する。角θp は、半直線Ｌp ’と線分ＯＳp ’のなす角であり、θn ’は半直線Ｌp ’がＹ軸となす角である。
【００５８】
点Ｐに対応する被写体の経緯度（φp ’，ψp ’）は、式（１２）、（１３）のＤp にＤp ’を、θn にθn ’を代入した式
φp ’＝φ＋α・Ｄp ’×ｓｉｎ（θn ’＋ｔａｎ-1（Ｗp ／ｆ））
・・・（１４）
ψp ’＝ψ＋β・Ｄp ’×ｃｏｓ（θn ’＋ｔａｎ-1（Ｗp ／ｆ））
・・・（１５）
によって求められる。ここでＤp ’は、
Ｄp ’＝Ｄp ×ｃｏｓθZ                                 ・・・（１６）
で表されるので、経緯度（φp ’，ψp ’）は
φp ’＝φ＋α・Ｄp×ｃｏｓθZ ×ｓｉｎ（θn ’＋ｔａｎ-1（Ｗp ／ｆ））
・・・（１７）
ψp ’＝ψ＋β・Ｄp×ｃｏｓθZ ×ｃｏｓ（θn ’＋ｔａｎ-1（Ｗp ／ｆ））
・・・（１８）
によって算出される。
【００５９】
以上のように本実施形態によれば、撮像された画像の任意の被写体の経緯度を検出できる３次元画像装置が得られる。また、地図に関する情報を収めた地図データを利用することにより、撮像された画像中の任意の被写体の施設名称などを検索表示することができる。
【００６０】
本実施形態では、カメラ本体１０をコンピュータ４１に接続し、地図データはコンピュータから読み出されて用いられたが、予めカメラのメモリに記憶するか、記録媒体Ｍに記録して用いてもよい。またカメラ本体１０で検出された、画像データ、距離データ、方位データ、位置座標データ、傾斜角度データなどを接続されたコンピュータ４１へ転送し、コンピュータ４１のディスプレイに表示された画像においてマウス等の入力装置を用いて被写体を選択し、場所情報等を表示してもよい。
【００６１】
本実施形態では、ＧＰＳアンテナ５０は、ケーブルを介してカメラ本体１０の外部に設けられているが、カメラ本体１０の内部に設けられてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画素毎に被写体までの距離を検出する測距装置において、被写体の地図上の座標を検出できる測距装置の地図座標検出システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるカメラ型の測距装置の斜視図である。
【図２】図１に示すカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図３】測距光による距離測定の原理を説明するための図である。
【図４】測距光、反射光、ゲートパルス、およびＣＣＤが受光する光量分布を示す図である。
【図５】ＣＣＤに設けられるフォトダイオードと垂直転送部の配置を示す図である。
【図６】ＣＣＤを基板に垂直な平面で切断して示す断面図である。
【図７】被写体までの距離に関するデータを検出する距離情報検出動作のタイミングチャートである。
【図８】３次元画像検出動作のフローチャートである。
【図９】再生（ＰＬＡＹ）モードのときに実行されるプログラムのフローチャートである。
【図１０】カメラの背面に設けられたＬＣＤパネルの画像表示例とＲＥＣ／ＰＬＡＹ切替スイッチの図である。
【図１１】ＣＣＤ受光面とタッチパネルにより選択された画素点との関係を示す図である。
【図１２】ＣＣＤ受光面と画角との関係を示す図である。
【図１３】カメラを原点とした座標系で画素に対応する被写体の位置と光軸との関係を２次元的に表した図である。
【図１４】カメラの傾斜を考慮して、画素に対応する被写体の位置と光軸との関係をカメラを原点として表した図である。
【符号の説明】
２２  ＧＰＳ受信回路
４６  方位センサー
【図１】
0003875817.tif 000004
【図２】
0003875817.tif 000005
【図３】
0003875817.tif 000006
【図４】
0003875817.tif 000007
【図５】
0003875817.tif 000008
【図６】
0003875817.tif 000009
【図７】
0003875817.tif 000010
【図８】
0003875817.tif 000011
【図９】
0003875817.tif 000012
【図１０】
0003875817.tif 000013
【図１１】
0003875817.tif 000014
【図１２】
0003875817.tif 000015
【図１３】
0003875817.tif 000016
【図１４】
0003875817.tif 000017