(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面内の複数のエリアに存在する被写体の輝度分布を像信号として検出するための複数対のセンサアレイと、
上記複数対のセンサアレイの出力信号を増幅積分する増幅積分手段と、
上記増幅又は積分の感度特性を少なくとも２つの段階に切り換える積分増幅切換手段と、
上記複数対のセンサアレイ毎の上記増幅積分手段の出力により積分状態を検出可能な像信号状態検出手段と、
上記複数対のセンサアレイ毎の上記増幅積分手段の出力を切り換えて上記像信号状態検出手段に出力する切換手段と、
上記複数対のセンサアレイ出力に基づく像信号位置に従って、上記被写体までの距離に関する情報を演算する演算制御手段とからなる測距装置において、
上記演算制御手段は、上記増幅積分手段により上記増幅又は感度特性を、増幅率または感度がより低くなるように切り換えて増幅積分された上記複数対のセンサアレイの出力信号を、上記切換手段を切り換えて上記像信号状態検出手段が検出した結果に基づいて、最も低輝度を示す出力信号のセンサアレイを判別して選択した後、上記最も低輝度を示す出力信号のセンサアレイの上記増幅積分手段の出力を上記像信号状態検出手段が検出するように上記切換手段を設定するとともに、上記積分増幅切換手段により上記増幅又は感度特性を、増幅率または感度がより高くなるように切り換えさせ、上記増幅積分手段により同一被写体に対して上記選択したセンサアレイの出力信号を増幅積分させて、上記選択したセンサアレイについて得られた同一被写体の増幅又は感度特性の異なる像信号を、そのうちの無効データを除いて合成し、合成した像信号に基づいて上記被写体距離に関する情報を求めることを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラ等に用いられる測距装置に関し、より詳しくは、被写体の輝度分布を所定視差を持って検出し、得られた複数の像信号に従って被写体までの距離を測定する、いわゆるパッシブタイプの測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被写体の像信号を得るためには、受光素子がアレイ状に並んだセンサアレイが一般に用いられるが、このセンサアレイの出力を処理する回路には所定のダイナミックレンジの制限があり、極端に明るいものと、極端に暗いものの両方から同時に正確な像信号を得ることはできない。
米国特許４４１０２６１号や特開平５−２６４８８７号公報は、被写体の明るさにかかわらず、正確な像信号を得るための技術を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の技術では、背景が明るく、被写体が暗い逆光のシーンなどではコントラストのある像信号が得られず、測距の結果が不正確となることがある。
【０００４】
例えば、米国特許４４１０２６１号は、センサアレイの出力電流の積分量が所定のレベルに達したときに積分を終了させるようにしているが、この場合、背景が明るく背景からの光を受光したセンサの出力が大きくなると、被写体の積分結果がまだ適当なレベルに達していなくとも積分を終了させてしまう。したがって、測距に利用する像信号は十分なコントラストとならない。
【０００５】
また、特開平５−２６４８８７号公報はこのような問題を解決するために、逆光の検出時には積分時間を延長して計算している。しかし、単純に積分時間を長くすると、タイムラグが長くなったり、余分な計算が必要になって制御方法が複雑になってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の測距装置はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、単純な構成で逆光時にも被写体のコントラストを得ることができ、高速かつ正確な測距のできる測距装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、逆光シーンであるか否かにかかわらず、被写体の輝度分布の変化が大きく、回路のダイナミックレンジを越えて正しい像信号が得られないような場合でも、正しく距離測定ができる高精度な測距装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る測距装置は、画面内の複数のエリアに存在する被写体の輝度分布を像信号として検出するための複数対のセンサアレイと、上記複数対のセンサアレイの出力信号を増幅積分する増幅積分手段と、上記増幅又は積分の感度特性を少なくとも２つの段階に切り換える積分増幅切換手段と、上記複数対のセンサアレイ毎の上記増幅積分手段の出力により積分状態を検出可能な像信号状態検出手段と、上記複数対のセンサアレイ毎の上記増幅積分手段の出力を切り換えて上記像信号状態検出手段に出力する切換手段と、上記複数対のセンサアレイ出力に基づく像信号位置に従って、上記被写体までの距離に関する情報を演算する演算制御手段とからなる測距装置において、上記演算制御手段は、上記増幅積分手段により上記増幅又は感度特性を、増幅率または感度がより低くなるように切り換えて増幅積分された上記複数対のセンサアレイの出力信号を、上記切換手段を切り換えて上記像信号状態検出手段が検出した結果に基づいて、最も低輝度を示す出力信号のセンサアレイを判別して選択した後、上記最も低輝度を示す出力信号のセンサアレイの上記増幅積分手段の出力を上記像信号状態検出手段が検出するように上記切換手段を設定するとともに、上記積分増幅切換手段により上記増幅又は感度特性を、増幅率または感度がより高くなるように切り換えさせ、上記増幅積分手段により同一被写体に対して上記選択したセンサアレイの出力信号を増幅積分させて、上記選択したセンサアレイについて得られた同一被写体の増幅又は感度特性の異なる像信号を、そのうちの無効データを除いて合成し、合成した像信号に基づいて上記被写体距離に関する情報を求める。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
まず、本発明の第１実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態の構成を示す図である。図１において、１ａ，１ｂは一対の受光レンズであり、シーン８からの光を受光してセンサアレイ２ａ，２ｂに導くものである。センサアレイ２ａ，２ｂを構成する各センサには、被写体９の輝度分布に従って強弱の決まる光束が入射し、各々が入射光量に依存した光電流を出力する。アンプ（ＡＭＰ）３はこれらの光電流を各々増幅して積分する。ＡＭＰ３は、積分した電圧を増幅する形式のものを用いてもよい。ただし、このときの増幅率は、切換手段５によって切り換え可能な構成となっており、具体的には、光電流を電流増幅したり、積分コンデンサの容量を切り換えたり、積分後の電圧を電圧増幅するようにしてもよい。
【００１２】
図２（ａ）は高輝度の被写体部分からの光を受光した場合の積分波形を示し、図２（ｂ）は低輝度の被写体部分からの光を受光した場合の積分波形を示す図である。
【００１３】
図２（ａ）は高輝度の場合なので、センサ出力の光電流は大きく、積分電圧が適正レベルに達する時間が図２（ｂ）の低輝度の場合より短くてすむ。
ここで適正レベルとは、積分結果を読み出すための読み出し手段４のＡ／Ｄ変換の分解能や、ＡＭＰ３のダイナミックレンジによって決まる電圧である。例えば、電源電圧が３Ｖのアンプなら、３Ｖ以上の増幅はできず、適正レベルは３Ｖ以下となる。また、読み出し手段４の分解能が１０ｍＶであり、かつそのＡ／Ｄコンバータが８ビットである場合は、２５５×１０ｍＶ＝２．５５Ｖ以上の積分電圧は読みこみ不可能であり、適正レベルは、２．５５Ｖとなる。
【００１４】
図２（ａ）、（ｂ）に示される積分電圧は、また、前述の増幅率切換え状態によっても変化する。同図に示すように、ｔINT の積分時間では、図２（ａ）の高輝度時は、増幅率の低い方が適正レベルになっているので、この増幅率を設定する場合を低感度モードと呼び、図２（ｂ）の低輝度時は増幅率の高い方が適正レベルとなっているので、この場合を高感度モードと呼ぶ。
【００１５】
つまり、低感度モードの場合は明るい被写体像が適正レベルでＡ／Ｄ変換でき、高感度モードの場合は、暗い被写体像が適正レベルでＡ／Ｄ変換できる。従って、図１のようなシーン８では、被写体９の背景が明るいので、図３（ａ）のように低感度モードでは背景が適正の像となり、高感度モードでは、図３（ｂ）のように、人物が適正の像となる。もちろん、順光の場合はこの結果と反対となる。
【００１６】
図１に戻って、積分制御用の比較手段（ＣＯＭＰ）６は、全センサの出力の最大値や平均値をリアルタイムでモニタする回路である。また、読み出し手段４は、各センサの出力による像信号を読み出してＣＰＵ１０に入力する。
【００１７】
ＣＰＵ１０はワンチップマイコン等からなる演算制御回路であり、内蔵のタイマー７とＣＯＭＰ６の出力によって、積分電圧と、積分時間の関係をモニタしながら、積分の制御を行う。また、ＣＰＵ１０は、読み出し手段４により入力された、２つのセンサアレイ２ａ，２ｂ上の像位置のズレ量ｘに従って被写体９までの距離Ｌを算出する。
【００１８】
２つの受光レンズの主点間距離を基線長Ｂとし、受光レンズ、センサアレイ間の距離をｆとすると、
Ｌ＝（Ｂ・ｆ）／ｘ
という関係が成立する。
【００１９】
このような構成の測距装置において、上記ＣＯＭＰ６が最大値検出のタイプであれば、この出力が前記した適正レベルに達した時、ＣＰＵ１０は積分終了の信号を出力して、読み出し手段４によって各センサのデータを読みこめば、図３（ａ）のような像信号が得られる。しかし、図１のシーンでは、被写体９の像が重要なので、図３（ａ）の状態では、被写体９の正確な測距はできない。また、上記ＣＯＭＰ６が平均値検出のタイプであっても、被写体９としての人物の顔が影となって低輝度の場合、同様に人物の像を正確に取り込むことが困難となる。
【００２０】
この影となった人物の顔の像をより正確に取り込むには、図２からわかるように、積分時間を長くして適正レベルの積分電圧を得る方法と、同じ積分時間でも感度を切り換える方法とがある。本実施形態では、感度切換の方を採用し、より短い時間で積分制御を行うことを意図している。
【００２１】
図４は本発明の第１実施形態に係る積分制御の詳細を示すフローチャートである。
まず、Ｓ１は、積分開始に先立ち、ＡＭＰ３を制御して低感度に設定するステップであり、ステップＳ２は積分開始、Ｓ３はＣＯＭＰ６の出力に従って積分電圧が所定のレベルに達したか否かを判定するステップである。Ｓ４は、この積分時間を計時して、ｔ１として記憶するステップである。ステップＳ３で所定のレベルに達していると判断されると、ステップＳ５にて積分を終了する。Ｓ６はこのようにして積分制御されたセンサアレイの出力を読み出し手段４によって読み出してＣＰＵ１０に入力するステップである。
【００２２】
次にステップＳ７で、このセンサデータによる図３のような像信号の形状を判定すれば、逆光状態か否かを判定することができる。逆光でなければ人物の顔は影になっておらず、正確な像信号が得られているはずなので、ステップＳ１４に分岐して、センサデータより先に説明した２つの像のズレ量を検出し、距離を算出する。
【００２３】
しかし、ステップＳ７において、中央部の輝度が周辺部の輝度より著しく低い場合など、逆光状態が検出された場合にはステップＳ８にすすみ、高感度モードを設定し、積分を開始する（ステップＳ９）。この時、ステップＳ３、Ｓ４のようなＣＯＭＰ６の出力を用いた積分制御を行うと、先程と同じように、周辺の明るい所で積分が終了し、人物の像が得られない。そこで、ここでは制御方法を変更して、先にステップＳ４で求めたｔ１の期間の間、積分を繰り返して積分を終了する（ステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２）。この時、先のＣＯＭＰ６の出力は無視する。
【００２４】
このような状態で、次のステップＳ１３でセンサデータを読み出すと、積分時間は低感度のときと同じであるが、感度が高くなっている分、明るい背景のデータは飽和して、暗い人物のデータが図３（ｂ）のように適正となる。この感度の差はゲイン化して８倍から１６倍に設定するが、ステップＳ６で読み出されたセンサデータの変化の傾きなどから、ゲインを計算して、その値に従って切り換えを行うようにしてもよい。
【００２５】
このように、本実施形態では、逆光であると判定された時には積分レベルをモニタする積分制御方式から、積分時間を一定にして感度を切り換える積分制御方式に切り換えるようにしている。これによって、逆光シーンにおけるより正確な測距が可能となる。また、積分時間を延長する方式では、仮にゲイン８倍相当の積分量を確保するには、８倍の積分時間が必要となり、測距に必要な時間が長くなってしまうが、本実施形態のような感度切換方式によれば、タイムラグがなくより高速の測距が可能となる。
【００２６】
以下に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、感度を切り換えて取得したセンサデータの両方を有効利用するために、得られた２つの波形を合成して１つの波形として測距に用いる。
【００２７】
図５は本発明の第２実施形態を説明するための概念図である。図５（ａ）の波形は低感度モードであり、Ｓ１からＳ２の区間では被写体が暗すぎてセンサデータが０となっている。一方、図５（ｂ）の波形は、同じ条件で高感度モードとなっており、Ｓ１からＳ２の区間のデータは０以上であるが、回路のダイナミックレンジやＡ／Ｄ変換のレンジの関係で、Ｓ１以下、Ｓ２以上のセンサデータは、飽和してしまっている。８ｂｉｔのＡ／Ｄ変換の場合、２５５という値に固定されてしまう。そこで、図５（ａ）のデータに所定のオフセット値ＯＦＦを加算した上で図５（ｂ）に示すデータと合成すれば図５（ｃ）に示すような新しい波形が得られる。これによって暗い所から明るい所までに対応したセンサデータを得ることができる。図５（ａ）、図５（ｂ）の像信号が８ｂｉｔの時、このデータは１６ｂｉｔとなるが、これをＣＰＵ１０において２で割って８ｂｉｔデータとして扱ってもよい。
【００２８】
上記した第２実施形態は、被写体の明暗の変化が大きすぎて、１回の積分のダイナミックレンジ内に収まらない時に特に有用である。図５（ａ）のＳ１，Ｓ２間のように全くデータのないエリアでは正確な測距ができず、測距に用いる像の一部が０だったり飽和していても正確な測距はできない。そこで、本実施形態のように、これらの０のデータや飽和のデータを補った形で測距することにより、より正確な測距を行なうことができる。
【００２９】
図６（ａ）は本発明の第２実施形態に係る積分制御の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ２０からＳ２３は低感度を設定した時の積分及びセンサデータ読み出しのステップである。続くステップＳ２４からＳ２７までは高感度モードにおける積分とセンサデータの読み出しのステップである。上記のステップＳ２３，Ｓ２７で得られた像信号が図５（ａ）と図５（ｂ）に示す像信号に相当するものである。
【００３０】
ステップＳ２８では、図５（ａ）のセンサデータが０となるエリアをＳ１〜Ｓ２を検出するステップであり、ステップＳ２９は、図５（ｃ）に示すオフセット値ＯＦＦを、図５（ａ）のセンサデータの０以外の部分に加算してＣＰＵ１０のＲＡＭに記憶し、ステップＳ３０にて、図５（ｂ）のＳ１〜Ｓ２間のセンサデータを上記ＲＡＭに記憶する。
【００３１】
この場合、ＣＰＵ１０内のメモリ（ＲＡＭ）には、例えばセンサＮｏ．１から２５５に相当する記憶エリアに、図６（ｂ）に示すような順番でセンサデータが記憶される。すなわち、ＲＡＭのＳ１番目までのアドレスには、図５（ａ）のデータにオフセット値ＯＦＦを加算したデータを記憶し、Ｓ２番目から、２５５番目のアドレスにも同時に図５（ａ）のデータにオフセット値ＯＦＦを加算したデータを入力する。さらに、ＲＡＭアドレスのＳ１とＳ２の間には相当する図５（ｂ）のデータを入力する。そして、このＲＡＭ上のデータをグラフ化することによって、図５（ｃ）の像信号が得られる。ここで図１のセンサアレイの一方のみのデータについて説明したが、もう一方のセンサアレイについても同様の処理を行う。このように各アドレスに並べられたＲＡＭ上のデータ列を用いて、像ズレ量を算出すれば、ＣＰＵ１０は被写体の距離を求めることができる（Ｓ３１）。
【００３２】
以上説明したように本実施形態によれば、各センサアレイの両方につき、各々２回の積分結果で得られた良好な像信号部分を選択して組み合わせ、像信号を合成した後に、像位置の検出を行うようにしたので、回路のダイナミックレンジを越えるような輝度変化のある被写体についても、正確な測距が可能となる。
【００３３】
以下に本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態は前記した実施形態の測距装置を、いわゆるマルチＡＦ（多点測距）機能付きのカメラに応用したものである。
【００３４】
図７（ａ）は、画面の中央部に主要被写体が存在しないシーンを示しているが、この場合、画面中央部しか測距できないカメラの場合、風景にピントが合ってしまい、両側の人物はピンボケとなる。そこで、画面内の複数ポイントを測距できるように、センサ数の多い長いセンサアレイを用い、得られた像信号のどの部分を使用するかによって測距ポイントを切り換えられるように構成する。この構成については図９（ａ）を参照して後述する。
【００３５】
このようなマルチ機能付きのカメラでは、いちいちファインダー内で、測距ターゲットマークに被写体を入れずに撮影することが多く、必ずしも先の測距用像信号部分に適正な信号が入っているとは限らない。例えば図７（ａ）の画面左側の測距エリアＬでは、人物９ａは一部木の陰に入っていて明暗の変化が大きく、なおかつ、測距エリアＬの一部には、背景まで含まれてしまっている。この場合のセンサデータを図７（ｂ）、（ｃ）に示す。図７（ｂ）は低感度モードによる積分制御、図７（ｃ）は高感度モードによる積分制御を採用した場合を示している。しかし、図７（ａ）の測距エリアＬに対応する図７（ｂ）のエリアＬ内のＩの部分にはデータがなく、かつ、図７（ａ）の測距エリアＬに対応する図７（ｃ）のエリアＬ内のＪの部分は飽和してしまっていて適正なデータではない。
【００３６】
そこで、これらのデータが欠落している部分をカメラ内蔵のＣＰＵが各々の像データを組み合わせて補うように記憶することにより、図６（ｂ）に示すような合成データがメモリ上に得られる。
【００３７】
このようにして得られたＣＰＵのＲＡＭ上にセンサＮｏ．に従って配置されたデータをグラフにすると、図７（ｄ）のようになり、Ｌのエリアには０であったり飽和したりした不適当なデータは存在せず、正確な測距が可能となる。
【００３８】
このように、測距に適当な合成像信号を用いてＬ、Ｃ、Ｒの各ポイントを測距し、最も近い距離を示すポイントに対してピント合せを行なえば、人物９ａ、９ｂに対して合焦した写真撮影ができる。
【００３９】
図８のフローチャート（ステップＳ１０１〜Ｓ１０７）は上記した処理を示している。
なお、図７（ｂ）、（ｃ）の各像データの取得は、感度切り換えによって行ったが、積分時間を変更して切り換え入力してもよい。
【００４０】
以上説明したように本実施形態によるマルチＡＦカメラによれば、明暗差の大きい被写体に対しても正確な像信号が得られるので、各ポイントに対し正確な測距が可能となり、主要被写体の正確な選択、及びピント合せが可能となる。
【００４１】
また、像信号の欠落があったまま測距を行うと距離に誤差を生じる。誤差のある結果が一番近い距離を示す場合、例えば単純に最至近を選択するフローではこれを優先してピント合せを行なう場合など、写真は完全にピンボケとなってしまう。そこで、単純な最至近選択ではなく、測距ポイントを像信号に基づいて変化させるような工夫によって、測距精度を上げる応用技術がある。しかし、この場合にも用いられる像信号は本実施形態の方法により適正なデータが得られるので、こうした応用や工夫をより効果的に行なうことができる。
【００４２】
以下に本発明の第４実施形態を説明する。マルチＡＦのカメラの積分制御としては、図９のような工夫も可能である。図９（ａ）は、先に説明した画面内のＬ、Ｃ、Ｒの複数ポイントを測距できる受光レンズ１、及びセンサアレイ２の構成を図示したものであり、ハード的な構成としては、Ｌ、Ｃ、Ｒのポイントごとに、積分最大検出のモニタ回路１２ａ〜１２ｃが取り付けられている。このモニタ回路１２ａ〜１２ｃはＣＰＵ１０の制御の基に切換手段５によってその１つが選択され、選択されたモニタ回路の出力が比較手段（ＣＯＭＰ）６に入力される。ＣＰＵ１０はＣＯＭＰ６の比較結果に基づいて積分終了タイミングを決定する。その他の機能ブロックは、図１と同様なので図示を省略した。
【００４３】
このような構成で、図９（ｂ）のようなシーンを測距しようとしてモニタ１２ｂを選択して中央のエリアＣの部分で積分制御しようとすると、人物９ａは影となっているので、背景の光で積分終了するため、図１０（ａ）のような像信号が得られる。一方、モニタ１２ｃを選択して左のエリアＬ（木の影）の積分制御を行うと図１０（ｂ）のようなセンサデータが得られる。この時は暗い木影の光を所定レベルまで積分するために積分時間が長くなり、中央のエリアＣでは得られなかった影となっていた人物９ａの像も得られている（図１０（ｃ））。
【００４４】
つまり、中央の人物９ａの影の像を得るためには、必ずしも中央のエリアＣを選択して積分判定をすればよいわけではなく、場合によってはマルチＡＦの別のエリア（この場合は左のエリアＬ）を対象とした積分制御の方が好ましいケースがある。このようなシーンでは図１１のような、フローにて各ポイントの測距を正しく行うことができる。
【００４５】
まず、Ｓ４０からＳ４３では、主要被写体の存在確率の高い中央のエリアＣのモニタ１２ｂを用いて積分制御を行なう。すなわち、中央のエリアＣを判定エリアとして積分を開始し、所定レベルに達した時点で積分を終了する。次に、得られたセンサデータを用いて３点について測距を行う（Ｓ４４，Ｓ４５）。この時、図１０（ａ）のようなセンサデータが得られるが、左のエリアＬでは像のデータがほとんどないので正確な測距はできない。このような場合、像信号のコントラストや、２つのセンサアレイ上の像の一致度を判定する。信頼性判定によって、不正確な測距結果は除去できるようにしておく。
【００４６】
この信頼性判定の結果や例えば図１０（ａ）のように中央のエリアＣの中央部が０になっていたりして、センサデータが測距に不適当であるかどうかを、Ｓ４６にて判定する。これらの結果より、もう一度積分しなおして像の取り込みを行った方が良いと判断されると、Ｓ４７からＳ４８に分岐し、最も暗い被写体のあるエリアを積分制御用の判定領域に設定する。
【００４７】
この場合は図９（ｂ）の左のエリアＬが選択されて積分モニタ領域となる。Ｓ４９からＳ５３は、このようにして得られた積分結果のセンサデータを像信号として、Ｓ４０からＳ４５のステップと同様に３点の測距を行う。この場合も、信頼性判定によりＬ、Ｃ、Ｒの各エリアのセンサデータが測距に適正であるかを判定して、不適当な測距結果は除去できるようにしておく。
【００４８】
Ｓ６１は、被写体が存在する確率が特に高い中央のエリアのセンサデータ状態を判定し、図１０（ａ）、（ｂ）の中央のエリアＣのように、ある部分のデータが０であったり、飽和している場合はＳ６２でＳ６３に分岐して、データを合成し（図５参照）、このセンサデータに従ってＳ６４にて中央のエリアＣの測距を行う。こうしてＳ４５，Ｓ５３，Ｓ６４のステップで得られた測距データのうち、信頼性の低いものを除去し、Ｓ６６にて最近選択してピント合せ距離を決定する。
【００４９】
このように、本実施形態では、マルチＡＦの各ポイントの測距を、必ずしもその測距ポイントごとに積分制御した結果のセンサデータではなく、複数回の積分結果で測距に最適なセンサデータを選択して利用するようにしている。
【００５０】
また、データが欠落している場合には上記複数回の積分制御の結果得られる複数のセンサデータを組み合わせて合成することにより、より正確な測距のできるマルチＡＦオートフォーカスカメラを提供できる。
【００５１】
なお、本実施形態の考え方は、以上説明した２回の積分結果の合成像だけでなく、３回、４回の積分結果の合成像を用いた測距にも応用可能である。さらに、マルチＡＦは３点のタイプを説明したが、５点、７点等、測距ポイントを増加させても同様の考え方を適用することができる。
【００５２】
次に本発明の第５実施形態を説明する。上記した実施形態では、センサアレイはセンサ数の多い長いものを３点測距用に用いたが、図１２のようにＬ、Ｃ、Ｒ用に用意された各々３つのセンサアレイを用いてもよい。また、図１１のフローでは７つの測距結果よりピント合せ距離を選択したが、図１２に示した像信号状態検出手段２２を用いてその時の像信号状態に従って、測距の前にその像信号で測距するか否かを判定して切り換えるようにしてもよい。
【００５３】
まず、積分増幅切換手段５のスイッチ５ａをＸ側に切り換えて低感度モードにてセンサ２ａに基づく増幅積分動作を開始する。次に、切換手段２３により読み出し手段４のスイッチ４ａを切り換えて、像信号状態検出手段２２により、Ｌ，Ｃ，Ｒの各々について像信号の状態を順次検出する。制御手段２０は、この像信号状態検出手段２２からの信号に基づいて最も暗い領域を判定する。すなわち、Ｌ、Ｃ、Ｒのいずれか１つを選択する。
【００５４】
次に、積分増幅切換手段５のスイッチ５ａをＹ側に切り換えて高感度モードにし、切換手段２３によりスイッチ４ａを切り換えて選択したセンサに合わせる。このような設定の後、再度の増幅積分動作を開始する。そして、測距手段２１により測距を行なう。
【００５５】
図１３は、積分状態を切り換えることにより得られたセンサデータより新しいセンサデータを合成する動作をブロック的に図示したものである。これらの機能は実際には、ワンチップマイコン内のＲＯＭに書き込まれたプログラムの実行に従って実現されるものであるが、信号やデータの動きを視覚化するためにここでは各機能をブロック表示している。
【００５６】
図１３の１，２，３については各々、受光レンズ、センサアレイ、増幅積分手段として、すでに説明してある。増幅積分手段を切り換えての各センサアレイのセンサデータは、各々、記憶手段３５のメモリ３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂに記憶される。これは、ＣＰＵ内のＲＡＭでもよいし、専用のメモリを利用してもよい。どのセンサのデータをどのアドレスに入れるかは、アドレス設定手段３６によって制御される。
【００５７】
３０ａ，３１ｂには、図５（ａ）に示すような低感度のデータが格納され、３０ｂ、３１ａには、図５（ｂ）に示すような、より高感度のデータが格納される。低感度のデータに対してはオフセット加算部（ＯＦＦ）３２ａ，３２ｂにて、図５で説明した増幅率等、積分特性の差異によるオフセット値が加算される。また、像信号判定手段３３によってセンサデータが０の部分が検出され、アドレス設定手段３６はこの部分に対応するアドレスを指定すると、合成データ用ＲＡＭ３４の当該アドレスに対応する領域には高感度データ用メモリ３０ｂ、３１ａのデータが転送されて記憶される。
【００５８】
また、センサデータが０以外の部分については、低感度用メモリ３０ａ、３１ｂの記憶データにオフセット値を加算しつつ、ＲＡＭ３４上に転送する。この場合、センサ番号に従ってアドレスが設定されるので、最終的にＲＡＭ３４には図５（ｃ）に示すような合成データが格納される。このようにして得られた合成データは、回路のハード的なダイナミックレンジを越えたダイナミックレンジにて被写体の像を検出できるので、回路の設計自由度が大きくなり、かつ、明暗のコントラストの大きなシーンにおいても、正確な測距が可能となる。
【００５９】
なお、合成データは、元のセンサデータが８ｂｉｔの場合、１６ｂｉｔになるが、ＲＡＭ３４上に記憶する際に適当に除算を行なって圧縮する形で記憶してもよい。
【００６０】
このように本実施形態では、測距ポイントの明暗に従って、そのポイントごとに最適の像データ状態で測距を行うので、各ポイント共、高精度の測距ができる。また、先に述べたデータ合成によって、２つの像データから新しい合成データを作ってから２つのセンサアレイの像の比較を行うので、輝度の切り換わりポイントなどでも誤差のない測距ができる。
【００６１】
上記したように、本実施形態では、パッシブタイプの測距装置用センサアレイの積分制御時に、積分時のゲイン切換え機能や、測距可能な複数のエリアを切換える機能を併用するようにしたので、より正確かつ単純に被写体の像信号を得ることができ、これによって高精度の測距を可能となる。
【００６２】
なお、上記した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が含まれている。
（１）
写真画面内の複数のエリアに存在する被写体像信号を、イメージセンサを用いて検出し、これを用いて上記複数のエリアの測距を行いピント合わせを行うマルチ測距機能付きカメラにおいて、
上記像信号を所定のダイナミックレンジ内に納めるために、上記イメージセンサの出力の積分又は増幅状態を切り換えるための積分増幅切換手段と、
上記被写体測距時に、上記積分増幅切換手段を少なくとも２段階で切り換える切換手段と、
各々の積分増幅状態において、上記複数エリアの上記像信号状態を判定して、上記複数エリアの測距結果から、上記ピント合わせ距離を選択する選択手段と、を具備するカメラ。
（２）
被写体の輝度分布を像信号として検出するセンサと、
このセンサの出力信号を増幅及び積分する増幅積分手段と、
上記増幅積分手段の感度特性を切り換える切換手段と、
上記増幅積分手段を駆動させて、上記増幅積分手段の出力が所定の値となる時間を計時した後、この計時結果に基づいて、上記増幅積分手段の感度を切り換えて上記増幅積分手段を再度駆動させる制御手段と、
上記増幅積分手段の出力信号に基づいて被写体距離を演算する演算手段と、
を有する測距装置。
（３）
異なる感度で駆動させた上記増幅積分手段の各出力信号を合成して合成信号を生成する合成手段を有し、この合成信号に基づいて被写体距離を演算する（１）の測距装置。
（４）
上記制御手段は、初めの上記増幅積分手段の駆動による出力が、この増幅積分手段のダイナミックレンジを超えている場合には、上記増幅積分手段の感度を高感度に切り換えて再度の増幅積分手段を駆動させる（２）又は（３）の測距装置。
（５）
上記制御手段は、主被写体が逆光状態であることを検出した場合には、上記増幅積分手段の感度を高感度に切り換えて再度の増幅積分手段を駆動させる（２）又は（３）の測距装置。
（６）
上記制御手段は、初めの増幅積分手段の駆動による出力に基づいて逆光状態の判定を行う（４）の測距装置。
（７）
被写体の輝度分布を像信号として検出するセンサと、
このセンサの出力信号を増幅及び積分する増幅積分手段と、
上記増幅積分手段の動作時間を切り換える切換手段と、
上記増幅積分手段を所定の時間、駆動させたときの出力信号と、上記切換手段により動作時間を切り換えて駆動させたときの出力信号とを合成して合成信号を生成する合成手段と、
この合成信号に基づいて被写体距離を演算する演算手段と、
を有する測距装置。
（８）
上記合成手段は、上記増幅積分手段からの一方の出力信号にオフセット値を加算し、両出力信号の有効データのみをメモリ上の所定のアドレスに書き込むことにより合成する（３）又は（７）の測距装置。
（９）
上記演算手段は、上記合成信号を縮小変換し、この変換信号に基づいて被写体距離を算出する（３）又は（７）の測距装置。
（１０）
上記センサは、被写界の複数のエリアに存在する被写体の像信号を検出する（３）又は（７）の測距装置。
（１１）
被写界の複数のエリアに存在する被写体の像信号を積分して検出するセンサアレイと、上記複数のエリアに相当する上記センサアレイのエリア毎に、上記積分状態を切り換えてモニタ可能なモニタ手段とを有するカメラの測距装置において、
上記センサアレイの所定のエリアに対する積分モニタ状態に従って得られた像信号のパターンに基づいて、上記積分動作を再度行う際の上記モニタ手段の切換状態を制御する制御手段を有することを特徴とする測距装置。
（１２）
上記制御手段は、上記像信号パターンにより最も暗いエリアを判別し、このエリアに対して上記モニタ手段を切り換えて上記積分動作を再度行う（１１）の測距装置。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、単純な構成で逆光時にも被写体のコントラストを得ることができ、高速かつ正確な測距のできる測距装置を提供することができる。
また、逆光シーンであるか否かにかかわらず、被写体の輝度分布の変化が大きく、回路のダイナミックレンジを越えて正しい像信号が得られないような場合でも、正しく距離測定ができる高精度な測距装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は高輝度の被写体部分からの光を受光した場合の積分波形を示し、（ｂ）は低輝度の被写体部分からの光を受光した場合の積分波形を示す図である。
【図３】（ａ）は低感度モード時の像信号の波形を示し、（ｂ）は高感度モード時の像信号の波形を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る積分制御の詳細を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の概略を説明するための概念図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る積分制御の詳細を示すフローチャートであり、（ｂ）はセンサデータがＲＡＭに記憶された様子を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態の概略を説明するための図である。
【図８】本発明の第３実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は本発明の第４実施形態の構成を示し、（ｂ）は撮影シーンを示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の概略を説明するための図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の構成を示す図である。
【図１３】積分状態を切り換えることによって得られたセンサデータより新しいセンサデータを合成する動作をブロック的に図示した図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…受光レンズ、
２ａ、２ｂ…センサアレイ、
３…アンプ（ＡＭＰ）、
４…読み出し手段、
５…切換手段、
６…比較手段（ＣＯＭＰ）、
７…タイマー、
８…シーン、
９…被写体、
１０…ＣＰＵ。
【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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