(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の受光センサで被写体からの入射光を光電変換して電荷を蓄積し、画像信号として出力し、出力された画像信号の信号レベルが所定値以上になった場合に電荷の蓄積を終了し、出力された画像信号に基づいて被写体までの距離を求める測距装置であって、
前記一対の受光センサから出力される画像信号に基づいて、画像信号のコントラストの判定を行うための演算を行う演算手段と、
電荷蓄積に要した時間が所定時間内の場合に、前記演算手段による演算を省略する制御手段とを有することを特徴とする測距装置。
【請求項２】
前記画像信号のコントラストの判定を行うための演算とは、画像信号の最大信号レベルと最小信号レベルとの差を求める演算であることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記一対の受光センサとは、ラインセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記ラインセンサは同一直線上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の測距装置。
【請求項５】
前記一対の受光センサとは、エリアセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。
【請求項６】
前記エリアセンサは同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の測距装置。
【請求項７】
前記一対の受光センサはＣＣＤにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。
【請求項８】
前記一対の受光センサはシリコンフォトダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。
【請求項９】
前記一対の受光センサはスキムＣＣＤにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。
【請求項１０】
一対の受光センサで被写体からの入射光を光電変換して電荷を蓄積し、画像信号として出力し、出力された画像信号の信号レベルが所定値以上になった場合に電荷の蓄積を終了し、出力された画像信号に基づいて被写体までの距離を求める測距方法であって、
電荷蓄積に要した時間が所定時間以上の場合に、出力された画像信号に基づいて画像信号のコントラストの判定を行うための演算を行い、電荷蓄積に要した時間が所定時間内の場合に、前記演算を行わずに出力された画像信号に基づいて被写体までの距離を求めることを特徴とする測距方法。
【請求項１１】
前記像信号のコントラストの判定を行うための演算とは、画像信号の最大信号レベルと最小信号レベルとの差を求める演算であることを特徴とする請求項１０に記載の測距方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の受光センサを用いて１つの対象物を撮像して得られた２つの画像における対象物の画像形成位置のズレ量に基づいて、受光センサから対象物までの距離を求めるための測距装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＣＣＤなどの一対のラインセンサを用いて１つの対象物を撮像し、得られた２つの画像における対象物の画像形成位置のズレ量を求め、そのズレ量から対象物までの距離を求める測距装置は良く知られている。
【０００３】
そのような測距装置における従来の測距処理のシーケンスを図４に示す。
【０００４】
まず、カメラの所定スイッチを操作すると、ステップＳ４０１で距離測定処理が開始され、ステップＳ４０２で受光センサであるラインセンサ及びその周辺回路に残留する電荷をクリアする。
【０００５】
次にステップＳ４０３において、ラインセンサに蓄積される画像信号の信号レベルのしきい値（以下、「コンパレートレベル（Ｓｃｍｐ）」と呼ぶ。）を設定する。これは、ラインセンサに蓄積された画像信号の信号レベルがこのコンパレートレベルＳｃｍｐを越えた場合に、ラインセンサでの電荷蓄積動作を終了するためのものである。
【０００６】
ステップＳ４０４において、ラインセンサで画像信号の電荷蓄積を続ける最長時間（Ｔｍａｘ）を設定する。これは、ステップＳ４０３で設定したコンパレートレベルＳｃｍｐ以上の画像信号が得られない場合に、ステップＳ４０４で設定された時間Ｔｍａｘの経過後、ラインセンサでの電荷蓄積動作を打ち切るようにするためである。
【０００７】
ステップＳ４０５から画像信号の電荷蓄積を開始し、ステップＳ４０６でラインセンサに蓄積された画像信号Ｓの信号レベルがステップＳ４０３で設定したコンパレートレベルＳｃｍｐを越えたか否かを判定する。蓄積された画像信号Ｓの信号レベルがコンパレートレベルＳｃｍｐを越えていればステップＳ４０８に進んで電荷蓄積動作を終了し、越えていなければステップＳ４０７に進む。
【０００８】
ステップＳ４０７では、電荷蓄積動作を開始してから経過した時間ＴがステップＳ４０４で設定した時間Ｔｍａｘ内であるか否かを判定し、時間Ｔｍａｘ内であれば蓄積動作を続け、時間Ｔｍａｘを過ぎていればステップＳ４０８に進み、蓄積動作を終了する。
【０００９】
ステップＳ４０８で電荷蓄積動作を終了した後、ステップＳ４０９では、ラインセンサから得られた画像信号の最大信号レベル（Ｓｍａｘ）と最小信号レベル（Ｓｍｉｎ）との差（Ｄｉｆ（Ｓｍａｘ，Ｓｍｉｎ））が所定値以上であるか否かを判定する、コントラスト判定を行う。このコントラスト判定により画像信号の最大・最小信号レベルの差が所定値以上でない場合は、一対のラインセンサにより得られた２つの画像間のズレ量を、例えば対応点検出を行って求めるのが困難であるため、電荷蓄積動作により得られた画像信号を使わずに、ステップＳ４１２で指定距離を結果として出力して測距処理を終了する。
【００１０】
また、ステップＳ４０９で画像信号の最大・最小信号レベルの差が所定値以上であると判定された場合は、ステップＳ４１０で２つの画像信号のズレ量を求め、ステップＳ４１１でそのズレ量から被写体までの距離を求め、測距処理を終了する様に構成されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では必ずコントラスト判定を行うため、充分な画像信号が得られている場合には測距処理に余計な時間がかかり、レリーズタイムラグの原因となる欠点があった。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、測距時において、所定時間内にセンサに蓄積された画像信号の信号レベルがあらかじめ設定された値を越えたことにより受光センサでの電荷蓄積動作が終了した場合は、画像信号の信号レベル差は十分であると判断してコントラストの判定を行わないようにし、受光素子が十分な信号レベルを持つ画像信号を得られなかった場合にのみ、画像信号の最大信号レベルと最小信号レベル間の差を確認するコントラスト判断を行うことで、測距精度を維持しつつ、レリーズタイムラグを短縮することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の測距装置は、一対の受光センサで被写体からの入射光を光電変換して電荷を蓄積し、画像信号として出力し、出力された画像信号の信号レベルが所定値以上になった場合に電荷の蓄積を終了し、出力された画像信号に基づいて被写体までの距離を求める測距装置であって、前記一対の受光センサから出力される画像信号に基づいて、画像信号のコントラストの判定を行うための演算を行う演算手段と、電荷蓄積に要した時間が所定時間内の場合に、前記演算手段による演算を省略する制御手段とを備える。
【００１４】
また、本発明における一対の受光センサで被写体からの入射光を光電変換して電荷を蓄積し、画像信号として出力し、出力された画像信号の信号レベルが所定値以上になった場合に電荷の蓄積を終了し、出力された画像信号に基づいて被写体までの距離を求める測距方法によれば、電荷蓄積に要した時間が所定時間以上の場合に、出力された画像信号に基づいて画像信号のコントラストの判定を行うための演算を行い、電荷蓄積に要した時間が所定時間内の場合に、前記演算を行わずに出力された画像信号に基づいて被写体までの距離を求める。
【００１５】
また、上記構成における画像信号のコントラストの判定を行うための演算とは、画像信号の最大信号レベルと最小信号レベルとの差を求める演算である。
【００１６】
上記構成によれば、所定時間内にセンサに蓄積された画像信号の信号レベルがあらかじめ設定された値を越えたことにより受光センサでの電荷蓄積動作が終了した場合は、画像信号の信号レベル差は十分であると判断してコントラストの判定を行わないようにし、受光素子が十分な信号レベルを持つ画像信号を得られなかった場合にのみ、画像信号の最大信号レベルと最小信号レベル間の差を確認するコントラスト判断を行うことで、測距精度を維持しつつ、レリーズタイムラグを短縮することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の測距装置を用いたカメラシステムのブロック図である。
【００１８】
１は不図示のＡ／Ｄ変換器や演算回路、記憶装置を有するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）である。２はカメラの電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ（ＭＡＩＮ）であり、３はレリーズ動作を開始させるためのスイッチ（ＳＷ１）である。スイッチ３が閉じると、測距や測光等が行われる。４はスイッチ（ＳＷ２）であり、前述したスイッチ３が閉じている間に閉じられると、フィルムに露光等が行われる。
【００１９】
５はカメラの焦点距離を望遠側に切り換えるためのズームスイッチ（ＴＥＬＥ）であり、６はカメラの焦点距離を広角側に切り換えるためのズームスイッチ（ＷＩＤＥ）である。７は被写体の輝度を測定するための測光センサ（ＡＬＳ）であり、このセンサで求めた輝度をもとに、露光時間を求める。
【００２０】
２４は測距ユニットであり、測距センサ９（ＡＦＳ）と、ＩＲＥＤ等の発光素子１０と、これらを制御する測距素子制御部（ＡＦＣ）８等により構成されている。発光素子１０は測距素子制御部８によって発光時間や発光タイミングが制御される。また、測距センサ９は図１では不図示であるが、１対のラインセンサによって構成されている。
【００２１】
１１は不図示のシャッタを所定時間だけ開口して、不図示のフィルムを露光するためのシャッタ制御部（ＳＨＣ）である。１２は露光された不図示のフィルムを所定量巻き上げるための給送駆動部（ＦＭ）である。１３はカメラの焦点距離を変えるために不図示の鏡筒を駆動するための鏡筒駆動部（ＺＭ）である。１４は測距ユニット２４から得た被写体距離情報に基づいて、不図示の焦点調節用のレンズを制御するためのフォーカス駆動部（ＬＭ）である。
【００２２】
次に、上記構成を有するカメラシステムに用いられる測距原理を図２を参照して説明する。図２は本発明の測距システムの原理について説明するための概略図である。
【００２３】
発光素子１０は、図１で示した測距制御部（ＡＦＣ）８からの制御信号に応じて被写体１５に向けて投光する。投光された光は被写体１５に反射して、ＣＣＤなどで構成される一対の受光センサ９ａ、９ｂに入射する。１６、１７は、受光センサ９ａ、９ｂに入射した光が光電変換によって電気信号に変換され、画像信号として出力された様子を模式的に示したものである。
【００２４】
発光素子１０と受光センサ９ａ、９ｂは同一線上に配置されているため、被写体１５に反射して受光センサ９ａ、９ｂに入射する反射光の入射角はそれぞれ異なる。そのため受光センサ９ａ、９ｂから得られる２枚の画像における被写体の画像形成位置は被写体距離に応じて異なるため、被写体像のズレ量を検出することができる。つまり、被写体像の画像形成位置のズレ量に基づいて、被写体までの距離を求めることができる。
【００２５】
図３は本発明の測距動作を示すフローチャートである。
【００２６】
まずカメラの所定スイッチ３（ＳＷ１）が閉じられると、測距処理がステップＳ３０１で開始される。次にステップＳ３０２において受光センサ及びその周辺回路に残留する電荷をクリアする。
【００２７】
ステップＳ３０３では、ラインセンサ９ａ、９ｂに蓄積される画像信号の信号レベルのしきい値であるコンパレートレベルＳｃｍｐを設定する。これは、受光センサで受けた画像信号の信号レベルがこのコンパレートレベルＳｃｍｐを越えた場合に、ラインセンサ９ａ、９ｂでの電荷蓄積動作を終了させるためのものであり、電荷蓄積結果として得られる画像信号の最大信号レベルが後述する被写体像のズレ量を検出するのに適切となるように、ラインセンサ９ａ、９ｂが飽和しない範囲で任意に設定すればよい。
【００２８】
ステップＳ３０４において、ラインセンサ９ａ、９ｂで画像信号の電荷蓄積を続ける最長時間（Ｔｍａｘ）を設定する。これは、ステップＳ３０３で設定したコンパレートレベルＳｃｍｐ以上の画像信号が得られない場合に、ステップＳ３０４で設定された時間Ｔｍａｘ経過後、画像信号の電荷蓄積動作を打ち切るようにするためである。
【００２９】
次にステップＳ３０５において画像信号の電荷蓄積を開始し、ステップＳ３０６で画像信号Ｓの信号レベルがステップＳ３０３で設定したコンパレートレベルＳｃｍｐ以上であるか否かを判定する。コンパレートレベルＳｃｍｐ以上であれば測距値（被写像のズレ量）を求めるのに十分な信号レベルを持つ画像信号が得られたとしてステップＳ３０８に進み、越えていなければ十分な信号レベルを持つ画像信号が得られていないものと判断し、電荷蓄積を続ける。
【００３０】
ステップＳ３０６で画像信号Ｓの信号レベルがコンパレートレベルＳｃｍｐより低いと判定されるとステップＳ３０７へ進み、ステップＳ３０５で電荷蓄積動作を開始してから経過した時間ＴがステップＳ３０４で設定した時間Ｔｍａｘ内であるか否かを判定し、時間Ｔｍａｘ内であれば蓄積動作を続けステップＳ３０６へ戻る。経過時間Ｔが時間Ｔｍａｘを過ぎていればステップＳ３０８に進み、被写体像のズレ量（測距値）を求めるのに十分な信号レベルの画像信号が蓄積されなくても蓄積動作を終了する。
【００３１】
ステップＳ３０８で画像信号の電荷蓄積を終了した後、ステップＳ３０９において電荷蓄積に要した時間ＴｅｎｄがステップＳ３０４で設定した時間Ｔｍａｘ以上かそれ未満か、つまり、電荷蓄積動作の終了が時間Ｔｍａｘ経過して蓄電動作が打ち切られたためなのか、それとも十分な画像信号の電荷を蓄積したことによるのかを判断する。Ｔｅｎｄ＞＝Ｔｍａｘの場合、つまり、時間切れによる場合はステップＳ３１０に進み、そうでない場合は十分な信号レベルの画像信号が蓄積されているので、ステップＳ３１１に進む。
【００３２】
一方、時間Ｔｍａｘ経過により電荷蓄積動作が打ち切られて得られた画像信号は、最大信号レベルがコンパレートレベルＳｃｍｐ以下の比較的暗い画像のものであるため、画像のコントラスト、つまり、画像内における明るさの差が小さい可能性がある。コントラストが低いと被写体像のズレ量（測距値）を求めるのが困難であるため、ステップＳ３１０では得られた画像信号のコントラスト判定を行い、最大信号レベルＳｍａｘと最小信号レベルＳｍｉｎとの差（Ｄｉｆ（Ｓｍａｘ，Ｓｍｉｎ））が所定値より大きいか否かを判定する。信号レベル差が所定値より小さい、つまり、コントラストが低いと判定されるとステップＳ３１３に進み、指定距離データを測距結果として出力して測距動作を終了する。また、信号レベル差が所定値以上であると判定された場合、つまり、被写体像のズレ量を求めるためのコントラストが十分高いと判定された場合にはステップＳ３１１に進む。
【００３３】
ステップＳ３１１では、２つの画像における被写体像信号のズレ量を求め、ステップＳ３１２でそのズレ量に基づいて被写体までの距離を求め、測距動作を終了する。
【００３４】
なお、本発明では受光素子としてＣＣＤを用いた一対のラインセンサを利用しているが、シリコンフォトダイオード（ＳＰＤ）やスキムＣＣＤを複数個配列して構成したものを、一対に配置して用いても良い。また、ラインセンサに限ることなく、エリアセンサを同一平面上に配置して構成したものを用いることも可能である。
【００３５】
また、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータとカメラヘッドなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、カメラなど）に適用してもよい。
【００３６】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００３７】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００３８】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００３９】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４０】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、測距時において、所定時間内にセンサに蓄積された画像信号の信号レベルがあらかじめ設定された値を越えたことにより受光センサでの電荷蓄積動作が終了した場合は、画像信号の信号レベル差は十分であると判断してコントラストの判定を行わないようにし、受光素子が十分な信号レベルを持つ画像信号を得られなかった場合にのみ、画像信号の最大信号レベルと最小信号レベル間の差を確認するコントラスト判断を行うことで、測距精度を維持しつつ、レリーズタイムラグを短縮することが可能となった。
【００４２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測距装置を用いたカメラシステムのブロック図である。
【図２】本発明の測距システムの原理を説明するための概略図である。
【図３】本発明の測距動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】従来例の測距動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  マイコン
２  スイッチ（ＭＡＩＮ）
３  スイッチ（ＳＷ１）
４  スイッチ（ＳＷ２）
５  ズームスイッチ（ＴＥＬＥ）
６  ズームスイッチ（ＷＩＤＥ）
７  測光センサ
８  測距素子制御部
９  受光素子
９ａ  ラインセンサ１
９ｂ  ラインセンサ２
１０  発光素子
１１  シャッタ制御部
１２  給送駆動部
１３  鏡筒駆動部
１４  フォーカス駆動部
１５  被写体
１６  画像信号（模式図）
１７  画像信号２模式図）
２４  測距ユニット
【図１】
0003796324.tif 000002
【図２】
0003796324.tif 000003
【図３】
0003796324.tif 000004
【図４】
0003796324.tif 000005