DE112015002102T5

DE112015002102T5 - Abstandsmessvorrichtung, abstandsmessverfahren und abstandsmessprogramm

Info

Publication number: DE112015002102T5
Application number: DE112015002102.7T
Authority: DE
Inventors: Tomonori Masuda; Hiroshi Tamayama
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2014-05-02
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US10551186B2; US20170045358A1; JPWO2015166715A1; JP6224232B2; WO2015166715A1

Abstract

Eine Abstandsmessvorrichtung (10) enthält eine Bildaufnahmeeinheit (26, 42), eine Emissionseinheit (30, 32), die Richtungslicht als Licht mit Bündelung emittiert, um das Richtungslicht entlang der Richtung einer optischen Achse einer Abbildungsoptik (40) zu emittieren, eine Lichtempfangseinheit (34, 36), die von einem Objekt reflektiertes Licht des Richtungslichts empfängt, eine Herleitungseinheit (24), die eine Entfernung zu dem Objekt herleitet auf der Grundlage einer Zeit, zu der das Richtungslicht von der Emissionseinheit (30, 32) emittiert wird, und einer Zeit, zu der das reflektierte Licht von der Lichtempfangseinheit (34, 36) empfangen wird, und eine Steuereinheit (26), die eine derartige Steuerung ausführt, dass die Emissionseinheit (30, 32) eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf das Bildsignal unterdrückt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Eine Methode gemäß der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Abstandsmessvorrichtung, ein Abstandsmessverfahren und ein Abstandsmessprogramm.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die JP 2008-96181 A offenbart eine Vorrichtung mit einer Zeitnachweiseinrichtung zum Ermitteln der Zeit zwischen der Emission von Messlicht bis zu dem Empfang von Messlicht durch eine Lichtempfangseinrichtung, mit einer Wackelstärken-Nachweiseinrichtung zum Erfassung einer Wackelstärke eines Gehäuses während der Emission des Messlichts, wenn Messlicht von der Lichtemissionseinrichtung emittiert wird, und einer Entfernungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der zu messenden Entfernung zu einem Objekt, basierend auf der von der Zeitnachweiseinrichtung ermittelten Zeit und der von der Wackelstärken-Nachweiseinrichtung erfassten Wackelstärke.
JP 2002-207163 A zeigt eine Abstandsmess- und Bildaufnahmevorrichtung mit einer Funktion zum Ausführen einer Fokussiereinstellung, einer Abstandsmessfunktion zum Messen eines Abstands zu einem Objekt durch Bestrahlen des Objekts mit einem Laserstrahl entlang einer optischen Achse eines Objektivs, und zum Erfassen von reflektiertem Licht des Laserstrahls und einer Bildaufnahmefunktion zur Abbildung des Objekts.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Allerdings sind im Stand der Technik die Zeitvorgaben für die Bildaufnahme und die Entfernungsmessung nicht angemessen, und es steht zu befürchten, dass beim Lesen eines aufgenommenen Bilds eine Störung in dem aufgenommenen Bild entsteht.
Eine Ausführungsform der Erfindung wurde im Hinblick auf diese Situation vorgeschlagen, und sie schafft eine Abstandsmessvorrichtung, ein Abstandsmessverfahren und ein Abstandsmessprogramm, die in der Lage sind, eine Störung des aufgenommenen Bilds zu unterdrücken.
Um das obige Ziel zu erreichen, umfasst eine Abstandsmessvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung: eine Bildaufnahmeeinheit, die ein Objektbild aufnimmt, welches von einer Abbildungsoptik erzeugt wird, die das Objektbild erzeugt, welches ein Objekt angibt, und ein durch die Bildaufnahme erhaltenes Bildsignal erzeugt; eine Emissionseinheit, die Richtungslicht als Licht mit Bündelung emittiert, um das Richtungslicht entlang der Richtung einer optischen Achse der Abbildungsoptik zu emittieren; eine Lichtempfangseinheit, die von dem Objekt reflektiertes Licht des Richtungslichts empfängt; eine Herleitungseinheit, die einen Abstand zu dem Objekt basierend auf der Zeit, zu der das Richtungslicht von der Emissionseinheit emittiert wird, und einer Zeit, zu der das reflektierte Licht von der Lichtempfangseinheit empfangen wird, herleitet; und eine Steuereinheit, die eine Steuerung derart ausführt, dass die Emissionseinheit eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf das Bildsignal unterdrückt ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist in der Abstandsmessvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die vorbestimmte Zeitspanne eine Zeitspanne ist, während der das Lesen zwischen Pixelreihen im Fall des Lesens des Bildsignals jeder Pixelreihe nicht ausgeführt wird
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung kann bei der Abstandsmessvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass die vorbestimmte Zeitspanne eine Zeitspanne ist, die einen Zeitablauf enthält, bei dem eine vorbestimmte Anzahl von Pixeln vor und nach einer Zeitspanne gelesen wird, während der das Lesen zwischen Pixelreihen im Fall des Lesens des Bildsignals jeder Pixelreihe nicht ausgeführt wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist in der Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Herleitungseinheit die Herleitung des Abstands mehrere Male ausführt und als endgültigen Abstand einen Abstand herleitet, der unter den durch mehrmaliges Herleiten des Abstands erhaltenen Abständen eine hohe Frequenz aufweist.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung kann die Abstandsmessvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung weiterhin aufweisen: eine Ausführungseinheit, die mindestens eine von einer Fokussiereinstellung der Abbildungsoptik bezüglich des Objekts oder einer Belichtungseinstellung ausführt, wobei für den Fall, dass die Ausführungseinheit die Fokussiereinstellung ausführt, und für den Fall des Herleitens des Abstands die Herleitungseinheit einen Abstandsbereich bestimmt zur Verwendung dann, wenn die Frequenz bestimmt wird, oder ein Zeitbereich von der Emission des Richtungslichts zu dem Empfang des Richtungslichts bestimmt wird anhand von Fokussierzustands-Spezifikationsinformation, und den endgültigen Abstand innerhalb des festgestellten Abstandsbereichs oder des festgestellten Zeitbereichs herleitet.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung ist bei der Abstandsmessvorrichtung gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass für den Fall des Herleitens des Abstands die Herleitungseinheit den endgültigen Abstand mit einer Auflösung herleitet, die sich nach Maßgabe eines Ergebnisses der Bestimmung des Abstandsbereichs oder des Zeitbereichs bestimmt.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung ist in der Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis sechsten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Emissionseinheit in der Lage ist, die Emissionsintensität des Richtungslichts einzustellen, und die Emissionsintensität basierend auf der Fokussierzustands-Spezifikationsinformation und/oder der Objekthelligkeit und/oder der Belichtungszustands-Spezifikationsinformation zum Emittieren des Richtungslichts einstellt.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung kann in der Abstandsmessvorrichtung gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass die Emissionseinheit die Emissionsintensität absenkt, wenn ein durch die Fokussierzustands-Spezifikationsinformation angegebener Fokusabstand kürzer ist.
Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung kann in der Abstandsmessvorrichtung gemäß dem siebten oder neunten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass die Emissionseinheit die Emissionsintensität absenkt, wenn die Objekthelligkeit geringer ist, und die Emissionsintensität absenkt, wenn die von der Belichtungszustands-Spezifikationsinformation angegebene Belichtung stärker ist.
Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung kann in der Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis neunten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass die Lichtempfangseinheit in der Lage ist, die Lichtempfangsempfindlichkeit einzustellen, und die Lichtempfangsempfindlichkeit basierend auf Fokussierzustands-Spezifikationsinformation zum Empfangen des reflektierten Lichts einstellt.
Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung kann in der Abstandsmessvorrichtung gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass die Lichtempfangseinheit die Lichtempfangsempfindlichkeit absenkt, wenn ein durch die Fokussierzustands-Spezifikationsinformation angegebener Fokusabstand kürzer ist.
Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung kann die Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis elften Aspekt der Erfindung weiterhin aufweisen: eine Anzeigeeinheit, die ein Bild anzeigt, wobei die Steuereinheit eine derartige Steuerung ausführt, dass die Anzeigeeinheit ein von der Bildaufnahmeeinheit aufgenommenes Bewegungsbild anzeigt und von der Herleitungseinheit hergeleitete Information bezüglich der Objektentfernung anzeigt.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der Erfindung kann in der Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis zwölften Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Abstandsmessung durch die Emissionseinheit, die Lichtempfangseinheit und die Herleitungseinheit mit einer vorab entsprechend der Objekthelligkeit oder der Belichtungszustands-Spezifikationsinformation festgelegten Häufigkeit ausgeführt wird. Hierdurch kann die Abstandsmessvorrichtung gemäß dem dreizehnten Aspekt der Erfindung ein Abstandsmessergebnis gewinnen, in welchem der Einfluss von Rauschen von Umgebungslicht abgeschwächt ist, verglichen mit einem Fall, dass die Lichtemissionsfrequenz des Richtungslichts ungeachtet der Objekthelligkeit festgelegt ist.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der Erfindung ist in der Abstandsmessvorrichtung gemäß dem dreizehnten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass bei der eine Abstandsmessung durch die Emissionseinheit, die Lichtempfangseinheit und die Herleitungseinheit dann mit einer größeren Häufigkeit ausgeführt wird, wenn die Objekthelligkeit höher ist, oder wenn die durch die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation angegebene Belichtung geringer ist. Hierdurch kann die Abstandsmessvorrichtung gemäß dem vierzehnten Aspekt der Erfindung ein Abstandsmessergebnis erzielen, in welchem der Einfluss von Rauschen des Umgebungslichts abgedämpft ist, verglichen mit dem Fall, dass die Lichtemissionsfrequenz des Richtungslichts ungeachtet hoher Objekthelligkeit festliegt.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung kann die Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis vierzehnten Aspekt der Erfindung weiterhin aufweisen: eine Speichereinheit, welche den von der Herleitungseinheit hergeleiteten Abstand speichert, wobei das Speichern durch die Speichereinheit für den Fall angehalten wird, dass die Herleitung des Abstands durch die Herleitungseinheit unmöglich ist. Hierdurch kann die Abstandmessvorrichtung gemäß dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung eine Abspeicherung unvollständiger Abstandsdaten verhindern.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt der Erfindung kann die Abstandsmessvorrichtung gemäß dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung weiterhin aufweisen: eine Speicherungs-Einstelleinheit, welche festlegt, ob die Speicherung durch die Speichereinheit für den Fall anzuhalten ist oder nicht, dass die Herleitung des Abstands durch die Herleitungseinheit unmöglich ist. Hierdurch kann die Abstandsmessvorrichtung gemäß dem sechzehnten Aspekt der Erfindung festlegen, ob eine Speicherung in die Speichereinheit gemäß den Absichten des Benutzers für den Fall erfolgen soll oder nicht, dass eine Herleitung des Abstandswerts unmöglich ist.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt der Erfindung kann in der Abstandsmessvorrichtung gemäß einem von dem ersten bis sechzehnten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass bei der die Herleitungseinheit den Abstand für den Fall herleitet, dass es keinen Fokuseinstellfehler durch eine Fokuseinstelleinheit gibt, welche eine Fokuseinstellung der Abbildungsoptik in Bezug auf das Objekt vornimmt, und es keinen Belichtungseinstellfehler durch eine Belichtungseinstelleinheit gibt, die eine Belichtung für den Fall einstellt, dass die Bildaufnahmeeinheit eine Bildaufnahme ausführt. Damit kann die Abstandsmessvorrichtung gemäß dem siebzehnten Aspekt der Erfindung ein Abstandsmessergebnis zusammen mit einem Bild erhalten, welches einer Fokussier- und Belichtungseinstellung unterzogen wurde.
Ein Abstandsmessverfahren gemäß einem achtzehnten Aspekt der Erfindung umfasst: Herleiten eines Abstands zu einem Objekt basierend auf einer Zeit, zu der Richtungslicht von einer Emissionseinheit emittiert wird, die das Richtungslicht als Licht mit Bündelung zum Emittieren des Richtungslichts entlang der Richtung einer optischen Achse einer Abbildungsoptik emittiert, welche ein Objektbild erzeugt, die das Objekt angibt, und einer Zeit, zu der von dem Objekt reflektiertes Licht von einer Lichtempfangseinheit empfangen wird, die das von dem Objekt reflektierte Licht des Richtungslichts empfängt; und Ausführen einer derartigen Steuerung, dass die Emissionseinheit eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf ein Bildsignal unterdrückt wird, das erzeugt wird durch eine Bildaufnahmeeinheit, die das von der das Objektbild bildenden Abbildungsoptik gebildete Objektbild mit dem Objekt aufnimmt und das durch die Bildaufnahme erhaltene Bildsignal erzeugt.
Ein Abstandsmessprogramm gemäß einem neunzehnten Aspekt der Erfindung veranlasst einen Computer, eine Verarbeitung auszuführen, welche umfasst: Herleiten eines Abstands zu einem Objekt basierend auf einer Zeit, zu der Richtungslicht von einer Emissionseinheit emittiert wird, die das Richtungslicht als Licht mit Bündelung zum Emittieren des Richtungslichts entlang der Richtung einer optischen Achse einer Abbildungsoptik emittiert, welche ein Objektbild erzeugt, die das Objekt angibt, und einer Zeit, zu der von dem Objekt reflektiertes Licht von einer Lichtempfangseinheit empfangen wird, die das von dem Objekt reflektierte Licht des Richtungslichts empfängt; und Ausführen einer derartigen Steuerung, dass die Emissionseinheit eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf ein Bildsignal unterdrückt wird, das erzeugt wird durch eine Bildaufnahmeeinheit, die das von der das Objektbild bildenden Abbildungsoptik gebildete Objektbild mit dem Objekt aufnimmt und das durch die Bildaufnahme erhaltene Bildsignal erzeugt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, eine Störung des aufgenommenen Bilds zu unterdrücken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Konfiguration eines Hauptteils einer Abstandsmessvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform darstellt.
2 ist ein Impulsdiagramm und zeigt ein Beispiel für einen zeitlichen Ablauf eines Abstandsmessvorgangs zum Messen einer Entfernung zu einem Objekt in der Abstandsmessvorrichtung dieser Ausführungsform.
3 ist ein Impulsdiagramm und zeigt ein Beispiel für einen zeitlichen Ablauf von einer Lichtemission zu einem Lichtempfang bei einer Einzelmessung in der Abstandsmessvorrichtung der ersten Ausführungsform.
4 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels eines Histogramms von Messwerten für den Fall, dass eine Entfernung zu einem Objekt dargestellt ist auf einer horizontalen Achse, und eine Messfrequenz auf einer vertikalen Achse dargestellt ist.
5 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für den Ablauf einer Steuerungsverarbeitung, die von einer Hauptsteuereinheit der Abstandsmessvorrichtung dieser Ausführungsform ausgeführt wird.
6 ist ein Beispiel eines Impulsdiagramms, das den zeitlichen Ablauf eines Bildaufnahmevorgangs und eines Abstandsmessvorgangs in der Abstandsmessvorrichtung dieser Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für eine Abstandsmessverarbeitung, die von der Abstandsmess-Steuereinheit der Abstandsmessvorrichtung dieser Ausführungsform ausgeführt wird.
8A ist ein Diagramm eines weiteren Beispiels der Lichtemissions-Zeitvorgabe für eine Photodiode und ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für einen Zeitablauf für den Fall veranschaulicht, dass Licht bei der Pixellesezeit emittiert wird, zu der elektrische Ladungen unmittelbar vor dem Start einer Horizontalaustastlücke ausgelesen werden.
8B ist ein Diagramm eines weiteren Beispiels für den zeitlichen Ablauf der Lichtemission einer Photodiode und ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den zeitlichen Ablauf des Falls veranschaulicht, dass Licht mit einer Zeitvorgabe emittiert wird, bei der elektrische Ladungen aus Pixeln innerhalb eines vorbestimmten Bereichs vor dem Start der Horizontalaustastlücke gelesen werden.
8C ist ein Diagramm eines weiteren Beispiels der Zeitvorgabe bei der Lichtemission einer Photodiode und ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Zeitvorgabe für den Fall veranschaulicht, dass Licht derart emittiert wird, dass es sich zeitlich überlappt mit dem Lesen elektrischer Ladungen aus Pixeln innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach Ende der Horizontalaustastlücke.
9A ist ein modifiziertes Beispiel eines Histogramms, erhalten in der Abstandsmessvorrichtung gemäß der Ausführungsform, und ist ein Diagramm, welches ein Beispiel des Herleiten einer Entfernung zu einem Objekt ohne Verwendung eines Messergebnisses außer dem eines auf AF basierenden Objektentfernungsbereichs veranschaulicht.
9B ist ein modifiziertes Beispiel eines Histogramms, welches erhalten wird in der Entfernungsmessvorrichtung gemäß der Ausführungsform, und ist ein Diagramm, welches ein Beispiel des Herleiten einer Entfernung zu einem Objekt veranschaulicht, ohne dass dabei ein Messwert eines Abstands kleiner als ein Objektabstand basierend auf AF verwendet wird.
9C ist ein modifiziertes Beispiel eines Histogramms, welches in der Abstandsmessvorrichtung gemäß der Ausführungsform erhalten wird, und ist ein Diagramm, welches ein Beispiel für die Herleitung eines Abstands zu einem Objekt veranschaulicht, ohne dass ein Messwert eines Abstands verwendet wird, der größer ist als ein auf AF basierender Objektabstand.
10 ist ein anschauliches Beispiel, welches die Einstellung einer Emissionsintensität eines Laserstrahls oder der Lichtempfangsempfindlichkeit einer Photodiode basierend auf einem AF-Ergebnis oder einem AE-Ergebnis veranschaulicht.
11 ist ein weiteres Beispiel eines Impulsdiagramms, das den zeitlichen Ablauf einer Bildaufnahme und einer Abstandsmessung in der Abstandsmessvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform repräsentiert.
12 ist ein Konzeptdiagramm und zeigt ein Beispiel der Konfiguration einer Bestimmungstabelle für eine Lichtemissionsfrequenz.
13 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Ablaufs für einen Helligkeitsinformations-Übertragungsvorgang.
14 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für einen Ablauf bei einer Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungsverarbeitung.
15 ist ein Konzeptdiagramm eines weiteren Beispiels der Konfiguration einer Bestimmungstabelle für eine Lichtemissionsfrequenz.
16 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Beispiels für einen Ablauf bei der Übertragung von Belichtungszustands-Spezifikationsinformation.
17 ist ein Flussdiagramm eines weiteren Beispiels für den Ablauf der Bestimmungsverarbeitung für die Lichtemissionsfrequenz.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden wird ein Beispiel einer Ausführungsform einer Abstandsmessvorrichtung gemäß der Methode der vorliegenden Offenbarung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Bei dieser Ausführungsform bedeutet eine „Abstandsmessung” die Messung einer Entfernung zu einem ein Messziel bildenden Objekt.
Als Erstes wird die Konfiguration der Abstandsmessvorrichtung dieser Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration eines Hauptteils einer Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform zeigt.
Die Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform hat eine Funktion zum Ausführen einer Abstandsmessung und eine Funktion zum Erzeugen eines aufgenommenen Bilds, erhalten durch Bildaufnahme eines Objekts. Die Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform enthält eine Steuereinheit 20, eine Lichtemissionslinse 30, eine Laserdiode 32, eine Lichtempfangseinrichtung 34, eine Photodiode 36, eine Abbildungsoptik 40, ein Bildsensor 42, eine Bedieneinheit 44, einen Sucher 46 und eine Speichereinheit 48.
Die Steuereinheit 20 enthält einen Zeitzähler 22, eine Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 und eine Hauptsteuereinheit 26. Der Zeitzähler 22 hat eine Funktion des Erzeugen eines Zeitsignals in jeder gegebenen Zeitspanne, die vorab festgelegt wurde, abhängig von einem Signal (z. B. ein Taktimpuls), das von der Hauptsteuereinheit 26 über die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 eingegeben wird.
Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 hat eine Funktion des Ausführens einer Abstandsmessung unter der Steuerung der Hauptsteuereinheit 126. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 dieser Ausführungsform steuert das Treiben der Laserdiode 32 mit einem zeitlichen Ablauf entsprechend dem von dem Zeitzähler 22 erzeugten Zählsignal, um die Abstandsmessung durchzuführen. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fungiert als Herleitungseinheit gemäß der Methode der vorliegenden Offenbarung. Spezifische Implementierungsbeispiele für die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 enthalten eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) und dergleichen. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 dieser Ausführungsform enthält eine (nicht gezeigte) Speichereinheit. Spezielle Beispiele für die Speichereinheit innerhalb der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 enthalten eine nicht-flüchtige Speichereinheit wie z. B. einen Festspeicher (ROM) und eine flüchtige Speichereinheit wie z. Beispiel einen Schreib-Lese-Speicher (RAM).
Die Hauptsteuereinheit 26 besitzt eine Funktion des Steuerns der gesamten Abstandsmessvorrichtung 10. Die Hauptsteuereinheit 26 dieser Ausführungsform hat eine Funktion des Steuerns der Abbildungsoptik 40 und des Bildsensors 42 zum Abbilden eines Objekts und zum Erzeugen eines Aufnahmebilds (Objektbilds). Die Hauptsteuereinheit 26 fungiert als eine Steuereinheit, als eine Helligkeitsnachweiseinheit, als eine Fokuseinstelleinheit und als eine Belichtungseinstelleinheit gemäß der Methode der vorliegenden Offenbarung. Spezielle Beispiele für die Hauptsteuereinheit 26 enthalten eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und dergleichen. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 dieser Ausführungsform besitzt eine (nicht gezeigte) Speichereinheit. Spezielle Beispiele für die Speichereinheit in der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 enthalten eine nicht-flüchtige Speichereinheit, beispielsweise einen ROM, eine flüchtige Speichereinheit, z. B. einen RAM. Ein unten beschriebenes Steuerprogramm ist vorab in dem ROM gespeichert worden.
Ein Programm zur Steuerungsverarbeitung ist nicht notwendigerweise von Beginn an in der Hauptsteuereinheit 21 gespeichert. Beispielsweise kann ein Steuerprogramm vorab auf einem beliebigen tragbaren Speichermedium abgespeichert sein, z. B. einer Festplatte (SSD), einer CD-ROM, einer DVD, einer magnetooptischen Platte oder einer IC-Karte. Die Abstandsmessvorrichtung 10 kann das Steuerprogramm von dem das Steuerprogramm speichernden tragbaren Speichermedium übernehmen und kann das Steuerprogramm in der Hauptsteuereinheit 26 oder dergleichen abspeichern. Darüber hinaus kann die Abstandsmessvorrichtung 10 das Steuerprogramm von anderen externen Geräten über das Internet oder ein lokales Netzwerk (LAN) beziehen und kann das Steuerprogramm in der Hauptsteuereinheit 26 oder dergleichen speichern.
Die Bedieneinheit 44 ist eine Benutzerschnittstelle, die von dem Benutzer bedient wird, wenn verschiedene Befehle an die Abstandsmessvorrichtung 10 zu geben sind. Die Bedieneinheit 44 enthält eine Auslösetaste, eine Abstandsmessungs-Befehlstaste sowie Knöpfe, Tasten und dergleichen (all diese sind nicht dargestellt), die verwendet werden, wenn der Benutzer verschiedene Befehle gibt. Von der Bedieneinheit 44 empfangene unterschiedliche Befehle werden an die Hauptsteuereinheit 26 als Bedien- oder Betätigungssignal ausgegeben, und die Hauptsteuereinheit 26 führt eine Verarbeitung abhängig von den über die Bedieneinheit 44 eingegebenen Betätigungssignalen aus.
Die Auslösetaste der Bedieneinheit 44 ermittelt eine zweistufige Drückbetätigung eines Bildaufnahme-Vorbereitungszustands und eines Bildaufnahme-Befehlszustands. Der Bildaufnahme-Vorbereitungszustand bedeutet beispielsweise einen Zustand, der erreicht wird, indem ein Drücken von einer Ruhestellung in eine Zwischenstellung erfolgt (halbgedrückte Position), und der Bildaufnahme-Befehlszustand bedeutet einen Zustand, bei dem die Taste über den Zwischenzustand hinaus in eine endgültige Drückposition gedrückt ist (vollständig gedrückte Position). Im Folgenden bezieht sich „der Zustand des Drückens aus der Ruhestellung in die halbgedrückte Stellung” auf einen „halbgedrückten Zustand”, und „der Zustand des Drückens aus der Ruhestellung in die vollständig gedrückte Stellung” bezieht sich auf einen „vollständig gedrückten Zustand”.
In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform werden abhängig von einem benutzerseitigen Befehl entweder ein manueller Fokussiermodus oder ein Autofokussiermodus selektiv eingestellt. Im Autofokussiermodus erfolgt die Einstellung von Bildaufnahmebedingungen dadurch, dass die Auslösetaste der Bedieneinheit 44 in den halbgedrückten Zustand gebracht wird, und anschließend erfolgt die Belichtung (Bildaufnahme), indem die Auslösetaste sukzessive in den vollständig gedrückten Zustand gebracht wird. Das heißt: Wenn der Auslöseknopf der Bedieneinheit 44 in den halbgedrückten Zustand gebracht wird, wird eine automatische Belichtungsfunktion (AE) für eine Belichtungseinstellung ausgeführt, und zur Fokuseinstellung wird eine Autofokusfunktion (AF) durchgeführt, und wenn die Auslösetaste in den vollständig niedergedrückten Zustand gebracht ist, erfolgt eine Bildaufnahme.
Bei dieser Ausführungsform sendet die Hauptsteuereinheit 26 Belichtungszustands-Spezifikationsinformation zum Spezifizieren eines derzeitigen Belichtungszustands als Ergebnis der AE an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24. Die Hauptsteuereinheit 26 sendet Fokussierzustands-Spezifikationsinformation zum Spezifizieren eines derzeitigen Fokussierzustands als Ergebnis der AF an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24. Beispiele für die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation enthalten eine Blendenzahl (F-Zahl) und eine Verschlussgeschwindigkeit, abgeleitet aus einem sogenannten AE-Evaluierungswert, der entsprechend der Objekthelligkeit in einzigartiger Weise festgestellt wird. Weitere Beispiele für die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation enthalten einen AE-Evaluationswert. Beispiele für die Fokussierzustands-Spezifikationsinformation enthalten die durch AF gewonnene Objektentfernung.
Die Speichereinheit 48 speichert in erster Linie Bilddaten, die durch Bildaufnahme erhalten werden, und hierzu dient ein nicht-flüchtiger Speicher. Spezielle Beispiele für die Speichereinheit 48 enthalten einen Flash-Speicher oder ein Festplattenlaufwert (HDD).
Der Sucher 46 hat die Funktion, Bilder, Zeicheninformation und dergleichen anzuzeigen. Der Sucher 46 dieser Ausführungsform ist ein elektronischer Sucher (im Folgenden auch als „EVF” bezeichnet), und er dient zum Anzeigen eines Live-View-Bilds (Durch-Bilds) als Beispiel für ein kontinuierliche Einzelbilder aufweisendes Bild, gewonnen durch Bildaufnahme in kontinuierlichen Einzelbildern während der Bildaufnahme. Der Sucher 46 dient auch zum Anzeigen eines Stehbilds als Einzelbild, welches erhalten wird durch Aufnahme eines einzelnen Bilds für den Fall, dass ein Befehl zum Aufnehmen eines Stehbilds vorliegt. Darüber hinaus dient der Sucher 46 auch zum Anzeigen eines reproduzierten Bilds im Abspielmodus oder zum Anzeigen eines Menüs oder dergleichen.
Die Abbildungsoptik 40 enthält ein Aufnahmeobjektiv mit einer Fokussierlinse, einem Motor, einem Gleitmechanismus und einem Verschluss (diese sind nicht dargestellt). Der Gleitmechanismus bewegt die Fokussierlinse entlang der Richtung einer (nicht gezeigten) optischen Achse der Abbildungsoptik 40. Die Fokussierlinse ist derartig angebracht, dass sie entlang der optischen Achsenrichtung des Gleitmechanismus verschiebbar ist. Der Motor ist mit dem Gleitmechanismus gekoppelt, und der Gleitmechanismus empfängt Antriebskraft des Motors und verschiebt die Fokussierlinse entlang der optischen Achsenrichtung. Der Motor ist mit der Hauptsteuereinheit 26 der Steuereinheit 20 verbunden und wird entsprechend einem Befehl aus der Hauptsteuereinheit 26 gesteuert und getrieben. In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform gelangt ein Schrittmotor als spezielles Beispiel für den genannten Motor zur Anwendung. Dementsprechend wird der Motor synchron mit Impulsleistung ansprechend auf einen Befehl von der Hauptsteuereinheit 26 betrieben.
In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform führt im Autofokussiermodus die Hauptsteuereinheit 26 eine Fokussiersteuerung aus, indem sie den Motor der Abbildungsoptik 40 derart antreibt und steuert, dass ein Kontrastwert eines durch Aufnahme mit dem Bildsensor 42 erhaltenen Bilds maximal wird. Im Autofokussiermodus berechnet die Hauptsteuereinheit 26 AE-Information, die eine physikalische Größe ist, welche die Helligkeit eines durch Bildaufnahme erhaltenen Bilds angibt. Die Hauptsteuereinheit 26 ermittelt eine Verschlussgeschwindigkeit und eine F-Zahl (Blendenwert) abhängig von der Helligkeit des Bilds, wie sie von der AE-Information angegeben wird, wenn die Auslösetaste der Bedieneinheit 44 in den halb gedrückten Zustand gebracht ist. Die Hauptsteuereinheit 26 führt eine Belichtungssteuerung durch durch Steuern der jeweils betroffenen Einheiten derart, dass die ermittelte Verschlussgeschwindigkeit und ein Blendenwert erhalten werden.
Der Bildsensor 42 ist ein Bildgebungselement mit (nicht gezeigten) Farbfiltern und fungiert als Bildgebungseinheit gemäß der hier offenbarten Technik. Bei dieser Ausführungsform wird als Beispiel des Bildsensors 42 ein CMOS-Bildsensor verwendet. Der Bildsensor 42 ist nicht auf einen CMOS-Bildsensor beschränkt und kann z. B. auch ein CCD-Bildsensor sein. Die Farbfilter enthalten einen G-Filter entsprechend Grün (G), das den größten Beitrag beim Erhalten eines Helligkeitssignal leistet, einen R-Filter entsprechend Rot (R) und einen B-Filter entsprechend Blau (B). Jeder Filter „R”, „G” und „B” von den Farbfiltern befindet sich an einem der (nicht gezeigten) Pixel des Bildsensors 42.
Im Fall der Bildaufnahme eines Objekts wird Bildlicht entsprechend dem Objekt auf der Lichtaufnahmefläche des Bildsensors 42 über die Abbildungsoptik 40 erzeugt. Der Bildsensor 42 enthält mehrere (nicht gezeigte) Pixel in Form einer Matrix mit horizontaler und vertikaler Richtungserstreckung, und entsprechend dem Bildlicht werden Signalladungen in den Pixeln des Bildsensor 42 gespeichert. Die in den Pixeln des Bildsensors 42 gespeicherten Signalladungen werden sequentiell als digitale Signale entsprechend den Signalladungen (Spannungen) unter der Steuerung durch die Hauptsteuereinheit 26 gelesen. In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform werden die Signalladungen sequentiell in Einheiten von Pixeln für jede horizontale Richtung, d. h. für jede Pixelreihe, gelesen. In einer Zeitspanne vom Beginn des Auslesens der elektrischen Ladung aus den Pixeln einer Pixelreihe, bis die elektrischen Ladungen aus den Pixeln der nächsten Pixelreihe ausgelesen werden, wird eine Zeitspanne erzeugt (diese wird im Folgenden als „Horizontalauslasslücke” bezeichnet), während der die Signalladungen nicht gelesen werden.
Der Bildsensor 42 hat eine sogenannte elektronische Verschlussfunktion und arbeitet mit dieser zum Steuern der Ladungs-Speicherzeit (Verschlussgeschwindigkeit) jedes Photosensors mit einer Zeitvorgabe unter der Steuerung durch die Hauptsteuereinheit 26.
Der Bildsensor 42 gibt die digitalen Signale aus, welche die Pixelwerte des aufgenommenen Bilds aus den jeweiligen Pixeln angeben. Das von den jeweiligen Pixeln ausgegebene aufgenommene Bild ist ein Farbbild, beispielsweise ein Farbbild, welches die gleiche Farbanordnung wie die Pixelanordnung besitzt. Das aufgenommene Bild (Einzelbilder oder Frames), das von dem Bildsensor 42 ausgegeben wird, wird vorübergehend in der Speichereinheit der Hauptsteuereinheit 26 gespeichert (überschrieben und gesichert), oder wird in einem RAW-Bildspeicherbereich (nicht dargestellt) der Speichereinheit 48 gespeichert, der vorab über die Hauptsteuereinheit 26 festgelegt wurde.
Die Hauptsteuereinheit 26 unterzieht die Einzelbilder (Frames) unterschiedlichen Arten der Bildverarbeitung. Die Hauptsteuereinheit 26 besitzt eine Weißabgleich-(WB)-Verstärkungseinheit, eine Gammakorrektureinheit und eine Synchronisations-Verarbeitungseinheit (keine von diesen Einheiten ist dargestellt), und sie führt sequentiell eine Signalverarbeitung an den ursprünglichen digitalen Signalen (RAW-Bildern) durch, die vorübergehend in der Hauptsteuereinheit 26 oder dergleichen innerhalb jeder Verarbeitungseinheit gespeichert sind. Das heißt: Die WB-Verstärkungseinheit führt einen Weißabgleich (WB) durch, indem sie die Verstärkung jedes der R-, G- und B-Signale justiert. Die Gammakorrektureinheit führt eine Gammakorrektur an jedem der R-, G- und B-Signale durch, die von der WB-Verstärkungseinheit dem Weißabgleich unterzogen wurden. Die Synchronisationsverarbeitungseinheit führt eine Farbinterpolation entsprechend der Anordnung der Farbfilter des Bildsensors 42 aus und erzeugt die synchronisierten R-, G- und B-Signale. Jedes Mal, wenn das RAW-Bild für einen Bildschirm von dem Bildsensor 42 erfasst wird, führt die Hauptsteuereinheit 26 eine Bildverarbeitung für das RAW-Bild parallel durch.
Die Hauptsteuereinheit 26 gibt Bilddaten des erzeugten aufgenommenen Bilds für die Aufzeichnung an einen (nicht gezeigten) Codierer, der ein Eingangssignal in ein Signal eines anderen Formats umwandelt. Die von der Hauptsteuereinheit 26 verarbeiteten R-, G- und B-Signale werden von dem Codierer in Signale für die Aufzeichnung umgewandelt (codiert), und die Signale für die Aufzeichnung werden in der Speichereinheit 48 aufgezeichnet. Das aufgenommene Bild für die Anzeige, das von der Hauptsteuereinheit 26 verarbeitet wurde, wird an den Sucher 46 ausgegeben. Im Folgenden wird zur Vereinfachung der Beschreibung dann, wenn kein Erfordernis für eine Unterscheidung zwischen dem „aufgenommenen Bild für die Aufzeichnung” und dem „aufgenommenen Bild für die Anzeige” besteht, der Ausdruck „für die Aufzeichnung” ebenso wie der Ausdruck „für die Anzeige” weggelassen, und das aufgenommene Bild für die Aufzeichnung und das aufgenommene Bild für die Anzeige werden als „aufgenommene Bilder” bezeichnet.
Die Hauptsteuereinheit 26 dieser Ausführungsform bringt auf dem Sucher 26 ein Live-View-Bild dadurch zur Anzeige, dass sie eine Steuerung zum kontinuierlichen Anzeigen der aufgenommenen Bilder für die Anzeige als ein Bewegungsbild ausführt.
Die Lichtemissionslinse 30 und die Laserdiode 32 fungieren als ein Beispiel für eine Emissionseinheit gemäß der vorliegend offenbarten Methode. Die Laserdiode 32 wird basierend auf einem Befehl von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 betrieben und hat die Funktion, einen Laserstrahl in Richtung des Objekts als Messziel durch die Lichtemissionslinse 30 in Richtung der optischen Achse der Abbildungsoptik 40 zu emittieren. Spezielle Beispiele für die Lichtemissionslinse 30 dieser Ausführungsform enthalten ein Objektiv oder dergleichen. Der von der Laserdiode 32 emittierte Laserstrahl ist ein Beispiel für Richtungslicht gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Die Lichtempfangslinse 34 und die Photodiode 36 fungieren als ein Beispiel einer Lichtempfangseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Photodiode 36 besitzt die Funktion, den von der Laserdiode 32 emittieren und von dem Objekt reflektierten Laserstrahl über die Lichtempfangslinse 34 zu empfangen und ein elektrisches Signal entsprechend der Menge des empfangenen Lichts an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 auszugeben.
Wenn der Benutzer einen Befehl zum Messen einer Entfernung zu einem Objekt gibt (Abstandsmessung), indem er den Abstandsmessungs-Befehlsknopf oder dergleichen auf der Bedieneinheit 44 benutzt, veranlasst die Hauptsteuereinheit 26 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24, eine Abstandsmessung durchzuführen. Insbesondere instruiert bei dieser Ausführungsform die Hauptsteuereinheit 26 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24, eine Abstandsmessung dadurch auszuführen, dass ein Abstandsmessungs-Befehlssignal an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 gegeben wird. Im Fall der Ausführung einer Abstandsmessung zu einem Objekt und der Bildaufnahme des Objekts in paralleler Ausführung, sendet die Hauptsteuereinheit 26 ein Synchronisiersignal zum Synchronisieren eines Abstandsmessvorgangs und eines Bildaufnahmevorgangs an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24.
Wenn das Synchronisiersignal und das Abstandsmessungs-Befehlssignal empfangen werden, steuert die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Lichtabgabe durch die Laserdiode 32 mit einer Zeitvorgabe gemäß dem Zählsignal des Zeitzählers 22, und sie steuert den zeitlichen Ablauf der Emission eines Laserstrahls in Richtung des Objekts. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 tastet nach Maßgabe der Menge empfangenen Lichts das elektrische Signal ab, das von der Photodiode 36 ausgegeben wird, und zwar entsprechend der Zeitvorgabe durch das Zählsignal des Zeitzählers 22.
Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 leitet die Entfernung zu dem Objekt her, basierend auf der Lichtemissionszeit, zu der die Laserdiode 32 einen Laserstrahl emittiert, und der Lichtempfangszeit, zu der die Photodiode 36 den Laserstrahl empfängt, und gibt an die Hauptsteuereinheit 26 Abstandsdaten aus, welche die hergeleitete Entfernung repräsentieren. Die Hauptsteuereinheit 26 zeigt Information über die Entfernung zu dem Objekt auf dem Sucher 46 basierend auf den Abstandsdaten an. Die Hauptsteuereinheit 26 speichert die Abstandsdaten in der Speichereinheit 48.
Die Messung der Entfernung zu dem Objekt durch die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 wird in größerer Einzelheit erläutert. 2 ist ein Impulsdiagramm, das ein Beispiel für einen zeitlichen Ablauf des Abstandsmessvorgangs bei der Messung der Entfernung zu dem Objekt in der Abstandsmessvorrichtung 10 veranschaulicht.
In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform enthält eine einzelne Abstandsmesssequenz eine Spannungseinstellzeitspanne, eine effektive oder eigentliche Messzeitspanne sowie eine Pausenzeitspanne. Die Spannungseinstellzeitspanne bezieht sich auf eine Zeitspanne, während der eine Treiberspannung der Laserdiode 32 und der Photodiode 36 auf einen passenden Spannungswert eingestellt wird. Als spezielles Beispiel wird in der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform gemäß 2 die Spannungseinstellperiode auf mehrere 100 ms (Millisekunden) eingestellt.
Die effektive Messzeitspanne bezieht sich auf eine Zeitspanne, in der der Abstand zu dem Objekt tatsächlich gemessen wird. In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform wird als spezielles Beispiel gemäß 2 die Entfernung zu dem Objekt dadurch gemessen, dass ein Vorgang des Emittieren eines Laserstrahls und des Empfangen des von dem Objekt reflektierten Laserstrahls mehrere 100 Male wiederholt wird und die verstrichene Zeit von der Lichtemission bis zu dem Lichtempfang gemessen wird. Das heißt: In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform erfolgt in der einzelnen Messsequenz das Messen der Entfernung zu dem Objekt mehrere 100 Mal.
3 ist ein Beispiel für ein Impulsdiagramm, welches den zeitlichen Ablauf von der Lichtemission zu dem Lichtempfang bei einer einzelnen Messung veranschaulicht. Im Fall der Durchführung einer Messung gibt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 ein Laser-Triggersignal an die Laserdiode 32, um diese zu veranlassen, Licht entsprechend dem Zählsignal des Zeitzählers 22 zu emittieren. Die Laserdiode 32 emittiert Licht entsprechend der Laser-Triggerung. Bei der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform wird als spezielles Beispiel die Lichtemissionszeit der Laserdiode 32 auf mehrere 10 ns (Nanosekunden) eingestellt. Der emittierte Laserstrahl wird durch die Lichtemissionslinse 30 in Richtung der optischen Achse der Abbildungsoptik 40 in Richtung des Objekts emittiert. Der von der Abstandsmessvorrichtung 10 emittierte Laserstrahl wird von dem Objekt reflektiert und erreicht dann die Abstandsmessvorrichtung 10. Die Photodiode 36 der Abstandsmessvorrichtung 10 empfängt den reflektierten Laserstrahl durch die Lichtempfangslinse 34.
In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform führt als spezifisches Beispiel die Abstandsmessvorrichtung eine Abstandsmessung durch für ein Objekt in einer Entfernung von 1 km von der Abstandsmessvorrichtung 10. Die Zeit, bis der von der Laserdiode 32 in Richtung des Objekts 1 in einer Entfernung von 1 km durch die Lichtemissionslinse 30 emittierte Laserstrahl zurückkehrt (empfangen wird), errechnet sich zu 1 km × 2/Lichtgeschwindigkeit ≡ einige μs (Mikrosekunden). Um also die Entfernung zu dem Objekt in 1 km Entfernung gemäß 2 zu messen, ist die Zeit von mindestens einigen μs erforderlich.
In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform wird die Hin- und Herlaufzeit oder dergleichen des Laserstrahls berücksichtigt, und als spezielles Beispiel wird eine einzelne effektive Messzeit auf mehrere ms eingestellt, wie in 2 gezeigt ist. Da die Hin- und Herlaufzeit des Laserstrahls abhängig von der Entfernung zu dem Objekt unterschiedlich ist, kann die effektive Messzeit jedes Mal anders sein, abhängig von der von der Abstandsmessvorrichtung 10 angenommenen Distanz.
In der Abstandsmessvorrichtung 10 leitet die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Entfernung zu dem Objekt her auf der Grundlage von Messwerten, die erhalten werden, indem eine Messung mehrere 100 Mal durchgeführt wird, wie oben beschrieben wurde. In der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 dieser Ausführungsform wird als spezielles Beispiel ein Histogramm von Messwerten für mehrere 100 Male analysiert, um die Entfernung zu dem Objekt herzuleiten. 4 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels eines Histogramms von Messwerten für den Fall, dass die Entfernung zu dem Objekt auf der horizontalen Achse und die Messfrequenz auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 ermittelt die Entfernung zu dem Objekt entsprechend einem Maximalwert der Messfrequenz in dem oben beschriebenen Histogramm als ein Messergebnis, und sie gibt Abstandsdaten an die Hauptsteuereinheit 26, welche das hergeleitete Messergebnis angeben. Ein Histogramm lässt sich basierend auf der Hin- und Herlaufzeit (der verstrichenen Zeit von der Lichtemission zum Lichtempfang) des Laserstrahls erzeugen, oder basierend auf ½ der Hin- und Herlaufzeit des Laserstrahls oder dergleichen, anstelle der Entfernung zu dem Objekt.
Die Pausenzeitspanne bezieht sich auf eine Zeitspanne des Pausierens des Treibens der Laserdiode 32 und der Photodiode 36. In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist als spezielles Beispiel gemäß 2 die Zeitspanne der Pause auf mehrere 100 ms eingestellt.
In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist die einzelne Messzeit auf mehrere 100 ms eingestellt.
Falls keine Bildaufnahme erfolgen soll, bringt die Hauptsteuereinheit 26 der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform auf dem Sucher 46 ein Live-View-Bild zur Anzeige, wie oben erläutert wurde. Die Hauptsteuereinheit 26 führt die Anzeige des Live-View-Bilds durch, indem sie die in mehreren fps (mehrere 10 ms/Bild) aufgenommenen Bilder auf dem Sucher 46 als ein Bewegungsbild darstellt. Aus diesem Grund werden während einer einzelnen Messperiode Live-View-Bilder auf dem Sucher 46 für Messperiode/fps angezeigt.
Als Nächstes werden der Bildaufnahmevorgang und der Abstandsmessvorgang für den Fall erläutert, dass der Bildaufnahmevorgang und der Abstandsmessvorgang in der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform synchronisiert werden. Als spezielles Beispiel wird im Folgenden ein Bildaufnahmevorgang sowie ein Abstandsmessvorgang für den Fall erläutert, dass ein Bildaufnahmevorgang zum Aufnehmen eines Stehbilds und ein Abstandsmessvorgang synchronisiert werden.
Als Erstes wird eine Steuerungsverarbeitung von der Hauptsteuereinheit 26 wie folgt ausgeführt. 5 ist ein Flussdiagramm und zeigt ein Beispiel für den Ablauf der Steuerung, die von der Hauptsteuereinheit 26 der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ausgeführt wird. 6 zeigt ein Beispiel für ein Impulsdiagramm, welches die Zeitvorgabe für den Bildaufnahmevorgang und den Abstandsmessvorgang veranschaulicht. Das Flussdiagramm nach 5 wird ausgeführt, wenn der Abstandsmessvorrichtung 10 Strom zugeführt wird.
Als Erstes startet im Schritt 100 die Hauptsteuereinheit 26 einen Live-View-Vorgang. Wie oben erläutert wurde, zeigt die Hauptsteuereinheit 26 das Live-View-Bild auf dem Sucher 46 dadurch an, dass sie eine Steuerung zum kontinuierlichen Anzeigen durch die Abbildungsoptik 40 und den Bildsensor 42 aufgenommener Bilder in Form eines Bewegungsbilds ausführt.
Als Nächstes bestimmt im Schritt 102 die Hauptsteuereinheit 26, ob die Auslösetaste an dem Bedienfeld 44 halb niedergedrückt ist. Falls der Auslöseknopf nicht halb gedrückt ist, beispielsweise dann, wenn der Auslöseknopf überhaupt nicht gedrückt ist oder dergleichen, geht der Prozess zum Schritt 132. Wenn der Auslöseknopf halb gedrückt ist, geht der Prozess zum Schritt 104.
Im Schritt 104 steuert die Hauptsteuereinheit 26 die Abbildungsoptik 40 und führt eine AE und eine AF durch, wie oben erläutert wurde. In der Abstandsmessvorrichtung 10 erfolgt die Belichtungseinstellung durch Ausführen der AE, die Fokussiersteuerung erfolgt durch Ausführen der AF, und das Bildlicht bezüglich des Objekts wird auf der Lichtaufnahmefläche des Bildsensors 42 in einem fokussierten Zustand erzeugt.
Als Nächstes bestimmt im Schritt 106 die Hauptsteuereinheit 26, ob die Auslösetaste an dem Bedienfeld 44 vollständig niedergedrückt ist oder nicht. Falls die Auslösetaste nicht vollständig niedergedrückt ist, geht der Prozess zum Schritt 108. Im Schritt 108 ermittelt die Hauptsteuereinheit 126, ob ein Niederdrückvorgang an der Auslösetaste des Bedienfelds 44 beendet wurde. Wenn das Niederdrücken nicht beendet wurde, kehrt der Prozess zurück zum Schritt 104, und die erläuterte Verarbeitung wird wiederholt. Wenn das Niederdrücken beendet wurde, geht der Prozess zum Schritt 132.
Für den Fall, dass die Auslösetaste vollständig niedergedrückt ist, geht der Prozess vom Schritt 106 zum Schritt 110. Im Schritt 110 sendet die Hauptsteuereinheit 26 das Synchronisiersignal zu der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24. Auf diese Weise wird in der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform zum Synchronisieren des Bildaufnahmevorgangs durch die Hauptsteuereinheit 26 mit dem Abstandsmessvorgang durch die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 vor dem Start der Bildaufnahme (tatsächliche Belichtung des Bildsensors 42) das Synchronisiersignal von der Hauptsteuereinheit 26 an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 26 gesendet. Durch im Folgenden erläuterte Einzelschritte wird in der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24, falls das Synchronisiersignal empfangen wird, der Vorgang der Abstandsmessung (die Messung des Abstands zu dem Objekt) gestartet.
Als Nächstes startet im Schritt 112 die Hauptsteuereinheit 26 die eigentliche Belichtung (Bildaufnahme). Mit dem Start der eigentlichen Belichtung werden die Pixel des Bildsensors 42 mit Licht bestrahlt (das Bildlicht wird auf der Lichtaufnahmefläche des Bildsensors 42 erzeugt), und in den jeweiligen Pixeln werden Signalladungen entsprechend dem aufgestrahlten Licht gespeichert.
Als Nächstes ermittelt im Schritt 114 die Hauptsteuereinheit 26, ob die tatsächliche Belichtung abgeschlossen ist oder nicht. Der Prozess verbleibt im Bereitschaftszustand, bis die eigentliche Belichtung zu Ende ist, und wenn die eigentliche Belichtung endet, geht der Prozess zum Schritt 116. Ein Verfahren zum Bestimmen, ob die eigentliche Belichtung zu Ende ist oder nicht, ist keiner Beschränkung unterworfen, als spezielles Beispiel sei ein Bestimmungsverfahren genannt, welches auf der Bestimmung basiert, ob eine unter verschiedenen Bedingungen festgelegte tatsächliche Belichtungszeit verstrichen ist oder nicht.
Im Schritt 116 beginnt die Hauptsteuereinheit 26 mit dem Lesen der in den jeweiligen Pixeln des Bildsensors 42 gespeicherten Signalladungen. Als Nächstes gibt im Schritt 118 die Hauptsteuereinheit 26 ein Lesestartsignal, welches den Start des Lesevorgangs angibt, an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 aus.
Die aus den jeweiligen Pixeln gelesenen Signalladungen werden an die Hauptsteuereinheit 26 als elektrische Signale (Bildsignale) gesendet, bei denen es sich um digitale Signale entsprechend den Signalladungen handelt.
Als Nächstes stellt im Schritt 120 die Hauptsteuereinheit 26 fest, ob eine Horizontalaustastlücke ansteht oder nicht. Wie oben erläutert, wird im Fall des Lesens der Signalladungen aus den Pixeln des Bildsensors 42 zwischen den Pixelreihen die Horizontalaustastlücke, während der das Lesen von Signalladungen nicht ausgeführt wird, erzeugt, weil die Signalladungen in Einheiten von Pixeln für jede Pixelreihe gelesen werden. Die Hauptsteuereinheit 26 stellt fest, ob die Horizontalaustastlücke ansteht, und wenn diese nicht ansteht, d. h. während die Signalladungen aus den Pixeln einer Pixelreihe ausgelesen werden, geht der Prozess zum Schritt 124. Im Fall des Vorliegen der Horizontalaustastlücke geht der Prozess zum Schritt 122. Im Schritt 122 sendet die Hauptsteuereinheit 26 ein Lichtemission-Befehlssignal an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24. Durch die im Folgenden erläuterten Einzelheiten veranlasst die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 im Fall des Empfangs des Lichtemission-Befehlssignals die Laserdiode 32, basierend auf dem Lichtemission-Befehlssignal Licht zu emittieren.
Als Nächstes bestimmt im Schritt 124 die Hauptsteuereinheit 26, ob der Lesevorgang zu Ende ist oder nicht. Falls die Signalladungen noch nicht aus sämtlichen Pixeln des Bildsensors 42 ausgelesen sind, geht der Prozess zurück zum Schritt 120, und diese Verarbeitung wird wiederholt. Wenn die Signalladungen aus sämtlichen Pixeln des Bildsensors 42 ausgelesen sind, geht der Prozess weiter zum Schritt 126.
Im Schritt 126 sendet die Hauptsteuereinheit 26 ein Lese-Endesignal, welches das Ende des Lesevorgangs bedeutet, an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24.
Als Nächstes bestimmt im Schritt 128 die Hauptsteuereinheit 26, ob Abstandsdaten empfangen sind oder nicht. Wenn der Abstand zu dem Objekt gemessen ist (Abstandsmessung), sendet durch im Folgenden erläuterte Einzelheiten die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 an die Hauptsteuereinheit 26 Abstandsdaten, die ein Messergebnis darstellen. Der Prozess befindet sich in einem Bereitschaftszustand, bis von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 gesendete Abstandsdaten empfangen werden, und wenn die Abstandsdaten empfangen werden, geht der Prozess zum Schritt 130.
Im Schritt 130 zeigt die Hauptsteuereinheit 26 Information über die Entfernung von dem Objekt auf dem Sucher 46 anhand der empfangenen Abstandsdaten an. Die Hauptsteuereinheit 26 speichert empfangene Abstandsdaten in der Speichereinheit 48 in Korrelation mit dem aufgenommenen Bild. Bei diesem Schritt werden das aufgenommene Bild (Bilddaten des aufgenommenen Bilds), das durch Aufnahme des Objekts erhalten wurde, und der Abstand (Distanzdaten) zu dem Objekt in der Speichereinheit 48 in einem zueinander korrelierten Zustand abgespeichert.
Als nächstes bestimmt die Hauptsteuereinheit 26 im Schritt 132, ob ein Netzschalter (nicht dargestellt) ausgeschaltet ist oder nicht. Falls er nicht ausgeschaltet ist, geht der Prozess zurück zum Schritt 102, und dieser Vorgang wird wiederholt. Ist der Netzschalter ausgeschaltet, geht der Prozess weiter zum Schritt 134.
Im Schritt 134 hält die Hauptsteuereinheit 26 den Live-View-Betrieb an und beendet anschließend diese Verarbeitung. Die Hauptsteuereinheit 26 schaltet die Stromversorgung der Abstandsmessvorrichtung 10 ab.
Im Folgenden wird die Abstandsmessverarbeitung beschrieben, die von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 ausgeführt wird. 7 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für den Ablauf des Abstandsmessvorgangs, der von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ausgeführt wird.
Das in 7 dargestellte Flussdiagramm wird ausgeführt, wenn der Abstandsmessvorrichtung 10 Strom zugespeist wird.
Als Erstes bestimmt im Schritt 200 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24, ob das Synchronisiersignal empfangen wird. Insbesondere stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob das Synchronisiersignal empfangen wird, welches von der Hauptsteuereinheit 26 im Schritt 110 der Steuerungsverarbeitung in der Hauptsteuereinheit 26 gesendet wird. Der Prozess bleibt solange in Bereitschaftszustand, bis das Synchronisiersignal empfangen wird, und wenn es empfangen wird, geht der Prozess zum Schritt 202.
Im Schritt 202 durchlauft die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Spannungseinstellzeitspanne nach 6 und führt eine Spannungseinstellung der Treiberspannung für die Laserdiode 32 und die Photodiode 36 aus.
Als Nächstes stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 im Schritt 204 fest, ob die Spannungseinstellung zu Ende ist oder nicht. Bei dieser Ausführungsform ist, wie oben beschrieben wurde und in 6 gezeigt ist, die Spannungseinstellzeitspanne auf mehrere 100 ms eingestellt. Aus diesem Grund stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 eine Beendigung der Spannungseinstellung dann fest, wenn diese mehreren 100 ms nach dem Übergang in die Spannungseinstellzeitspanne verstrichen sind. Dementsprechend stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, dass die Spannungseinstellung nicht zu Ende ist und sich noch im Bereitschaftszustand befindet, bis mehrere 100 ms nach dem Übergang in die Spannungseinstellzeitspanne verstrichen sind, und wenn diese 100 ms verstrichen sind, stellt sie fest, dass die Spannungseinstellung zu Ende ist, und es erfolgt ein Übergang zum Schritt 206.
Im Schritt 206 geht die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 in die effektive Messzeitspanne über und beginnt mit der Messung des Abstands zu dem Objekt.
Als Nächstes bestimmt im Schritt 208 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24, ob das Lesestartsignal empfangen ist. Insbesondere stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob das von der Hauptsteuereinheit 26 im Schritt 118 der Steuerungsverarbeitung in der Hauptsteuereinheit 26 gesendete Lesestartsignal empfangen wird oder nicht. In der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform wird das Lesestartsignal von der Hauptsteuereinheit 26 empfangen, da die Steuerung der Messung des Abstands zu dem Objekt in einer Zeitspanne (im Folgenden als „Lesezeitspanne” bezeichnet), in der die Ladungssignale aus den Pixeln ausgelesen werden, und der Zeitspanne außerhalb der Lesezeitspanne unterschiedlich ist, und die Steuerung der Messung, insbesondere die Steuerung der Lichtemission der Laserdiode 32 ist unterschiedlich in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen des Empfangs des Lesestartsignals. Um die Laserdiode 32 zum Emittieren von Licht zu veranlassen, wird an die Laserdiode 32 eine Spannung zum Treiben der Laserdiode gelegt. Wenn die Treiberspannung an die Laserdiode 32 gelegt wird, während die Signalladungen aus den Pixeln des Bildsensors 42 ausgelesen werden, kann es innerhalb der Abstandsmessvorrichtung 10 zu einer Spannungsschwankung kommen, und möglicherweise überlagert sich Rauschen den Ladungssignalen, die aus den Pixeln gelesen werden, bedingt durch eine Spannungsschwankung. Auf diesem Wege kann es zu einer Störung in dem aufgenommenen Bild kommen, bedingt durch das den Ladungssignalen überlagerte Rauschen.
Aus diesem Grund führt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform eine Steuerung in der Weise durch, dass in einer Lesezeitspanne die Laserdiode 32 Licht innerhalb der oben beschriebenen Horizontalaustastlücke emittiert, also einer Zeitspanne, während der die Ladungssignale nicht aus den Pixeln ausgelesen werden. Das heißt, die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 führt eine solche Steuerung durch, dass in der Lesezeitspanne die Laserdiode 32 Licht synchronisiert mit dem Bildaufnahmevorgang emittiert.
Da wie oben beschrieben, in einer Periode außerhalb der Lesezeitspanne eine Überlagerung von Rauschen aufgrund einer Spannungsschwankung kein Problem darstellt, kann die Laserdiode 32 nicht Licht synchronisiert mit dem Bildaufnahmevorgang emittieren, wie oben beschrieben wurde, sondern die Laserdiode 32 kann Licht jeweils alle paar ms entsprechend der jeweiligen Messung emittieren. Im Folgenden wird eine Steuerung durch die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 in einer Zeitspanne außerhalb der Lesezeitspanne als „Normalsteuerung” bezeichnet.
Aus diesem Grund unterscheidet sich in der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform die Steuerung der Abstandsmessung zu dem Objekt während der Lesezeitspanne von jener während der Zeitspanne außerhalb der Lesezeitspanne.
Da die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Normalsteuerung dann ausführt, wenn das Lesestartsignal nicht empfangen wird, geht im Schritt 208 der Prozess weiter zum Schritt 216. Falls die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 das Lesestartsignal empfängt, geht der Prozess zum Schritt 210.
Im Schritt 210 stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob das Lese-Endesignal empfangen wird oder nicht.
Insbesondere bestimmt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24, ob das von der Hauptsteuereinheit 26 im Schritt 126 der Steuerverarbeitung in der Hauptsteuereinheit 26 gesendete Lese-Endesignal empfangen wird oder nicht.
Da die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Normalsteuerung dann, wenn das Lese-Endesignal empfangen wird, in einer nachfolgenden Zeitspanne ausführt, geht der Prozess weiter zum Schritt 216. Falls die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 das Lese-Endesignal nicht empfängt, geht der Prozess zum Schritt 212.
Im Schritt 212 stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob das Lichtemission-Befehlssignal empfangen wird oder nicht. Insbesondere stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob das von der Hauptsteuereinheit 26 im Schritt 122 der Steuerverarbeitung innerhalb der Hauptsteuereinheit 26 gesendete Lichtemission-Befehlssignal empfangen wird oder nicht.
Falls die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 das Lichtemissions-Befehlssignal nicht empfängt, d. h. falls die Lesezeitspanne ansteht und man sich noch nicht in der Horizontalaustastlücke befindet, befindet sich der Prozess im Bereitschaftszustand. Wenn die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 das Lichtemission-Befehlssignal empfängt, geht der Prozess zum Schritt 214. Im Schritt 214 wird festgestellt, ob die Messung ausgeführt ist oder nicht. In der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist das Intervall (die Lesezeit der Ladungssignale aus den Pixeln einer Pixelreihe) zwischen den Horizontalaustastlücken kürzer als die einzelne Messzeit (in dem speziellen oben angegebenen Beispiel einige ms). Aus diesem Grund kann vor Ende der Messung die nächste Horizontalaustastlücke erreicht werden, und das Lichtemission-Befehlssignal kann von der Hauptsteuereinheit 26 an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 gesendet werden. In der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 dieser Ausführungsform wird somit dann, wenn das Lichtemission-Befehlssignal während der Messung empfangen wird, das empfangene Lichtemission-Befehlssignal ignoriert, so dass die Laserdiode 32 kein Licht abgibt. Aus diesem Grund geht der Prozess zum Schritt 226, wenn die Messung gerade ausgeführt wird.
Im Schritt 216 veranlasst die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Laserdiode 32, Licht abzugeben. Als Nächstes stellt im Schritt 218 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist oder nicht. Inbesondere, weil gemäß obiger Beschreibung die Einzelmesszeit auf mehrere ms festgesetzt wurde, stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob diese mehreren ms verstrichen sind oder nicht. Wenn die vorbestimmte Zeit (in dieser Ausführungsform mehrere ms) für die einzelne Messzeit) nicht verstrichen ist, verharrt der Prozess im Bereitschaftszustand, und wenn die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, geht der Prozess zum Schritt 220.
Die Laserdiode 32 emittiert Licht durch die Verarbeitung des Schritts 216, wodurch der Laserstrahl durch die Lichtemissionslinse 30 auf das Objekt gestrahlt wird. Der von dem Objekt reflektierte Laserstrahl wird durch die Lichtempfangslinse 34 von der Photodiode 36 empfangen, bis die vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 erfasst die verstrichene Zeit von der Lichtemission bis zu dem Lichtempfang für den Fall, dass der Laserstrahl von der Photodiode 36 empfangen wird, und speichert die verstrichene Zeit in der Speichereinheit (z. B. dem RAM oder dergleichen innerhalb der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24).
Wenn sich beispielsweise das Objekt bewegt oder dergleichen, überschreitet die verstrichene Zeit zwischen der Lichtemission und dem Lichtempfang des Laserstrahls mehrere ms, die der aktuellen Messzeit pro Messung entsprechen, und möglicherweise kehrt der Laserstrahl nicht zurück (es wird kein reflektiertes Licht empfangen). In diesem Fall entsteht ein Messfehler. Falls ein Messfehler entsteht, speichert die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 diesen Effekt in der Speichereinheit (z. B. dem RAM oder dergleichen innerhalb der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24), und das Auftreten des Messfehlers kann in dem Sucher 46 oder dergleichen angezeigt werden entsprechend der Häufigkeit des Auftretens des Messfehlers, beispielsweise wenn die Häufigkeit beim Herleiten der Entfernung zu dem Objekt unter Verwendung eines Histogramms nicht vernachlässigbar ist. Auf diese Weise wird im Fall des Auftretens eines Messfehlers die Hauptsteuereinheit 26 das aufgenommene Bild nicht in der Speichereinheit 48 speichern. In diesem Fall kann der Benutzer über die Bedieneinheit 44 einstellen, ob das aufgenommene Bild zu speichern ist oder nicht (ein Beispiel für eine Speicherungs-Einstelleinheit gemäß der Methode nach vorliegender Offenbarung).
Als Nächstes stellt im Schritt 222 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob eine vorbestimmte Anzahl von Messungen zu Ende ist oder nicht. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Messungen nicht abgeschlossen ist, kehrt der Prozess zurück zum Schritt 208, und die Messung wird wiederholt. Falls eine vorbestimmte Anzahl von Messungen abgeschlossen ist, geht der Prozess weiter zum Schritt 222.
Im Schritt 222 wird die Entfernung zu dem Objekt abgeleitet auf der Grundlage der Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Photodiode 36 den Laserstrahl durch die Verarbeitung des Schritts 216 emittiert, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Photodiode 36 den Laserstrahl empfängt. Als ein Beispiel erzeugt gemäß 4 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 ein Histogramm der Entfernung zu dem Objekt und leitet den Abstand zu dem Objekt her in Entsprechung eines Maximumwerts der Messhäufigkeit (Frequenz) aus dem Histogramm, um ein Messergebnis zu bilden. Falls ein Histogramm in Bezug auf die Zeit, beispielsweise die Hin- und Herlaufzeit des Laserstrahls, erzeugt wird, wird als Erstes die Zeit entsprechend dem Maximumwert der Messfrequenz hergeleitet, und basierend auf der hergeleiteten Zeit wird der Abstand zu dem Objekt hergeleitet. Beispielsweise kann im Fall eines Histogramms bezüglich der Hin- und Herlaufzeit des Laserstrahls der Abstand zu dem Objekt abgeleitet werden durch ½ der Hin- und Herlaufzeit des Laserstrahls entsprechend dem Maximumwert der Messfrequenz × Lichtgeschwindigkeit.
Als Nächstes sendet im Schritt S224 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 Abstandsdaten, welche die im Schritt 222 hergeleitete Entfernung angeben, an die Hauptsteuereinheit 26, und dann geht der Prozess zum Schritt 226.
Im Schritt 226 stellt die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 fest, ob die Abstandsmessungsverarbeitung zu Ende ist oder nicht. Falls vorab festgelegte Endbedingungen erfüllt sind, beispielsweise dann, wenn die Hauptsteuereinheit 26 feststellt, dass die Stromversorgung ausgestaltet ist, endet der Vorgang der Abstandsmessung. Wenn die Endbedingungen nicht erfüllt sind, kehrt der Prozess zum Schritt 200 zurück, und die Abstandsmessung wird wiederholt.
Wie oben beschrieben wurde, wird in der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform im Fall der Ausführung einer Abstandsmessung von der Hauptsteuereinheit 26 das Lichtemission-Befehlssignal an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 gesendet, so dass die Laserdiode 32 Licht innerhalb der Horizontalaustastlücke emittiert, während der elektrischen Ladung aus den Pixeln des Bildsensors 42 ausgelesen werden. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 veranlasst die Laserdiode 32 zum Emittieren von Licht auf der Grundlage des empfangenen Lichtemission-Befehlssignals, und die Laserdiode bestrahlt das Objekt mit dem Laserstrahl durch die Lichtemissonslinse 30 zur Ausführung der Abstandsmessung.
Auf diese Weise liest die Hauptsteuereinheit 26 der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform die elektrischen Ladungen nicht aus den Pixeln während der Horizontalaustastlücke aus. Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 veranlasst die Laserdiode 32 zur Lichtemission innerhalb einer Zeitspanne, während der das Auslesen der elektrischen Ladungen nicht stattfindet. Hierdurch ist es möglich, den Einfluss der Lichtemission der Laserdiode 32 auf das Auslesen der elektrischen Ladungen zu verringern. Deshalb wird bei der Abstandsmessvorrichtung 10 dieser Ausführungsform die Möglichkeit erhalten, eine Störung des aufgenommenen Bilds zu unterdrücken.
Obschon bei dieser Ausführungsform die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 eine solche Steuerung durchführt, dass die Laserdiode 32 Licht während der Horizontalaustastlücke emittiert, kann ein Zeitablauf, gemäß dem die Laserdiode 32 Licht emittiert, eine vorbestimmte Zeitspanne sein, während der der Einfluss der Emission des Laserstrahls auf das Bildsignal unterdrückt wird. Die vorbestimmte Zeitspanne kann beispielsweise eine Zeitspanne sein, während der kein Einfluss auf den Lesezustand des Bildsignals erfolgt oder das Ausmaß des Einflusses gleich oder geringer ist als ein vorab festgelegtes zulässiges Maß. Wenn das Maß des Einflusses einem vorab festgelegten zulässigen Maß entspricht, gibt es die Möglichkeit, dass die Bildstörung ein Ausmaß annimmt, welches kein (bemerkbares) Problem für den Fall darstellt, dass der Benutzer das aufgenommene Bild betrachtet, und dass das Ausmaß der Störung in einem zulässigen Bereich oder dergleichen liegt.
In einem spezifischen, in 8A dargestellten Beispiel kann Licht beim Pixellesen zu einer Zeit emittiert werden, zu der die elektrischen Ladungen unmittelbar vor dem Beginn der Horizontalaustastlücke gelesen werden. Wie z. B. in 8B gezeigt ist, kann Licht mit einer Zeitvorgabe emittiert werden, gemäß der die elektrischen Ladungen aus den Pixeln innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (die Pixel in 8 beispielsweise innerhalb von drei Pixeln) vor dem Start der Horizontalaustastlücke gelesen werden. Wie in 8C gezeigt ist, kann Licht derart emittiert werden, dass die Lichtemission sich zeitlich mit einer Zeit überlappt, bei der die elektrischen Ladungen aus den Pixeln innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (gemäß 8B beispielsweise in einem Pixel) nach Ende der Horizontalaustastlücke ausgelesen werden, und ferner kann beispielsweise Licht gemäß einem zeitlichen Ablauf emittiert werden, gemäß dem die elektrischen Ladungen aus den Pixeln innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach dem Ende der Horizontalaustastlücke gelesen werden. Im Hinblick auf eine Reduzierung des Einflusses der Lichtemission der Laserdiode 32 ist es gemäß den 8A bis 8C bevorzugt, dass die Lichtemissonszeit der Laserdiode 32 in der horizontalen Austastlücke enthalten ist. Wie in den 8A und 8B gezeigt ist, ist es bevorzugt, wenn das Licht vor den Start der Horizontalaustastlücke emittiert wird.
Die Laserdiode 32 kann Licht in einer Zeitspanne (einer sogenannten Vertikalaustastlücke oder dergleichen) emittieren, während der die Ladungen zwischen den Einzelbildern beim Lesen der Ladungen nicht gelesen werden, und nicht in der Horizontalaustastlücke.
Als Verfahren zum Synchronisieren des Abstandsmessvorgangs durch die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 mit dem Bildaufnahmevorgang durch die Hauptsteuereinheit 26 lässt sich ein Taktsignal des Zeitzählers 22 mit Hilfe der Hauptsteuereinheit 26 steuern.
Obschon für diese Ausführungsform ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Entfernung zu dem Objekt dadurch herleitet, dass mehrmals (beispielsweise einige 100 Mal) eine Messung unter Nutzung der Emission und des Empfangs des Laserstrahls beschrieben wurde, kann zum Herleiten des Abstands auch das Ergebnis einer Fokuseinstellung herangezogen werden. Wenn z. B. das Histogramm (4) analysiert wird, welches aus mehreren Messergebnissen unter Nutzung der Emission und des Empfangs des Laserstrahls erzeugt wurde, ergibt sich der Abstandsbereich (der Bereich des Objektabstands und dessen Nähe) der Entfernung zu dem Objekt aus dem AF-Ergebnis. Dementsprechend lässt sich, wie 9A zeigt, die Entfernung zu dem Objekt unter bloßer Nutzung der Messergebnisse innerhalb des Objektabstandsbereichs basierend auf der AF herleiten, ohne die Messergebnisse (schraffierte Bereiche in 9A) außerhalb des Objektabstandsbereichs basierend auf der AF zu nutzen. Wenn der Entfernungsbereich bestimmt ist, ist es, da eine Auflösung in einzigartiger Weise bestimmt ist, möglich, die Auflösung des Entfernungsbereichs zu erhöhen, wenn die Frequenz bestimmt wird, verglichen mit der Verwendung sämtlicher Messwerte, so dass dann die Entfernung zu dem Objekt in Einheiten feiner numerischer Werte abgeleitet wird. Obschon nach dem Beispiel in 9A die Messwerte der Entfernungen kürzer und länger als der Objektabstandsbereich basierend auf AF nicht mitverwendet werden, brauchen die einen oder die anderen nicht verwendet zu werden. Das heißt: Die Entfernung zu dem Objekt lässt sich herleiten ohne Verwendung der Messwerte (ein schraffierter Bereich in 9B) der Entfernungen weniger als der Objektabstand basierend auf AF oder der Messwerte (ein schraffierter Bereich in 9C) der Entfernungen größer als die Objektentfernung basierend auf AF. Darüber hinaus kann anstelle der AF auch ein Ergebnis einer manuellen Scharfstellung im manuellen Fokussiermodus herangezogen werden.
Bei dieser Ausführungsform wird in dem Fall, dass die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Abstandsmessung ausführt, gemäß 10 die Fokussierzustands-Spezifikationsinformation, die das AF-Ergebnis (oder das Ergebnis der manuellen Fokuseinstellung) oder die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation, die das AE-Ergebnis spezifiziert, von der Hauptsteuereinheit 26 beschafft, und die Laserdiode 32 und/oder die Photodiode 26 lässt sich betreiben und einstellen auf der Grundlage der erfassten Fokuszustands- und Belichtungszustands-Spezifikationsinformation. Das heißt: Da ein angenäherter Entfernungswert zu dem Objekt aus dem Fokuseinstellergebnis (Brennweite) entnehmbar ist, lässt sich die Emissionsintensität des von der Laserdiode 32 emittierten Laserstrahls basierend auf der Fokussierzustands-Spezifikationsinformation, die das AF-Ergebnis spezifiziert, justieren. Je kürzer die Brennweite beispielsweise ist, desto geringer wird die Emissionsintensität eingestellt. Während Umgebungslicht störend wirkt, ist es somit möglich, den Abstand zu dem Objekt mit passender Emissionsintensität des Laserstrahls abzuleiten, ohne abträgliche Beeinflussung durch störendes Umgebungslicht. Ähnlich lässt sich, weil eine angenäherte Entfernung zu dem Objekt sich aus dem Ergebnis der Fokussiereinstellung ergibt, die Lichtempfangsempfindlichkeit der Photodiode 36 basierend auf der das AF-Ergebnis spezifizierenden Fokussierzustands-Spezifikationsinformation einstellen. Je kürzer die Brennweite, desto geringer wird die Lichtaufnahmeempfindlichkeit eingestellt. Hierdurch ist es möglich, den Abstand zu dem Objekt mit passender Lichtaufnahmeempfindlichkeit herzuleiten, ohne abträgliche Beeinflussung durch störendes Umgebungslicht. Weil sich die benötigte Intensität des Laserstrahls aus dem Ergebnis der Belichtungseinstellung ergibt, kann alternativ die Emissionsintensität des Laserstrahls basierend auf der das AE-Ergebnis spezifizierenden Belichtungszustands-Spezifikationsinformation einstellen. Je höher beispielsweise die Belichtung ist, desto geringer wird die Emissionsintensität eingestellt. Da eine hohe Belichtung bedeutet, dass die Objekthelligkeit gering ist, lässt sich alternativ bei geringerer Objekthelligkeit eine geringere Emissionsintensität einstellen. Hiermit ist es möglich, die Entfernung zu dem Objekt mit der passenden Emissionsintensität des Laserstrahls herzuleiten, ohne abträgliche Beeinflussung durch störendes Umgebungslicht.
Obschon für diese Ausführungsform ein Fall beschrieben wurde, bei dem die Abstandsmessvorrichtung 10 ein Stehbild aufnimmt, so kann auch im Fall der Aufnahme eines Bewegungsbildes die Hauptsteuereinheit 26 die oben beschriebene Steuerung durchführen. Bei der Aufnahme eines Bewegungsbilds kann eine Messung (Messsequenz) wiederholt ausgeführt werden. Darüber hinaus kann ein Stehbild während einer Einzelmessung wiederholt aufgenommen werden.
Obschon für diese Ausführungsform ein Fall beschrieben wurde, bei dem eine Spannungseinstellung gleichzeitig mit dem Startzeitpunkt der Abstandsmessung und dem Startzeitpunkt der eigentlichen Belichtung veranschaulicht wurde, ist die Methode gemäß vorliegender Offenbarung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann gemäß 11 vor dem Start der Abstandsmessung und dem Start der eigentlichen Belichtung die Spannungseinstellung in einer Zeitspanne vorgenommen werden, während der ein Live-View-Bild angezeigt wird oder dergleichen, um ein spezielles Beispiel zu geben. In diesem Fall können beispielsweise bei dem Abstandsmessvorgang durch die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 nach 7 die Verarbeitungsschritte 202 und 204 vor dem Schritt 200 ausgeführt werden. Darüber hinaus braucht die Spannungseinstellung nicht vorgenommen zu werden.
Für die oben erläuterte Ausführungsform wurde zwar ein Fall veranschaulicht, bei dem Information über die Entfernung zu dem Objekt auf dem Sucher 46 überlagert bezüglich des Live-View-Bilds angezeigt wird, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann Information bezüglich der Objektentfernung in einem Anzeigebereich angezeigt werden, der verschieden ist von dem Anzeigebereich des Live-View-Bilds. Auf diese Weise lässt sich Information über die Objektentfernung in dem Sucher 46 parallel zu der Anzeige des Live-View-Bilds anzeigen.
In Verbindung mit der obigen Ausführungsform wurde zwar zweckmäßigerweise von der Annahme ausgegangen, dass es keinen AF-Fehler gibt, allerdings ist die Offenbarung nicht hierauf beschränkt. Das heißt: Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 kann den Abstand in der oben beschriebenen Weise für den Fall herleiten, dass ein AF-Fehler nicht auftritt, und sie kann den Abstand nicht für den Fall herleiten, dass ein AF-Fehler auftritt.
Für die oben beschriebenen Ausführungsform wurde zum Zweck der einfachen Beschreibung zwar von einer Annahme ausgegangen, wonach es keinen AF-Fehler gibt, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Das heißt: Die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 kann die Entfernung wie oben erläutert für den Fall herleiten, dass ein AE-Fehler nicht auftritt, und sie kann die Entfernung nicht herleiten für den Fall, dass ein AE-Fehler auftritt.
Wenngleich bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Fokuseinstellung und die Belichtungseinstellung durch AF bzw. AE vorgenommen wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die Fokuseinstellung kann eine manuelle Fokuseinstellung sein, und die Belichtung kann ebenfalls manuell eingestellt werden.
Obschon für die oben erläuterte Ausführungsform ein Fall angenommen wurde, bei dem die Auslösetaste in der Abstandsmessvorrichtung 10 in der dargestellten Weise betätigt wird, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise lässt sich die AE und die AF ansprechend auf einen Bildaufnahme-Vorbereitungsbefehl starten, der von einer Benutzeroberfläche (UI) eines externen Geräts empfangen wird, welches an die Abstandsmessvorrichtung 10 anschließbar ist, und die eigentliche Belichtung kann ansprechend auf einen Bildaufnahmebefehl gestartet werden, der von der UI-Einheit des externen Geräts empfangen wird. Beispiele für ein solches externes Gerät, das sich an die Abstandsmessvorrichtung 10 anschließen lässt, enthalten ein Smart-Gerät, einen Personal-Computer (PC) oder ein tragbares Endgerät wie nach Art einer Brille oder einer Armbanduhr.
Bei der oben erläuterten Ausführungsform handelt es sich zwar um einen Fall, bei dem das Live-View-Bild und das Abstandsmessergebnis (Information über den Abstand zu dem Objekt) auf dem Sucher 46 angezeigt werden, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise lässt sich mindestens eines von dem Live-View-Bild oder dem Abstandsmessergebnis auf der Anzeigeeinheit eines externen Geräts anzeigen, welches an die Abstandsmessvorrichtung 10 angeschlossen ist. Beispiele für die Anzeigeeinheit des externen Geräts, welches an die Abstandsmessvorrichtung 10 anschließbar ist, enthalten eine Anzeige eines Smart-Geräts, eine Anzeige eines PCs oder eine Anzeige eines tragbaren Endgeräts.
Die Steuerverarbeitung (siehe 5) und der Abstandsmessvorgang (vgl. 5A und 5B), die für die oben beschriebene Ausführungsform erläutert wurden, stellen lediglich Beispiele dar. Daher ist es überflüssig zu sagen, dass unnötige Schritte fortgelassen werden können, neue Schritte hinzugefügt werden können, oder dass sich die Verarbeitungsreihenfolge abwandeln lässt, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die jeweilige Verarbeitung im Rahmen der Steuerung und des Abstandsmessvorgangs, wie sie für die oben erläuterte Ausführungsform erläutert wurde, lässt sich realisieren durch eine Softwarekonfiguration unter Verwendung eines ein Programm ausführenden Computers, oder lässt sich durch andere Hardware-Konfigurationen realisieren. Außerdem lässt sich die jeweilige Verarbeitung realisieren durch eine Kombination einer Hardware-Konfiguration und einer Software-Konfiguration.
Außerdem erübrigt es sich zu sagen, dass die vorliegende Erfindung auch bei einer Digitalkamera einsetzbar ist.
Obschon für die obige Ausführungsform von einem Fall ausgegangen wurde, bei dem die Lichtemissionshäufigkeit des Laserstrahls feststeht, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Da Umgebungslicht für den Laserstrahl ein störendes Rauschen darstellt, lässt sich die Lichtemissionsfrequenz des Laserstrahls auf eine Frequenz einstellen, die sich durch die Objekthelligkeit bestimmt.
Im Folgenden wird ein Beispiel für die Möglichkeit des Bestimmens der Lichtemissionsfrequenz des Laserstrahls beschrieben.
Die Lichtemissionsfrequenz (Häufigkeit) des Laserstrahls wird abgeleitet aus einer Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle 300, wie sie als Beispiel in 12 gezeigt ist. In der Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle 300 sind die Objekthelligkeit und die Lichtemissionsfrequenz des Laserstrahls miteinander derart in Beziehung gesetzt, dass die Lichtemissionsfrequenz des Laserstrahls umso höher wird, je größer die Objekthelligkeit ist. Das heißt: In der Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle 300 besitzt die Objekthelligkeit Betragsbeziehungen L₁ < L₂ > ... L_n, und die Lichtemissionsfrequenz besitzt Betragsbeziehungen N₁ > N₂ > ... N_n. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist zwar die Lichtemissionsfrequenz in Einheiten von 100 Mal veranschaulicht, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, die Lichtemissionsfrequenz kann in Einheiten von 10 Mal oder 1 Mal durch die Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle 300 festgelegt werden.
Um in der Abstandsmessvorrichtung 10 die Herleitung der Lichtemissionsfrequenz des Laserstrahls durch die Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle 300 zu realisieren, wird von der Hauptsteuereinheit eine Helligkeitsinformation-Übertragungsverarbeitung (siehe 13) ausgeführt, welche von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 vorgenommen wird (siehe 14).
Bei dem in 13 gezeigten Helligkeitsinformations-Übertragungsvorgang bestimmt die Hauptsteuereinheit 26 im Schritt 400 zunächst, ob Helligkeitserfassungs-Startbedingungen, das sind Bedingungen zum Starten des Erfassen der Objekthelligkeit, erfüllt sind oder nicht. Ein Beispiel für die Helligkeitserfassungs-Startbedingungen ist eine Bedingung, wonach die Auslösetaste halb niedergedrückt ist. Ein weiteres Beispiel für die Helligkeitserfassungs-Startbedingungen ist eine Bedingung, wonach das aufgenommene Bild von dem Bildsensor 42 ausgegeben wird.
Wenn im Schritt 400 die Helligkeitserfassungs-Startbedingungen erfüllt sind, ist die Abfrage bejahend, und der Prozess geht zum Schritt 402. Falls im Schritt 400 die Helligkeitserfassungs-Startbedingungen nicht erfüllt sind, ist die Abfrage negativ, und der Prozess geht zum Schritt 406.
Im Schritt 402 beschafft sich die Hauptsteuereinheit 26 die Objekthelligkeit von dem aufgenommenen Bild, anschließend geht der Prozess zum Schritt 404. Obschon hier der Fall dargestellt ist, in welchem die Objekthelligkeit aus dem aufgenommenen Bild ermittelt wird, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann, wenn ein Helligkeitssensor zum Detektieren der Objekthelligkeit in der Abstandsmessvorrichtung 10 vorhanden ist, die Hauptsteuereinheit 26 die Objekthelligkeit von diesem Helligkeitssensor übernehmen.
Im Schritt 404 sendet die Hauptsteuereinheit 26 Helligkeitsinformation über die Objekthelligkeit, die im Schritt 402 erfasst wurde, an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24, anschließend geht der Prozess zum Schritt 406.
Im Schritt 406 stellt die Hauptsteuereinheit 26 fest, ob Endbedingungen zum Beendigen dieses Helligkeitsinformation-Übertragungsvorgangs erfüllt sind oder nicht. Ein Beispiel für die Endbedingungen ist eine Bedingung, wonach der Ein-/Aus-Schalter der Abstandsmessvorrichtung 10 ausgeschaltet ist. Im Schritt 406 ist die Abfrage, ob die Endbedingungen nicht erfüllt sind, negativ, und der Prozess geht zum Schritt 400. Im Schritt 406 ist die Abfrage bei Erfüllung der Endbedingungen bejahend, und der Helligkeitsinformation-Übertragungsvorgang endet.
Als Nächstes soll anhand der 14 der Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungsvorgang erläutert werden, der von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 ausgeführt wird, wenn der Ein-/Aus-Schalter der Abstandsmessvorrichtung 10 eingeschaltet wird.
In dem in 14 gezeigten Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungsvorgang bestimmt zunächst im Schritt 410 die Abstandsmessungs-Steuereinheit 420, ob die durch Ausführung der Verarbeitung des Schritts 404 gesendete Helligkeitsinformation empfangen wurde. Im Schritt 410 ist im Fall des Licht-Empfangens der durch Ausführung der Verarbeitungen im Schritt 404 gesendeten Helligkeitsinformation das Ergebnis negativ, und der Prozess geht zum Schritt 410. Falls die durch Ausführung der Verarbeitung im Schritt 404 gesendete Helligkeitsinformation empfangen wurde, ist die Feststellung bejahend, und der Prozess geht zum Schritt 412.
Im Schritt 412 leitet die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Lichtemissionsfrequenz entsprechend der durch die im Schritt 410 empfangene Helligkeitsinformation angegebenen Objekthelligkeit aus der Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle 300 her, anschließend geht der Prozess zum Schritt 414.
Im Schritt 414 speichert die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die durch die Verarbeitung im Schritt 412 hergeleitete Lichtemissionsfrequenz in der Speichereinheit 48, anschließend geht der Prozess zum Schritt 416. Die in der Speichereinheit 48 durch die Verarbeitung im Schritt 416 gespeicherte Lichtemissionsfrequenz bedeutet „eine vorbestimmte Anzahl” im Schritt 220 des in 7 dargestellten Abstandsmessvorgangs.
Im Schritt 416 stellt die Hauptsteuereinheit 26 fest, ob Endbedingungen zum Beenden dieses Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungsvorgangs erfüllt sind oder nicht. Ein Beispiel für die Endbedingungen ist eine Bedingung, dass der Ein-/Aus-Schalter der Abstandsmessvorrichtung 10 ausgeschaltet ist. Wenn die Endbedingungen nicht erfüllt sind, ist die Abfrage im Schritt 416 negativ, und der Prozess geht zum Schritt 410. Sind die Endbedingungen erfüllt im Schritt 416, ist das Ergebnis der Abfrage bejahend, und dieser Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungsvorgang endet.
Im Folgenden wird ein weiteres Beispiel zum Bestimmen der Lichtemissionsfrequenz des Laserstrahls erläutert.
Als ein Beispiel wird die Lichtemissionsfrequenz des Laserstrahls gemäß der in 15 gezeigten Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle 500 hergeleitet. In dieser Tabelle 500 sind Belichtungszustands-Spezifikationsinformation (E₁, E₂, ... E_n), die eindeutig entsprechend der Objekthelligkeit bestimmt ist, und die Lichtemissionsfrequenz (N₁, N₂, ... N_n) des Laserstrahls miteinander korreliert. Die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation, die gemäß der Objekthelligkeit eindeutig bestimmt ist, bedeutet z. B. Belichtungszustands-Spezifikationsinformation, die angibt, dass die Belichtung umso geringer wird, desto höher die Objekthelligkeit ist.
Für den Fall der Herleitung der Lichtemissionsfrequenz des Laserstrahls anhand der Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle 500 wird der Belichtungszustands-Spezifikationsinformations-Übertragungsvorgang (siehe 14) von der Hauptsteuereinheit 26 ausgeführt, und die Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungsverarbeitung (siehe 17) wird von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 ausgeführt.
Als Erstes soll der Übertragungsvorgang für die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation, der von der Hauptsteuereinheit 26 ausgeführt wird, wenn der Ein-/Aus-Schalter der Abstandsmessvorrichtung 10 eingeschaltet wird, erläutert werden.
Der in 16 gezeigte Belichtungszustands-Spezifikationsinformation-Übertragungsvorgang sieht vor, dass im Schritt 600 die Hauptsteuereinheit 26 feststellt, ob die Auslösetaste halb niedergedrückt ist oder nicht. Wenn im Schritt 600 die Auslösetaste nicht halb niedergedrückt ist, ist das Ergebnis der Abfrage negativ, und der Prozess geht zum Schritt 606. Wen im Schritt 600 der Auslöseknopf halb niedergedrückt ist, ist das Ergebnis der Abfrage bejahend, und der Prozess geht zum Schritt 602. Obschon in 16 als Beispiel der Fall dargestellt ist, dass die Bedieneinheit 44 die Auslösetaste beinhaltet, ist die Erfindung nicht speziell hierauf beschränkt. Möglicherweise kann dann, wenn die Bedieneinheit 400 eine Abstandsmessungs-Bildgebungsstartknopf aufweist, der Schritt 600 entfallen, so dass die Verarbeitung des Schritts 602 gestartet wird, wenn Strom zugeführt wird.
Im Schritt 602 führt die Hauptsteuereinheit 26 die AE basierend auf der von dem Aufnahmebild beschafften Objekthelligkeit aus, dann geht der Prozess zum Schritt 604.
Im Schritt 604 sendet die Hauptsteuereinheit 26 die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation an die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24, dann geht der Prozess zum Schritt 606.
Im Schritt 606 stellt die Hauptsteuereinheit 26 fest, ob Bedingungen zum Beenden dieses Belichtungszustands-Spezifikationsinformations-Übertragungsvorgangs erfüllt sind oder nicht. Ein Beispiel für diese Endbedingungen ist eine Bedingung, dass der Netzschalter der Distanznetzvorrichtung 10 ausgeschaltet ist. Wenn im Schritt 606 die Endbedingung nicht erfüllt ist, ist das Ergebnis negativ, und der Prozess geht zum Schritt 600. Wenn im Schritt 606 die Endbedingungen erfüllt sind, ist das Ergebnis bejahend, und dieser Belichtungszustands-Spezifikationsinformations-Übertragungsvorgang endet.
Als Nächstes soll anhand der 17 die Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungsverarbeitung erläutert werden, die von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 ausgeführt wird, wenn der Netzschalter der Abstandsmessvorrichtung 10 eingeschaltet wird.
Bei dem in 17 dargestellten Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungsvorgang wird als Erstes im Schritt 610 von der Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 festgestellt, ob die durch Ausführen des Schritts 604 übertragene Belichtungszustands-Spezifikationsinformation empfangen wurde oder nicht. Falls die durch die Ausführung im Schritt 604 gesendete Belichtungszustands-Spezifikationsinformation im Schritt 610 nicht empfangen wurde, ist das Ergebnis negativ, und der Prozess geht zum Schritt 616. Wenn im Schritt 610 die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation, die durch Ausführung der Verarbeitung im Schritt 604 gesendet wurde, empfangen wird, ist das Ergebnis bejahend, und der Prozess geht zum Schritt 612.
Im Schritt 612 leitet die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die Lichtemissionsfrequenz her, die der Belichtungszustands-Spezifikationsinformation entspricht, die aus der Lichtemissionsfrequenz-Bestimmungstabelle im Schritt 610 empfangen wurde, anschließend geht der Prozess zum Schritt 614.
Im Schritt 614 speichert die Abstandsmessungs-Steuereinheit 24 die durch die Verarbeitung im Schritt 612 hergeleitete Lichtemissionsfrequenz in der Speichereinheit 48, dann geht der Prozess zum Schritt 616. Die von dem Schritt 616 in der Speichereinheit 48 abgespeicherte Lichtemissionsfrequenz bedeutet „eine vorbestimmte Anzahl” im Schritt 220 des in 7 gezeigten Abstandsmessvorgangs.
Im Schritt 616 bestimmt die Hauptsteuereinheit 26, ob Endbedingungen zum Beenden dieses Belichtungszustands-Spezifikationsinformation-Übertragungsvorgangs erfüllt sind oder nicht. Ein Beispiel für die Endbedingungen ist eine Bedingung, dass der Ein-/Aus-Schalter der Abstandsmessvorrichtung 10 ausgeschaltet ist. Im Schritt 616 wird dann, wenn Endbedingungen nicht erfüllt sind, das Ergebnis negativ, und der Prozess geht zum Schritt 610. Wenn im Schritt 616 die Endbedingungen erfüllt sind, ist das Ergebnis bejahend, und dieser Belichtungszustands-Spezifikationsinformations-Übertragungsvorgang endet.
Da somit die Abstandsmessvorrichtung 10 die Lichtemissionsfrequenz (die Häufigkeit der Abstandsmessung) des Laserstrahls größer macht, wenn die Objekthelligkeit stärker ist, ist es möglich, ein Abstandsmessergebnis zu erhalten, bei dem der Einfluss des störenden Umgebungslichts abgeschwächt ist, verglichen mit dem Fall, dass die Lichtemissionsfrequenz (die Häufigkeit der Abstandsmessung) des Laserstrahls ungeachtet der Objekthelligkeit feststeht.
Bei der obigen Ausführungsform wird zwar der Laserstrahl als Licht für die Abstandsmessung angegeben, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, man kann jedes Richtungslicht verwenden, welches eine Richtungscharakteristik, d. h. Bündelung, aufweist. Beispielsweise kann Richtungslicht von einer Leuchtdiode (LED) oder einer Superlumineszenzdiode (SLD) erhalten werden. Die Bündelung der Richtungslichts ist vorzugsweise die gleiche Bündelung wie die des Laserstrahls, und es ist beispielsweise bevorzugt, die Direktivität für die Abstandsmessung in einem Bereich von einigen Metern bis einigen Kilometern zu nutzen.
Die Offenbarungen der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-095558 , eingereicht am 2. Mai 2014, und der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-159802 , eingereicht am 5. August 2014, sind hierdurch durch Bezugnahme inkorporiert.
Sämtliche Dokumente, Patentanmeldungen und technischen Spezifikationen, die hier angegeben sind, sind in diese Offenbarung so durch Bezugnahme inkorporiert, als ob jedes dieser Dokumente, Patentanmeldungen und technischen Spezifikationen hier konkret und umfänglich zitiert wären.
In Bezug auf die obige Ausführungsform sind folgende Anhänge außerdem offenbart:
(Anhang 1)
Eine Abstandsmessvorrichtung, enthaltend eine Bildaufnahmeeinheit, die ein Objektbild aufnimmt, das von einer Abbildungsoptik erzeugt wird, die das Objektbild mit einem Objekt formt, und ein Bildsignal, das durch die Bildaufnahme erhalten wird, erzeugt, eine Emissionseinheit, die einen Laserstrahl emittiert, der gebündelt ist, um den Laserstrahl entlang der Richtung der optischen Achse der Abbildungsoptik zu emittieren, eine Lichtempfangseinheit, die reflektiertes Licht des Laserstrahls von dem Objekt empfängt, eine Herleitungseinheit, die eine Entfernung zu dem Objekt basierend auf einer Zeit, zu der der Laserstrahl von der Emissionseinheit emittiert wird, und einer Zeit, zu der das reflektierte Licht von der Lichtempfangseinheit empfangen wird, herleitet, und eine Steuereinheit, die eine derartige Steuerung vornimmt, dass die Emissionseinheit die Zeitvorgabe, gemäß der der Laserstrahl emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Laserstrahls auf das Bildsignal unterdrückt ist.
(Anhang 2)
Ein Abstandsmessverfahren, umfassend: Herleiten eines Abstands zu einem Objekt basierend auf einer Zeit, zu der Richtungslicht von einer Emissionseinheit emittiert wird, die das Richtungslicht als Licht mit Bündelung zum Emittieren des Richtungslichts entlang der Richtung einer optischen Achse einer Abbildungsoptik emittiert, welche ein Objektbild erzeugt, die das Objekt angibt, und einer Zeit, zu der von dem Objekt reflektiertes Licht von einer Lichtempfangseinheit empfangen wird, die das von dem Objekt reflektierte Licht des Richtungslichts empfängt; und Ausführen einer derartigen Steuerung, dass die Emissionseinheit eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf ein Bildsignal unterdrückt wird, das erzeugt wird durch eine Bildaufnahmeeinheit, die das von der das Objektbild bildenden Abbildungsoptik gebildete Objektbild mit dem Objekt aufnimmt und das durch die Bildaufnahme erhaltene Bildsignal erzeugt.
(Anhang 3)
Ein Abstandsmessprogramm, das einen Computer veranlasst, folgende Verarbeitung auszuführen: Herleiten eines Abstands zu einem Objekt basierend auf einer Zeit, zu der Richtungslicht von einer Emissionseinheit emittiert wird, die das Richtungslicht als Licht mit Bündelung zum Emittieren des Richtungslichts entlang der Richtung einer optischen Achse einer Abbildungsoptik emittiert, welche ein Objektbild erzeugt, die das Objekt angibt, und einer Zeit, zu der von dem Objekt reflektiertes Licht von einer Lichtempfangseinheit empfangen wird, die das von dem Objekt reflektierte Licht des Richtungslichts empfängt; und Ausführen einer derartigen Steuerung, dass die Emissionseinheit eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf ein Bildsignal unterdrückt wird, das erzeugt wird durch eine Bildaufnahmeeinheit, die das von der das Objektbild bildenden Abbildungsoptik gebildete Objektbild mit dem Objekt aufnimmt und das durch die Bildaufnahme erhaltene Bildsignal erzeugt.

Claims

Abstandsmessvorrichtung, umfassend: eine Bildaufnahmeeinheit, die ein Objektbild aufnimmt, welches von einer Abbildungsoptik erzeugt wird, die das Objektbild erzeugt, welches ein Objekt angibt, und ein durch die Bildaufnahme erhaltenes Bildsignal erzeugt; eine Emissionseinheit, die Richtungslicht als Licht mit Bündelung emittiert, um das Richtungslicht entlang der Richtung einer optischen Achse der Abbildungsoptik zu emittieren; eine Lichtempfangseinheit, die von dem Objekt reflektiertes Licht des Richtungslichts empfängt; eine Herleitungseinheit, die einen Abstand zu dem Objekt basierend auf der Zeit, zu der das Richtungslicht von der Emissionseinheit emittiert wird, und einer Zeit, zu der das reflektierte Licht von der Lichtempfangseinheit empfangen wird, herleitet; und eine Steuereinheit, die eine Steuerung derart ausführt, dass die Emissionseinheit eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf das Bildsignal unterdrückt ist.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die vorbestimmte Zeitspanne eine Zeitspanne ist, während der das Lesen zwischen Pixelreihen im Fall des Lesens des Bildsignals jeder Pixelreihe nicht ausgeführt wird.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die vorbestimmte Zeitspanne eine Zeitspanne ist, die einen Zeitablauf enthält, bei dem eine vorbestimmte Anzahl von Pixeln vor und nach einer Zeitspanne gelesen wird, während der das Lesen zwischen Pixelreihen im Fall des Lesens des Bildsignals jeder Pixelreihe nicht ausgeführt wird.
Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Herleitungseinheit die Herleitung des Abstands mehrere Male ausführt und als endgültigen Abstand einen Abstand herleitet, der unter den durch mehrmaliges Herleiten des Abstands erhaltenen Abständen eine hohe Frequenz aufweist.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin umfassend: eine Ausführungseinheit, die mindestens eine von einer Fokussiereinstellung der Abbildungsoptik bezüglich des Objekts oder einer Belichtungseinstellung ausführt, wobei für den Fall, dass die Ausführungseinheit die Fokussiereinstellung ausführt, und für den Fall des Herleiten des Abstands die Herleitungseinheit einen Abstandsbereich bestimmt zur Verwendung dann, wenn die Frequenz bestimmt wird, oder ein Zeitbereich von der Emission des Richtungslichts zu dem Empfang des Richtungslichts bestimmt wird anhand von Fokussierzustands-Spezifikationsinformation, und den endgültigen Abstand innerhalb des festgestellten Abstandsbereichs oder des festgestellten Zeitbereichs herleitet.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 5, bei der für den Fall des Herleiten des Abstands die Herleitungseinheit den endgültigen Abstand mit einer Auflösung herleitet, die sich nach Maßgabe eines Ergebnisses der Bestimmung des Abstandsbereichs oder des Zeitbereichs bestimmt.
Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Emissionseinheit in der Lage ist, die Emissionsintensität des Richtungslichts einzustellen, und die Emissionsintensität basierend auf der Fokussierzustands-Spezifikationsinformation und/oder der Objekthelligkeit und/oder der Belichtungszustands-Spezifikationsinformation zum Emittieren des Richtungslichts einstellt.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Emissionseinheit die Emissionsintensität absenkt, wenn ein durch die Fokussierzustands-Spezifikationsinformation angegebener Fokusabstand kürzer ist.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Emissionseinheit die Emissionsintensität absenkt, wenn die Objekthelligkeit geringer ist, und die Emissionsintensität absenkt, wenn die von der Belichtungszustands-Spezifikationsinformation angegebene Belichtung stärker ist.
Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Lichtempfangseinheit in der Lage ist, die Lichtempfangsempfindlichkeit einzustellen, und die Lichtempfangsempfindlichkeit basierend auf Fokussierzustands-Spezifikationsinformation zum Empfangen des reflektierten Lichts einstellt.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Lichtempfangseinheit die Lichtempfangsempfindlichkeit absenkt, wenn ein durch die Fokussierzustands-Spezifikationsinformation angegebener Fokusabstand kürzer ist.
Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiterhin umfassend: eine Anzeigeeinheit, die ein Bild anzeigt, wobei die Steuereinheit eine derartige Steuerung ausführt, dass die Anzeigeeinheit ein von der Bildaufnahmeeinheit aufgenommenes Bewegungsbild anzeigt und von der Herleitungseinheit hergeleitete Information bezüglich der Objektentfernung anzeigt.
Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der eine Abstandsmessung durch die Emissionseinheit, die Lichtempfangseinheit und die Herleitungseinheit mit einer vorab entsprechend der Objekthelligkeit oder der Belichtungszustands-Spezifikationsinformation festgelegten Häufigkeit ausgeführt wird.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 13, bei der eine Abstandsmessung durch die Emissionseinheit, die Lichtempfangseinheit und die Herleitungseinheit dann mit einer größeren Häufigkeit ausgeführt wird, wenn die Objekthelligkeit höher ist, oder wenn die durch die Belichtungszustands-Spezifikationsinformation angegebene Belichtung geringer ist.
Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, weiterhin umfassend: eine Speichereinheit, welche den von der Herleitungseinheit hergeleiteten Abstand speichert, wobei das Speichern durch die Speichereinheit für den Fall angehalten wird, dass die Herleitung des Abstands durch die Herleitungseinheit unmöglich ist.
Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 15, weiterhin umfassend: eine Speicherungs-Einstelleinheit, welche festlegt, ob die Speicherung durch die Speichereinheit für den Fall anzuhalten ist oder nicht, dass die Herleitung des Abstands durch die Herleitungseinheit unmöglich ist.
Abstandsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die Herleitungseinheit den Abstand für den Fall herleitet, dass es keinen Fokuseinstellfehler durch eine Fokuseinstelleinheit gibt, welche eine Fokuseinstellung der Abbildungsoptik in Bezug auf das Objekt vornimmt, und es keinen Belichtungseinstellfehler durch eine Belichtungseinstelleinheit gibt, die eine Belichtung für den Fall einstellt, dass die Bildaufnahmeeinheit eine Bildaufnahme ausführt.
Abstandsmessverfahren, umfassend: Herleiten eines Abstands zu einem Objekt basierend auf einer Zeit, zu der Richtungslicht von einer Emissionseinheit emittiert wird, die das Richtungslicht als Licht mit Bündelung zum Emittieren des Richtungslichts entlang der Richtung einer optischen Achse einer Abbildungsoptik emittiert, welche ein Objektbild erzeugt, die das Objekt angibt, und einer Zeit, zu der von dem Objekt reflektiertes Licht von einer Lichtempfangseinheit empfangen wird, die das von dem Objekt reflektierte Licht des Richtungslichts empfängt; und Ausführen einer derartigen Steuerung, dass die Emissionseinheit eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf ein Bildsignal unterdrückt wird, das erzeugt wird durch eine Bildaufnahmeeinheit, die das von der das Objektbild bildenden Abbildungsoptik gebildete Objektbild mit dem Objekt aufnimmt und das durch die Bildaufnahme erhaltene Bildsignal erzeugt.
Abstandsmessprogramm, das einen Computer veranlasst, folgende Verarbeitung auszuführen: Herleiten eines Abstands zu einem Objekt basierend auf einer Zeit, zu der Richtungslicht von einer Emissionseinheit emittiert wird, die das Richtungslicht als Licht mit Bündelung zum Emittieren des Richtungslichts entlang der Richtung einer optischen Achse einer Abbildungsoptik emittiert, welche ein Objektbild erzeugt, die das Objekt angibt, und einer Zeit, zu der von dem Objekt reflektiertes Licht von einer Lichtempfangseinheit empfangen wird, die das von dem Objekt reflektierte Licht des Richtungslichts empfängt; und Ausführen einer derartigen Steuerung, dass die Emissionseinheit eine Zeitvorgabe, gemäß der das Richtungslicht emittiert wird, auf eine vorbestimmte Zeitspanne einstellt, während der der Einfluss der Emission des Richtungslichts auf ein Bildsignal unterdrückt wird, das erzeugt wird durch eine Bildaufnahmeeinheit, die das von der das Objektbild bildenden Abbildungsoptik gebildete Objektbild mit dem Objekt aufnimmt und das durch die Bildaufnahme erhaltene Bildsignal erzeugt.