JP2001091819A

JP2001091819A - カメラの測距装置

Info

Publication number: JP2001091819A
Application number: JP26378799A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nonaka; 修野中
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-04-06
Also published as: US20020146247A1; US6430370B1; US6778771B2

Abstract

(57)【要約】【課題】様々な撮影シーンに対応して正しいピント合せ
ができるカメラの測距装置を提供すること。【解決手段】積分時間制御用の複数のモニタ手段を備
え、撮影画面領域に相当する光学像を受光するエリアセ
ンサと、カメラの縦横配置状態または被写体構図を判定
し、この判定結果もしくは撮影者により選択された撮影
モードに応じて、上記複数のモニタ手段から適宜なもの
を選択するモニタ選択手段（ＣＰＵ１）とを具備し、上
記選択されたモニタ手段からの出力信号に応答して上記
エリアセンサの積分制御を行うと共に、このエリアセン
サ出力に基づいて被写体距離を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカメラの測距装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラの測距装置においてはアクティブ
タイプによる測距方法とパッシブタイプによる測距方法
とが用いられている。このうちアクティブタイプは信号
光をカメラ側から投射してその反射信号光を用いて測距
を行うものであり、パッシブタイプは写真画面内の像信
号を用いてピント合わせを行うものである。

【０００３】パッシブタイプの測距装置では、同じ画面
であっても種々の被写体の輝度が多様に変化するシーン
においては、測距用のセンサのダイナミックレンジが限
られているので、すべての対象物を適正なレベルで像検
出させることは困難である。そこで、特開平１０−１６
１０１０号公報は、積分終了画素を測光値、撮影モー
ド、焦点距離に基づいて選択することを開示している。

【０００４】また、主要被写体をすべての撮影対象物の
中から選択するということは非常に困難であり、この選
択がうまくいかないと、測距するべきものの像がつぶ
れ、測距しなくてよいものの像だけが得られるという場
合もある。これでは正しい測距やピント合せはできな
い。

【０００５】一方、画面内の特定の領域しかピント合せ
できないカメラでは、構図の自由度が制限されるので、
画面内の多くのポイントを測距できるカメラが提案され
ているが、このような多点測距においては上記の問題点
をよりいっそう考慮した工夫が必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した特開平１０−
１６１０１０号公報は比較的狭いエリアに対する改良で
あり、縦構図や画面四隅の被写体は考慮していない。こ
のように従来技術では、画面内の広いポイントを測距可
能として様々な撮影シーンに対応して正しいピント合せ
が行うことができなかった。

【０００７】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、画面内の広いポイントを測距可能とし、
被写体の位置に自由度をもたせながら、なおかつ像信号
検出手段のダイナミックレンジの中で正しいレベルに像
信号を制御して、様々な撮影シーンに対応して正しいピ
ント合せができるカメラの測距装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明に係るカメラの測距装置は、積分時間
制御用の複数のモニタ手段を備え、撮影画面領域に相当
する光学像を受光するエリアセンサと、カメラの縦横配
置状態または被写体構図を判定し、この判定結果もしく
は撮影者により選択された撮影モードに応じて、上記複
数のモニタ手段から適宜なものを選択するモニタ選択手
段とを具備し、上記選択されたモニタ手段からの出力信
号に応答して上記エリアセンサの積分制御を行うと共
に、このエリアセンサ出力に基づいて被写体距離を求め
る。

【０００９】また、第２の発明に係るカメラの測距装置
は、第１の発明において、上記被写体構図は、上記エリ
アセンサ全域にわたるプリ積分結果から高輝度、かつフ
ラット画像領域を除いた領域に基づいて判定される。

【００１０】また、第３の発明に係るカメラの測距装置
は、画面内の画像を受けるエリアセンサと、このエリア
センサの出力信号を積分する積分回路と、上記エリアセ
ンサの特定ブロックに相当する出力信号に基づいて、上
記積分回路の積分開始、停止動作を制御する積分制御回
路と、カメラの使用状態に応じて上記特定ブロックを切
換える積分判定ブロック切換え手段とを具備する。

【００１１】また、第４の発明に係るカメラの測距装置
は、センサアレイを用いて画面内の被写体像分布を測定
する第１積分モードと、上記被写体像分布の測定結果に
応じて測距時の積分判定を行うための、上記センサアレ
イ中の領域を決定する決定手段と、上記測距時の像信号
を測定するために、上記決定された領域からの信号に基
づいて上記センサアレイの制御を行う第２積分モードと
を具備する。

【００１２】また、第５の発明に係るカメラの測距装置
は、画面内の像信号の第１の積分動作によって画面内の
主要被写体を特定し、第２積分動作によって上記主要被
写体の像信号を求め、この像信号に基づいて主要被写体
までの距離を測定する測距装置であって、上記第１、第
２の積分動作においてそれぞれの積分判定を行うための
画素の集合がそれぞれ異なる形態を有する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１４】例えば図１（ｂ）のような構図では、画面
内の被写体５が存在するｘ印のポイントに対して正しい
測距及びピント合せを行う必要があるが、この場合は、
カメラはｘ印の位置の像を適切にとらえなければならな
い。しかし、ユーザーがもし構図を変更して、図１
（ｃ）のように被写体５を中央にもってきた場合には、
画面内ｘ印の位置は画面の上部、太陽２０の近くに移動
してしまうので太陽２０の明るさにカメラが反応してし
まい、撮影したい被写体５の像は正しく得られない確率
が高くなる。このように、像信号の検出・制御を正しく
行なわないと、いくら画面内の多くのポイントを測距し
たとしても、正しいピントの写真を撮影することは困難
である。

【００１５】以下に、このような問題を解決する本実施
形態の方法を説明する。まず図１（ａ）を用いて被写体
距離Ｌの求め方を説明する。３ａ，３ｂは視差Ｂをもっ
て配置された１対の受光レンズであり、被写体５の像は
これらのレンズによってセンサアレイ２ａ，２ｂ上に結
像される。この像は上記視差Ｂによって三角測距の原理
に従って、２つのセンサアレイ２ａ，２ｂ上の異なる相
対位置に結像する。この相対位置の差ｘを検出すれば被
写体距離Ｌは、受光レンズの焦点距離ｆと、上記視差Ｂ
に従って、Ｌ＝（Ｂ・ｆ）／ｘを計算することによって
求めることができる。この結果に従って、ワンチップマ
イクロコンピュータ等からなるモニタ選択手段としての
演算制御手段（ＣＰＵ）１が、ピント合せ手段４を制御
すれば、被写体５にピントが合った撮影を行うことがで
きる。

【００１６】ＣＰＵ１はＡ／Ｄ変換器２ｃと、積分制御
手段２ｄと、相関演算手段２ｅと、Ａ／Ｄ選択スイッチ
８を備えている。また、９はカメラの使用状態検知手段
である。

【００１７】なお、上記した相対位置の差ｘは以下の方
法により算出される。ＣＰＵ１内に設けられたＡ／Ｄ変
換器２ｃによって各センサアレイの各センサの出力がデ
ィジタル信号としてＣＰＵ１内のメモリ（図示せず）中
に記憶される。ＣＰＵ１はこの結果を用いて相関演算手
段２ｅにより所定のプログラムを用いて相関演算を行う
が、これは２つのセンサアレイの出力をセンサアレイの
並び方向にずらしながら差をとって、いちばん差が小さ
くなった時のずらし量により“相関”が高いと判定する
方法である。このずらし量とセンサアレイのピッチが前
記した相対位置の差ｘをあらわす値となる。

【００１８】図２は、上記したセンサアレイの一部の構
成をより詳細に示した図である。Ｓ1 〜Ｓ4 は、センサ
アレイを形成する受光素子の受光面を表わし、バイアス
回路１００が電源となって、Ｓ1 〜Ｓ4 の各センサは受
光量に応じた信号電流を出力する。この信号電流は、積
分開始／終了スイッチ７ａのＯＮ時は積分アンプＡ1〜
Ａ4 に導かれ、リセットスイッチ７ｂがＯＦＦであれ
ば、分量に応じた電圧信号が各アンプの出力に出力され
る。この結果をＣＰＵ１内蔵のＡ／Ｄ変換器２ｃによっ
て読みとれば、図１（ａ）で説明した相関演算を経てピ
ント合せができる。

【００１９】しかし、この各センサＳ1 〜Ｓ4 に入る光
の量は、シーンの明るさや被写体の色や反射率によって
種々の値にバラつくので、限られたダイナミックレンジ
の積分手段で適正な値に積分量を収めるためには、正確
な積分制御技術が必要になる。例えば、積分時間が短か
すぎるときには積分結果が平坦になってしまって差が得
られないが、長すぎても回路の飽和によって積分結果が
均一になってしまう。

【００２０】先の相関演算の説明からも明らかなよう
に、像の変化が小さい場合には２つのセンサアレイで得
られた２つの像の相関がとりにくく、結果として正しい
測距ができなくなってしまう。

【００２１】そこで、本実施形態では、ＣＰＵ１により
積分結果をリアルタイムでモニタして適正なレベルにな
った所で積分を終了させるようにする。最大積分値検出
回路６はスイッチ７ｃの各スイッチをＯＮ，ＯＦＦする
ことにより入力される各センサＳ１〜Ｓ４の積分出力の
うち最大の積分値を検出する。

【００２２】図３（ａ）は、これらのスイッチ７ｃをＯ
Ｎさせて、積分制御を行うときのタイミングチャートで
ある。センサアレイＳ1〜Ｓ4 に光が入射していると
き、最初にリセットスイッチ７ｂをＯＮしておき、出力
を基準レベルにリセットしたあと、積分開始／終了スイ
ッチ７ａをＯＮ、リセットスイッチ７ｂをＯＦＦすると
Ｔ1 のタイミングで積分が開始される。

【００２３】最大積分値検出回路６の出力は、Ａ／Ｄ選
択スイッチ８が最大積分値検出回路６に接続されている
ときに最も積分量の大きいセンサ出力（最大値）が選択
されてＣＰＵ１のＡ／Ｄ変換器２ｃに入力される。ＣＰ
Ｕ１はこの出力をＡ／Ｄ変換器２ｃを駆動して逐次モニ
タ（図３（ａ））して、上記最大値が回路のダイナミッ
クレンジを越えないタイミングＴ2 で積分開始／終了ス
イッチ７ａをＯＦＦすることで各センサの積分出力がダ
イナミックレンジを越えることがないようにモニタして
いる。積分停止後、Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 の積分出力
をＡ／Ｄ変換するためにＡ／Ｄ選択スイッチ８を切換制
御することによりＣＰＵ１は各センサ出力を順次モニタ
することができる。

【００２４】このようにして得られた像信号は、図３
（ｂ）に示すような形状を有し、光の入射状態に従って
暗い所は低い出力、明るい所は高い出力を示す。このよ
うな方法によって、カメラの測距装置は適正な像信号を
得ることができる。

【００２５】また、スイッチ７ｃをＣＰＵ１により制御
して所定のセンサ出力のみを最大積分値検出回路６に接
続することができる。したがって、もし４つのセンサＳ
１〜Ｓ４のうち、例えばセンサＳ１に図１（ｃ）の例の
ように太陽の光が入射したとしても、このセンサＳ１を
最大積分値検出回路６に接続しないようにすれば太陽の
強い光によって積分制御がなされてしまうことはない。
このようにして、積分モニタ時に太陽の直射光の影響に
より、通常被写体の像信号が得られる前に積分制御が終
了してしまい、正確な測距ができなくなってしまうこと
を防止することができる。

【００２６】最大積分値検出回路６が最大値ではなく、
最大値と最小値との差や、平均値を検出する回路であっ
ても同様の事が起こりうる。これを防止するために本実
施形態では、このスイッチ７ｃを適宜切りかえることに
よって、積分判定エリアをシーンに応じて変更するよう
にしている。

【００２７】なお、図１（ａ）の構成で、受光レンズ３
ａからの点線で示した光線を利用すると、画面中心の
（Ｃ）ポイント以外のポイント、つまり基線長方向にズ
レたポイント（Ｌ），（Ｒ）の測距も可能となる。

【００２８】また、図４（ａ）のように受光レンズ３
ａ，３ｂの後方のセンサアレイ２ａ，２ｂを基線長方向
と垂直の方向に上下各々１本追加すると、図４（ａ）の
光線で示されるように、基線長方向とは垂直方向の部分
（Ｕ）、（Ｄ）の測距が可能となる。従って、この時、
図４（ｂ）のようにセンサアレイのモニタ域が拡大され
て画面内の多くのポイントが測距できるようになる。

【００２９】この考え方を拡張すれば、１本や３本のラ
インセンサではなく、図５（ａ）のようにセンサが連続
して並べられたいわゆるエリアセンサを用いることによ
って画面内をくまなくモニタすることができ、例えば図
５（ｃ）のように測距可能ポイント数を、３０ポイント
あるいはそれ以上に増加させることが可能になる。

【００３０】このような工夫によって測距ポイント数を
増加させれば、画面のどこに主要被写体がいても正確な
測距ができる測距装置が提供できる。例えば、図６
（ｃ）のような構図で画面の端の方に人物がいる場合で
あっても正確なピント合せのできるカメラが得られる。

【００３１】ただし、すでに説明したように測距域が広
くなる程、積分制御の時によけいなものの光の影響を受
けやすくなり、副作用として誤測距に到る確率も増加す
る。そこで本実施形態では、図５（ｂ）のように画面全
域に測距域を拡張しながら積分判定エリアはパターンＡ
〜Ｄの４つのモニタセンサパターン（モニタ手段）に限
定し、極力、必要な光のみで積分制御を行うようにして
いる。

【００３２】図６（ａ）〜（ｄ）のような各シーンでカ
メラの構え方が縦か横か、また上向きか否かを判定し、
その撮影状況に最適な積分判定域を用いて積分制御を行
なえば、図中の太陽の直射の影響を受けることなく、適
切な積分制御が可能となる。例えば、図６（ａ）は横構
図で上向きでない構図なので、パターンＡの積分判定領
域で積分を判定して終了させ、（ｂ）は縦構図で上向き
でない構図なのでパターンＢを選択する。また、カメラ
を上向きに構えた場合は、高い建物や山を画面内に写し
込んで、なおかつ、その前にいる人物にピント合せをし
たいという例が多い（ただし、このような撮影では撮影
画角を広くしたいので例えばズームレンズ付のカメラで
は、広角側（Ｗｉｄｅ側）で撮影し、望遠側（Ｔｅｌｅ
側）では撮影しない場合が多い）。この場合は、積分判
定域を図６（ｃ），（ｄ）のように画面下方にずらして
積分制御することが好ましい。画面のまん中より上では
空や太陽など、主要被写体より高輝度のものが存在する
場合が多いからである。

【００３３】上記した構図の縦横検知、また、上向き検
知は図１に示すカメラの使用状態検知手段９により検知
されるが、その具体的方法を以下に説明する。図８のよ
うに、水銀のような流体の導電物質５２をカメラ内に収
めたケース５１を内蔵させ、このケース５１内にさしこ
まれた複数の電極（イ−ニ）５３のどの電極どうしが流
体導電物質５２でショートされるかをＣＰＵにより判定
することによってカメラの使用状態を検出可能である。
例えば、ロとハがショートすれば横、ロとイならば縦、
ロとニなら上向きと判定できる。また、一般にズームレ
ンズ付カメラはズーミングによるピント位置補正制御を
行う必要からズーム位置検知機能を有するので、この機
能などを応用して利用すれば、撮影時、Ｔｅｌｅ側かＷ
ｉｄｅ側かの判定ができる。

【００３４】このような構成を用いて図７のステップＳ
１〜Ｓ１２に示すようなフローでＣＰＵが測距のサブル
ーチンを実行すれば、各々のシーンに最適な積分判定
で、被写体像を正しく検出できるので、積分制御後、例
えば図５（ｃ）のように、画面内の３０ポイントについ
て像の相関を求めて測距を行ない、最も近い距離を主要
被写体距離とすれば、正しいピント合せが可能となる。

【００３５】また、上記した構図判定だけでなく、図
９，図１０のように、エリアセンサの出力に基づいて最
適な積分判定領域を選ぶようにしてもよい。例えば、図
９（ａ）のような横構図のシーンでは、上半分が空であ
るので、下半分のどこかに主要被写体がいる確率が高
い。これを自動的に判定するには、（ｂ）のようにエリ
アセンサをｘ，ｙの座標で考えｘ方向に沿って、同じｙ
値をとる画素の出力値を加算してグラフ表示した場合の
加算輝度分布と、（ｃ）のように、ｙ方向に沿って同じ
ｘ値をとる画素の出力値を加算してグラフ表示した場合
の加算輝度分布を比べればよい。（ｂ）では空と大地が
分離されるためΔＢＶで示した大きな輝度変化がみられ
るが、（ｃ）では、空と大地がとけ合って単調な輝度変
化となる。この大きな輝度変化があった部分を、ｙB と
して検出する。

【００３６】一方、図１０（ａ）に示すような縦構図で
は、逆に、ｙ方向に加算した加算輝度分布に大きなΔＢ
Ｖの変化が見られ（ｂ）、ｘ方向に同じｙの値をとるセ
ンサエリアの出力値を加算した加算輝度分布には、単調
な変化しか見られない（ｃ）。図９と同様に、大きな輝
度変化があった部分をｘB とする。

【００３７】このような特性を用いて、図１２のステッ
プＳ２０〜Ｓ２９で示すようなフローで積分判定域を選
択すれば、図１１（ａ），（ｂ）のように空部を除いた
部分に、積分判定域を設けることができる。ｘB ，ｙB
が検出不能であった場合には、主要被写体が存在する確
率の高い図１１（ｃ）のような画面中央部で積分終了判
定を行えばよい。

【００３８】この実施形態を採用した場合には、図８の
ような構図判定やカメラの傾き判定用のスイッチは不要
となる。ただしまず、画面の状況を調べるために図１２
の最初のステップ（ステップＳ２０）で示したように、
積分判定エリアを選択するためのプリ積分動作を要す
る。これは、全画面のセンサ画素のうち最大の出力を出
しているものを利用して積分制御してもよいが、全画素
を加算した結果である平均的な値をもとに制御を行って
もよい。

【００３９】また、図１３（ａ）のように、ユーザーが
設定手段としてのカメラのモード選択スイッチ４００を
操作して選んだ撮影モードによって、積分判定エリアを
切り換えてもよい。図１３（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、
カメラの外装上面に取り付けられたＬＣＤの図柄を表わ
しており、モード選択によって表示が切り換わることを
示している。ユーザーはこの表示を見ながらカメラのモ
ード切り換えスイッチ４００を操作する。

【００４０】ここで図１３（ｂ）はポートレートモード
であり、絞りを開いて背景をぼかす等、人物を美しくと
る時に用いられるモードである。この時、人物は画面中
心にいる確率が高いので、図１５（ａ）のように画面中
央部のみを積分モニタエリアとする。ユーザーがモード
選択スイッチ４００を押すとＬＣＤ表示は、図１３
（ｃ）のように切り換わり、ポートレート表示は消え
る。このモードは風景モードであり、遠距離にピントを
合わせ、ストロボ光が届かないのでストロボをＯＦＦに
したりするもので、この場合は画面全域の画素の信号を
用いて積分判定を行えばよい。このモードでは建物か山
や森を撮影するので測距もせずにピントを∞に合わせて
しまい被写界深度でカバーしようとする技術も知られて
いるが、ここでは数１０ｍと数１００ｍの切り換えが行
えるカメラを想定している。

【００４１】図１３（ｄ）は、画面内に２人の人物が立
ったシーンを撮影するときに選択されるモードであり、
２人モードと呼ばれている。この場合、画面中心部には
背景しか存在しないので、ここには積分制御画素は設け
ず、図１５（ｂ）のように中心部をぬいた隣接域にモニ
タエリアを設けるようにする。どのモードも選ばれてい
ない時には、図１５（ｃ）のように中央重点の積分制御
エリアとする。これは、画面中心部に主要被写体が存在
する確率が高いからである。

【００４２】図１４のフローチャートのステップＳ３０
〜Ｓ３６は、上記したモードの切り換えに応じて、積分
制御エリアを切り換える処理の詳細を示している。

【００４３】この実施形態によれば、ユーザー自身の意
志を撮影時に加味できるというメリットがあり、安心し
た測距やピント合せができる。また、図８のようなスイ
ッチや図１２のようなプリ積分（ステップＳ２０）が不
要となる。実際には、こうした工夫の他に第１，第２実
施形態の工夫を組み合わせてカメラの制御プログラムを
設計するが、ここでは趣旨と違いを明瞭にするために、
別々の実施形態の形で説明した。

【００４４】また、図１６（ａ）〜（ｄ）のように画面
内の下方向に広がる三角形の二辺に沿って積分判定エリ
アを設けるように、カメラの縦横の構え方で配置を切り
換えるようにしてもよい。画面の下方には太陽の影響が
及びにくいし、人物の顔よりも肩幅の方が幅が広い上、
風景を半分ぐらい入れた写真では人物の場所は中央から
はずれやすくなるので、主要被写体をモニタしやすくな
る。しかし、室内などでは、太陽の影響を受けにくい
し、図１６（ｅ），（ｆ）のように中央のみで積分判定
してもよい。

【００４５】図１７のフローチャートのステップＳ４０
〜Ｓ４４は上記した積分エリアの決定を行うステップを
示している。まず、ステップＳ４０で室内かどうかを判
断し、室内のときには図１６（ｅ）、（ｆ）に示すよう
にモニタ領域を画面中央部に決定する（ステップＳ４
１）。また、ステップＳ４０で室内でないと判断された
場合には、縦構図であるかどうかを判断し（ステップＳ
４２）、ＹＥＳの場合にはステップＳ４３に進んで図１
６（ｃ）又は（ｄ）のパターンをモニタし、ＮＯの場
合、すなわち横構図の場合には、ステップＳ４４に進ん
で図１６（ａ）又は（ｂ）のパターンをモニタする。

【００４６】また、こうした考え方を拡張すると図１８
のように、縦横検知結果に応じて山型の積分判定域を設
定するようにしてもよい。これは、画面上部にいく程、
太陽や照明の影響を受けやすく、中央部に人物がいる確
率が高いという事を想定している。このような工夫によ
っても主要被写体がどこにいても、正しい像信号が得ら
れ、正しいピント合せができる測距装置が提供できる。

【００４７】以上の実施形態では、いわゆるパッシブＡ
Ｆのみを用いた例を説明したが、本発明の考え方を応用
してエリアセンサと投光手段を用いたより高性能の測距
装置を設計することも可能である。

【００４８】図１９（ｂ）のように、従来のラインセン
サによる測距では、カメラ画面に対し中央部横並びの狭
い範囲の測距しかできなかった。しかし、エリアセンサ
は先に説明したようにラインセンサを二次元的に配置し
たものなので、カメラ画面とほぼ同じ範囲だけ測距エリ
アを広げることができる。

【００４９】従って、図１９（ａ）のようなシーンで図
のような構図を撮影したい場合、ラインセンサの測距装
置では、まず測距時に画面中心に主要被写体を入れてレ
リーズボタン半押しなどの操作にて測距した後、カメラ
を構えなおして撮影したい構図にした後、レリーズボタ
ンを押しこむという２段階動作（フォーカスロック動
作）を必要とした。しかし、この動作は撮影前の予備動
作がめんどうで即写性に欠けた。

【００５０】ここで、エリアセンサを用いて測距可能範
囲を広くすれば、図１９のようなシーンでも画面の端部
に位置する主要被写体を測距することが可能となる。

【００５１】しかし、このような技術を持ってしても、
測距可能ポイントが増えた分だけ主要被写体がどこに存
在するかを正しく検出する技術が重要となる。ポイント
が極端に増加すると各測距ポイントを順々に調べていく
際に時間がかかり、かえってフォーカスロックより長い
時間を必要とすることになる。これでは逆効果であり、
エリアセンサがラインセンサより高価である分だけデメ
リットが大きい。

【００５２】そこで、さらに高速に主要被写体位置を検
出する実施形態を図２０を用いて説明する。まずカメラ
は図２０（ａ）のように測距に先立って画面内に広く発
光を行う。この時、被写体の距離に応じて反射信号光が
エリアセンサに入射する反射光のエリアセンサ上の分布
を等価的に図示すると図２０（ｂ）のようになる。

【００５３】つまり、煩雑な背景からはその被写体距離
が遠いので反射信号光はほとんど返ってこない。しか
し、被写体距離が比較的近い人物や手前の花などからは
反射信号光が返って来るので、エリアセンサ上のパター
ンは、図２０（ｂ）のようにきわめて単純化されたもの
となる。このほぼ２値化されたパターン信号をカメラの
マイコンが所定のパターン判定シーケンスによって演算
制御すれば、どの位置に被写体がいるかを判定すること
ができ、次の積分時の積分エリア決定及び、測距ポイン
トを特定することができる。この位置判定に従って図２
０（ｃ）のように測距ポイント及び積分判定エリアを特
定した積分、測距を行なえば、瞬時に主要被写体がどこ
にいてもそこにピント合せができるＡＦが提供できる。

【００５４】この際の測距方式としては、改めて測距用
光を投射するいわゆるアクティブ方式による測距でも、
測距用光を投射しないパッシブ方式の測距でも、その時
の状況に応じて切りかえればよい。

【００５５】次に図２１を用いてスーパーコンビネーシ
ョンＡＦと呼ばれる新型のオートフォーカス技術を説明
する。“スーパーコンビネーションＡＦ”の名称は、ア
クティブ方式とパッシブ方式を単にハイブリッド的に組
み合わせたのではなく、２つの方式を用いて主要被写体
検知まで行っているので命名されたものである。

【００５６】図２１（ａ）は被写体２０をこの方式のＡ
Ｆで測距している所を図示しており、主な構成をブロッ
ク図としている。２つの受光レンズから入射した被写体
からの光は２つのエリアセンサ２ａ，２ｂに入射する。
このエリアセンサ２ａ，２ｂは被写体像を受像して光電
変換するもので、その出力はＡ／Ｄ変換器２ｃでＡ／Ｄ
変換されて各画素のディジタル値がカメラ制御用マイコ
ン（ＣＰＵ）１に入力される。

【００５７】また、このエリアセンサ２ａ，２ｂには定
常光除去回路２ｄが接続されており、この回路が制御さ
れると、被写体から定常的に入射する直流的な光の信号
は除去され、ストロボ等の光源５ａからのパルス光のみ
が出力信号として得られるようになっている。

【００５８】従って、定常光除去回路を作動させた状態
でＣＰＵ１が発光手段５を制御して、光源５ａの発光を
被写体２０に向けて照射すると、その反射信号光が被写
体２０から返って来て、エリアセンサ２ａ上に図２１
（ｂ）のような像を結ぶ。黒の部分は光が入射した部分
を示している。こうしたエリアセンサ上の像のパターン
を分析するソフトがＣＰＵ１内には組みこまれていて、
人間の形であることが判定されれば、これを主要被写体
であると認定することができる。

【００５９】図２２は上記した測距動作を行うためのフ
ローチャートである。まず、ステップＳ１００〜Ｓ１０
２では、まず積分判定エリアを広めにとって（図２１
（ｃ）参照）、測距に先立って、光源５ａを発光させて
その反射信号光のパターンのみを積分して取り出すステ
ップである（図２１（ｂ））。このパターンが人物の形
状等から主要被写体と判定される時にはステップＳ１０
３の判断がＹＥＳとなってＳ１０３’に分岐する。ここ
では主要被写体の像信号のみをとり出すため図２１
（ｄ）のような狭い積分判定エリアとする。

【００６０】上記パターンを形成する光信号が弱いかど
うか、あるいは十分なコントラストがあるかどうかを判
別して、ステップＳ１０４では測距方式としてアクティ
ブ方式（信号光をカメラ側から投射して、その反射信号
光を用いて測距するタイプ）と、パッシブタイプ（被写
体の像信号をもとに測距するタイプ）のいずれの方式を
用いるかの選択を行う。

【００６１】つまり、像信号のコントラストが弱い時に
はステップＳ１１０に分岐し、再度測距用光を照射し
て、その反射信号光によるアクティブＡＦを先に求めら
れた主要被写体位置に対して重点的に行う。

【００６２】また、ステップＳ１０４で反射信号光が弱
いと判断された時はパッシブＡＦの方が適しているとし
て、ステップＳ１０５に分岐する。ここではすでに求め
られた主要被写体位置の像信号を重点的に用いたパッシ
ブ方式による測距を行う。ここで用いられる像信号は、
主要被写体のみを重点的に積分したものである。

【００６３】また、ステップＳ１０３で主要被写体が見
つけられなかった時にはステップＳ１２０に分岐し、積
分判定エリアを中央重点として輝度情報等を加味し、ア
クティブ方式、又はパッシブ方式を選択した後、被写体
の存在確率の高い画面中央部を重点的に測距する。

【００６４】これらの測距方式、又は主要被写体の判別
の可否に従って、ＣＰＵ１が音声パターンを選択（ステ
ップＳ１０６、Ｓ１１２、Ｓ１２１）して出力制御すれ
ば、ユーザーにかわりやすく、このスーパーコンビネー
ションＡＦの特徴をアピールしながら安心感のある測距
ができるカメラが提供できる。

【００６５】また、単純に音声パターンを切り換えるの
ではなく、図２３（ａ）のようにＣＰＵにマトリクスＬ
ＣＤドライバを内蔵させ、ファインダ内のＬＣＤの透過
率を測距結果によって切り換えられるようにすれば、ユ
ーザーがより認識しやすいカメラにすることができる。

【００６６】例えば図２３（ｂ）のように、ＬＣＤドラ
イバ２０１が被写体像に対応する形で透過部分を決定し
て、コモン、セグメントの選択信号を制御すれば、図２
４のようにファインダー内でカメラがピント合せしよう
としている領域をモニタすることができる。ここでは、
像に合わせて透過エリアを決め、その他のエリアは透過
率を落とすような制御をした例を示している。

【００６７】また、図２５のように測距ポイントを十字
のクロス部分で表示してもよい。これには、測距ポイン
トの座標を示す軸をＸ，Ｙ方向に延ばした形でファイン
ダー内ＬＣＤを非透過とすればよい。この時の各セグメ
ントの制御の詳細は図７に示した通りである。

【００６８】このような表示をファインダーで確認する
ことによって、ユーザーはカメラが順調に作動している
かどうかを知ることができる。もしも、カメラがまちが
った表示をするような時には、主要被写体の検出もまち
がっていると考えられるので、その時は改めて、図１９
（ａ）のようなフォーカスロック動作を行うことによっ
て、測距をやり直せるようにしてもよい。この場合、図
２３（ａ）に示すように設けられたフォーカスロックス
イッチ２０２をユーザーが操作するようにする。また、
測距ポイントとファインダー画面とを対応づけするため
に、ＣＰＵは測距結果や撮影時の画角をもとに対応づけ
演算を行ない、その結果をＬＣＤ表示制御部に反映させ
るようにする。

【００６９】また、本発明は、次のような一眼レフタイ
プのカメラにも応用できる。

【００７０】図２６は本発明の焦点検出装置を適用した
一眼レフレックスカメラの構成を示す断面図である。撮
影レンズ２２を通過した被写体からの光束はメインミラ
ー２３により反射又は透過される。このメインミラー２
３で反射された光束はファインダ２４に導かれ、メイン
ミラー２３を透過した光束はサブミラー２５で反射され
てカメラボディ２０の下部に設けられた焦点検出部２１
に導かれる。

【００７１】４１はストロボ装置であり、焦点検出時の
補助光としても機能する。

【００７２】４２はＬＣＤであり、撮影画面内の合焦し
た位置を表示し、ファインダから確認できるようにして
いる。ＣＰＵ４０（図２７）により表示の制御がなされ
る。

【００７３】この焦点検出部２１は位相差検出方式によ
り焦点を検出するものであり、撮影レンズ２２を通過し
た光束を絞り込む視野マスク（Ｓマスク）２７と、赤外
カットフィルタ２８と、光束を集めるためのコンデンサ
レンズ（Ｃレンズ）２９と、光束を全反射する全反射ミ
ラー３０と、光束を制限する瞳マスク３１と、正系統の
エリアセンサ３３と、光束をエリアセンサ３３上に再結
像させる再結像レンズ（Ｓレンズ）３２とから構成され
る。

【００７４】図２７は上記した焦点検出部２１の斜視図
であり、瞳マスク３１の後方には被写体からの光束を通
すためのＳレンズ３２が設けられている。ＣＰＵ４１は
エリアセンサ３３およびストロボ装置４１の動作制御を
行う。エリアセンサ３３の積分動作を開始させ、必要に
応じてストロボ装置４１を発光させて発光時又は非発光
時のセンサデータを得る。ＣＰＵ４１はエリアセンサ３
３からセンサデータを読出し、主要被写体検出、焦点検
出演算等を行う。

【００７５】しかし、こうしたいわゆるＴＴＬ（内光
式）タイプの測距装置では、サブミラーや測距光学等の
制約から全画面の測距ができない事が多い。そこで、本
実施形態では先に図５で説明したいわゆる外光式の測距
装置（副系統のエリアセンサ２及び受光レンズ３）を補
助的に設けて、図２８のように不足部分の像信号を補う
ようにしてもよい。このような構成の場合、まず、外光
ＡＦで主要被写体位置を選び画面中央部のＴＴＬＡＦ
を行うようにする。図２９が本実施形態で用いられるカ
メラの外観図である。図において、３００は次候補Ｓ
Ｗ、３０１はカメラ、３０２はＴＴＬ測距部、３０３は
外光測距部である。

【００７６】本発明を応用したカメラであっても、図３
０のようなシーンでは画面が煩雑なので、カメラのＣＰ
Ｕはどれが主要被写体であるかを判定できない場合があ
る。基本的には図３０（ａ）のように、まん中にいる人
物３１０の形のパターンを優先すればかなりの確率でＯ
Ｋとなるが、条件によっては、まちがって図３０（ｂ）
のように酒ビン３１１にピントが合ってしまったり、あ
るいは撮影者が、実は図３０（ｃ）のように周辺の人物
３１２にピントを合せたい場合もある。この場合は、Ｃ
ＰＵがカメラに設けられた次候補スイッチ３００の操作
に基づいて次のピント合せ候補を判断し、ファインダー
内のＬＣＤに表示することによりユーザーに認識できる
ようにすれば多くの不満は解消される。

【００７７】またこのように、一眼レフに応用すればピ
ントが合っているか否かを撮影レンズを介して判別でき
るので、ユーザーにとってピント位置の確認がいっそう
容易となる。

【００７８】このような例でも本発明の特徴たる積分エ
リアの切換判定は重要な技術となる。

【００７９】つまり、主要被写体を検知するためのプリ
発光時の発光時間及び積分制御は、画面の比較的広い領
域で行うとしても、本測距時には、なるべく主要被写体
以外の像を撮像しないようにするために、積分判定エリ
アを狭くして主要被写体像のみを得るようにした方が高
精度の測距ができるからである。

【００８０】なお、上記した具体的実施形態から以下の
ような構成の発明が抽出される。

【００８１】（付記）（１）画面内の画像を受けるエリアセンサと、このエリ
アセンサの出力信号を積分する積分回路と、上記エリア
センサの特定ブロックに相当する出力信号に基づいて、
上記積分回路の積分開始、停止動作を制御する積分制御
回路と、カメラの使用状態に応じて上記特定ブロックを
切換える積分判定ブロック切換え手段とを具備したこと
を特徴とするカメラの測距装置。

【００８２】（２）上記カメラの使用状態は、カメラの
構え方であることを特徴とする（１）に記載のカメラの
測距装置。

【００８３】（３）上記カメラの使用状態は、上記画面
内の輝度分布情報であることを特徴とする（１）に記載
のカメラ測距装置。

【００８４】（４）上記カメラの使用状態は、カメラ使
用時に撮影者が選択した撮影モードであることを特徴と
する（１）に記載のカメラの測距装置。

【００８５】（５）センサアレイを用いて画面内の被写
体像分布を測定する第１積分モードと、上記被写体像分
布の測定結果に応じて測距時の積分判定を行うための、
上記センサアレイ中の領域を決定する決定手段と、上記
測距時の像信号を測定するために、上記決定された領域
からの信号に基づいて上記センサアレイの制御を行う第
２積分モードとを具備したことを特徴とするカメラの測
距装置。

【００８６】（６）上記画面内の被写体像分布の判定
は、上記第１積分モードの積分結果から高輝度域を除い
た領域に基づいて第２積分モード用の制御領域を決定す
ることを特徴とする（５）に記載のカメラの測距装置。

【００８７】（７）エリアセンサを用いて被写体像を検
出すると共に、この検出された被写体までの距離を求め
る測距装置において、上記被写体像を適宜な積分レンジ
内に収めるために、上記エリアセンサの複数の画素を選
択してそれらを組み合せた積分判定エリアを設け、上記
積分判定エリアが複数の態様をとるように制御するスイ
ッチ手段を具備したことを特徴とする測距装置。

【００８８】（８）上記態様は、上記積分判定エリアを
上記エリアセンサ内に一次元的に、あるいは二次元的に
配置する二通りの配置態様を具備することを特徴とする
（７）に記載の測距装置。

【００８９】（９）上記二次元的配置は、三角形の二辺
に沿った形状であることを特徴とする（８）に記載の測
距装置。

【００９０】（１０）画面内の像信号の第１の積分動作
によって画面内の主要被写体を特定し、第２積分動作に
よって上記主要被写体の像信号を求め、この像信号に基
づいて主要被写体までの距離を測定する測距装置であっ
て、上記第１、第２の積分動作においてそれぞれの積分
判定を行うための画素の集合がそれぞれ異なる形態を有
することを特徴とする測距装置。

【００９１】（１１）上記第１の積分動作は、発光手段
による発光動作を伴うことを特徴とする（１０）に記載
の測距装置。

【００９２】（１２）二次元受光領域中の複数領域を
積分時間制御用のモニタ手段として使用可能なエリアセ
ンサと、投光しながら上記モニタ手段の全領域を参照し
て測距動作を行う第１測距動作と、投光せずに測距動作
を行う第２測距動作とのいずれかを行うように制御する
制御手段と、上記第１測距動作の結果に応じて、上記第
２測距動作を行う際のモニタ領域を選択するモニタ選択
手段と、を具備したことを特徴とするカメラの測距装
置。

【００９３】（１３）正及び副系統のエリアセンサ
と、上記副系統のエリアセンサの画像情報と撮影意図に
応じて入力される撮影情報とに基づいて、上記正系統の
エリアセンサの積分時間制御用のモニタ領域を設定する
設定手段と、上記設定されたモニタ領域からの出力に基
づいて上記正系統のエリアセンサの積分時間を制御する
積分制御手段と、上記正系統のエリアセンサの出力に基
づいて被写体までの距離を求める演算手段とを具備した
ことを特徴とするカメラの測距装置。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、被写体が画面内のどの
位置にいても適切な積分制御を行うようにしたので、正
確な測距が可能となり正しいピント合せができるカメラ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による測距方法を説明するた
めの構成図である。

【図２】図１に示すセンサアレイの一部をより詳細に示
した図である。

【図３】図２に示すスイッチを切り換えて積分制御を行
うときのタイムチャートである。

【図４】センサアレイを基線長方向と垂直方向に追加し
て測距可能域を拡大した実施形態を説明するための図で
ある。

【図５】エリアセンサにより測距域を画面全域に拡大し
た実施形態を説明するための図である。

【図６】各シーンごとに撮影状況に応じて最適な積分判
定域を用いて積分制御を行う方法を説明するための図で
ある。

【図７】本実施形態に係る測距のサブルーチンの詳細を
説明するためのフローチャートである。

【図８】構図の縦横、または上向き検知の具体的方法を
説明するための図である。

【図９】横構図のシーンにおける、ｘ、ｙ方向の加算輝
度分布について説明するための図である。

【図１０】縦構図のシーンにおける、ｘ、ｙ方向の加算
輝度分布について説明するための図である。

【図１１】積分判定域となるエリアを示す図である。

【図１２】積分エリア選択のためのステップを示すフロ
ーチャートである。

【図１３】ユーザーがカメラのモード選択スイッチを操
作してモードを選択する実施形態について説明するため
の図である。

【図１４】積分制御エリアを切り換える処理を行うステ
ップを示すフローチャートである。

【図１５】各種の積分モニタエリアを示す図である。

【図１６】積分判定エリアの他の例を示す図である。

【図１７】図１６で説明した積分エリアの決定を行うス
テップを示すフローチャートである。

【図１８】縦横検知結果に応じて設定された山型の積分
判定域を示す図である。

【図１９】フォーカスロック動作について説明するため
の図である。

【図２０】主要被写体位置を高速に検出する方法を説明
するための図である。

【図２１】スーパーコンビネーションＡＦの構成を示す
図である。

【図２２】図２１に示す構成の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図２３】ＣＰＵにマトリクスＬＣＤドライバを内蔵さ
せてファインダ内のＬＣＤの透過率を測距結果によって
切り換える実施形態を説明するための図である。

【図２４】図２３に示す方法によりモニタされるピント
合わせ領域を示す図である。

【図２５】測距ポイントを十字のクロス部分で表示した
ようすを示す図である。

【図２６】本発明の焦点検出装置を適用した一眼レフレ
ックスカメラの構成を示す断面図である。

【図２７】図２６に示す焦点検出部２１の斜視図であ
る。

【図２８】外光式の測距装置を補助的に設けて像信号を
補う実施形態を説明するための図である。

【図２９】外光式の測距装置を備えたカメラの外観図で
ある。

【図３０】カメラに設けられた次候補スイッチの操作に
よって、次のピント合せ候補をＣＰＵにより判断する実
施形態を説明するための図である。

【符号の説明】

１ＣＰＵ２ａ、２ｂセンサアレイ２ｃＡ／Ｄ変換器２ｄ積分制御手段２ｅ相関演算手段３ａ、３ｂ一対の受光レンズ４ピント合わせ手段５被写体８選択スイッチ９カメラの使用状態検知手段２０太陽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積分時間制御用の複数のモニタ手段を備
え、撮影画面領域に相当する光学像を受光するエリアセ
ンサと、カメラの縦横配置状態または被写体構図を判定し、この
判定結果もしくは撮影者により選択された撮影モードに
応じて、上記複数のモニタ手段から適宜なものを選択す
るモニタ選択手段と、を具備し、上記選択されたモニタ手段からの出力信号に応答して上
記エリアセンサの積分制御を行うと共に、このエリアセ
ンサ出力に基づいて被写体距離を求めるようにしたこと
を特徴とするカメラの測距装置。
【請求項２】上記被写体構図は、上記エリアセンサ全
域にわたるプリ積分結果から高輝度、かつフラット画像
領域を除いた領域に基づいて判定されることを特徴とす
る請求項１に記載のカメラの測距装置。
【請求項３】画面内の画像を受けるエリアセンサと、このエリアセンサの出力信号を積分する積分回路と、上記エリアセンサの特定ブロックに相当する出力信号に
基づいて、上記積分回路の積分開始、停止動作を制御す
る積分制御回路と、カメラの使用状態に応じて上記特定ブロックを切換える
積分判定ブロック切換え手段とを具備したことを特徴と
するカメラの測距装置。
【請求項４】センサアレイを用いて画面内の被写体像
分布を測定する第１積分モードと、上記被写体像分布の測定結果に応じて測距時の積分判定
を行うための、上記センサアレイ中の領域を決定する決
定手段と、上記測距時の像信号を測定するために、上記決定された
領域からの信号に基づいて上記センサアレイの制御を行
う第２積分モードとを具備したことを特徴とするカメラ
の測距装置。
【請求項５】画面内の像信号の第１の積分動作によっ
て画面内の主要被写体を特定し、第２積分動作によって
上記主要被写体の像信号を求め、この像信号に基づいて
主要被写体までの距離を測定する測距装置であって、上記第１、第２の積分動作においてそれぞれの積分判定
を行うための画素の集合がそれぞれ異なる形態を有する
ことを特徴とするカメラの測距装置。