JP2001108888A

JP2001108888A - カメラの測距装置

Info

Publication number: JP2001108888A
Application number: JP28439799A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nonaka; 修野中
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】光の投射の条件を緩和し、種々の光源を利用可
能とし、設計の自由度を上げることにより、測距可能な
シーンの条件を広げて、より高精度な測距を行い得るよ
うにすること。【解決手段】ＬＥＤ１３から写真画面内に投光し、ライ
ンセンサ１２Ａにより上記投光の、上記写真画面内に位
置する被写体からの反射光を受光して、ＣＰＵ１８は、
上記ラインセンサ１２Ａの出力信号から上記被写体の写
真画面内位置を判定する。この際、ＬＥＤ１３による投
光光量分布の不均一性を補正して判定動作を行えるよ
う、予めＥＥＰＲＯＭ２２に投射光分布の山，谷の分布
について記憶しておく。また、上記ＬＥＤ発光により主
要被写体の検知ができない時には、より光量が大きく、
遠距離まで届かせることのできるストロボ発光部１４を
用いる。この場合は、補正は行わない。

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
に関し、より詳しくは、写真画面内の１ポイントだけで
はなく、その広い領域を測距できるマルチＡＦシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】写真画面内の広い領域の測距が可能とな
ると、どの領域を重点的に測距するかが重要な技術とな
る。全ての領域をくまなく測距していると、検出時間並
びに演算時間共に長くなる方向となり、こうした測距装
置をカメラに応用する場合、シャッタを押してから撮影
が行われるまでの時間が長くなって、シャッタチャンス
を逃してしまうという副作用に結びついてしまう。

【０００３】そこで本出願人は、測距に先立って、基準
となる光の投射を行い、その反射光に従って測距ポイン
トを絞り込む技術を開発し、特願平１０−２８５２３６
号として提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、主要被写体
は、画面内の被写体の内、最も近い距離にあることが多
く、そのような近くの被写体からは強い光が返ってく
る。しかしながら、主要被写体に対し光が当たっていな
いと、その効果は期待できない。これでは均一な光を発
する光源しか利用できないことになってしまう。

【０００５】また、光投射の均一性ばかりを重視する
と、設計の制約から、ローコントラストの被写体に対し
て測距ができなくなったり、遠距離まで光が届かず、距
離に制約が出てしまったりする。

【０００６】このような点に関しては、上記特許出願に
おいては、十分な考察がなされていなかった。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、光の投射の条件を緩和し、種々の光源を利用可能と
し、設計の自由度を上げることにより、より高精度な測
距を行い得るカメラの測距装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の態様によるカメラの測距装置は、
写真画面内に投光する投光手段と、上記投光の、上記写
真画面内に位置する被写体からの反射光を受光する受光
手段と、上記受光手段の出力信号から上記被写体の写真
画面内の位置を判定する判定手段と、上記判定手段の判
定結果に基づき、ピント合わせ用信号を形成する信号形
成手段とを具備し、上記判定手段は、上記投光手段によ
る投光光量分布の不均一性を補正して上記判定動作を行
うことを特徴とする。

【０００９】即ち、本発明の第１の態様によるカメラの
測距装置によれば、判定手段は、投光手段による投光光
量分布の不均一性を補正して、受光手段の出力信号から
被写体の写真画面内の位置を判定するようにしている。

【００１０】また、本発明の第２の態様によるカメラの
測距装置は、写真画面内に第１の投光パターンを投射す
る第１投光手段と、上記写真画面内に上記第１の投光パ
ターンとは異なる第２の投光パターンを投射する第２投
光手段と、上記第１投光手段又は第２投光手段による投
光光の、上記写真画面内に位置する被写体からの反射光
を受光する受光手段と、上記受光手段の出力に基づい
て、上記写真画面内の被写体位置を判定する判定手段と
を具備し、上記判定手段は、上記第１投光手段又は第２
投光手段によって投射された投光のパターンに応じて判
定方法を切り換えるようにしたことを特徴とする。

【００１１】即ち、本発明の第２の態様によるカメラの
測距装置によれば、受光手段の出力に基づいて写真画面
内の被写体位置を判定する判定手段が、第１投光手段又
は第２投光手段によって投射された投光のパターンに応
じて、その判定方法を切換えるようにしている。

【００１２】また、本発明の第３の態様によるカメラの
測距装置は、写真画面内の複数のポイントに光を投射す
る投光手段と、上記投光手段による投光の反射光を受光
する受光手段と、上記受光手段の出力からピント合わせ
用信号を形成する信号形成手段とを具備し、上記受光手
段は、ラインセンサを含み、該ラインセンサは、投光方
向の製造時のバラつきに従って使用範囲を設定されるこ
とを特徴とする。

【００１３】即ち、本発明の第３の態様によるカメラの
測距装置によれば、写真画面内の複数のポイントに光を
投射する投光手段による投光の反射光を受光する受光手
段としてラインセンサを用い、そのラインセンサは、投
光方向の製造時のバラつきに従って使用範囲が設定され
ている。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を詳細に説明
する前に、まず、図１の（Ａ）をもとに、測距装置の測
距原理を説明する。

【００１５】被写体（例えば人物１）を測距する場合、
２つの視差を有するレンズ１１Ａ，１１Ｂ及びそれらレ
ンズからの光より像信号を得るラインセンサ１２Ａ，１
２Ｂがちょうど人間の目の役割を演じ、レンズ間距離
（基線長）Ｂ及びそれらレンズの焦点距離ｆより、距離
Ｌの被写体の像は、図中ｘとして示した相対位置差を持
って、各ラインセンサ上に結像される。これらの関係
は、三角測距の原理により、ｘ＝Ｂ＊ｆ／Ｌとなるので、Ｂ＊ｆが既知であれば、相対位置差ｘの検
出により、距離Ｌを求めることができる。従って、まず
測距装置には、以下のプロセスに対応する機能が求めら
れる。

【００１６】まず、被写体の象を形成することができる
こと、更に、得られた像の相対位置差ｘを求めることが
できることである。

【００１７】しかし、図１の（Ｂ）に示すように、被写
体（人物１）は必ずしも写真画面２内中心に存在しなか
ったり、像ができる程の明るさやコントラストが無かっ
たりする。そこで、被写体の位置を求めたり、明るさや
コントラストを補うための工夫が必要となる。

【００１８】それらを満たすために、本発明ではカメラ
側から光を投射する技術を利用する。

【００１９】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。

【００２０】図１の（Ａ）に示すように、カメラ側から
光を投射する手段としては、ＬＥＤ１３やストロボ発光
部１４等がある。

【００２１】ここで、ＬＥＤ１３としては、眩しくない
上に高出力なので、赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）を
使用することが好ましい。そして、同図のように、ＬＥ
Ｄ１３を複数並べて用いると、レンズ１５を介して、広
い範囲にコントラストのある光投射が可能となる。これ
らＬＥＤ１３は、ドライバ回路１６により駆動される。

【００２２】また、ストロボ発光部１４は、Ｘｅ管や反
射傘で構成され、一般に露出補助用として、多くのカメ
ラに装備されているものである。このストロボ発光部１
４による光は、強烈で均一であるが、コントラストを作
る機能は無く、多大なエネルギーを要し、また、可視光
を含み眩しいという欠点があった。このストロボ発光部
１４は、昇圧回路やトリガ回路等からなるストロボ回路
１７により駆動される。。

【００２３】本実施例では、これらの光源を使い分け
て、高精度のオートフォーカス（ＡＦ）を実現する。即
ち、上記ドライバ回路１６及びストロボ回路１７は、カ
メラのシーケンスや演算を実行するワンチップマイコン
等からなる演算制御手段（ＣＰＵ）１８によって制御さ
れる。そして、測距部１９は、上記ラインセンサ１２
Ａ，１２Ｂの出力より像信号を形成し、像のずれ具合
（即ち、図中ｘとして示した相対位置差）を求める機能
を有する。この相対位置差ｘより、ＣＰＵ１８は、先の
式より距離Ｌを求め、この距離Ｌに対し、撮影レンズ２
０のピント合わせ手段２１を制御しピント合わせを行
う。

【００２４】また、図中、ＥＥＰＲＯＭ２２は、カメラ
の部品や組み立て時のバラつき要因を記憶するメモリで
あり、当該カメラ製造時に、個々のカメラに固有の値を
記憶する役割を持つ。例えば、上述の基線長Ｂや焦点距
離ｆもレンズ製造時やラインセンサとの組み立て時にバ
ラつきを生じるが、これらもそのカメラ個々の値を用い
て正しく演算されなければ正しいピント合わせはできな
い。そこで、カメラ製造時には、こうした誤差を、この
ＥＥＰＲＯＭ２２に記憶しておく。本発明では、このＥ
ＥＰＲＯＭ２２を有効利用して、補助光のバラつきも製
造時に記憶しておき、正しい測距を可能とするものであ
る。

【００２５】ここで、本実施の形態は、図１の（Ｂ）に
示すようなシーンにおいて、被写体としての人物１を正
しく測距するために、写真画面２内に光を投射し、その
反射光の分布や位置より、測距ポイントを決定しようと
するものである。それは、空の部分を測距してもコント
ラストがなくて測距できず無駄であるし、時間的にもロ
スになるということを防止するために行うものである。
従って、本実施の形態においては、図１の（Ｃ）に示す
ように、写真画面２に対して、補助光源２３より補助光
を投射する。この場合、主要被写体たる人物１からは反
射光がラインセンサ１２Ａに入射するが、空の部分は光
の反射が無いので、この差より測距ポイントの優先度を
決定することができる。

【００２６】しかし、前述のように、この補助光源２３
にどのような光源を用いるかによって、この判定方法は
補正を要する。

【００２７】例えば、３ビームのＩＲＥＤ（図１の
（Ａ）に示すＬＥＤ１３）をこの補助光源２３としたな
らば、図２の（Ａ）に実線で示すような３つの山を有す
る投射光分布になる。このとき、もしもこの山の谷間に
人物１がいる場合には、反射光は小さくなってしまう
し、また、この投射光分布の山の所に、ちょうど図１の
（Ｂ）のように背景の木３などがあると、反射信号光
は、図２の（Ａ）に点線で示すようになる。

【００２８】この場合、実際には人物１の方が近いの
に、投射光分布の山，谷のコントラストによって、正し
い結果が得られない。

【００２９】そこで、この山，谷の分布について、予め
ＥＥＰＲＯＭ２２に記憶させておき、被写体判別時に、
これを用いて補正を行い、正しい判定を行う。

【００３０】例えば、投光時、図２の（Ａ）におけるｙ
ｍの部分の投光光量を「１」とし、ｙｎの部分の投光光
量を「０．６」だとすると、反射光光量が各々、ｙｍ，
ｙｎの所で「１」，「０．８」だとしても、投光分布で
正規化してやることによって、正しい反射光量比較がで
き、木３の方が人物１よりも近いという判断をしてしま
うようなことはない。

【００３１】つまり、遠距離に存在している木３の部分
ｙｍは、「１」÷「１」＝「１」であるが、近距離に存
在する人物１の部分ｙｎは、「０．８」÷「０．６」＝
「１．３２」となり、木３の部分ｙｍよりも人物１の部
分ｙｎの方が大きな値を示すからである。従って、この
「１」や「０．６」に相当する値を、製造時にカメラの
ＥＥＰＲＯＭ２２に記憶しておく。そして、測距時に
は、ＣＰＵ１８はこの値を読み出して、上述のように、
ラインセンサを構成するセンサアレイの各センサの出力
ごとに補正を加えるようにすれば、正しい主要被写体判
断ができる。

【００３２】これに対して、上記補助光源２３として、
ストロボの光を用いた場合には、図２の（Ｂ）に示すよ
うになる。この場合には、コントラストの高い山，谷は
ないので、図１の（Ｂ）に示すようなシーンでも、正し
く、近い人物１から、期待の通り大きな光量が返ってく
るので、特に前述のような補正は必要ない。

【００３３】つまり、利用する補助光源２３によって、
補正の仕方を変更する必要があり、これが本発明の１つ
の大きな改善点となっている。このようなことを前提
に、測距のシーケンスを示すと次のようになる。

【００３４】図３は、カメラの図示しないメインシーケ
ンスにおいて、例えば不図示レリーズ釦操作に応じてコ
ールされる撮影サブルーチンのフローチャートを示して
いる。

【００３５】即ちまず、補助光源２３としてのＬＥＤ１
３（ＩＲＥＤ）を発光して補助光を被写体に投射する
（ステップＳ１１）。この光源は赤外で眩しくなく、な
お且つ、低消費電流でパターン照射ができるので、スト
ロボ光よりも優先度を高くしている。そして、このＬＥ
Ｄ１３投射により得られる反射光のピークが所定値より
も小さくなければ（ステップＳ１２）、その反射光によ
り被写体判定を行うことになり、上記所定値よりも小さ
い場合には、ストロボ光を用いることになる。

【００３６】ＬＥＤ１３照射により十分なピーク値の反
射光が得られた場合にはその反射光により被写体判定を
行うことになるが、但し、前述のように、この場合は均
一な照射ができないので、補正を行って判定を行うこと
が必要となる。即ち、上記ＬＥＤ１３投射による反射光
分布を検出し（ステップＳ１３）、その検出した反射光
分布を等斜行分布で割算することにより補正反射光分布
を得る（ステップＳ１４）。そして、この補正反射光分
布より被写体位置の判定を行い（ステップＳ１５）、主
要被写体（例えば人物１）の検知ができたならば（ステ
ップＳ１６）、その判定された主要被写体の領域の像か
ら測距を行う（ステップＳ１７）。

【００３７】これに対して、主要被写体（例えば人物
１）の検知ができない時には（ステップＳ１６）、より
光量が大きく、遠距離まで届かせることのできるストロ
ボ投射を行う（ステップＳ１８）。そしてこのストロボ
投射による反射光分布を検出して（ステップＳ１９）、
主要被写体位置を求めることになる。この時、投射光が
均一なので、特に補正は必要ないが、図２の（Ｂ）中の
ΔＰ０のような微小な差異も影響する場合は、上記ステ
ップＳ１４とは異なる補正の仕方で、補正を行って判定
する。ストロボ照射は、ＩＲＥＤよりも優先度を下げて
いるので、眩しさを低減することができる。

【００３８】而して、このストロボ投射により主要被写
体が検出できたならば（ステップＳ２０）、上記ステッ
プＳ１７に進んで、その判定された主要被写体の領域の
像から測距を行う。これに対して、このストロボ投射に
よっても主要被写体が検知できないと判定された場合に
は（ステップＳ２０）、被写体の存在確率が高い領域で
ある画面中央部で測距を行う（ステップＳ２１）。

【００３９】即ち、こうして主要被写体の位置が求めら
れたならば、ステップＳ１７又はステップＳ２１におい
て、その領域に入射した像信号を用いて、図１の（Ａ）
を参照して説明した原理で三角測距を行う。

【００４０】そして、その測距値に従ってピント合わせ
を行い（ステップＳ２３）、撮影を行う（ステップＳ２
４）。

【００４１】但し、コントラストがない場合は、三角測
距ができないので、ステップＳ２２でこれを判定し、そ
のような場合には、反射信号光量を用いたＡＦを行う
（ステップＳ２５）。但しこの時には、投光光量に応じ
た補正を行う（ステップＳ２６）。つまり、図２の
（Ａ）の例でいえば、ｙｍの部分を測距したときと、ｙ
ｎの部分で測距した場合では、同じ光量が返ってきた場
合でも、投射された光量が違うので、これを考慮した遠
近判断を行う。

【００４２】投光位置と受光位置では、位置の差があ
り、山，谷のピーク位置は、厳密には距離依存性がある
が、距離レンジの中間あたり、又は、よく撮影が行われ
る常焦点位置あたりの分布で補正するようにすれば良
い。また同時に、山，谷の立ち上がりのスロープをなだ
らかにしておけば誤差は小さくなる。

【００４３】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、眩しくなく、ローコントラストに強く、主要被写体
位置を高速で求められる高速、高精度のＡＦが提供でき
る。

【００４４】ところで、実際のカメラでは、図２の
（Ｃ）に示すように、カメラ２４内にＡＦ用の各機能が
配置されるが、これらの機能の部品バラつきや組み付け
バラつきによって、画面内位置が、同じ図２の（Ａ）に
おけるｙｎの位置であっても、カメラ個々によって、ラ
インセンサを構成するセンサアレイ中のセンサの位置が
異なってしまう。例えば、ファインダ光学系２５のバラ
つき、補助光源２３の部品や組みつけのバラつき、測距
ユニット２６の同様なバラつきによって、こうした問題
が起きている。

【００４５】なお、この図２の（Ｃ）は、上記ストロボ
発光部１４や撮影レンズ２０、電子回路のＣＰＵ１８や
ＥＥＰＲＯＭ２２の配置位置の例も示している。

【００４６】図２の（Ｄ）は、ファインダ画面２７内の
ＩＲＥＤ投光部の投光位置２８と、ファインダ中心マー
ク２９、及びラインセンサのモニタ位置３０を示してい
るが、ＡＦユニット２６のｙ方向の向きの変化（組み付
けバラつき）によって、設計的に測距可能な位置の外側
に、カメラごとに異なるバラつきによる不使用域が生じ
る。ずれることにより、有効域も、図２の（Ｅ）に示す
ように限定されてしまう。

【００４７】そこで、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すよ
うに、カメラの製造工程において、こうした個々のカメ
ラの差や前述の光量分布の差をキャンセルするような調
整を行う。なお前提条件としては、投光素子（ＬＥＤ１
３）は小さくて位置調整し易いが、測距ユニット２６は
大きくて調整しにくいという点がある。

【００４８】ベルトコンベア１００の上を流れてきたカ
メラ２４を、作業者１０１は、調整用の台１０２の上に
載せて（ステップＳ１０１）、ファインダ光学系２５の
中心と、チャート１０３の中心１０４とを合わせる（ス
テップＳ１０２）。その後、ＬＥＤ１３つまり赤外光を
発光させ、その投射をビデオカメラ１０５でモニタしな
がら、ＬＥＤ１３を動かして正しい投射位置に調整する
（ステップＳ１０３）。ＬＥＤ１３の位置は、これを挟
持した調整機構１０６のｘｙ方向の動きによって調整さ
れ、正しい投光位置になるように接着される（ステップ
Ｓ１０４）。

【００４９】この結果より、反射信号光も設計通りの反
射をするはずなので、この反射信号光がラインセンサを
構成するセンサアレイのどのセンサに入っているかを判
定し（ステップＳ１０５）、有効域（例えば、反射信号
光が入っている位置）を判定する（ステップＳ１０
６）。そして、チャート１０３はほとんどノーコントラ
ストなので、そのときの各センサに入ってくる信号光量
を判定し（ステップＳ１０７）、これらの信号をＥＥＰ
ＲＯＭ２２に記憶させる（ステップＳ１０８）。

【００５０】これらのシーケンス（ステップＳ１０３乃
至ステップＳ１０８）は、パーソナルコンピュータ（Ｐ
Ｃ）１０７がインターフェース回路１０８を介して、ビ
デオカメラ１０５とのデータのやり取りや、ビデオカメ
ラ１０５の画像判定によって自動で行う。

【００５１】このようにして調整されたカメラ２４にお
いては、ユーザが撮影するときに、ＣＰＵ１８がＥＥＰ
ＲＯＭ２２のデータを読み出し、有効域を用いてカメラ
ごとのバラつきなく測距を行い、また、ＩＲＥＤ補助光
の時は、その投射パターンまで加味して正しい被写体判
定、光量ＡＦを行うので、得られる写真の出来栄えにバ
ラつきなく、均一な品質の、高精度ＡＦカメラを提供で
きる。

【００５２】以上実施の形態に基づいて本発明を説明し
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能である。

【００５３】ここで、本発明の要旨をまとめると、特許
請求の範囲に記載したものに加えて、以下のようなもの
を含む。

【００５４】（１）上記使用範囲の設定値を記憶する
記憶手段を更に具備することを特徴とする請求項３に記
載のカメラの測距装置。

【００５５】（２）上記カメラの測距装置は、三角測
距と光量測距とを切り換え可能であり、上記光量測距時
は上記複数の投光のパターンに応じて上記受光手段の出
力を補正することを特徴とする請求項３に記載のカメラ
の測距装置。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
光の投射の条件を緩和し、種々の光源を利用可能とし、
設計の自由度を上げることにより、測距可能なシーンの
条件を広げて、より高精度な測距を行い得るカメラの測
距装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は測距装置の測距原理を説明するための
図、（Ｂ）は主要被写体としての人物が中心にいない写
真画面の例を示す図であり、（Ｃ）は本発明の実施の形
態の原理を説明するための図である。

【図２】（Ａ）は３ビームのＩＲＥＤを用いた場合の投
射光分布を示す図、（Ｂ）はストロボを用いた場合の投
射光分布を示す図、（Ｃ）は実際のカメラにおけるＡＦ
用の各機能の配置を説明するための図、（Ｄ）はファイ
ンダ画面を説明するための図であり、（Ｅ）はラインセ
ンサの有効域を示す図である。

【図３】撮影サブルーチンのフローチャートを示す図で
ある。

【図４】（Ａ）はカメラの製造工程における調整の様子
を示す図であり、（Ｂ）は調整シーケンスのフローチャ
ートを示す図である。

【符号の説明】

１人物２写真画面３木１１Ａ，１１Ｂ, レンズ１２Ａ，１２Ｂラインセンサ１３ＬＥＤ１４ストロボ発光部１５レンズ１６ドライバ回路１７ストロボ回路１８演算制御手段（ＣＰＵ）１９測距部２０撮影レンズ２１ピント合わせ手段２２ＥＥＰＲＯＭ２３補助光源２４カメラ２５ファインダ光学系２６測距ユニット２７ファインダ画面２８投光位置２９ファインダ中心マーク３０モニタ位置１００ベルトコンベア１０１作業者１０２調整用の台１０３チャート１０４チャート中心１０５ビデオカメラ１０６調整機構１０７パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０８インターフェース回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】写真画面内に投光する投光手段と、上記投光の、上記写真画面内に位置する被写体からの反
射光を受光する受光手段と、上記受光手段の出力信号から上記被写体の写真画面内の
位置を判定する判定手段と、上記判定手段の判定結果に基づき、ピント合わせ用信号
を形成する信号形成手段と、を具備し、上記判定手段は、上記投光手段による投光光量分布の不
均一性を補正して上記判定動作を行うことを特徴とする
カメラの測距装置。
【請求項２】写真画面内に第１の投光パターンを投射
する第１投光手段と、上記写真画面内に上記第１の投光パターンとは異なる第
２の投光パターンを投射する第２投光手段と、上記第１投光手段又は第２投光手段による投光光の、上
記写真画面内に位置する被写体からの反射光を受光する
受光手段と、上記受光手段の出力に基づいて、上記写真画面内の被写
体位置を判定する判定手段と、を具備し、上記判定手段は、上記第１投光手段又は第２投光手段に
よって投射された投光のパターンに応じて判定方法を切
り換え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３】写真画面内の複数のポイントに光を投射
する投光手段と、上記投光手段による投光の反射光を受光する受光手段
と、上記受光手段の出力からピント合わせ用信号を形成する
信号形成手段と、を具備し、上記受光手段は、ラインセンサを含み、該ラインセンサは、投光方向の製造時のバラつきに従っ
て使用範囲を設定されることを特徴とするカメラの測距
装置。