JP2001174689A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の測距装置は、固体撮像素子を用いてお
り、そのダイナミックレンジ問題の対策として、積分時
間を長く設定してタイムラグが大きくなり、シャッタチ
ャンスを逃したり、エリアセンサの積分量が大きすぎて
飽和したり、逆に不足して適正な被写体像データが得ら
れないという問題があった。 【解決手段】本発明は、視差を有する２つの光学系によ
り結像される２像を撮像素子で撮像して、撮像素子は受
光量に対する圧縮出力と非圧縮出力を切り換えて出力し
て、その圧縮出力に基づいて主要被写体検出を行い、ま
た、非圧縮出力に基づいて測距を行う測距装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等に搭載さ
れる測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、測距装置に固体撮像素子を使
用する場合、そのダイナミックレンジが問題となる場合
があり、特開平５−６８２１１号公報では、リニア出力
と対数圧縮出力を切り換えることにより、ダイナミック
レンジを切り換えている。

【０００３】また、特開平５−２６４８８７号公報に
は、光電変換素子の出力を処理して逆光状態と判定する
と光電変換素子の積分時間を長くして再度積分しなおし
て、逆光状態の被写体に対して適正な蓄積データを得る
ようにしている。

【０００４】また、より広範囲な視野を有する焦点検出
装置が知られており、特開平１Ｏ−１２６６７９号公報
には、２次元エリアセンサにより焦点検出を行う焦点検
出装置が開示されている。

【０００５】上記焦点検出装置においては、２次元エリ
アセンサの周辺を囲むようにモニタセンサを配置し、こ
のモニタセンサの出力に基づいてエリアセンサ全体の積
分制御を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平５
−６８２１１号公報に開示の固体撮像装置は、測距装
置、焦点検出装置への適用は示されていない。

【０００７】また、上記特開平５−２６４８８７号公報
に開示の測距装置は、次のような欠点を有している。す
なわち、積分時間を長く設定して、再度光電変換素子の
積分動作を行うため、タイムラグが大きくなり、シャッ
タチャンスを逃してしまうという問題がある。

【０００８】また、上記特開平１０−１２６６７９号で
は、２次元エリアセンサとモニタセンサの位置が異なっ
ているため、２次元エリアセンサとモニタセンサが異な
る被写体の像を受光する場合には、エリアセンサの積分
量が大きすぎて飽和したり、逆に不足して適正な被写体
像データが得られないという問題がある。

【０００９】また蓄積量が飽和、不足する場合は積分を
繰り返して行うため、タイムラグが増加するという問題
がある。

【００１０】そこで本発明は、広範囲な測距領域を有す
る測距装置であって、タイムラグを短縮しつつ主要被写
体に高精度にピント合わせを行うことが可能な測距装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、一対の光学系により結像される一対の光学
像を受光し、受光量に応じた出力を発生する２次元イメ
ージセンサと、この２次元イメージセンサの出力を対数
圧縮する圧縮手段と、上記圧縮手段の出力に基づいて焦
点検出領域内の特定領域を選択する選択手段と、上記選
択された特定領域に関して上記２次元イメージセンサの
出力に基づいて測距を行う測距手段とを備える測距装置
を提供する。

【００１２】また、一対の光学系により結像される一対
の光学像を受光し、受光量に応じた出力を発生する２次
元イメージセンサと、測距用補助光を投射する手段と、
上記２次元イメージセンサの出力を対数圧縮する圧縮手
段と、上記測距用補助光が投射されたときには、上記圧
縮手段の出力に基づいて測距を行う測距手段とを備える
測距装置を提供する。

【００１３】以上のような構成の測距装置は、視差を有
する２つの光学系により結像される２像を撮像素子で撮
像して、撮像素子は受光量に対する圧縮出力と非圧縮出
力を切り換えて出力して、その圧縮出力に基づいて主要
被写体検出を行い、また、非圧縮出力に基づいて測距を
行う。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。

【００１５】図１には、本発明の測距装置に係る第１の
実施形態として、測距装置を搭載したカメラの概略的な
構成例を示し説明する。

【００１６】このカメラは、以下に述べる構成部位の制
御や演算処理を行うためのマイクロコンピュータからな
る制御部１と、測距に用いられるＡＦエリアセンサ２
と、フォーカスレンズ４を駆動するフォーカスレンズ駆
動部３と、フォーカスレンズ４の移動量に対応するパル
ス信号を発生するフォーカスレンズエンコーダ５と、撮
影画面に対応し、複数に分割された測光用受光素子６が
生成した光電流信号を処理し測光結果として出力する測
光部７と、不図示のシャッタを駆動するシャッタ駆動部
８と、撮影時の補助光若しくは測距動作時のＡＦ補助光
としてストロボ発光部９を発光させるストロボ回路部１
０と、撮影画面に加えて本発明に関わる情報をファイン
ダ画面にスーパーインポーズ表示するファインダ表示部
１１と、カメラの外装部に設けられてフィルム駒数や撮
影モード表示等を行うＬＣＤ等からなるカメラ表示部１
２と、ファインダ表示部１１及びカメラ表示部１２への
表示を制御するための表示回路部１３と、ズームレンズ
１４を移動させて、ズーム動作（焦点距離の変更）を行
い、その焦点距離情報を制御部１に出力するズームレン
ズ駆動部１５と、フィルム装填のオートロード、１駒巻
き上げ、巻き戻し等のフィルム給送を行うフィルム給送
部１６と、カメラの姿勢（縦、横）を検出するカメラ姿
勢検出部２１とで構成される。

【００１７】上記制御部１には、さらに、ファーストレ
リーズスイッチ（１ＲＳＷ）１７と、セカンドレリーズ
スイッチ（２ＲＳＷ）１８とが接続されており、これら
はレリーズボタンに連動したスイッチで、レリーズボタ
ンの第１段階の押し下げにより１ＲＳＷ１７がオンし
て、ＡＦ及び測光動作を行い、引き続いて第２段階の押
し下げで２ＲＳＷ１８がオンして、露出動作及びフィル
ム巻き上げ動作を行う。

【００１８】上記制御部１は、中央処理装置（ＣＰＵ）
１ａと、撮影に関する一連のシーケンスプログラムを記
憶するＲＯＭ１ｂと、必要に応じた情報を書き換え可能
に記憶するＲＡＭ１ｃと、測光部７からの測光出力等の
アナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバータ１
ｄと、オートフォーカス（ＡＦ）や測光・露出演算等に
関するカメラ毎の補正データや後述する撮影画面内の主
要被写体を検出するための各種パラメータ等を記憶する
ＥＥＰＲＯＭ１ｅとを備えている。

【００１９】上記ＡＦエリアセンサ２は、撮像領域の水
平方向と垂直方向に、複数のフォトダイオード等を含む
画素ユニットが２次元的に配置された受光素子群（受光
領域）２ａと、受光信号処理回路２ｂと、定常光除去部
２ｃとから構成される。

【００２０】この構成において、制御部１による積分動
作の制御により、後述する測距光学系により形成される
被写体像を撮像して、受光素子群２ａへの入射光により
発生する電荷を画素毎の画素増幅回路により電圧に変換
するとともに増幅したセンサデータに変換し、上記定常
光除去部２ｃによりそのセンサデータから定常光分を除
去して、光成分による被写体反射光のみに対応する撮像
信号を検出して制御部１に出力する。

【００２１】そして制御部１では、入力されたセンサデ
ータに基づき演算された測距演算結果により、フォーカ
スレンズ駆動部３に駆動信号を出力し、フォーカスエン
コーダ５の出力をモニタしてフォーカスレンズ４の位置
制御のための測距演算を行なう。

【００２２】図２に示すフローチャートを参照して、撮
影におけるメインルーチンについて説明する。不図示の
電源ＳＷがオンされるか電池が挿入されると、制御部１
が起動し、ＲＯＭ１ｂに予め格納されたシーケンスプロ
グラムに従い動作を開始する。まず、カメラ内の各ブロ
ックを初期化した後、ＥＥＰＲＯＭ１ｅに格納されたオ
ートフォーカス（ＡＦ）や測光等に関する、調整及び補
正データをＲＡＭ１ｃに展開する（ステップＳ１）。

【００２３】次に、１ＲＳＷ１７のオンされたか否かを
判別する（ステップＳ２）。この判別で１ＲＳＷ１７が
オフのままであれば（ＮＯ）、他のスイッチ（１ＲＳＷ
１７，２ＲＳＷ１８以外）が操作されたか否かを判別す
る（ステップＳ３）。他のスイッチが操作されたならば
（ＹＥＳ）、そのスイッチ入力に応じた処理、例えば、
図示しないズームスイッチが操作されたならば、ズーム
スレンズ１４のアップ、ダウン動作を行い（ステップＳ
４）、上記ステップＳ２に戻る。また、他のスイッチが
何ら操作されなかった場合には（ＮＯ）、そのまま上記
ステップＳ２に戻り待機する。

【００２４】また上記ステップＳ２の判別において、１
ＲＳＷ１７がオンされたならば（ＹＥＳ）、測距を行い
（ステップＳ５）、さらに、測光・露出演算を行う（ス
テップＳ６）。この後、２ＲＳＷ１８がオンされたか否
かを判別する（ステップＳ７）。この判別において、２
ＲＳＷ１８がオンされると（ＹＥＳ）、シャッタ動作に
よりフィルムに露光する（ステップＳ８）。この露光終
了の後に、フィルムを１駒巻き上げし（ステップＳ
９）、上記ステップＳ２に戻り、次の撮影に待機する。
しかしステップＳ７で２ＲＳＷ１８がオンされなければ
（ＮＯ）、上記ステップＳ２に戻る。

【００２５】図３（ａ）、（ｂ）は、外光パッシブ方式
による測距光学系の概念的な構成を示し、説明する。こ
の構成においては、ＡＦエリアセンサ２の受光素子が配
置された受光領域２ａに測距用光を導き、被写体３３ま
での距離を測定するための受光レンズ３１、３２が基線
長Ｂを隔てて配置される。

【００２６】これらの受光レンズ３１、３２は、被写体
３３の像を２像に分割して、ＡＦエリアセンサ２の受光
領域２ａに結像させる。上記２像の相対的な位置差ｘ
は、三角測距の原理によって、受光レンズの焦点距離ｆ
と基線長Ｂとから、被写体距離Ｌは、以下の式による。 Ｌ＝（Ｂ・ｆ）／ｘ 上記測距演算は、制御部１によって行われる。より具体
的には、ＡＦエリアセンサ２の受光領域２ａに、測距ブ
ロックを設定して２像に対応するセンサデータを用いて
相関演算を行い、上記２像の相対的な位置差ｘを検出す
る。

【００２７】図４は、本実施形態における受光レンズ３
１，３２にそれぞれ対応するＡＦエリアセンサ２の受光
領域である画素領域３４，３５および複数の分割エリア
３６の配置を示している。

【００２８】図５は、前述したＡＦエリアセンサ２の具
体的な構成例を示す図である。

【００２９】この構成において、制御回路４１は、制御
部１からの指令に基づいて、ＡＦエリアセンサ２全体の
動作を制御する部位であり、積分制御部４２、読み出し
エリア選択部４３及び、モニタエリア選択部４４を有し
ている。

【００３０】そして、画素領域３４，３５は、複数の分
割エリア３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，…，３６ｎに分割さ
れ、これらの分割エリア３６ａ〜３６ｎには、それぞれ
モニタ回路４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，…，４５ｎが備え
られている。これらのモニタ回路４５ａ〜４５ｎは、そ
れぞれ分割エリア内の画素の蓄積量情報をモニタするた
めのアナログ電圧を発生する。これらのモニタ出力は、
例えば、その分割エリア内各画素の蓄積量のうちでピー
ク（最大値）を示す出力値である。

【００３１】上記積分制御部４２は、制御部１からの指
令により、各分割エリア３６ａ〜３６ｎに対して積分開
始信号及び、積分終了信号を出力する。読み出しエリア
選択部４３は、制御部１からの指令により、センサデー
タを読み出す分割エリアを選択する。

【００３２】また、モニタエリア選択部４４は、制御部
１からの指令により、各分割エリア３６ａ〜３６ｎのモ
ニタ回路４５（４５ａ〜４５ｎ）を選択する。また制御
回路４１は、各画素のモードをリニアモードと対数圧縮
モードとに切り換えるモード切り換え信号を各画素に対
して出力する。 各分割エリア３６ａ〜３６ｎ内の各画
素からのセンサデータ出力は、読み出しエリア選択部１
１５によりオン、オフされるＳＷ１Ｓ，ＳＷ２Ｓ，ＳＷ
３Ｓ，…，ＳＷｎＳにより選択され、バッファＢｓを介
して端子ＳＤＡＴＡより制御部１のＡ／Ｄコンバータ１
ｄ（ＡＤ２）に入力される。

【００３３】各分割エリア３６ａ〜３６ｎからのモニタ
データ出力は、モニタエリア選択部４４によりオン・オ
フされるＳＷ１Ｍ，ＳＷ２Ｍ，ＳＷ３Ｍ，…，ＳＷｎＭ
により選択され、ピーク検出回路４６に入力される。

【００３４】このピーク検出回路４６は、選択的に入力
されるモニタデータのうちの蓄積量が最大であるピーク
値を検出し、その電圧レベルを出力する回路である。例
えば、全分割エリア３６ａ〜３６ｎのモニタデータが入
力される場合（ＳＷ１Ｍ〜ＳＷｎＭが全てオン）は、全
分割エリア３６ａ〜３６ｎのうちのピークモニタレベル
が出力される。

【００３５】また、入力されるモニタデータが１個の場
合は、単なるバッファとして機能し、入力モニタデータ
と同一の信号を出力する。ピーク検出回路４６の出力
は、バッファＢｍを介して端子ＭＤＡＴＡより制御部１
のＡＤコンバータ１ｄ（ＡＤ１）に入力される。

【００３６】図７は、画素ユニットの具体的な構成例を
示す。

【００３７】この画素ユニットにおいて、受光素子ＰＤ
は、カソードを所定電位Ｖr1が供給される端子に接続さ
れ、アノードはスイッチＳＷ１を介してＭＯＳトランジ
スタＴａのドレイン（Ｄ）、ゲート（Ｇ）およびＭＯＳ
トランジスタＴｂのゲート（Ｇ）に接続される。このＭ
ＯＳトランジスタＴａのソース（Ｓ）は、所定電位Ｖr2
が供給される端子に接続される。

【００３８】また受光素子ＰＤのアノードは、スイッチ
ＳＷ２を介して、アンプＡ１の入力端子に接続される。
ＭＯＳトランジスタＴｂのドレイン（Ｄ）は、所定電位
Ｖr3が供給される端子に、またソース（Ｓ）は一端を所
定電位Ｖr4が供給される端子に接続される蓄積コンデン
サＣintlに接続される。アンプＡ１の入力端子と出力Ｖ
o 端子間には蓄積コンデンサＣint とスイッチＳＷ３が
並列に接続される。

【００３９】このアンプＡ１の出力Ｖo は、スイッチＳ
Ｗ５を介して、またＭＯＳトランジスタＴｂのソース
（Ｓ）は、アンプＡ３，スイッチＳＷ６を介して、コン
デンサＣ１に接続されている。

【００４０】アンプＡ２，コンデンサＣ１，Ｃ２は、出
力Ｖout とする反転増幅回路を構成しており、交流成分
のみゲイン−Ｃ１／Ｃ２の増幅率を有している。スイッ
チＳＷ３，ＳＷ４は、積分制御部４２の積分開始、終了
信号ＩＮＴによりオン・オフの制御がなされる。

【００４１】スイッチＳＷ２，ＳＷ５は、制御回路４１
のモード切り換え信号Ｌにより、オンされ、スイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ６は信号／Ｌによりオンされる。この信号Ｌ
により、スイッチＳＷ２，ＳＷ５がオンすると、信号／
ＬによりスイッチＳＷ１，ＳＷ６はオフされてリニアモ
ードに設定される。

【００４２】また信号ＬによりスイッチＳＷ２，ＳＷ５
がオフすると、信号／ＬによりスイッチＳＷ１，ＳＷ６
はオンされて対数圧縮モードに設定される。

【００４３】このようにスイッチＳＷ２，ＳＷ５とＳＷ
１，ＳＷ６は、オン・オフが逆の関係になり、後述する
リニアモードと対数圧縮モードとが切り換えられる。

【００４４】以下、リニアモードについて説明する。

【００４５】受光素子ＰＤの光電流Ｉｐは、スイッチＳ
Ｗ２を介して、蓄積中ではない場合はスイッチＳＷ３を
通ってアンプＡ１の出力Ｖo に流れ込む。この場合は、
蓄積コンデンサＣint が初期化されている状態である。
スイッチＳＷ３がオフされることにより光電流Ｉｐは蓄
積コンデンサＣint を充電して蓄積動作が開始される。
この時、アンプＡ１の出力電圧Ｖo は以下のように示さ
れる。 Ｖo ＝（１／Ｃint ）∫Ｉpｄt …（１） 次に対数圧縮モードによる動作を説明する。ＭＯＳトラ
ンジスタを閾値電圧以下でかつサブスレッショルド領域
で動作させることにより対数圧縮特性を持たせている。
前述した図７において、蓄積開始時ｔ＝０の時に、出力
Ｖo ＝Ｖａとすると、ＭＯＳトランジスタの基板バイア
ス効果を無視すれば、次式が得られる。

【００４６】 Vo1=Vr2+(nkT/q)ln[(q/nkTCintl)∫Ipｄt+exp{(q/kT)(Va-Vr2)}] …（２） 光電流Ｉｐの積分値とＶａ−Ｖr2で決まる一定値の和を
対数圧縮した出力が得られる。ここで、Ｖａ−Ｖr2を十
分に小さく設定すれば、（２）式は以下のようになる。

【００４７】 Vo1=Vr2+(nkT/q)ln[(q/nkTCintl)∫Ipｄt] …（３） 但し、ｑ：電子電荷量、ｎ：ＭＯＳトランジスタの形状
等で決まる定数、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度と
する。

【００４８】リニアモードの場合、ダイナミックレンジ
が実質約３Ｅｖ程度のため、図８（ａ）に示すように、
輝度差の大きな逆光の撮影シーンにおいて、３Ｅｖ以上
の輝度変化があると、図８（ｂ）に示すようなリニアモ
ードにおいて、特定の部分しか正確なセンサデータが得
られず、主要被写体について正確なデータが得られな
い。

【００４９】このような撮影シーンに対して、図８
（ｃ）に示す対数圧縮モードでは、非常にダイナミック
レンジが大きいので有効に機能し、一回の積分動作で全
領域に対して適切な像信号（センサデータ）が得られ
る。即ち、図示するように、広い輝度分布に対応したセ
ンサデータが得られる。従って主要被写体検出の時に
は、対数圧縮モードの方が効果的である。但し、受光量
が圧縮されるため、特に高輝度側の解像度は低下してい
る。

【００５０】本実施形態では、主要被写体検出時には精
度的には低いがダイナミックレンジの広い対数圧縮モー
ドを使用し、測距動作時はダイナミックレンジが狭いが
高精度な測距が可能であるリニアモードを使用する。こ
のようにして、高速且つ効率的に撮影シーンを判定して
主要被写体の位置を特定し、特定された主要被写体領域
について高精度な測距を行い焦点調節を行うことができ
る。

【００５１】図８（ｄ）に示すような測光シーンでも、
シーンの明暗差が大きく、点線で示す部分に対応するセ
ンサデータとして、図８（ｅ）に示す出力では、シーン
判定が行いにくいので、図８（ｆ）に示すような対数圧
縮モードにおける対数圧縮された出力の方がシーン判定
（主要被写体検知等）には、有効である。

【００５２】図６には、撮影画面（ワイドとテレ）と測
距領域の関係を示し説明する。本実施形態では、外光測
距方式なので、撮影画面と測距領域とは、パララックス
が存在する。そのため、撮影光学系の焦点距離情報（ズ
ーム情報）に応じて測距に使用する領域を限定する。

【００５３】このような焦点距離の変化に応じた測距エ
リア位置補正データは、ＥＥＰＲＯＭ１ｅに予め記憶さ
れており、制御部１の初期化とともにＲＡＭ１ｄに展開
されている。

【００５４】そして、ズーム動作に応じて、この補正デ
ータを参照して、ＡＦエリアセンサ２の受光領域内の測
距動作に使用する分割エリアを決定する。

【００５５】上記制御部１は、ＡＦエリアセンサ２内の
読み出しエリア選択部４３に指示して、上記決定された
分割エリア範囲内のセンサデータだけ出力するようにす
る。そして、この分割エリア範囲内のセンサデータを用
いて測距演算を行う。

【００５６】また制御部１は、ＡＦエリアセンサ２のモ
ニタエリア選択部４４に対して、この分割エリア内に対
応するモニタ信号を発生するように制御信号を出力す
る。そして、ＡＦエリアセンサ２は、指定された分割エ
リアの範囲内のモニタ信号を制御部１に出力し、制御部
１では、このモニタ信号を参照して積分量が所定のレベ
ルとなるように制御する。

【００５７】このようにして、撮影画面外に被写体の影
響を受けないようにしている。

【００５８】図９（ａ）に示すフローチャート及び同図
（ｂ）に示すタイミングチャートを参照して、ＡＦルー
チンについて説明する。

【００５９】まず、ＡＦエリアセンサ２の動作モードを
対数圧縮モードに設定する（ステップＳ１１）。そし
て、ＡＦエリアセンサ２の分割エリアは、撮影画面に対
応する画素領域全体に設定する（ステップＳ１２）。即
ち、モニタエリア選択部４４によりＳＷ１Ｍ〜ＳＷｎＭ
の全てをオンして、撮影画面に対応する画素領域全体の
モニタピーク値に基づく積分制御を行う。

【００６０】次に、予備積分として、ＡＦエリアセンサ
２に積分制御部４２より積分開始信号を出力して、全エ
リアについて同時に積分動作を開始させ、その後、図９
（ｂ）に示す（２）モニタ信号を参照して、ＭＤＡＴＡ
が適正なモニタレベルになったならば、積分制御部４２
により積分を停止させる（ステップＳ１３）。

【００６１】次に、ＡＦエリアセンサ２に図９（ｂ）に
示す（３）読み出し用クロック信号ＣＬＫを出力すると
共に、分割エリアを選択して順次、そのセンサデータを
ＡＤコンバータ１ｄに出力させる。その後、センサデー
タをＡＤ変換して、ＲＡＭ１ｃに格納する（ステップＳ
１４）。

【００６２】そして、得られたセンサデータについて、
主要被写体の検出処理を行う（ステップＳ１５）。さら
に、主要被写体の位置の検出結果に基づいて分割エリア
を設定し（ステップＳ１６）、ＡＦエリアセンサの動作
モードをリニアモードに設定する（ステップＳ１７）。

【００６３】次に、上記分割エリア毎の積分動作を行う
（ステップＳ１８）。ＡＦエリアセンサ２内の各分割エ
リアのモニタ回路４５からのモニタ信号が出力される。
このモニタ信号を分割エリア毎に順次、参照しながら、
あるいは予備積分動作時の積分時間とセンサデータとに
基づいて適正な積分時間を求めて制御し、蓄積量が適正
となるように積分制御を行う。

【００６４】次に、ＡＦエリアセンサ２に読み出し用ク
ロック信号ＣＬＫを出力するとともに、読み出しエリア
選択部４３に指令を出力して、分割エリアを選択して順
次、センサデータをＡＤコンバータ１ｄに出力させる。
そしてセンサデータをＡＤ変換して、ＲＡＭ１ｃに格納
する（ステップＳ１９）。

【００６５】その後、得られたセンサデータに基づい
て、分割エリア毎に測距演算を行い（ステップＳ２
０）、そこで得られた測距データに基づいて、フォーカ
シングレンズ駆動を行い（ステップＳ２１）、一連の動
作を終了して、リターンする。

【００６６】次に図１０に示すフローチャートを参照し
て、主要被写体の検出について説明する。この主要被写
体検出ルーチンでは、特に主要被写体に人物を想定して
検出する。ＡＦエリアセンサ２により２個の画像が得ら
れるが、主要被写体検出に使用する画像データ（センサ
データ）はいずれか一方の画像でもよいし、両方の画像
を用いてもよい。ＡＦエリアセンサ２のセンサデータ
は、制御部１内のＲＡＭ１ｃに格納されており、このセ
ンサデータに基づいて、以下の処理を行う。

【００６７】まず、平滑化処理画像中のランダムノイズ
を除去するために、フィルタ処理やフーリエ変換によっ
て除去する（ステップＳ３１）。このランダムノイズ
は、ＡＦエリアセンサ２自体が有するランダムノイズ
や、ＡＦエリアセンサ２の電源電圧変動等の外的ノイズ
により発生する。次に、差分処理センサデータに対して
差分処理を行い、エッジ検出を行う処理においてエッジ
の候補領域とその強度が与えられる（ステップＳ３
２）。

【００６８】その後、２値化処理画像に対して閾値処理
により、ある値以下の部分を抽出して２値画像を求めた
後（ステップＳ３３）、連結・図形融合処理を行う（ス
テップＳ３４）。そして、エッジに対応する、ある幅を
有する図形が得られるので、細線化アルゴリズムを適用
して、線幅を約１にする（ステップＳ３５）。

【００６９】その後、画像の形状を判別して主要被写体
を抽出する形状判定処理を行う（ステップＳ３６）。

【００７０】このような主要被写体検出ルーチンにおけ
るそれぞれの処理について詳しく説明する。

【００７１】上記ステップＳ３１の平滑化処理について
説明する。

【００７２】この平滑化処理は、画像内に混入するラン
ダムノイズを除去する処理である。種々の方法がある
が、近傍領域内の画素値の中央値（メディアン）を求め
るメディアンフィルタや、近傍領域を小領域に分け、小
領域毎に分散を求めて分散が最小の小領域を求め、その
平均値を出力するエッジ保存フィルタ等が有効である。
メディアンフィルタは、画像のエッジがなまってしまう
副作用があるが、エッジ保存フィルタはエッジがなまら
ないのでより有効である。また、その他にフーリエ変換
による方法もある。

【００７３】上記ステップＳ３２の差分処理によるエッ
ジ検出処理について説明する。センサデータを図１１に
示すｓ(i,j)として、このｓ(i,j)について、以下のよう
な処理によりエッジ検出を行う。

【００７４】まず、１次微分オペレータによる方法で
は、ｘ方向の微分及びｙ方向の微分をそれぞれ以下に式
により計算する。 △ｘｓ(i,j)＝ｓ(i,j)−ｓ(i-1,j) △ｙｓ(i,j)＝ｓ(i,j)−ｓ(i,j-1) この結果、図１２（ａ）に示すようなデータが得られ
る。

【００７５】また、２次微分オペレータによる方法では
以下の式により求められる。 △＾２ｘｓ(i,j)＝ｓ(i-1,j)−２ｓ(i,j)−ｓ(i+1,j) △＾２ｙｓ(i,j)＝ｓ(i,j-1)−２ｓ(i,j)−ｓ(i,j+1) ２次微分オペレータの一種であるラプラシアン・オペレ
ータは、エッジの肩の部分を強調するので、正の領域か
ら負の領域に移行する。そして、図１２（ｂ）に示すよ
うな”０”になる部分を求めることによってエッジが求
められる。具体的な処理方法としては、空間フィルタテ
ーブル（重みテーブル）との積和演算を行う。

【００７６】図１３には、空間フィルタテーブルの例を
示す。ここで、（ａ），（ｂ）は１次微分オペレータ
（横、縦方向）、（Ｃ）はラプラシアンオペレータ、
（ｄ）ソーベルオペレータ（ｘ方向、ｙ方向の１次微
分、絶対値変換、加算）演算式を以下に示す。

【００７７】

【数１】

【００７８】以上の空間フィルタを、状況に応じて適宜
選択して使用する。

【００７９】そして、全画像について差分処理をする場
合は、比較的演算が簡単で高速な１次微分オペレータ、
ラプラシアンオペレータを使用する。一方、撮影画面内
の一部の画像に関して差分処理を行う場合は、演算がや
や複雑で演算時間が大きいが効果は大きいソーベルオペ
レータを選択して使用する。

【００８０】また、低輝度でＡＦエリアセンサ２の積分
時間が長い場合は、１次微分オペレータまたは、ラプラ
シアンオペレータを使用する。一方、高輝度で積分時間
が小さい場合は、ソーベルオペレータを使用することに
よりＡＦタイムラグとしてのバランスをとってもよい。

【００８１】図１４に示すフローチャートを参照して、
２値化処理ルーチンについて説明する。

【００８２】まず、画像内の各輝度を示す画素値の出現
頻度を表わすヒストグラムを作成する（ステップＳ４
１）。そして、閾値設定処理を行う（ステップＳ４
２）。このヒストグラムに基づいて閾値を決定する方法
には、種々の方法があるが、例えばモード法では、図１
５（ａ）に示すように、上記のうちで頻度が最小の輝度
値を閾値（スレッシュレベル）として、２値化処理を行
う（ステップＳ４３）。

【００８３】また、閾値設定の他の方法としては、取り
出す図形の面積がある程度わかっている時に有効なｐ−
タイル法、図形の境界部分に閾値がくるように定める微
分ヒストグラム法、濃度値の集合を２つのクラスに分け
た時のクラス間の分離が最もよくなるようにパラメータ
ｔを求める判別分析法、画像位置に応じて閾値を変化さ
せる可変閾値法等の方法がある。

【００８４】これらの方法を、状況に応じて適宜選択し
て使用する。例えば、ヒストグラムの形状を判別して、
明確な最小値が存在するか否か判定し、明確な場合はモ
ード法を採用する。一方、不明確な場合は、判別分析法
を採用する。

【００８５】このようにヒストグラムの形状判別を行
い、その結果に応じて閾値設定方法を変更する。ヒスト
グラムの形状判別方法については、図１５（ｂ）に示す
ように例えば、極値（谷）であり且つ、頻度最小値ａ、
２番目に小さい値ｂを求め、その差ｂ−ａを判定値ｄth
と比較して、所定値ｄthより大きい場合は、最小値ａの
輝度値を閾値として採用する。一方、所定値以下の場合
は、画像位置に応じて閾値を変化させる可変閾値法を採
用する。

【００８６】次に、図１６に示すフローチャートを参照
して、図１５の上記ステップＳ４２に示した閾値設定処
理について説明する。まず、最小値ａ，２番目に小さい
頻度ｂを求める（ステップＳ５１）。そして、（ｂ−
ａ）と所定の判定値ｄthとを比較し、（ｂ−ａ）が判定
値ｄthよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５
２）。この判定において、（ｂ−ａ）が判定値ｄthより
大きい場合は（ＹＥＳ）、最小値ａに対応する輝度値Ｂ
ａを閾値として採用する（ステップＳ５３）。しかし、
（ｂ−ａ）がｄth以下の場合は（ＮＯ）、可変閾値法を
採用する（ステップＳ５４）。

【００８７】このように撮影画面全体に対応する画像に
おける２値化の場合は、最初にモード法により閾値を設
定して、２値化処理を行う。そして、２値化画像を評価
した結果が良好ではない場合は、画像を複数のブロック
に分割して、分割ブロック毎にヒストグラムを作成し、
改めて分割ブロック毎に閾値を設定するようにしてもよ
い。

【００８８】次に、ラベリング及び、図形融合処理につ
いて説明する。画像中で同じ輝度値の画素が互いに連結
している連結部分の塊に対してラベリングを行う。つま
り、異なる連結部分に対して異なるラベルを貼り付けて
区別して領域（連結領域）を分離する。例えば、後述す
る図１８（ｂ）に示すようなラベリング１〜６に区別す
る。このような図形融合処理では、画像に含まれている
穴のような面積の小さい図形や点状の図形は、本質的に
有効でないばかりか、ノイズとして後の処理に悪影響を
及ぼす可能性があるので、除去する必要がある。そのた
め、元の図形を膨らませたり縮めたりして、ノイズ成分
を除去する。

【００８９】次に、細線化について説明する。この細線
化は、得られた２値画像を対象として、その中に含まれ
る各々の連結領域に対して連結性を損なうことなく線幅
１の線図形まで細める処理である。任意の太さの線状の
図形において、その幅方向の画素を順次取り除くことに
より線図形の中心線を求める。

【００９０】形状判定連結領域の面積は、その連結領域
に属する画素の個数である。周囲長は、連結領域のまわ
りの境界に位置する画素の個数である。但し、斜め方向
は水平、垂直方向に対して√２倍に補正する。画像の形
状を判定するために、以下の係数ｅが使用される。 ｅ＝（周囲長）＾２／（面積） ここで、ｅは形状が円形の時に最小値を示し、形状が複
雑になるほど大きい値を示す。

【００９１】人物の顔は、ほぼ円形に近いと考えられる
ので、上記ｅと所定値とを比較して対称画像が人物の顔
か否かを判定する。

【００９２】また、上記連結領域面積も所定値と比較し
て、対称画像人物の顔か否かを判定する。さらに、形状
判定に先立ち、面積を所定範囲の値と比較して所定範囲
以外の場合は、人物ではない画像と判別して、形状判定
処理を行わないようにしてもよい。このようにして演算
量を減少させて、ＡＦタイムラグを縮小させることがで
きる。

【００９３】図１７に示すフローチャートを参照して、
図１０に示した上記ステップＳ３６における形状判定処
理について説明する。まず、抽出領域があるか否かを判
別し（ステップＳ６１）、抽出領域がない場合は（Ｎ
Ｏ）、リターンする。一方、抽出領域があった場合には
（ＹＥＳ）、抽出領域の面積Ｓを求め、所定範囲内であ
るか否かを判別する（ステップＳ６２）。この判別で、
抽出領域面積Ｓが所定範囲の場合（ＹＥＳ）、形状判定
値ｅを算出し、所定範囲内か否かを判別する（ステップ
Ｓ６３）。この判定において、形状判定値ｅが所定範囲
内であれば（ＹＥＳ）、人物であると判定する（ステッ
プＳ６４）。

【００９４】一方、上記ステップＳ６２の判定におい
て、抽出領域の面積Ｓが所定範囲内でない場合（Ｎ
Ｏ）、人物以外の被写体と判定する（ステップＳ６
５）。また、上記ステップＳ６３の判定において、形状
判定値ｅが所定範囲内でなければ（ＮＯ）、同様に人物
以外の被写体と判定する。

【００９５】これらの被写体と判定の後、全抽出領域に
ついて形状判定したか否かを判別し（ステップＳ６
６）、終了している場合は（ＹＥＳ）、リターンし、ま
だ終了していない場合は（ＮＯ）、次の抽出領域を設定
して、上記ステップＳ６２に戻り、同様な処理を繰り返
し実行する。

【００９６】図１８には、人物判定画像の一例を示し説
明する。図１８（ａ）は、原画像として、撮影画面の対
応するＡＦエリアセンサ２の画像領域を示す。この画像
は対数圧縮されたものである。同図（ｂ）は、２値化処
理後画像として、差分処理、２値化処理を行った後の画
像を示す。エッジ部分（輪郭）により区分された画像と
なっている。また、区分されたそれぞれの抽出エリアを
例えば、ラベリング１〜６のようにラベリング処理を施
す。同図（Ｃ）は、人物判定領域及び、分割エリア設定
を示す。上記画像において、人物の顔と判定された領域
５０が抽出される。以上が主要被写体検出に関する説明
である。

【００９７】次に、図９（ａ）に示したフローチャート
における上記ステップＳ１６の分割エリアの設定につい
て説明する。

【００９８】図１８（ｃ）に示すように、主要被写体で
ある人物判定領域５０の領域内部に、複数の測距エリア
ａ〜ｅを統合した分割エリア５１を設定する。そして次
ステップＳ１７でリニアモードに設定し、この分割エリ
ア５１のモニタ信号に基づいて、次ステップＳ１８で本
積分を行っている。つまり、図５に示したＡＦエリアセ
ンサの構成において、上記分割エリア５１に対応するモ
ニタ回路の出力を、モニタエリア選択部４４により選択
して、ピーク検出回路４６に入力する。

【００９９】そして、積分制御部４２により積分動作を
開始し、ピーク検出回路４６の出力であるモニタ信号Ｍ
ＤＡＴＡ出力を参照して、適正な蓄積量になるように積
分を終了させる。その後、図９（ａ）に示したステップ
Ｓ１９のように、読み出しエリア選択部４３により設定
される人物判定領域５０に対応する分割エリアのセンサ
データを読み出す。

【０１００】このようにして、人物判定領域５０に対し
て適正なリニアモードのセンサデータが得られる。ここ
では、分割エリア５１を１個として設定したが、これに
限定されず、複数の分割エリアを設定してもよい。そし
て、得られたリニアモードのセンサデータを用いて、図
１８（ｄ）に示すように人物判定領域５０内に設定され
た複数の測距エリアのそれぞれについて測距演算（図９
（ａ）のステップＳ２０）を行う。以上のように、複数
の測距演算の結果は、最至近選択や平均等の処理を行っ
て１個の測距データとして得ることができる。

【０１０１】次に形状判定の別の方法として、予め主要
被写体のパターンを記憶しておき、基準画像とし、この
基準画像とパターンマッチング処理を行うことによっ
て、抽出する方法について説明する。

【０１０２】その例として、図２２には、人物判定を行
うための画像を示す。図２２（ａ）は、原画像を示し、
撮影画面の対応するＡＦエリアセンサ２の画像領域とす
る。これは対数圧縮された画像である。同図（ｂ）は、
２値化処理後画像を示す。２値化処理を行った後の画像
は、エッジ部分（輪郭）のみ抽出された画像となってい
る。予めＥＥＰＲＯＭ１ｅに記憶されている主要被写体
のパターンを基準パターン（基準画像）として、この基
準パターン５２と、上記２値化処理後の画像との間でパ
ターンマッチング処理（相関演算）を行うことによっ
て、人物像を抽出する。

【０１０３】この基準パターン５２としては、図２２
（ｄ）に示すように、被写体距離の変化に対応して複数
の相似パターンＡ，Ｂ，…が準備されており、撮影レン
ズの焦点距離（ズームレンズ駆動部１５からの情報）等
の条件に応じて選択される。

【０１０４】また、カメラの姿勢に応じて複数のパター
ンが準備されており、カメラ姿勢検出部２１の出力に基
づいて姿勢を判別し、パターンを選択することができ
る。また人物パターンに限らず、さまざまな物体のパタ
ーンが準備されており、人物パターンが検出できない場
合に、予め決められた優先順位に従って選択されてパタ
ーンマッチング処理がなされる。

【０１０５】また図２２（ｃ）には、物判定領域及び人
物判定領域内の設定した複数の測距エリアを示す。図示
するように、主要被写体である人物判定領域５０の領域
内部に、複数の測距エリア及びそれらを統合した分割エ
リア５１を設定する。そして、リニアモードに設定（図
９（ａ）のステップＳ１７）し、この分割エリア５１の
モニタ信号に基づいて、本積分（図９（ａ）のステップ
Ｓ１８）を行う。

【０１０６】これにより得られたリニアモードのセンサ
データを用いて、図２２（ｃ）に示すように、人物判定
領域５０内に設定された測距エリア群（分割エリア５
１）のそれぞれについて測距演算（図９（ａ）のステッ
プＳ２Ｏ）を行う。

【０１０７】これら複数の測距エリアの測距結果は、平
均処理や最至近選択等の処理により一個の測距データに
まとめられ、レンズ駆動が行われる。

【０１０８】以上のように、対数圧縮モードに設定した
予備積分に基づいて主要被写体検出を行うので、広範囲
なエリアにおいて高速且つ高効率に主要被写体を検出す
ることができる。

【０１０９】そして、主要被写体検出により特定された
主要被写体領域について、リニアモードに設定して本積
分を行うため、適正な画像データを取得することがで
き、高精度な測距演算を行うことができる。

【０１１０】次に、第２実施形態について説明する。本
実施形態は、前述した図９（ａ）におけるＡＦルーチン
を変形したものである。図１９に示すフローチャートを
参照して、ＡＦルーチンについて説明する。

【０１１１】本実施形態では、図２１（ａ）に示すよう
な撮影シーンに対して、図９（ａ）に示すＡＦルーチン
を適用すると、真の主要被写体５３以外の背景や雑被写
体（５４，５５）についても、図２１（ｂ）に示すよう
に主要被写体検出候補として抽出されて、高精度な測距
演算処理の量が増大し、タイムラグが大きくなる問題が
ある。

【０１１２】これを解決するために、主要被写体検出の
結果に基づき、さらに対数圧縮モードによるセンサデー
タを用いて大まかな測距演算を行い、主要被写体候補を
絞り込み、本測距演算の演算量を減少させてタイムラグ
を減少させる。

【０１１３】まず、ＡＦエリアセンサ２の動作モードを
対数圧縮モードに設定する（ステップＳ７１）。そし
て、ＡＦエリアセンサ２の分割エリアは、撮影画面に対
応する画素領域全体に設定する（ステップＳ７２）。即
ち、モニタエリア選択部４４によりＳＷ１Ｍ〜ＳＷｎＭ
の全てをオンして、撮影画面に対応する画素領域全体の
モニタピーク値に基づく積分制御を行う。

【０１１４】次に、予備積分として、ＡＦエリアセンサ
２に積分制御部４２より積分開始信号を出力して、全エ
リアについて同時に積分動作を開始させ、その後、図９
（ｂ）に示す（２）モニタ信号を参照して、ＭＤＡＴＡ
が適正なモニタレベルになったならば、積分制御部４２
により積分を停止させる（ステップＳ７３）。

【０１１５】次に、ＡＦエリアセンサ２に図９（ｂ）に
示す（３）読み出し用クロック信号ＣＬＫを出力すると
共に、分割エリアを選択して順次、そのセンサデータを
ＡＤコンバータ１ｄに出力させる。その後、センサデー
タをＡＤ変換して、ＲＡＭ１ｃに格納する（ステップＳ
７４）。

【０１１６】そして、得られたセンサデータについて、
主要被写体の検出処理を行う（ステップＳ７５）。その
後、対数圧縮モードによるセンサデータを使用して、大
まかなプリ測距演算を行う（ステップＳ７６）。

【０１１７】さらに、主要被写体の位置の検出結果に基
づいて分割エリアを設定し（ステップＳ７７）、ＡＦエ
リアセンサの動作モードをリニアモードに設定する（ス
テップＳ７８）。

【０１１８】次に、上記分割エリア毎の積分動作を行う
（ステップＳ７９）。ＡＦエリアセンサ２内の各分割エ
リアのモニタ回路４５からのモニタ信号が出力される。
このモニタ信号を分割エリア毎に順次、参照しながら、
あるいは予備積分動作時の積分時間とセンサデータとに
基づいて適正な積分時間を求めて制御し、蓄積量が適正
となるように積分制御を行う。

【０１１９】次に、ＡＦエリアセンサ２に読み出し用ク
ロック信号ＣＬＫを出力するとともに、読み出しエリア
選択部４３に指令を出力して、分割エリアを選択して順
次、センサデータをＡＤコンバータ１ｄに出力させる。
そしてセンサデータをＡＤ変換して、ＲＡＭ１ｃに格納
する（ステップＳ８０）。

【０１２０】その後、得られたセンサデータに基づい
て、分割エリア毎に測距演算を行い（ステップＳ８
１）、そこで得られた測距データに基づいて、フォーカ
シングレンズ駆動を行い（ステップＳ８２）、一連の動
作を終了して、リターンする。

【０１２１】次に、図２０に示すフローチャートを参照
して、図１９の上記ステップＳ７６におけるプリ測距演
算について、さらに詳細に説明する。まず、隣接画素を
加算して、演算画素数を減らす（ステップＳ９１）。そ
して、測距演算を行う距離範囲を所定距離以近に限定し
て、演算量を減す（ステップＳ９２）。

【０１２２】次に、主要被写体検出エリア毎に、上記隣
接画素加算及び上記距離範囲限定の条件でプリ測距演算
を行う（ステップＳ９３）。複数の測距結果について所
定距離範囲内且つ、より近距離側を示すデータのエリア
のみを抽出する（ステップＳ９４）。

【０１２３】このようにして、主要被写体候補を絞り込
む。また上記ステップＳ９１における隣接画素を加算す
るほかに、例えば画素データを間引いたり、検出画素ピ
ッチを減少させる方法も同様に効果がある。

【０１２４】以上説明したように、主要被写体検出の結
果に基づき、さらに対数圧縮モードによるセンサデータ
を用いておおまかな測距演算を行い、主要被写体候補を
絞り込み、本測距演算の演算量を減少させて、さらにタ
イムラグを減少させることができる。

【０１２５】次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、スルーザレンズ・オートフォーカス（Ｔ
ＴＬＡＦ）に適用した例である。図２３には、本発明の
測距装置を一眼レフレックスカメラに適用した具体的な
構成例を示し説明する。

【０１２６】この種のカメラでは、カメラボディ６０の
下部に焦点を検出するための焦点検出部６１を有してお
り、撮影レンズ６２を通過した被写体からの光束は、カ
メラボディ６０内のメインミラー６３によって、その一
部の光束が上方に反射され、残りの光束は透過して直進
するように構成されている。

【０１２７】従って、メインミラー６３で反射した光束
は、ペンタプリズムを介してファインダ６４に導かれ
て、観察者の眼に入る。一方、メインミラー６３を透過
した光束は、サブミラー６５で下方に反射されて、焦点
検出部６１に導かれる。

【０１２８】この焦点検出部６１は、撮影レンズ６２を
通過した光束を絞り込む視野マスク６７と、赤外光成分
をカットする赤外カットフィルタ６８と、光束を集める
ためのコンデンサレンズ６９と、光束を全反射する全反
射ミラー７０と、光束を制限する瞳マスク７１と、光束
をエリアセンサ７３上の光電変換素子群Ｐ上に再結像さ
せる再結像レンズ７２と、光電変換素子群とその処理回
路から成るエリアセンサ７３とから構成されている。

【０１２９】このような構成の一眼レフカメラにおい
て、例えば撮影時には、メインミラー６３及びサブミラ
ー６５を点線の位置に退避（即ち、ミラーアップ）さ
せ、シャッタ７４を所定時間だけ開いて、その後ろに在
るフィルム７５に対して露光動作を行なう。これにより
適正な測距・測光にて、フィルム７５への撮影記録を完
了する。

【０１３０】図２４（ａ），（ｂ）は、ＡＦ光学系を含
む光学系を模式的に示している。図２４（ａ）には、焦
点検出部６１内のエリアセンサ７３の光電変複素子群Ｐ
上に被写体からの光束を導く焦点検出光学系（位相差検
出光学系）の構成を示している。また図２４（ｂ）に
は、その斜視図を示している。

【０１３１】図２４（ａ）に示す如く光路上には、撮影
レンズ２２と、視野範囲を規定する視野マスク２７と、
コンデンサレンズ２９と、撮影レンズ６２の光軸に対し
て略対称には位置された開口部７１ａ，７１ｂを有する
瞳マスク７１とが設けられ、さらにこれら開口部７１
ａ，７１ｂに対応してその後方には再結像レンズ７２
ａ，７２ｂがそれぞれ設けられている。

【０１３２】尚、この図２４（ａ）では前述した全反射
ミラー７０は省略されている。

【０１３３】このような光路において、撮影レンズ６２
の射出瞳Ｈの領或Ｈａ，Ｈｂを通過して入射した被写体
光束は順に、視野マスク６７、コンデンサレンズ６９、
瞳マスク７１の開口部７１ａ，７１ｂ及び再結像レンズ
７２ａ，７２ｂをそれぞれ通過していき、エリアセンサ
７３内の多数の光電変換素子が配列された２つの各領或
７３ａ，７３ｂの光電変換素子群Ｐ上に再結像される。

【０１３４】例えば、撮影レンズ６２が合焦、即ち結像
面Ｇ上に被写体像が形成される場合、その被写体像はコ
ンデンサレンズ６９及び再結像レンズ７２ａ、７２ｂに
よって光軸Ｏに対し、垂直な２次結像面であるエリアセ
ンサ７３の光電変換素子群Ｐ上に再結像されて、図示の
如く第１の像Ｉ１、第２の像Ｉ２となる。

【０１３５】また撮影レンズ６２が「前ピン」即ち結像
面Ｇの前方に被写体像Ｆが形成される場合、その被写体
像Ｆは互いにより光軸Ｏに近づいた形態で光軸Ｏに対し
垂直に再結像されて第１の像Ｆ１、第２の像Ｆ２とな
る。

【０１３６】さらに、撮影レンズ６２が「後ピン」即ち
結像面Ｇの後方に被写体像Ｒが形成される場合、その被
写体像Ｒはお互いにより光軸Ｏから離れた形態で、光軸
Ｏに対して垂直に再結像されて第１像のＲ１、第２の像
Ｒ２となる。

【０１３７】従って、これら第１の像と第２の像の間隔
を検出測定することにより、撮影レンズ６２の合焦状態
を「前ピン」及び「後ピン」を含めて検出することがで
きる。具体的には、第１の像と第２の像の光強度分布を
エリアセンサ７３の受光部７３ａ，７３ｂで受光して検
出し、両像の相関演算を不図示の処理回路で行い、２像
の間隔を測定する。

【０１３８】また、図２５（ａ）に示したような背景が
雑然とした撮影シーンでは、図２５（ｂ）に示すよう
に、人物を浮かび上がらせるために、図１に示したスト
ロボ発光部９による補助光を投射して、図２５（ｂ）に
示すように、近くに存在するものから光量が多い反射光
が得られ、背景からは光量の少ない反射光が得られると
いった原理を利用する方法が知られている。

【０１３９】このような工夫をしないと、背景の強いコ
ントラストに影響を受けて、手前の人物はピンボケにな
ってしまうことが多い。この反射信号光のダイナミック
レンジは、その距離分布や反射率分布によって、図２５
（ｃ）のリニアモードに示すように、大きく変化するの
で、このような場合でも、主要被写体検知時に、対数圧
縮モードを選択した方がよい。

【０１４０】図２５（ｄ）のように対数圧縮モードにお
ける反射信号光が飽和してしまうことが無く、正確なシ
ーン分析が可能となる。従って、図２６に示すフローチ
ャートのようなルーチンで測距を行う。

【０１４１】まず、対数圧縮モードを選択する（ステッ
プＳ１０１）。次に、前述したようにストロボ発光部９
による補助光を照射し、その反射光をデータとして取り
込む（ステップＳ１０２）。この信号は、図２５（ｂ）
の中央付近に点線で示したライン上では、図２５（ｄ）
に示したような出力特性が得られるので、各部に飽和の
ない画像が取り込める。このような良好な画像をもと
に、主要被写体判定を行う（ステップＳ１０３）。その
方法については、既に述べたような方法を応用し、ここ
での説明は省略する。

【０１４２】次に、上記ステップＳ１０２におけるデー
タ取り込みは、画面全域に対して良好な像を取り込むよ
うな制御であったため、再度、さらに測距にふさわしい
像の取り込み制御が必要か否かを判定する（ステップＳ
１０４）。この判定で、測距にふさわしい像でなければ
（ＮＯ）、人物の領域のみを選択して、より正確なりリ
ニアモードで測距用積分を行い（ステップＳ１０５）、
得られた積分信号に従って測距する（ステップＳ１０
６）。しかし、測距にふさわしい像であれば（ＹＥ
Ｓ）、上記ステップＳ１０６に移行して、先に検出され
た人物の像のみを使って測距する。

【０１４３】以上説明したように、本実施形態では、補
助光を利用してより正確に主要被写体の判別を行うこと
ができる。

【０１４４】なお本実施形態では、対数圧縮する場合と
対数圧縮せずに受光量に対してリニアな出力の場合を切
り換えているが、これに限定されず、いかなる圧縮方式
であってもよい。

【０１４５】以上説明したように、前述した各実施形態
によれば、広範囲領域を測距可能でかつタイムラグを短
縮しつつ主要被写体に高精度にピント合わせを行うこと
を可能とする測距装置を提供することができる。

【０１４６】以上の実施形態について説明したが、本明
細書には以下のような発明も含まれている。

【０１４７】（１）視差を有する一対の光学系と、上記
光学系により結像される一対の光学像を受光し、受光量
に対する圧縮出力と非圧縮出力とを切換えて出力可能な
撮像素子と、上記撮像素子の圧縮出力に基づいて主要被
写体検出を行う検出手段と、上記撮像素子の非圧縮出力
に基づいて測距を行う測距手段とを具備したことを特徴
とする測距装置。

【０１４８】（２）上記測距手段は、上記検出手段の出
力に応じた画像領域について測距を行うことを特徴とす
る（１）に記載の測距装置。

【０１４９】（３）視差を有する一対の光学系と、上記
光学系により結像される一対の光学像を受光し、受光量
に対する圧縮出力と非圧縮出力とを切換えて出力可能な
撮像素子と、上記撮像素子の圧縮出力に基づいて大まか
な測距を行う第１測距手段と、上記撮像素子の非圧縮出
力に基づいて詳細な測距を行う測距手段とを具備したこ
とを特徴とする測距装置。

【０１５０】（４）上記第２測距手段は、上記第１測距
手段の出力に応じた画像領域について測距を行うことを
特徴とする（３）に記載の測距装置。

【０１５１】（５）上記圧縮出力は、受光量に対する対
数圧縮出力であり、上記非圧縮出力は、受光量に対する
リニア出力であることを特徴とする（１）または（３）
に記載の測距装置。

【０１５２】（６）視差を有する一対の光学系と、上記
光学系により結像される一対の光学像を受光し、受光量
に対する圧縮出力と非圧縮出力とを切換えて出力可能な
撮像素子と、測距用補助光を投射する手段と、上記圧縮
出力と非圧縮出力とのいずれかに基づいて測距を行う測
距手段と、を具備し、上記測距手段は、上記補助光投射
時には上記圧縮出力を用いて測距を行うことを特徴とす
る測距装置。

【０１５３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、広
範囲な測距領域を有する測距装置であって、タイムラグ
を短縮しつつ主要被写体に高精度にピント合わせを行う
ことが可能な測距装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測距装置に係る第１の実施形態とし
て、測距装置を搭載したカメラの概略的な構成例を示す
図である。

【図２】第１の実施形態の測距装置における撮影のメイ
ンルーチンについて説明するためのフローチャートであ
る。

【図３】外光パッシブ方式による測距光学系の概念的な
構成を示す図である。

【図４】第１の実施形態における受光レンズに対応する
画素領域と分割エリアの配置例を示す図である。

【図５】ＡＦエリアセンサの具体的な構成例を示す図で
ある。

【図６】撮影画面（ワイドとテレ）と測距領域の関係を
示す図である。

【図７】画素ユニットの具体的な構成例を示す図であ
る。

【図８】撮影シーンとセンサデータとの関係を示す図で
ある。

【図９】測距ルーチンを説明するためのフローチャート
とタイミングチャートである。

【図１０】主要被写体の検出について説明するためのフ
ローチャートである。

【図１１】エリアセンサにおける撮像領域を示す図であ
る。

【図１２】原画像と処理画像のセンサデータの例を示す
図である。

【図１３】空間フィルタテーブルの例を示す図である。

【図１４】２値化処理ルーチンについて説明するための
フローチャートである。

【図１５】閾値設定のための輝度と頻度の関係を示す図
である。

【図１６】図１５に示したステップＳ４２に示した閾値
設定処理について説明するためのフローチャートであ
る。

【図１７】図１０に示したステップＳ３６における形状
判定処理について説明するためのフローチャートであ
る。

【図１８】人物判定画像の一例を示す図である。

【図１９】第２実施形態の測距装置におけるＡＦルーチ
ンについて説明するためのフローチャートである。

【図２０】図１９のステップＳ７６におけるプリ測距演
算について説明するためのフローチャートである。

【図２１】撮影シーンにおける分割エリアの設定につい
て説明するための図である。

【図２２】人物判定を行う原画像と２値化処理後画像を
示す図である。

【図２３】第３の実施形態として、測距装置を一眼レフ
レックスカメラに適用した構成例を示す図である。

【図２４】ＡＦ光学系を含む光学系を模式的に示す図で
ある。

【図２５】第３の実施形態における撮影シーンとセンサ
データとの関係を示す図である。

【図２６】第３の実施形態における測距について説明す
るためのフローチャートである。

【符号の説明】

１…制御部 ２…ＡＦエリアセンサ ３…フォーカスレンズ駆動部 ４…フォーカスレンズ ５…フォーカスレンズエンコーダ ６…測光用受光素子 ７…測光部 ８…シャッタ駆動部 ９…ストロボ発光部 １０…ストロボ回路部 １１…ファインダ表示部 １２…カメラ表示部 １３…表示回路部 １４…ズームレンズ １５…ズームレンズ駆動部 １６…フィルム給送部 ２１…カメラ姿勢検出部

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月８日（２０００．２．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９６】図１８には、人物判定画像の一例を示し説
明する。図１８（ａ）は、原画像として、撮影画面の対
応するＡＦエリアセンサ２の画像領域を示す。この画像
は対数圧縮されたものである。同図（ｂ）は、２値化処
理後画像として、差分処理、２値化処理を行った後の画
像を示す。エッジ部分（輪郭）により区分された画像と
なっている。また、区分されたそれぞれの抽出エリアを
例えば、ラベリング１〜９のようにラベリング処理を施
す。同図（Ｃ）は、人物判定領域及び、分割エリア設定
を示す。上記画像において、人物の顔と判定された領域
５０が抽出される。以上が主要被写体検出に関する説明
である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１００

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１００】このようにして、人物判定領域５０に対し
て適正なリニアモードのセンサデータが得られる。ここ
では、分割エリア５１を１個として設定したが、これに
限定されず、複数の分割エリアを設定してもよい。そし
て、得られたリニアモードのセンサデータを用いて、図
１８（ｃ）に示すように人物判定領域５０内に設定され
た複数の測距エリアのそれぞれについて測距演算（図９
（ａ）のステップＳ２０）を行う。以上のように、複数
の測距演算の結果は、最至近選択や平均等の処理を行っ
て１個の測距データとして得ることができる。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F112 AC06 BA05 CA02 EA05 FA05 FA07 FA08 FA09 FA21 FA27 FA29 FA31 FA33 FA35 FA36 FA38 FA39 FA45 2H011 AA01 BA05 BA21 BB02 BB04 DA08 2H051 BA04 BB07 BB10 CB22 CE11 DA03 DA04 DA05 DA18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の光学系により結像される一対の光
   学像を受光し、受光量に応じた出力を発生する２次元イ
   メージセンサと、 この２次元イメージセンサの出力を対数圧縮する圧縮手
   段と、 上記圧縮手段の出力に基づいて焦点検出領域内の特定領
   域を選択する選択手段と、 上記選択された特定領域に関して上記２次元イメージセ
   ンサの出力に基づいて測距を行う測距手段とを具備した
   ことを特徴とする測距装置。
2. 【請求項２】 上記選択手段は、 主要被写体の存在確率が高い領域を上記特定領域として
   選択することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
3. 【請求項３】 一対の光学系により結像される一対の光
   学像を受光し、受光量に応じた出力を発生する２次元イ
   メージセンサと、 測距用補助光を投射する手段と、 上記２次元イメージセンサの出力を対数圧縮する圧縮手
   段と、 上記測距用補助光が投射されたときには、上記圧縮手段
   の出力に基づいて測距を行う測距手段とを具備したこと
   を特徴とする測距装置。