JP2001305422A

JP2001305422A - 測距装置

Info

Publication number: JP2001305422A
Application number: JP2000126044A
Authority: JP
Inventors: Masataka Ide; 昌孝井出
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲な測距領域を有する測距装置であって、
ダイナミックレンジを拡大して撮影画面全体にわたり適
正な積分制御を行い正しい測距を行うとともにタイムラ
グを短縮することを可能とする測距装置を提供する。【解決手段】本発明の測距装置は、視差を有する２つの
光学系１と、上記光学系１により結像される２像を撮像
する撮像部３と、上記撮像部３の蓄積量に応じて複数の
蓄積終了信号を発生する蓄積時間制御部４と、複数の蓄
積終了信号に応じて、それぞれ異なる蓄積量を記憶する
複数の記憶部７乃至１０と、記憶された蓄積量に基づい
て測距を行う測距部６と、から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等に利用可
能な測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平５−２６４８８７号
公報では、光電変化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
し直して、逆光状態の被写体に対して適正な蓄積データ
を得るようにした焦点検出装置に関する技術が開示され
ている。

【０００３】また、より広範囲な視野を有する焦点検出
装置についても知られており、特開平１０−１２６６７
９号公報では、２次元エリアセンサにより焦点検出を行
う焦点検出装置に関する技術が開示されている。

【０００４】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、当
該モニタセンサの出力に基づいてエリアセンサ全体の積
分制御を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−２６４８８７号公報に開示された焦点検出装置
では、積分時間を長く設定して再度光電変換素子の積分
動作を行うので、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。

【０００６】また、上記特開平１０−１２６６７９号公
報により開示された焦点検出装置では、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、逆に不足して適正な被写体像データが得られないと
いった問題がある。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ので、タイムラグが増加する
という問題がある。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするとことは、広範囲な測距領域を有す
る測距装置であって、ダイナミックレンジを拡大して撮
影画面全体にわたり適正な積分制御を行い正しい測距を
行うとともにタイムラグを短縮することを可能とする測
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】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様では、視差を有する２つの光学
系と、上記光学系により結像される２像を撮像する撮像
素子と、上記撮像素子の蓄積量に応じて複数の蓄積終了
信号を発生する蓄積時間制御手段と、上記蓄積時間制御
手段の発生する複数の蓄積終了信号に応じて、それぞれ
異なる蓄積量を記憶する複数の記憶手段と、上記記憶手
段に記憶された撮像素子の出力である蓄積量に基づいて
測距を行う測距手段と、から構成される測距装置が提供
される。

【０００９】第２の態様では、上記第１の態様におい
て、上記測距手段は、上記記憶手段に記憶された同時に
蓄積終了した撮像素子の出力である蓄積量に基づいて測
距を行うことを特徴とする測距装置が提供される。

【００１０】第３の態様では、上記第１の態様におい
て、さらに、上記複数の記憶手段は、上記撮像素子の内
部に形成されていることを特徴とする測距装置が提供さ
れる。

【００１１】第４の態様では、上記第１の態様におい
て、補助光手段を有し、上記蓄積時間が所定値を越える
場合に、補助光を発光させながら蓄積を行い、上記複数
の記憶手段にそれぞれ異なる蓄積量を記憶させることを
特徴とする測距装置が提供される。

【００１２】第５の態様では、上記第１の態様におい
て、上記複数の蓄積時間は、最初に決定される蓄積時間
に基づいて他の蓄積時間が決定されることを特徴とする
測距装置が提供される。

【００１３】上記第１乃至第５の態様によれば、以下の
作用が奏される。

【００１４】即ち、本発明の第１の態様では、視差を有
する２つの光学系により結像される２像は撮像素子で撮
像され、蓄積時間制御手段により、上記撮像素子の蓄積
量に応じて複数の蓄積終了信号が発生され、記憶手段に
より、上記蓄積時間制御手段の発生する複数の蓄積終了
信号に応じて、それぞれ異なる蓄積量が記憶され、測距
手段により上記記憶手段に記憶された撮像素子の出力で
ある蓄積量に基づいて測距が行われる。

【００１５】第２の態様では、上記第１の態様におい
て、上記測距手段により、上記記憶手段に記憶された同
時に蓄積終了した撮像素子の出力である蓄積量に基づい
て測距が行われる。

【００１６】第３の態様では、上記第１の態様におい
て、上記複数の記憶手段は、上記撮像素子の内部に形成
される。

【００１７】第４の態様では、上記第１の態様におい
て、上記蓄積時間が所定値を越える場合に、補助光を発
光させながら蓄積が行われ、上記複数の記憶手段にそれ
ぞれ異なる蓄積量が記憶される。

【００１８】第５の態様では、上記第１の態様におい
て、上記複数の蓄積時間は、最初に決定される蓄積時間
に基づいて他の蓄積時間が決定される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００２０】図１は、本発明の実施の形態に係る測距装
置の概念図である。

【００２１】同図に示されるように、測距光学系１の光
路上には、撮像部３が配置されており、この撮像部３の
出力は記憶部７乃至１０の入力に接続されている。この
撮像部３の出力は、更に蓄積時間制御部４の入力にも接
続されており、この蓄積時間制御部４の出力は、記憶部
７乃至１０の入力に接続されている。そして、この記憶
部７乃至１０の出力は、測距部６の入力に接続されてい
る。尚、上記記憶部７乃至１０は記憶部５として一体に
構成されており、更に、撮像部３と記憶部５とは撮像素
子２として一体に構成されている。

【００２２】このような構成において、視差を有する２
つの光学系からなる測距光学系１により、撮像素子２の
撮像部３に２つの像が結像される。このとき、蓄積時間
制御部４は、上記撮像素子２の蓄積量情報に基づいて異
なる時刻に複数の蓄積終了信号を発生する。そして、記
憶部７乃至１０に対して、それぞれ異なる時刻の複数の
蓄積終了信号を出力する。記憶部５内の各記憶部７乃至
１０は、上記蓄積時間制御部４の発生する複数の蓄積終
了信号に応じて、それぞれ異なる蓄積量を記憶する。測
距部６は、上記記憶部５に記憶された撮像素子２の出力
である蓄積量に基づいて所定の測距動作を行う。

【００２３】以下、本発明の第１の実施の形態に係る測
距装置について説明する。

【００２４】図２は第１の実施の形態に係る測距装置を
採用したカメラの構成を示すブロック図である。同図に
示されるように、カメラのシステムコントローラたるマ
イクロコンピュータ（以下、マイコンと略記する）１１
には、ストロボ回路部２０、表示部１９、測光部１３、
フィルム駆動部２１、シャッタ駆動部１６、ズームレン
ズ駆動部２２、ファーストレリーズスイッチ（以下、１
ＲＳＷと称する）１７、セカンドレリーズスイッチ（以
下、２ＲＳＷと称する）１８、フォーカスレンズ駆動部
１３、ＡＦエリアセンサ１２がそれぞれ接続されてい
る。

【００２５】上記ストロボ回路部２０はストロボ２０ａ
に接続され、上記測光部１３は測光用受光素子１３ａに
接続され、上記ズームレンズ駆動部２２はズームレンズ
に接続され、上記フォーカスレンズ駆動部１３はフォー
カスレンズ１４に接続されている。さらに、上記フォー
カスレンズ１４はフォーカスレンズエンコーダ１５に接
続され、当該フォーカスレンズエンコーダ１５の出力
は、マイコン１１に接続されている。尚、上記マイコン
１１は、ＣＰＵ１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ、ＲＡＭ１１ｃ、
Ａ／Ｄコンバータ（以下、ＡＤＣと称する）１１ｄ、カ
ウンタ１１ｆ、ＥＥＰＲＯＭ１１ｅを有している。

【００２６】このような構成において、ＣＰＵ１１ａ
は、ＲＯＭ１１ｂに格納されたシーケンスプログラムに
従って一連の動作を行う。

【００２７】また、マイコン１１内部のＥＥＰＲＯＭ１
１ｅは、オートフォーカス（以下、ＡＦと称する）、測
光・露出演算等に関する補正データを予めカメラ毎に記
憶している。また、ＥＥＰＲＯＭ１１ｅは、詳細は後述
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
メータ等を記憶している。

【００２８】マイコン１１内部のカウンタ１１ｆは、タ
イマとして使用される。また、カウンタ１１ｆは、割り
込み機能を有しており、設定された時間をカウントする
とＣＰＵ１１ａに割り込みを発生し、割り込み処理を実
行させる。

【００２９】ＡＦエリアセンサ１２は、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電気信号であ
るセンサデータに変換する。このＡＦエリアセンサ１２
は、撮像領域１２ａである水平方向と垂直方向に二次元
状に配置された受光素子群、及び当該受光素子の制御回
路１２ｂからなる。制御回路１２ｂは、受光素子（フォ
トダイオード）への入射光により発生する電荷を、画素
毎の画素回路により電圧に変換する共に、増幅して出力
する。

【００３０】マイコン１１は、ＡＦエリアセンサ１２の
積分動作の制御、センサデータの読み出し制御を行い、
ＡＦエリアセンサ１２の出力するセンサデータを処理し
て測距演算を行う。フォーカスレンズ駆動部１３は、撮
影レンズの一部であるフォーカシングレンズ１４を駆動
する。フォーカスレンズエンコーダ１５は、フォーカシ
ングレンズ１４の移動量に対応するパルス信号を発生す
る。

【００３１】さらに、マイコン１１は、測距演算結果に
基づき、フォーカスレンズ駆動部１３に駆動信号を出力
し、フォーカスエンコーダ１５の出力をモニタして、フ
ォーカスレンズ１４の位置制御を行う。測光部１３は、
撮影画面に対応し、複数に分割された測光用受光素子１
３ａの発生する光電流信号を処理して測光出力を発生す
る。マイコン１１は、この測光部１３からの測光出力を
ＡＤＣ１１ｄによりＡ／Ｄ変換して、測光・露出演算を
行う。

【００３２】シャッタ駆動部１６は、マイコン１１から
の司令に基づいて、シャッタを駆動してフィルムに対す
る露出を行う。ストロボ回路部２０は、撮影時の補助光
源としてストロボ２０ａを発光させるブロックである。
このストロボ回路部２０の充電、発光制御は、マイコン
１１によりなされる。また、ストロボ回路部２０は、測
距動作時のＡＦ補助光としても動作される。

【００３３】表示部１９は、マイコン１１のカメラ内部
の情報をＬＣＤ等の表示素子により表示し、マイコン１
１により制御される。

【００３４】１ＲＳＷ１７、２ＲＳＷ１８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、引き続いて
第２段階の押し下げで２ＲＳＷ１８がオンする。マイコ
ン１１は、上記１ＲＳＷ１７のオンでＡＦ、測光動作を
行い、上記２ＲＳＷ１８のオンで露出動作、フィルム巻
き上げ動作を行う。

【００３５】フィルム駆動部２１は、マイコン１１の司
令によりオートロード、１駒巻き上げ、巻き戻しのフィ
ルム駆動動作を行う。ズームレンズ駆動部２２は、マイ
コン１１の司令により撮影レンズのズーム動作を行う。
また、マイコン１１に撮影レンズの焦点距離情報を出力
する。

【００３６】ここで、図３のフローチャートを参照し
て、第１の実施の形態に係る測距装置を採用したカメラ
のマイコン１１の動作を詳述する。

【００３７】不図示の電源ＳＷがオンされるか電池が挿
入されると、マイコン１１は動作を開始し、ＲＯＭ１１
ｂに格納されたシーケンスプログラムを実行する。

【００３８】先ず、カメラ内の各ブロックの初期化を行
う。更に、ＥＥＰＲＯＭ１１ｅ内のＡＦ、測光等の調整
・補正データをＲＡＭ１１ｃに展開する（ステップＳ
１）。

【００３９】続いて、１ＲＳＷ１７の状態を検出する
（ステップＳ２）。ここで、１ＲＳＷ１７のオンを検出
すると、ＡＦ動作（ステップＳ３）、測光・露出演算
（ステップＳ４）を行い、２ＲＳＷ１８の状態を検出す
る（ステップＳ５）。

【００４０】ここで、２ＲＳＷ１８のオンを検出する
と、シャッタ動作によりフィルムに露出し（ステップＳ
６）、フィルム１駒巻き上げを行い（ステップＳ７）、
上記ステップＳ２に戻る。なお、上記ステップＳ５で２
ＲＳＷ１８のオンを検出しない場合には、上記ステップ
Ｓ２に戻る。

【００４１】一方、上記ステップＳ２で１ＲＳＷ１７の
オンを検出しない場合には、他のスイッチによる入力が
あるか否かを検出し（ステップＳ８）、当該入力がある
場合には、スイッチ入力に応じた処理、例えばズームス
イッチのアップ、ダウン入力に応じてズームアップ、ダ
ウン処理を行い（ステップＳ９）、上記ステップＳ２に
戻る。これに対して、他のスイッチによる入力がない場
合には、何ら処理を行うことなくステップＳ２に戻る。

【００４２】図４は測距光学系及びＡＦエリアセンサの
配置を示す図である。

【００４３】本発明の第１の実施の形態に係る測距装置
では、外光パッシブ方式により被写体までの距離を測定
する。

【００４４】即ち、図４（ａ）に示されるように、受光
レンズ１０１、１０２は基線長Ｂを隔てて配置され、被
写体１０３の像を２像に分割してＡＦエリアセンサ１２
の受光領域１２ａに結像させる。

【００４５】さらに、図４（ｂ）に示されるように、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導
かれ、被写体距離Ｌは、受光レンズの焦点距離ｆと基線
長Ｂとから以下の式により算出される。

【００４６】Ｌ＝（Ｂ・ｆ）∠ｘ上記測距演算は、マイコン１１によって行われる。

【００４７】より具体的には、ＡＦエリアセンサ１２の
受光領域１２ａ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。

【００４８】次に図５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。

【００４９】本実施の形態に係る測距装置では、外光測
距方式を採用しているので、撮影画面と測距領域との間
にパララックスが存在する。その為、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。

【００５０】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、ＥＥＰＲＯＭ１１ｅに予め記憶
されており、マイコン１１の初期化と共に当該測距エリ
ア位置補正データがＲＡＭ１１ｄに展開される。

【００５１】そして、マイコン１１は、ズーム動作に応
じて当該測距エリア位置補正データを参照して、ＡＦエ
リアセンサ１２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。マイコン１１は、ＡＦエリアセンサ
１２内の制御回路１２ｂに、上記決定された分割エリア
範囲内のセンサデータだけを出力し、当該分割エリア範
囲内のセンサデータを用いて測距演算を行うよう指示す
る。

【００５２】また、マイコン１１は、ＡＦエリアセンサ
１２の制御回路１２ｂ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。このＡＦエリアセンサ１２は、指定された分割エリ
アの範囲内のモニタ信号をマイコン１１に出力する。そ
して、マイコン１１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。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。

【００５３】以下、図６のフローチャートを参照して、
図３のステップＳ３で実行されるサブルーチン「ＡＦ」
のシーケンスを詳細に説明する。

【００５４】ＡＦエリアセンサ１２に対して積分開始信
号を出力して、積分動作を開始すると、ＡＦエリアセン
サ１２内のモニタ回路からのモニタ信号ＭＤＡＴＡが出
力される。ＣＰＵ１１ａは、このモニタ信号を参照しな
がら、蓄積量が適正となるように積分制御を行う（ステ
ップＳ１１）。尚、この実施の形態の説明においては、
「積分」と「蓄積」とは同一の意味内容のものとして使
用している。

【００５５】続いて、センサデータの読み出しを行う
（ステップＳ１２）。即ち、ここでは、ＡＦエリアセン
サ１２に読み出し用クロック信号ＣＬＫを出力すると共
に、読み出しエリア選択部１１５に指令を出力して、分
割エリアを選択して順にセンサデータをＡＤＣ１１ｄに
出力させる。そして、得られたセンサデータをＡ／Ｄ変
換して読み出し、マイコン１１内のＲＡＭ１１ｃに格納
する。

【００５６】次いで、測距演算を行う（ステップＳ１
３）。ここでは、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う。こうして、最終的に選択
さ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Ｓ１４）、図３のステップＳ４にリタ
ーンする。

【００５７】図７はＡＦエリアセンサ１２の内部構成を
示すブロック図である。

【００５８】この図７に示されるように、制御回路１１
３は、マイコン１１からの制御信号ＲＥＳ、ＥＮＤ１〜
ＥＮＤ４、ＣＬＫ等に基づいて、ＡＦエリアセンサ１２
全体の動作を制御するためのブロックであり、その内部
に読み出しエリア選択部１１５、モニタエリア選択部１
１６を有している。

【００５９】画素増幅回路で構成される画素領域１１
１、１１２（１２ａ）は、分割エリア１１１−１、２、
３・・・ｎに分割され、これらの分割エリアは、それぞれ
モニタ回路１１４−１、２、３・・・ｎを有している。各
モニタ回路は、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。

【００６０】モニタ出力は、例えば分割エリア内の各画
素の蓄積量のうちでピーク（最大値）を示す出力であ
る。制御回路１１３は、マイコン１１からの指令によ
り、各分割エリアに対して積分開始信号、積分終了信号
を出力する。

【００６１】読み出しエリア選択部１１５は、マイコン
１１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。モニタエリア選択部１１６は、マイコ
ン１１からの指令により、各分割エリアのモニタ回路を
選択する。

【００６２】各分割エリアからのセンサデータ出力は、
読み出しエリア選択部１１５により選択され、バッファ
Ｂｓを介して端子ＳＤＡＴＡよりマイコン１１の端子Ａ
／Ｄ１を介して、ＡＤＣ１１ｄに入力される。

【００６３】各分割エリアからのモニタデータ出力は、
モニタエリア選択部１１６により選択され、ピーク検出
回路１１７に入力される。

【００６４】ピーク検出回路１１７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、全分割エリアのモニタデータが入力される場合は、
全分割エリアのうちのピークモニタレベルが出力され
る。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。

【００６５】ピーク検出回路１１７の出力は、バッファ
Ｂｍを介して端子ＭＤＡＴＡよりマイコン１１の端子Ａ
／Ｄ２を介してＡＤＣ１１ｄに入力される。

【００６６】上記画素増幅回路では、上記フォトダイオ
ードで発生する電荷をそれぞれ蓄積し、各電荷量に対応
する電圧信号に変換して蓄積信号Ｖｓを発生する。不図
示のＶＲＥＦ回路は、画素増幅回路に基準電圧ＶＲＥＦ
を供給する。

【００６７】図８は、上記画素増幅回路の一画素分に対
応する詳細な構成を示す回路図である。同図に示される
ように、フォトダイオードＰＤのアノードはＧＮＤに接
地されており、カソードは増幅器５１の入力に接続され
ている。

【００６８】この増幅器５１は、反転増幅器Ａ１、積分
コンデンサＣ１、スイッチＳＷ１とからなり、所謂積分
回路を構成している。蓄積動作時においては、増幅器５
１では、制御回路１１３からの信号ΦＲＥＳによりスイ
ッチＳＷ１をオンとして積分コンデンサＣ１を初期化し
た後、スイッチＳＷ１をオフして蓄積動作を開始し、蓄
積量に応じた電圧が増幅器５１の出力Ｖ１に発生する。

【００６９】この増幅器５１の出力Ｖ１は、増幅器５２
の入力に接続されている。増幅器５２は、コンデンサＣ
２，Ｃ３、反転増幅器Ａ２、スイッチＳＷ２，ＳＷ３，
ＳＷ４とバッファＡ３、コンデンサＣ４、スイッチＳＷ
５からなる第１蓄積部５３で構成されており、サンプル
ホールド機能を有すると共に、増幅率が−Ｃ２／Ｃ３で
ある反転増幅回路となっている。この増幅器５２は、増
幅器５１の出力Ｖ１を増幅し、出力Ｖｓ１（＝Ｖ２）を
発生する。

【００７０】また、反転増幅器Ａ２の出力Ｖ２は、スイ
ッチＳＷ６、ホールドコンデンサＣ５、バッファＡ４と
からなる第２蓄積部５４の入力に接続されている。この
第２蓄積部５４では、スイッチＳＷ６にオフにより、ホ
ールドコンデンサＣ４に蓄積量に相当する電圧（＝Ｖ
２）が保持される。これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６
は、各々制御回路１１３からの信号ΦＲＥＳ、ΦＲＥＳ
１、／ΦＲＥＳ１、ΦＥＮＤ４、ΦＥＮＤ１によりそれ
ぞれオン、オフ制御される。

【００７１】第３蓄積部５５は、スイッチＳＷ７、ホー
ルドコンデンサＣ６、バッファＡ５とで構成されてい
る。同様に、第４蓄積部５６は、スイッチＳＷ８、ホー
ルドコンデンサＣ７、バッファＡ６とで構成されてい
る。第３，第４蓄積部５５，５６の動作は、上記第２蓄
積部５４と同様である。

【００７２】上記スイッチＳＷ６〜ＳＷ８は、制御回路
１１３からの信号ΦＥＮＤ１〜ΦＥＮＤ３によりそれぞ
れオン、オフの制御がなされる。

【００７３】次に、図９は、画素増幅回路の蓄積動作時
のマイコン１１による制御を示すタイムチャートであ
る。

【００７４】最初にマイコン１１からの信号ＲＥＳのＨ
→Ｌへの変化により、制御回路１１３は信号ΦＲＥＳ、
ΦＲＥＳ１をＨに、信号／ΦＲＥＳ１（／は反転を意味
する）をＬに設定して、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ
３をオン、ＳＷ４をオフにする。また、信号ＥＮＤ４の
Ｌ→Ｈへの変化により信号ΦＥＮＤ４をＨとしてスイッ
チＳＷ５をオンし、信号ＥＮＤ１〜ＥＮＤ３のＬ→Ｈへ
の変化により信号ΦＥＮＤ１〜ΦＥＮＤ３をＨとしてス
イッチＳＷ６〜ＳＷ８をオンする。

【００７５】このようにして各部の初期化を行うと共
に、コンデンサＣ３にスイッチＳＷ４との接続点の初期
値が基準電圧ＶＲＥＦとなるように電位を記憶させる。
そして、所定のリセット時間をカウントし、信号ＲＥＳ
のＬ→Ｈへの変化により、信号ΦＲＥＳをＨ→Ｌとし
て、スイッチＳＷ１をオフすると、積分コンデンサＣ１
に蓄積動作を開始し、増幅器部５１の出力Ｖ１の電位は
上昇する。

【００７６】制御回路１１３は、その内部において、信
号ΦＲＥＳ１、／ΦＲＥＳ１を信号ΦＲＥＳに対して遅
延させて、それぞれＬ→Ｈ、又はＨ→Ｌとして、このタ
イミングでスイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフし、スイッチ
ＳＷ４をオンする。

【００７７】このようにして、増幅器５１の蓄積開始初
期に出力Ｖ１に発生するスイッチイングノイズとフィー
ドスルーの影響を除去する。

【００７８】そして、増幅器５２の出力ＶＳ１および第
１蓄積部出力ＶＳ２は、ＶＲＥＦ電位から変化を開始
し、増幅器５１の出力変化分ΔＶ１を上記増幅器−Ｃ２
／Ｃ３で増幅して出力ＶＳ１を発生する。

【００７９】ＶＳ１＝ＶＲＥＦ − （Ｃ２／Ｃ３）・ΔＶ１・・・（１）そして、マイコン１１によりモニタ出力を参照して、所
定のレベルＶｔｈに達したか否かを判定し、所定のレベ
ルＶｔｈに達すると信号ＥＮＤ１をＨ→Ｌとする。ま
た、蓄積開始からの経過時間Ｔ１をＲＡＭに格納する。
これにより、制御回路１１３より信号ΦＥＮＤ１がＨ→
Ｌに変化され出力され、スイッチＳＷ６をオフして時刻
Ｔ１での蓄積量に対応する電圧レベルをホールドコンデ
ンサＣ５にホールドする。この時、第２蓄積部出力ＶＳ
１Ｂは一定となるが、蓄積動作は継続されて出力ＶＳ１
の電位は下降し続ける。

【００８０】そして、蓄積開始から所定時間Ｔ２の経過
をカウントすると、信号ＥＮＤ２のＨ→Ｌへの変化によ
る信号ΦＥＮＤ２のＨ→Ｌへの変化によりスイッチＳＷ
をオフして、時刻Ｔ２での蓄積量に対応する電圧レベル
をホールドコンデンサＣ６にホールドする。ここで、Ｔ
２は、上記時間Ｔ１に対応して所定の条件に基づいて決
定される。さらに同様にして、蓄積開始から所定時間Ｔ
３の経過をカウントすると、信号ＥＮＤ３のＨ→Ｌへの
変化による信号ΦＥＮＤ３のＨ→Ｌへの変化によりスイ
ッチＳＷをオフして、時刻Ｔ３での蓄積量に対応する電
圧レベルをホールドコンデンサＣ６にホールドする。

【００８１】最後に、信号ＥＮＤ４のＨ→Ｌへの変化に
よる信号ΦＥＮＤ４のＨ→Ｌへの変化によりスイッチＳ
Ｗ３をオフすると、ホールドコンデンサＣ４にその時点
での蓄積量に対応する電圧レベルをホールドして蓄積レ
ベルを保持する。この時、画素増幅回路Ｅとしての蓄積
動作は終了し、出力ＶＳ１の電位は一定となる。ホール
ドコンデンサＣ４にホールドされた蓄積レベルは、制御
回路１１３からの初期化信号ΦＲＥＳ＝Ｌ、ΦＥＮＤ４
＝Ｈが入力されない限り保持される。このように、同一
の蓄積動作中の異なるタイミングで蓄積量をホールドす
ることが可能である。

【００８２】次に図１０はＡＦエリアセンサ１２の蓄積
動作を示すフローチャートであり、図１１は当該蓄積動
作を示すタイミングチャートである。

【００８３】まず、信号ＲＥＳをＨ→Ｌ、ＥＮＤ４をＬ
→Ｈ、ＥＮＤ１〜３をＬ→Ｈとすることにより画素増幅
回路Ｅ内の各部の初期化を行う（ステップＳ２１）。そ
して、所定のリセット時間をカウントした後（ステップ
Ｓ２２）、信号ＲＥＳをＬ→Ｈとすることにより画素増
幅回路の蓄積動作を開始する（ステップＳ２３）。

【００８４】この蓄積積動作中は、各フォトダイオード
毎の入射光量に応じた傾きで、分割エリア内の各画素増
幅回路Ｅ出力Ｖｓ１のレベルが下降していく。ＭＤＡＴ
Ａ出力には、これら分割エリア内の複数の出力Ｖｓ１の
うちで最もレベルの低い出力（ＭＡＸ）に追従した出力
がモニタ信号として出力される。また、モニタエリア
は、制御信号ＭＯＮ（不図示）に予め選択されており、
そのエリア内の画素増幅回路出力に関して上記モニタ信
号が作成される。

【００８５】続いて、マイコン１１は、上記ＭＤＡＴＡ
出力を所定のタイミングで、内蔵しているＡＤＣ１１ｄ
でＡ／Ｄ変換して、そのレベルをチェックする（ステッ
プＳ２４）。このＭＤＡＴＡ出力が所定のレベルＶｔｈ
に達していない場合において、現在の積分時間が所定の
リミット時間ＴＬＭＴを越えた場合は（ステップＳ２
５）は、信号ＥＮＤ４のＨ→Ｌにより直ちに蓄積を終了
する（ステップＳ２５）。

【００８６】以上で積分動作を終了する。

【００８７】一方、リミット時間ＴＬＭＴを越えていな
い場合は上記ステップＳ２４に戻り、繰り返し処理を行
う。

【００８８】そして、ＭＤＡＴＡ出力が所定のレベルＶ
ｔｈに達すると、信号ＥＮＤ１をＨ→Ｌとすることによ
り、前述の画素増幅回路Ｅ内ホールドコンデンサＣ５に
各全画素についての蓄積レベルを一斉に保持する（ステ
ップＳ２７）。

【００８９】以上の蓄積時間を第１蓄積時間、蓄積量を
第１センサデータと呼ぶ。

【００９０】また、蓄積開始から時間Ｔ１をＲＡＭ１１
ｃに記憶する（ステップＳ２８）。この蓄積動作は、こ
の後も継続して行われる。

【００９１】そして、蓄積開始から所定時間Ｔ２の経過
をカウントすると（ステップＳ２９）、信号ＥＮＤ２の
Ｈ→Ｌにより時刻Ｔ２での蓄積量に対応する電圧レベル
をホールドする（Ｓ３０）。ここで、Ｔ２は、上記時間
Ｔ１に対応して所定の条件に基づいて決定される。

【００９２】たとえば、Ｔ２＝２^３ × Ｔ１のように決められる。以上の蓄積時間を第２蓄積時間、
蓄積量を第２センサデータと呼ぶ。

【００９３】ところで、上記Ｔ２が所定の蓄積リミット
時間ＴＬＭＴより大きい場合はＴＬＭＴにまるめて蓄積
制御される。

【００９４】さらに同様にして、蓄積開始から所定時間
Ｔ３の経過をカウントすると（ステップＳ３１）、信号
ＥＮＤ３のＨ→Ｌにより時刻Ｔ３での蓄積量に対応する
電圧レベルをホールドする（ステップＳ３２）。

【００９５】以上の蓄積時間を第３蓄積時間、蓄積量を
第３センサデータと呼ぶ。

【００９６】ここでＴ３は、上記時間Ｔ１に対応して所
定の条件に基づいて決定される。

【００９７】たとえば、Ｔ３＝２^６ × Ｔ１のように決められる。

【００９８】最後に蓄積開始から所定時間Ｔ４の経過を
カウントすると（ステップＳ３３）、信号ＥＮＤ４のＨ
→Ｌにより、その時点での蓄積量に対応する電圧レベル
をホールドして蓄積レベルを保持する（ステップＳ３
４）。

【００９９】以上の蓄積時間を第４蓄積時間、得られる
蓄積量を第４センサデータと呼ぶ。

【０１００】ここで、上記Ｔ４は、上記時間Ｔ１に対応
して所定の条件に基づいて決定される。たとえば、Ｔ４＝２^９ × Ｔ１のように決められる。

【０１０１】次に各画素の蓄積信号であるセンサデータ
の読み出しを行う。

【０１０２】マイコン１１は制御信号ＳＥＬ（不図示）
により、読み出しエリア選択部１１５での測距演算に必
要な画素エリアを選択する。

【０１０３】そして、ＡＦエリアセンサ１２のＣＬＫ端
子に読み出しクロックを入力すると、選択された画素エ
リアより各画素の蓄積信号出力Ｖｓが端子ＳＤＡＴＡに
順次出力される。マイコン１１はＳＤＡＴＡ出力を信号
ＣＬＫに同期してＡ／Ｄ変換を行い、デジタルデータを
内部のＲＡＭ１１ｃに格納してゆく。

【０１０４】この時、ホールドコンデンサＣ４〜Ｃ７に
蓄積された蓄積電荷データ（第１〜第４センサデータ）
も蓄積信号出力Ｖｓとして出力される。

【０１０５】このように全ての画素についてセンサデー
タの読み出しが完了したところで読み出し動作を終了す
る。

【０１０６】以下、図１２を参照して、測距動作につい
て説明する。

【０１０７】ここでは、説明を簡単にするため、撮影画
面内の点線部分のライン状エリアについてのみ説明す
る。

【０１０８】図１２（ａ）は、主要被写体の人物１００
に対して激しい逆光状態、例えば主要被写体１００と背
景１０１との輝度差が約８ＥＶとなるような夜景シーン
である。このような撮影シーンにおいて、測距領域内の
光量がピークとなる部分（画素）の蓄積量に基づいて蓄
積制御を行うので、被写体１０１に対して検出ダイナミ
ックレンジ内となるような適正な蓄積量に制御する（蓄
積時間Ｔ１）。

【０１０９】これにより図１２（ｂ）に示されるような
第１センサデータが得られる。

【０１１０】このような第１センサデータ内の対応する
領域のセンサデータ（１０１、１０２エリア）に基づい
て測距演算を行うことにより、被写体１０１及び被写体
１０２についてその距離を求めることができる。

【０１１１】次いで、蓄積時間Ｔ２の制御を行うことに
より、図１２（ｃ）に示される第２センサデータが得ら
れる。この図１２（ｃ）の第２センサデータは、被写体
１０１，１０２のエリアについて測距が可能であるが、
一部飽和して検出ダイナミックレンズを越えてしまって
おり、正確な測距演算は期待できないので、測距演算を
省略するか、又は測距演算を行うものの信頼性データは
低い値を示す。

【０１１２】同様に、蓄積時間Ｔ３の制御により図１２
（ｄ）に示される第３センサデータが得られる。この第
３センサデータにより、被写体１００（エリア１００）
について新たに測距可能であるが、コントラストが小さ
く、精度の高い測距演算は期待できない。最後に、蓄積
時間Ｔ４の制御により図１２（ｅ）に示される第４セン
サデータが得られ、被写体１００（１００エリア）につ
いて正確な測距演算が行われる。このようにして得られ
た測距データのうちで信頼性が低い測距データは排除さ
れる。そして、信頼性が高い測距データのうちから所定
の選択アルゴリズム、例えば最至近選択等により該当す
る測距データを選択する。

【０１１３】このようにして主要被写体である被写体１
００に関する測距データが採用され、被写体１００にピ
ントを合わせるようにＡＦ動作が行われる。実際には、
測距エリアは撮影画面全域にわたっているので、測距デ
ータ数は増加するが原理的には上記説明と同様な動作を
行う。

【０１１４】図１３を参照して測距動作を説明する。

【０１１５】図１３（ａ）は主要被写体２００と背景２
０１の輝度差が約６ＥＶとなるような逆光シーンであ
る。このような撮影シーンにおいて、図１１の場合と同
様に、図１３（ｂ）乃至（ｅ）のような第１〜４センサ
データが得られる。

【０１１６】このような第１〜４センサデータに基づい
て測距演算を行う。

【０１１７】この場合は、図１３（ｄ）の第３センサデ
ータについて被写体２００に関し正確な測距が行われ
る。また、図１３（ｅ）の第４センサデータでは被写体
２００の一部が飽和したセンサデータとなるので測距演
算の信頼性が低下し排除される。その結果、図１３
（ｄ）の第３センサデータに基づく測距データが採用さ
れるので、主要被写体２００についてピントを合わせる
ことができる。

【０１１８】以上述べたように、第１の実施の形態で
は、あらゆる撮影シーンにおいて、主要被写体に対して
適正なセンサデータを得ることができ、正確な測距を行
うことが可能である。

【０１１９】次に本発明の第２の実施の形態を説明す
る。

【０１２０】図１４は積分動作に係る処理の流れを示す
フローチャートであり、図１５は当該積分動作の処理の
流れを示すタイムチャートである。

【０１２１】尚、ステップＳ５１〜Ｓ５４は図１０のス
テップＳ２１〜Ｓ２４と同じであるため、ここでは詳細
な説明を省略する。

【０１２２】続いて、ステップＳ５５では、現在の積分
時間が所定値Ｔｔｈ（Ｔｔｈ≦ＴＬＭＴ）より大きいか
否かを判断する。ここで、大きいと判断された場合はス
テップＳ５６に進み、大きくないと判断された場合はス
テップＳ５４に進む。

【０１２３】そして、このステップＳ５６では、ＡＦ補
助光であるストロボ２０ａを複数回発光させ、被写体に
照射を開始する。

【０１２４】ステップＳ５７，Ｓ５８は図１０のステッ
プＳ２５，２６と同様である。

【０１２５】記憶したＴ１に基づいて第１の実施の形態
と同様にＴ２〜Ｔ４を算出するが、これはＡＦ補助光を
照射しなかった場合に使用し、ＡＦ補助光を照射した場
合は別の算出方法に基づいて計算する。

【０１２６】図１５において、積分時間Ｔ１内はＡＦ補
助光を照射していないが、積分時間Ｔ２内ではＡＦ補助
光を照射しているので、Ｔ２はＡＦ補助光を照射してい
ない場合に比較して小さく設定する。

【０１２７】例えば、以下のように設定する。

【０１２８】Ｔ２＝２^２ × Ｔ１このようにＡＦ補助光による被写体反射光量の増加分を
補正する。

【０１２９】Ｔ３、Ｔ４についても同様な算出方法に基
づいて行う。

【０１３０】ステップＳ５９では、現在の積分時間が所
定値Ｔｔｈより大きい場合はＳ６０に移行し、そうでな
い場合はＳ６２に進む。上記ステップＳ６０では、既に
補助光を照射中であるか否かが判別され、ステップＳ６
１では、補助光照射が開始され、ステップＳ６２では、
第２蓄積終了時刻Ｔ２を経過するまで待ち、経過すると
ステップＳ６３に進む。そして、このステップＳ６３で
は、ＥＮＤ２をＬとして第２蓄積を終了する。続いて、
ステップＳ６４では、現在の積分時間が所定値Ｔｔｈよ
り大きい場合はステップＳ６５に移行し、そうでない場
合はステップＳ６７に進む。上記ステップＳ６５では、
既に補助光照射中であるか否かが判別され、上記ステッ
プＳ６６では、補助光照射を開始する。

【０１３１】こうして、第３蓄積終了時刻Ｔ３を経過す
るまで待ち（ステップＳ６７）、経過するとステップＳ
６８に進む。このステップＳ６８では、ＥＮＤ３をＬと
して第３蓄積を終了する。ステップＳ６９では、現在の
積分時間が所定値Ｔｔｈより大きい場合はＳ７０に移行
し、そうでない場合はＳ７２に進む。

【０１３２】ステップＳ７０では、既に補助光照射中か
否か判別する。そして、ステップＳ７１で補助光照射を
開始し、ステップＳ７２で第４蓄積終了時刻Ｔ４を経過
するまで待ち、経過するとステップＳ７３に進む。この
ステップＳ７３では、ＥＮＤ４をＬとして第４蓄積を終
了する。

【０１３３】このように、夜景シーン等の低輝度な撮影
シーンで積分時間の延長だけでは光量が不足する場合に
ＡＦ補助光を照射して被写体光量を増加させることがで
きる。従って、タイムラグを大きくすることなく、輝度
差の大きい撮影シーンに対して有効な測距を可能とす
る。

【０１３４】次に第３の実施の形態を説明する。

【０１３５】これは第１の実施の形態の変形例に相当す
るものである。

【０１３６】図１６（ａ）は、積分、センサデータ読み
出し、測距演算のフローチャートであり、図１６（ｂ）
乃至（ｄ）はＴ２〜Ｔ４割り込み処理を示す。

【０１３７】図１７は、同タイムチャートである。

【０１３８】以下、図１６（ａ）、図１７に基づいて説
明する。

【０１３９】ステップＳ１０１〜Ｓ１０８はステップＳ
２１〜Ｓ２８と同じである。

【０１４０】ステップＳ１０９では、マイコン内部のカ
ウンタ１１ｆに、算出した第２〜第４蓄積時間Ｔ２〜Ｔ
４を設定し、その時刻で割り込みが発生するようにす
る。

【０１４１】次いで、第１センサデータを読み出し（ス
テップＳ１１０）、第１センサデータに基づく測距演算
を行い（ステップＳ１１１）、第２蓄積が終了したか否
か判別する（ステップＳ１１２）。第２蓄積終了の場合
は第２センサデータを読み出し（ステップＳ１１３）、
第２センサデータに基づいて測距演算を行い（ステップ
Ｓ１１４）、第３蓄積が終了したか否か判別する（ステ
ップＳ１１５）。

【０１４２】第３蓄積終了の場合は第３センサデータを
読み出し（ステップＳ１１６）、第３センサデータに基
づいて測距演算を行い（ステップＳ１１７）、第４蓄積
が終了したか否か判別し（ステップＳ１１８）、第４蓄
積終了の場合は第３センサデータを読み出し（ステップ
Ｓ１１９）、第４センサデータに基づいて測距演算を行
う（ステップＳ１２０）。

【０１４３】続いて、図１６（ｂ）〜（ｄ）について説
明する。

【０１４４】マイコン１１内部のカウンタ１１ｆにより
第２〜４蓄積時間がカウントされるとそれぞれ割り込み
が発生し、それぞれ割り込み処理を行う。

【０１４５】Ｔ２割り込み処理ではＥＮＤ２をＬに設定
して第２蓄積を終了させる（図１６（ｂ）のステップＳ
２００参照）。Ｔ３、Ｔ４割り込み処理においても同様
に第３、４蓄積を終了させる（図１６（ｃ），（ｄ）の
ステップＳ３００，Ｓ４００参照）。このように蓄積時
間内に他のセンサデータ読み出し、測距演算を実行する
ので、タイムラグを短縮することができる。

【０１４６】また、途中の測距演算の結果で主要被写体
が検出された場合（例えば所定距離内の測距データが得
られた等）は、その後の蓄積動作を実行しないようにし
て無駄な動作を省略しタイムラグの短縮を計ってもよ
い。

【０１４７】尚、上述した実施の形態では記憶回路の数
を４個にしているが、これに限定されることなく数を増
加させてもよい。また複数の蓄積時間の決定方法は種々
の方法が考えられ、本実施の形態に限定されない。

【０１４８】

【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、ダイナミ
ックレンジを拡大して撮影画面全体にわたり適正な積分
制御を行い正しい測距を行うとともにタイムラグを短縮
することを可能とする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】本発明の実施の形態に係る測距装置の概念図で
ある。

【図２】第１の実施の形態に係る測距装置を採用したカ
メラの構成を示すブロック図である。

【図３】第１の実施の形態に係る測距装置を採用したカ
メラのマイコン１１の動作を詳述するフローチャートで
ある。

【図４】（ａ）は測距光学系及びＡＦエリアセンサの配
置を示す斜視図であり、（ｂ）は測距光学系及びＡＦセ
ンサの配置を示す構成図である。

【図５】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６】図３のステップＳ３で実行されるサブルーチン
「ＡＦ」のシーケンスを詳細に説明するフローチャート
である。

【図７】ＡＦエリアセンサ１２の内部構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】画素増幅回路の一画素分に対応する詳細な構成
を示す回路図である。

【図９】画素増幅回路の蓄積動作時のマイコン１１によ
る制御を示すタイムチャートである。

【図１０】ＡＦエリアセンサ１２の蓄積動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】図１１は蓄積動作を示すタイミングチャート
である。

【図１２】（ａ）は撮影画面内のライン状エリアを示す
図であり、（ｂ）は第１センサデータを示す図であり、
（ｃ）は第２センサデータを示す図であり、（ｄ）は第
３センサデータを示す図であり、（ｅ）は第４センサデ
ータを示す図である。

【図１３】（ａ）は主要被写体２００と背景２０１の輝
度差が６ＥＶとなるような逆行シーンを示す図であり、
（ｂ）は第１センサデータを示す図であり、（ｃ）は第
２センサデータを示す図であり、（ｄ）は第３センサデ
ータを示す図であり、（ｅ）は第４センサデータを示す
図である。

【図１４】積分動作に係る処理の流れを示すフローチャ
ートである。

【図１５】積分動作の処理の流れを示すタイムチャート
である。

【図１６】（ａ）は、積分、センサデータ読み出し、測
距演算のフローチャートであり、（ｂ）はＴ２割り込み
の処理を示すフローチャートであり、（ｃ）はＴ３割り
込みの処理を示すフローチャートであり、（ｄ）はＴ４
割り込み処理を示すフローチャートである。

【図１７】積分、センサデータ読み出し、測距演算の処
理を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１光学系２撮像素子３撮像部４蓄積時間制御部５記憶部６測距部７記憶部８記憶部９記憶部１０記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 13/36 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｎ５Ｊ０８４Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｇ０３Ｂ 3/00 ＡＦターム(参考） 2F065 AA02 AA06 CC14 CC16 DD06 DD10 FF09 FF31 FF42 JJ03 JJ26 QQ02 QQ23 QQ28 QQ36 QQ51 UU05 2F112 AC03 AD03 BA03 BA05 CA02 CA12 FA03 FA05 FA14 FA20 FA21 FA36 FA45 2H011 BB05 DA08 2H051 CB07 CB24 CC19 EB19 EB20 5C024 BX01 CX47 CY17 DX04 EX13 GX03 GX18 GY35 HX23 HX29 HX30 5J084 AA05 AD07 BB02 CA53 EA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】視差を有する２つの光学系と、上記光学系により結像される２像を撮像する撮像素子
と、上記撮像素子の蓄積量に応じて複数の蓄積終了信号を発
生する蓄積時間制御手段と、上記蓄積時間制御手段の発生する複数の蓄積終了信号に
応じて、それぞれ異なる蓄積量を記憶する複数の記憶手
段と、上記記憶手段に記憶された撮像素子の出力である蓄積量
に基づいて測距を行う測距手段と、から構成される測距
装置。
【請求項２】さらに、上記測距手段は、上記記憶手段
に記憶された同時に蓄積終了した撮像素子の出力である
蓄積量に基づいて測距を行うことを特徴とする請求項１
に記載の測距装置。
【請求項３】さらに、上記複数の記憶手段は、上記撮
像素子の内部に形成されていることを特徴とする請求項
１に記載の測距装置。
【請求項４】補助光手段を有し、上記蓄積時間が所定
値を越える場合に、補助光を発光させながら蓄積を行
い、上記複数の記憶手段にそれぞれ異なる蓄積量を記憶
させることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項５】上記複数の蓄積時間は、最初に決定され
る蓄積時間に基づいて他の蓄積時間が決定されることを
特徴とする請求項1に記載の測距装置。