JP2002196221A - カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速で最適な測距点を判別し、被写体の位置に
かかわらず正しいピントの写真を得ることができるカメ
ラを提供する。 【解決手段】写真画面内からの被写体光を積分して被写
体像信号を形成する像信号形成手段（受光レンズ５ａ，
５ｂ，センサアレイ６ａ，６ｂ、Ａ／Ｄ変換手段７）を
有し、この像信号形成手段の出力に基づいて測距動作を
行うようにしたカメラにおいて、上記写真画面内に投光
する投光手段（ドライバ３、補助光源３ａ、投光レンズ
４）と、上記像信号形成手段に含まれ、上記投光手段に
よる投光時に上記投光による被写体からの反射光成分の
みを積分するために、上記写真画面内の定常光成分を除
去する定常光除去手段（定常光成分除去回路８）と、上
記投光手段による投光時の上記像信号形成手段の出力に
基づいて、次の積分制御を行うポイントを切換設定する
制御手段（ＣＰＵ１）とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカメラに関し、特
に、広い視野の測距ポイントを測距して、画面内のどの
位置に被写体が存在しても、当該被写体にピントを合わ
せて撮影することが可能なカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラの撮影レンズのズームレン
ズ化が進み、遠距離から近距離まで、また画角として
は、広角から望遠までをカバーする測距装置の提案が求
められている。

【０００３】特公平３−８０２９０号公報では測距ポイ
ントを複数ポイント持ち、カメラ使用時の画角に応じ
て、測距すべき複数のポイントを制限していくもので、
望遠の時は広角の時よりも測距ポイント数を制限して画
面外の測距を防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特公平３−８０２９０号公報では画面内の離散的なポ
イントしか測距できず、測距ポイント間に存在する被写
体にはピント合せができなかった。

【０００５】また、全ポイントを測距して最終的なピン
ト合せ位置を決定するために画面内の広い領域を測距し
ようとすると、測距ポイントの増減に従って測距時間が
長くなってしまう等タイムラグ上の問題もあった。

【０００６】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、その目的とするところは、高速で最適な
測距点を判別し、被写体の位置にかかわらず正しいピン
トの写真を得ることができるカメラを提供することにあ
る。

【０００７】

【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の発明は、写真画面内からの被写体光を積分
して被写体像信号を形成する像信号形成手段を有し、こ
の像信号形成手段の出力に基づいて測距動作を行うよう
にしたカメラにおいて、上記写真画面内に投光する投光
手段と、上記像信号形成手段に含まれ、上記投光手段に
よる投光時に上記投光による被写体からの反射光成分の
みを積分するために、上記写真画面内の定常光成分を除
去する定常光除去手段と、上記投光手段による投光時の
上記像信号形成手段の出力に基づいて、次の積分制御を
行うポイントを切換設定する制御手段とを具備する。

【０００８】また、第２の発明は、写真画面内からの被
写体光を積分して被写体像信号を形成する像信号形成手
段と、上記被写体像信号に基づいて主要被写体位置を検
出し、それに応じて測距ポイントを決定する決定手段
と、上記決定手段で決定した測距ポイントについて測距
動作を行う測距手段とを具備したカメラにおいて、上記
決定手段は、撮影用ズームレンズの画角に応じて上記被
写体像信号の内の上記主要被写体位置の検出範囲を変更
する。

【０００９】また、第３の発明は、第２の発明に係るカ
メラにおいて、上記決定手段は、上記写真画面内に補助
光を投光し、この投光の上記被写体からの反射光に基づ
いて上記測距ポイントを決定する。

【００１０】

【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。

【００１１】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係るカメラの電気回路のブロック図である。被写
体１１からの光は、基線長Ｂだけ離して配置された１対
の受光レンズ５ａ，５ｂを介してセンサアレイ６ａ，６
ｂに入射する。センサアレイ６ａ，６ｂの各画素は入射
した光の量に応じて光電流を出力するので、それに応じ
た信号をＡ／Ｄ変換手段７によってデジタル化する。ワ
ンチップマイコン等で構成されるデジタル演算制御手段
（ＣＰＵ）１はこのデジタル信号を被写体像信号として
扱うことができる。ＣＰＵ１はカメラ全体の制御を行な
うものである。例えばユーザーによるレリーズスイッチ
２ａの押しこみに応答して上記被写体像信号を検出して
ピント合せ位置を演算し、ピント合わせ回路９ｃにより
撮影レンズ９のピント合せを行ったり、シャッター９ｂ
の制御を行ったりして撮影シーケンスを司る。９ａはズ
ーム回路であり、２ｂはズームスイッチである。

【００１２】前記したセンサアレイ６ａ，６ｂによって
得られた２つの像信号の位置は、上記基線長Ｂによる視
差によって、人の目が遠近を判定するように三角測距の
原理で被写体１１の距離Ｌを示すものとなる。つまり図
に示したような相対位置差ｘを用い、受光レンズ５ａ，
５ｂの焦点距離をｆとすると、距離Ｌは、上記基線長Ｂ
を利用して、Ｌ＝（Ｂ・ｆ）／ｘにより算出される。２
つの像の相対位置差ｘは、ＣＰＵ１により、一方のセン
サアレイで得られた所定エリアの像信号（センサ出力の
変化）と、もう一方のセンサアレイによる像信号の一部
を順次比較して一致度の高い部分を求めることによって
検出することができる。

【００１３】ここで、所定エリアの像信号と書いたが、
この所定エリアが主要被写体を検出していると正しいピ
ント合せはできないので、センサアレイ６ａ，６ｂから
得られる像信号のうち、どの部分が主要被写体の像であ
るかを判別しなければならない。従来の多くのカメラで
は、所定のエリアを決定しておき、その像を利用したの
で、画面内の所定の位置に存在する被写体にしか正しく
ピント合せすることができなかった。

【００１４】本実施形態では、ＣＰＵ１によりドライバ
３を介して赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）等からなる
補助光源３ａを発光させ、投光レンズ４を介して被写体
１１に対して投射するとともに、被写体１１からの反射
信号光成分のみをデジタル信号として判別できるよう
に、反射信号光以外の光電変換成分を除去するための定
常光成分除去回路８を設けている。

【００１５】図２はセンサアレイを構成する画素６ａ
１，６ａ２の構成と、その周辺の回路とを示す図であ
る。図２に示すように、受光面６１から出力される光電
流を積分コンデンサＣ１に積分して電圧信号に変換する
ための積分回路６５以外に、積分される電流を検出する
電流検出手段６２と電流源６３を有する。

【００１６】さらに定常光記憶手段６４は、前述の補助
光源３ａの非投光時の電流と同じ電流を電流源６３が流
すように、当該電流源６３を制御する。すなわち、ＣＰ
Ｕ１はこの定常光記憶手段６４の作動、非作動を制御し
て状況に応じてある時は像信号を、またある時は反射信
号光分布信号を検出する事ができるようになっている。
つまり、定常光記憶手段６４を作動させなければ通常の
像信号が得られ、また、定常光記憶手段６４を作動させ
て定常光電流が積分回路６５に入力されないような状態
で補助光を投射した場合は、反射信号光分布信号が得ら
れる。図１のセンサアレイ６ａ，６ｂは、図２に示すよ
うな機能ブロックを持ったセンサアレイをセンサ６ａ
１，６ａ２、…のように並置した構成となっている。

【００１７】積分回路６５での積分結果はＣＰＵ１の制
御のもとにＡ／Ｄ変換手段７に入力される。Ａ／Ｄ変換
手段７はマルチプレクサ７ａを有し、高速でスイッチン
グをくり返して、各画素の積分結果をＣＰＵ１に入力し
ていく。こうして得られた各画素の積分コンデンサの出
力をＣ1 〜Ｃ１２とすると、補助光投射時に、センサア
レイ６ａ，６ｂを定常光除去状態に設定して得られた各
センサ出力Ｃ１〜Ｃ２は、図３に示すように、背景１２
の雑被写体は遠距離で反射光を返さないのに対し、近い
人物１１からは強い反射光１１ａが反射してセンサ６ａ
に入射する。この強い反射光１１ａはセンサアレイ６
ａ，６ｂのうち、Ｃ４〜Ｃ１１のセンサ出力に対応する
位置に入力されるので、センサアレイ６ａ，６ｂのセン
サ出力は図４（ａ）のごとく変化する。

【００１８】実際には、センサアレイ６ａ，６ｂは多数
の画素数を有しており、Ａ／Ｄ変換も８ｂｉｔ以上の高
精度のものを用いるので、像信号は図４（ｂ）のよう
に、よりなめらかな波形のものとなる。また、図２に示
す積分終了回路６６は、十分な積分レベルを判定して像
信号のコントラストを高めるものである。積分量が小さ
い時は積分時間を長くし、明るいシーンで光電流が多い
場合には、積分時間を短くして積分レベルが飽和しない
ようにする。

【００１９】また、明るいシーンでも、逆光の状態では
背景成分で積分判定すると、人物の像信号が十分得られ
ない場合があるので、積分時間を延長した方がよい。

【００２０】しかし、こうした場合でも、主要被写体が
どれであるかによって積分判定をどこで行うかが決まる
ため、本発明の主要被写体検出技術が重要となる。

【００２１】こうした技術を背景に、本発明の第１実施
形態を以下に説明する。図５は、前述のＣＰＵ１の制御
による測距シーケンスの一例を示すフローチャートであ
る。ステップＳ１では上記補助光源３ａを発光させ、定
常光除去を行いつつ各センサが反射光積分を行うことに
より、反射光分布信号を検出するステップである。ＣＰ
Ｕ１はステップＳ２にてこの反射光分布信号をＡ／Ｄ変
換してモニタする。ステップＳ３でカメラの撮影状態を
検出するためにズーム位置を判定するが、ここではズー
ム位置を３段階に分類し、当該ズーム位置が望遠（テ
レ：Ｔ）か広角（ワイド：Ｗ）か標準（スタンダード：
Ｓ）かに従って、センサアレイ６ａ，６ｂの有効な範囲
を決定する。

【００２２】図６に示すように、ズーム位置がテレ
（Ｔ）時には有効範囲を制限し、ワイド（Ｗ）時には有
効範囲を広げるようにして、画角に合わせて測距候補位
置を決定し、画面外を測距して雑被写体にピントを合わ
せたり、不用意に測距時間が長くなったりすることを防
止する。

【００２３】この測距装置は図７に示すようにカメラ２
０の前面に受光レンズ５ａ，５ｂが見えるような形で配
置されて組みこまれるので、ファインダー２１とセンサ
アレイ６ａ，６ｂの組みつけ誤差によって、図８に示す
ようにファインダー２１の視野Ｆの中心と、センサアレ
イ６ａ，６ｂの中心とがずれることがある。これを補正
するために、テレ（Ｔ）、ワイド（Ｗ）、標準（Ｓ）の
各状態でどのセンサアレイ部分を利用するかをＥＥＰＲ
ＯＭ（図１の１ａ）に記憶したデータに従って切り換え
るようにしてもよい。この場合、カメラの製造工程にお
いてこのズレを検出して補正するようなデータをＥＥＰ
ＲＯＭ１ａに入力しておく。

【００２４】以上のように、撮影レンズ９の画角によっ
て切り換えられた制限範囲（中央１／３、中央２／３、
全域）のうち、最大光量を出力するセンサ位置をＳ４〜
Ｓ６で求め、このセンサの近傍の像パターンを用いて被
写体距離Ｌを算出してピント合せを行えば、画面内のど
こに被写体が存在しても正しく被写体位置を決定し、そ
れに対して正しいピントの写真を得ることができる。

【００２５】なお、赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）以
外に、ストロボ（図７の２２）の光を補助光として利用
してもよく、ＩＲＥＤの光量ではパターン判定できない
時（遠距離時）には、図９（ａ）に示すステップＳ８で
これを検出し、ストロボ補助光を照射して定常光を除去
した積分を行ない（ステップＳ９ａ）、その時得られた
反射光パターンをモニタ（ステップＳ９ｂ）して、その
最大光量位置の像信号で測距を行ってもよい。これによ
って、近距離で十分な光量が得られるときにはストロボ
を利用せずかつ遠距離の被写体にも対応できる。この測
距時の像信号は、反射光量分布をそのまま使ってもよい
が、反射光量が小さくて、十分な像信号が得られない時
には、図９（ｂ）のようなフローをステップＳ７の後に
追加する。ステップＳ７ａにて測距が不可能であること
を判定し、ステップＳ７ｂで、信号光（補助光）非投射
時の像パターンを利用して測距を行なうようにする。つ
まり、主要被写体距離が遠い時や、反射率が低い時に
は、補助光の反射光分布のコントラストが低くなって、
２つの像比較の精度が劣化する。こうした場合には、利
用するセンサ位置はそのままにして、定常光除去や補助
光投射をしないで像パターン検出を行ない、そのときの
結果を用いて距離検出を行った方が高精度となる。

【００２６】以上説明したように本実施形態によれば、
高速で主要被写体位置を検出し、その検出結果にもとづ
いてピント合せを行なうので、正しいピント合せができ
る。

【００２７】従って、図１０（ａ）のようなシーンで
も、画角がワイド時なら右側の被写体を考慮したピント
合せが必要だが、画角がテレの時には、図１０（ｂ）の
ような構図となるので、中央の人物の像のみを用いてピ
ントを合せる必要がある。このときセンサアレイ６ａ，
６ｂから得られる反射光分布は図４（ｂ）のようになる
が、本実施形態の方法によりズームレンズの画角に応じ
てこの反射光分布のうち有効な判定エリアを制限すれば
画角外の被写体の影響を排除することができる。

【００２８】図１０（ａ）、（ｂ）の点線部がセンサア
レイ６ａ，６ｂの検出エリアで、図７のように撮影レン
ズ９がズームレンズであるのに対して測距装置のレンズ
５ａ，５ｂはズーミングしないので、画角変化によって
測距可能範囲が変化する。本発明ではこういった現象を
考慮して高速で高精度のピント合せを可能としている。

【００２９】（第２実施形態）図１１（ａ）のように、
背景に対し主要被写体としての人物１００が暗いシーン
では、人物１００の像のコントラストが低くて正しくピ
ント合せするのが難しい。そこで本発明の第２実施形態
ではこのようなシーンにおいても正しいピント合せが行
えるようにする。

【００３０】図１１（ｂ）はこのようなシーンにおいて
得られる像信号であり、明るい背景に従った積分制御が
なされるので、ＬとＲの部分の像のコントラストは高い
が、人物１００の存在するＣの部分のコントラストは低
くなるので、人物１００を正しく測距することができな
い。

【００３１】そこで本発明を特徴付ける補助光照射によ
る反射信号光の分布検出を行えば図１１（ｃ）のような
パターンが得られるので、重要なのはＣの部分の像であ
ることが判別される。従って、Ｃの部分が十分なコント
ラストになるように積分時間を切り換えて、図１１
（ｄ）のように積分判定エリアをＣの部分に制限する。
この時、ＬとＲの部分の像信号は明るすぎて飽和する
が、この部分が重要でない事は図１１（ｃ）のパターン
から明らかである。

【００３２】図１２は、上記のようなシーンでも正しい
ピント合せを行なう処理の手順を説明するためのフロー
チャートである。まずステップＳ１０，Ｓ１１では、第
１実施形態と同様に、補助光を照射し定常光を除去して
被写体からの反射信号のパターンを検出する。ステップ
Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４では第１実施形態と同様に、カ
メラのズーム位置に応じてセンサアレイの有効範囲を切
り換える。

【００３３】ステップＳ１５は、ステップＳ１３，Ｓ１
４で制限されたエリア中において最大光量位置を求め、
この最大光量位置のセンサで積分量が適正になるように
積分制御するステップである。これによって、図１１
（ｂ）におけるＣの部分のようなコントラストしか得ら
れなかったシーンであっても、主要被写体から適正な像
信号が得られ、正しいピント合せを行うことができる。
測距のたびに発光を行なうことは省エネルギやタイムラ
グの観点から好ましくないと考えられる場合には、図１
３（ａ）に示すようなフローを用いる。ここではステッ
プＳ２０、Ｓ２１においてローコントラスト域があると
判断されたときのみに上記したステップＳ１０〜Ｓ１５
を行うようにしている。又、ステップＳ１４とＳ１５の
間に図１３（ｂ）に示すようなステップＳ２２を追加し
てローコントラスト域が最大光量位置かどうかを判定
し、ローコントラスト域には反射するものがなにもない
（ローコントラスト域が最大光量位置でない）と判定さ
れた場合には、ステップＳ１５の積分制御を行わないよ
うにすることも可能である。

【００３４】上記した実施形態によれば、主要被写体の
ピント精度が向上するとともに、全体の測距に要する時
間を短縮することができる。つまり、主要被写体の検知
後、測距点を決定するＡＦにおいて、上記主要被写体の
検出時のモニタ範囲をズーム位置に応じて切換制御す
る。また、測距時の像信号形成時の像形成制御を上記主
要被写体検知時の結果によって切り換えることにより広
い視野で測距する時に生じる誤判断の問題をも解決する
ことができる。

【００３５】なお、上記した具体的実施形態を要約する
と以下のようになる。

【００３６】１．本実施形態のカメラは、写真画面内か
らの被写体光を積分して被写体像信号を形成する像信号
形成手段（受光レンズ５ａ，５ｂ，センサアレイ６ａ，
６ｂ、Ａ／Ｄ変換手段７）を有し、この像信号形成手段
の出力に基づいて測距動作を行うようにしたカメラにお
いて、上記写真画面内に投光する投光手段（ドライバ
３、補助光源３ａ、投光レンズ４）と、上記像信号形成
手段に含まれ、上記投光手段による投光時に上記投光に
よる被写体からの反射光成分のみを積分するために、上
記写真画面内の定常光成分を除去する定常光除去手段
（定常光成分除去回路８）と、上記投光手段による投光
時の上記像信号形成手段の出力に基づいて、次の積分制
御を行うポイントを切換設定する制御手段（ＣＰＵ１）
とを具備する。 ２．また、本実施形態のカメラは、写真画面内からの被
写体光を積分して被写体像信号を形成する像信号形成手
段（受光レンズ５ａ，５ｂ，センサアレイ６ａ，６ｂ、
Ａ／Ｄ変換手段７）と、上記被写体像信号に基づいて主
要被写体位置を検出し、それに応じて測距ポイントを決
定する決定手段（ＣＰＵ１）と、上記決定手段で決定し
た測距ポイントについて測距動作を行う測距手段（ＣＰ
Ｕ１）とを具備したカメラにおいて、上記決定手段（Ｃ
ＰＵ１）は、撮影用ズームレンズの画角に応じて上記被
写体像信号の内の上記主要被写体位置の検出範囲を変更
する。ここで上記決定手段（ＣＰＵ１）は、上記写真画
面内に補助光源３ａにより補助光を投光し、この投光の
上記被写体からの反射光に基づいて上記測距ポイントを
決定する。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、主要被写体の検出後
に、制限された測距ポイントを重点的に測距するので、
主要被写体以外の被写体にピントが合ったり余分な測距
に時間がかかったりせず、高速にピント合せが可能なＡ
Ｆカメラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るカメラの電気回路
のブロック図である。

【図２】センサアレイを構成する画素６ａ１，６ａ２の
構成と、その周辺の回路とを示す図である。

【図３】人物１１からの反射光１１ａがセンサ６ａに入
射するようすを示す図である。

【図４】（ａ）はセンサアレイ６ａ，６ｂのセンサ出力
を示す図であり、（ｂ）は実際に得られるよりなめらか
な像信号を示す図である。

【図５】ＣＰＵ１の制御による測距シーケンスの一例を
示すフローチャートである。

【図６】ズーム位置に応じて測距有効範囲を可変するよ
うすを示す図である。

【図７】本実施形態に係る測距装置の配置を示す図であ
る。

【図８】ファインダー２１とセンサアレイの組みつけ誤
差によって、ファインダーの視野Ｆの中心とセンサアレ
イの中心とがずれる現象を説明するための図である。

【図９】図５の測距シーケンスの変形例を説明するため
のフローチャートである。

【図１０】本実施形態の方法が適用されるシーンの一例
を示す図である。

【図１１】背景に対し主要被写体としての人物１００が
暗いシーンにピント合わせを行なう本発明の第２実施形
態の方法を説明するための図である。

【図１２】本発明の第２実施形態の方法を説明するため
のフローチャートである。

【図１３】図１２に示すフローチャートの変形例を示す
図である。

【符号の説明】

１ デジタル演算制御手段（ＣＰＵ） １ａ ＥＥＰＲＯＭ ２ａ レリーズスイッチ ２ｂ ズームスイッチ ３ ドライバ ３ａ 補助光源 ４ 投光レンズ ５ａ，５ｂ 受光レンズ ６ａ，６ｂ センサアレイ ７ Ａ／Ｄ変換手段 ８ 定常光成分除去回路 ９ 撮影レンズ ９ａ ズーム回路 ９ｂ シャッター ９ｃ ピント合わせ回路 １１ 被写体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 写真画面内からの被写体光を積分して被
   写体像信号を形成する像信号形成手段を有し、この像信
   号形成手段の出力に基づいて測距動作を行うようにした
   カメラにおいて、 上記写真画面内に投光する投光手段と、 上記像信号形成手段に含まれ、上記投光手段による投光
   時に上記投光による被写体からの反射光成分のみを積分
   するために、上記写真画面内の定常光成分を除去する定
   常光除去手段と、 上記投光手段による投光時の上記像信号形成手段の出力
   に基づいて、次の積分制御を行うポイントを切換設定す
   る制御手段と、を具備することを特徴とするカメラ。
2. 【請求項２】 写真画面内からの被写体光を積分して被
   写体像信号を形成する像信号形成手段と、 上記被写体像信号に基づいて主要被写体位置を検出し、
   それに応じて測距ポイントを決定する決定手段と、 上記決定手段で決定した測距ポイントについて測距動作
   を行う測距手段と、を具備したカメラにおいて、 上記決定手段は、撮影用ズームレンズの画角に応じて上
   記被写体像信号の内の上記主要被写体位置の検出範囲を
   変更するようにしたことを特徴とするカメラ。
3. 【請求項３】 上記決定手段は、上記写真画面内に補助
   光を投光し、この投光の上記被写体からの反射光に基づ
   いて上記測距ポイントを決定することを特徴とする請求
   項２に記載のカメラ。