JP2005173257A - 測距測光装置及び測距リモコン受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測距センサーおよび測光センサーを同一半導体素子上で構成することによって装置の小型化・位置精度向上、適正な測光を行い、より低輝度・低コントラストの被写体まで測距可能な測距測光装置及び測距リモコン受信装置を提供する。
【解決手段】一つの半導体素子上に所定の距離を隔てて配置された一対のラインセンサーと、ラインセンサーを構成する各素子からの光信号を蓄積しその蓄積量に応じて信号を出力する第１及び第２の光信号処理回路と、上記ラインセンサーとは別の測光センサーと、２次元測光センサーの出力に応じて信号出力する第３の光信号処理回路と、被写体像を前記ラインセンサー上に結像させる第１および第２の光学系と、測光センサーに対応した第３の光学系を有し、これらの出力で測距したり、被写体を含む画面の明るさを測光することが可能な測距測光装置の測光を行なう第３の光学系に、視感度補正フィルターを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一半導体素子上に測距センサーと測光センサーを構成し、それらに対応した光学系を取り付けた一体型の測距測光装置に関するものである。

従来測光装置と測距装置は別々に構成されておりそれぞれに対してファインダーあるいは撮影画面に対して位置合わせが行なわれていた。

これに対して、測光センサーを集積回路の中央部分に配置しその両側にラインセンサーを配置する一体型の測距・測光センサーを用いたカメラも使用されるようになってきた。この一体型の測距・測光センサーを用いれば、測距・測光装置のより小型化が実現できるとともに、配置上の誤差も極めて少なくなる為に測光センサーと測距センサーとの位置合わせが不要となり、それを用いた機能の拡充や組立工数の削減等非常にメリットがあった。

ところで、これらの測距・測光センサーにおいては同一チップ上で構成されるためにそれらを構成するフォトダイオードの特性はかなり近いものとなるが、その感度としては図４（ａ）で示すように赤外領域まで感度があるため、夕日や赤い色の被写体には見た目よりも高い信号を出力してしまい、相対的に暗い写真となってしまっていた。従って、測光センサーとしては人の見たままの明るさを出力させるために赤外領域をカットする視感度補正フィルターをつけるのが望ましい。

一方、測距センサーとしては、被写体のコントラストを検出して距離を演算する為、可視光領域だけでなく赤外光領域までの光を使えればより多くの信号が得られ、低輝度・低コントラストの被写体まで測距を行なうことができることとなる。したがって、測距用センサーとしては、なるべく多くの波長の光を用いることが望ましい。

これに対して、特許文献１では測距センサー（ラインセンサー）の一部を測光センサーとして使用することによって１体型測距・測光センサーを構成しているが、その際に測光センサーとして使用する部分に補正フィルターを設けることで上記問題点に対応している。
特開平９−６１１５９号公報

しかしながら、上記特許文献１では測距センサー（ラインセンサー）の一部を測光センサーとして使用している為に、一対のラインセンサーの同一方向を使用する（例えばラインセンサーの右側を測光センサーとして用いる）場合には、測距センサーと測光センサーの被写体上の見ている位置が異なってしまう為、それらを含む大きな被写体であれば問題ないがより小さな被写体では測距しているエリアと測光しているエリアとが異なってしまい、適正な測距・測光が出来ない場合が発生した。一方、一対のラインセンサーの異なる方向を使用する（例えば右側のラインセンサーは右側、左側のラインセンサーは左側を測光センサーとして用いる）場合には、測光エリアはそれぞれのセンサーで補正フィルターのかかっている領域のみを用いることで測距エリア全域をカバーできるものの、測距するエリアは補正フィルターのかかっていない領域ではオーバーラップしない（あるいはさせにくい）為に測距そのものは補正フィルターのあるセンサー出力と無いセンサー出力とで相関を取らざるおえなくなり、測距精度そのものを悪くしてしまっていた。

更に一対のラインセンサーを測距・測光として使用するため、測距できる範囲・測光できる範囲が狭まってしまう事にもなってしまった。また補正フィルターの境界部分は補正フィルターの端面反射による影響やボケ・貼り付け誤差等によって補正フィルターの正しく効いている領域と補正フィルターの効いていない領域の中間領域が存在し、更に測距範囲・測光範囲を狭める原因となっていた。また端面反射による迷光の為に測距動作あるいは測光動作そのものが正しくできない場合もあった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、測距センサーおよび測光センサーを同一半導体素子上で構成することによって装置の小型化・位置精度向上による組立て工数の削減／仕様アップ等を行ないながら、光源に依存しにくく、人が感じたままの適正な測光を行なうとともに、迷光による誤動作もなく、より低輝度・低コントラストの被写体まで測距可能な測距測光装置及び測距リモコン受信装置を提供することである。

さらには、一体型の測距測光装置でたやすく実現できる測距点逆光検出におけるより適切な補正や、補正フィルターの有無で実現できる光源あるいは分光感度検出およびそれらを用いることによる各種補正等を行うことによって、より良い写真を提供することである。

上記課題を解決するために本発明では、以下の構成を採用している。

即ち、本発明は一つの半導体素子上に所定の距離を隔てて配置された一対のラインセンサーと、前記ラインセンサーを構成する各素子からの光信号を蓄積しその蓄積量に応じて信号を出力する第１及び第２の光信号処理回路と、前記半導体素子上に配置されラインセンサーとは別の測光センサーと、前記２次元測光センサーの出力に応じて信号出力する第３の光信号処理回路と、さらに被写体像を前記ラインセンサー上に結像させる第１および第２の光学系と、前期測光センサーに対応した第３の光学系を有し、これらの出力を使うことによって、被写体までの距離を測距したり、被写体を含む画面の明るさを測光することが可能な測距測光装置において、測光を行なう第３の光学系に視感度補正フィルターを入れることを特徴とする。

また、更にラインセンサーの全体あるいは一部に対応した第２の測光センサーを有し、前記第２の測光センサーおよびラインセンサーの出力を用いて対応する被写体の一部の明るさを測光するとともに、前記同一エリアを測光している第２の測光センサーとラインセンサーからの測光結果の差により光源の種類あるいは被写体の分光感度を判別することを特徴とする。

また、この判別した光源の種類あるいは被写体の分光感度情報に応じて逆光検知の判定レベルやその他の写真撮影に必要な補正を行なうことを特徴とする。

本発明によれば，測距センサーと測光センサーとを同一半導体素子上で構成することによって装置の小型化・位置精度向上による組立て工数の削減／仕様アップ等を行ないながら、光源に依存しにくく、人が感じたままの適正な測光を行なうとともに、より低輝度・低コントラストの被写体まで測距可能な測距測光装置を提供することが可能になる。

また、本発明によれば、一体型の測距測光装置でたやすく実現できる測距点逆光検出におけるより適切な補正や、補正フィルターの有無で実現できる光源検出およびそれらを用いることによる各種補正等を行うことによって、より良い写真を提供することが可能とな
る。

以下に本発明の実施例について説明する。

以下に、本発明の第１の実施例を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。

図１はブロック図であり、同図において１は光エネルギーを電気エネルギーに変換する第１のラインセンサーであり、２は第１のラインセンサー１の光出力信号を処理する第１の光信号処理回路であり、３は第１のラインセンサーへ被写体像を結像させる第１の光学系である。同じく４は光エネルギーを電気エネルギーに変換する第２のラインセンサーであり、５は第２のラインセンサー４の光出力信号を処理する第２の光信号処理回路であり、６は第２のラインセンサー４へ被写体像を結像させる第２の光学系である。

これらのように構成された第１及び第２のラインセンサーからの出力信号に対して相関を取ることによって被写体までの距離を測定する。

７は同じく光エネルギーの大きさに応じて電気エネルギーの大きさに変換する測光センサーであり、８は測光センサー７の光出力信号を処理する第３の光信号処理回路であり、９は測光センサー７へ被写体像を結像させる第３の光学系である。

１０は第１／第２／第３の光学系を支える筺体であり、１１は筺体１０によって第３の光学系９と測光センサー７の間に固定された視感度補正フィルターである。

ここで少なくともこれら第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４、測光センサー７は同一ＩＣ１２上に構成されているものとする。またこれらの構成要件によって、被写体までの距離を測距し明るさを測光する測距・測光ユット１３を構成する。

１４は第１光信号処理回路２と第２の光信号処理回路５とからの出力を取り込み、それらの相関を行うことによって被写体までの距離を演算し、または、第３の光信号処理回路８からの出力を取り込み、その値によって被写体の明るさを演算する制御手段である。

図２は測距・測光ＩＣ１２上の各レイアウトを示す。第１のラインセンサー１と第２のラインセンサー４は基線長Ｌだけ離れて同一直線状に配置され、この第１と第２のラインセンサーの間に測光センサー７が配置される。また第１のラインセンサー１の近くには第１の光信号処理回路２を配置し、同じく第２のラインセンサー４の近くには第２の光信号処理回路５を、測光センサー７の近くには第３の光信号処理回路８を配置する。

図２において測光センサー７は中央部分を測光する７１および撮影画面全体を測光する７２に分かれているものとする。

図３はファインダー１６上から見た第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４および測光センサー７１、７２の位置関係を示す。ここで第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４は測距枠１５内に一列にほぼ重なって配置される。また、第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４の一部に重なって測光センサー７２が配置され、撮影範囲をほぼ網羅するように測光センサー７１が配置される。

図４は第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４および測光センサー７の分光特性を示す。

図４（ａ）は、視感度補正フィルターが入っていない場合の第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４および測光センサー７の分光感度を正規化したものである。ここで出力は波長領域で赤色の外側まで光信号として出力してしまう。各センサーからの光出力としては分光感度曲線内の総面積Ｓ１として、実際の光エネルギーの強さに応じて出力されることになる。

図４（ｂ）は、視感度補正フィルターが入っている場合の第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４および測光センサー７の分光感度を正規化したものである。ここで出力は波長領域で赤色の外側あたりから急激に減衰するので、目で見た明るさがそのまま光信号として出力されることになる。各センサーからの光出力としては分光感度曲線内の総面積Ｓ２として、実際の光エネルギーの強さに応じて出力されることになる。

ここで測光センサーの場合には、目で見た明るさに応じて露出量を決定するのが望ましい為、図４（ｂ）のような分光感度特性の方がベターである。その際に総面積Ｓ２はＳ１よりも小さくなる為若干出力が小さくなるが、測光センサーの面積はある程度大きい為ノイズ成分と分離することができるので、高輝度から低輝度まで目で見た明るさで測光できるようになる。

一方、ラインセンサーの場合には１つ１つのセンサーからの出力の相関によって距離を演算するため、相関できる信号があれば特に目で見た明るさに固執する必要がない。かえってラインセンサーの１つ１つのセンサーそのものが小さい為にその出力が小さくなりノイズ成分との分離が困難になる為、より精度を上げるには赤外感度までも使用することが望ましい。

従って、図４（ａ）のような分光感度を持つＩＣプロセスを使用した場合には、測光センサー側には視感度補正フィルターをいれ、ラインセンサー側にはそのままで用いることとなる。

なお、このように構成された一体型の測距・測光センサーを有する測距・測光ユニットにおいて、視感度補正フィルターの位置を第３の光学系９と測光センサー７との間に筺体１０に固定して配置したが、本発明はそれに限定されるものではない。基本的には、ほぼ同一分光感度を持つ測距・測光センサーの測光部分にのみ視感度補正を行えばよいので、それが出来る位置に配置たとえば図５（ａ）で示されるようにＩＣ上の測光センサーそのものの真上に配置しても、または、図５（ｂ）で示されるように測距・測光ユニット１３の外側に配置しても同様の効果を得ることが出来る。

図６は本発明の動作を示すフローチャートである。

まず撮影動作が開始されると、制御手段１４は測距・測光センサーに指令を与えて測光動作を行わせる（Ｓ１０１）。測光動作としては、例えば、第３の光学系９から視感度補正フィルター１１を介して入ってきた光エネルギーを測光センサー７によって光電変換して、第３の光信号処理回路８によって電流電圧変換・圧縮・増幅された光出力を制御手段１４にてＡＤ変換等を用いてデジタルデータに変換し、所定の演算等を行って測光値を求める様な処理が行われる。

次に、制御手段１４は測距・測光センサーに指令を与えて測距動作を行わせる（Ｓ１０２）。測距動作としては、例えば、第１の光学系３、第２の光学系６から入射された被写体像を第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４によって光電変換して、第１の光信号処理回路２、第２の光信号処理回路５によって電流電圧変換・増幅されたラインセ
ンサー各画素毎の像データを制御手段１４にてＡＤ変換等を用いてデジタルデータに変換し、所定の補正・相関算等を行って被写体までの距離情報を求める様な処理が行われる。

そして次に第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４を用いて測光動作を行う（Ｓ１０３）。ここで使用するラインセンサーは図３における逆光検出範囲に属する各画素の光出力を用いてその光エネルギーの値を算出することによって、逆光検出用の測光値を求める。その際に例えばラインセンサー各画素毎の出力平均を用いて測光値としても、他の処理を用いて代表測光値としてもかまわない。

こうして測光センサーからの測光値およびラインセンサーからの逆光検出用の測光値が得られるが、測光センサー側には視感度補正フィルターが入っている為、同じ被写体を測光しても光源（分光感度）の違いによって出力に差が発生してしまう。そこで、その差を是正する為に、入れられた補正フィルターの特性に合わせた補正データを読み出し（Ｓ１０４）、逆光判定レベルを補正する（Ｓ１０５）。

そして実際に測光範囲の全体の測光値に対して中心部の輝度が暗いかどうか、即ち、逆光シーンであるかどうかを判定する為に、測光センサー７からの出力（測光値）とラインセンサーの所定画素からの出力（測光値）を引いて、それがステップ１０５で補正した逆光判定レベルよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０６）。

ステップ１０６にて逆光判定レベルよりも大きいと判断された場合には、画面全体に対して中心部が所定以上暗い逆光シーンということで、例えば、ストロボ発光・露出補正等の所定の逆光処理を行い（Ｓ１０７）、一連の動作を終了する。

ステップ１０６にて逆光判定レベルよりも小さいと判断された場合には、画面全体に対して中心部が所定以上暗くないということで、何も処理せずに一連の動作を終了する。

図７は本発明の別の動作を示すフローチャートである。

まず撮影動作が開始されると、制御手段１４は測距・測光センサーに指令を与えて第１の測光センサー７１を用いた測光動作を行わせる（Ｓ２０１）。そして第２の測光センサー７２を用いた測光動作を行わせる（Ｓ２０２）。

これらの測光動作が終了すると、次に制御手段１４は測距・測光センサーに指令を与えて測距動作を行わせる（Ｓ２０３）。

そして、第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４を用いて測光動作を行う（Ｓ２０４）。ここで使用するラインセンサーは図３における第２の測光センサー７２のエリア（逆光検出範囲）に相当したラインセンサーの各画素であり、この光出力を用いて逆光検出用の測光値を求める。

こうして第２の測光センサー７２からの測光値およびラインセンサーからの逆光検出範囲の測光値が得られるが、測光センサー側には視感度補正フィルターが入っている為、同一エリアを測光しても光源（分光感度）の違いによって出力に差が発生してしまう。そこでその差「第２の測光センサー測光値 − ラインセンサー測光値」を演算し（Ｓ２０５）、その結果によって光源判定あるいは分光感度の判定を行う（Ｓ２０６）。そして、その値により逆光判定レベルを補正する（Ｓ２０７）。

そして、実際に測光範囲の全体の測光値に対して中心部の輝度が暗いかどうか、即ち、逆光シーンであるかどうかを判定する為に、測光センサー７１からの出力（測光値）とラ
インセンサーの所定画素からの出力（測光値）を引いて、それがＳ２０７で補正した逆光判定レベルよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２０８）。

ステップ２０８にて逆光判定レベルよりも大きいと判断された場合には、画面全体に対して中心部が所定以上暗い逆光シーンということで、例えばストロボ発光・露出補正等の所定の逆光処理を行い（Ｓ２０９）、一連の動作を終了する。

ステップ２０８にて逆光判定レベルよりも小さいと判断された場合には、画面全体に対して中心部が所定以上暗くないということで、何も処理せずに一連の動作を終了する。

以下に、本発明の第２の実施例を図８に基づいて詳細に説明する。

図８は本発明の第２の実施例を表すブロック図である。ここでは一体型ＩＣに搭載されるセンサーは図１における測距・測光センサーではなく測距・リモコンセンサーであることが異なる。

同図において１は光エネルギーを電気エネルギーに変換する第１のラインセンサーであり、２は第１のラインセンサー１の光出力信号を処理する第１の光信号処理回路であり、３は第１のラインセンサーへ被写体像を結像させる第１の光学系である。同じく４は光エネルギーを電気エネルギーに変換する第２のラインセンサーであり、５は第２のラインセンサー４の光出力信号を処理する第２の光信号処理回路であり、６は第２のラインセンサー４へ被写体像を結像させる第２の光学系である。

これらのように構成された第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４からの出力信号に対して相関を取ることによって被写体までの距離を測定する。

２０は不図示のリモコン送信機から送られてくる光パルスを光電変換するリモコン受信センサーであり、２１はリモコン受信センサー２０の光出力信号を処理する第４の光信号処理回路であり、２２はリモコン受信センサー２０へリモコン送信機からの光パルス信号を集光させる第４の光学系である。

１０は第１、第２、第４の光学系を支える筺体であり、２３は筺体１０によって第４の光学系とリモコン受信センサーの間に固定された可視光カットフィルターである。

ここで少なくともこれら第１のラインセンサー１、第２のラインセンサー４、リモコン受信センサー２０は同一ＩＣ２４上に構成されているものとする。また、これらの構成要件によって、被写体までの距離を測距しリモコン送信機からの光パルス信号を電気信号に変換する測距リモコン受信ユニット２５を構成する。

１４は第１の光信号処理回路２および第２の光信号処理回路５からの出力を取り込みそれらの相関を行うことによって被写体までの距離を演算し、または第４の光信号処理回路２１からの出力を取り込みその電気的なパルス信号によってリモコン送信機からどのような指令がきたかを判定する制御手段である。

このように構成することによって、測距センサーとしては最大限のエネルギーを得られるとともに、リモコン受信の際の不必要な外光成分を除去できるのでより明るい場合でもより遠方からでもリモコン信号を誤判定することなく読み取ることができる。

なお、本発明は、図８のブロック図に限定されず、例えば、補正フィルターはリモコン
受光センサー前面にあればどこでも同様の効果を得ることができる。

また第１と第２のラインセンサーの間にリモコン受信センサーを入れることによって、測距の為の基線長を稼ぎながら小さいチップ面積で最大限のリモコン受光面積を得ることができる。

本発明に係る第１の実施例におけるブロック図である。 本発明に係る第１の実施例における同一IC上のラインセンサーと測光センサー等の配置図である。 本発明に係る第１の実施例におけるファインダー内の測距範囲・測光範囲を示す図である。 本発明に係る第１の実施例におけるラインセンサーおよび測光センサーの分光感度グラフである。 本発明に係る第１の実施例において、補正フィルターの位置を変えた別構成を表すブロック図である。 本発明に係る第１の実施例における動作を表わすフローチャートである。 本発明に係る第１の実施例における別動作を表わすフローチャートである。 本発明に係る第２の実施例におけるブロック図である。

符号の説明

１ 第１のラインセンサー
２ 第１の光信号処理回路
３ 第１の光学系
４ 第２のラインセンサー
５ 第２の光信号処理回路
６ 第２の光学系
７ 測光センサー
８ 第３の光信号処理回路
９ 第３の光学系
１０ 筐体
１１ 補正フィルター
１２ 測距・測光ＩＣ
１３ 測距・測光ユニット
１４ 制御装置
１５ 測距枠
１６ ファインダー画面
２０ リモコン受信センサー
２１ 第４の光信号処理回路
２２ 第４の光学系
２３ 補正フィルター
２４ 測距リモコン受信ＩＣ
２５ 測距リモコン受信ユニット

Claims (9)

1. 一つの半導体素子上に所定の距離を隔てて配置された一対のラインセンサーと、前記ラインセンサーを構成する各素子からの光信号を蓄積しその蓄積量に応じて信号を出力する第１及び第２の光信号処理回路と、前記半導体素子上に配置されラインセンサーとは別の測光センサーと、前記測光センサーの出力に応じて信号出力する第３の光信号処理回路と、被写体像を前記ラインセンサー上に結像させる第１及び第２の光学系と、前期測光センサーに対応した第３の光学系とを有し、これらの出力を使うことによって、被写体までの距離を測距したり、被写体を含む画面の明るさを測光することが可能な測距測光装置において、
   前記ラインセンサーと測光センサーに対して最も適した分光感度に補正することを特徴とする測距測光装置。
2. 請求項１記載の測距測光装置において、第３の光学系に視感度補正のためのフィルターを設けることを特徴とする測距測光装置。
3. 請求項１記載の測距測光装置において、第３の光学系に視感度補正のためのフィルターは、第３の光学系を構成する受光レンズの光路内に配置されることを特徴とする測距測光装置。
4. 請求項１記載の測距測光装置において、測光センサーは一対のラインセンサーの間に配置されることを特徴とする測距測光装置。
5. 請求項１記載の測距測光装置において、更にラインセンサーの出力を用いて対応する被写体の一部の明るさを測光するとともに、前記測光センサーとラインセンサーからの測光結果の差により逆光と判定する逆光判定回路を有し、
   前記逆光判定回路の判定値を前記分光感度を補正したことに応じて補正することを特徴とする測距測光装置。
6. 請求項１記載の測距測光装置において、更にラインセンサーの一部あるいはすべてに相当したエリアを測光する第２の測光センサーを有し、
   前記第２の測光センサーからの出力を用いて測光を行うとともに、前記第２の測光センサーに相当したラインセンサーの一部あるいはすべてのエリアの出力によってそのエリアの明るさを測光し、同じエリアに相当したその測光値との差によって光源の種類あるいは被写体の分光感度を判別することを特徴とする測距測光装置。
7. 請求項６記載の測距測光装置において、更にラインセンサーの出力を用いて対応する被写体の一部の明るさを測光するとともに、前記測光センサーとラインセンサーからの測光結果の差により逆光と判定する逆光判定回路を有し、
   前記判別された光源情報あるいは被写体の分光感度情報を元に逆光判定回路の判定値を補正することを特徴とする測距測光装置。
8. 請求項６記載の測距測光装置において、前記第１の測光センサーと第２の測光センサーからの測光結果の差により逆光と判定する逆光判定回路を有し、
   前記判別された光源情報あるいは被写体の分光感度情報を元に逆光判定回路の判定値を補正することを特徴とする測距測光装置。
9. 一つの半導体素子上に所定の距離を隔てて配置された一対のラインセンサーと、前記ラインセンサーを構成する各素子からの光信号を蓄積しその蓄積量に応じて信号を出力する第１及び第２の光信号処理回路と、前記半導体素子上に配置されラインセンサーとは別の
   リモコン受信センサーと、前記リモコン受信センサーの出力に応じて信号出力する第４の光信号処理回路と、
   さらに被写体像を前記ラインセンサー上に結像させる第１および第２の光学系と、前期リモコン受信センサーに対応した第４の光学系を有し、
   これらの出力を使うことによって、被写体までの距離を測距したり、被写体からのリモコン信号を受信することが可能な測距リモコン受信装置において、
   前記ラインセンサーとリモコンセンサーに対して、最も適した分光感度に補正することを特徴とする測距リモコン受信装置。

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