JP2005250295A - 測距装置及び測距方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コントラスト測距を行うエリアを絞りつつ、精度の高い測距を行う。
【解決手段】 パッシブ測距とコントラスト測距の両方を行うことのできる測距装置において、パッシブ測距で得られた各測距エリア毎の測距結果のうち、最短の測距結果から所定値１の範囲内にある測距結果が得られた測距エリア（右中エリア）を抽出する手段と、抽出された測距エリア（右中エリア）及び最至近エリア（中央エリア）のうち、パッシブ測距で検出されたコントラストが最も高い測距エリア（右中エリア）を抽出する手段と、当該測距エリア（右中エリア）に対しコントラスト測距を行うよう制御する手段とを設けた。
【選択図】 図８

Description

本発明は、撮影対象を撮影する際に撮影対象までの距離を測定する測距装置及び測距方法に関し、特にパッシブ測距とコントラスト測距の両方を行うことのできる測距装置および測距方法に関する。

従来から銀塩カメラ、デジタルカメラなどには、撮影用のカメラのレンズ、ＣＣＤとは別に一対のラインセンサを備え、このラインセンサのそれぞれに入力されたデータから算出される相関演算用の差分データのそれぞれが、どれぐらいずれているかを判断することで、撮影対象までの距離を測定することができる、いわゆるパッシブ測距を行うことのできる測距装置を備えている。また、撮影用レンズを通して撮影対象である入力データのコントラストをみて、撮影用レンズを前後に移動させ、コントラストの高低差が大となる位置の撮影用レンズの移動量に基づいて撮影対象までの距離を撮影することのできる、いわゆるコントラスト測距を行うことができる測距装置も存在している。

上述コントラスト測距は、撮影用レンズを移動させる必要があることから、測距の精度は良いものの、測距時間のかかる方法であることから、下記の特許文献１に記載の通り現在のカメラにおいては、まず粗調の測距であるパッシブ測距を行い、大体の距離を測定した後、その大体の距離の間で微調の測距であるコントラスト測距を行うことで、測距精度と測距速度との向上を図っている。

このようなパッシブ測距とコントラスト測距とを併用する方式では、パッシブ測距において最も近いとの測定結果が得られたエリアに対しコントラスト測距を行う技術が下記の特許文献２、３に開示されている。即ち、目的の被写体は測距エリア内で測距装置から最も近くに位置しているのが一般的であるため、コントラスト測距を行うエリアを、パッシブ測距で最至近となったエリアに絞ることで、測距処理時間の短縮を図ろうとするものである。
特開２００３−３０２５７１号公報 特開２００３−２４４５１９号公報 特開２００３−３０７６７０号公報

しかしながら、上記のようにパッシブ測距で最至近となったエリアに絞って、コントラスト測距を行う技術では、当該最至近となったエリアにおけるコントラストが低い場合、コントラスト測距の精度が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、コントラスト測距を行うエリアを絞りつつ、精度の高い測距を行うことができる測距装置及び測距方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る測距装置は、測距用レンズを通して測距対象物の一対の画像が結像された一対のラインセンサの出力信号に基づき、左右方向に設定された複数の測距エリアごとに相関演算を実行し、各測距エリアの相関演算ごとに得られた最大の相関度を示す複数の有効な極小値に基づいて測距対象物までの距離を測定するパッシブ測距手段と、撮影用レンズを通して撮影対象物のコントラストの高低を前記撮影用レンズの焦点制御する際のレンズの移動量により判断することにより撮影対象物の距離を測定するコントラスト測距手段と、前記パッシブ測距手段による測距で得られた各測距エリア毎の測距結果のうち、最短の測距結果から所定量の範囲内にある測距結果が得られた測距エリアを抽出する第１の抽出手段と、前記第１の抽出手段により抽出された測距エリア及び最短の測距結果の測距エリアのうち、前記パッシブ測距手段による測距にて前記ラインセンサの出力信号に基づき得られるコントラストが最も高い測距エリアを抽出する第２の抽出手段と、前記第２の抽出手段により抽出された測距エリアに対しコントラスト測距を行うよう前記コントラスト測距手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る測距方法は、測距用レンズを通して測距対象物の一対の画像が結像された一対のラインセンサの出力信号に基づき、左右方向に設定された複数の測距エリアごとに相関演算を実行し、各測距エリアの相関演算ごとに得られた最大の相関度を示す複数の有効な極小値に基づいて測距対象物までの距離を測定するパッシブ測距手段と、撮影用レンズを通して撮影対象物のコントラストの高低を前記撮影用レンズの焦点制御する際のレンズの移動量により判断することにより撮影対象物の距離を測定するコントラスト測距手段とを備えた測距装置における測距方法であって、前記パッシブ測距手段による測距で得られた各測距エリア毎の測距結果のうち、最短の測距結果から所定量の範囲内にある測距結果が得られた測距エリアを抽出する第１の抽出ステップと、前記第１の抽出ステップにて抽出された測距エリア及び最短の測距結果の測距エリアのうち、前記パッシブ測距手段による測距にて前記ラインセンサの出力信号に基づき得られるコントラストが最も高い測距エリアを抽出する第２の抽出ステップと、前記第２の抽出ステップにて抽出された測距エリアに対しコントラスト測距を行うよう前記コントラスト測距手段を制御する制御ステップとを有することを特徴とする。

以上の発明では、パッシブ測距手段とコントラスト測距手段とを備えた測距装置において、まず、パッシブ測距手段による測距で得られた各測距エリア毎の測距結果のうち、最短の測距結果から所定量の範囲内にある測距結果が得られた測距エリアを抽出し、次に、当該抽出された測距エリア及び最短の測距結果の測距エリアのうち、パッシブ測距手段による測距にてラインセンサの出力信号に基づき得られるコントラストが最も高い測距エリアを抽出する。そして、この抽出された測距エリア（コントラストが最も高い測距エリア）に対しコントラスト測距を行うようコントラスト測距手段を制御する。本発明は、このような一連の処理が実行可能である（又は実行される）ことを特徴とする。

本発明によれば、パッシブ測距手段による測距で得られた各測距エリア毎の測距結果のうち、最短の測距結果から所定量の範囲内にある測距結果が得られた測距エリアを抽出し、当該抽出された測距エリア及び最短の測距結果の測距エリアのうち、パッシブ測距手段による測距にてラインセンサの出力信号に基づき得られるコントラストが最も高い測距エリアを抽出し、そして、この抽出された測距エリア（コントラストが最も高い測距エリア）に対しコントラスト測距を行うようコントラスト測距手段を制御する。即ち、最短の測距結果から所定量の範囲内にある測距結果が得られた測距エリアのうち、コントラストが最も高い測距エリアに対し、コントラスト測距が実行される。このため、パッシブ測距手段による測距にて最短の測距結果となったエリアのコントラストが低い場合であっても、コントラスト測距の精度が低下することを回避でき、コントラスト測距を行うエリアを絞りつつ、精度の高い測距を行うことができる。

［測距装置の構成］
以下、図面を参照して本発明に係る測距装置の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は一実施形態に係る測距装置１０の構成を示す模式図である。図２は図１に示したラインセンサとウインドウのシフト操作との関係を示す模式図である。

一実施形態に係る測距装置１０は、測距用レンズを通して測距対象物の一対の画像が結像された一対のラインセンサの出力信号に基づき、左右方向に設定された複数の測距エリアごとに相関演算を実行し、各測距エリアの相関演算ごとに得られた最大の相関度を示す複数の有効な極小値に基づいて測距対象物までの距離を測定するパッシブ測距機能と、撮影用レンズを通して撮影対象物のコントラストの高低を前記撮影用レンズの焦点制御する際のレンズの移動量により判断することにより撮影対象物の距離を測定するコントラスト測距機能の両方を備えた測距装置であり、例えばＡＦ（Auto Focus）カメラやビデオカメラなどに使用される。

図１に示すように、一実施形態の測距装置１０は、測距用のセンサデータを生成するラインセンサユニット１と、このラインセンサユニット１から出力されるセンサデータに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算処理する測距演算装置２と、撮影用レンズ３と、撮像素子４とを備えている。

ラインセンサユニット１は、相互に並列に配置された左右一対の結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒと、これらの結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒを通して測距対象物Ｓの一対の画像がそれぞれ結像される受光センサとしての左右一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒと、このラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒからの信号を処理するラインセンサ制御回路１Ｃとを備えている。

左右一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒは、例えば２３４個などの多数に分割されたフォトダイオードなどのセル（画素）が直線状に配列されて構成される。ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルは、それぞれの受光面に結像された測距対象物Ｓの画像の光量を光電変換することにより、測距対象物Ｓの画像の輝度信号をラインセンサ制御回路１Ｃに出力する。

ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルには、その出力信号を取り出す際に使用されるセル番号が付される。例えば左側のラインセンサ１Ｂ−Ｌの各セルには、図の左側から順にＬ１〜Ｌ２３４のセル番号が付され、右側のラインセンサ１Ｂ−Ｒでは図の左側から順にＲ１〜Ｒ２３４のセル番号が付される。なお、左右のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの先頭側の５個および末尾側の５個のセルは、いわゆるダミーのセルであるため、左側のラインセンサ１Ｂ−Ｌの有効画素数はＬ６〜Ｌ２２９の２２４個となり、右側のラインセンサ１Ｂ−Ｒの有効画素数はＲ６〜Ｒ２２９の２２４個となる。

ラインセンサ制御回路１Ｃは、後述する測距演算装置２のラインセンサ制御部２Ａからの要求信号に応じてラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒを制御し、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルからセル番号と関連付けて輝度信号を入力する。そして、このラインセンサ制御回路１Ｃは、入力した輝度信号を積分処理（時系列的な加算処理）することにより、相関演算に使用するためのセンサデータを各セル毎にセル番号に関連付けて生成する。ちなみに、このセンサデータは、測距対象物Ｓの画像が明るいほど低く、暗いほど高い値を示す。

測距演算装置２は、マイクロコンピュータのハードウェアおよびソフトウェアを利用して構成される。この測距演算装置２は、ラインセンサ制御回路１Ｃから入出力インターフェース（不図示）を介して入力されるアナログ信号のセンサデータをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２Ｂの他、このＡ／Ｄ変換部２Ｂにより変換されたデジタル信号のセンサデータ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、測距対象物Ｓまでの距離を演算するためのプログラムやデータが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、ＲＯＭおよびＲＡＭに記憶されたデータに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算するための各種の演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）などの図示しないハードウェアを備えている。

この測距演算装置２には、Ａ／Ｄ変換部２Ｂを介して入力されるセンサデータに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を測定するパッシブ測距手段として、ラインセンサ制御部２Ａ、センサデータ格納部２Ｄ、相関演算部２Ｅ、ウインドウシフト部２Ｆ、極小値判定部２Ｇ、測距エラー判定部２Ｈ、距離演算部２Ｉ及びコントラスト検出部２Ｊが、ソフトウェアとして構成されている。

また、測距演算装置２には、Ａ／Ｄ変換部２Ｐを介して入力される撮像データに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を測定するコントラスト測距手段として、コントラスト検出部２Ｑ、撮像素子制御部２Ｎ及びレンズ制御部２Ｍが、ソフトウェアとして構成されている。

次に、パッシブ測距手段に関する各構成部について説明する。

ラインセンサ制御部２Ａは、測距処理の開始に伴いラインセンサユニット１のラインセンサ制御回路１Ｃに要求信号を出力してラインセンサ制御回路１Ｃにセンサデータを生成させる。

センサデータ格納部２Ｄは、ラインセンサ制御回路１Ｃにより生成された一対のセンサデータをＡ／Ｄ変換部２ＢによりＡ／Ｄ変換して入力し、入力されたセンサデータを、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルの番号と関連付けたセンサデータとして格納する。

ウインドウシフト部２Ｆは、センサデータ格納部２Ｄに格納されたセンサデータから相関演算に使用する一対のセンサデータを読み出すための一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト操作を制御する。

相関演算部２Ｅは、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上にそれぞれ設定された各測距エリアＭ，ＬＭ，Ｌ，ＲＭ，Ｒ（図２参照）単位で一対のウインドウＷＬ，ＷＲが交互に１づつ相対的にシフト操作されるごとに、センサデータ格納部２Ｄから一群のセンサデータを読み出して、相関演算を実行する。

この相関演算は、一方のウインドウＷＬにより読み出された一群のセンサデータと、他方のウインドウＷＲにより読み出された一群のセンサデータとの間における各センサデータ同士の差分の絶対値を求め、その絶対値の総和を相関値として求めるものである。この相関値は、値が小さいほど相関度が高く、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像された測距対象物Ｓの画像が相互に似ていることを示す。

ここで、測距対象物Ｓが遠距離に位置する場合には、一対の結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒを通して一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像される測距対象物Ｓの一対の画像の位置ズレが小さくなり、測距対象物Ｓが近距離に位置するほど、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像される測距対象物Ｓの一対の画像の位置ズレが大きくなる。そして、一対の画像の位置ズレの大小に応じた測距対象物Ｓまでの距離は、一対の画像が相互に似ていることを示す相関度が最大となるまでの一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量として検出することができる。すなわち、測距対象物Ｓまでの距離は、原理的には図３のグラフに示すように、相関演算により得られた相関値ｆ（ｎ）が「最小極小値（ピーク値）」となるに至るまでの一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｎ「ｎ／最小極小値」として検出することができる。

上記の相関演算部２Ｅにより得られた最小極小値に基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算するため、極小値判定部２Ｇは測距演算に有効な最小極小値を有効極小値として判定し、測距エラー判定部２Ｈは有効極小値について測距エラーとするか否かの判定を行い、距離演算部２Ｉは、測距エラー無しと判定された有効極小値のみを対象としてその有効極小値に対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｎを決定し、決定したウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｎに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算する。コントラスト検出部２Ｊは、極小値判定部２Ｇによる判定で有効極小値とされたところのウインドウのセンサデータに基づいて、コントラストを検出する。各構成の詳細な動作は、図４に基づき、後で説明する。

次に、コントラスト測距手段に関する各構成部について説明する。

撮像素子制御部２Ｎは撮像素子４を制御し、レンズ制御部２Ｍは、撮影用レンズ３を移動させ、焦点合わせ調整を制御する。

コントラスト検出部２Ｑは、Ａ／Ｄ変換部２Ｐを介して入力される撮像データに基づいて撮影対象物のコントラストの高低を検出し、後述の図５のコントラストＡＦ処理を実行制御し、レンズ制御部２Ｍによって撮影用レンズ３をコントラスト検出値が増加する方向に複数回往復移動させることにより、撮影用レンズ３の焦点制御を行う。

［パッシブ測距処理とコントラストＡＦ処理］
ここで、図４、図５を用いてパッシブ測距処理とコントラストＡＦ（自動焦点合わせ：Auto Focus）処理を説明する。

図４のパッシブ測距処理では、まず、ラインセンサ制御部２Ａが、ラインセンサユニット１のラインセンサ制御回路１Ｃに信号を出力してラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの初期設定（例えば、使用するセルの設定等）を行い（Ｓ１）、さらに、ラインセンサ制御回路１Ｃに要求信号を出力してラインセンサ制御回路１Ｃによってセンサデータを生成させる。即ち、ラインセンサ制御回路１Ｃは、ラインセンサ制御部２Ａからの要求信号に応じてラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒを制御し、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルからセル番号と関連付けて輝度信号を入力する。そして、ラインセンサ制御回路１Ｃは、入力した輝度信号を積分処理（時系列的な加算処理）することにより、相関演算に使用するためのセンサデータを各セル毎にセル番号に関連付けて生成する（Ｓ２）。

次に、Ａ／Ｄ変換部２Ｂが、上記生成されたセンサデータをラインセンサ制御回路１Ｃから読み出しＡ／Ｄ変換処理を施す（Ｓ３）。Ａ／Ｄ変換後のセンサデータはセンサデータ格納部２Ｄに出力され、センサデータ格納部２ＤではＡ／Ｄ変換後のセンサデータは、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルの番号と関連付けたセンサデータとして格納される。

次に、相関演算部２Ｅが、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上にそれぞれ設定された各測距エリアＭ，ＬＭ，Ｌ，ＲＭ，Ｒ（図２参照）単位で一対のウインドウＷＬ，ＷＲが交互に１づつ相対的にシフト操作されるごとに、センサデータ格納部２Ｄから一群のセンサデータを読み出して、相関演算を実行する（Ｓ４）。

ウインドウＷＬ，ＷＲの位置は、最初の相関演算では予め定められた位置に設定されており、２回目以降はウインドウシフト部２Ｆによりシフト操作された位置に設定される。このウインドウシフト部２Ｆは、図２に示すように、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上にそれぞれ一部重複して設定されたセンサ領域である中央エリアＭ、左中エリアＬＭ、右中エリアＲＭ、左エリアＬ、右エリアＲの５つの測距エリア単位ごとに、センサデータ格納部２Ｄ（図１参照）から一群のセンサデータをそれぞれ読み出して相関演算させるように、一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト操作を制御する。この場合、ウインドウシフト部２Ｆは、例えば中央エリアＭ、左中エリアＬＭ、左エリアＬ、右中エリアＲＭ、右エリアＲの順に一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト操作を制御する。

ここで、ラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの中央エリアＭ，Ｍにおけるシフト操作において、ウインドウシフト部２Ｆ（図１参照）は、左側のラインセンサ１Ｂ−Ｌに対応したウインドウＷＬを中央エリアＭの右端の最小シフト位置から左端の最大シフト位置へと順次１づつシフトさせ、右側のラインセンサ１Ｂ−Ｒに対応したウインドウＷＲを中央エリアＭの左端の最小シフト位置から右端の最大シフト位置へと順次１づつシフトさせる。その際、ウインドウシフト部２Ｆは、ウインドウＷＬ，ＷＲを交互に１ずつシフト操作する。

なお、ウインドウシフト部２Ｆによるラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの左中エリアＬＭ，ＬＭ、右中エリアＲＭ，ＲＭ、左エリアＬ，Ｌおよび右エリアＲ，Ｒにおけるシフト操作は、中央エリアＭ，Ｍにおけるシフト操作と原則的に同様であるため、詳細な説明は省略する。

図４のＳ４での相関演算は、一方のウインドウＷＬにより読み出された一群のセンサデータと、他方のウインドウＷＲにより読み出された一群のセンサデータとの間における各センサデータ同士の差分の絶対値を求め、その絶対値の総和を相関値として求めるものである。この相関値は、値が小さいほど相関度が高く、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像された測距対象物Ｓの画像が相互に似ていることを示す。

ここで、測距対象物Ｓが遠距離に位置する場合には、一対の結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒを通して一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像される測距対象物Ｓの一対の画像の位置ズレが小さくなり、測距対象物Ｓが近距離に位置するほど、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒ上に結像される測距対象物Ｓの一対の画像の位置ズレが大きくなる。そして、一対の画像の位置ズレの大小に応じた測距対象物Ｓまでの距離は、一対の画像が相互に似ていることを示す相関度が最大となるまでの一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量として検出することができる。すなわち、測距対象物Ｓまでの距離は、原理的には図３のグラフに示すように、相関演算により得られた相関値ｆ（ｎ）が「最小極小値（ピーク値）」となるに至るまでの一対のウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｎ「ｎ／最小極小値」として検出することができる。

次に、極小値判定部２Ｇは、相関演算部２Ｅにより得られた最小極小値に基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算するため、測距演算に有効な最小極小値を有効極小値として判定し（Ｓ５）、測距エラー判定部２Ｈは、有効極小値について測距エラーとするか否かの判定を行う（Ｓ６）。ここで、測距エラー判定部２Ｈは、例えば、（１）センサデータ格納部２Ｄから読み出されるセンサデータが超低輝度／超低コントラストのデータである場合、（２）センサデータ格納部２Ｄから読み出される左右のセンサデータに大きな差がある場合、（３）相関演算部２Ｅにより相関演算された相関値に相互差が小さい２つ以上の極小値が存在する場合、（４）相関演算部２Ｅにより相関演算された最小極小値と、これに対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量の前後２つのシフト量に対応する相関値との差が小さい場合の４つの場合において、極小値判定部２Ｇにより認定された有効極小値に測距エラーが有ると判定し、その判定信号を距離演算部２Ｉに出力する。

そして、距離演算部２Ｉは、測距エラー無しと判定された有効極小値のみを対象としてその有効極小値に対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｎを決定し、決定したウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｎに基づいて測距対象物Ｓまでの距離を演算する（Ｓ７）。具体的には、距離演算部２Ｉは、極小値判定部２Ｇから入力された「有効極小値（Ｍ）」，「有効極小値（ＬＭ）」・・・のうち、測距エラー判定部２Ｈにより測距エラー有りと判定された有効極小値を除き、その他の「有効極小値（Ｍ）」，「有効極小値（ＬＭ）」・・・に対応するウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量ｎを「ｎ有効極小値（Ｍ）」，「ｎ有効極小値（ＬＭ）」・・・として決定する。さらに、距離演算部２Ｉは、決定したウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量「ｎ有効極小値（Ｍ）」，「ｎ有効極小値（ＬＭ）」・・・のデータに基づき、測距対象物Ｓまでの距離を各測距エリアＭ，ＬＭ，Ｌ，ＲＭ，Ｒ（図２参照）単位ごとに、順次算出する。

この距離演算部２Ｉは、算出距離のうち最も近い距離を基準として、この基準距離から遠方側へ設定された所定距離範囲に含まれる他の測距エリアの算出距離との差をそれぞれ求め、得られたそれぞれの距離差の平均値を基準距離に加算することにより、測距対象物Ｓまでの最終的な距離を決定する。なお、所定距離範囲は、被写界深度などのピントの合う範囲として設定される。

また、距離演算部２Ｉは、測距対象物Ｓまでの距離をより詳細に演算するため、例えばウインドウＷＬ，ＷＲのシフト量「ｎ有効極小値（Ｍ）」に対応する「有効極小値（Ｍ）」と、その両側の２つのシフト量（図示省略）に対応する相関値とに基づいて相関値の補間値演算を実施する。そして、この補間値に対応するシフト量ｎに基づき、距離演算部２Ｉは、一対の結像レンズ１Ａ−Ｌ，１Ａ−Ｒと一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒとの間隔、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの中心間距離、一対のラインセンサ１Ｂ−Ｌ，１Ｂ−Ｒの各セルのピッチ間隔などのパラメータを参照して測距対象物Ｓまでの距離を演算する。

なお、上記の距離算出処理と並行して、コントラスト検出部２Ｊは、極小値判定部２Ｇによる判定で有効極小値とされたところのウインドウのセンサデータに基づいて、コントラストを検出する。

上記の距離演算部２Ｉによるパッシブ測距結果及びコントラスト検出部２Ｊによるコントラストの検出結果は、コントラスト検出部２Ｑに出力される。

次に、図５を用いてコントラストＡＦ処理を説明する。なお、図５の処理は、コントラスト検出部２Ｑにより実行制御される。

まず、レンズ制御部２Ｍによって撮影用レンズ３を、対象物から遠ざかる方向又は対象物に近づく方向のうち何れか所定の方向に駆動する（Ｓ１１）。ここでの「所定方向」は、撮影用レンズ３の初期位置に基づきコントラスト検出値が増加すると見込まれる規定の方向である。従って、Ｓ１１の駆動により撮影用レンズ３は上記所定の方向に移動し、当初は、後述のコントラスト検出部２Ｑにより検出されるコントラスト検出値が増加することとなる。

そして、コントラスト検出部２Ｑは、撮像素子制御部２Ｎにより撮像素子４に撮像データを出力させ、出力された撮像データをＡ／Ｄ変換部２ＰによりＡ／Ｄ変換した後、Ａ／Ｄ変換後の撮像データを取り込んで、コントラスト値を検出する（Ｓ１２）。

上記Ｓ１１のレンズ駆動と、Ｓ１２のコントラスト検出は、次のＳ１３で、検出されたコントラスト値が直前のコントラスト値よりも増加していない（減少した）と判定されるまで（即ち、検出されたコントラスト値が増加している間は）、繰り返し実行される。

そして、Ｓ１３で、検出されたコントラスト値が直前のコントラスト値よりも増加していないと判定された場合は、コントラスト値のピークを過ぎたと判断できるため、Ｓ１４へ進み、レンズ制御部２Ｍによって撮影用レンズ３の移動方向を反転させる。

その後は、レンズ制御部２Ｍによって、反転させた方向へ移動させるべく撮影用レンズ３を駆動し（Ｓ１５）、コントラスト検出部２Ｑは、上記同様に、Ａ／Ｄ変換後の撮像データよりコントラスト値を検出する（Ｓ１６）。そして、上記Ｓ１５のレンズ駆動と、Ｓ１６のコントラスト検出は、次のＳ１７で、検出されたコントラスト値が直前のコントラスト値よりも増加していない（減少した）と判定されるまで、繰り返し実行される。

そして、Ｓ１７で、検出されたコントラスト値が直前のコントラスト値よりも増加していないと判定された場合は、コントラスト値のピークを過ぎたと判断できるため、Ｓ１８へ進み、レンズ制御部２Ｍによって撮影用レンズ３の移動方向を再度反転させる。

さらに、レンズ制御部２Ｍによって、再度反転させた方向へ移動させるべく撮影用レンズ３を駆動し（Ｓ１９）、コントラスト検出部２Ｑは、上記同様に、Ａ／Ｄ変換後の撮像データよりコントラスト値を検出する（Ｓ２０）。そして、上記Ｓ１９のレンズ駆動と、Ｓ２０のコントラスト検出は、次のＳ２１で、検出されたコントラスト値が直前のコントラスト値よりも増加していない（減少した）と判定されるまで、繰り返し実行される。

Ｓ２１で、検出されたコントラスト値が直前のコントラスト値よりも増加していないと判定された場合は、コントラスト値のピークを過ぎたと判断できるため、Ｓ２２へ進み、レンズ制御部２Ｍによって撮影用レンズ３の移動方向を再度反転させる。そして、最後に、レンズ制御部２Ｍによって、Ｓ２２で反転させた方向へ移動させるべく撮影用レンズ３を所定量だけ駆動する（Ｓ２３）。ここでの所定量は最終的な位置の微調整量として予め定められた量である。

以上のようにして、撮影用レンズ３は、コントラスト値がほぼピークになる位置に位置決めされ、コントラストＡＦ処理が終了する。なお、この状態で、コントラスト検出部２Ｑは、予め記憶した撮影用レンズ３の位置と対象物までの距離との対照テーブルを参照することで、コントラストＡＦ処理後の撮影用レンズ３の位置に基づいて対象物までの距離を算出することができる。

［本発明に係る処理の説明］
以下、図６を用いて本発明に係る測距制御を含んだコントラストＡＦ処理を説明する。

まず、Ｓ３１では、前述した図４のパッシブ測距処理を実行し、距離演算部２Ｉは５つのエリア各々の測距結果（右エリア測距結果、右中エリア測距結果、中央エリア測距結果、左中エリア測距結果、左エリア測距結果）を算出する。なお、距離演算部２Ｉは、右エリア測距結果を変数AFSET0に、右中エリア測距結果を変数AFSET1に、中央エリア測距結果を変数AFSET2に、左中エリア測距結果を変数AFSET3に、左エリア測距結果を変数AFSET4に、それぞれ設定する。

Ｓ３２では、コントラスト検出部２Ｑが、変数AFSET0〜AFSET4を距離演算部２Ｉから受け取り、これら変数AFSET0〜AFSET4を相互に比較して、これらのうち最も小さいものを求める。これにより、５つのエリアのうち最も小さい測距結果が得られたエリア（以下「最至近エリア」という）を検出する。Ｓ３２以降の処理は、コントラスト検出部２Ｑにより実行される。

次のＳ３３では、右エリアが最至近エリアであるか否かを判定し、右エリアが最至近エリアであれば、後述のＳ３６へジャンプする。右エリアが最至近エリアでなければ、Ｓ３４へ進み、変数AFSET0（右エリア測距結果）が、最至近エリアの変数AFSET（最至近エリアの測距結果）から所定値１を減じた値よりも大きいか否かを判定する。即ち、ここでは、右エリア測距結果が、最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるか否かが判定される。

ここで、図１０を用いて本実施形態での「測距結果」について補足説明する。図１０に示すように、本実施形態での「測距結果」は、図４のパッシブ測距処理において「１／距離」に比例した値として算出される。このため、あるエリアの測距結果が、最至近エリアの測距結果から所定値１を減じた値よりも大きい場合とは、最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にある場合といえる。この所定値１の量は、距離に換算すると、近い距離ほど短くなり遠い距離ほど長くなる。なお、ここでの「所定値１」は例えば、３０程度の値を採用することができる。

図６のＳ３４で、変数AFSET0が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値よりも大きい場合は、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット０に「１」をセットし（Ｓ３５）、Ｓ３６へ進む。一方、変数AFSET0が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値以下の場合は、Ｓ３５をスキップしてＳ３６へジャンプする。

上記Ｓ３３〜Ｓ３５の処理により、右エリアが最至近エリアでなく、右エリア測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にある場合に、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット０に「１」がセットされることとなる。

次のＳ３６では、右中エリアが最至近エリアであるか否かを判定し、右中エリアが最至近エリアであれば、後述のＳ３９へジャンプする。右中エリアが最至近エリアでなければ、Ｓ３７へ進み、変数AFSET1（右中エリア測距結果）が、最至近エリアの変数AFSET（最至近エリアの測距結果）から所定値１を減じた値よりも大きいか否かを判定する。即ち、ここでは、右中エリア測距結果が、最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるか否かが判定される。

変数AFSET1が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値よりも大きい場合は、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット１に「１」をセットし（Ｓ３８）、Ｓ３９へ進む。一方、変数AFSET1が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値以下の場合は、Ｓ３８をスキップしてＳ３９へジャンプする。

上記Ｓ３６〜Ｓ３８の処理により、右中エリアが最至近エリアでなく、右中エリア測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にある場合に、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット１に「１」がセットされることとなる。

次のＳ３９では、中央エリアが最至近エリアであるか否かを判定し、中央エリアが最至近エリアであれば、後述のＳ４２へジャンプする。中央エリアが最至近エリアでなければ、Ｓ４０へ進み、変数AFSET2（中央エリア測距結果）が、最至近エリアの変数AFSET（最至近エリアの測距結果）から所定値１を減じた値よりも大きいか否かを判定する。即ち、ここでは、中央エリア測距結果が、最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるか否かが判定される。

変数AFSET2が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値よりも大きい場合は、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット２に「１」をセットし（Ｓ４１）、Ｓ４２へ進む。一方、変数AFSET2が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値以下の場合は、Ｓ４１をスキップしてＳ４２へジャンプする。

上記Ｓ３９〜Ｓ４１の処理により、中央エリアが最至近エリアでなく、中央エリア測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にある場合に、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット２に「１」がセットされることとなる。

次のＳ４２では、左中エリアが最至近エリアであるか否かを判定し、左中エリアが最至近エリアであれば、後述のＳ４５へジャンプする。左中エリアが最至近エリアでなければ、Ｓ４３へ進み、変数AFSET3（左中エリア測距結果）が、最至近エリアの変数AFSET（最至近エリアの測距結果）から所定値１を減じた値よりも大きいか否かを判定する。即ち、ここでは、左中エリア測距結果が、最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるか否かが判定される。

変数AFSET3が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値よりも大きい場合は、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット３に「１」をセットし（Ｓ４４）、Ｓ４５へ進む。一方、変数AFSET3が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値以下の場合は、Ｓ４４をスキップしてＳ４５へジャンプする。

上記Ｓ４２〜Ｓ４４の処理により、左中エリアが最至近エリアでなく、左中エリア測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にある場合に、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット３に「１」がセットされることとなる。

次のＳ４５では、左エリアが最至近エリアであるか否かを判定し、左エリアが最至近エリアであれば、後述のＳ４８へジャンプする。左エリアが最至近エリアでなければ、Ｓ４６へ進み、変数AFSET4（左エリア測距結果）が、最至近エリアの変数AFSET（最至近エリアの測距結果）から所定値１を減じた値よりも大きいか否かを判定する。即ち、ここでは、左エリア測距結果が、最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるか否かが判定される。

変数AFSET4が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値よりも大きい場合は、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット４に「１」をセットし（Ｓ４７）、Ｓ４８へ進む。一方、変数AFSET4が、最至近エリアの変数AFSETから所定値１を減じた値以下の場合は、Ｓ４７をスキップしてＳ４８へジャンプする。

上記Ｓ４５〜Ｓ４７の処理により、左エリアが最至近エリアでなく、左エリア測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にある場合に、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット４に「１」がセットされることとなる。

次のＳ４８では、エリア検出用フラグD_CONT_Fが０に等しい（即ち、エリア検出用フラグD_CONT_Fのビット０〜４が全て０である）か否かを判定する。エリア検出用フラグD_CONT_Fが０に等しい場合は、最至近エリアでないエリアのうち、測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるエリアは存在しなかったと判断できるため、コントラストＡＦ処理を実行すべきエリアとしては、パッシブ測距の測距結果が最至近となったエリア（最至近エリア）以外に無いといえる。そのため、Ｓ５１へ進み、パッシブ測距の測距結果が最至近となったエリア（最至近エリア）に対し、前述した図５のコントラストＡＦ処理を実行する。

一方、Ｓ４８の判定で、エリア検出用フラグD_CONT_Fが０に等しくない場合は、最至近エリアでないエリアのうち、測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるエリアが存在すると判断できるため、コントラストＡＦ処理を実行すべきエリアとしては、最至近エリアに加え、上記測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるエリア（即ち、エリア検出用フラグD_CONT_Fの「１」となっているビットに対応したエリア）も候補として挙げることができ、それら候補のエリアの中で、図１のコントラスト検出部２Ｊによりパッシブ測距にて検出されたコントラストが最大となるエリアが選択されることが望ましい。そのため、Ｓ４９へ進み、最至近エリア及び上記測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にあるエリアの中で、コントラスト検出部２Ｊによってパッシブ測距にて検出されたコントラストが最大となるエリアを抽出し、Ｓ５０にて、上記抽出されたエリアに対し、前述した図５のコントラストＡＦ処理を実行する。

以上のような図６の処理により、例えば図７のように、パッシブ測距にて中央エリアが最至近エリアとなり、他の全てのエリアの測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にある場合、図６のＳ４９で最至近エリアも含めた全てのエリアの中でパッシブ測距にて検出されたコントラストが最大となるエリアとして右中エリアが選択され、右中エリアに対し、前述した図５のコントラストＡＦ処理が実行される。

また、図８のように、パッシブ測距にて中央エリアが最至近エリアとなり、右中エリアの測距結果のみが最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にある場合、図６のＳ４９で最至近エリアと右中エリアのうち、パッシブ測距にて検出されたコントラストが最大となるエリアとして右中エリアが選択され、右中エリアに対し、前述した図５のコントラストＡＦ処理が実行される。

一方、図９のように、パッシブ測距にて中央エリアが最至近エリアとなり、他の全てのエリアの測距結果が最至近エリアの測距結果から所定値１の範囲内にない場合は、最至近エリアである中央エリアに対し、前述した図５のコントラストＡＦ処理が実行される。

以上のような本発明の実施形態によれば、パッシブ測距結果での最至近エリアのコントラストが低い場合であっても、コントラスト測距の精度が低下することを回避でき、コントラスト測距を行うエリアを絞りつつ、精度の高い測距を行うことができる。

なお、上記実施形態では、パッシブ測距のエリアを５つのエリアとした例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば３つのエリア、７つのエリアなど、さまざまなエリアの分割を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る測距装置の構成を示す模式図である。 図１に示したラインセンサとウインドウのシフト操作との関係を示す模式図である。 一対の測距対象物の画像の相関値とウインドウのシフト量との関係を示すグラフである。 パッシブ測距処理を示す流れ図である。 コントラストＡＦ処理を示す流れ図である。 本発明に係る測距制御を含んだコントラストＡＦ処理を示す流れ図である。 図６の処理結果を説明するための第１の事例を示す図である。 図６の処理結果を説明するための第２の事例を示す図である。 図６の処理結果を説明するための第３の事例を示す図である。 パッシブ測距の測距結果を説明するための図である。

符号の説明

１…ラインセンサユニット、１Ａ…結像レンズ、１Ｂ…ラインセンサ、１Ｃ…ラインセンサ制御回路、２…測距演算装置、２Ａ…ラインセンサ制御部、２Ｂ…Ａ／Ｄ変換部、２Ｄ…センサデータ格納部、２Ｅ…相関演算部、２Ｆ…ウインドウシフト部、２Ｇ…極小値判定部、２Ｈ…測距エラー判定部、２Ｉ…距離演算部、２Ｊ…コントラスト検出部、２Ｍ…レンズ制御部、２Ｎ…撮像素子制御部、２Ｐ…Ａ／Ｄ変換部、２Ｑ…コントラスト検出部、３…撮影用レンズ、４…撮像素子、１０…測距装置。

Claims (2)

1. 測距用レンズを通して測距対象物の一対の画像が結像された一対のラインセンサの出力信号に基づき、左右方向に設定された複数の測距エリアごとに相関演算を実行し、各測距エリアの相関演算ごとに得られた最大の相関度を示す複数の有効な極小値に基づいて測距対象物までの距離を測定するパッシブ測距手段と、
   撮影用レンズを通して撮影対象物のコントラストの高低を前記撮影用レンズの焦点制御する際のレンズの移動量により判断することにより撮影対象物の距離を測定するコントラスト測距手段と、
   前記パッシブ測距手段による測距で得られた各測距エリア毎の測距結果のうち、最短の測距結果から所定量の範囲内にある測距結果が得られた測距エリアを抽出する第１の抽出手段と、
   前記第１の抽出手段により抽出された測距エリア及び最短の測距結果の測距エリアのうち、前記パッシブ測距手段による測距にて前記ラインセンサの出力信号に基づき得られるコントラストが最も高い測距エリアを抽出する第２の抽出手段と、
   前記第２の抽出手段により抽出された測距エリアに対しコントラスト測距を行うよう前記コントラスト測距手段を制御する制御手段と、
   を備えた測距装置。
2. 測距用レンズを通して測距対象物の一対の画像が結像された一対のラインセンサの出力信号に基づき、左右方向に設定された複数の測距エリアごとに相関演算を実行し、各測距エリアの相関演算ごとに得られた最大の相関度を示す複数の有効な極小値に基づいて測距対象物までの距離を測定するパッシブ測距手段と、撮影用レンズを通して撮影対象物のコントラストの高低を前記撮影用レンズの焦点制御する際のレンズの移動量により判断することにより撮影対象物の距離を測定するコントラスト測距手段とを備えた測距装置における測距方法であって、
   前記パッシブ測距手段による測距で得られた各測距エリア毎の測距結果のうち、最短の測距結果から所定量の範囲内にある測距結果が得られた測距エリアを抽出する第１の抽出ステップと、
   前記第１の抽出ステップにて抽出された測距エリア及び最短の測距結果の測距エリアのうち、前記パッシブ測距手段による測距にて前記ラインセンサの出力信号に基づき得られるコントラストが最も高い測距エリアを抽出する第２の抽出ステップと、
   前記第２の抽出ステップにて抽出された測距エリアに対しコントラスト測距を行うよう前記コントラスト測距手段を制御する制御ステップと、
   を有する測距方法。

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