JP2881995B2 - 光学器械の対象検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えばカメラ等の光学器械の自動焦点調整を
行なう際の撮像対象の検出にとくに適する光学器械の対
象検出装置に関する。

〔従来の技術〕

カメラ等の光学器械用の自動焦点方式として、自然光
や照明光を受ける対象ないし被写体の映像を捉え、その
状態に応じて撮像レンズを合焦させるいわゆるパッシブ
方式が、赤外光等のパルスを対象に投射してその往復時
間から検出される対象までの距離に応じて撮像レンズを
合焦させるいわゆるアクティブ方式よりも、合焦精度が
高くかつ消費電力が少ない点で近年とくに注目され、そ
の実用化と普及が急速に進展しつつある。このパッシブ
方式にも、大別して撮像レンズを経由しないいわゆる外
光から対象までの距離を検出する三角測量方式と、撮像
レンズを経由した内光から合焦状態のずれを検出するTT
L（Through The Lens）方式とが知られている。

以下、上述の外光三角測量方式の方についてその概要
を第８図を参照しながら簡単に説明する。図において、
対象Ａの映像を捉えるための光学的手段として、１対の
小レンズ11と12が光学器械に互いに基線長ｂを隔てて組
み込まれ、対象Ａからの光を互いに異なる光路L1とL2を
介して受けて、その焦点距離ｆ付近に置かれたイメージ
センサ21と22上に対象Ａの映像I1とI2を図示の位置にそ
れぞれ結像する。映像I1およびI2の位置は、対象Ａが無
限遠にある時にはレンズ11および12の中心を通る光学器
械の光軸Lcとイメージセンサ21および22の交点にそれぞ
れあるが、対象Ａが光学器械に近付くとかかる原位置か
ら互いに逆方向に図でs1およびs2で示す距離だけシフト
する。

レンズ11と12から対象Ａまでの距離をｘとし、対象Ａ
を通る光軸が基線長ｂをb1とb2に分割するものとする
と、距離ｘおよび基線長部分b1を直交２辺とする三角形
と焦点距離ｆおよびシフト量s1を直交２辺とする三角形
が相似であるから、次式が成立する。

b1/x＝s1/f 同様にして、b2/x＝s2/f が成立する。ここでｂ＝b1＋b2であるから、いまｓ＝s1
＋s2と置くと、 b/x＝s/f となる。従って、映像I1とI2のそれぞれの原位置からの
シフト量s1とs2の和ｓをなんらかの手段で検出すれば、 ｘ＝bf/s により距離ｘを知ることができる。

このシフト量ｓの検出に当たっては、対象Ａの映像I1
とI2が点でなく必ずあるパターンを持っているから、左
右のイメージセンサ21と22内の各光センサが受ける光の
強度を表す映像データを集めた映像データ群によりこの
パターンを代表させ、かかる左右の映像データ群を上述
の無限遠に対応する原位置をそれぞれの基準点として相
互に映像データ１個分ずつ順次シフトさせながら、両映
像データ群が表す映像パターンを一致させるに必要なシ
フト数Ｓを求める。

このシフト数Ｓにイメージセンサ内の光センサの配列
ピッチを乗算すればシフト量ｓが得られ、このシフト量
ｓから上式により距離ｘを計算して撮像レンズをこれに
応じた位置に置くことにより光学器械を対象Ａに合焦さ
せることができるが、実際にはシフト量ｓや距離ｘを一
々計算する手間を省いて、シフト数Ｓ自体により光学器
械の撮像レンズの位置を調整するのが通例である。

なお、上述の映像データは例えば４〜８ビットのディ
ジタルデータで、シフト数Ｓを求める際にそれらの集合
である左右の映像データ群が完全には一致しないことが
多いので、両映像データ群を相互にシフトさせたつど適
宜な評価関数によって両群間の相関を順次検定して行
き、この検定結果が最大相関を示すシフト数Ｓを求める
のがふつうである。また、この最大相関点を求める際に
その付近の評価関数値を参照する補間法を利用して、整
数のシフト数Ｓのかわりに小数点以下の値をもつシフト
値Ｓを計算するようにすれば、光学器械の合焦精度を一
層向上できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述のように光学器械を合焦させる対象は
もちろんそのファインダで狙った正面方向の対象である
が、この際に対象を検出すべき視野をあまり広げると、
複数個の対象が視野に入って来てその内のどれを検出し
ているかが不定になりやすいので、合焦を正確にする上
では視野を狭く設定するのが有利である。ところが、対
象検出用の視野を狭めると、第９図のように２個の対象
A1とA2,例えば並んで立っている二人の人物の間をファ
インダで狙うと、光学器械位置はその光軸Lcの方向の例
えば無限遠にある背景を検出してそれに焦点を合わせる
ので、写真としてはピントぼけになってしまうことにな
る。

かかるいわゆる中抜けによる不都合を対象検出用の視
野を広げることなく解決するには、例えば本件出願人が
前に提案した光軸に対し斜め方向にある対象の距離検出
技術（特開昭60−15506号公報および特開昭61−12001号
公報を参照）を利用することができる。

すなわち、かかる斜め方向の測距技術を利用すれば、
第10図のように光学器械１のファインダの方向を固定し
たままで、その光軸Lcの方向およびこれと角度αをなす
斜め方向を含む例えば計３個の方向にある対象までの距
離をそれぞれ検出した上で、これら３個の検出結果中か
ら撮影に最適な対象を選択してそれに光学器械を合焦さ
せ得る。しかし、かかる従来のいわゆる３点測距法で
は、一般に傾斜角度αの調整が容易でないため固定角と
するのがふつうなので、対象があらかじめ設定された斜
め方向の近くにある場合だけ有効で、この方向から外れ
るとその効果を充分にないし全く発揮できない問題があ
る。

かかる現状に鑑み、本発明の目的は対象を検出すべき
斜め方向の光軸からの角度の選択や調整が容易な対象検
出装置を得ることにある。

本発明のより具体的な目的は、三角測量方式やTTL方
式の自動焦点カメラ等の光学器械に適する正面方向と可
変な斜め方向を含む３方向の対象検出装置を得ることに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、三角測量方式に適する対象検出装置
では、上記構成中の光学的手段と，イメージセンサ手段
と，検出手段とに対し、イメージセンサ手段により発生
される１対の映像データ群から光軸方向およびそれと正
負の傾斜角度をなす方向の部分視野に対応する部分群を
３対抽出する抽出手段を組み合わせ、抽出手段に対し傾
斜角度をもつ部分視野の光軸に対する傾斜角度を指定
し、検出手段により３対の部分群のそれぞれにつきシフ
ト値を検出してこれらに対応する各部分視野に含まれる
対象の光学器械からの距離を示す指標とする。

さらにTTL方式に適する対象検出装置では、三角測量
方式用と同じ光学的手段と，イメージセンサ手段と，抽
出手段と，検出手段とによりこれを構成し、抽出手段に
対して傾斜角度をもつ部分視野の光軸に対する傾斜角度
を指定し、検出手段により３対の部分群のそれぞれにつ
きシフト値を検出してこれらに対応する各部分視野内に
含まれる対象に対する光学器械の撮像レンズの合焦状態
を示す指標とする。

これら対象検出手段のいずれについても、１対の光学
的手段を所定の相互間隔を置いて配置された１対のレン
ズで構成するのが最も簡単かつ有利である。イメージセ
ンサ手段は１対の光学的手段に対応して１対ないし共通
に設けることができ、いずれの場合にもその各光センサ
から映像データを複数ビット構成のディジタルデータの
形で発生させるのが望ましい。また、抽出手段および検
出手段は光学器械に通常組み込まれているマイクロコン
ピュータにそのソフトウエアの形で装荷するのが有利で
ある。なお、抽出手段により抽出する１対の部分群は互
いに同じ個数の映像データからなるようにするのがよ
い。

三角測量方式とTTL方式用の対象検出装置のいずれに
おいても、抽出手段に対する斜めの部分視野の光軸に対
する傾斜角度の指定を正負両方向に対し同角度とするの
が合理的で、TTL方式用ではこの傾斜角度の指定を光学
器械の撮像レンズの焦点距離ないしズームレンズの場合
はズーム率に応じて指定するのが有利である。

〔作用〕

本発明の前項の構成がもつ作用をその構成手段ごとに
順を追って述べると次のとおりである。

１対の光学的手段は対象からの光を互いに異なる光路
を介して受けてその１対の映像をイメージセンサ手段上
に結像させ、イメージセンサセンサ手段から対象の各映
像のパターンをそれぞれ表す１対の映像データ群が発生
されるが、本発明ではこれら各群内の映像データの個数
を充分に設定することにより、従来よりも視野を広げて
その中に含まれ得る対象を検出できるようにする。

次の抽出手段はかかる１対の映像データ群からそれぞ
れ部分群を抽出して部分群の対を作るが、この部分群中
の映像データ数の選択によって対象を見る部分視野の視
野角を設定し、かつ部分群を映像データ群から抽出する
位置によってこの部分視野の光学器械の光軸に対する傾
斜角度を指定できるようにする。従って本発明では、こ
の指定により傾斜角度を変えながら狭い視野角の部分視
野内の対象を個別に検出できる。

次の検出手段は、このように傾斜角度が指定された部
分視野に対応して抽出手段により抽出された１対の部分
群から対象を検出するもので、これらの部分群内の映像
データを従来と同様に相互に順次シフトさせながらその
つど相関を検定して、検定結果が最高相関を示すシフト
値を検出することにより対象を検出する。このシフト値
は各部分視野内に含まれる対象の属性を，例えば三角測
量方式では前述のように光学器械からこの対象までの距
離を,TTL方式ではこの対象に対する撮像レンズの合焦状
態をそれぞれ表す指標となる。

以上のように、本発明では抽出手段に対し対象を検出
すべき部分視野の傾斜角度を，また必要に応じてその視
野角も任意に指定しながら部分視野ごとに対象を区別し
て検出できる。三角測量方式やTTL方式用では、光学器
械の光軸方向と正負の可変な傾斜角度方向をもつ３個の
部分視野についてそれぞれ対象を検出することができ、
従って前述の中抜け等の対象の見落としをなくして光学
器械の合焦精度を向上できる。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の具体実施例を説明す
る。第１図は本発明による光学器械の対象検出装置の基
本的な実施例の構成手段を模式的に示すものである。

第１図の上部に示された１対の光学的手段11と12は例
えば小レンズであって、図の上方の図示しない対象から
の光を第８図と同様に互いに異なる光路を介して受け、
対象の映像をイメージセンサ手段20上にそれぞれ結像さ
せる。この例の単一のイメージセンサ手段20は例えばフ
ォトダイオードアレイやCCD装置であって、対象の映像
をそれぞれ受ける各Ｍ個の光センサからなるイメージセ
ンサ部分21と22を含む。これらの両部分21と22が対応す
る光学的手段11と12の中心に対しそれぞれ張る角度が光
学器械の視野Ｖである。イメージセンサ手段20により発
生される１対の映像データ群LDとRDは、例えばAD変換器
23を介し光学器械に組み込まれたこの例ではマイクロコ
ンピュータ７のRAM内に読み込まれる。

なお、両映像データ群LDとRDは上述のイメージセンサ
部分21と22に対応して各Ｍ個の映像データからなり、各
映像データは例えば４〜８ビットのディジタルデータで
ある。以下、映像データ群LDとRD内の映像データを１〜
Ｍの範囲内で変化する変数ｐとｑを用いてLpとRqでそれ
ぞれ表す。

この実施例における抽出手段30と検出手段40はいずれ
もマイクロコンピュータ７内に装荷されたソフトウエア
で、その具体的動作例は後に第５図を参照して説明する
が、ここではその動作の概要のみを述べる。抽出手段30
は図示のように光軸Lcに対して傾斜角度θをもつ部分視
野Vpを定義するよう、左右１対の映像データ群LDとRDか
ら各ｍ個（ただしｍ＜Ｍ）の映像データからなる部分群
LdとRdをそれぞれ抽出する。図からわかるように、傾斜
角度θは部分群LdやRdを映像データ群LDやRDから抽出す
る位置により，部分視野Vpの視野角は各部分群内の映像
データ数ｍによりそれぞれ指定でき、これらの値は例え
ば図の設定器31から抽出手段30に対して指定される。

検出手段40はこの抽出手段30により抽出された両部分
群LdとRd内の映像データを相互に順次シフトさせながら
そのつど相関を検定して、検定結果が最高相関を示すシ
フト値Ｓの形で対象を検出するもので、その要領を第２
図に示す。すなわち、検出手段40は図の上部に示された
各ｍ個の映像データからなる部分群LdとRdから各ｎ個
（ｎ＜ｍ）の映像データからなる小部分群ｌとｒを図の
ように１映像データ分ずつ交互に順次シフトさせながら
取り出して組み合わせcj（ただしｊ＝０〜jm）を作り、
そのつど小部分群ｌとｒの映像データ間の相関を検定す
る。容易にわかるように変数ｊは部分群LdとRdを相互に
ずらせたシフト数を表し、その最大値jmは２（ｍ−ｎ）
である。

相関検定用の評価関数は、各組み合わせcj内の小部分
群ｌとｒの対応する映像データ間の例えば差の絶対値を
ｎ回加算することでよく、この場合には評価関数の値が
最小なとき最高相関になり、この最高相関に対応する変
数ｊの値が検出手段40からシフト値Ｓとして出力され
る。

次に第３図を参照して本発明を三角測量方式に適用し
た実施例を説明する。構成がごく簡略に示された光学器
械１は撮像レンズ２を含む光学系内にシャッタ３を組み
込んだレンズシャッタカメラであって、本発明装置によ
って検出される距離に応じアクチュエータ５により撮像
レンズ２を操作して所望の対象に合焦させた後に、シャ
ッタ３を開いてフィルム４に感光させる。撮像レンズ２
と機械的に結合されたエンコーダ６はその現在位置の検
出用である。

本発明の対象検出装置を構成する１対の光学的手段と
してのレンズ11と12は光学器械１のケースに固定され、
視野内の対象の映像をこの例ではそれらに対応して１対
設けられたイメージセンサ21と22の上にそれぞれ結像す
る。これら１対の映像のパターンを表す両イメージセン
サ21と22の検出出力はそれぞれAD変換器23を介して光学
器械１内に組み込まれたマイクロコンピュータ７に与え
られ、そのRAM内に映像データ群LDとRDとして読み込ま
れて記憶される。

この実施例における抽出手段30は、これら映像データ
群LDおよびRDから光学器械１の光軸の方向とそれに対し
正負の傾斜角度θをもつ２個の方向の部分視野に対応す
る部分群をそれぞれ抽出して３対の部分群を作る。第４
図はこの要領を示すもので、レンズ11と12にそれぞれ対
応して各Ｍ個の映像データからなる映像データ群LDとRD
が示されており、抽出手段30はこの左右の映像データ群
LDとRDからその下側に示されたように左右の部分群Ldと
Rdの３個の対ないし組み合わせC0〜C2を抽出する。各部
分群LdやRdは部分視野Vpを決めるｍ個の映像データから
なり、この例ではｍは例えば18に固定されているものと
する。

組み合わせC0の左右の部分群は光軸Lcの方向，組み合
わせC1とC2の左右の部分群はこれと正負の傾斜角度θを
なす方向の部分視野にそれぞれ対応し、角度θは第３図
の設定器31により抽出手段30に指定される。以下の説明
の都合上、これら３対の部分群の組み合わせｉ＝０〜２
である変数ｉを用いてCiで示すものとする。

検出手段40はかかる左右の部分群LdとRdの３個の組み
合わせを受け、各組み合わせCiごとに左右の部分群内の
相関を第２図の要領で調べて、最高相関が検定されたシ
フト数Siを出力する。

以下、これらの抽出手段30と検出手段40のこの実施例
における動作を第５図の流れ図を参照して具体的に説明
する。左側の列に前者の動作，右側の２列に後者の動作
をそれぞれ示す。

抽出手段30の最初のステップS30では、第３図の設定
器31から傾斜角度θの指定値を読み込む。次のステップ
S31では、第４図の映像データ群LD中の中央の映像デー
タ番号pmをその映像データ数Ｍを２で割ることにより求
める。この実施例ではＭは例えば100程度の偶数なの
で、この番号pmの映像データは図示のように映像データ
群の中央の右隣りになる。また、このステップS31では
上述の傾斜角度θに対応する第４図中の組み合わせC1や
C2の部分群の抽出位置を組み合わせC0の部分群の抽出位
置からずらせるべきデータ数ａを角度θの所定の関数ｆ
によって計算する。

なお、この例では第４図の組み合わせC0について示す
ように、左側の部分群Ldによる部分視野Vpの方向である
光軸Lcに対応するこの部分群Ld内の基準点が図のｂと2b
で分割して示すように右寄りの３分の１の所に設定さ
れ、右側の部分群Rdでは左寄りの３分の１の所に設定さ
れる。このため、ステップS32では部分群内の映像デー
タ数ｍを３で割ることによってこのｂを計算する。さら
に、検出手段50の動作用に第２図の小部分群ｌとｒの組
み合わせ番号の変数ｊの前述の最大値jmを計算してステ
ップS31を終える。なお、小部分群内の映像データ数ｎ
は部分群内の映像データ数ｍの３分の2,この例では12個
に設定されるので、上述の最大値jmは12になる。

続くステップS32では第４図の組み合わせ番号の変数
ｉを０にセットし、さらに基準データ番号変数prに前述
の映像データ群の中央のデータ番号pmを入れる。さら
に、ステップS34では第４図の部分群LdとRdの先頭デー
タ番号psとqsをそれぞれpr−ｂ＋１とpr−2b＋１で計算
する。

ついで流れは検出手段40としての動作に入り、その最
初のステップS40では第２図の小部分群の組み合わせ番
号変数ｊを０とすることによって、相関検定のために部
分群LdとRd内の映像データを相互にずらせるべきシフト
数を最初の０にセットする。さらに、第２図のように左
右の小部分群ｌとｒを順次交互にずらせるための符号変
数SNを１にセットし、かつ最小評価関数値Fmを充分大き
な初期値FMにセットする。続くステップS41では、第２
図の右側の部分群Rdの先頭データ番号qsからｍ−ｎを減
じることによりこれを右側の小部分群ｒの先頭データ番
号とする。なお、左側の部分群Ldの先頭データ番号psは
そのまま左側の小部分群ｌの先頭手段番号として使え
る。

ステップS42から相関検定のための評価関数の計算に
入る。ステップS42はその準備用で、評価関数値Ｆをま
ず０にセットし、第２図の小部分群ｌとｒ内のデータ番
号変数ｋに１を入れ、データ番号変数ｐとｑをそれぞれ
先頭データ番号psとqsにセットする。

次のステップS43が評価関数の計算ステップであっ
て、この実施例では小部分群ｌとｒ内の対応する映像デ
ータLpとRqの差の絶対値をとって評価関数値Ｆに対し逐
次加算する。続くステップS44ではデータ番号変数ｋが
小部分群内の映像データ数ｎに達したか否かを判定し、
未到達である限りステップS45で変数k,pおよびｑの値を
１ずつ進歩させた上で流れをステップS43に戻すことに
より評価関数値Ｆの計算を進める。

第２図の左右の小部分群のある組み合わせcjについて
評価関数値Ｆの計算が完了してデータ番号変数ｋの値が
ｎに達した時、流れはステップS44から動作ループを抜
けてステップS46に移る。このステップではいま計算が
完了した評価関数値Ｆが最小評価関数値Fmより小か否か
を判定し、否であれば動作をステップS48に移すが、然
りの場合は最小評価関数値Fmを評価関数値Ｆに書き換え
るとともに、第２図の小部分群の組み合わせ番号ｊの現
在値を第４図の部分群の組み合わせ番号ｉに対応するシ
フト値Siとして記憶する。

この後の動作はステップS48に入り、小部分群の組み
合わ番号変数ｊの値がその最大値jmに達したか否かを判
定し、否である限りステップS49で変数ｊの値を進歩さ
せる。次のステップS50では第２図の要領により左右の
小部分群ｌとｒを交互にずらせるため、符号変数SNが正
か負かによって動作を振り分ける。正の場合にはステッ
プS51で右側の小部分群ｒの先頭データ番号qsの値を一
つ減らし、負の場合にはステップ52で左側の小部分群ｌ
の先頭データ番号psの値を一つ増し、いずれの場合もス
テップS53で符号変数SNの正負を切り換える。この後の
流れは次の評価関数値Ｆの計算のためステップS42に戻
される。

小部分群の組み合わせ番号変数ｊを進めながら上と同
じ動作を繰り返して、その値が最大値jmに達したとき第
２図の左右の小部分群ｌとｒの全部の組み合わせについ
て相関検定が完了する。その結果の最高相関が検定され
たシフト値は、部分群の組み合わせ番号ｉのその時の値
に対応する前述のSiとして記憶されている。

上と同時に流れはステップS48から抽出手段30のステ
ップS34に移り、部分群の組み合わせ番号変数ｉの値が
その最大値２と比較される。変数ｉの値が２より小なと
き、動作はステップS35に移り変数ｉの値が歩進され
る。次のステップS36ではこの変数ｉの値により流れを
振り分け、その値が１の時はステップS37で映像データ
群の中央のデータ番号pmから前述の部分群の抽出位置を
ずらせるべきデータ数ａを減じることにより、その値が
２の時はステップS38で中央のデータ番号pmにデータ数
ａを加えることにより、次に抽出すべき部分群の基準デ
ータ番号prをそれぞれ指定する。この後の流れはステッ
プS33に戻され、歩進された変数ｉに対応する部分群の
組み合わせについて上述と同じ動作が繰り返される。

第４図に示した部分群LdとRdの３個の組み合わせC0〜
C2のすべてについてかかる動作が終了したとき、流れは
ステップS34から動作ループを抜け出し、これで抽出手
段30と検出手段40の全動作が完了したことになる。

第３図に戻って、対象特定手段60は抽出手段30により
左右の映像データ群LDとRDから抽出された第４図の左右
の部分群LdとRdの３個の組み合わせCi（ｉ＝０−２）の
それぞれにつき検出された対象までの距離を表すシフト
値Siを検出手段40から受け、これら３個のシフト値中か
ら設定器61により指定さる特定基準に従って１個を選定
してそれに対応する対象を特定する。この際の特定基準
としては目的に応じ種々な態様が可能で、例えば最も簡
単には光軸Lc方向と２個の傾斜角度θ方向の３個の部分
視野内の対象中で最も近いもの，つまり最大シフト値Si
の対象を特定する。実際には複数個の特定基準をコード
化し、設定器61でその指定基準を随時切り換え得るよう
にするのがよい。

対象特定手段60はこのようにして特定した対象に対す
るシフト値Ｓを出力し、これを受ける撮像レンズ制御手
段70はエンコーダ６の検出値がこのシフト値Ｓに適合す
るようにアクチュエータ５を介して撮像レンズ２の位置
を制御して光学器械１を特定された対象に合焦させる。

第６図に本発明をTTL方式の自動焦点カメラに適用し
た実施例を示す。この方式の光学器械１は対象の映像を
撮像レンズ２を経由した内光から捉えるもので、一眼レ
フカメラ等ではフォーカルプレーン形のシャッタがふつ
う用いられるが、図の例ではフィルム４を覆うシャッタ
８が傾動形で内光に対するミラーを兼ね、光学的手段10
の１対のレンズ11と12は図示のようにこのミラーで反射
される対象からの光を撮像レンズ２の互いに異なる部分
を通る光路L1とL2を介してそれぞれ受け、対象の映像を
単一のイメージセンサ手段20内の各イメージセンサ部分
21と22上に結像する。

前の実施例と同様に、イメージセンサ手段20の映像検
出出力はAD変換器23を介しマイクロコンピュータ７内に
１対の映像データ群LDとRDとして読み込まれ、その中に
抽出手段30と検出手段40と対象特定手段60と撮像レンズ
制御手段70がソフトウエアとして装荷される。また、撮
像レンズ２の位置を操作するためアクチュエータ５が設
けられるのも同じである。

よく知られているように、このTTL方式ではイメージ
センサ20が受ける１対の映像の基準位置からのシフト量
により光学器械１の合焦状態からのずれが検出され、こ
のずれをなくすように撮像レンズ２が制御される。第７
図に上述のイメージセンサ部分21と22がそれぞれ受ける
対象の映像I1とI2を相互に連結した形で示す。

第７図（ａ）〜（ｃ）は光学器械１の光軸Lcの方向に
ある対象を捉えた１対の映像I1とI2を簡略に示し、同図
（ａ）は合焦状態に，同図（ｂ）は前ピント状態に，同
図（ｃ）は後ピント状態にそれぞれ対応する。これらか
らわかるように、１対の映像I1とI2の位置は同図（ａ）
の合焦状態におけるそれぞれの基準位置から、同図
（ｂ）の前ピント状態では例えば内側に向けてs/2ず
つ，同図（ｃ）の後ピント状態では逆に外側に向けて−
s/2ずつそれぞれずれるので、両映像間の相対的な位置
ずれｓまたは−ｓを検出すれば、その大きさと符号から
光学器械１の合焦状態からのずれの程度と方向がわか
り、これをなくすように撮像レンズ２を制御すればよ
い。

第７図（ｄ）は光学器械１の光軸Lcから傾斜角度θの
方向にある対象を捉えた１対の映像を同図（ａ）に対応
する合焦状態について示す。容易にわかるようにこれら
の映像の位置は同図（ａ）の位置から同じ方向にかつ同
じシフト量saずつずれる。つまり、対象が斜め方向にあ
る場合その１対の映像の基準位置が上のsaずつずれるだ
けで、両映像のかかる基準位置からのずれｓにより合焦
状態からのずれを検出できることはなんら変わらない。

従ってこのTTL方式の場合も、第６図の抽出手段30に
より前に説明した第４図と全く同じ要領で１対の映像デ
ータ群LDとRDから組み合わせCiの部分群LdとRdを抽出す
る。第７図（ａ）と（ｄ）にはこの際に抽出手段30によ
り抽出される部分群LdとRdの範囲が便宜上映像と重ねて
示されており、第４図の組み合わせC0が同図（ａ）に，
例えば組み合わせC2が同図（ｄ）にそれぞれ対応する。
また、第７図（ａ）と（ｄ）の両映像の基準位置のシフ
ト量saは、第４図の部分群対LdとRdの抽出位置を組み合
わせCiごとにずらせる前述のデータ数ａに対応する。

また、検出手段40についても前の実施例と同じ要領で
部分群の組み合わせCiごとにシフト値Siを検出すること
でよい。従ってこの実施例における抽出手段30と検出手
段40の動作は第５図の流れと実質的に同じであり、これ
ら両手段により部分群の３個の組み合わせCi（ｉ＝０−
２）ごとにシフト値Siが検出され、組み合わせ番号ｉの
値に応じ光軸Lcの方向と傾斜角度θの２個の方向の部分
視野内の対象に対する光学器械１の合焦状態からのずれ
がそれぞれ検出される。

対象特定手段60の動作も前実施例と同じであってよ
く、これら３個のシフト値Siを受けて、その内の１個を
設定器61により指定される特定基準に従って選択するこ
とにより対象を特定した上で、それに対応するシフト値
Ｓを発することでよい。しかし、撮像レンズ制御手段70
の動作は前実施例と若干異なり、シフト値Ｓが示す合焦
状態からのずれの程度と方向に応じ撮像レンズ２をアク
チュエータ５を介してずれを許容限度内にするようにク
ローズドループ制御する。

なお、このTTL方式の例えば一眼レフカメラやビデオ
カメラ等の光学器械では、交換レンズやズームレンズを
撮像レンズ２に用いて焦点距離を切り換えないし制御す
る場合が多い。このため、この第６図の実施例では抽出
手段30に対して斜め方向の部分視野の傾斜角度θを指定
する設定器32を図示のように撮像レンズ２のレンズ系内
に組み込んで、抽出手段30に対する角度θの指定を撮像
レンズ２の焦点距離やズーム率に応じて切り換えるのが
望ましい。

以上説明した実施例に限らず、本発明は種々な態様で
実施が可能である。例えば、光学的手段とイメージセン
サ手段は実際には一体化モジュールの形で光学器械に組
み込むのが有利である。また実施例では抽出手段と検出
手段をソフトウエアとしたが、電子回路で構成してイメ
ージセンサ手段とともに専用の集積回路装置チップ内に
組み込むことももちろん可能で、この場合は映像データ
のAD変換機能もこれに組み込んで全体動作の速度と精度
を高めることができる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明の対象検出装置では、１対の光学
的手段により光学器械の視野内の対象から光を受けてそ
の１対の映像をイメージセンサ手段上に結像させて１対
の映像データ群を発生させ、抽出手段によって両映像デ
ータ群から光学器械の光軸に対し任意に指定可能な傾斜
角度をもつ部分視野に対応する１対の部分群を抽出し、
検出手段により両部分群の映像データを相互に順次シフ
トさせながら相関を検定して最高相関が検定されたシフ
ト値を指定傾斜角度の部分視野内に含まれる対象の属性
を表す指標として検出するようにし、さらに三角測量方
式およびTTL方式の光学器械に対しては、光軸方向およ
び正負の指定傾斜角度方向の３個の部分視野のそれぞれ
につきシフト値を検出して、これらシフト値を三角測量
方式では各部分視野内の対象までの距離,TTL方式では対
象に対する光学器械の合焦状態をそれぞれ示す指標とす
ることによって、次の効果を奏することができる。

（ａ）対象を検出すべき部分視野の傾斜角度を自由に指
定しながら部分視野ごとに対象を区別して検出でき、ま
た三角測量方式やTTL方式用では光学器械の光軸方向と
正負の可変な傾斜角度方向をもつ３個の部分視野ごとに
対象を検出できるので、視野内にある対象の見落としを
なくし、いわゆる中抜けを防止して合焦精度を向上でき
る。

（ｂ）必要に応じて部分視野の視野角も任意に指定して
対象の検出精度を一層向上できる。

（ｃ）光学器械を所望の方向に向けたままで斜め方向の
対象を検出してそれに合焦させることができるので、い
わゆるフォーカスロック機能のように所望対象に合焦さ
せた上で光学器械の向き変える必要がなくなり、それに
基づく手振れやシャッタチャンスの喪失の問題がなくな
る。

（ｄ）実施例のように、抽出手段と検出手段の動作が三
角測量方式およびTTL方式の光学器械に対し本質的に同
じでよいので、本発明による同じ対象検出装置を両方式
に共通に適用して経済性を向上させることができる。

このように本発明は光学器械の合焦精度を向上し、そ
の使い勝手を改善し、かつ経済性を向上する上で著効を
奏し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図までが本発明に関し、第１図は本発明
による光学器械の対象検出装置の基本的な実施例を模式
的に示す構成図、第２図は本発明を構成する検出手段の
動作説明用の部分群および小部分群の模式図、第３図は
三角測量方式の光学器械に適する実施例の構成図、第４
図は本発明を構成する抽出手段の動作説明用の映像デー
タ群と部分群の模式図、第５図は抽出手段と検出手段の
動作例を示す流れ図、第６図はTTL方式の光学器械に適
する実施例の構成図、第７図は該実施例における対象の
映像のパターン図、第８図は三角測量方式の原理を示す
対象と１対の光学的手段とイメージセンサ手段の関係位
置図である。第９図以降は従来技術に関し、第９図は光
学器械とその対象の関係位置図、第10図は光学器械とそ
の対象検出方向を示す模式図である。 これらの図において、 1:光学器械、2:撮像レンズ、3,8:シャッタ、4:フィル
ム、5:アクチュエータ、6:エンコーダ、7:マイクロコン
ピュータ、10:光学的手段、11,12:1対の光学的手段ない
しはレンズ、20:イメージセンサ手段、21,22:イメージ
センサ手段ないしイメージセンサ部分、23:AD変換器、3
0:抽出手段、31,32:設定器、40:検出手段、60:対象特定
手段、61:設定器、70:撮像レンズ制御手段、A,A1,A2:対
象、α：固定傾斜角、a:部分群の抽出位置をずらせるデ
ータ数、Ci:部分群の組み合わせ番号（ｉ＝０−２）、c
j:小部分群の組み合わせ番号（ｊ＝０−jm）、F:相関検
定用評価関数値、FM:評価関数の初期値、Fm:最小評価数
値、f:レンズの焦点距離、I1,I2:対象の１対の映像、i:
部分群の組み合わせ番号変数、j:小部分群の組み合わせ
番号変数、jm:変数ｊの最大値、Lc:光学器械の光軸、L
D:左側の映像データ群、Ld:左側の部分群、Lp:左側の映
像データ群の映像データ、L1,L2:互いに異なる光路l:左
側の小部分群、M:映像データ群内の映像データ数、m:部
分群内の映像データ数、n:小部分群内の映像データ数、
p,q:映像データ番号変数、pm:映像データ群の中央映像
データ番号、pr:部分群の基準データ番号、ps,qs:部分
群ないし小部分群の先頭データ番号、r:右側の小部分
群、RD:右側の映像データ群、Rd:右側の部分群、Rq:右
側の映像データ群の映像データ、S,Si:シフト値、s,s1,
s2:映像のシフト量、sa:映像の基準位置のずれ量、SN:
符号変数、S30〜S38:抽出手段の動作ステップ、S40〜S5
3:検出手段の動作ステップ、θ：部分視野の傾斜角度、
V:視野、Vp:部分視野、x:対象までの距離、である。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学器械の視野内の対象からの光を互いに
   異なる光路を介して受け該対象の映像をそれぞれ結像さ
   せる１対の光学的手段と、該光学的手段による１対の映
   像を受けそれらに対応する１対の映像データ群を発生さ
   せるイメージセンサ手段と、両映像データ群から光学器
   械の光軸方向およびそれに対し正負の傾斜角度を持つ２
   個の方向の部分視野にそれぞれ対応する部分群をそれぞ
   れ抽出して３対の部分群を作る抽出手段と、該抽出手段
   によって抽出される部分群対ごとにその１対の部分群内
   の映像データを相互に順次シフトさせながらそのつど相
   関を検出する検出手段とを備え、抽出手段に対し部分群
   対を抽出すべき部分視野の光学器械の光軸に対する角度
   を指定して、検出手段によって３対の部分群のそれぞれ
   について検出されるシフト値を各部分群対に対応する各
   部分視野内に含まれる対象の光学器械からの距離を示す
   指標としてそれぞれ検出するようにしたことを特徴とす
   る光学器械の対象検出装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、抽出手段
   に対し部分群を抽出すべき部分視野の光学器械の光軸に
   対する傾斜角度を正負両方向に対して同じ値に指定する
   ようにしたことを特徴とする光学器械の対象検出装置。
3. 【請求項３】光学器械の視野内の対象からの光をその撮
   像レンズを介しかつ互いに異なる光路を経て受け、該対
   象の映像をそれぞれ結像させる１対の光学的手段と、該
   光学的手段による１対の映像を受けそれらに対応する１
   対の映像データ群を発生するイメージセンサ手段と、両
   映像データ群から光学器械の光軸方向およびそれに対し
   正負の傾斜角度をもつ２個の方向の部分視野にそれぞれ
   対応する部分群をそれぞれ抽出して３対の部分群を作る
   抽出手段と、該抽出手段によって抽出される部分群対ご
   とにその１対の部分群内の映像データを相互に順次シフ
   トさせながらそのつど相関を検定して検定結果が最高相
   関を示すシフト値をそれぞれ検出する検出手段とを備
   え、抽出手段に対し部分群を抽出すべき部分視野の光学
   器械の光学器械の光軸に対する傾斜角度を指定して、検
   出手段により３対の部分群対のそれぞれについて検出さ
   れるシフト値を各部分群対に対応する各部分視野内に含
   まれる対象に対する光学器械の撮像レンズの合焦状態を
   示す指標としてそれぞれ検出するようにしたことを特徴
   とする光学器械の対象検出装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の装置において、抽出手段
   に対し部分群を抽出すべき部分視野の光学器械の光軸に
   対する傾斜角度を正負両方向に対して同じ値に指定する
   ようにしたことを特徴とする光学器械の対象検出装置。
5. 【請求項５】請求項３に記載の装置において、抽出手段
   に対し部分群を抽出すべき部分視野の光学器械の光軸に
   対する傾斜角度を光学器械の撮像レンズの焦点距離に応
   じて指定するようにしたことを特徴とする光学器械の対
   象検出装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の装置において、接像レン
   ズがズームレンズであり、そのズーム率に応じ部分視野
   の傾斜角度の指定が変化するようにしたことを特徴とす
   る光学器械の対象検出装置。