JP3551932B2 - Distance measuring device and imaging device using the same - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子を用いたディジタルカメラ等の撮像装置の測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子を用いたディジタルカメラ等の撮像装置では、一般的に撮像レンズの焦点調節を自動的に行うオートフォーカス機構が装備されている。特に、固体撮像素子から直接被写体像に関する情報（例えばコントラスト情報）が電気信号として出力されるため、撮像素子からの出力信号をモニタしながら撮像レンズの焦点位置を徐々に変化させ、コントラストが最大となる位置で撮像レンズを停止させればよい。この方式は「コントラスト方式」又は「山登り方式」等と呼ばれ、撮像素子を測距センサとして使用し、特別な測距機構を必要としないため、ディジタルカメラ等において広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記コントラスト方式によれば、１回の撮像では撮像レンズの移動量（デフォーカス量）を演算することができず、撮像レンズの焦点位置を微少量ずつ移動させながら繰り返し撮像しなければならず、被写体像を撮像素子上に合焦させるまでに一定の時間を要する。そのため、専用の測距機構を必要とする銀塩フィルムを用いるカメラ等のオートフォーカス機構の応答速度と比較して、コントラスト方式による応答速度が遅いという問題点を有している。
【０００４】
上記コントラスト方式の欠点を補うため、コントラスト方式と赤外線アクティブ方式等を併用したディジタルカメラも市販されているが、赤外線アクティブ方式はＴＴＬでないため、接写等の近距離撮像ではパララックスが生じ、コントラスト方式しか使用できないという問題点を有していた。
【０００５】
一方、撮像中における手振れ方向及び手振れ量を検出し、撮像レンズを手振れ方向とは逆方向に手振れ量に相当する量だけ移動させる手振れ補正機構が実用化されている。この手振れ補正機構は、撮像中という非常に短い時間に撮像レンズを高速で移動できる高性能な機構であるが、手振れを起こしやすい条件、例えば被写体の輝度が低く、露光時間の長くなる条件でしか使用されず、フラッシュを併用する場合や被写体の輝度が高い場合は不要であり、せっかくの機能が有効に利用されていないという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、手振れ補正機構を利用して被写体までの距離を測定する測距装置及びそれを用いた撮像装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の測距装置は、被写体像を所定位置に結像させるための撮像レンズと、前記被写体像の結像面に設けられ、光電変換により前記被写体像を所定の電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像レンズをその光軸に直交する面内で平行移動させるレンズ駆動機構と、前記撮像素子及び前記レンズ駆動機構を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記レンズ駆動機構を駆動して前記撮像レンズを前記光軸に直交する面内における任意の第１の位置に移動させ、前記撮像素子により被写体像を撮像し、第１画像情報として出力させ、次に前記レンズ駆動機構を制御して前記撮像レンズを前記撮像素子の中心に対して前記第１の位置と対称な第２の位置に移動させ、前記撮像素子により被写体像を撮像し、第２画像情報として出力させ、前記第１画像情報及び前記第２画像情報と、前記第１の位置と前記第２の位置の間の距離情報とを用いて被写体までの距離を演算し、出力することを特徴とする。
【０００８】
上記構成において、前記第１の位置及び前記第２の位置は、前記撮像素子の中心を通り前記撮像素子の縦辺に平行な線上、横辺に平行な線上及び対角線上のいずれかの位置であることが好ましい。
【０００９】
また、前記第１の位置及び前記第２の位置は、前記各線上における移動可能限界位置であることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記撮像レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構を具備し、前記第１画像情報及び前記第２画像情報からでは被写体までの距離が適切に得られなかった場合、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して、撮像レンズの焦点位置を変更し、測距動作をやり直すことが好ましい。
【００１１】
さらに、前記撮像素子は、前記各位置にそれぞれ対応する１又は２以上の測距領域に含まれる画素からの電気信号のみを出力することが好ましい。
【００１２】
さらに、前記撮像素子はＣ−ＭＯＳセンサであることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記撮像レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構を具備し、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を通常撮影に適する第１の距離範囲における任意の第１焦点位置に設定し、被写体までの距離を測定することが好ましい。
【００１４】
さらに、前記撮像レンズの焦点位置を前記第１焦点位置に設定して被写体までの距離が適切に得られなかった場合、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を接写又は近接撮影に適する第２の距離範囲における任意の第２焦点位置に設定し、再度被写体までの距離を測定することが好ましい。
【００１５】
さらに、前記第１の距離範囲は１ｍ以上４ｍ以下であり、第２の距離範囲は２０ｃｍ以上１ｍ未満であることが好ましい。
【００１６】
一方、本発明の撮像装置は、上記いずれかの構成を有する測距装置と、前記撮像素子から出力される電気信号に所定の処理を施して画像データとして出力する信号処理部と、前記画像データを用いてモニタ画像を表示する表示部及び前記画像データを記録する記録部の少なくとも一方を具備することを特徴とする。
【００１７】
上記構成において、前記測距装置によっては被写体までの距離が適正に得られなかった場合に、前記制御部は、前記レンズ駆動機構を制御して前記撮像レンズを基準位置に固定し、前記撮像素子を所定間隔で駆動して電気信号を出力させ、前記信号処理部により処理された各画像データのコントラストを比較し、前記焦点調節機構を制御して前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を移動させることが好ましい。
【００１８】
または、前記制御部は、前記測距装置により得られた被写体までの距離を用いて前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を移動させ、その後、前記レンズ駆動機構を駆動して前記撮像レンズを基準位置に固定し、前記撮像素子を所定間隔で駆動して電気信号を出力させ、前記信号処理部により処理された各画像データのコントラストを比較し、前記焦点調節機構を制御して前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を微調整することが好ましい。
【００１９】
さらに、撮像レンズの焦点距離又は像倍率に応じて、前記測距装置による被写体までの距離測定と前記撮像素子により得られた前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を移動させる方式のいずれかを選択することが好ましい。
【００２０】
さらに、上記各構成において、手振れ検出センサを具備し、前記撮像レンズの焦点位置を調節した後、前記撮像素子により被写体像を撮像する間、前記レンズ駆動機構を駆動して前記撮像レンズを手振れ方向とは逆方向に、手振れ量に相当する量だけ移動させ、手振れ補正を行うことが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について説明する。図１は本実施形態における撮像装置である手振れ補正機能を有するディジタルカメラの外観を示す図である。撮像装置１の正面には、向かって右側から順に光学式ビューファインダ２、撮像レンズ１０、フラッシュ発光部３等が設けられている。また、撮像装置１の上面には、シャッタレリーズスイッチ４、ＬＣＤ等で構成された表示部５及びズームスイッチ６等が設けられている。
【００２２】
上記撮像装置１のブロック構成を図２に示す。撮像レンズ１０はズームレンズであり、それぞれ独立して駆動される複数のレンズ群で構成され、そのうち一部のレンズ群を焦点距離を変化させるためのズーム用変倍レンズ群１１とし、他の一部又は全部のレンズ群を焦点調節のためのフォーカス用合焦レンズ群１２とする。
【００２３】
変倍レンズ群１１及び合焦レンズ群１２は、さらに１又は２以上の部品としてのレンズで構成されており、各レンズはそれぞれ所定の位置関係となるように内筒により保持されている。各内筒の外周部にはピンやヘリコイドが形成されており、それぞれ外筒に形成されたカム溝やヘリコイドに嵌合されている。そして、外筒を回転させるとそれに伴ってカム溝やヘリコイドが回転し、カム溝やヘリコイドに嵌合されている内筒が光軸Ｌ上を移動する。その結果、変倍レンズ群１１と合焦レンズ群１２（及びその他のレンズ群）の光軸Ｌ上の位置が相対的に変化し、撮像レンズ１０の焦点距離が変化したり、撮像レンズ１０により結像される像の位置が変化する。
【００２４】
変倍レンズ群１１及び合焦レンズ群１２の各外筒には、それぞれ独立したズーム駆動機構及びフォーカス駆動機構（共に図示せず）が係合されており、ズーム駆動機構及びフォーカス駆動機構により各外筒が独立して回転される。ズーム駆動機構及びフォーカス駆動機構は、それぞれモータ、歯車、エンコーダ等で構成され、それぞれズーム制御部１３及びフォーカス制御部１４により制御される。
【００２５】
フォーカス制御部１４は、自動合焦モード（ＡＦモード）が選択されている場合は、常時撮像部２０の撮像素子上に被写体像を合焦させるようにフォーカス駆動機構の駆動を制御する。測距装置及び被写体までの距離測定原理については後述する。
【００２６】
一方、ズーム制御部１３は、ユーザがズームスイッチ６を操作した時だけズーム駆動機構を駆動制御する。ズームスイッチ６は、例えばスナップスイッチであり、操作ボタンを前方に傾けると撮像レンズ１０の焦点距離を短焦点側から長焦点側に変化させる制御信号を出力し、操作ボタンを後方に傾けると撮像レンズ１０の焦点距離を長焦点側から短焦点側に変化させる制御信号を出力し、操作ボタンから指を離した状態で制御信号の出力をオフする。
【００２７】
また、ズーム制御部１３は、ズームスイッチ６からの信号に応じてファインダ光学系１５の駆動を制御し、撮像レンズ１０の焦点距離の変化に応じてビューファインダ２の像倍率を変化させる。具体的には、ズームレンズと同様にファインダ光学系を構成するレンズの相対的な位置を変化させ、像倍率を変化させる。
【００２８】
上記撮像レンズ１０は、その全体が図３に示すレンズ駆動機構４０上に搭載されており、撮像部２０の撮像素子の受光面に対して光軸Ｌが垂直となる状態を維持したまま平行移動される。このレンズ駆動機構４０は、手振れ補正機構として機能すると共に、本実施形態における測距装置の一構成要素として機能する。レンズ駆動機構４０の詳細は後述する。
【００２９】
撮像部２０は、例えばＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサ等の２次元固体撮像素子と、撮像素子を駆動するための駆動回路を含む。固体撮像素子は、その中心が基準位置（手振れ補正等を行わない場合の撮像レンズ１０の位置）における撮像レンズ１０の光軸Ｌと一致するように配置されている。
【００３０】
信号処理部３０は、撮像部２０の撮像素子から出力されるアナログの電気信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ、Ａ／Ｄ変換された画像データのホワイトバランス調節、γ補正、ＪＰＥＧ等の圧縮／伸張処理等の所定の処理を施す。また、信号処理部３０には、撮像部２０から画像データ等を一時的に記憶するためのＲＡＭ等で構成された記憶部１８が接続されている。
【００３１】
全体制御部５０はこの撮像装置１の全体の制御を行うものであり、例えばＬＣＤ等の表示素子を含む表示部５、メモリカードやビデオテープ等の記録媒体に画像データを記録するための記録部１７、この撮像装置１の筐体外部に設けられたズームスイッチ６、シャッタレリーズスイッチ４、モード選択スイッチ（図示せず）等で構成された操作部１６が接続されている。
【００３２】
表示部５は、上記表示素子及びその駆動回路等を含み、この撮像装置１の電子式ビューファインダとして使用することが可能であると共に、記録媒体に記録されている画像データを再生するためのモニタとして使用される。表示部５をビューファインダとして使用する場合、撮像部２０は、所定間隔、例えば１／３０秒ごとに画像データを取り込み、表示部５に表示される画像を更新する。
【００３３】
記録部１７として、目的に応じて様々な記録媒体及びその記録装置を使用することができる。本実施形態では、撮像装置１としてディジタルカメラを例にしているので、静止画又は短時間の動画の記録画可能なメモリカード等を記録媒体とするカードレコーダを用いる。また、ハードディスク装置のような固定式記録装置を用いることも可能である。
【００３４】
次に、レンズ駆動機構４０の構成について説明する。図３に示すように、レンズ駆動機構４０は、撮像装置１の本体フレーム１Ａに対してＸ方向に平行移動可能に保持されたＸフレーム４１と、Ｘフレーム４１に対してＹ方向に平行移動可能に保持されたＹフレーム４２とを有し、撮像レンズ１０（図３では図示せず）はＹフレーム４２に形成された円形開口部４２Ａに装着される。
【００３５】
Ｙフレーム４２の円形開口部４２Ａの下部及び側部にはそれぞれ矩形開口部４２Ｘ及び４２Ｙが形成されており、各矩形開口部４２Ｘ及び４２Ｙの周囲にはそれぞれＸボイスコイル４３Ｘ及びＹボイスコイル４３Ｙが設けられている。光軸Ｌに平行な方向において、Ｙフレーム４２の前後両側からＸボイスコイル４３Ｘを挟むように１組のＸヨーク４４Ｘ及び４５Ｘが本体フレーム等に設けられている。同様に、Ｙフレーム４２の前後両側からＹボイスコイル４３Ｙを挟むように１組のＹヨーク４４Ｙ及び４５Ｙが設けられている。一方のＸヨーク４４Ｘには、Ｘ方向に平行な１組の永久磁石４６ＸがＸボイスコイル４３Ｘに対向するように設けられている。また、一方のＹヨーク４４Ｙには、Ｙ方向に平行な１組の永久磁石４６ＹがＹボイスコイル４３Ｙに対向するように設けられている。Ｘボイスコイル４３Ｘ及びＹボイスコイル４３Ｙに通電することにより、Ｘテーブル４１及びＹテーブル４２をそれぞれＸ方向及びＹ方向に平行移動させることができる。
【００３６】
Ｙフレーム４２の矩形開口部４２Ｘには、Ｘ方向のスリット４７Ｘ及びＬＥＤ等の発光素子４８Ｙが設けられている。また、発光素子４８Ｙに対向する位置には、Ｙ方向に受光面を有するＰＳＤ（Position Sensing Device)等のＹ方向位置センサ（Ｙセンサ）４９Ｙが設けられている。同様に、Ｙフレーム４２の矩形開口部４２Ｙには、Ｙ方向のスリット４７Ｙ及びＬＥＤ等の発光素子４８Ｘが設けられている。また、発光素子４８Ｘに対向する位置には、Ｘ方向に受光面を有するＸ方向位置センサ（Ｘセンサ）４９Ｘが設けられている。各発光素子４８Ｘ及び４８Ｙは、Ｘフレーム４１及びＹフレーム４２と共にＸ方向及びＹ方向に平行移動するので、Ｘセンサ４９Ｘ及びＹセンサ４９Ｙに光が入射する位置を検出することにより、撮像レンズ１０の光軸Ｌの基準位置からの移動方向及び移動量を知ることができる。
【００３７】
次に、本実施形態における測距装置の測距原理について、図４を参照しつつ説明する。図４中、Ｏは被写体、Ｐ0は撮像レンズ１０の基準位置、Ｌ0は基準位置における撮像レンズ１０の光軸、Ｐ1は上記レンズ駆動機構４０により撮像レンズ１０を図中左側に所定距離だけ平行移動させた第１の位置、Ｌ1は第１の位置Ｐ1における撮像レンズ１０の光軸、Ｐ2は上記レンズ駆動機構４０により撮像レンズ１０を図中右側に所定距離だけ平行移動させた第２の位置、Ｌ2は第２の位置Ｐ2における撮像レンズ１０の光軸、Ｉ1は撮像レンズ１０を第１の位置Ｐ1に移動させたときの被写体Ｏの像、Ｉ2は撮像レンズ１０を第２の位置Ｐ2に移動させたときの被写体Ｏの像、ｆは撮像レンズ１０の焦点距離、Ｄ0は撮像素子の受光面から被写Ｏまでの距離、ＤPは光軸Ｌ1とＬ2の距離、ＤIは被写体像Ｉ1とＩ2の距離を表す。
【００３８】
まず、レンズ駆動機構４０を駆動して、撮像レンズ１０を光軸Ｌに直交する面内における任意の第１の位置Ｐ1に移動させ、撮像部２０を制御して被写体像Ｉ1を撮像する。一般的に、撮像部２０の撮像素子は、その各画素ごとに被写体像Ｉ1による光エネルギーを光電変換して電荷量等の電気信号に変換し、各画素についての画素データの集合体である画像データとして出力する。ところで、この場合撮像素子を測距装置のセンサとして使用しているので、全ての画素についての画素データは必要ではなく、例えば画面上の中心部分等主要被写体の特定の部分（測距エリア）の画素データが得られれば充分である。本実施形態では、あらかじめ設定されている特定範囲の画素データを被写体像Ｉ1に関する第１画像情報として出力する。次に、レンズ駆動機構４０を制御して撮像レンズ１０を基準位置における光軸Ｌ0に対して第１の位置Ｐ1と対称な第２の位置Ｐ2に移動させ、撮像素子を駆動して被写体像Ｉ2を撮像し、特定範囲の画素データを被写体像Ｉ2に関する第２画像情報として出力する。
【００３９】
第１画像情報と第２画像情報を比較し、撮像素子の各画素に対応する画素データが同じパターンで並んでいる箇所が見つかると、それらが同一被写体Ｏの同一部分の像であると推定することができる。撮像素子上におけるこれら２つの部分の距離ＤI、第１の位置と第２の位置の距離ＤP、撮像レンズの焦点距離ｆから、被写体までの距離ＤOは、ＤO＝ｆ・ＤI／ＤPで表され、被写体Ｏまでの距離ＤOが演算で求められる。
【００４０】
撮像レンズ１０を移動させる方向及びその移動量は基本的には任意である。レンズ駆動機構４０は、撮像素子の横辺及び縦辺にそれぞれ平行なＸ方向及びＹ方向に撮像レンズ１０を平行移動させることができ、両方向の動作を合成することにより、撮像レンズ１０を任意の方向に移動可能限界内で任意の距離だけ平行移動させることができる。
【００４１】
図５は、撮像素子と撮像レンズ１０の移動方向の例を示したものであり、レンズ駆動機構４０をＸ方向にのみ移動させると、撮像レンズ１０の光軸は矢印Ａで示すように、撮像素子の横辺に対して平行に移動する。また、レンズ駆動機構４０をＹ方向にのみ移動させると、撮像レンズ１０の光軸は矢印Ｂで示すように、撮像素子の縦辺に対して平行に移動する。さらに、レンズ駆動機構４０をＸ方向及びＹ方向に移動させると、撮像レンズ１０の光軸は矢印Ｃ又はＤで示すように、撮像素子の対角線方向に平行移動する。あるいは、レンズ駆動機構４０のＸ方向の移動量とＹ方向の移動量を適宜変化させることにより、これら以外の任意の方向に移動させることもできる。
【００４２】
一般的に、例えば縦縞の服を着た人物や横縞の服を着た人物等のように、被写体によっては特定の方向において測距できない場合もあり得ることが知られている。従って、撮像レンズ１０を２以上の方向に移動して測距できるようにしておけば、被写体の方向性による測距不能の可能性を小さくすることができる。また、測距精度を高くするには、測距装置の基線長を長くすればよいことが知られている。本実施形態の場合、図４に示す光軸Ｌ1とＬ2の距離ＤPを長くすればよい。すなわち、上記第１の位置Ｐ1及び第２の位置Ｐ2をそれぞれ各方向の移動可能限界又はその近傍に設定することにより、測距精度を可能な限り高くすることができる。
【００４３】
図６は、撮像レンズ１０により結像される画面中における測距エリアの配置を示す図であり、（ａ）は画面中央部のみに測距エリアを設定した場合、（ｂ）は画面中央部及びその周辺に複数の測距エリアを設定した場合を示す。
【００４４】
周知のように、人物が２人並んだ場合のように、画面中央部に主要被写体が存在しない場合もあり得る。その場合、図６（ａ）に示すように画面中央部のみに測距エリアが設定されている場合、撮像前に撮像装置１を振ってビューファインダ２に表示される測距エリアを主要被写体に合致させ、その状態で測距を行い、主要被写体に合焦させた状態で撮像レンズ１０のフォーカス機構をロックし、撮像装置１を元の位置に戻して撮像を行う。一方、図６（ｂ）に示すように複数の測距エリアが設定されている場合、撮像装置１をそのままにして各測距エリアについてそれぞれ測距を行い、得られた距離のうち撮像装置に最も近い値を被写体までの距離として用い、合焦動作を行う。
【００４５】
なお、撮像部２０の撮像素子としてはＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサ等の２次元固体撮像素子を用いることができるが、ＣＣＤの場合特定部分の画素データのみを読み出すことはできず、１画面分の画素データを順次読み出して、その中から測距に使用される画素データを抽出する必要がある。そのため、第１画像情報を得てから第２画像情報を得るまでの間に被写体が大きく動くと、第１画像情報と第２画像情報を比較しても画素データが同じパターンで並んでいる箇所を見付けられない場合も起こりうる。これに対して、Ｃ−ＭＯＳセンサの場合、特定部分の画素データのみを読み出すことが可能であるので、演算処理速度を速くすることができ、動いている被写体に対して測距することも可能である。
【００４６】
また、本実施形態の測距装置は、撮像レンズ１０を透過した光束を用いて測距を行っており、いわゆるＴＴＬ(Through The Lens)タイプの測距装置であり、従来例で説明したような赤外線アクティブ方式のようにパララックスによる影響を受けない。そのため、接写や近接撮影等の場合のように、撮像装置１から至近距離にある被写体に対しても、正確に距離を測定することができる。
【００４７】
ところで、撮像装置１からおおむね１ｍ以上無限遠までに存在する被写体（通常撮影）に対しては、撮像レンズ１０の焦点位置の初期設定として、例えば１ｍ以上４ｍ以下程度の範囲内にある任意の距離（例えば３ｍ）に設定しておけば、多少ぼやけていても撮像素子により被写体像を撮像し、被写体までの距離を演算することが可能である。これに対して、撮像装置１から１ｍ以内に存在する被写体（接写又は近接撮影）に対しては、撮像レンズ１０の焦点位置を上記３ｍに初期設定すると、像のぼけが大きく、被写体像のコントラストが低すぎるので、被写体までの距離を演算することが不可能な場合も生ずる。そこで、撮像レンズ１０の焦点位置を上記３ｍに初期設定して被写体までの距離が演算できなかった場合、被写体が至近距離にあると推定して、撮像レンズ１０の焦点位置を２０ｃｍ以上１ｍ未満程度の範囲の任意の距離（例えば５０ｃｍ）に設定し直し、改めて測距動作を行うようにしてもよい。
【００４８】
あるいは、被写体が撮像装置１から１ｍ以上無限遠までに存在する場合であっても、最初の演算により得られた被写体までの距離が初期設定距離から大きくずれている場合、撮像レンズ１０の焦点位置を演算により得られた被写体までの距離に設定し直して、改めて測距動作を行うようにしてもよい。
【００４９】
さらに、上記測距装置により得られた被写体までの距離を用いて被写体に合焦した後、撮像素子から出力される画像データを用いて公知のコントラスト方式により合焦確認（微調整）を行うようにしてもよい。
【００５０】
次に、本実施形態の撮像装置１による測距及び撮像動作について、図７〜図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
ユーザが図示しないメインスイッチをオンすると、全体制御部５０は図２に示す各部に電力供給を開始して動作可能状態に設定する（ステップ＃１）。次に、全体制御部５０は、ユーザによるモード選択スイッチの操作を監視し、撮影モードが選択されたことを確認する（ステップ＃３）。次に、全体制御部５０は、ユーザが表示部５をビューファインダとして選択しているか否かを判断する（ステップ＃５）。
【００５２】
ユーザが表示部５のビューファインダとしての使用を選択していない場合（ステップ＃５でＮＯ）、全体制御部５０はフォーカス制御部１４を制御して、撮像レンズ１０の焦点位置を初期位置（例えば３ｍ）に設定する（ステップ＃７）。このとき、撮像レンズ１０の焦点距離は基本的に任意であるが、測距精度を高くするためには、より長い方が好ましい。そのため、光学式ビューファインダ２の像倍率をユーザが設定した焦点距離に設定しておき、撮像レンズ１０の焦点距離はその最長焦点距離に設定してもよい。
【００５３】
次に、全体制御部５０は、ユーザがシャッタレリーズスイッチ４に指をかけたり、あるいは途中まで押し下げたときにオンするスイッチＳ１がオンするのを待つ（ステップ＃９）。スイッチＳ１がオンすると、ユーザが撮像態勢に入っているので、撮像部２０及び信号処理部３０を起動して、測距装置の構成要素として使用しうる状態に設定する（ステップ＃１１）。
【００５４】
次に、全体制御部５０はレンズ駆動機構４０を駆動して、撮像レンズ１０を第１の位置に移動させ（ステップ＃１３）、撮像部２０により第１画像情報を取り込む（ステップ＃１５）。さらに、全体制御部５０はレンズ駆動機構４０を逆方向に駆動して、撮像レンズ１０を基準位置に対して第１の位置とは対称な第２の位置に移動させ（ステップ＃１７）、撮像部２０により第２画像情報を取り込む（ステップ＃１９）。第１画像情報及び第２画像情報が得られると、信号処理部３０は、第１画像情報と第２画像情報を比較し、画素データが同じパターンで並んでいる箇所を見つけ、上記演算式に基づいて被写体までの距離を求める（ステップ＃２１）。
【００５５】
一方、ユーザが表示部５のビューファインダとしての使用を選択している場合（ステップ＃５でＹＥＳ）、全体制御部５０は、表示部５上にモニタ画像を表示するために、撮像部２０及び信号処理部３０を起動して、公知のコントラスト方式による合焦装置として使用しうる状態に設定する（ステップ＃２３）。表示部５上にモニタ画像が表示されると、全体制御部５０は、ユーザによりスイッチＳ１がオンされるのを待つ（ステップ＃２７）。
【００５６】
スイッチＳ１がオンされると、表示部５に表示されているモニタ画像を更新するまでの間に、全体制御部５０は、レンズ駆動機構４０を駆動して、撮像レンズ１０を第１の位置に移動させ（ステップ＃２９）、撮像部２０により第１画像情報を取り込み（ステップ＃３１）、レンズ駆動機構４０を逆方向に駆動して、撮像レンズ１０を第２の位置に移動させ（ステップ＃３３）、撮像部２０により第２画像情報を取り込み（ステップ＃３５）、信号処理部３０により被写体までの距離を求める（ステップ＃３７）。
【００５７】
ステップ＃２１又は＃３７において信号処理部３０により第１画像情報と第２画像情報を用いて被写体までの距離を演算すると、全体制御部５０は演算結果に基づいて、被写体までの距離が測定できたか否かを判断する（ステップ＃４１）。被写体までの距離が測定できなかった場合、フォーカス制御部１４を駆動して、撮像レンズ１０の焦点位置を変更し（ステップ＃４３）、ステップ＃１３から＃２１の測距動作をやり直す。一方、被写体までの距離が演算できた場合（ステップ＃４１でＹＥＳ）、全体制御部５０は、レンズ駆動機構４０を駆動して撮像レンズ１０を基準位置に戻すと共に、フォーカス制御部１４を制御して、信号処理部３０により演算された距離を用いて被写体に合焦させるように撮像レンズ１０を駆動する（ステップ＃４５）。なお、撮像レンズ１０の焦点距離をその最長焦点距離に設定している場合は、同時にズーム制御部１３を制御して、ユーザが設定している焦点距離に戻す。
【００５８】
ところで、コントラスト方式による合焦確認を併用していない場合は、図８に示すように、全体制御部５０は、ユーザによりシャッタレリーズスイッチ４が最後まで押し込まれたときにオンするスイッチＳ２がオンするのを待つ（ステップ＃５１）。一方、コントラスト方式による合焦確認を併用している場合は、図９に示すように、全体制御部５０は、撮像部２０及び信号処理部３０を制御して、画像データを取り込み、画像データのコントラストが最大となるように、フォーカス制御部１４を制御して撮像レンズ１０の焦点位置を微調整しながら（ステップ＃４７，＃４９）、スイッチＳ２がオンするのを待つ（ステップ＃５１）。
【００５９】
スイッチＳ２がオンすると（ステップ＃５１でＹＥＳ）、全体制御部５０は、撮像部２０、信号処理部３０及び図示しない露光制御機構（例えばＮＤフィルタの挿入／取り外し、絞り制御、メカニカルシャッタ制御、撮像素子の電荷蓄積時間制御等）を制御して、適正な露光量で撮像素子を露光し、撮像素子から出力された画像データのホワイトバランス調節、γ補正、ＪＰＥＧ圧縮等の所定の信号処理を施し、（ステップ＃５３）、記録部１７により記録媒体に画像データを記録する（ステップ＃５５）。
【００６０】
画像データを記録し終えると、全体制御部５０はユーザによりメインスイッチがオフされたか否か、すなわち撮像モードを終了してもよいか否かを判断する（ステップ＃５７）。一定時間メインスイッチがオフされない場合（ステップ＃５７でＮＯ）、ステップ＃７又は＃２５に戻って次の撮像に備える。また、ステップ＃５１において、一定時間スイッチＳ２がオンされなかった場合も、ステップ＃７又は＃２５に戻って次の撮像に備える。一方、メインスイッチがオフされると（ステップ＃５７でＹＥＳ）、全体制御部５０は各部への電力供給を停止し（ステップ＃５９）、撮像モードを終了する。
【００６１】
次に、本実施形態の撮像装置１による測距及び撮像動作の変形例について、図１０及び図１１に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図１０は図７とほぼ同じ（ステップ＃１３に戻るルートがない点のみ異なる）であるため、その説明を省略する。
【００６２】
図１１のステップ＃４１において被写体までの距離が測定できなかった場合、この変形例では、全体制御部５０は、レンズ駆動機構４０を駆動して、撮像レンズ１０を基準位置に一旦復帰させる（ステップ＃１０１）。そして、撮像部２０により画像データを取り込む（ステップ＃１０３）。この画像データは、信号処理部３０により所定の処理を受けた後記憶部１８に記憶され、後にコントラスト方式の合焦動作を行う際、新たに取り込まれる画像と比較される。
【００６３】
次に、全体制御部５０は、フォーカス制御部１４から出力される信号を参照して、撮像レンズ１０の焦点位置が撮像装置１に最も近い位置（最近端）にあるか否かを判断する（ステップ＃１０５）。撮像レンズ１０の焦点位置が最近端の場合（ステップ＃１０５でＹＥＳ）、それ以上撮像レンズ１０の焦点位置を動かすことができず合焦不可能であるので、全体制御部５０は表示部５を制御して、所定の非合焦表示を行う（ステップ＃１０７）。
【００６４】
撮像レンズ１０の焦点位置が最近端でない場合（ステップ＃１０５でＮＯ）、全体制御部５０は、フォーカス制御部１４を制御して、撮像レンズ１０の焦点位置を変更し（ステップ＃１０９）、さらにレンズ駆動機構４０を駆動して、撮像レンズ１０を第１の位置に移動させ（ステップ＃１１１）、撮像部２０により第１画像情報を取り込む（ステップ＃１１３）。さらに、全体制御部５０はレンズ駆動機構４０を逆方向に駆動して、撮像レンズ１０を基準位置に対して第１の位置とは対称な第２の位置に移動させ（ステップ＃１１５）、撮像部２０により第２画像情報を取り込む（ステップ＃１１７）。第１画像情報及び第２画像情報が得られると、信号処理部３０は、第１画像情報と第２画像情報を比較して被写体までの距離を求めると共に、ステップ＃１０３で取り込んだ画像データと新たに取り込んだ画像データ（第１画像情報及び／又は第２画像情報）とを比較して、コントラスト方式による合焦確認も行う（ステップ＃１１９）。
【００６５】
次に、全体制御部５０はステップ＃１１９における演算結果に基づいて、被写体までの距離が測定できたか否かを判断する（ステップ＃１２１）。被写体までの距離が測定できなかった場合、ステップ＃１０１〜＃１１９までのいわゆるローコンスキャン動作をやり直す。一方、被写体までの距離が演算できた場合（ステップ＃１２１でＹＥＳ）、全体制御部５０は、ステップ＃４５〜＃５９のフローを実行する。
【００６６】
このように、上記変形例では、例えば被写体が撮像装置１から近い位置にあり、最初の測距動作では被写体像のぼけが大きく、コントラストが低すぎて本実施形態の測距装置による三角測距方式では距離を測定できない場合に、コントラスト方式による合焦動作を併用するので、可能な限り被写体に合焦させることができる。
【００６７】
さらに、撮像レンズ１０の焦点距離又は像倍率に応じて、測距装置による被写体までの距離測定と撮像素子により得られた前記画像データのコントラストが最大となるように撮像レンズ１０の焦点位置を移動させる方式のいずれかを選択することにより、高解像度が必要な場合にはより合焦精度の高い方法を選択し、解像度がそれほど必要とされない場合にはより合焦速度の速い方法を選択するように構成してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態の説明では、手振れ補正については特に言及しなかったが、上記レンズ駆動機構４０を測距装置として使用し、被写体までの距離を測定した後、記録媒体に記録するための画像データを撮像する際には、レンズ駆動機構４０を手振れ補正機構として用い、撮像レンズ１０を手振れ方向とは逆の方向に、手振れ量に相当する量だけ移動させることはいうまでもない。
【００６９】
さらに、上記実施形態では、表示部５と記録部１７の両方を備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、表示部５と記録部１７のいずれか一方が備えられていればよい。表示部５を含まない撮像装置としては、例えば光学式ビューファインダのみを備えたディジタルカメラ等が考えられる。また、記録部１７を含まない撮像装置としては、例えば、観光用にタワー頂上に設置されたリモコン操作可能なカメラ（映像は大型スクリーンに映し出され、望遠鏡の代わりとなる）等が考えられる。また、ビデオカメラの初期のフォーカス調整にも使用可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の測距装置によれば、被写体像を所定位置に結像させるための撮像レンズと、前記被写体像の結像面に設けられ、光電変換により前記被写体像を所定の電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像レンズをその光軸に直交する面内で平行移動させるレンズ駆動機構と、前記撮像素子及び前記レンズ駆動機構を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記レンズ駆動機構を駆動して前記撮像レンズを前記光軸に直交する面内における任意の第１の位置に移動させ、前記撮像素子により被写体像を撮像し、第１画像情報として出力させ、次に前記レンズ駆動機構を制御して前記撮像レンズを前記撮像素子の中心に対して前記第１の位置と対称な第２の位置に移動させ、前記撮像素子により被写体像を撮像し、第２画像情報として出力させ、前記第１画像情報及び前記第２画像情報と、前記第１の位置と前記第２の位置の間の距離情報とを用いて被写体までの距離を演算し、出力する。
【００７１】
すなわち、第１画像情報と第２画像情報を比較し、撮像素子の各画素に対応する画素データが同じパターンで並んでいる箇所が見つかると、それらが同一被写体の同一部分の像であると推定することができる。撮像素子上におけるこれら２つの部分の距離をＤI、第１の位置と第２の位置の距離をＤP、撮像レンズの焦点距離をｆとして、被写体までの距離ＤOは、ＤO＝ｆ・ＤI／ＤPで表され、被写体までの距離が演算で求められる。
【００７２】
また、駆動機構として、撮像レンズをその光軸に対して平行移動させる手振れ補正機構を用いることができ、短時間のうちに高速で撮像レンズを移動させ、第１画像情報及び第２画像情報を得ることができ、従来からディジタルカメラ等で行われているコントラスト方式よりも高速で、被写体の測距又は撮像レンズの合焦を行うことが可能となる。
【００７３】
また、前記第１の位置及び前記第２の位置を、前記撮像素子の中心を通り前記撮像素子の縦辺に平行な線上、横辺に平行な線上及び対角線上のいずれかの位置とすることにより、撮像レンズ又は撮像素子を平行移動させるための互いに直交する方向に配置された２つのアクチュエータ（Ｘアクチュエータ及びＹアクチュエータ）のうち、いずれか一方又は両方を同時に駆動すればよく、レンズ駆動機構の制御が比較的容易になる。また、被写体によっては水平方向又は垂直方向では測距できない場合もあり、測距方向を選択可能とすることにより、測距不能の場合をより少なくすることができる。
【００７４】
さらに、前記第１の位置及び前記第２の位置を、前記各線上における移動可能限界位置とすることにより、各方向における第１の位置と第２の位置を最も長くすることができ、三角測距における基線長を長くすることができ、測距精度を高くすることが可能となる。
【００７５】
さらに、前記撮像レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構を具備し、前記第１画像情報及び前記第２画像情報からでは被写体までの距離が適切に得られなかった場合、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して、撮像レンズの焦点位置を変更し、測距動作をやり直すことにより、測距不能の可能性を少なくすることができる。
【００７６】
さらに、前記撮像素子を、前記各位置にそれぞれ対応する１又は２以上の測距領域に含まれる画素からの電気信号のみを出力するように構成することにより、必要な信号のみを読み出すので（画素データの部分読み出し）、電気信号の読み出し時間及び画像情報の比較に要する時間を短縮することが可能となる。
【００７７】
さらに、前記撮像素子をＣ−ＭＯＳセンサとすることにより、比較的簡単な処理で画素データの部分読み出しを実現することができる。
【００７８】
さらに上記各構成において、前記撮像レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構を具備し、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を通常撮影に適する第１の距離範囲における任意の第１焦点位置に設定し、被写体までの距離を測定することにより、第１距離範囲に被写体が存在する可能性が高くなり、最初の測距動作で被写体までの距離を測定しうる確率が高くなる。
【００７９】
さらに、前記撮像レンズの焦点位置を前記第１焦点位置に設定して被写体までの距離が適切に得られなかった場合、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を接写又は近接撮影に適する第２の距離範囲における任意の第２焦点位置に設定し、再度被写体までの距離を測定することにより、接写や近接撮影等の場合であっても、パララックスによる影響を受けることなく正確に被写体までの距離を測定することが可能となる。
【００８０】
さらに、前記第１の距離範囲を１ｍ以上４ｍ以下とし、第２の距離範囲を２０ｃｍ以上１ｍ未満とすることにより、被写体の位置が至近距離にある場合からほぼ無限遠にある場合までをカバーすることができる。
【００８１】
一方、本発明の撮像装置によれば、上記いずれかの構成を有する測距装置と、前記撮像素子から出力される電気信号に所定の処理を施して画像データとして出力する信号処理部と、前記画像データを用いてモニタ画像を表示する表示部及び前記画像データを記録する記録部の少なくとも一方を具備するので、従来のコントラスト方式による合焦機能を有する撮像装置よりも高速で被写体の合焦動作を行うことができる。
【００８２】
また、前記測距装置によっては被写体までの距離が適正に得られなかった場合に、前記制御部は、前記レンズ駆動機構を制御して前記撮像レンズを基準位置に固定し、前記撮像素子を所定間隔で駆動して電気信号を出力させ、前記信号処理部により処理された各画像データのコントラストを比較し、前記焦点調節機構を制御して前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を移動させることにより、本発明の測距装置による合焦方法と従来のコントラスト方式による合焦方法とを併用することができ、いずれかの方法を用いて合焦不能となる可能性を低くすることができる。
【００８３】
または、前記制御部は、前記測距装置により得られた被写体までの距離を用いて前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を移動させ、その後、前記レンズ駆動機構を駆動して前記撮像レンズを基準位置に固定し、前記撮像素子を所定間隔で駆動して電気信号を出力させ、前記信号処理部により処理された各画像データのコントラストを比較し、前記焦点調節機構を制御して前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を微調整することにより、２つの合焦方法を併用して合焦精度をより高くすることができる。
【００８４】
さらに、撮像レンズの焦点距離又は像倍率に応じて、前記測距装置による被写体までの距離測定と前記撮像素子により得られた前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を移動させる方式のいずれかを選択することにより、高解像度が必要な場合にはより合焦精度の高い方法を選択し、解像度がそれほど必要とされない場合にはより合焦速度の速い方法を選択することが可能となる。
【００８５】
さらに、上記各構成において、さらに手振れ検出センサを具備し、前記撮像レンズの焦点位置を調節した後、前記撮像素子により被写体像を撮像する間、前記駆動機構を駆動して前記撮像レンズを手振れ方向とは逆方向に、手振れ量に相当する量だけ移動させ、手振れ補正を行うことにより、本発明の測距装置を撮像時には手振れ補正機構として使用することができる。換言すれば、既に実用化されつつある手振れ補正機構を有する撮像装置に若干の改良を加えるだけで、本発明の測距装置及びそれを用いた撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における測距装置を用いた撮像装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】上記一実施形態における測距装置及びそれを用いた撮像装置のブロック構成を示す図である。
【図３】上記一実施形態におけるレンズ駆動機構の構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明に係る測距装置の測距原理を示す図である。
【図５】上記一実施形態におけるレンズ駆動機構による撮像レンズの移動方向の例を示す図である。
【図６】上記一実施形態における測距装置の測距ゾーンの配置例を示す図である。
【図７】上記一実施形態における測距動作を示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートの続きである。
【図９】図８のフローチャートの続きの変形例である。
【図１０】上記一実施形態における測距動作の変形例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートの続きである。
【符号の説明】
１：撮像装置
２：光学式ビューファインダ
３：フラッシュ発光部
４：シャッタレリーズスイッチ
５：表示部
６：ズームスイッチ
１０：撮像レンズ
１１：ズーム用変倍レンズ群
１２：フォーカス用合焦レンズ群
１３：ズーム制御部
１４：フォーカス制御部
１５：ファインダ光学系
１６：操作部
１７：記録部
１８：記憶部
２０：撮像部
３０：信号処理部
４０：レンズ駆動機構
５０：全体制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a distance measuring device for an imaging device such as a digital camera using a solid-state imaging device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An imaging apparatus such as a digital camera using a solid-state imaging device is generally provided with an autofocus mechanism for automatically adjusting the focus of an imaging lens. In particular, since information (for example, contrast information) regarding a subject image is directly output as an electric signal from the solid-state imaging device, the focal position of the imaging lens is gradually changed while monitoring the output signal from the imaging device, so that the contrast is maximized. The imaging lens may be stopped at a certain position. This method is called a "contrast method" or a "hill-climbing method", and uses an image sensor as a distance measuring sensor and does not require a special distance measuring mechanism, and is therefore widely used in digital cameras and the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described contrast method, the amount of movement (defocus amount) of the imaging lens cannot be calculated in one imaging operation, and it is necessary to repeatedly perform imaging while moving the focal position of the imaging lens by a small amount. Instead, it takes a certain time to focus the subject image on the image sensor. Therefore, there is a problem that the response speed by the contrast method is slower than the response speed of an autofocus mechanism such as a camera using a silver halide film which requires a dedicated distance measuring mechanism.
[0004]
Digital cameras that use both the contrast method and the infrared active method are commercially available to compensate for the drawbacks of the above-mentioned contrast method. However, since the infrared active method is not TTL, parallax occurs in close-range imaging such as close-up photography. However, there is a problem that it can only be used.
[0005]
On the other hand, a camera shake correction mechanism that detects a camera shake direction and a camera shake amount during imaging and moves the imaging lens by an amount corresponding to the camera shake amount in a direction opposite to the camera shake direction has been put to practical use. This camera shake correction mechanism is a high-performance mechanism that can move the imaging lens at high speed in a very short time during imaging, but only under conditions that easily cause camera shake, for example, under conditions where the brightness of the subject is low and the exposure time is long. It is not needed when the flash is used together or when the brightness of the subject is high, and there is a problem that the precious function is not effectively used.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the problems of the above conventional example, and provides a distance measuring apparatus that measures the distance to a subject using a camera shake correction mechanism and an imaging apparatus using the same. The purpose is.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a distance measuring apparatus according to the present invention is provided with an imaging lens for forming a subject image at a predetermined position and a focusing surface of the subject image. An imaging device that converts the image into an electric signal, a lens driving mechanism that translates the imaging lens in a plane perpendicular to the optical axis thereof, and a control unit that controls the imaging device and the lens driving mechanism. The unit drives the lens driving mechanism to move the imaging lens to an arbitrary first position in a plane orthogonal to the optical axis, captures a subject image by the imaging element, and outputs the captured image as first image information. Controlling the lens driving mechanism to move the imaging lens to a second position symmetrical to the first position with respect to the center of the imaging device, and captures a subject image by the imaging device; 2nd image And calculating a distance to a subject using the first image information and the second image information and distance information between the first position and the second position, and outputting the calculated information. Features.
[0008]
In the above configuration, the first position and the second position are any positions on a line passing through the center of the image sensor and parallel to a vertical side of the image sensor, a line parallel to a horizontal side, and a diagonal line. Preferably, there is.
[0009]
Further, it is preferable that the first position and the second position are movable limit positions on the respective lines.
[0010]
further, A focus adjustment mechanism for adjusting a focus position of the imaging lens, If the distance to the subject is not properly obtained from the first image information and the second image information, the control unit may Control the focus adjustment mechanism to change the focal position of the imaging lens and redo the distance measurement operation Is preferred.
[0011]
Furthermore, it is preferable that the imaging element outputs only an electric signal from a pixel included in one or more distance measurement areas corresponding to each of the positions.
[0012]
Further, it is preferable that the imaging device is a C-MOS sensor.
[0013]
Further, a focus adjustment mechanism for adjusting a focus position of the imaging lens is provided, and the control unit controls the focus adjustment mechanism to set a focus position of the imaging lens in a first distance range suitable for normal photographing. It is preferable to set the first focus position and measure the distance to the subject.
[0014]
Further, when the focus position of the imaging lens is set to the first focus position and the distance to the subject is not properly obtained, the control unit controls the focus adjustment mechanism to control the focus position of the imaging lens. Is preferably set to an arbitrary second focal position in a second distance range suitable for close-up photography or close-up photography, and the distance to the subject is measured again.
[0015]
Further, it is preferable that the first distance range is 1 m or more and 4 m or less, and the second distance range is 20 cm or more and less than 1 m.
[0016]
On the other hand, an imaging device of the present invention includes a distance measuring device having any one of the above configurations, a signal processing unit that performs predetermined processing on an electric signal output from the imaging element and outputs the processed signal as image data, And at least one of a display unit that displays a monitor image by using a computer and a recording unit that records the image data.
[0017]
In the above configuration, when the distance to the subject is not properly obtained by the distance measuring device, the control unit controls the lens driving mechanism to fix the imaging lens at a reference position, and the imaging device Is driven at predetermined intervals to output an electric signal, compare the contrast of each image data processed by the signal processing unit, and control the focus adjustment mechanism so that the contrast of the image data is maximized. It is preferable to move the focal position of the imaging lens.
[0018]
Alternatively, the control unit controls the focus adjustment mechanism using the distance to the subject obtained by the distance measuring device to move the focal position of the imaging lens, and then drives the lens driving mechanism. The imaging lens is fixed at a reference position, the imaging element is driven at predetermined intervals to output an electric signal, the contrast of each image data processed by the signal processing unit is compared, and the focus adjustment mechanism is controlled. Preferably, the focus position of the imaging lens is finely adjusted so that the contrast of the image data is maximized.
[0019]
Further, according to the focal length or the image magnification of the imaging lens, the distance measurement to the subject by the distance measuring device and the focal position of the imaging lens are set so that the contrast of the image data obtained by the imaging device is maximized. It is preferable to select one of the moving methods.
[0020]
Furthermore, in each of the above-described configurations, the camera further includes a camera shake detection sensor, and after adjusting a focal position of the imaging lens, drives the lens driving mechanism to move the imaging lens in a camera shake direction while capturing a subject image by the imaging element. It is preferable to perform the camera shake correction by moving the camera in the opposite direction by an amount corresponding to the camera shake amount.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of a digital camera having a camera shake correction function, which is an imaging device according to the present embodiment. On the front surface of the imaging device 1, an optical viewfinder 2, an imaging lens 10, a flash light emitting unit 3, and the like are provided in this order from the right side. In addition, a shutter release switch 4, a display unit 5 including an LCD, a zoom switch 6, and the like are provided on an upper surface of the imaging device 1.
[0022]
FIG. 2 shows a block configuration of the imaging device 1. The imaging lens 10 is a zoom lens, and is composed of a plurality of lens groups that are driven independently of each other. Some of the lens groups are a zooming lens group 11 for changing the focal length, and another A part or all of the lens groups are referred to as a focusing lens group 12 for focus adjustment.
[0023]
The variable power lens group 11 and the focusing lens group 12 are further composed of one or more lenses as components, and each lens is held by the inner cylinder so as to have a predetermined positional relationship. Pins and helicoids are formed on the outer periphery of each inner cylinder, and are fitted into cam grooves and helicoids formed in the outer cylinder, respectively. When the outer cylinder is rotated, the cam groove and the helicoid rotate accordingly, and the inner cylinder fitted in the cam groove and the helicoid moves on the optical axis L. As a result, the positions of the variable power lens group 11 and the focusing lens group 12 (and other lens groups) on the optical axis L relatively change, so that the focal length of the imaging lens 10 changes, The position of the image to be formed changes.
[0024]
An independent zoom drive mechanism and a focus drive mechanism (both not shown) are engaged with the outer cylinders of the variable power lens group 11 and the focusing lens group 12, respectively. The outer cylinder is rotated independently. The zoom drive mechanism and the focus drive mechanism are each configured by a motor, a gear, an encoder, and the like, and are controlled by the zoom control unit 13 and the focus control unit 14, respectively.
[0025]
When the automatic focusing mode (AF mode) is selected, the focus control unit 14 controls the driving of the focus driving mechanism so that the subject image is always focused on the image sensor of the image capturing unit 20. The distance measuring device and the principle of measuring the distance to the subject will be described later.
[0026]
On the other hand, the zoom control unit 13 drives and controls the zoom drive mechanism only when the user operates the zoom switch 6. The zoom switch 6 is, for example, a snap switch, and outputs a control signal for changing the focal length of the imaging lens 10 from the short focal length side to the long focal length side when the operation button is tilted forward, and the imaging lens when the operation button is tilted backward. A control signal for changing the focal length of 10 from the long focal length side to the short focal length side is output, and the output of the control signal is turned off with the finger released from the operation button.
[0027]
Further, the zoom control unit 13 controls the driving of the finder optical system 15 according to a signal from the zoom switch 6 and changes the image magnification of the viewfinder 2 according to a change in the focal length of the imaging lens 10. Specifically, the image magnification is changed by changing the relative position of the lens constituting the finder optical system as in the case of the zoom lens.
[0028]
The image pickup lens 10 is entirely mounted on a lens drive mechanism 40 shown in FIG. 3, and is translated while maintaining a state where the optical axis L is perpendicular to the light receiving surface of the image pickup device of the image pickup section 20. Is done. The lens driving mechanism 40 functions as a camera shake correction mechanism and also functions as one component of the distance measuring device in the present embodiment. Details of the lens driving mechanism 40 will be described later.
[0029]
The imaging unit 20 includes a two-dimensional solid-state imaging device such as a CCD or a C-MOS sensor, and a driving circuit for driving the imaging device. The solid-state imaging device is arranged such that the center thereof coincides with the optical axis L of the imaging lens 10 at a reference position (the position of the imaging lens 10 when camera shake correction or the like is not performed).
[0030]
The signal processing unit 30 is an A / D converter for converting an analog electric signal output from the imaging device of the imaging unit 20 into a digital signal, white balance adjustment of A / D converted image data, γ correction, JPEG And other predetermined processing such as compression / expansion processing. The signal processing unit 30 is connected to a storage unit 18 including a RAM for temporarily storing image data and the like from the imaging unit 20.
[0031]
The overall control unit 50 controls the overall operation of the imaging apparatus 1. For example, the display unit 5 includes a display element such as an LCD, and a recording unit for recording image data on a recording medium such as a memory card or a video tape. An operation unit 16 including a zoom switch 6, a shutter release switch 4, and a mode selection switch (not shown) provided outside the housing of the imaging apparatus 1 is connected.
[0032]
The display unit 5 includes the above-described display element and its driving circuit, and can be used as an electronic viewfinder of the imaging apparatus 1 and a monitor for reproducing image data recorded on a recording medium. Used as When the display unit 5 is used as a viewfinder, the imaging unit 20 captures image data at predetermined intervals, for example, every 1/30 second, and updates an image displayed on the display unit 5.
[0033]
As the recording unit 17, various recording media and their recording devices can be used according to the purpose. In the present embodiment, since a digital camera is used as an example of the imaging device 1, a card recorder using a memory card or the like capable of recording a still image or a short-time moving image as a recording medium is used. It is also possible to use a fixed recording device such as a hard disk device.
[0034]
Next, the configuration of the lens driving mechanism 40 will be described. As shown in FIG. 3, the lens driving mechanism 40 holds an X frame 41 held parallel to the main body frame 1A of the imaging device 1 in the X direction and a parallel movement in the Y direction relative to the X frame 41. The imaging lens 10 (not shown in FIG. 3) is mounted in a circular opening 42A formed in the Y frame 42.
[0035]
Rectangular openings 42X and 42Y are respectively formed below and on the side of the circular opening 42A of the Y frame 42, and an X voice coil 43X and a Y voice coil 43Y are respectively formed around the rectangular openings 42X and 42Y. Is provided. In a direction parallel to the optical axis L, a pair of X yokes 44X and 45X are provided on the main body frame or the like so as to sandwich the X voice coil 43X from both front and rear sides of the Y frame 42. Similarly, a pair of Y yokes 44Y and 45Y are provided so as to sandwich the Y voice coil 43Y from both front and rear sides of the Y frame 42. On one X yoke 44X, a set of permanent magnets 46X parallel to the X direction is provided so as to face the X voice coil 43X. Also, one set of permanent magnets 46Y parallel to the Y direction is provided on one Y yoke 44Y so as to face the Y voice coil 43Y. By energizing the X voice coil 43X and the Y voice coil 43Y, the X table 41 and the Y table 42 can be translated in the X direction and the Y direction, respectively.
[0036]
The rectangular opening 42X of the Y frame 42 is provided with a slit 47X in the X direction and a light emitting element 48Y such as an LED. A Y direction position sensor (Y sensor) 49Y such as a PSD (Position Sensing Device) having a light receiving surface in the Y direction is provided at a position facing the light emitting element 48Y. Similarly, a slit 47Y in the Y direction and a light emitting element 48X such as an LED are provided in the rectangular opening 42Y of the Y frame 42. Further, an X direction position sensor (X sensor) 49X having a light receiving surface in the X direction is provided at a position facing the light emitting element 48X. Since each of the light emitting elements 48X and 48Y moves in parallel in the X direction and the Y direction together with the X frame 41 and the Y frame 42, by detecting the position where light is incident on the X sensor 49X and the Y sensor 49Y, the The moving direction and the moving amount of the optical axis L from the reference position can be known.
[0037]
Next, the principle of distance measurement of the distance measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, O is a subject, P 0 Is the reference position of the imaging lens 10, L 0 Is the optical axis of the imaging lens 10 at the reference position, P 1 L denotes a first position in which the imaging lens 10 is translated by a predetermined distance to the left in the drawing by the lens driving mechanism 40, L 1 Is the first position P 1 , The optical axis of the imaging lens 10 at Two L denotes a second position in which the imaging lens 10 is translated by a predetermined distance to the right in the drawing by the lens driving mechanism 40, L Two Is the second position P Two The optical axis of the imaging lens 10 at I 1 Indicates that the imaging lens 10 is in the first position P 1 Image of subject O when moved to Two Indicates that the imaging lens 10 is in the second position P Two Is the image of the subject O when moved to 0 Is the distance from the light receiving surface of the image sensor to the object O, D P Is the optical axis L 1 And L Two Distance of D I Is the subject image I 1 And I Two Represents the distance of
[0038]
First, the lens driving mechanism 40 is driven to move the imaging lens 10 to an arbitrary first position P in a plane orthogonal to the optical axis L. 1 To the object image I by controlling the imaging unit 20. 1 Is imaged. Generally, the image pickup device of the image pickup section 20 includes a subject image I for each pixel. 1 Is photoelectrically converted into an electric signal such as an electric charge amount, and is output as image data which is an aggregate of pixel data for each pixel. By the way, in this case, since the image sensor is used as a sensor of the distance measuring device, pixel data for all pixels is not necessary, and for example, a specific portion (a distance measuring area) of a main subject such as a central portion on a screen. It is enough if pixel data can be obtained. In the present embodiment, pixel data in a specific range that is set in advance is 1 Is output as first image information related to the image. Next, the lens drive mechanism 40 is controlled to move the imaging lens 10 to the optical axis L at the reference position. 0 To the first position P 1 Position P symmetrical to Two And the image sensor is driven to drive the subject image I Two Of the object image I Two Is output as second image information related to the image.
[0039]
The first image information and the second image information are compared, and when a portion where pixel data corresponding to each pixel of the image sensor is arranged in the same pattern is found, it is estimated that these are images of the same portion of the same subject O. be able to. Distance D between these two parts on the image sensor I , The distance D between the first position and the second position P From the focal length f of the imaging lens to the distance D to the subject O Is D O = FD I / D P And the distance D to the subject O O Is obtained by calculation.
[0040]
The direction in which the imaging lens 10 is moved and the amount of movement are basically arbitrary. The lens driving mechanism 40 can move the imaging lens 10 in parallel in the X direction and the Y direction parallel to the horizontal side and the vertical side of the imaging element, respectively. It can be translated in the direction by any distance within the movable limit.
[0041]
FIG. 5 shows an example of the moving direction of the imaging element and the imaging lens 10. When the lens driving mechanism 40 is moved only in the X direction, the optical axis of the imaging lens 10 It moves parallel to the side of the element. When the lens driving mechanism 40 is moved only in the Y direction, the optical axis of the imaging lens 10 moves parallel to the vertical side of the imaging device as shown by the arrow B. Further, when the lens driving mechanism 40 is moved in the X direction and the Y direction, the optical axis of the imaging lens 10 moves parallel to the diagonal direction of the imaging device as shown by an arrow C or D. Alternatively, the lens drive mechanism 40 can be moved in any other direction by appropriately changing the amount of movement in the X direction and the amount of movement in the Y direction.
[0042]
In general, it is known that there may be cases where distance measurement cannot be performed in a specific direction depending on a subject, such as a person wearing vertical striped clothes or a person wearing horizontal striped clothes. Therefore, if the imaging lens 10 is moved in two or more directions so that the distance can be measured, the possibility that the distance cannot be measured due to the directionality of the subject can be reduced. Further, it is known that the base length of the distance measuring device may be increased to increase the distance measuring accuracy. In the case of the present embodiment, the optical axis L shown in FIG. 1 And L Two Distance D P Should be lengthened. That is, the first position P 1 And the second position P Two Are set at or near the movable limit in each direction, the distance measurement accuracy can be made as high as possible.
[0043]
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the arrangement of distance measurement areas in a screen imaged by the imaging lens 10. FIG. 6A shows a case where a distance measurement area is set only in the center of the screen, and FIG. And a case where a plurality of distance measurement areas are set around the area.
[0044]
As is well known, there may be cases where the main subject does not exist at the center of the screen, such as when two people are lined up. In this case, if the distance measurement area is set only at the center of the screen as shown in FIG. 6A, the image pickup apparatus 1 is shaken before the image is captured, and the distance measurement area displayed on the viewfinder 2 is set as the main subject. In this state, distance measurement is performed. In a state where the main subject is focused, the focus mechanism of the imaging lens 10 is locked, and the imaging device 1 is returned to the original position to perform imaging. On the other hand, when a plurality of distance measurement areas are set as shown in FIG. 6B, the distance is measured for each of the distance measurement areas while keeping the imaging device 1 as it is, and the imaging device out of the obtained distance is transmitted to the imaging device. The focusing operation is performed using the closest value as the distance to the subject.
[0045]
Note that a two-dimensional solid-state imaging device such as a CCD or a C-MOS sensor can be used as an imaging device of the imaging unit 20, but in the case of a CCD, it is not possible to read only pixel data of a specific portion, and the It is necessary to sequentially read out pixel data and extract pixel data used for distance measurement from the pixel data. Therefore, if the subject moves greatly between the time when the first image information is obtained and the time when the second image information is obtained, a point where the pixel data is arranged in the same pattern even when the first image information and the second image information are compared. May not be found. On the other hand, in the case of the C-MOS sensor, only the pixel data of a specific portion can be read, so that the calculation processing speed can be increased and the distance can be measured for a moving subject. It is.
[0046]
Further, the distance measuring apparatus of the present embodiment measures the distance using the light beam transmitted through the imaging lens 10, and is a so-called TTL (Through The Lens) type distance measuring apparatus, as described in the conventional example. It is not affected by parallax unlike the infrared active method. Therefore, as in the case of close-up photography, close-up photography, and the like, the distance can be accurately measured even for a subject at a close distance from the imaging device 1.
[0047]
By the way, with respect to a subject (normal photographing) existing approximately 1 m or more to infinity from the imaging apparatus 1, an arbitrary distance within a range of, for example, about 1 m to 4 m is set as an initial setting of the focal position of the imaging lens 10. If it is set to (for example, 3 m), even if the image is slightly blurred, it is possible to capture the image of the subject with the image sensor and calculate the distance to the subject. On the other hand, for a subject (close-up shot or close-up shot) within 1 m from the imaging apparatus 1, if the focal position of the imaging lens 10 is initially set to the above 3 m, image blur is large and the contrast of the subject image is high. May be too low to calculate the distance to the subject. Therefore, when the focus position of the imaging lens 10 is initially set to the above 3 m and the distance to the subject cannot be calculated, it is estimated that the subject is at a close distance, and the focus position of the imaging lens 10 is set to be about 20 cm or more and less than 1 m. May be set again to an arbitrary distance (for example, 50 cm) within the range, and the distance measurement operation may be performed again.
[0048]
Alternatively, even when the object is present at a distance of 1 m or more from the imaging device 1 to infinity, if the distance to the object obtained by the first calculation is largely deviated from the initial setting distance, the focal position of the imaging lens 10 May be reset to the distance to the subject obtained by the calculation, and the distance measurement operation may be performed again.
[0049]
Further, after focusing on the subject using the distance to the subject obtained by the distance measuring device, focus confirmation (fine adjustment) is performed by a known contrast method using image data output from the image sensor. It may be.
[0050]
Next, distance measurement and imaging operations performed by the imaging device 1 according to the present embodiment will be described with reference to flowcharts illustrated in FIGS.
[0051]
When the user turns on a main switch (not shown), the overall control unit 50 starts power supply to each unit shown in FIG. 2 and sets the unit to an operable state (step # 1). Next, the overall control unit 50 monitors the operation of the mode selection switch by the user, and confirms that the shooting mode has been selected (step # 3). Next, the overall control unit 50 determines whether or not the user has selected the display unit 5 as a viewfinder (step # 5).
[0052]
If the user has not selected the use of the display unit 5 as a viewfinder (NO in step # 5), the overall control unit 50 controls the focus control unit 14 to set the focal position of the imaging lens 10 to an initial position (for example, 3m) (step # 7). At this time, the focal length of the imaging lens 10 is basically arbitrary, but is preferably longer in order to increase the distance measurement accuracy. Therefore, the image magnification of the optical viewfinder 2 may be set to the focal length set by the user, and the focal length of the imaging lens 10 may be set to the longest focal length.
[0053]
Next, the overall control unit 50 waits until the switch S1, which is turned on when the user puts his finger on the shutter release switch 4 or pushes it down halfway, is turned on (step # 9). When the switch S1 is turned on, since the user is in an image capturing state, the image capturing unit 20 and the signal processing unit 30 are activated, and set to a state where the user can use them as components of the distance measuring device (step # 11).
[0054]
Next, the overall control unit 50 drives the lens driving mechanism 40 to move the imaging lens 10 to the first position (Step # 13), and captures the first image information by the imaging unit 20 (Step # 15). Further, the overall control unit 50 drives the lens driving mechanism 40 in the reverse direction to move the imaging lens 10 to a second position symmetrical to the first position with respect to the reference position (step # 17), and The second image information is captured by the unit 20 (step # 19). When the first image information and the second image information are obtained, the signal processing unit 30 compares the first image information and the second image information, finds a place where the pixel data is arranged in the same pattern, The distance to the subject is determined based on the distance (step # 21).
[0055]
On the other hand, when the user has selected to use the display unit 5 as a viewfinder (YES in step # 5), the general control unit 50 displays the image capturing unit 20 and the The signal processing unit 30 is activated to set it in a state where it can be used as a focusing device based on a known contrast method (step # 23). When the monitor image is displayed on the display unit 5, the overall control unit 50 waits for the user to turn on the switch S1 (step # 27).
[0056]
When the switch S1 is turned on, the overall control unit 50 drives the lens driving mechanism 40 to move the imaging lens 10 to the first position until the monitor image displayed on the display unit 5 is updated. The lens is moved (step # 29), the first image information is captured by the imaging unit 20 (step # 31), and the lens driving mechanism 40 is driven in the reverse direction to move the imaging lens 10 to the second position (step ##). 33) The second image information is captured by the imaging unit 20 (step # 35), and the distance to the subject is determined by the signal processing unit 30 (step # 37).
[0057]
In step # 21 or # 37, when the signal processing unit 30 calculates the distance to the subject using the first image information and the second image information, the overall control unit 50 can measure the distance to the subject based on the calculation result. It is determined whether or not it has been performed (step # 41). If the distance to the subject cannot be measured, the focus control unit 14 is driven to change the focal position of the imaging lens 10 (step # 43), and the distance measurement operation of steps # 13 to # 21 is performed again. On the other hand, when the distance to the subject has been calculated (YES in step # 41), the overall control unit 50 drives the lens driving mechanism 40 to return the imaging lens 10 to the reference position, and controls the focus control unit 14. Then, the imaging lens 10 is driven to focus on the subject using the distance calculated by the signal processing unit 30 (step # 45). When the focal length of the imaging lens 10 is set to the longest focal length, the zoom control unit 13 is simultaneously controlled to return to the focal length set by the user.
[0058]
By the way, when the focus confirmation by the contrast method is not used at the same time, as shown in FIG. 8, the overall control unit 50 turns on the switch S2 which is turned on when the shutter release switch 4 is pushed to the end by the user. (Step # 51). On the other hand, when the focus confirmation by the contrast method is also used, as shown in FIG. 9, the overall control unit 50 controls the imaging unit 20 and the signal processing unit 30 to capture image data, and While finely adjusting the focus position of the imaging lens 10 by controlling the focus control unit 14 so that the contrast is maximized (steps # 47 and # 49), it waits until the switch S2 is turned on (step # 51).
[0059]
When the switch S2 is turned on (YES in step # 51), the overall control unit 50 controls the imaging unit 20, the signal processing unit 30, and an exposure control mechanism (not shown, such as insertion / removal of an ND filter, aperture control, mechanical shutter control, and imaging). Controls the charge accumulation time of the device, and exposes the image sensor with an appropriate exposure amount, and performs predetermined signal processing such as white balance adjustment, gamma correction, and JPEG compression of the image data output from the image sensor. , (Step # 53), the recording unit 17 records the image data on the recording medium (Step # 55).
[0060]
When the recording of the image data is completed, the overall control unit 50 determines whether or not the main switch has been turned off by the user, that is, whether or not the imaging mode may be ended (step # 57). If the main switch is not turned off for a certain period of time (NO in step # 57), the process returns to step # 7 or # 25 to prepare for the next imaging. Also, if the switch S2 has not been turned on for a certain period of time in step # 51, the process returns to step # 7 or # 25 to prepare for the next imaging. On the other hand, when the main switch is turned off (YES in step # 57), the overall control unit 50 stops supplying power to each unit (step # 59), and ends the imaging mode.
[0061]
Next, a modified example of the distance measurement and the imaging operation by the imaging device 1 of the present embodiment will be described with reference to flowcharts shown in FIGS. Note that FIG. 10 is substantially the same as FIG. 7 (except that there is no route returning to step # 13), and a description thereof will be omitted.
[0062]
If the distance to the subject cannot be measured in step # 41 in FIG. 11, in this modification, the overall control unit 50 drives the lens driving mechanism 40 to temporarily return the imaging lens 10 to the reference position (step S41). # 101). Then, the image data is captured by the imaging unit 20 (Step # 103). This image data is stored in the storage unit 18 after being subjected to a predetermined process by the signal processing unit 30, and is compared with a newly captured image when performing a contrast-type focusing operation later.
[0063]
Next, the overall control unit 50 refers to the signal output from the focus control unit 14 and determines whether or not the focal position of the imaging lens 10 is at the position closest to the imaging device 1 (the nearest end) ( Step # 105). When the focal position of the imaging lens 10 is the nearest end (YES in step # 105), the focal position of the imaging lens 10 cannot be moved any more and focusing cannot be performed. Under the control, a predetermined out-of-focus display is performed (step # 107).
[0064]
If the focal position of the imaging lens 10 is not the nearest end (NO in step # 105), the overall control unit 50 controls the focus control unit 14 to change the focal position of the imaging lens 10 (step # 109), and The lens driving mechanism 40 is driven to move the imaging lens 10 to the first position (Step # 111), and the image capturing unit 20 captures the first image information (Step # 113). Further, the overall control unit 50 drives the lens driving mechanism 40 in the reverse direction to move the imaging lens 10 to a second position symmetrical to the first position with respect to the reference position (Step # 115). The second image information is fetched by the unit 20 (step # 117). When the first image information and the second image information are obtained, the signal processing unit 30 compares the first image information and the second image information to determine the distance to the subject, and obtains the distance to the image data captured in step # 103. By comparing the newly captured image data (the first image information and / or the second image information), the focus is confirmed by the contrast method (step # 119).
[0065]
Next, the overall control unit 50 determines whether or not the distance to the subject has been measured based on the calculation result in step # 119 (step # 121). If the distance to the subject cannot be measured, the so-called low-con scan operation of steps # 101 to # 119 is repeated. On the other hand, when the distance to the subject has been calculated (YES in step # 121), the overall control unit 50 executes the flow of steps # 45 to # 59.
[0066]
As described above, in the above-described modification, for example, the subject is located close to the imaging device 1, and in the first ranging operation, the blur of the subject image is large and the contrast is too low, so that the triangulation by the ranging device of the present embodiment is performed. When the distance cannot be measured by the method, the focusing operation by the contrast method is used together, so that the object can be focused as much as possible.
[0067]
Further, the focal position of the imaging lens 10 is moved according to the focal length or the image magnification of the imaging lens 10 so that the distance to the subject is measured by the distance measuring device and the contrast of the image data obtained by the imaging device is maximized. By selecting one of the methods, a method with higher focusing accuracy is selected when a high resolution is required, and a method with a faster focusing speed is selected when a higher resolution is not required. May be configured.
[0068]
Also, in the description of the above embodiment, the camera shake correction is not particularly mentioned, but the image to be recorded on the recording medium after measuring the distance to the subject by using the lens driving mechanism 40 as a distance measuring device. When capturing data, it goes without saying that the lens drive mechanism 40 is used as a camera shake correction mechanism, and the imaging lens 10 is moved in a direction opposite to the camera shake direction by an amount corresponding to the camera shake amount.
[0069]
Further, in the above-described embodiment, the case where both the display unit 5 and the recording unit 17 are provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and one of the display unit 5 and the recording unit 17 is provided. It should just be done. As an imaging device not including the display unit 5, for example, a digital camera having only an optical viewfinder can be considered. Further, as an imaging apparatus not including the recording unit 17, for example, a camera (a video is displayed on a large screen and substitutes for a telescope) which can be operated by remote control and is installed on the top of the tower for sightseeing can be considered. It can also be used for the initial focus adjustment of a video camera.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the distance measuring apparatus of the present invention, an imaging lens for forming an image of a subject at a predetermined position, and the imaging lens provided on the image forming surface of the subject image, and the subject image is formed by photoelectric conversion. An image sensor that converts the image signal into an electric signal, a lens driving mechanism that translates the imaging lens in a plane perpendicular to the optical axis thereof, and a control unit that controls the image sensor and the lens driving mechanism. The control unit drives the lens driving mechanism to move the imaging lens to an arbitrary first position in a plane orthogonal to the optical axis, captures a subject image using the imaging element, and outputs the captured image as first image information. Output, and then moving the imaging lens to a second position symmetrical to the first position with respect to the center of the imaging device by controlling the lens driving mechanism, and capturing an object image by the imaging device. , 2nd stroke Is output as information, with the first image information and the second image information, by using the distance information between the first position and the second position to calculate the distance to the subject, and outputs.
[0071]
That is, the first image information and the second image information are compared, and if a portion where pixel data corresponding to each pixel of the image sensor is arranged in the same pattern is found, it is estimated that these are images of the same portion of the same subject. can do. The distance between these two parts on the image sensor is D I , The distance between the first position and the second position is D P , The focal length of the imaging lens as f, the distance D to the subject O Is D O = FD I / D P The distance to the subject is obtained by calculation.
[0072]
In addition, as a driving mechanism, a camera shake correction mechanism that moves the imaging lens in parallel with its optical axis can be used, and the imaging lens is moved at high speed in a short time, and the first image information and the second image information are transferred. This makes it possible to perform distance measurement of an object or focus an imaging lens at a higher speed than a contrast method conventionally used in a digital camera or the like.
[0073]
Further, the first position and the second position may be any positions on a line passing through the center of the image sensor and parallel to a vertical side, a line parallel to a horizontal side, and a diagonal line of the image sensor. Therefore, one or both of two actuators (X actuator and Y actuator) arranged in directions orthogonal to each other for moving the imaging lens or the imaging device in parallel can be driven at the same time. Control becomes relatively easy. Also, depending on the subject, distance measurement may not be possible in the horizontal direction or the vertical direction. By making the distance measurement direction selectable, the number of cases where distance measurement is impossible can be reduced.
[0074]
Further, by setting the first position and the second position as movable limit positions on the respective lines, the first position and the second position in each direction can be made the longest, and triangulation can be performed. The base line length in the distance can be lengthened, and the distance measurement accuracy can be increased.
[0075]
further, A focus adjustment mechanism for adjusting a focus position of the imaging lens, When the distance to the subject is not properly obtained from the first image information and the second image information, The focus adjustment mechanism is controlled to change the focal position of the imaging lens, and the distance measurement operation is performed again. This can reduce the possibility that the distance measurement cannot be performed.
[0076]
Further, since the image sensor is configured to output only electric signals from pixels included in one or more distance measurement areas corresponding to the respective positions, only necessary signals are read out. It is possible to shorten the time required for reading data (partial reading), the time required to read electric signals, and the time required to compare image information.
[0077]
Furthermore, by using a C-MOS sensor as the image sensor, partial reading of pixel data can be realized by relatively simple processing.
[0078]
Further, in each of the above-described configurations, a focus adjustment mechanism that adjusts a focal position of the imaging lens is provided, and the control unit controls the focus adjustment mechanism to set a focal position of the imaging lens to a first distance suitable for normal photographing. By setting an arbitrary first focal position in the range and measuring the distance to the subject, the possibility that the subject is present in the first distance range increases, and the distance to the subject is measured in the first distance measurement operation. Probability increases.
[0079]
Further, when the focus position of the imaging lens is set to the first focus position and the distance to the subject is not properly obtained, the control unit controls the focus adjustment mechanism to control the focus position of the imaging lens. Is set to an arbitrary second focal position within a second distance range suitable for close-up photography or close-up photography, and the distance to the subject is measured again. It is possible to accurately measure the distance to the subject without receiving the light.
[0080]
Further, by setting the first distance range to be 1 m or more and 4 m or less and the second distance range to be 20 cm or more and less than 1 m, the case where the position of the subject is at a close distance to a case where it is at almost infinity is covered. be able to.
[0081]
On the other hand, according to the imaging device of the present invention, a distance measuring device having any one of the above configurations, a signal processing unit that performs predetermined processing on an electrical signal output from the imaging element and outputs the processed signal as image data, Since at least one of a display unit that displays a monitor image using image data and a recording unit that records the image data is provided, the focusing operation of the subject can be performed at a higher speed than an imaging apparatus having a focusing function using a conventional contrast method. It can be performed.
[0082]
When the distance to the subject is not properly obtained by the distance measuring device, the control unit controls the lens driving mechanism to fix the imaging lens at a reference position, and moves the imaging element to a predetermined position. The imaging lens is driven at intervals to output an electric signal, the contrast of each image data processed by the signal processing unit is compared, and the focus adjustment mechanism is controlled so that the contrast of the image data is maximized. By moving the focal position of the present invention, it is possible to use both the focusing method by the distance measuring apparatus of the present invention and the focusing method by the conventional contrast method, and there is a possibility that focusing cannot be performed using either method. Can be lowered.
[0083]
Alternatively, the control unit controls the focus adjustment mechanism using the distance to the subject obtained by the distance measuring device to move the focal position of the imaging lens, and then drives the lens driving mechanism. The imaging lens is fixed at a reference position, the imaging element is driven at predetermined intervals to output an electric signal, the contrast of each image data processed by the signal processing unit is compared, and the focus adjustment mechanism is controlled. By finely adjusting the focal position of the imaging lens so that the contrast of the image data is maximized, the focusing accuracy can be further improved by using two focusing methods in combination.
[0084]
Further, according to the focal length or the image magnification of the imaging lens, the distance measurement to the subject by the distance measuring device and the focal position of the imaging lens are set so that the contrast of the image data obtained by the imaging device is maximized. By selecting one of the moving methods, a method with a higher focusing accuracy is selected when high resolution is required, and a method with a faster focusing speed is selected when high resolution is not required. It becomes possible.
[0085]
Further, in each of the above-described configurations, the camera further includes a camera shake detection sensor, and after adjusting a focal position of the imaging lens, drives the driving mechanism to move the imaging lens in a camera shake direction while capturing an object image by the imaging device. By moving the camera in the opposite direction by an amount corresponding to the camera shake amount and performing camera shake correction, the distance measuring apparatus of the present invention can be used as a camera shake correction mechanism during imaging. In other words, the ranging device of the present invention and an imaging device using the same can be realized by only slightly improving an imaging device having a camera shake correction mechanism that is already being put into practical use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating an external configuration of an imaging device using a distance measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a block configuration of a distance measuring apparatus and an imaging apparatus using the same in the embodiment.
FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a lens driving mechanism in the embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of distance measurement of the distance measurement device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a moving direction of an imaging lens by a lens driving mechanism according to the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an example of the arrangement of distance measuring zones of the distance measuring device in the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a distance measuring operation in the embodiment.
FIG. 8 is a continuation of the flowchart of FIG. 7;
FIG. 9 is a modified example of a continuation of the flowchart in FIG. 8;
FIG. 10 is a flowchart showing a modified example of the distance measuring operation in the embodiment.
FIG. 11 is a continuation of the flowchart in FIG. 10;
[Explanation of symbols]
1: Imaging device
2: Optical viewfinder
3: Flash emitting part
4: Shutter release switch
5: Display section
6: Zoom switch
10: Imaging lens
11: Zoom lens group for zoom
12: Focusing lens group for focus
13: Zoom control unit
14: Focus control unit
15: Viewfinder optical system
16: Operation unit
17: Recorder
18: Storage unit
20: imaging unit
30: signal processing unit
40: Lens drive mechanism
50: Overall control unit

Claims (14)

被写体像を所定位置に結像させるための撮像レンズと、前記被写体像の結像面に設けられ、光電変換により前記被写体像を所定の電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像レンズをその光軸に直交する面内で平行移動させるレンズ駆動機構と、前記撮像素子及び前記レンズ駆動機構を制御する制御部とを具備し、
前記制御部は、前記レンズ駆動機構を駆動して前記撮像レンズを前記光軸に直交する面内における任意の第１の位置に移動させ、前記撮像素子により被写体像を撮像し、第１画像情報として出力させ、
次に前記レンズ駆動機構を制御して前記撮像レンズを前記撮像素子の中心に対して前記第１の位置と対称な第２の位置に移動させ、前記撮像素子により被写体像を撮像し、第２画像情報として出力させ、
前記第１画像情報及び前記第２画像情報と、前記第１の位置と前記第２の位置の間の距離情報とを用いて被写体までの距離を演算し、出力することを特徴とする測距装置。An imaging lens for forming a subject image at a predetermined position; an imaging device provided on an imaging surface of the subject image, for converting the subject image into a predetermined electric signal by photoelectric conversion; A lens driving mechanism for performing parallel movement in a plane perpendicular to the axis, and a control unit for controlling the image sensor and the lens driving mechanism,
The control unit drives the lens driving mechanism to move the imaging lens to an arbitrary first position in a plane orthogonal to the optical axis, captures a subject image by the imaging element, and stores first image information Output as
Next, the lens driving mechanism is controlled to move the imaging lens to a second position symmetrical to the first position with respect to the center of the imaging device, and a subject image is taken by the imaging device. Output as image information,
Calculating a distance to a subject using the first image information and the second image information and distance information between the first position and the second position, and outputting the distance; apparatus. 前記第１の位置及び前記第２の位置は、前記撮像素子の中心を通り前記撮像素子の縦辺に平行な線上、横辺に平行な線上及び対角線上のいずれかの位置であることを特徴とする請求項１記載の測距装置。The first position and the second position are any positions on a line passing through the center of the image sensor and parallel to a vertical side, a line parallel to a horizontal side, and a diagonal line of the image sensor. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein 前記第１の位置及び前記第２の位置は、前記各線上における移動可能限界位置であることを特徴とする請求項２記載の測距装置。The distance measuring apparatus according to claim 2, wherein the first position and the second position are movable limit positions on the respective lines. 前記撮像レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構を具備し、前記第１画像情報及び前記第２画像情報からでは被写体までの距離が適切に得られなかった場合、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して、撮像レンズの焦点位置を変更し、測距動作をやり直すことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の測距装置。 A focus adjustment mechanism that adjusts a focus position of the imaging lens; and when the distance to the subject cannot be appropriately obtained from the first image information and the second image information, the control unit performs the focus adjustment. The range finder according to any one of claims 1 to 3, wherein the mechanism is controlled to change the focal position of the imaging lens and to perform the range finder again . 前記撮像素子は、前記各位置にそれぞれ対応する１又は２以上の測距領域に含まれる画素からの電気信号のみを出力することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の測距装置。The imaging device, the distance measuring according to claim 1, characterized in that outputs only electrical signals from the pixels included in each of the corresponding one or more distance measuring area at each position 4 apparatus. 前記撮像素子はＣ−ＭＯＳセンサであることを特徴とする請求項５記載の測距装置。The distance measuring apparatus according to claim 5, wherein the image sensor is a C-MOS sensor. 前記撮像レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構を具備し、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を通常撮影に適する第１の距離範囲における任意の第１焦点位置に設定し、被写体までの距離を測定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の測距装置。A focus adjustment mechanism that adjusts a focus position of the imaging lens, wherein the control unit controls the focus adjustment mechanism to set a focal position of the imaging lens to a first position within a first distance range suitable for normal photographing; set the focal position, the distance measuring apparatus according to claim 1, characterized in that measuring the distance to the object 6. 前記撮像レンズの焦点位置を前記第１焦点位置に設定して被写体までの距離が適切に得られなかった場合、前記制御部は、前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を接写又は近接撮影に適する第２の距離範囲における任意の第２焦点位置に設定し、再度被写体までの距離を測定することを特徴とする請求項７記載の測距装置。If the focus position of the imaging lens is set to the first focus position and the distance to the subject is not properly obtained, the control unit controls the focus adjustment mechanism to close the focus position of the imaging lens. 8. The distance measuring apparatus according to claim 7, wherein the distance is set to an arbitrary second focal position in a second distance range suitable for close-up photography, and the distance to the subject is measured again. 前記第１の距離範囲は１ｍ以上４ｍ以下であり、第２の距離範囲は２０ｃｍ以上１ｍ未満であることを特徴とする請求項８記載の測距装置。The distance measuring apparatus according to claim 8, wherein the first distance range is 1 m or more and 4 m or less, and the second distance range is 20 cm or more and less than 1 m. 請求項１から９のいずれかの構成を有する測距装置と、前記撮像素子から出力される電気信号に所定の処理を施して画像データとして出力する信号処理部と、前記画像データを用いてモニタ画像を表示する表示部及び前記画像データを記録する記録部の少なくとも一方を具備することを特徴とする撮像装置。A distance measuring device having the configuration according to any one of claims 1 to 9 , a signal processing unit that performs predetermined processing on an electric signal output from the imaging element and outputs the image signal as image data, and a monitor using the image data An imaging device comprising at least one of a display unit for displaying an image and a recording unit for recording the image data. 前記測距装置によっては被写体までの距離が適正に得られなかった場合に、前記制御部は、前記レンズ駆動機構を制御して前記撮像レンズを基準位置に固定し、前記撮像素子を所定間隔で駆動して電気信号を出力させ、前記信号処理部により処理された各画像データのコントラストを比較し、前記焦点調節機構を制御して前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を移動させることを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。When the distance to the subject is not properly obtained by the distance measuring device, the control unit controls the lens driving mechanism to fix the imaging lens at a reference position, and moves the imaging element at predetermined intervals. Driving to output an electric signal, comparing the contrast of each image data processed by the signal processing unit, controlling the focus adjustment mechanism, and controlling the focus of the imaging lens so that the contrast of the image data is maximized. imaging device according to claim 1 0, wherein the moving the position. 前記制御部は、前記測距装置により得られた被写体までの距離を用いて前記焦点調節機構を制御して前記撮像レンズの焦点位置を移動させ、その後、前記レンズ駆動機構を駆動して前記撮像レンズを基準位置に固定し、前記撮像素子を所定間隔で駆動して電気信号を出力させ、前記信号処理部により処理された各画像データのコントラストを比較し、前記焦点調節機構を制御して前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を微調整することを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。The control unit controls the focus adjustment mechanism using the distance to the subject obtained by the distance measuring device to move the focus position of the imaging lens, and then drives the lens driving mechanism to perform the imaging. Fixing the lens at the reference position, driving the image sensor at predetermined intervals to output an electric signal, comparing the contrast of each image data processed by the signal processing unit, controlling the focus adjustment mechanism, imaging device according to claim 1 0, wherein the contrast of the image data to fine-tune the focal position of the imaging lens so as to maximize. 撮像レンズの焦点距離又は像倍率に応じて、前記測距装置による被写体までの距離測定と前記撮像素子により得られた前記画像データのコントラストが最大となるように前記撮像レンズの焦点位置を移動させる方式のいずれかを選択することを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。In accordance with the focal length or image magnification of the imaging lens, the focal length of the imaging lens is moved so that the distance measurement to the subject by the distance measuring device and the contrast of the image data obtained by the imaging device are maximized. imaging device according to claim 1 0, wherein the selecting one of the methods. さらに手振れ検出センサを具備し、前記撮像レンズの焦点位置を調節した後、前記撮像素子により被写体像を撮像する間、前記レンズ駆動機構を駆動して前記撮像レンズを手振れ方向とは逆方向に、手振れ量に相当する量だけ移動させ、手振れ補正を行うことを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の撮像装置。Further comprising a camera shake detection sensor, after adjusting the focal position of the imaging lens, while capturing the subject image by the imaging element, driving the lens drive mechanism to move the imaging lens in the direction opposite to the camera shake direction, It is moved by an amount corresponding to the amount of hand-shake, the image pickup apparatus according to any one of claims 1 0 to 1 3, characterized in that to perform image stabilization.
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KR100547998B1 (en) * 2003-02-10 2006-02-01 삼성테크윈 주식회사 Control method of digital camera informing that photographing state was inadequate
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JP2006171286A (en) * 2004-12-15 2006-06-29 Pentax Corp Driving mechanism for camera
JP2007121504A (en) * 2005-10-26 2007-05-17 Canon Inc Focus detection apparatus and method, and imaging apparatus
JP5110799B2 (en) * 2006-03-07 2012-12-26 ペンタックスリコーイメージング株式会社 Camera with anti-vibration function
JP4844177B2 (en) 2006-03-07 2011-12-28 株式会社ニコン Blur correction device and camera
JP5023750B2 (en) * 2007-03-16 2012-09-12 株式会社ニコン Ranging device and imaging device
KR101406802B1 (en) * 2007-10-16 2014-06-12 삼성전자주식회사 Apparatus and method for digital picturing image
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