JP3604781B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被写界情報を得るＣＣＤ等の被写界認識用エリアセンサを用いる光学機器の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オートフォーカス等に用いる為の被写界情報を得るセンサは、使用者のフレーミングを尊重する為に撮影レンズを通した被撮影画面に対応して配し、この画面内の情報を得ていた。
【０００３】
また、小型撮影機においては、センサの配置の都合上、撮影光軸の近くに配した光電変換素子に対し、撮影画角に対応する連動光学系もしくはセンサの領域切換えによって撮影画角相当の情報を得る様に構成していた例が測光用光電変換素子に見られた。しかし、オートフォーカス等の高精度光学系を必要とする光電変換素子の場合、精度上連動ズーム機構が困難であり、光電変換情報も精度上、切換え等の大まかな選択連動では抜けが出たりして使えないものであった。又、特開平４−２７７７１３号の様に中央部と周辺部で二系列の測距光学系を用い、センサ，ピッチを異らしめて中央部は細かいピッチで詳細な計測を、周辺部は粗いピッチで概略情報を得る様に構成したものもあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
撮影レンズを通した画像情報では、第１に高精度に計測できる領域が限られてしまう欠点があった。即ち、完全な光学系を用いても現ズーム画角の領域に限定され、周囲の状況が全く分らなく、被写界の様子を知るには広角の視野へ毎回ズームする必要があり、実用的でないと言える。又、周辺については実際の光学系では周辺光量の低下があり、又、測距光学系を構成するには周辺の為に対称的光学系が構成し難い欠点があった。
【０００５】
撮影レンズを通さない場合は広い視野の情報と望遠撮影時に合せた詳細情報の双方を入手する必要があり、均一な構成では両方の目的には合致しなかった。
【０００６】
また、特開平４−２７７７１３号の様に二系列の光学系では二系列の信号は異なる位置（視角）を見ており、二系列間のパララックスと合せて２像に相異が生じ、例えば粗い画での中央部が細い画のどこに対応するかが不定となり、被写界の解釈が異なってしまう欠点があった。
【０００７】
（発明の目的）本発明の目的は、広い視野の粗情報と狭い視野の詳細情報のうちの所望の被写界情報を、ノイズの発生を防止しつつ得ることのできる光学機器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の画素より成り、中央部の画素ピッチが周辺部の画素ピッチより密に構成された被写界認識用エリアセンサと、該被写界認識用エリアセンサへ光束を導く、所定の基線長を持って配置される一対の光学系とを備えた光学機器において、前記被写界認識用エリアセンサから広い視野の粗情報と狭い視野の詳細情報の読出しを行う読出し手段と、広い視野の粗情報を読み出す時には、前記被写界認識用エリアセンサの周辺部の画素からの情報を読み出すと共に、中央部の各画素からの情報を電荷信号レベルで加算してまとまった一つの画素からの情報として読み出すように、前記読出し手段を制御して、これらより被写界の粗情報を得、狭い視野の詳細情報を読み出す時には、中央部の各画素からの情報を個別に読み出すように、前記読出し手段を制御して、これらより詳細情報を得、ズーム情報を算出するズーム情報算出手段とを有することを特徴とするものである。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施例に係る図であり、以下これについて説明する。
【００１１】
対物レンズ１，２によって所定の基線長Ｂだけ離れたところからの被写界像をセンサ４上の光電変換部５，６に結像する様にしている。ここまでは一般の２像合致方式（外測ズレ方式）の測距系と同じであるが、本実施例はこの光電変換部５，６が、７，８に示す様に広い面積（即ち広い視野）の大区画センサ部とその中央部に９，１０に示す狭い面積（即ち詳細画素）の小区画センサ部の混合した形状をしている。
【００１２】
使い方としては、大区画センサ部７，８で大きな面積（広い視野）を光電変換し、小区画センサ部９，１０で中央部（狭い視野）を光電変換する様にして、広い視野での被写界検討と狭い視野での詳細検討を兼用させたものである。
【００１３】
次に、特徴とするデータ（像信号）の読出しの切換えについて説明する。
【００１４】
図２はセンサの模式図であり、広い視野を読出す時（中央の細区分は一つにまとまった情報として）は「３×３」のデータとして読出し、望遠用の狭い視野としては小区画センサ部１０内の細区分情報を個別に読出す様にしている。
【００１５】
図３はＭＯＳ型センサの場合の読出し制御について説明する為の図である。
【００１６】
ライン１２を介するクロック（ＣＫ）を基にライン１３を介する読出しコマンド信号（ＣＭＮ）を係数としてカウンタ１１で数え（図２の例では“９”まで）、デコーダ部１４で広い視野内のゲート各々の制御を順次制御する様にし、小区画センサ部１０内の９個のゲートは単一のゲートの様に操作する事で中央の区画は一画素の様に扱う。なお、１５は駆動の為のドライバである。
【００１７】
詳細（望遠）読出しを行う場合は、ライン１６を介する信号（ｆｉｎｅ／ｃｏｕｒｃｅ）により内側（小区画）の９個のゲートのみ係数によって開閉する様に操作して広角と望遠の対応を切換えている。
【００１８】
図４はセンサがＣＣＤの場合であり、この場合は読出し転送路が独立していない為に転送路の切分けが必要となっている。
【００１９】
光電変換部２１，２２を横断的に読出した場合、中間に２３の延長ＣＣＤ部、２４の高速調整部、２５の並列入力直列出力の高速読出し部、２６の読出しゲート、２７の増幅器で光電信号を得る様にしている。
【００２０】
中央部を読出す望遠モードの時は、ライン２８から転送パルスを与えて各画素情報を図で右方向にシフトさせる。なお、小区画センサ部１０の中央部情報は細かく区分されている為、粗く区分されている大区画センサ部２９の情報とは位相がずれた形で、図４では３〜５クロック、９〜１１クロック時に高速読出し部２５へ達する。
【００２１】
高速読出し部２５は、クロック２８，１つの高速クロック３０によって情報を読出しゲート２６へ直列転送して直列信号として読出す。なお、３１は各信号読出し後に次の信号への混入を防ぐ為にＡＮＤゲート３５を介してリセットスイッチ３２を操作して消去するものである。
【００２２】
なお、今回は中央部のみであるのでクロック３０の３〜５個時が中央部情報に相当するので、上述のクロック２８での有効部との重複部のみを情報とすれば良い。問題になるのは広い部分の受像時である。即ち、小区画センサ部１０の中央部情報をまとめて粗区分の情報とする事を特色としている。
【００２３】
３３は３倍のクロックを発生する回路で、スイッチ３４でクロック２８の３，７番目に３倍クロックを中央部の転送ＣＣＤに与える事で、中央部の小区分を周辺の大区分に同期して図の右方向へ送る。高速調整部２４の転送クロック３６は周辺と共通に与え、この事で中央部の小区分情報は３倍クロックで高速調整部２４部へ送り込まれ、ここで電荷加算され周辺部と同じタイミングで高速読出し部２５へ送り込まれる。
【００２４】
ここまでで図の小区分の水平方向は加算が出来、「３×３」の小区分が３区分情報となった。
【００２５】
読出しクリアを行うスイッチ３２は通常は信号３１に応じ、クロック３０毎にクリアされるが、この場合はＡＮＤゲート３５でクロック３０の３〜５の間、即ち小区分相当時にはクリア信号を禁止し、この３区分信号を電荷加算した１区画として読出す事で中央部小区分をまとめて周辺と同じ区画とした場合の信号を得る事が出来る。
【００２６】
従来は全区分をＡ／Ｄ変換し、まとめる必要のある時のみ中央部をデジタル加算して１つの信号としていたが、Ａ／Ｄ変換の誤差を平均化して薄める事には成るがオフセット等の誤差については加算してしまう欠点があった。
【００２７】
本実施例では電荷信号レベルで加算する事で、ノイズの無い大区分情報が得られ、外側区分と同一の読出しやＡ／Ｄ変換によって段差なくＡ／Ｄ変換が行える。
【００２８】
図５は上記図４の他の例を示す図であり、周辺部でも中央部相当の場所（大区画センサ部２９）については内部的に中央部と同じ小区分から構成させる事で、図の上で右へ転送するにあたって周辺部も同様（同期して）転送する様にしたものである。
【００２９】
この為、大区画での切出しでもクロック２８は中央部も同じ様に与える様にした事が特徴である。
【００３０】
まず、中央部のみはクロック２８で図上右方へシフトし、高速読出し部２５で並列入力された情報を直列転送し、読出しゲート２６により該当ビット情報を得る。周辺部までの大区画情報については、中央部「３×３」の小区画の合算と中央部と同期を取る為の大区画センサ部２９の３区画の合算の２つを行う必要がある。
【００３１】
センサ部１０，２９にある図上縦に分割された区画については、クロック２８によって右方へシフトされるが、高速調整部２４の部分で同期していたクロック３６をＡＮＤゲート３７で（分割した区間が来る２〜４，８〜１０のタイミングで）マスタした転送信号を与える。この事でこの区間相当の情報を加算し、次に高速読出し部２５へ並列入力する事になる。
【００３２】
次に、高速読出し部２５内では前例の様にリセットスイッチ３２を操作する事で、中央部小区画情報を加算して読出しゲート２６により中央部と言う１区画情報とする。
【００３３】
なお、上の実施例では高速調整部２４のクロック制御によって区画情報の加算を行ったが、高速調整部２４から高速読出し部２５へのゲート部分の操作と併用する事で、高速読出し部２５への情報の誤混入をより完全に妨げる。
【００３４】
図６は被写体認識と自動ズームの一実施例である。
【００３５】
撮影レンズ１，２によって視差を持った被写体像を光電変換部５，６に結像し、Ａ／Ｄ変換器４７でＡ／Ｄ変換する。
【００３６】
そこで、図４，５の様に「周辺まで粗く」と「中央部を詳しく」を４１のラインで切換え、それに応じて切換器４２で広い左眼（光電変換部５側）４３、広い右眼（光電変換部６側）４４、詳しい左眼４５、詳しい右眼４６の各情報をＡ／Ｄ変換後もデータとして収める。
【００３７】
４８，４９は相関演算器であり、各画角輝度データ一対から各画角距離データ（＝相関位相値）を求め、メモリ５０，５１に収める。５３は両距離データの対応する内の一番近い距離データを抽出し、ライン５７によってこのデータに基き、撮影レンズのフォーカスを自動制御する。次に５４でこの距離データの領域面積を数える（求める）。そしてこの面積が画面の所定比率（例えば５０％）になる焦点距離を演算増幅器５６で演算し、その焦点距離へ自動ズームを行う。
【００３８】
この認識では、広角と狭角画面の対応位置に同じ距離の物があれば、それを主被写体として判断する事を特徴としている。即ち、撮影機を被写体へ向けた場合はほぼ中央（狭角内）に被写体の全体又は一部が有る筈との考えに基づいている。
【００３９】
従って、この距離に基づいてフォーカスを決定している。又、焦点距離（画角）は、この被写体（同一距離物体）が所定の面積比となる様に自動制御する。
【００４０】
上記の実施例によれば、１）測距系を含む光学系及び光電変換素子の位置関係を保ちながら、２）広角用の粗情報と望遠用の中央部詳細情報を、３）エリアセンサを用いながら、４）センサクロックの切換えなどの純電子的手段で、５）電荷加算の様にノイズの発生を防いだ形で、６）切換える被写界情報抽出の為の光電変換が可能になる。
【００４１】
以上が実施例の各構成と本発明の各構成の対応関係であるが、本発明は、これら実施例の構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施例がもつ機能が達成できる構成であればどのようなものであってもよいことは言うまでもない。
【００４２】
（変形例）
本発明は、一眼レフカメラ，レンズシャッタカメラ，ビデオカメラ等の撮影機に適用しているが、その他の光学機器や他の装置、更には構成ユニットとしても適用することができるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広い視野の粗情報と狭い視野の詳細情報のうちの所望の被写界情報を、ノイズの発生を防止しつつ得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る光学系を示す斜視図である。
【図２】図１のセンサの模式図である。
【図３】図２のセンサとしてＭＯＳ型センサを用いた場合の読出し制御について説明する為の図である。
【図４】図２のセンサとしてＣＣＤを用いた場合の読出し制御の一例について説明する為の図である。
【図５】同じく図２のセンサとしてＣＣＤを用いた場合の他の読出し制御の他の例について説明する為の図である。
【図６】本発明の一実施例に係る自動ズーム装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，２ レンズ
５，６ センサ
７，８ 大区画センサ部
９，１０ 小区画センサ部
４２ 切換器
４８，４９ 相関演算器

Claims (2)

1. 複数の画素より成り、中央部の画素ピッチが周辺部の画素ピッチより密に構成された被写界認識用エリアセンサと、該被写界認識用エリアセンサへ光束を導く、所定の基線長を持って配置される一対の光学系とを備えた光学機器において、前記被写界認識用エリアセンサから広い視野の粗情報と狭い視野の詳細情報の読出しを行う読出し手段と、広い視野の粗情報を読み出す時には、前記被写界認識用エリアセンサの周辺部の画素からの情報を読み出すと共に、中央部の各画素からの情報を電荷信号レベルで加算してまとまった一つの画素からの情報として読み出すように、前記読出し手段を制御して、これらより被写界の粗情報を得、狭い視野の詳細情報を読み出す時には、中央部の各画素からの情報を個別に読み出すように、前記読出し手段を制御して、これらより詳細情報を得、ズーム情報を算出するズーム情報算出手段とを有することを特徴とする光学機器。
2. 前記読出し手段により読み出される情報に基づいて、その時のフォーカス情報を算出するフォーカス情報算出手段を具備したことを特徴とする請求項１記載の光学機器。

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