JP3798866B2 - 測距装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測距装置、より詳しくは、視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサを備えた測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スチルカメラやビデオカメラ等に使用される測距装置は、従来より種々のものが提案されていて、光を利用して被写体までの距離を測定するものが多く、これらは主として、測距装置側から信号光を被写体に向けて投射するアクティブタイプと、被写体の輝度分布像を利用するパッシブタイプとに大別される。
【０００３】
これらは共に三角測距を基本原理としており、アクティブタイプは投光と受光の位置間隔を基本の長さ（基線長）として、また、パッシブタイプは２つの受光位置を基準として、その視差に基づく被写体像の相対位置差によって被写体までの距離を求めるようになっている。
【０００４】
この被写体までの距離を求めるためには、被写体像の受光位置ごとの光量を測定する必要があり、例えば複数の光センサを線状に並べて設けたラインセンサを利用する。
【０００５】
まず、このようなラインセンサを用いたパッシブ型の測距装置の構成について図２０を参照して説明する。
【０００６】
この測距装置は、被写体６からの光が入射するものであって、基線長Ｂだけ離して配置された２つの受光レンズ１ａ，１ｂと、この受光レンズ１ａ，１ｂを介して入射した光により符号３ａ，３ｂに示すような光パターンがそれぞれ形成されて光電変換を行うラインセンサ２ａ，２ｂと、このラインセンサ２ａ，２ｂの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４の出力に基づいて被写体までの距離Ｌを算出する演算手段５と、この演算手段５と上記Ａ／Ｄ変換器４の出力が入力されて各種の制御を行うＣＰＵ１０とを有して構成されている。
【０００７】
次に、このような測距装置による測距方法について説明する。
【０００８】
上記ラインセンサ２ａ，２ｂ上に形成される光パターン３ａ，３ｂは、被写体６上の輝度分布と両受光レンズ１ａ，１ｂの相対位置関係とに依存する。
【０００９】
より詳しくは、両光パターン３ａ，３ｂの相対位置差ｘは、上記基線長Ｂと、受光レンズ１ａ，１ｂとラインセンサ２ａ，２ｂとの間の距離ｆと、被写体距離Ｌとに依存して、次に示すような関係、
ｘ＝Ｂ×ｆ／Ｌ
が成立する。
【００１０】
ラインセンサ２ａ，２ｂの出力に基づいて、このような演算を行うことにより上記相対位置差ｘを算出する手段（相関演算）については、例えば特公平７−５４３７１号公報などに記載されている。
【００１１】
また、この光パターン３ａ，３ｂのどの部分を利用して測距するかも重要な技術である。
【００１２】
例えば図５に示すように、人物などの主要被写体６ａの斜め後方に山などの背景被写体６ｂがある情景を撮影しようとした場合に、主要被写体６ａを測距しようとしても、ラインセンサ２ａを構成するセンサＲn2に入射した光を加味してしまうと、背景被写体６ｂの輝度が混入（遠近混在）してしまって、主要被写体６ａへの正しい測距を行うことができなくなる。
【００１３】
つまり、正しい測距を行うためには、図５中に示すＲ1 からＲn1までの各センサの出力（主要被写体６ａに係るセンサ出力）は利用しても、Ｒn2のセンサの出力（背景被写体６ｂに係るセンサ出力）は利用しないようにする技術が必要となる。
【００１４】
こうした技術手段としては、例えば特公平５−８８４４５号公報に、対物レンズの焦点状態に応じて相対的な位置関係が変化する第１並びに第２の像を形成する光学系と、上記第１並びに第２の像のそれぞれを複数の光電変換素子で検出するセンサとを有し、このセンサの出力に基づいて上記第１並びに第２の像の相対変位量を求めることにより対物レンズの焦点状態を検出する焦点検出装置において、上記第１並びに第２の像を検出する光電変換素子の出力の相関量の極値をもって２像の一致の程度を表す評価量とし、上記評価量と所定値を比較して２像の一致が悪い際には上記センサの出力を上記第１並びに第２の像毎に複数領域に分割し、各領域毎に上記第１並びに第２の像の相対変位量を求める焦点検出装置が記載されている。
【００１５】
また、特開平２−１３５３１１号公報は、被写体から異なる光路で撮影レンズに入射し通過した２光束を、一対の被写体像として個々に検出面上に形成する焦点検出光学系と、上記検出面上に配列された複数の受光素子からなり、上記一対の被写体像の一方が投影され、該被写体像の光強度分布に対応した被写体像信号を発生する第１受光素子列と、上記検出面上に配列された複数の受光素子からなり、上記一対に被写体像の他方が投影され、該被写体像の光強度分布に対応した被写体像信号を発生する第２受光素子列と、上記第１受光素子列から所定の受光素子列を選択し、該所定の受光素子列をそのまま固定部分検出領域として設定するかまたは上記所定の受光素子列からシフトした領域の受光素子列を順次新たな移動部分検出領域として設定し、上記固定部分検出領域もしくは上記移動部分検出領域からの被写体像信号と上記第２受光素子列からの被写体像信号との相対的ずれ量を検出する検出手段とからなる焦点検出装置において、上記検出手段は、上記初期検出領域を選択する際に、上記第１受光素子列内で予め設定された隣接する検出領域間の境界の近傍について隣接する受光素子間の上記被写体像信号の変化を検出し、被写体像信号の変化の少ない受光素子間に上記初期検出領域の境界を設定する焦点検出装置が記載されている。つまり、ラインセンサを構成する各受光素子のデータの変化を調べて、その変化率の小さい所を利用しているものである。
【００１６】
一方、ズームレンズを備えたカメラにおいて、撮影レンズの焦点距離を変化させた場合に該焦点距離に応じて測距枠を切り換える技術は古くから知られており、例えば特開昭５３−９９９３５号公報等に記載のものが挙げられる。該公報に記載のものは、撮影レンズの焦点距離が変化しても画面内の測距エリアを一定に保つようにして、上述したような背景被写体６ｂの輝度混入による誤差の発生を防止するようにしたものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような特公平７−５４３７１号公報に記載のものでは、測距結果が被写体の撮影画面内における位置に依存してしまう点や、上述したような背景による誤差が発生することには触れておらず、どのような被写体に対しても正しい測距を行うことができる測距装置とはなっていなかった。
【００１８】
また、上記特公平５−８８４４５号公報，特開平２−１３５３１１号公報，特開昭５３−９９９３５号公報等に記載のものでは、限られた測距ポイントに対する測距精度の向上は可能であるが、例えば図６に示すような、主要被写体が撮影画面中央部の測距枠から離れた画面周辺部にある場合には、正しい測距を行うことができなかった。
【００１９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影画面内の主要被写体の位置や背景被写体による輝度の影響を受けることなく、主要被写体を正確に測距することができる簡単な構成の測距装置を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による測距装置は、視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサと、上記ラインセンサの第１エリア部分を選択する第１の選択手段と、上記ラインセンサの上記第１エリア部分を含む第２エリア部分を選択する第２の選択手段と、上記第１エリア部分が選択された状態で上記第１エリア部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第１積分制御と、上記第２エリア部分が選択された状態で上記第２エリア部分の上記第１エリア部分を除く部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第２積分制御とを連続的に実行し、各エリア部分について、上記２つのラインセンサの光パターン信号をそれぞれ比較して、上記被写体像の視差に基づく相対位置差を算出して被写体距離情報を出力する算出手段と、上記第１エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報と上記第２エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報とを比較して、当該算出結果に基づいて、近距離を示す方の算出結果を選択して焦点合わせ距離とする決定手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
従って、本発明による測距装置は、２つのラインセンサが視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力し、第１の選択手段が上記ラインセンサの第１エリア部分を選択し、第２の選択手段が上記ラインセンサの上記第１エリア部分を含む第２エリア部分を選択し、算出手段は、上記第１エリア部分が選択された状態で上記第１エリア部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第１積分制御と、上記第２エリア部分が選択された状態で上記第２エリア部分の上記第１エリア部分を除く部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第２積分制御とを連続的に実行し、各エリア部分について上記２つのラインセンサの光パターン信号をそれぞれ比較して上記被写体像の視差に基づく相対位置差を算出して被写体距離情報を出力し、決定手段が上記第１エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報と上記第２エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報とを比較して、当該算出結果に基づいて、近距離を示す方の算出結果を選択して焦点合わせ距離とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１から図８は本発明の第１の実施形態を示したものであり、図１はパッシブ方式の測距装置の構成を示すブロック図、図２は（Ａ）右側，（Ｂ）左側のラインセンサによる積分出力を示す図、図３はシフトセンサ数Ｓに対する左右のセンサ出力の絶対値総和ＦＦを示す線図、図４は補間演算を説明するための図である。
【００２７】
まず、図１を参照して、本実施形態のパッシブ方式の測距装置の構成について説明する。
【００２８】
この測距装置は、被写体６からの光が入射するものであって、基線長Ｂだけ離して配置された２つの受光レンズ１ａ，１ｂと、この受光レンズ１ａ，１ｂを介して入射した光により符号３ａ，３ｂに示すような光パターンがそれぞれ形成されて光電変換を行うラインセンサ２ａ，２ｂと、このラインセンサ２ａ，２ｂの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４の出力に基づいて上記ラインセンサ２ａ，２ｂを構成するセンサの内の使用するエリアを選択する選択手段１０ｂと選択したエリアに係る情報により後述するような相関演算や補間演算を行って被写体までの距離Ｌを算出する演算手段１０ａとを含む例えばワンチップマイコン等からなる演算制御手段であるＣＰＵ１０と、このＣＰＵ１０からの選択エリアに係る情報に基づいて上記ラインセンサ２ａ，２ｂの出力の内の上記Ａ／Ｄ変換器４に入力されるエリアまたはＡ／Ｄ変換器４から上記ＣＰＵ１０に入力されるエリアを切り換えるエリア切換手段１１と、上記ＣＰＵ１０の出力に基づいて撮影レンズのピントを調節するピント合わせ手段１２とを有して構成されている。
【００２９】
本実施形態は、このような構成により、ＣＰＵ１０が、その演算手段１０ａによって相関演算や補間演算を行うに際して、像ずれ量を求めるためのラインセンサ２ａ，２ｂの出力を上記エリア切換手段１１により切り換えて、広い測距枠（図７（Ａ）参照）と狭い測距枠（図７（Ｂ）参照）を選択して演算を行うことができるようにし、さらに、これらの異なる測距枠を用いて各演算された被写体距離から適切な方を選択手段１０ｂにより選択して、カメラの撮影レンズ等のピント合わせをすることができるようにしたものである。
【００３０】
なお、ここに、上記演算とは、後で詳しく説明する相関演算、補間演算、さらに、三角測距の原理による距離算出などを示すが、広い測距枠と狭い測距枠の何れを選択するかを判断するときには、これらの内のどれかの演算結果を用いて選択すれば良い。
【００３１】
次に、図１から図４を参照して、パッシブ方式の測距装置における光パターンの相対位置差算出の方法について詳しく説明する。
【００３２】
左右の受光レンズ１ａ，１ｂの位置の差である基線長Ｂにより、ラインセンサ２ａ，２ｂ上に入射する光分布の相対位置差ｘは、被写体距離Ｌに依存して変化する。各受光レンズ１ａ，１ｂの焦点距離をｆとすると、被写体距離Ｌは、
【数１】
Ｌ＝Ｂ×ｆ／ｘ
として求められる。
【００３３】
ラインセンサ２ａ，２ｂを構成する各センサは、光の入射量に応じた電流信号を出力するために、これらをＡ／Ｄ変換器４によりデジタル信号に変換すれば、上記ＣＰＵ１０の演算手段１０ａによる相関演算および補間演算によって、上記相対位置差ｘを算出することができる。
【００３４】
この結果に基づいて、上記ＣＰＵ１０においてさらに上記数式１に基づいて演算を行うことにより、被写体距離Ｌを求めることができる。これが一般的なパッシブ式三角測距方式の基本原理である。
【００３５】
こうした技術手段によりカメラの撮影レンズのピント合わせを行うときには、このＣＰＵ１０が、カメラ全体の動作を制御するようにして、ピント合わせ手段１２により撮影レンズ中のピント合わせレンズをモータ等のアクチュエータを介して制御することにより、自動焦点（ＡＦ）機能付きカメラを構成することができる。
【００３６】
上述したように、像ずれ量演算（上記相対位置差ｘの演算）においては、センサピッチＳＰの単位でどれだけ左右の像がずれているかを調べる相関演算のステップと、このセンサピッチＳＰよりも細かい分解能でさらに正確に左右の像のずれ量を算出する補間演算のステップとを必要とする。
【００３７】
そこで、まず相関演算について説明する。
【００３８】
右側のラインセンサ２ａ上に、図１に示すような光パターン３ａが入射した場合に、該ラインセンサ２ａが複数のセンサＲ1 〜Ｒ6 により構成されているものとすると、これらセンサＲ1 〜Ｒ6 の出力の大きさは、例えば図２（Ａ）に棒グラフとして示すような分布となる。
【００３９】
ここでＲは右側のセンサであることを示し、このＲに付けられた添え字の１から６が、例えば受光レンズ１ａの光軸を基準としたときのセンサの絶対位置を示しているものとする。
【００４０】
このとき、もし、左側のラインセンサ２ｂを構成する左側のセンサＬ1 〜Ｌ6 から、上記右側のセンサＲ1 〜Ｒ6 と同じ信号が出力される場合には、上記相対位置差ｘは０となるために、上記数式１により被写体距離Ｌは無限遠ということになる。
【００４１】
また、被写体が有限の距離にある場合には、上記相対位置差ｘとセンサピッチＳＰから決定されるシフトセンサ数Ｓだけシフトしたところの左側のセンサＬ1 〜Ｌ6 に、上記センサＲ1 〜Ｒ6 に類似した出力が得られる（図２（Ｂ）参照）。
【００４２】
このシフトセンサ数Ｓを求めるには、ある右側のセンサの出力から対応する左側のセンサの出力を引き算して、その絶対値を各センサ毎に加算した結果ＦＦを用いればよい。すなわち、次の数式２に示すように、まず右側のセンサＲｉと左側のセンサＬｉの出力を引き算し、その絶対値をとって、ある幅でｉを変化させてこれらを加算する。
【数２】
ＦＦ（ｉ）＝Σ｜Ｒ（ｉ）−Ｌ（ｉ）｜
【００４３】
そして、右側のセンサＲｉまたは左側のセンサＬｉの一方のセンサを１つだけずらして、先に差をとった隣のセンサと同様に差をとると、次のような数式３により表現することができる。
【数３】
ＦＦ（ｉ＋１）＝Σ｜Ｒ（ｉ＋１）−Ｌ（ｉ）｜
【００４４】
このように順次、ずらし量ＳＩＦＴを変更しながら上記ＦＦをグラフにすると、図３に示すようなグラフが作成される。このとき、右側のセンサＲと左側のセンサＬの差の和であるＦＦが、最小値Ｆmin となるずらし量ＳＩＦＴのところが最もよく対応がとれていると考えられるために、このときのずらし量ＳＩＦＴが上記シフトセンサ数Ｓとして求められる。
【００４５】
このシフトセンサ数Ｓを加味して左右のラインセンサ２ａ，２ｂの出力分布を図示すると、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、シフトセンサ数Ｓだけずれた左側の各センサＬから、対応する添え字の付いた右側の各センサＲとほぼ同様の出力が得られる。
【００４６】
次に、補間演算について説明する。
【００４７】
実際の２つのラインセンサ２ａ，２ｂ上の像ずれ量は、センサピッチＳＰを単位としてその整数倍だけ正確にずれているわけではなく、一般的には端数が存在する。
【００４８】
そこで、正確な測距を行うためには、像ずれ量をセンサピッチＳＰよりも細かい精度によって検出しなければならず、このプロセスを補間演算と呼んでいる。この補間演算について、図４を参照して説明する。
【００４９】
図４において、上記ラインセンサ２ａ，２ｂのそれぞれの一部を構成する右側の各センサＲと左側の各センサＬの出力は、上述の相関演算により算出した上記シフトセンサ数Ｓだけシフトさせた後の比較し易い状態にして、並べて図示してある。
【００５０】
従って、図４中のＬ0 からＬ4 は、正確にはＬs からＬs+4 と記載するべきものであるが、繁雑になるのを避けるために添え字のＳについてはその記載を省略している。
【００５１】
左側のセンサＬには、上記シフトセンサ数Ｓだけシフトをした後も、右側のセンサＲを基準としてさらに相対位置差ｘだけのずれ量が残っている光が入射しているものとする。
【００５２】
このときに、例えばセンサＬ1 には、センサＲ0 に入射する光とセンサＲ1 に入射する光とに各対応する光が混じり合って入射している。同様にして、他の左側の各センサＬにも、右側のセンサＲを基準として相対位置差ｘだけずれた光がそれぞれ入射しているために、各センサＬの出力は、次の数式４から数式６に示すように表現されることがわかる。
【数４】
Ｌ1 ＝（１−ｘ）・Ｒ1 ＋ｘＲ0
【数５】
Ｌ2 ＝（１−ｘ）・Ｒ2 ＋ｘＲ1
【数６】
Ｌ3 ＝（１−ｘ）・Ｒ3 ＋ｘＲ2
【００５３】
上記最小値Ｆmin と、この最小値Ｆmin から上記シフト量をプラス方向とマイナス方向にずらしたＦＦの値Ｆ−１，Ｆ＋１は、この各Ｒｎ，Ｌｎの出力を用いて表現すると、次の数式７から数式９に示すようになる。
【数７】
Ｆmin ＝Σ｜Ｒn −Ｌn ｜
【数８】
Ｆ-1＝Σ｜Ｒn-1 −Ｌn ｜
【数９】
Ｆ+1＝Σ｜Ｒn+1 −Ｌn ｜
【００５４】
さらに、上記数式４から数式６を用いて上記数式７から数式９を展開すると、次の数式１０から数式１２に示すようになる。
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００５５】
上記数式１０から数式１２に現れる項について、
【数１３】
（ΣΔＲ）＝｛｜Ｒ0 −Ｒ1 ｜＋｜Ｒ1 −Ｒ2 ｜＋｜Ｒ2 −Ｒ3 ｜｝
と表現すると、これら数式１０から数式１２はそれぞれ数式１４から数式１６に示されるようになる。
【数１４】
Ｆmin ＝（ΣΔＲ）ｘ
【数１５】
Ｆ-1＝（ΣΔＲ）（１−ｘ）
【数１６】
Ｆ+1＝（ΣΔＲ）（１＋ｘ）
【００５６】
これらを用いて、（Ｆ-1−Ｆmin ）／（Ｆ+1−Ｆmin ）を計算すると、数式１７に示すようになる。
【数１７】
【００５７】
こうして、数式１７に示すように、上記項（ΣΔＲ）に依存することなく、先の相対位置差（像ずれ量）ｘを求めることができる。これが補間演算である。
【００５８】
これらの相関演算および補間演算は、ＣＰＵ１０内の演算手段１０ａにおいて所定のプログラムに従って行われるが、演算手段をＣＰＵと別体に設けた場合には、該演算手段によって行うようにしても良い。
【００５９】
ここで、上述した撮影画面内に、遠方の被写体と近い被写体とが混在する場合について説明する。
【００６０】
例えば、図５に示すようなシーンにおいて、主要被写体６ａを正しく測距しようとする場合には、測距エリアＷは、人などの主要被写体６ａの例えば顔の幅Ｋよりも狭い（Ｗ＜Ｋ）方がよい。つまり、幅Ｋよりも広いと、背景被写体６ｂからラインセンサ２ａに入射する光の情報までが演算に加味されてしまうために、高精度の測距を行うことができなくなるからである（これを遠近混在誤差という。）。
【００６１】
この測距エリアＷは、ラインセンサ２ａ，２ｂのセンサピッチＳＰや、使用するセンサ数Ｅ，被写体距離Ｌ，受光レンズ１ａ，１ｂとラインセンサ２ａ，２ｂとの間の距離ｆに、次の数式１８に示すように依存する。
【数１８】
Ｗ＝Ｌ×ＳＰ×Ｅ／ｆ
【００６２】
図５からわかるように、顔の幅Ｋは被写体距離Ｌが変化しても一定であるのに対して、測距エリアＷは、上記数式１８に示したように、被写体距離Ｌに比例して変化する。
【００６３】
つまり、被写体距離Ｌが変化した場合に、測距エリアＷを顔の幅Ｋ以下にするためには、上記センサピッチＳＰと距離ｆとは一定であるから、使用するセンサ数Ｅを切り換えれば良い。
【００６４】
一方、遠近混在がなければ、相関エリアは広いほうが、ラインセンサ２ａ，２ｂを各構成するセンサのノイズが相殺されて測距精度が高くなる。従って、近距離では相関エリアは広いほうが有利となる。また、相関エリアが広いほうが、測距する視野が広がる（広視野化する）ために、水平方向に測距することができる領域が広がるというメリットがある。
【００６５】
このようにして、測距エリアを可変となるように構成するとともに、変化させた測距エリアにより測距を行い、撮影状況に応じた適切な方の測距結果を用いることにより、近距離から遠距離までを高精度に測距をすることができるようにしたのが本実施形態である。
【００６６】
図７は（Ａ）広い測距枠，（Ｂ）狭い測距枠の撮影画面をそれぞれ示す図である。
【００６７】
今、図７に示すように、画面のほぼ中央に比較的輝度の低い主要被写体６ａが位置し、この主要被写体６ａの右後ろに輝度の高い背景被写体６ｂが位置する撮影画面４０を測距する場合について考える。
【００６８】
このような撮影画面４０において、図７（Ａ）に示すような広い測距枠４１ａを用いて測距を行うと、主要被写体６ａからの光だけでなく、背景被写体６ｂからの光も加味して測距してしまうことになる。
【００６９】
このとき、上述したように背景被写体６ｂの方が輝度が高いために、該背景被写体６ｂの輝度分布に引っ張られて、測距結果は実際の主要被写体６ａまでの距離よりも遠距離となってしまう。
【００７０】
一方、もし背景被写体６ｂの輝度が主要被写体６ａの輝度に比べて低ければ、それほど大きな誤差とはならない。
【００７１】
そこで本実施形態においては、測距枠４１ａを図７（Ａ）に示すような広いものから図７（Ｂ）に示すような狭いものへ、また逆に図７（Ｂ）に示すような狭いものから図７（Ａ）に示すような広いものへと変更することができるように構成されている。
【００７２】
上述のような主要被写体６ａに比して背景被写体６ｂの輝度が高い場合には、図７（Ｂ）に示すような狭い測距枠４１ａを使用することにより、背景被写体６ｂの影響を受けないために、より正確な測距を行うことが可能となる。
【００７３】
これに対して、図６に示すような撮影画面においては、上記図７（Ｂ）に示すような狭い測距枠を用いた場合には、測距枠４１が主要被写体６ａ内に正しく収まっていないために、正確な測距を行うことは不可能であり、いわゆるピンぼけになってしまう。
【００７４】
このような場合には、上記図７（Ａ）に示したような広い測距枠４１ａを用いることにより、主要被写体６ａを測距枠４１ａ内に入れることができるために、測距を行うことが可能となる。特に、背景被写体の輝度が低い場合には、該背景被写体に影響されることなく正確に測距を行うことができる。
【００７５】
こうして、本実施形態は、広い測距枠と狭い測距枠の双方により測距を行い、撮影を行う被写体の状態に応じた適切な測距結果が得られた方の測距枠を選択することにより、画面内の広い範囲を測距する必要がある場合にも、逆光時などにおける背景被写体の影響が大きい場合にも、対応することができるようにしたものである。
【００７６】
次に、このような実施形態の作用について、図８を参照して説明する。図８は測距装置による基本的な測距動作を示すフローチャートである。
【００７７】
測距動作がスタートすると、上記図７（Ａ）に示したような広い測距枠４１ａにより測距を行って被写体までの距離を算出し、その広視野測距結果をＬＨに記憶させておく（ステップＳ１）。
【００７８】
次に、同様にして、上記図７（Ｂ）に示したような狭い測距枠４１ａにより測距を行って被写体までの距離を算出し、その狭視野測距結果をＬＳに記憶させておく（ステップＳ２）。
【００７９】
こうして得られた測距結果ＬＳ，ＬＨの内のどちらがより近い被写体距離となるかを比較して（ステップＳ３）、狭視野測距結果ＬＳの方が近い被写体距離となる場合にはピント合わせ手段１２によってその被写体距離に撮影レンズのピントを合わせ（ステップＳ４）、一方、広視野測距結果ＬＨの方が近い被写体距離となる場合には同様にその被写体距離に撮影レンズのピントを合わせる（ステップＳ５）。
【００８０】
このように簡単な動作によって、図７に示したような遠近混在が起こりやすい逆光シーンや、図６に示したような撮影画面の中央に被写体が存在しないシーンの何れの場合にも、正しく測距を行ってピントを合わせることが可能となる。
【００８１】
つまり、図７に示したようなシーンでは、広視野測距結果ＬＨは遠近混在によって遠距離側となるために、上記ステップＳ３において、より正確な狭視野測距結果ＬＳが選択されるからである。
【００８２】
また、図６に示したようなシーンでは、狭い測距枠は背景被写体を測距するためにＬＳが遠距離を示すのに対し、広視野測距結果ＬＨは主要被写体の輝度分布情報を取得して比較的近距離を示すために、上記ステップＳ３において、より正確な広視野測距結果ＬＨが選択されるからである。
【００８３】
なお、上述ではＣＰＵ１０に演算手段１０ａおよび選択手段１０ｂを内蔵したが、これに限るものではなく、これらをＣＰＵ１０の外部に別体として設けるようにしても良い。
【００８４】
このような実施形態によれば、広い測距枠による測距結果と狭い測距枠による測距結果とを比較して用いるようにしたために、画面の中央部に主要被写体が位置していないような場合や、画面のほぼ中央部に比較的輝度の低い主要被写体が位置するとともにその両側あるいは片側の後ろに輝度の高い背景被写体が位置するような場合にも、より正確な測距を行うことができる。
【００８５】
また、被写体距離に応じて測距枠をあまり細かく切り換えると、計算が繁雑になって測距時間が長くなってしまうことが考えられるが、本実施形態においては広い測距枠と狭い測距枠の２つを用いるようにしたために、測距時間が長くなるような影響は殆ど現れることはなく、測距装置をカメラに適用する場合にも、シャッタタイムラグが長くなるなどの好ましくない結果を生じることもない。
【００８６】
図９から図１５は本発明の第２の実施形態を示したものであり、図９は測距装置の構成を示すブロック図、図１０は測距装置におけるゲート手段および積分判定手段の詳細な構成を示す回路図、図１１は測距装置を搭載したカメラを示す斜視図である。この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００８７】
図９から図１１を参照して、この第２の実施形態の測距装置を搭載したカメラについて説明する。
【００８８】
このカメラ５１は、図１１に示すように、カメラ上面の例えば該カメラを保持する右手の人差指で押圧可能な位置に配設されたレリーズボタン５４と、カメラ前面側のほぼ中央部に配設された撮影レンズ５２と、この撮影レンズ５２の上部に配設された撮影範囲を視認するためのファインダ５３と、このファインダ５３の図面右側に配設された被写体までの距離を測定するための測距装置である測距ユニット５０とを有して構成されている。
【００８９】
上記測距ユニット５０は、図９に示すように、被写体６ａ，６ｂからの光が入射するものであって、基線長Ｂだけ離して配置された２つの受光レンズ１ａ，１ｂと、この受光レンズ１ａ，１ｂを介して入射した光を光電変換するラインセンサ２ａ，２ｂと、このラインセンサ２ａ，２ｂの出力が入力するゲート手段７と、このゲート手段７の出力に基づき積分判定を行う積分判定手段２２と、この積分判定手段２２の結果に基づき上記ゲート手段７の出力をデジタル信号に変換してＣＰＵ１０に出力するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４の出力に基づいてＣＰＵ１０において算出された選択エリアに係る情報により上記ラインセンサ２ａ，２ｂの出力の内の上記ゲート手段７に入力されるエリアまたはゲート手段７から上記ＣＰＵ１０に入力されるエリアを切り換える選択手段２１とを有して構成されている。
【００９０】
さらに、本実施形態におけるラインセンサ２ａ，２ｂの出力を選択して取り出す構成について説明する。
【００９１】
電子回路には電源電圧等の制約があるために、扱える信号にはダイナミックレンジの許容幅があり、被写体からの輝度信号もこのダイナミックレンジ内に適切に収めるための技術が必要である。
【００９２】
従って、各ラインセンサ２ａ，２ｂに入射した光の強さを検出させるために、その出力光電流をコンデンサに積分して電圧変換する場合も、積分時間の制御に工夫を施す必要がある。
【００９３】
つまり、積分時間が長過ぎると積分電圧が大きくなり過ぎることがあり、また短か過ぎると後段で処理するに十分な大きさの積分電圧とはならないことがあるからである。
【００９４】
より具体的には、本実施形態は、ラインセンサ２ａ，２ｂを構成するセンサの内のどのセンサの出力を基準にして積分時間の制御を行うか、という技術手段に着目したものであり、ＣＰＵ１０により選択手段２１を介してゲート手段７を制御して、積分判定手段２２に入力されるラインセンサ２ａ，２ｂを構成するセンサの出力を選択することにより、想定された撮影シーンに応じた積分制御を行うようにしたものである。
【００９５】
このセンサ出力を切り換えるための構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、上記図９に示したゲート手段７や積分判定手段２２の詳細を示す回路図である。
【００９６】
センサ２９ａ，２９ｂは、共に上記ラインセンサ２ａを構成するセンサであり、これらのセンサ２９ａ，２９ｂに入射した光量に依存する光電流は、アナログスイッチ３８ａ，３８ｂがオンしている間は、積分アンプ３１ａ，３１ｂと積分用コンデンサ３２ａ，３２ｂによって積分されて、電圧信号に変換される。
【００９７】
電流が積分されると各積分アンプ３１ａ，３１ｂの出力は低下するが、これによって、アナログスイッチ３０ａ，３０ｂを介して基準電圧Ｖｒｅｆに接続されたＰＭＯＳトランジスタ３５ａ，３５ｂのゲート電位が低下し、ゲート電位の低下に従ってドレイン電流が増加して、抵抗３７の電圧降下量が大きくなる。
【００９８】
この抵抗３７に流れるドレイン電流は、各センサの内で最も多くの光電流を出力したものに依存するために、この降下電圧をＡ／Ｄ変換器４によりモニタすることによって、最も多く光が入射して光電流を最も多く出力しているセンサの出力をＣＰＵ１０がモニタすることができる。
【００９９】
また、アナログスイッチ３６ａ，３６ｂがオンすると積分電圧を初期化することができ、上記アナログスイッチ３０ａ，３０ｂ等がオフしているセンサについては、この最も多く光電流が入射しているセンサの検出から除外される。
【０１００】
つまり、上記アナログスイッチ３０ａ，３０ｂ等のスイッチがオンしているセンサに従って積分の制御が行われるが、具体的にはこれらのセンサ出力が所定値となったときに、上記アナログスイッチ３８ａ，３８ｂをオフして積分を停止するようにすればよい。
【０１０１】
また、各積分電圧はバッファ回路３３ａ，３３ｂを介してＡ／Ｄ変換器４に入力される。アレイ状に多数が並設されたセンサの積分出力を同時にＡ／Ｄ変換することはできないために、アナログスイッチ３４ａ，３４ｂを順次オンさせて、各出力をＡ／Ｄ変換器４に入力していくようにする。
【０１０２】
上記選択手段２１は、これらの各アナログスイッチ３０ａ，３０ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂを制御して、積分の初期化、開始、終了、Ａ／Ｄ変換等の動作切換えを行うものである。
【０１０３】
また、上記図９に示したように、異なる方向に位置する被写体６ａ，６ｂを測距するには、ラインセンサ２ａにおける基準センサを、各々図中の符号６０または符号６１に示す位置にあるセンサに切り換えておけば良い。
【０１０４】
このように、ラインセンサ２ａ，２ｂの内のどのセンサの出力を用いてずれ量計算を行なうかによって、撮影画面内の異なる領域の測距を行うことが可能となる。
【０１０５】
このセンサ領域の切り換えは、図１０に示したようなＡ／Ｄ変換器４に入力する積分電圧を、アナログスイッチ３４ａ，３４ｂにより切り換えるようにしても良いし、あるいは、ＣＰＵ１０がセンサ出力を取得した後に、距離計算に利用するものを取捨選択するようにしてもよい。
【０１０６】
次に、このような構成を前提として行われる測距について、図１２，図１３を参照して説明する。
【０１０７】
図１２は撮影画面内のほぼ中央部に主要被写体が位置し左右に２つの背景被写体が位置する場合の測距を示す図、図１３は撮影画面内の左右に２つの主要被写体が位置しほぼ中央部に背景被写体が位置する場合の測距を示す図である。
【０１０８】
図１２（Ａ）に示すように、撮影画面４０内のほぼ中央部に比較的輝度の低い主要被写体６ａが位置し、この主要被写体６ａの左右の後ろに輝度の高い背景被写体６ｂが位置する撮影画面４０を測距する場合について説明する。
【０１０９】
主要被写体６ａよりも背景被写体６ｂの方が明るい場合には、図１２（Ｂ）に示すように、ラインセンサ２ａ，２ｂの全域で積分終了制御を行うと、輝度の高い背景被写体６ｂからの光を受けたセンサ部分で積分の終了判定レベルＶ１に達してしまい、測定したい主要被写体６ａの例えば顔の部分については十分な信号を得られず、上述したようなずれ量判定を行うに足る輝度差がなく、正確な測距を行うことができない。
【０１１０】
そこで図１２（Ｄ）に示すように、積分判定を行うセンサを中央部の区間Ｗに位置するセンサだけに設定すると、図１２（Ｃ）に示すように、背景被写体６ｂは回路のダイナミックレンジの関係から飽和してしまうものの、主要被写体６ａには輝度差の信号が生じて、測距を行うことが可能となる。
【０１１１】
次に、図１３（Ａ）に示すように、撮影画面４０内の左右に比較的輝度の低い２つの主要被写体６ａが位置し、ほぼ中央部に輝度の高い背景被写体６ｂが位置する撮影画面４０を測距する場合について説明する。
【０１１２】
主要被写体６ａよりも背景被写体６ｂの方が明るい場合には、ラインセンサ２ａ，２ｂの全域で積分終了制御を行うと、やはり輝度の高い背景被写体６ｂからの光を受けたセンサ部分で積分の終了判定レベルＶＩに達してしまい、測定したい主要被写体６ａの例えば顔の部分については十分な信号が得られず、上述したようなずれ量判定を行うに足る輝度差がなく、正確な測距を行うことができない。これは、上記図１２（Ｄ）に示したような中央部分のみで積分する場合はなおさらである。
【０１１３】
そこで図１３（Ｄ）に示すように、積分判定を行うセンサの対象として中央部に位置するセンサを外して、周辺の区間Ｗ１，Ｗ２に位置するセンサだけに設定すると、図１３（Ｃ）に示すように、背景被写体６ｂは回路のダイナミックレンジの関係から飽和してしまうものの、主要被写体６ａには輝度差の信号が生じて、測距を行うことが可能となる。
【０１１４】
従って、この第２の実施形態においては、測距を２回行い、この２つの場合において上記図１２（Ｄ）と図１３（Ｄ）に示すようなエリアについて積分制御を行い、２回の測距で得られた画面内の各点の測距結果から、最終的なピント合わせを行うための被写体距離を求めるものである。
【０１１５】
上述したように、遠近混在した撮影画面を測距する場合には、測距結果が遠距離側に引っ張られるために、最も至近となる結果を選択することにより、主要被写体の位置に関わらず、正確な主要被写体距離を選び出すことができる。
【０１１６】
このような実施形態の作用を図１４のフローチャートを参照して説明する。
【０１１７】
動作が始まると、図１５（Ａ）に示すように、積分判定するセンサのエリアを中央部に絞って画面内のＬ，Ｓ，Ｒの３点について測距してその結果をｌS1，ｌL1，ｌR1とし（ステップＳ１１）、次に、図１５（Ｂ）に示すように、逆に中央部を除外した領域で積分制御を行って、同様にＬ，Ｓ，Ｒの３点について測距してその結果をｌS2，ｌL2，ｌR2とする（ステップＳ１２）。
【０１１８】
こうして、積分判定範囲を切り換えつつ測距を行う。
【０１１９】
また、遠近混在が発生し難いように、中央部に積分判定エリアを設定したときは、そうでないときよりも中央部の相関演算を行うエリアの幅Ｗを狭くしておくほうが効果的である（図１５中、Ｗ＜Ｗ１）。
【０１２０】
さらに、このエリア切り換えは、画面内中心部に被写体が位置しない場合には、なるべく相関エリアを広くした方が、被写体がどの位置にあっても測距することができる確立が高くなることを想定している。
【０１２１】
そして、上記ステップＳ１１およびステップＳ１２において得られた合計６点の測距結果ｌS1，ｌL1，ｌR1，ｌS2，ｌL2，ｌR2から、最も至近を示す距離を選択してｌp とし（ステップＳ１３）、この至近距離ｌp に基づいてカメラの撮影レンズ等のピント合わせを行う（ステップＳ１４）。
【０１２２】
こうして、遠近が混在した測距結果は除去されて、主要被写体までの距離を正しく求めることができる。
【０１２３】
このような第２の実施形態によれば、上述の第１の実施形態とほぼ同様の効果を奏すると共に、主要被写体が撮影画面内のどこに位置していても測距を行うことができ、この測距装置をカメラに適用することにより、逆光シーンや遠近混在し易いシーンにおいても良好なピント合わせをすることができるＡＦカメラを構成することが可能となる。そして、本実施形態は、背景被写体に比して主要被写体の輝度が低く、しかもその輝度比が大きい場合に特に有効である。
【０１２４】
図１６から図１９は本発明の第３の実施形態を示したものであり、図１６は測距装置を搭載したカメラの構成を示すブロック図、図１７は撮影画面内の測距エリアを示す図、図１８は使用される積分判定エリアの変化を示す図、図１９はカメラによる測距動作を示すフローチャートである。
【０１２５】
この第３の実施形態において、上述した第１，第２の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１２６】
このカメラは、図１６に示すように、被写体光が入射する２つの受光レンズ１ａ，１ｂと、この受光レンズ１ａ，１ｂを介して入射した光を光電変換するラインセンサ２ａ，２ｂと、このラインセンサ２ａ，２ｂのアナログ出力をデジタル信号に変換するとともに変換されたデジタルデータを記憶する機能を有するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４により変換されたデジタル信号をＣＰＵ１０のポート１９に出力しまたは該ポート１９から信号を入力するシリアル通信用の回路でなる出力回路７ａと、上記Ａ／Ｄ変換器４の出力に基づき相関演算等を行う例えば高速のハードロジック回路で構成されている相関回路２４とを有する測距装置である測距ユニット１００を備えている。
【０１２７】
この測距ユニット１００からの出力は、シリアル通信用のポートやカメラの各機能を制御する端子等からなる上記ポート１９を介してＣＰＵ１０に入力されるようになっており、このＣＰＵ１０は、上記ポート１９を制御する演算用レジスタ１４およびレジスタ１８と、上記ポート１９を制御するための演算を含む各種の演算を行う演算手段１７と、データを一時的に記憶しておくためのＲＡＭ１５と、所定のアルゴリズムでこれらを制御するための命令プログラムが記憶されているＲＯＭ１６とを有して構成されていて、上記ポート１９からは上記Ａ／Ｄ変換器４へ制御出力が行われるようになっている。
【０１２８】
さらに、上記ポート１９からは、カメラに設けられたシャッタ８，ピント合わせ手段１２，ズーム機構２７などに制御出力が行われ、該カメラの撮影レンズ１３は、ピント合わせ手段１２によりピント調節のために駆動されるとともに、上記ズーム機構２７を介してズーミングが行われるようになっている。
【０１２９】
また、上記ズーム機構２７によって設定された撮影レンズ１３のズーミング位置は、焦点距離検出手段２８により検出されて、ポート１９を介して上記ＣＰＵ１０に入力されるようになっている。
【０１３０】
さらに、このカメラには、上記ズーム機構２７によるズーミングに連動して画角を切り換えるファインダ２５が設けられており、撮影者２６は、このファインダ２５を見ながら構図等の設定を行うようになっている。なお、ファインダ２５内には、撮影範囲を示すための測距枠２５ａが設けられている。
【０１３１】
また、上記ポート１９へは、カメラに設けられたＥＥＰＲＯＭ９から補正用のデータが入力されるようになっている。
【０１３２】
すなわち、上記ＥＥＰＲＯＭ９は、電気的に書き込み可能なＲＯＭであり、カメラの部品のばらつきや、組み立て精度のばらつきに等よって生じる誤差を補正するための補正係数が記憶されている。
【０１３３】
つまり、製造ラインの調整工程において、カメラに係る補正値の検出が行われるとともに、検出された補正値のこのＥＥＰＲＯＭ９への記憶が行われて、ＣＰＵ１０は該ＥＥＰＲＯＭ９の補正データを参照しながらカメラの制御を行うようになっている。
【０１３４】
ここで、上述したように、カメラの撮影レンズ１３がズーミングを行うのに連動してファインダ２５も連動してズーミングするようになっているが、測距ユニット１００については、その受光レンズ１ａ，１ｂやラインセンサ２ａ，２ｂの位置精度が測距精度に密接に関連するために、メカ的にズーミングを連動させることは困難である。
【０１３５】
従って、図１７に示すように、ファインダ視野はズーミングに連動して符号４０ａと符号４０ｂに示すように変化するのに対して、測距可能エリア４２は変化しないようになっている。
【０１３６】
そこで、この測距可能エリア４２を５つの領域Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｓ，Ｒ1 ，Ｒ2 に分割しても、符号４０ａに示す広角側のファインダ視野と符号４０ｂに示す望遠側のファインダ視野とでは、撮影画面内における測距エリアの配置や大きさが異なってしまう。
【０１３７】
撮影レンズのズーミングに対応するために、測距エリアそのものや、相関エリアのセンサ数を切り換えることも考えられるが、ズームレンズにより撮影を行う際の測距精度としては、一般に、焦点深度の関係から、望遠側の測距精度をより高く保つ必要がある。しかし、望遠側で視野に合わせて測距エリアを狭くしてしまうと、測距時のノイズの影響を受け易くなったり、量子化誤差の影響によりかえって測距精度が劣化してしまう可能性がある。また、演算を焦点距離によって切り換えるのも構成が複雑になる。
【０１３８】
そこで、本実施形態は、図１８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、周辺測距時の積分判定エリアを、焦点距離に応じて切り換えるようにしたものである。この手段は、積分判定の優先を変更するだけであるために、構成が簡単でありながら、かつ効果的なズーミング連動の測距装置を構成することが可能となる。
【０１３９】
なお、相関回路２４は、上述ではＣＰＵ１０とは別体に設けたが、ＣＰＵ１０の内部に設けて、後述する図１９に示すようなフローチャートの演算によってシフト量Ｓ（シフトセンサ数）を算出するようにしても良い。
【０１４０】
図１９はカメラの測距動作を示すフローチャートである。
【０１４１】
動作が始まると、図１８（Ａ）に示すように、積分判定エリアを中央部の狭い領域Ｓ１のみに設定して測距を行い、その結果をＬS1とする（ステップＳ２１）。これにより、画面中央部の被写体の逆光や遠近混在誤差の影響を対策している。
【０１４２】
これは、主要被写体の大部分は画面中央部に位置するために、中央部については２回測距を行うことにより、一層信頼性の高い測距を行なうようにしたものである。
【０１４３】
次に、上記焦点距離検出手段２８により検出された撮影レンズ１３の焦点距離ｆが、所定値ｆ0 よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ２２）、大きい場合には、図１８（Ｂ）に示すように望遠用に狭い領域Ｌ2 ，Ｒ1 を積分判定エリアに設定する（ステップＳ２４）。
【０１４４】
一方、上記ステップＳ２２において、焦点距離ｆが所定値ｆ0 以下である場合には、図１８（Ｃ）に示すように広角用に広い領域Ｌ1 ，Ｒ2 を積分判定エリアに設定する（ステップＳ２３）。
【０１４５】
こうして決められた積分判定領域に従って、ラインセンサ２ａ，２ｂの基準を変更しながら、図１８に示すような５つの領域Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｓ2 ，Ｒ1 ，Ｒ2 に対して、２つの受光レンズ１ａ，１ｂの視差に基づく被写体輝度分布のずれ量を、相関演算や補間演算等によって判定し、各領域に位置する被写体までの距離を算出する（ステップＳ２５）。
【０１４６】
ここで、求められた画面中央部の測距結果Ｌs2と、上記ステップＳ２１において求められたより狭い領域を使っての中央部の測距結果Ｌs1とをもう一度比較する（ステップＳ２６）。
【０１４７】
この２つの測距結果Ｌs1，Ｌs2がほぼ等しい場合には、遠近混在による誤差はないものとして、測距エリアを広くとってより精度の高いＬs2を加味し、Ｌs1とＬs2の平均値を最終的な中央の測距結果Ｌｓとする（ステップＳ２８）。
【０１４８】
上記ステップＳ２６において、逆に２つの測距結果Ｌs1，Ｌs2の差が大きい場合には、遠近混在による誤差が発生していると考えて、測距結果Ｌs1を最終的な中央の測距結果Ｌｓとする（ステップＳ２７）。
【０１４９】
このような過程により決定された中央の測距結果Ｌｓ、および周辺の測距結果ＬL1，ＬL2，ＬR1，ＬR2の中から、最も至近となる測距結果をピント合わせに用いる最終的な測距結果Ｌｐとして（ステップＳ２９）、この測距結果Ｌｐに基づいてピント合わせ手段１２を駆動することにより撮影レンズ１３のピント合わせを行う（ステップＳ３０）。
【０１５０】
このような第３の実施形態によれば、上述の第１，第２の実施形態とほぼ同様の効果を奏すると共に、撮影レンズの焦点距離によって測距エリアの優先度を変更するようにしたために、画面内のどこに被写体が位置しても正しい被写体距離を測定することができる。
【０１５１】
また、主要被写体の存在確立の高い画面中央部については２回測距を行ってその平均値を用いることにより、信頼性を一層高めるようにしたために、さらに正確なピント合わせが可能となる。一方、画面周辺部については測距演算を１回のみ行うようにしたために、より高速に測距を行うことが可能となる。
【０１５２】
なお、上記各実施形態を説明する際には、最至近距離を選択するという表現を用いて選択方法を分かり易く表現したが、各領域につき、距離を求める前の状態、つまり相関演算後または補間演算後におけるずれ量を比較して選択するようにしても同様である。これは、ずれ量と測距距離とは一対一に対応するからである。すなわち、ずれ量が大きいほど被写体が至近側にあることを示すために、このずれ量を用いる場合には、最大ずれ量を選択するという表現を用いても良い。
【０１５３】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【０１５４】
（１） 視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサと、
上記一方のラインセンサの第１エリア部分を選択する第１の選択手段と、
上記一方のラインセンサの上記第１エリア部分を含む第２エリア部分を選択する第２の選択手段と、
上記第１の選択手段および上記第２の選択手段により選択された各エリア部分からの光パターン信号と、他方のラインセンサの光パターン信号出力とを比較して、上記被写体像の視差に基づく相対位置差を算出する算出手段と、
上記第１エリア部分を用いたときの上記算出手段による算出結果と上記第２エリア部分を用いたときの上記算出手段による算出結果とを比較して、算出された上記相対位置差の大きい結果を選択する選択手段と、
を備えたことを特徴とする測距装置。
【０１５５】
（２） 視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサと、
上記ラインセンサの出力電流を積分してデジタル値に変換する変換手段と、
上記ラインセンサの一方または両方のラインセンサの第１エリア部分を選択して、上記積分状態を制御する第１積分制御状態と、上記ラインセンサの一方または両方のラインセンサの第２エリア部分を選択して、上記積分状態を制御する第２積分制御状態と、を切り換えて制御する積分制御切換手段と、
上記第１積分制御状態および上記第２積分制御状態で積分された各積分結果に基づいて、上記２つのラインセンサ各部分からの光パターン信号とを比較して上記被写体像の視差に基づく光パターンの相対位置差を算出する算出手段と、
上記算出手段により上記第１積分制御状態を用いたときの算出結果と上記第２積分制御状態を用いたときの算出結果とを比較して、最終的な相対位置差を選択する選択手段と、
を備えたことを特徴とする測距装置。
【０１５６】
（３） 上記測距装置はカメラに搭載されるものであって、
上記第１エリア部分は撮影画面中央部に対応するエリアであり、上記第２エリア部分は上記中央部を除くエリアであるように配設するセンサ配置手段と、
上記カメラの撮影レンズの焦点距離情報を判定する判定手段と、
を有し、
上記判定手段の判定結果に応じて、第２積分制御状態における上記第２エリア部分はその積分位置を切り換えて制御されることを特徴とする付記（２）に記載の測距装置。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮影画面内の主要被写体の位置や背景被写体による輝度の影響を受けることなく、主要被写体を正確に測距することができる簡単な構成の測距装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のパッシブ方式の測距装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記第１の実施形態において、（Ａ）右側，（Ｂ）左側のラインセンサによる積分出力を示す図。
【図３】上記第１の実施形態において、シフトセンサ数Ｓに対する左右のセンサ出力の絶対値総和ＦＦを示す線図。
【図４】上記第１の実施形態における補間演算を説明するための図。
【図５】上記第１の実施形態において、主要被写体の斜め後方に背景被写体が位置する様子を示す平面図。
【図６】上記第１の実施形態において、主要被写体が撮影画面の中央部の測距枠から離れた画面周辺部に位置する状態を示す図。
【図７】上記第１の実施形態の測距装置における（Ａ）広い測距枠，（Ｂ）狭い測距枠の撮影画面をそれぞれ示す図。
【図８】上記第１の実施形態の測距装置による基本的な測距動作を示すフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施形態の測距装置の構成を示すブロック図。
【図１０】上記第２の実施形態の測距装置におけるゲート手段および積分判定手段の詳細な構成を示す回路図。
【図１１】上記第２の実施形態の測距装置を搭載したカメラを示す斜視図。
【図１２】上記第２の実施形態において、撮影画面内のほぼ中央部に主要被写体が位置し、左右に２つの背景被写体が位置する場合の測距を示す図。
【図１３】上記第２の実施形態において、撮影画面内の左右に２つの主要被写体が位置し、ほぼ中央部に背景被写体が位置する場合の測距を示す図。
【図１４】上記第２の実施形態の作用を示すフローチャート。
【図１５】上記第２の実施形態において、使用される積分判定エリアの変化を示す図。
【図１６】本発明の第３の実施形態の測距装置を搭載したカメラの構成を示すブロック図。
【図１７】上記第３の実施形態における撮影画面内の測距エリアを示す図。
【図１８】上記第３の実施形態において、使用される積分判定エリアの変化を示す図。
【図１９】上記第３の実施形態のカメラによる測距動作を示すフローチャート。
【図２０】従来のラインセンサを用いたパッシブ型測距装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
２ａ，２ｂ…ラインセンサ
４…Ａ／Ｄ変換器（変換手段）
６…被写体
６ａ…主要被写体
６ｂ…背景被写体
７…ゲート手段
７ａ…出力回路
１０…ＣＰＵ（決定手段）
１０ａ，１７…演算手段（算出手段）
１０ｂ,２１…選択手段(第１の選択手段,第２の選択手段,積分制御切換手段)
１１…エリア切換手段
１２…ピント合わせ手段
１３，５２…撮影レンズ
２２…積分判定手段
２４…相関回路（算出手段）
２８…焦点距離検出手段
５０，１００…測距ユニット（測距装置）
５１…カメラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、測距装置、より詳しくは、視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサを備えた測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スチルカメラやビデオカメラ等に使用される測距装置は、従来より種々のものが提案されていて、光を利用して被写体までの距離を測定するものが多く、これらは主として、測距装置側から信号光を被写体に向けて投射するアクティブタイプと、被写体の輝度分布像を利用するパッシブタイプとに大別される。
【０００３】
これらは共に三角測距を基本原理としており、アクティブタイプは投光と受光の位置間隔を基本の長さ（基線長）として、また、パッシブタイプは２つの受光位置を基準として、その視差に基づく被写体像の相対位置差によって被写体までの距離を求めるようになっている。
【０００４】
この被写体までの距離を求めるためには、被写体像の受光位置ごとの光量を測定する必要があり、例えば複数の光センサを線状に並べて設けたラインセンサを利用する。
【０００５】
まず、このようなラインセンサを用いたパッシブ型の測距装置の構成について図２０を参照して説明する。
【０００６】
この測距装置は、被写体６からの光が入射するものであって、基線長Ｂだけ離して配置された２つの受光レンズ１ａ，１ｂと、この受光レンズ１ａ，１ｂを介して入射した光により符号３ａ，３ｂに示すような光パターンがそれぞれ形成されて光電変換を行うラインセンサ２ａ，２ｂと、このラインセンサ２ａ，２ｂの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４の出力に基づいて被写体までの距離Ｌを算出する演算手段５と、この演算手段５と上記Ａ／Ｄ変換器４の出力が入力されて各種の制御を行うＣＰＵ１０とを有して構成されている。
【０００７】
次に、このような測距装置による測距方法について説明する。
【０００８】
上記ラインセンサ２ａ，２ｂ上に形成される光パターン３ａ，３ｂは、被写体６上の輝度分布と両受光レンズ１ａ，１ｂの相対位置関係とに依存する。
【０００９】
より詳しくは、両光パターン３ａ，３ｂの相対位置差ｘは、上記基線長Ｂと、受光レンズ１ａ，１ｂとラインセンサ２ａ，２ｂとの間の距離ｆと、被写体距離Ｌとに依存して、次に示すような関係、
ｘ＝Ｂ×ｆ／Ｌ
が成立する。
【００１０】
ラインセンサ２ａ，２ｂの出力に基づいて、このような演算を行うことにより上記相対位置差ｘを算出する手段（相関演算）については、例えば特公平７−５４３７１号公報などに記載されている。
【００１１】
また、この光パターン３ａ，３ｂのどの部分を利用して測距するかも重要な技術である。
【００１２】
例えば図５に示すように、人物などの主要被写体６ａの斜め後方に山などの背景被写体６ｂがある情景を撮影しようとした場合に、主要被写体６ａを測距しようとしても、ラインセンサ２ａを構成するセンサＲn2に入射した光を加味してしまうと、背景被写体６ｂの輝度が混入（遠近混在）してしまって、主要被写体６ａへの正しい測距を行うことができなくなる。
【００１３】
つまり、正しい測距を行うためには、図５中に示すＲ1 からＲn1までの各センサの出力（主要被写体６ａに係るセンサ出力）は利用しても、Ｒn2のセンサの出力（背景被写体６ｂに係るセンサ出力）は利用しないようにする技術が必要となる。
【００１４】
こうした技術手段としては、例えば特公平５−８８４４５号公報に、対物レンズの焦点状態に応じて相対的な位置関係が変化する第１並びに第２の像を形成する光学系と、上記第１並びに第２の像のそれぞれを複数の光電変換素子で検出するセンサとを有し、このセンサの出力に基づいて上記第１並びに第２の像の相対変位量を求めることにより対物レンズの焦点状態を検出する焦点検出装置において、上記第１並びに第２の像を検出する光電変換素子の出力の相関量の極値をもって２像の一致の程度を表す評価量とし、上記評価量と所定値を比較して２像の一致が悪い際には上記センサの出力を上記第１並びに第２の像毎に複数領域に分割し、各領域毎に上記第１並びに第２の像の相対変位量を求める焦点検出装置が記載されている。
【００１５】
また、特開平２−１３５３１１号公報は、被写体から異なる光路で撮影レンズに入射し通過した２光束を、一対の被写体像として個々に検出面上に形成する焦点検出光学系と、上記検出面上に配列された複数の受光素子からなり、上記一対の被写体像の一方が投影され、該被写体像の光強度分布に対応した被写体像信号を発生する第１受光素子列と、上記検出面上に配列された複数の受光素子からなり、上記一対に被写体像の他方が投影され、該被写体像の光強度分布に対応した被写体像信号を発生する第２受光素子列と、上記第１受光素子列から所定の受光素子列を選択し、該所定の受光素子列をそのまま固定部分検出領域として設定するかまたは上記所定の受光素子列からシフトした領域の受光素子列を順次新たな移動部分検出領域として設定し、上記固定部分検出領域もしくは上記移動部分検出領域からの被写体像信号と上記第２受光素子列からの被写体像信号との相対的ずれ量を検出する検出手段とからなる焦点検出装置において、上記検出手段は、上記初期検出領域を選択する際に、上記第１受光素子列内で予め設定された隣接する検出領域間の境界の近傍について隣接する受光素子間の上記被写体像信号の変化を検出し、被写体像信号の変化の少ない受光素子間に上記初期検出領域の境界を設定する焦点検出装置が記載されている。つまり、ラインセンサを構成する各受光素子のデータの変化を調べて、その変化率の小さい所を利用しているものである。
【００１６】
一方、ズームレンズを備えたカメラにおいて、撮影レンズの焦点距離を変化させた場合に該焦点距離に応じて測距枠を切り換える技術は古くから知られており、例えば特開昭５３−９９９３５号公報等に記載のものが挙げられる。該公報に記載のものは、撮影レンズの焦点距離が変化しても画面内の測距エリアを一定に保つようにして、上述したような背景被写体６ｂの輝度混入による誤差の発生を防止するようにしたものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような特公平７−５４３７１号公報に記載のものでは、測距結果が被写体の撮影画面内における位置に依存してしまう点や、上述したような背景による誤差が発生することには触れておらず、どのような被写体に対しても正しい測距を行うことができる測距装置とはなっていなかった。
【００１８】
また、上記特公平５−８８４４５号公報，特開平２−１３５３１１号公報，特開昭５３−９９９３５号公報等に記載のものでは、限られた測距ポイントに対する測距精度の向上は可能であるが、例えば図６に示すような、主要被写体が撮影画面中央部の測距枠から離れた画面周辺部にある場合には、正しい測距を行うことができなかった。
【００１９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影画面内の主要被写体の位置や背景被写体による輝度の影響を受けることなく、主要被写体を正確に測距することができる簡単な構成の測距装置を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による測距装置は、視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサと、上記ラインセンサの第１エリア部分を選択する第１の選択手段と、上記ラインセンサの上記第１エリア部分を含む第２エリア部分を選択する第２の選択手段と、上記第１エリア部分が選択された状態で上記第１エリア部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第１積分制御と、上記第２エリア部分が選択された状態で上記第２エリア部分の上記第１エリア部分を除く部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第２積分制御とを連続的に実行し、各エリア部分について、上記２つのラインセンサの光パターン信号をそれぞれ比較して、上記被写体像の視差に基づく相対位置差を算出して被写体距離情報を出力する算出手段と、上記第１エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報と上記第２エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報とを比較して、当該算出結果に基づいて、近距離を示す方の算出結果を選択して焦点合わせ距離とする決定手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
従って、本発明による測距装置は、２つのラインセンサが視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力し、第１の選択手段が上記ラインセンサの第１エリア部分を選択し、第２の選択手段が上記ラインセンサの上記第１エリア部分を含む第２エリア部分を選択し、算出手段は、上記第１エリア部分が選択された状態で上記第１エリア部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第１積分制御と、上記第２エリア部分が選択された状態で上記第２エリア部分の上記第１エリア部分を除く部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第２積分制御とを連続的に実行し、各エリア部分について上記２つのラインセンサの光パターン信号をそれぞれ比較して上記被写体像の視差に基づく相対位置差を算出して被写体距離情報を出力し、決定手段が上記第１エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報と上記第２エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報とを比較して、当該算出結果に基づいて、近距離を示す方の算出結果を選択して焦点合わせ距離とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１から図８は本発明の第１の実施形態を示したものであり、図１はパッシブ方式の測距装置の構成を示すブロック図、図２は（Ａ）右側，（Ｂ）左側のラインセンサによる積分出力を示す図、図３はシフトセンサ数Ｓに対する左右のセンサ出力の絶対値総和ＦＦを示す線図、図４は補間演算を説明するための図である。
【００２７】
まず、図１を参照して、本実施形態のパッシブ方式の測距装置の構成について説明する。
【００２８】
この測距装置は、被写体６からの光が入射するものであって、基線長Ｂだけ離して配置された２つの受光レンズ１ａ，１ｂと、この受光レンズ１ａ，１ｂを介して入射した光により符号３ａ，３ｂに示すような光パターンがそれぞれ形成されて光電変換を行うラインセンサ２ａ，２ｂと、このラインセンサ２ａ，２ｂの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４の出力に基づいて上記ラインセンサ２ａ，２ｂを構成するセンサの内の使用するエリアを選択する選択手段１０ｂと選択したエリアに係る情報により後述するような相関演算や補間演算を行って被写体までの距離Ｌを算出する演算手段１０ａとを含む例えばワンチップマイコン等からなる演算制御手段であるＣＰＵ１０と、このＣＰＵ１０からの選択エリアに係る情報に基づいて上記ラインセンサ２ａ，２ｂの出力の内の上記Ａ／Ｄ変換器４に入力されるエリアまたはＡ／Ｄ変換器４から上記ＣＰＵ１０に入力されるエリアを切り換えるエリア切換手段１１と、上記ＣＰＵ１０の出力に基づいて撮影レンズのピントを調節するピント合わせ手段１２とを有して構成されている。
【００２９】
本実施形態は、このような構成により、ＣＰＵ１０が、その演算手段１０ａによって相関演算や補間演算を行うに際して、像ずれ量を求めるためのラインセンサ２ａ，２ｂの出力を上記エリア切換手段１１により切り換えて、広い測距枠（図７（Ａ）参照）と狭い測距枠（図７（Ｂ）参照）を選択して演算を行うことができるようにし、さらに、これらの異なる測距枠を用いて各演算された被写体距離から適切な方を選択手段１０ｂにより選択して、カメラの撮影レンズ等のピント合わせをすることができるようにしたものである。
【００３０】
なお、ここに、上記演算とは、後で詳しく説明する相関演算、補間演算、さらに、三角測距の原理による距離算出などを示すが、広い測距枠と狭い測距枠の何れを選択するかを判断するときには、これらの内のどれかの演算結果を用いて選択すれば良い。
【００３１】
次に、図１から図４を参照して、パッシブ方式の測距装置における光パターンの相対位置差算出の方法について詳しく説明する。
【００３２】
左右の受光レンズ１ａ，１ｂの位置の差である基線長Ｂにより、ラインセンサ２ａ，２ｂ上に入射する光分布の相対位置差ｘは、被写体距離Ｌに依存して変化する。各受光レンズ１ａ，１ｂの焦点距離をｆとすると、被写体距離Ｌは、
【数１】
Ｌ＝Ｂ×ｆ／ｘ
として求められる。
【００３３】
ラインセンサ２ａ，２ｂを構成する各センサは、光の入射量に応じた電流信号を出力するために、これらをＡ／Ｄ変換器４によりデジタル信号に変換すれば、上記ＣＰＵ１０の演算手段１０ａによる相関演算および補間演算によって、上記相対位置差ｘを算出することができる。
【００３４】
この結果に基づいて、上記ＣＰＵ１０においてさらに上記数式１に基づいて演算を行うことにより、被写体距離Ｌを求めることができる。これが一般的なパッシブ式三角測距方式の基本原理である。
【００３５】
こうした技術手段によりカメラの撮影レンズのピント合わせを行うときには、このＣＰＵ１０が、カメラ全体の動作を制御するようにして、ピント合わせ手段１２により撮影レンズ中のピント合わせレンズをモータ等のアクチュエータを介して制御することにより、自動焦点（ＡＦ）機能付きカメラを構成することができる。
【００３６】
上述したように、像ずれ量演算（上記相対位置差ｘの演算）においては、センサピッチＳＰの単位でどれだけ左右の像がずれているかを調べる相関演算のステップと、このセンサピッチＳＰよりも細かい分解能でさらに正確に左右の像のずれ量を算出する補間演算のステップとを必要とする。
【００３７】
そこで、まず相関演算について説明する。
【００３８】
右側のラインセンサ２ａ上に、図１に示すような光パターン３ａが入射した場合に、該ラインセンサ２ａが複数のセンサＲ1 〜Ｒ6 により構成されているものとすると、これらセンサＲ1 〜Ｒ6 の出力の大きさは、例えば図２（Ａ）に棒グラフとして示すような分布となる。
【００３９】
ここでＲは右側のセンサであることを示し、このＲに付けられた添え字の１から６が、例えば受光レンズ１ａの光軸を基準としたときのセンサの絶対位置を示しているものとする。
【００４０】
このとき、もし、左側のラインセンサ２ｂを構成する左側のセンサＬ1 〜Ｌ6 から、上記右側のセンサＲ1 〜Ｒ6 と同じ信号が出力される場合には、上記相対位置差ｘは０となるために、上記数式１により被写体距離Ｌは無限遠ということになる。
【００４１】
また、被写体が有限の距離にある場合には、上記相対位置差ｘとセンサピッチＳＰから決定されるシフトセンサ数Ｓだけシフトしたところの左側のセンサＬ1 〜Ｌ6 に、上記センサＲ1 〜Ｒ6 に類似した出力が得られる（図２（Ｂ）参照）。
【００４２】
このシフトセンサ数Ｓを求めるには、ある右側のセンサの出力から対応する左側のセンサの出力を引き算して、その絶対値を各センサ毎に加算した結果ＦＦを用いればよい。すなわち、次の数式２に示すように、まず右側のセンサＲｉと左側のセンサＬｉの出力を引き算し、その絶対値をとって、ある幅でｉを変化させてこれらを加算する。
【数２】
ＦＦ（ｉ）＝Σ｜Ｒ（ｉ）−Ｌ（ｉ）｜
【００４３】
そして、右側のセンサＲｉまたは左側のセンサＬｉの一方のセンサを１つだけずらして、先に差をとった隣のセンサと同様に差をとると、次のような数式３により表現することができる。
【数３】
ＦＦ（ｉ＋１）＝Σ｜Ｒ（ｉ＋１）−Ｌ（ｉ）｜
【００４４】
このように順次、ずらし量ＳＩＦＴを変更しながら上記ＦＦをグラフにすると、図３に示すようなグラフが作成される。このとき、右側のセンサＲと左側のセンサＬの差の和であるＦＦが、最小値Ｆmin となるずらし量ＳＩＦＴのところが最もよく対応がとれていると考えられるために、このときのずらし量ＳＩＦＴが上記シフトセンサ数Ｓとして求められる。
【００４５】
このシフトセンサ数Ｓを加味して左右のラインセンサ２ａ，２ｂの出力分布を図示すると、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、シフトセンサ数Ｓだけずれた左側の各センサＬから、対応する添え字の付いた右側の各センサＲとほぼ同様の出力が得られる。
【００４６】
次に、補間演算について説明する。
【００４７】
実際の２つのラインセンサ２ａ，２ｂ上の像ずれ量は、センサピッチＳＰを単位としてその整数倍だけ正確にずれているわけではなく、一般的には端数が存在する。
【００４８】
そこで、正確な測距を行うためには、像ずれ量をセンサピッチＳＰよりも細かい精度によって検出しなければならず、このプロセスを補間演算と呼んでいる。この補間演算について、図４を参照して説明する。
【００４９】
図４において、上記ラインセンサ２ａ，２ｂのそれぞれの一部を構成する右側の各センサＲと左側の各センサＬの出力は、上述の相関演算により算出した上記シフトセンサ数Ｓだけシフトさせた後の比較し易い状態にして、並べて図示してある。
【００５０】
従って、図４中のＬ0 からＬ4 は、正確にはＬs からＬs+4 と記載するべきものであるが、繁雑になるのを避けるために添え字のＳについてはその記載を省略している。
【００５１】
左側のセンサＬには、上記シフトセンサ数Ｓだけシフトをした後も、右側のセンサＲを基準としてさらに相対位置差ｘだけのずれ量が残っている光が入射しているものとする。
【００５２】
このときに、例えばセンサＬ1 には、センサＲ0 に入射する光とセンサＲ1 に入射する光とに各対応する光が混じり合って入射している。同様にして、他の左側の各センサＬにも、右側のセンサＲを基準として相対位置差ｘだけずれた光がそれぞれ入射しているために、各センサＬの出力は、次の数式４から数式６に示すように表現されることがわかる。
【数４】
Ｌ1 ＝（１−ｘ）・Ｒ1 ＋ｘＲ0
【数５】
Ｌ2 ＝（１−ｘ）・Ｒ2 ＋ｘＲ1
【数６】
Ｌ3 ＝（１−ｘ）・Ｒ3 ＋ｘＲ2
【００５３】
上記最小値Ｆmin と、この最小値Ｆmin から上記シフト量をプラス方向とマイナス方向にずらしたＦＦの値Ｆ−１，Ｆ＋１は、この各Ｒｎ，Ｌｎの出力を用いて表現すると、次の数式７から数式９に示すようになる。
【数７】
Ｆmin ＝Σ｜Ｒn −Ｌn ｜
【数８】
Ｆ-1＝Σ｜Ｒn-1 −Ｌn ｜
【数９】
Ｆ+1＝Σ｜Ｒn+1 −Ｌn ｜
【００５４】
さらに、上記数式４から数式６を用いて上記数式７から数式９を展開すると、次の数式１０から数式１２に示すようになる。
【数１０】
上記数式１０から数式１２に現れる項について、
【数１３】
（ΣΔＲ）＝｛｜Ｒ0 −Ｒ1 ｜＋｜Ｒ1 −Ｒ2 ｜＋｜Ｒ2 −Ｒ3 ｜｝
と表現すると、これら数式１０から数式１２はそれぞれ数式１４から数式１６に示されるようになる。
【数１４】
Ｆmin ＝（ΣΔＲ）ｘ
【数１５】
Ｆ-1＝（ΣΔＲ）（１−ｘ）
【数１６】
Ｆ+1＝（ΣΔＲ）（１＋ｘ）
【００５６】
これらを用いて、（Ｆ-1−Ｆmin ）／（Ｆ+1−Ｆmin ）を計算すると、数式１７に示すようになる。
【数１７】
こうして、数式１７に示すように、上記項（ΣΔＲ）に依存することなく、先の相対位置差（像ずれ量）ｘを求めることができる。これが補間演算である。
【００５８】
これらの相関演算および補間演算は、ＣＰＵ１０内の演算手段１０ａにおいて所定のプログラムに従って行われるが、演算手段をＣＰＵと別体に設けた場合には、該演算手段によって行うようにしても良い。
【００５９】
ここで、上述した撮影画面内に、遠方の被写体と近い被写体とが混在する場合について説明する。
【００６０】
例えば、図５に示すようなシーンにおいて、主要被写体６ａを正しく測距しようとする場合には、測距エリアＷは、人などの主要被写体６ａの例えば顔の幅Ｋよりも狭い（Ｗ＜Ｋ）方がよい。つまり、幅Ｋよりも広いと、背景被写体６ｂからラインセンサ２ａに入射する光の情報までが演算に加味されてしまうために、高精度の測距を行うことができなくなるからである（これを遠近混在誤差という。）。
【００６１】
この測距エリアＷは、ラインセンサ２ａ，２ｂのセンサピッチＳＰや、使用するセンサ数Ｅ，被写体距離Ｌ，受光レンズ１ａ，１ｂとラインセンサ２ａ，２ｂとの間の距離ｆに、次の数式１８に示すように依存する。
【数１８】
Ｗ＝Ｌ×ＳＰ×Ｅ／ｆ
【００６２】
図５からわかるように、顔の幅Ｋは被写体距離Ｌが変化しても一定であるのに対して、測距エリアＷは、上記数式１８に示したように、被写体距離Ｌに比例して変化する。
【００６３】
つまり、被写体距離Ｌが変化した場合に、測距エリアＷを顔の幅Ｋ以下にするためには、上記センサピッチＳＰと距離ｆとは一定であるから、使用するセンサ数Ｅを切り換えれば良い。
【００６４】
一方、遠近混在がなければ、相関エリアは広いほうが、ラインセンサ２ａ，２ｂを各構成するセンサのノイズが相殺されて測距精度が高くなる。従って、近距離では相関エリアは広いほうが有利となる。また、相関エリアが広いほうが、測距する視野が広がる（広視野化する）ために、水平方向に測距することができる領域が広がるというメリットがある。
【００６５】
このようにして、測距エリアを可変となるように構成するとともに、変化させた測距エリアにより測距を行い、撮影状況に応じた適切な方の測距結果を用いることにより、近距離から遠距離までを高精度に測距をすることができるようにしたのが本実施形態である。
【００６６】
図７は（Ａ）広い測距枠，（Ｂ）狭い測距枠の撮影画面をそれぞれ示す図である。
【００６７】
今、図７に示すように、画面のほぼ中央に比較的輝度の低い主要被写体６ａが位置し、この主要被写体６ａの右後ろに輝度の高い背景被写体６ｂが位置する撮影画面４０を測距する場合について考える。
【００６８】
このような撮影画面４０において、図７（Ａ）に示すような広い測距枠４１ａを用いて測距を行うと、主要被写体６ａからの光だけでなく、背景被写体６ｂからの光も加味して測距してしまうことになる。
【００６９】
このとき、上述したように背景被写体６ｂの方が輝度が高いために、該背景被写体６ｂの輝度分布に引っ張られて、測距結果は実際の主要被写体６ａまでの距離よりも遠距離となってしまう。
【００７０】
一方、もし背景被写体６ｂの輝度が主要被写体６ａの輝度に比べて低ければ、それほど大きな誤差とはならない。
【００７１】
そこで本実施形態においては、測距枠４１ａを図７（Ａ）に示すような広いものから図７（Ｂ）に示すような狭いものへ、また逆に図７（Ｂ）に示すような狭いものから図７（Ａ）に示すような広いものへと変更することができるように構成されている。
【００７２】
上述のような主要被写体６ａに比して背景被写体６ｂの輝度が高い場合には、図７（Ｂ）に示すような狭い測距枠４１ａを使用することにより、背景被写体６ｂの影響を受けないために、より正確な測距を行うことが可能となる。
【００７３】
これに対して、図６に示すような撮影画面においては、上記図７（Ｂ）に示すような狭い測距枠を用いた場合には、測距枠４１が主要被写体６ａ内に正しく収まっていないために、正確な測距を行うことは不可能であり、いわゆるピンぼけになってしまう。
【００７４】
このような場合には、上記図７（Ａ）に示したような広い測距枠４１ａを用いることにより、主要被写体６ａを測距枠４１ａ内に入れることができるために、測距を行うことが可能となる。特に、背景被写体の輝度が低い場合には、該背景被写体に影響されることなく正確に測距を行うことができる。
【００７５】
こうして、本実施形態は、広い測距枠と狭い測距枠の双方により測距を行い、撮影を行う被写体の状態に応じた適切な測距結果が得られた方の測距枠を選択することにより、画面内の広い範囲を測距する必要がある場合にも、逆光時などにおける背景被写体の影響が大きい場合にも、対応することができるようにしたものである。
【００７６】
次に、このような実施形態の作用について、図８を参照して説明する。図８は測距装置による基本的な測距動作を示すフローチャートである。
【００７７】
測距動作がスタートすると、上記図７（Ａ）に示したような広い測距枠４１ａにより測距を行って被写体までの距離を算出し、その広視野測距結果をＬＨに記憶させておく（ステップＳ１）。
【００７８】
次に、同様にして、上記図７（Ｂ）に示したような狭い測距枠４１ａにより測距を行って被写体までの距離を算出し、その狭視野測距結果をＬＳに記憶させておく（ステップＳ２）。
【００７９】
こうして得られた測距結果ＬＳ，ＬＨの内のどちらがより近い被写体距離となるかを比較して（ステップＳ３）、狭視野測距結果ＬＳの方が近い被写体距離となる場合にはピント合わせ手段１２によってその被写体距離に撮影レンズのピントを合わせ（ステップＳ４）、一方、広視野測距結果ＬＨの方が近い被写体距離となる場合には同様にその被写体距離に撮影レンズのピントを合わせる（ステップＳ５）。
【００８０】
このように簡単な動作によって、図７に示したような遠近混在が起こりやすい逆光シーンや、図６に示したような撮影画面の中央に被写体が存在しないシーンの何れの場合にも、正しく測距を行ってピントを合わせることが可能となる。
【００８１】
つまり、図７に示したようなシーンでは、広視野測距結果ＬＨは遠近混在によって遠距離側となるために、上記ステップＳ３において、より正確な狭視野測距結果ＬＳが選択されるからである。
【００８２】
また、図６に示したようなシーンでは、狭い測距枠は背景被写体を測距するためにＬＳが遠距離を示すのに対し、広視野測距結果ＬＨは主要被写体の輝度分布情報を取得して比較的近距離を示すために、上記ステップＳ３において、より正確な広視野測距結果ＬＨが選択されるからである。
【００８３】
なお、上述ではＣＰＵ１０に演算手段１０ａおよび選択手段１０ｂを内蔵したが、これに限るものではなく、これらをＣＰＵ１０の外部に別体として設けるようにしても良い。
【００８４】
このような実施形態によれば、広い測距枠による測距結果と狭い測距枠による測距結果とを比較して用いるようにしたために、画面の中央部に主要被写体が位置していないような場合や、画面のほぼ中央部に比較的輝度の低い主要被写体が位置するとともにその両側あるいは片側の後ろに輝度の高い背景被写体が位置するような場合にも、より正確な測距を行うことができる。
【００８５】
また、被写体距離に応じて測距枠をあまり細かく切り換えると、計算が繁雑になって測距時間が長くなってしまうことが考えられるが、本実施形態においては広い測距枠と狭い測距枠の２つを用いるようにしたために、測距時間が長くなるような影響は殆ど現れることはなく、測距装置をカメラに適用する場合にも、シャッタタイムラグが長くなるなどの好ましくない結果を生じることもない。
【００８６】
図９から図１５は本発明の第２の実施形態を示したものであり、図９は測距装置の構成を示すブロック図、図１０は測距装置におけるゲート手段および積分判定手段の詳細な構成を示す回路図、図１１は測距装置を搭載したカメラを示す斜視図である。この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００８７】
図９から図１１を参照して、この第２の実施形態の測距装置を搭載したカメラについて説明する。
【００８８】
このカメラ５１は、図１１に示すように、カメラ上面の例えば該カメラを保持する右手の人差指で押圧可能な位置に配設されたレリーズボタン５４と、カメラ前面側のほぼ中央部に配設された撮影レンズ５２と、この撮影レンズ５２の上部に配設された撮影範囲を視認するためのファインダ５３と、このファインダ５３の図面右側に配設された被写体までの距離を測定するための測距装置である測距ユニット５０とを有して構成されている。
【００８９】
上記測距ユニット５０は、図９に示すように、被写体６ａ，６ｂからの光が入射するものであって、基線長Ｂだけ離して配置された２つの受光レンズ１ａ，１ｂと、この受光レンズ１ａ，１ｂを介して入射した光を光電変換するラインセンサ２ａ，２ｂと、このラインセンサ２ａ，２ｂの出力が入力するゲート手段７と、このゲート手段７の出力に基づき積分判定を行う積分判定手段２２と、この積分判定手段２２の結果に基づき上記ゲート手段７の出力をデジタル信号に変換してＣＰＵ１０に出力するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４の出力に基づいてＣＰＵ１０において算出された選択エリアに係る情報により上記ラインセンサ２ａ，２ｂの出力の内の上記ゲート手段７に入力されるエリアまたはゲート手段７から上記ＣＰＵ１０に入力されるエリアを切り換える選択手段２１とを有して構成されている。
【００９０】
さらに、本実施形態におけるラインセンサ２ａ，２ｂの出力を選択して取り出す構成について説明する。
【００９１】
電子回路には電源電圧等の制約があるために、扱える信号にはダイナミックレンジの許容幅があり、被写体からの輝度信号もこのダイナミックレンジ内に適切に収めるための技術が必要である。
【００９２】
従って、各ラインセンサ２ａ，２ｂに入射した光の強さを検出させるために、その出力光電流をコンデンサに積分して電圧変換する場合も、積分時間の制御に工夫を施す必要がある。
【００９３】
つまり、積分時間が長過ぎると積分電圧が大きくなり過ぎることがあり、また短か過ぎると後段で処理するに十分な大きさの積分電圧とはならないことがあるからである。
【００９４】
より具体的には、本実施形態は、ラインセンサ２ａ，２ｂを構成するセンサの内のどのセンサの出力を基準にして積分時間の制御を行うか、という技術手段に着目したものであり、ＣＰＵ１０により選択手段２１を介してゲート手段７を制御して、積分判定手段２２に入力されるラインセンサ２ａ，２ｂを構成するセンサの出力を選択することにより、想定された撮影シーンに応じた積分制御を行うようにしたものである。
【００９５】
このセンサ出力を切り換えるための構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、上記図９に示したゲート手段７や積分判定手段２２の詳細を示す回路図である。
【００９６】
センサ２９ａ，２９ｂは、共に上記ラインセンサ２ａを構成するセンサであり、これらのセンサ２９ａ，２９ｂに入射した光量に依存する光電流は、アナログスイッチ３８ａ，３８ｂがオンしている間は、積分アンプ３１ａ，３１ｂと積分用コンデンサ３２ａ，３２ｂによって積分されて、電圧信号に変換される。
【００９７】
電流が積分されると各積分アンプ３１ａ，３１ｂの出力は低下するが、これによって、アナログスイッチ３０ａ，３０ｂを介して基準電圧Ｖｒｅｆに接続されたＰＭＯＳトランジスタ３５ａ，３５ｂのゲート電位が低下し、ゲート電位の低下に従ってドレイン電流が増加して、抵抗３７の電圧降下量が大きくなる。
【００９８】
この抵抗３７に流れるドレイン電流は、各センサの内で最も多くの光電流を出力したものに依存するために、この降下電圧をＡ／Ｄ変換器４によりモニタすることによって、最も多く光が入射して光電流を最も多く出力しているセンサの出力をＣＰＵ１０がモニタすることができる。
【００９９】
また、アナログスイッチ３６ａ，３６ｂがオンすると積分電圧を初期化することができ、上記アナログスイッチ３０ａ，３０ｂ等がオフしているセンサについては、この最も多く光電流が入射しているセンサの検出から除外される。
【０１００】
つまり、上記アナログスイッチ３０ａ，３０ｂ等のスイッチがオンしているセンサに従って積分の制御が行われるが、具体的にはこれらのセンサ出力が所定値となったときに、上記アナログスイッチ３８ａ，３８ｂをオフして積分を停止するようにすればよい。
【０１０１】
また、各積分電圧はバッファ回路３３ａ，３３ｂを介してＡ／Ｄ変換器４に入力される。アレイ状に多数が並設されたセンサの積分出力を同時にＡ／Ｄ変換することはできないために、アナログスイッチ３４ａ，３４ｂを順次オンさせて、各出力をＡ／Ｄ変換器４に入力していくようにする。
【０１０２】
上記選択手段２１は、これらの各アナログスイッチ３０ａ，３０ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂを制御して、積分の初期化、開始、終了、Ａ／Ｄ変換等の動作切換えを行うものである。
【０１０３】
また、上記図９に示したように、異なる方向に位置する被写体６ａ，６ｂを測距するには、ラインセンサ２ａにおける基準センサを、各々図中の符号６０または符号６１に示す位置にあるセンサに切り換えておけば良い。
【０１０４】
このように、ラインセンサ２ａ，２ｂの内のどのセンサの出力を用いてずれ量計算を行なうかによって、撮影画面内の異なる領域の測距を行うことが可能となる。
【０１０５】
このセンサ領域の切り換えは、図１０に示したようなＡ／Ｄ変換器４に入力する積分電圧を、アナログスイッチ３４ａ，３４ｂにより切り換えるようにしても良いし、あるいは、ＣＰＵ１０がセンサ出力を取得した後に、距離計算に利用するものを取捨選択するようにしてもよい。
【０１０６】
次に、このような構成を前提として行われる測距について、図１２，図１３を参照して説明する。
【０１０７】
図１２は撮影画面内のほぼ中央部に主要被写体が位置し左右に２つの背景被写体が位置する場合の測距を示す図、図１３は撮影画面内の左右に２つの主要被写体が位置しほぼ中央部に背景被写体が位置する場合の測距を示す図である。
【０１０８】
図１２（Ａ）に示すように、撮影画面４０内のほぼ中央部に比較的輝度の低い主要被写体６ａが位置し、この主要被写体６ａの左右の後ろに輝度の高い背景被写体６ｂが位置する撮影画面４０を測距する場合について説明する。
【０１０９】
主要被写体６ａよりも背景被写体６ｂの方が明るい場合には、図１２（Ｂ）に示すように、ラインセンサ２ａ，２ｂの全域で積分終了制御を行うと、輝度の高い背景被写体６ｂからの光を受けたセンサ部分で積分の終了判定レベルＶ１に達してしまい、測定したい主要被写体６ａの例えば顔の部分については十分な信号を得られず、上述したようなずれ量判定を行うに足る輝度差がなく、正確な測距を行うことができない。
【０１１０】
そこで図１２（Ｄ）に示すように、積分判定を行うセンサを中央部の区間Ｗに位置するセンサだけに設定すると、図１２（Ｃ）に示すように、背景被写体６ｂは回路のダイナミックレンジの関係から飽和してしまうものの、主要被写体６ａには輝度差の信号が生じて、測距を行うことが可能となる。
【０１１１】
次に、図１３（Ａ）に示すように、撮影画面４０内の左右に比較的輝度の低い２つの主要被写体６ａが位置し、ほぼ中央部に輝度の高い背景被写体６ｂが位置する撮影画面４０を測距する場合について説明する。
【０１１２】
主要被写体６ａよりも背景被写体６ｂの方が明るい場合には、ラインセンサ２ａ，２ｂの全域で積分終了制御を行うと、やはり輝度の高い背景被写体６ｂからの光を受けたセンサ部分で積分の終了判定レベルＶＩに達してしまい、測定したい主要被写体６ａの例えば顔の部分については十分な信号が得られず、上述したようなずれ量判定を行うに足る輝度差がなく、正確な測距を行うことができない。これは、上記図１２（Ｄ）に示したような中央部分のみで積分する場合はなおさらである。
【０１１３】
そこで図１３（Ｄ）に示すように、積分判定を行うセンサの対象として中央部に位置するセンサを外して、周辺の区間Ｗ１，Ｗ２に位置するセンサだけに設定すると、図１３（Ｃ）に示すように、背景被写体６ｂは回路のダイナミックレンジの関係から飽和してしまうものの、主要被写体６ａには輝度差の信号が生じて、測距を行うことが可能となる。
【０１１４】
従って、この第２の実施形態においては、測距を２回行い、この２つの場合において上記図１２（Ｄ）と図１３（Ｄ）に示すようなエリアについて積分制御を行い、２回の測距で得られた画面内の各点の測距結果から、最終的なピント合わせを行うための被写体距離を求めるものである。
【０１１５】
上述したように、遠近混在した撮影画面を測距する場合には、測距結果が遠距離側に引っ張られるために、最も至近となる結果を選択することにより、主要被写体の位置に関わらず、正確な主要被写体距離を選び出すことができる。
【０１１６】
このような実施形態の作用を図１４のフローチャートを参照して説明する。
【０１１７】
動作が始まると、図１５（Ａ）に示すように、積分判定するセンサのエリアを中央部に絞って画面内のＬ，Ｓ，Ｒの３点について測距してその結果をｌS1，ｌL1，ｌR1とし（ステップＳ１１）、次に、図１５（Ｂ）に示すように、逆に中央部を除外した領域で積分制御を行って、同様にＬ，Ｓ，Ｒの３点について測距してその結果をｌS2，ｌL2，ｌR2とする（ステップＳ１２）。
【０１１８】
こうして、積分判定範囲を切り換えつつ測距を行う。
【０１１９】
また、遠近混在が発生し難いように、中央部に積分判定エリアを設定したときは、そうでないときよりも中央部の相関演算を行うエリアの幅Ｗを狭くしておくほうが効果的である（図１５中、Ｗ＜Ｗ１）。
【０１２０】
さらに、このエリア切り換えは、画面内中心部に被写体が位置しない場合には、なるべく相関エリアを広くした方が、被写体がどの位置にあっても測距することができる確立が高くなることを想定している。
【０１２１】
そして、上記ステップＳ１１およびステップＳ１２において得られた合計６点の測距結果ｌS1，ｌL1，ｌR1，ｌS2，ｌL2，ｌR2から、最も至近を示す距離を選択してｌp とし（ステップＳ１３）、この至近距離ｌp に基づいてカメラの撮影レンズ等のピント合わせを行う（ステップＳ１４）。
【０１２２】
こうして、遠近が混在した測距結果は除去されて、主要被写体までの距離を正しく求めることができる。
【０１２３】
このような第２の実施形態によれば、上述の第１の実施形態とほぼ同様の効果を奏すると共に、主要被写体が撮影画面内のどこに位置していても測距を行うことができ、この測距装置をカメラに適用することにより、逆光シーンや遠近混在し易いシーンにおいても良好なピント合わせをすることができるＡＦカメラを構成することが可能となる。そして、本実施形態は、背景被写体に比して主要被写体の輝度が低く、しかもその輝度比が大きい場合に特に有効である。
【０１２４】
図１６から図１９は本発明の第３の実施形態を示したものであり、図１６は測距装置を搭載したカメラの構成を示すブロック図、図１７は撮影画面内の測距エリアを示す図、図１８は使用される積分判定エリアの変化を示す図、図１９はカメラによる測距動作を示すフローチャートである。
【０１２５】
この第３の実施形態において、上述した第１，第２の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１２６】
このカメラは、図１６に示すように、被写体光が入射する２つの受光レンズ１ａ，１ｂと、この受光レンズ１ａ，１ｂを介して入射した光を光電変換するラインセンサ２ａ，２ｂと、このラインセンサ２ａ，２ｂのアナログ出力をデジタル信号に変換するとともに変換されたデジタルデータを記憶する機能を有するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４により変換されたデジタル信号をＣＰＵ１０のポート１９に出力しまたは該ポート１９から信号を入力するシリアル通信用の回路でなる出力回路７ａと、上記Ａ／Ｄ変換器４の出力に基づき相関演算等を行う例えば高速のハードロジック回路で構成されている相関回路２４とを有する測距装置である測距ユニット１００を備えている。
【０１２７】
この測距ユニット１００からの出力は、シリアル通信用のポートやカメラの各機能を制御する端子等からなる上記ポート１９を介してＣＰＵ１０に入力されるようになっており、このＣＰＵ１０は、上記ポート１９を制御する演算用レジスタ１４およびレジスタ１８と、上記ポート１９を制御するための演算を含む各種の演算を行う演算手段１７と、データを一時的に記憶しておくためのＲＡＭ１５と、所定のアルゴリズムでこれらを制御するための命令プログラムが記憶されているＲＯＭ１６とを有して構成されていて、上記ポート１９からは上記Ａ／Ｄ変換器４へ制御出力が行われるようになっている。
【０１２８】
さらに、上記ポート１９からは、カメラに設けられたシャッタ８，ピント合わせ手段１２，ズーム機構２７などに制御出力が行われ、該カメラの撮影レンズ１３は、ピント合わせ手段１２によりピント調節のために駆動されるとともに、上記ズーム機構２７を介してズーミングが行われるようになっている。
【０１２９】
また、上記ズーム機構２７によって設定された撮影レンズ１３のズーミング位置は、焦点距離検出手段２８により検出されて、ポート１９を介して上記ＣＰＵ１０に入力されるようになっている。
【０１３０】
さらに、このカメラには、上記ズーム機構２７によるズーミングに連動して画角を切り換えるファインダ２５が設けられており、撮影者２６は、このファインダ２５を見ながら構図等の設定を行うようになっている。なお、ファインダ２５内には、撮影範囲を示すための測距枠２５ａが設けられている。
【０１３１】
また、上記ポート１９へは、カメラに設けられたＥＥＰＲＯＭ９から補正用のデータが入力されるようになっている。
【０１３２】
すなわち、上記ＥＥＰＲＯＭ９は、電気的に書き込み可能なＲＯＭであり、カメラの部品のばらつきや、組み立て精度のばらつきに等よって生じる誤差を補正するための補正係数が記憶されている。
【０１３３】
つまり、製造ラインの調整工程において、カメラに係る補正値の検出が行われるとともに、検出された補正値のこのＥＥＰＲＯＭ９への記憶が行われて、ＣＰＵ１０は該ＥＥＰＲＯＭ９の補正データを参照しながらカメラの制御を行うようになっている。
【０１３４】
ここで、上述したように、カメラの撮影レンズ１３がズーミングを行うのに連動してファインダ２５も連動してズーミングするようになっているが、測距ユニット１００については、その受光レンズ１ａ，１ｂやラインセンサ２ａ，２ｂの位置精度が測距精度に密接に関連するために、メカ的にズーミングを連動させることは困難である。
【０１３５】
従って、図１７に示すように、ファインダ視野はズーミングに連動して符号４０ａと符号４０ｂに示すように変化するのに対して、測距可能エリア４２は変化しないようになっている。
【０１３６】
そこで、この測距可能エリア４２を５つの領域Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｓ，Ｒ1 ，Ｒ2 に分割しても、符号４０ａに示す広角側のファインダ視野と符号４０ｂに示す望遠側のファインダ視野とでは、撮影画面内における測距エリアの配置や大きさが異なってしまう。
【０１３７】
撮影レンズのズーミングに対応するために、測距エリアそのものや、相関エリアのセンサ数を切り換えることも考えられるが、ズームレンズにより撮影を行う際の測距精度としては、一般に、焦点深度の関係から、望遠側の測距精度をより高く保つ必要がある。しかし、望遠側で視野に合わせて測距エリアを狭くしてしまうと、測距時のノイズの影響を受け易くなったり、量子化誤差の影響によりかえって測距精度が劣化してしまう可能性がある。また、演算を焦点距離によって切り換えるのも構成が複雑になる。
【０１３８】
そこで、本実施形態は、図１８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、周辺測距時の積分判定エリアを、焦点距離に応じて切り換えるようにしたものである。この手段は、積分判定の優先を変更するだけであるために、構成が簡単でありながら、かつ効果的なズーミング連動の測距装置を構成することが可能となる。
【０１３９】
なお、相関回路２４は、上述ではＣＰＵ１０とは別体に設けたが、ＣＰＵ１０の内部に設けて、後述する図１９に示すようなフローチャートの演算によってシフト量Ｓ（シフトセンサ数）を算出するようにしても良い。
【０１４０】
図１９はカメラの測距動作を示すフローチャートである。
【０１４１】
動作が始まると、図１８（Ａ）に示すように、積分判定エリアを中央部の狭い領域Ｓ１のみに設定して測距を行い、その結果をＬS1とする（ステップＳ２１）。これにより、画面中央部の被写体の逆光や遠近混在誤差の影響を対策している。
【０１４２】
これは、主要被写体の大部分は画面中央部に位置するために、中央部については２回測距を行うことにより、一層信頼性の高い測距を行なうようにしたものである。
【０１４３】
次に、上記焦点距離検出手段２８により検出された撮影レンズ１３の焦点距離ｆが、所定値ｆ0 よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ２２）、大きい場合には、図１８（Ｂ）に示すように望遠用に狭い領域Ｌ2 ，Ｒ1 を積分判定エリアに設定する（ステップＳ２４）。
【０１４４】
一方、上記ステップＳ２２において、焦点距離ｆが所定値ｆ0 以下である場合には、図１８（Ｃ）に示すように広角用に広い領域Ｌ1 ，Ｒ2 を積分判定エリアに設定する（ステップＳ２３）。
【０１４５】
こうして決められた積分判定領域に従って、ラインセンサ２ａ，２ｂの基準を変更しながら、図１８に示すような５つの領域Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｓ2 ，Ｒ1 ，Ｒ2 に対して、２つの受光レンズ１ａ，１ｂの視差に基づく被写体輝度分布のずれ量を、相関演算や補間演算等によって判定し、各領域に位置する被写体までの距離を算出する（ステップＳ２５）。
【０１４６】
ここで、求められた画面中央部の測距結果Ｌs2と、上記ステップＳ２１において求められたより狭い領域を使っての中央部の測距結果Ｌs1とをもう一度比較する（ステップＳ２６）。
【０１４７】
この２つの測距結果Ｌs1，Ｌs2がほぼ等しい場合には、遠近混在による誤差はないものとして、測距エリアを広くとってより精度の高いＬs2を加味し、Ｌs1とＬs2の平均値を最終的な中央の測距結果Ｌｓとする（ステップＳ２８）。
【０１４８】
上記ステップＳ２６において、逆に２つの測距結果Ｌs1，Ｌs2の差が大きい場合には、遠近混在による誤差が発生していると考えて、測距結果Ｌs1を最終的な中央の測距結果Ｌｓとする（ステップＳ２７）。
【０１４９】
このような過程により決定された中央の測距結果Ｌｓ、および周辺の測距結果ＬL1，ＬL2，ＬR1，ＬR2の中から、最も至近となる測距結果をピント合わせに用いる最終的な測距結果Ｌｐとして（ステップＳ２９）、この測距結果Ｌｐに基づいてピント合わせ手段１２を駆動することにより撮影レンズ１３のピント合わせを行う（ステップＳ３０）。
【０１５０】
このような第３の実施形態によれば、上述の第１，第２の実施形態とほぼ同様の効果を奏すると共に、撮影レンズの焦点距離によって測距エリアの優先度を変更するようにしたために、画面内のどこに被写体が位置しても正しい被写体距離を測定することができる。
【０１５１】
また、主要被写体の存在確立の高い画面中央部については２回測距を行ってその平均値を用いることにより、信頼性を一層高めるようにしたために、さらに正確なピント合わせが可能となる。一方、画面周辺部については測距演算を１回のみ行うようにしたために、より高速に測距を行うことが可能となる。
【０１５２】
なお、上記各実施形態を説明する際には、最至近距離を選択するという表現を用いて選択方法を分かり易く表現したが、各領域につき、距離を求める前の状態、つまり相関演算後または補間演算後におけるずれ量を比較して選択するようにしても同様である。これは、ずれ量と測距距離とは一対一に対応するからである。すなわち、ずれ量が大きいほど被写体が至近側にあることを示すために、このずれ量を用いる場合には、最大ずれ量を選択するという表現を用いても良い。
【０１５３】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【０１５４】
（１） 視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサと、
上記一方のラインセンサの第１エリア部分を選択する第１の選択手段と、
上記一方のラインセンサの上記第１エリア部分を含む第２エリア部分を選択する第２の選択手段と、
上記第１の選択手段および上記第２の選択手段により選択された各エリア部分からの光パターン信号と、他方のラインセンサの光パターン信号出力とを比較して、上記被写体像の視差に基づく相対位置差を算出する算出手段と、
上記第１エリア部分を用いたときの上記算出手段による算出結果と上記第２エリア部分を用いたときの上記算出手段による算出結果とを比較して、算出された上記相対位置差の大きい結果を選択する選択手段と、
を備えたことを特徴とする測距装置。
【０１５５】
（２） 視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサと、
上記ラインセンサの出力電流を積分してデジタル値に変換する変換手段と、
上記ラインセンサの一方または両方のラインセンサの第１エリア部分を選択して、上記積分状態を制御する第１積分制御状態と、上記ラインセンサの一方または両方のラインセンサの第２エリア部分を選択して、上記積分状態を制御する第２積分制御状態と、を切り換えて制御する積分制御切換手段と、
上記第１積分制御状態および上記第２積分制御状態で積分された各積分結果に基づいて、上記２つのラインセンサ各部分からの光パターン信号とを比較して上記被写体像の視差に基づく光パターンの相対位置差を算出する算出手段と、
上記算出手段により上記第１積分制御状態を用いたときの算出結果と上記第２積分制御状態を用いたときの算出結果とを比較して、最終的な相対位置差を選択する選択手段と、
を備えたことを特徴とする測距装置。
【０１５６】
（３） 上記測距装置はカメラに搭載されるものであって、
上記第１エリア部分は撮影画面中央部に対応するエリアであり、上記第２エリア部分は上記中央部を除くエリアであるように配設するセンサ配置手段と、
上記カメラの撮影レンズの焦点距離情報を判定する判定手段と、
を有し、
上記判定手段の判定結果に応じて、第２積分制御状態における上記第２エリア部分はその積分位置を切り換えて制御されることを特徴とする付記（２）に記載の測距装置。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮影画面内の主要被写体の位置や背景被写体による輝度の影響を受けることなく、主要被写体を正確に測距することができる簡単な構成の測距装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のパッシブ方式の測距装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記第１の実施形態において、（Ａ）右側，（Ｂ）左側のラインセンサによる積分出力を示す図。
【図３】上記第１の実施形態において、シフトセンサ数Ｓに対する左右のセンサ出力の絶対値総和ＦＦを示す線図。
【図４】上記第１の実施形態における補間演算を説明するための図。
【図５】上記第１の実施形態において、主要被写体の斜め後方に背景被写体が位置する様子を示す平面図。
【図６】上記第１の実施形態において、主要被写体が撮影画面の中央部の測距枠から離れた画面周辺部に位置する状態を示す図。
【図７】上記第１の実施形態の測距装置における（Ａ）広い測距枠，（Ｂ）狭い測距枠の撮影画面をそれぞれ示す図。
【図８】上記第１の実施形態の測距装置による基本的な測距動作を示すフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施形態の測距装置の構成を示すブロック図。
【図１０】上記第２の実施形態の測距装置におけるゲート手段および積分判定手段の詳細な構成を示す回路図。
【図１１】上記第２の実施形態の測距装置を搭載したカメラを示す斜視図。
【図１２】上記第２の実施形態において、撮影画面内のほぼ中央部に主要被写体が位置し、左右に２つの背景被写体が位置する場合の測距を示す図。
【図１３】上記第２の実施形態において、撮影画面内の左右に２つの主要被写体が位置し、ほぼ中央部に背景被写体が位置する場合の測距を示す図。
【図１４】上記第２の実施形態の作用を示すフローチャート。
【図１５】上記第２の実施形態において、使用される積分判定エリアの変化を示す図。
【図１６】本発明の第３の実施形態の測距装置を搭載したカメラの構成を示すブロック図。
【図１７】上記第３の実施形態における撮影画面内の測距エリアを示す図。
【図１８】上記第３の実施形態において、使用される積分判定エリアの変化を示す図。
【図１９】上記第３の実施形態のカメラによる測距動作を示すフローチャート。
【図２０】従来のラインセンサを用いたパッシブ型測距装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
２ａ，２ｂ…ラインセンサ
４…Ａ／Ｄ変換器（変換手段）
６…被写体
６ａ…主要被写体
６ｂ…背景被写体
７…ゲート手段
７ａ…出力回路
１０…ＣＰＵ（決定手段）
１０ａ，１７…演算手段（算出手段）
１０ｂ,２１…選択手段(第１の選択手段,第２の選択手段,積分制御切換手段)
１１…エリア切換手段
１２…ピント合わせ手段
１３，５２…撮影レンズ
２２…積分判定手段
２４…相関回路（算出手段）
２８…焦点距離検出手段
５０，１００…測距ユニット（測距装置）
５１…カメラ
Claims (1)
- 視差を有する異なる視野から観測した被写体像の輝度分布に従った光パターン信号をそれぞれ出力する２つのラインセンサと、
上記ラインセンサの第１エリア部分を選択する第１の選択手段と、
上記ラインセンサの上記第１エリア部分を含む第２エリア部分を選択する第２の選択手段と、
上記第１エリア部分が選択された状態で上記第１エリア部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第１積分制御と、上記第２エリア部分が選択された状態で上記第２エリア部分の上記第１エリア部分を除く部分の積分出力に基づいて積分制御を行なう第２積分制御とを連続的に実行し、各エリア部分について、上記２つのラインセンサの光パターン信号をそれぞれ比較して、上記被写体像の視差に基づく相対位置差を算出して被写体距離情報を出力する算出手段と、
上記第１エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報と上記第２エリア部分を用いたときの上記算出手段によって算出された被写体距離情報とを比較して、当該算出結果に基づいて、近距離を示す方の算出結果を選択して焦点合わせ距離とする決定手段と、
を備えたことを特徴とする測距装置。
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