JP3955201B2 - オートフォーカスカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真画面内の複数のポイントを測距できるマルチオートフォーカス機能付のカメラの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、１点を測距ポイントとするスポットオートフォーカス（ＡＦ）機能付きカメラのほかに、いわゆる「マルチＡＦ」カメラと呼ばれる多点を測距できる機能を持つカメラが多く見受けられる。この従来のマルチＡＦカメラによれば、画面内の複数のポイントを測距すると共にピント合わせもできるので、画面内のどの位置に主要被写体がいても正しいピント合わせが可能である。
【０００３】
また現在、カメラのＡＦ方式には、被写体からのそのままの像信号を利用する「パッシブタイプ」と、被写体にカメラ側から測距用補助光を投射する「アクティブタイプ」とがある。また、パッシブタイプのＡＦカメラでも、被写体が暗い場所に存在している場合や、被写体像のコントラストが低い場合には、カメラ側から補助光を投射して、被写体を明るくしたり、被写体に明暗差をつけたりしてアクティブＡＦ的な処理を行って測距の精度を向上させるものもある。更には被写体からの反射光のうち、上記補助光または測距用光以外の成分(定常光)を除去する定常光除去機能を設けて反射光検出精度を高める技術も知られている状況にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、撮影シーンによっては、主要被写体がマルチＡＦの測距範囲から外れる場合があり、その際には正しいピント合わせができず、ピンボケ写真を生じてしまう場合があった。例えば、図４（Ａ）に示すような主要被写体である人物が画面周辺部に存在している場合や図１１のように画面周辺部に主要被写体である人物が複数存在している場合である。
【０００５】
そうした場合に、測距範囲を広げることでピンボケを防ぐ事ができる場合もあるが、やみくもに測距範囲を広げてしまうと、主要被写体以外の像信号の影響を受けてしまうことによりピンボケを生じてしまう可能性がある。よって、測距範囲の広げ方を工夫することでマルチＡＦの測距範囲から外れた場合でもピンボケにならないようなカメラが求められている。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、マルチＡＦの測距範囲の広げかたを工夫することによってピンボケを生じさせないオートフォーカスカメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【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、本発明によるオートフォーカスカメラは、被写体に関する像信号を検出するセンサアレイと、上記被写体の輝度が低輝度であるか否かを判定する判定手段と、上記判定手段によって低輝度であると判定された場合に、上記センサアレイによる像信号検出時の上記被写体に向けて測距用補助光を投光する投光手段と、を具備し、上記測距用補助光を投光する場合には、上記測距用補助光を投光しない場合に比べて、上記センサアレイによる像信号の検出領域を拡張することを特徴とする。
【０００８】
即ち、本発明のオートフォーカスカメラは、夜景などのシーンで被写体を測距する場合において、被写体に補助光の投光が必要であると判定した場合にはセンサアレイの検出領域を広く取ることで主要被写体をセンサアレイの検出領域内に入れることができるためピンボケ写真にならない。また、被写体に測距用光を投光してその反射光を利用して測距するため、センサアレイの検出領域を広げても主要被写体以外の像信号の影響を受けにくい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態に係るオートフォーカスカメラの測距装置に関する部分におけるブロック構成図である。
【００１３】
本オートフォーカス（ＡＦ）カメラは、受光素子用の画素を並設したセンサアレイ３ａ，３ｂが測距対象の被写体Ｏに対面するように設けられている。また、このセンサアレイ３ａ，３ｂに被写体Ｏの像を結像させるために、センサアレイ３ａ，３ｂの前に焦点距離ｆだけ離した位置に２つの受光レンズ２ａ，２ｂが設けられている。これら２つの受光レンズ２ａ，２ｂは互いに視差Ｂに相当する距離を持たせて配置され、周知の「三角測距の原理」によって被写体距離Ｌを求めることができるように構成されている。
【００１４】
被写体距離Ｌの大小によって２つのセンサアレイ３ａ，３ｂに結像する被写体Ｏの像は、各レンズ光軸基準の相対位置を変化させる。これを検出するためにＡ／Ｄ変換部６は、センサアレイ３ａ，３ｂからの積分出力（但し、ここでは積分回路を各センサアレイ３ａ，３ｂを構成する画素に含めて表している。）をデジタル信号に変換した後、ワンチップマイコンなどからなる演算制御部（ＣＰＵ）１に出力する。なお、このときのセンサアレイ３ａ，３ｂの積分は積分判定部７を介してＣＰＵ１によって制御される。
【００１５】
次に、ＣＰＵ１では２つのセンサアレイ３ａ，３ｂのデジタル像信号を比較して、視差Ｂによる２つのデジタル像信号の相対位置差を検出した後、その相対位置差に基づいて被写体距離Ｌを求めることができる。そのため、ＣＰＵ１は所定の制御プログラムにしたがって、像のパターンが測距にふさわしいか否かを調べるために像のパターンを判定するパターン判定部１ｂ、２つの像の相対位置差を検出するための相関演算部１ｃ、上記パターン判定部１ｂによる像パターン判定の結果が、ローコントラストや繰り返しパターン、単調増加、単調減少のパターンである場合や上記相関演算部１ｃによって上記相対位置差を検出したときの像の一致度が小さい場合には当該測距の信頼性が低いと判定する信頼性判定部１ｄ等の機能を有している。つまり、Ａ／Ｄ変換部６から入力されてきたデジタル像信号はパターン判定部１ｂに入力されてその像のパターンが判定される。そして、その判定された像のパターンに基づいて信頼性判定部１ｄで１回目の信頼性判定が行われ、像パターンの信頼性が高いと判定されたデジタル像データは相関演算部１ｃで相対位置差が演算された後、信頼性判定部１ｄによって２回目の信頼性判定がなされるのである。そして、信頼性が高いと判定された相対位置差に基づいて、制御部１ａにおいて被写体距離Ｌが演算され、演算された被写体距離Ｌによりピント合わせ部９の制御量が決定される。
【００１６】
更に、ピント合わせ部９によって図示しない撮影レンズのピント調節が行われた後、ＣＰＵ１はレリーズスイッチ８の入力状態を検出して、図示しないフィルムへの露光動作を開始する。なお、このとき光量判定部１ｅの結果によってストロボ部５ａを介してストロボ発光部５を発光制御する。また、このストロボ発光部５は測距時にも必要に応じて発光制御される。
【００１７】
また、このＡＦカメラの測距装置は、ＡＦカメラが測距を行う際に検出した被写体Ｏの像から、被写体Ｏを照らしている太陽光や人工照明のような定常光に起因する光成分を除去するための回路である定常光除去部４と、センサアレイ３ａ，３ｂの出力結果によって被写体Ｏの明るさを判定する光量判定部１ｅとを有する。そして、この光量判定部１ｅの測定結果によって被写体Ｏの明るさが低いと判定された場合には、そのときの光量判定部１ｅの出力に応じてストロボ発光部５によるパルス的投光のパルス幅を決定し、ストロボ発光部５から被写体Ｏに向けて測距用光を投光して再測距を行う。なお、この再測距時には定常光除去部４によって定常光成分を除去して測距を行う。
【００１８】
更に、このＡＦカメラは撮影光学系の焦点距離を変化させる図示しないズーム機構を有しており、このズーム機構によって変化するズーム位置を検出するためのズーム位置検出部９ａが、その検知した情報をＣＰＵ１に通知可能に接続されている。また、このＡＦカメラは後述する積分電圧ＶＩＮＴなどを記憶しておくためのＥＥＰＲＯＭ１０を有している。なお、本一実施の形態では記憶装置としてＥＥＰＲＯＭを使用しているがこれに限定されるものではない。
【００１９】
次に、定常光除去部について図２を参照して説明する。図２（Ａ）は測距装置における定常光除去部を含む部分の電気回路図を示し、図２（Ｂ）は、被写体像の積分時におけるタイミングチャートを示す。
【００２０】
受光素子３ａ１は、像信号検出用のセンサアレイ３ａ，３ｂを構成する１つの画素に相当するものである。入射光量に応じてここから出力される光電流ＩＰは、定常光除去トランジスタ４ａを介してＧＮＤ（アース）に流れるようになっている。このとき積分アンプ６ａ、積分コンデンサ６ｂ、スイッチ６ｃ、スイッチ６ｄ等からなる積分回路には電流が流れないように、電流検出部４ｃが定常光除去トランジスタ４ａのゲート電圧を制御している。この電流検出部４ｃ、スイッチ６ｃ、スイッチ６ｄはＣＰＵ１内部の制御部１ａによって制御されていて、ＣＰＵ１からのパルス信号によってＯＮ／ＯＦＦが行われるものである。
【００２１】
ホールド用のコンデンサ４ｂは上記ゲート電圧を固定するために設けられている。この固定状態で、例えばストロボ部５ａを発光させて、被写体Ｏに対して測距用光をパルス的に投光し、かつ電流検出部４ｃをＯＦＦとすると、そのパルス光の急激な変化に対してコンデンサ４ｂの両端の電圧変化は応答できない。ここでスイッチ６ｄをＯＮすると、パルス光に応じた光電流のみが積分回路に入力され、積分アンプ６ａの出力にはパルス的に投光した上記測距用光に基づく光電変換電圧（積分電圧ＶＩＮＴ）が出力される。よって、この積分電圧ＶＩＮＴをＡ／Ｄ変換すれば、反射信号光に応じた反射光量データ（上記デジタル像信号）が検出可能となる。そして、積分電圧ＶＩＮＴが予めＥＥＰＲＯＭ１０に記憶された所定電圧ＶＣになったときに積分判定用の比較器（上記積分判定部）７から積分終了信号がＣＰＵ１に出力される。ＣＰＵ１はこの積分終了信号を受け取った後、電流検出部４ｃをＯＮ、スイッチ６ｄをＯＦＦするためのパルス信号を出力して積分を終了する。なお、後述するパッシブモードにおいては、ＣＰＵ１から出力される積分終了のための上記パルス信号は、比較器７から出力される上記積分終了信号を受け取ったときだけではなく、ＣＰＵ１内部の図示しない積分計時タイマが所定時間ｔＩＮＴになったときにも出力される。また、アクティブモードにおいては所定時間ｔＩＮＴではなく、ＣＰＵ１内部の図示しない積分カウンタによって所定回数ｎ１回の積分が終了したときに上記パルス信号が出力される。
【００２２】
更に、撮影シーンの明暗を判定するために、電流検出部４ｃをＯＦＦして、図２（Ｂ）に示すようにスイッチ６ｃを一時的にＯＮした後、積分回路に上記定常光電流ＩＰを流し込み、所定時間ｔＩＮＴの間積分した後の積分電圧ＶＩＮＴを測定してＥＥＰＲＯＭ１０に記憶する。なお、一般に明るいシーンではＶＩＮＴが低く、暗いシーンではＶＩＮＴが高くなるため、ＶＩＮＴのレベルを測定することで光量判定部１ｅにおいて明暗の判定ができる。
【００２３】
次に、本一実施の形態に係るオートフォーカスカメラにおけるＡＦ測距範囲の拡張について図３を参照して説明する。
【００２４】
図３（Ａ）は、カメラの撮影画角に応じてＡＦ測距範囲を変化させる様子を示した図である。
【００２５】
通常、撮影レンズの画角は焦点距離が減少するにしたがって（広角側になるにしたがって）広がっていく。このとき、ＡＦ視野角を一定にしたままであると、撮影レンズの画角に対するＡＦ視野角の割合が減少してしまい、撮影レンズの画面周辺部の被写体にピントを合わせることができなくなってしまう。
【００２６】
それを防止するために本一実施の形態のオートフォーカスカメラでは、図示しないズーム機構により焦点距離が変化して撮影画角が広がってしまっても、撮影画角に対する測距する角度の割合を一定に保つようにしている。つまり、図３（Ａ）に示すように、ズーム位置検出部９ａで検出されるズーム位置とＥＥＰＲＯＭ１０に記憶しておいた焦点距離に係わる所定値とを用いて撮影画角が広角側になるにしたがってセンサアレイ３ａ，３ｂ（図３（Ａ）では２つのセンサアレイのうち１つのみについて示している。）の画素の使用数を増やすことで、ＡＦ測距範囲を例えばＡ，Ｂ，Ｃの３段階に切り替えているのである。勿論、この３段階は他の複数段階であっても良い。
【００２７】
図３（Ｂ）に焦点距離とＡＦ測距範囲の関係を示す。上記焦点距離に係わる情報として焦点距離の所定値ｆ１，ｆ２をＥＥＰＲＯＭ１０に記憶しておく。このｆ１，ｆ２によりＡＦ測距範囲Ａ，Ｂ，Ｃに対応する焦点距離の範囲が決定される（図３（Ｂ）では例えば、ズーム位置が３８ｍｍからｆ１までの範囲（ＷＩＤＥ）を測距範囲Ｃ１３，ｆ１からｆ２までの範囲（ＳＴＡＮＤＡＲＤ）を測距範囲Ｂ１２，ｆ２から１０５ｍｍまでの範囲（ＴＥＬＥ）を測距範囲Ａ１１としている。）。この状態でズーム位置検出部９ａにおいて検出したズーム位置が図３（Ｂ）に示す焦点距離のどの範囲に入っているかで３段階にＡＦ測距範囲を決定することができる。
【００２８】
次に、図４（Ａ）のような夜景シーンにおいて被写体が撮影範囲の周辺部に存在する場合の撮影について考える。
【００２９】
撮影シーンが低輝度で撮影レンズが望遠（ＴＥＬＥ）位置にある場合の撮影範囲１４及びそのときのＡＦ測距範囲は、例えば図４（Ａ）のようになる。このとき、夜景シーンでは主要被写体（例えば人物）が低輝度のため、測距用補助光としてストロボ発光部５を発光制御して主要被写体までの距離を測定する。このとき、図５に示すようにセンサアレイ３ａ（センサアレイ３ｂも同様なので省略する。）の測距範囲Ａ１１に対応するエリアから出力される像信号が図５の（ａ）に示すようにローコントラストとなってしまう（夜景に係わる像信号は定常光として除去される。）場合には、正確な主要被写体までの距離を算出できない。
【００３０】
そこで、本一実施の形態では、夜景シーンなどのように主要被写体が低輝度で測定されてしまうと判定した場合には、図４（Ｂ）のようにＡＦ測距範囲を測距範囲Ａ１１から測距範囲Ｂ１２に広げる。このようにすれば主要被写体が測距範囲Ｂ１２の中に入るため図５の（ｂ）のような像信号が得られ、主要被写体の距離が測定できる。なお、前述したように測距範囲をやみくもに広げてしまうと主要被写体以外の像信号の影響を受けてしまうことになるが、被写体に測距用光を投光してその反射光成分を抽出して測距するようにすれば主要被写体以外の像信号の影響を受けることがない。
【００３１】
以上のような構成を持つ測距装置を備えた本一実施の形態に係るオートフォーカスカメラの動作制御について図６乃至図１０を参照して説明する。なお、以後説明に用いる用語として、測距用光を用いず測距対象物の像信号による相対位置差で測距する測距モードを「パッシブモード」と呼び、上記定常光除去部４を伴ってストロボ発光部５等を用いて被写体に光投射を行って測距する測距モードを「アクティブモード」と呼ぶことにする。また、本一実施の形態のオートフォーカスカメラは、センサアレイ３ａ及びセンサアレイ３ｂの検出領域を複数の領域に分割して測距を行うマルチＡＦカメラであるものとする。
【００３２】
図６は、ＡＦカメラのＡＦ制御におけるメインの動作について示すフローチャートである。
まず、パッシブモードによるプリ積分を所定時間行う（ステップＳ１）。ここで、上記ステップＳ１のプリ積分について図７を参照して更に詳しく説明する。
【００３３】
図７（Ａ）は、図６のステップＳ１のプリ積分について更に詳しく説明するためのフローチャートを示す図である。まず、パッシブモードにおけるプリ積分は、まず、ストロボ発光部５を非投光、スイッチ６ｄをＯＮ、電流検出部４ｃをＯＦＦとした状態で図７（Ｂ）のようなタイミングでスイッチ６ｃを一時的にＯＮして積分の値をリセットする。積分の値がリセットされた後、積分が開始される。なお、この積分は所定時間ｔＩＮＴだけ積分を行い被写体の像信号を取得する（ステップＳ１Ａ）。同時に、このときの積分電圧ＶＩＮＴを検出しＥＥＰＲＯＭ１０に記憶しておく。前述したように、一般に明るいシーンではこのＶＩＮＴが低く、暗いシーンではＶＩＮＴが高くなるため、このＶＩＮＴを検出することで明暗判定を行うことができる。次に、被写体輝度の判定として、検出したＶＩＮＴが予めＥＥＰＲＯＭ１０に記憶してある所定値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１Ｂ）。なお、この判定はＶＩＮＴがＶｔｈよりも大きい場合に低輝度であると判定し（ステップＳ１Ｃ）、ＶＩＮＴがＶｔｈ以下の場合には中高輝度であると判定する（ステップＳ１Ｄ）ものとする。
【００３４】
上記ステップＳ１のプリ積分の後、ＣＰＵ１はプリ積分の結果、主要被写体が低輝度と判定されたか否かを判定する（ステップＳ２）。主要被写体が低輝度であると判定された後、ＣＰＵ１は後述する測距範囲設定処理を行う（ステップＳ３）。そして、被写体にストロボ発光部５による補助光を投光して再び積分を行った後測距演算を行うアクティブＡＦを行う（ステップＳ４）。次に、このアクティブＡＦでの測距が成功したか否かを判定する（ステップＳ５）。測距が成功した場合にはそのままＡＦ制御を終了する。アクティブＡＦによる測距が成功しなかった場合には反射光量を利用した光量ＡＦを行って（ステップＳ６）、ＡＦ制御のフローを終了する。なお、この光量ＡＦによる測距方式は、光を投射して反射光量を調べたときに近距離の被写体からは多くの光が、遠距離の被写体からは少ない光が反射されてくることを利用した測距方式であり、コントラストのない被写体に対しても有効な測距方式である。但し、被写体の反射率が所定の範囲に入っているものと仮定している。
【００３５】
上記ステップＳ２の輝度判定において、主要被写体が低輝度ではないと判定された後もＣＰＵ１は上記ステップＳ３とは異なる位置にＡＦ測距範囲を設定する測距範囲設定処理を行う（ステップＳ７）。そして、２つのセンサアレイ３ａ，３ｂから出力された被写体の像信号による相対位置差に基づいて測距を行うパッシブＡＦを行う（ステップＳ８）。次に、このパッシブＡＦでの測距が成功したか否かを判定する（ステップＳ９）。測距が成功した場合にはそのままＡＦ制御を終了する。
【００３６】
一方、パッシブＡＦによる測距が成功しなかったと判定された後、ＣＰＵ１は測距範囲設定処理を行う（ステップＳ１０）。そして、被写体にストロボ発光部５による補助光を投光して再び積分を行った後測距演算を行うアクティブＡＦを行う（ステップＳ１１）。そして、このアクティブＡＦでの測距が成功したか否かを判定する（ステップＳ１２）。測距が成功した場合にはそのままＡＦ制御のフローを終了する。測距が成功しなかった場合には反射光量を利用した光量ＡＦを行った後（ステップＳ１３）、ＡＦ制御を終了する。
【００３７】
次に、上記ステップＳ８のパッシブＡＦ処理について図８を参照して説明する。なお、図８（Ａ）はパッシブＡＦの動作の流れを説明するためのフローチャートを示し、図８（Ｂ）はパッシブモードにおける積分時のタイミングチャートを示す。
【００３８】
まず、積分時間を計時するためにＣＰＵ１内部の図示しない積分時間計時タイマをスタートする（ステップＳ２０）。ここで、積分時間を長く取りすぎると、ユーザが撮影タイミングを逃す恐れがあるので通常積分時間には積分リミット時間が規定されている。そのため、積分時間が積分リミット時間を超えた場合には、直ちにパッシブモードによる積分を終了する。なお、積分リミット時間は、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されていて、積分時に制御部１ａによって読み出されて積分時間計時タイマの時間と比較される。
【００３９】
上記ステップＳ２０で積分時間計時タイマをスタートした後、図８（Ｂ）に示すタイミングでスイッチ６ｃを一時的にＯＮして積分値をリセットし、積分を始める（ステップＳ２１）。次に、ＣＰＵ１は、積分時間計時タイマにより計時した時間ｔＩＮＴが積分リミット時間ｔｌｉｍを経過したか否か、もしくは積分電圧ＶＩＮＴが予めＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている積分終了電圧Ｖｐｎｇ（パッシブモードにおける上記図２の所定電圧ＶＣに相当する。）よりも小さくなったか否かを判定する（ステップＳ２２）。ｔＩＮＴがｔｌｉｍを経過していず、かつＶＩＮＴがＶｐｎｇよりも小さくなっていない場合には積分を続ける。一方、ｔＩＮＴがｔｌｉｍを経過した場合、もしくはＶＩＮＴがＶｐｎｇよりも小さくなった場合には直ちに積分を終了し（ステップＳ２３）、積分時間計時タイマをストップする（ステップＳ２４）。上記ステップＳ２２の判定において、積分終了のタイミングを前述の積分リミット時間のほかに積分電圧でも判定するようにしたのは、積分電圧ＶＩＮＴが積分終了電圧Ｖｐｎｇより小さくなってもなお積分を継続したとすれば最終的に積分電圧ＶＩＮＴが飽和してしまい、主要被写体の像信号と主要被写体周辺の像信号との区別ができなくなり、正確な測距を行うことができなくなってしまうためである。なお、積分電圧ＶＩＮＴには、所定のＡＦ測距範囲内におけるセンサアレイの画素のうち最も入射光量の大きいものの積分電圧を選んでも良いし、最も入射光量の小さいものの積分電圧を選ぶようにしても良い。
【００４０】
積分終了後にＣＰＵ１は、積分電圧ＶＩＮＴと積分終了電圧Ｖｐｎｇを比較して積分終了時の積分電圧ＶＩＮＴが積分終了電圧Ｖｐｎｇよりも小さくなったか否かを判定する（ステップＳ２５）。積分リミット時間ｔＩＮＴが経過してもＶＩＮＴがＶｐｎｇよりも小さくならなかった場合には測距失敗（ステップＳ２６）としてパッシブモードＡＦ処理を終了しメインフローに戻る。
【００４１】
積分終了後にＶＩＮＴがＶｐｎｇよりも小さくなっていた場合には、上記相関演算部１ｃにおいて２つのセンサアレイ３ａ，３ｂの視差Ｂによる被写体像信号の相対位置差を演算し、その結果に基づいて上記制御部１ａにおいて三角測距の原理から被写体距離Ｌを演算する（ステップＳ２７）。そして、本一実施の形態のオートフォーカスカメラはマルチＡＦカメラであるので、複数の測距領域について得られた複数の被写体距離Ｌの中から最も近い距離を出力した測距領域を選択して（ステップＳ２８）、メインフローに戻る。
【００４２】
次に上記ステップＳ４及びステップＳ１１のアクティブＡＦ処理について図９を参照して説明する。なお、図９（Ａ）はアクティブＡＦの動作の流れを説明するためのフローチャートを示し、図９（Ｂ）はアクティブモードにおける積分時のタイミングチャートを示す。
【００４３】
まず、ＣＰＵ１はアクティブモードにおける積分回数を測定する図示しない積分カウンタのカウント用変数ｎを０にクリアする（ステップＳ３０）。そして、図９（Ｂ）のようなタイミングでストロボ発光部５による投光を行いながら積分を行う（ステップＳ３１）。なお、このとき前述したように定常光除去部４の動作により被写体の像信号から定常光成分が除かれることになる。
【００４４】
ストロボの発光が終了した時点で、ＣＰＵ１はそのときの積分電圧ＶＩＮＴが予めＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている積分終了電圧Ｖａｎｇ（アクティブモードにおける上記図２の所定電圧ＶＣに相当する。）よりも小さくなったか否かを判定する（ステップＳ３２）。そして、ＶＩＮＴがＶａｎｇよりも小さくなった場合には積分を終了する（ステップＳ３５）。一方、ＶＩＮＴがＶａｎｇよりも大きい場合には、上記カウント用変数ｎを調べ所定回数ｎ１回の積分を行ったかを判定する（ステップＳ３３）。既にｎ１回の積分を行っていた場合にも積分を終了する（ステップＳ３５）。まだ、ｎ１回の積分を行っていない場合には、上記カウント用変数ｎを１つインクリメントして（ステップＳ３４）、上記ステップＳ３１に戻り再び積分を行う。ここで、積分回数にｎ１回という上限を設けたのは必要以上にストロボ投光積分を行うとエネルギーが無駄になり、測距動作時間などのロスにつながるためである。
【００４５】
積分が終了した後は、積分回路から出力された積分電圧ＶＩＮＴより積分回数を考慮して、反射光量を積分した結果Ｐ（積分電圧ＶＩＮＴを積分回数ｎで割った値）を求め（ステップＳ３６）、上記パターン判定部１ｂにおいて反射光量を積分した結果Ｐのパターンを判定する（ステップＳ３７）。そして、その判定したパターンに基づいてＣＰＵ１は三角測距が行えるか否かを判定する（ステップＳ３８）。三角測距が行えないと判定した場合には、測距失敗（ステップＳ３９）としてアクティブＡＦ処理を終了しメインフローに戻る。
【００４６】
一方、三角測距が行える場合には、上記相関演算部１ｃにおいて２つのセンサアレイ３ａ，３ｂの視差Ｂによる被写体像信号の相対位置差を演算し、その結果に基づいて上記制御部１ａにおいて三角測距の原理から被写体距離Ｌを演算する（ステップＳ４０）。ここで、本一実施の形態のオートフォーカスカメラはマルチＡＦカメラであるので、複数の測距領域について得られた複数の被写体距離の中から最も近い距離を出力した測距領域を選択して（ステップＳ４１）、メインフローに戻る。
【００４７】
次に、上記ステップＳ３、Ｓ７及びＳ１０における測距範囲設定処理について図１０を参照して説明する。
【００４８】
まず、ＣＰＵ１は、ズーム位置検出部９ａによって検出されたズーム位置を判定する（ステップＳ４５）。
【００４９】
判定したズーム位置が図３（Ａ）のＴＥＬＥ（初期のＡＦ測距範囲が測距範囲Ａ１１である。）の場合にはステップＳ４６に進み、図６のステップＳ２の輝度判定において低輝度と判定されたか否かを判定する（ステップＳ４６）。低輝度でない、即ち、中高輝度の場合にはＡＦ測距範囲を変える必要がないのでＡＦ測距範囲として測距範囲Ａ１１を選択して（ステップＳ４７）、メインフローに戻る。一方、低輝度の場合にはＡＦ測距範囲として１段階広範囲のＡＦ測距範囲である測距範囲Ｂ１２を選択して（ステップＳ４８）、メインフローに戻る。
【００５０】
判定したズーム位置が図３（Ａ）のＳＴＡＮＤＡＲＤ（初期のＡＦ測距範囲が測距範囲Ｂ１２である。）の場合にはステップＳ４９に進み、ステップＳ２の輝度判定において低輝度と判定されたか否かを判定する（ステップＳ４９）。低輝度でない、即ち、中高輝度の場合にはＡＦ測距範囲を変える必要がないのでＡＦ測距範囲として測距範囲Ｂ１２を選択して（ステップＳ５０）、メインフローに戻る。一方、低輝度の場合にはＡＦ測距範囲として１段階広範囲のＡＦ測距範囲である測距範囲Ｃ１３を選択して（ステップＳ５１）、メインフローに戻る。
【００５１】
判定したズーム位置が図３（Ａ）のＷＩＤＥ（初期のＡＦ測距範囲が測距範囲Ｃ１３である。）の場合にはステップＳ５２に進み、輝度に関係なくＡＦ測距範囲を測距範囲Ｃ１３に選択して（ステップＳ５２）、メインフローに戻る。ＷＩＤＥの場合において輝度に関係なく測距範囲Ｃ１３を選択するのはセンサアレイの画素数にも限界があり、所定範囲以上にはＡＦ測距範囲を広げられないためである。センサアレイの画素数に余裕があれば、ＷＩＤＥ時においてもＡＦ測距範囲を広げることができることは勿論である。
【００５２】
以上説明したように本一実施の形態によれば、撮影レンズの焦点距離に連動して測距範囲を撮影範囲に対して常に一定の割合を占めるように変化させる機能を持つオートフォーカスカメラにおいて、撮影シーンが図４（Ａ）のような夜景を背景としていて主要被写体が画面の中心からずれているようなシーンでも、測距範囲を広げる事で主要被写体が測距範囲からはずれ背景にピントが合い、主要被写体がピンボケになってしまうことを防ぐことができる。更に、図１１のように夜景を背景として２人が並んでいるようなシーンを撮影する場合でも、測距範囲が中抜けして背景にピントが合い、主要被写体がピンボケすることを防ぐことができる。また、測距範囲を拡大したときには被写体を投光して被写体からの反射光成分を抽出して再測距を行うようにすることで、測距範囲の拡大による主要被写体以外の像信号の影響を除くことができる。
【００５３】
以上一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した一実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００５４】
ここで、本発明の要旨をまとめると特許請求の範囲に記載したものに加えて以下のようなものを含む。
【００５５】
（１） 写真画面内に写る被写体像に対応する被写体に測距用光を投射する投光手段と、
該被写体に係わる像信号を検出するセンサアレイと、
を具備し、
オートフォーカスの際に上記投光手段による投光が必要な場合に、センサアレイの有効領域を広げることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
【００５６】
（２） 写真画面内に写る被写体像に対応する被写体に測距用光を投射する投光手段と、
該被写体に係わる像信号を検出するセンサアレイと、
撮影レンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
該焦点距離検出手段の検出結果に連動して、センサアレイの有効領域を切り替える焦点距離連動センサ領域切替手段と、
を具備し、
オートフォーカスの際に上記投光手段による投光が必要な場合に、上記焦点距離連動センサ切替手段によってセンサアレイの有効領域を実際の焦点距離より小さいときの有効領域を設定することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、夜景などのシーンで被写体を測距する際に、被写体に補助光の投光が必要であると判定した場合にはセンサアレイの検出領域を広く取るようにしたので、主要被写体をセンサアレイの検出領域内に入れることができ、ピンボケ写真にならないオートフォーカスカメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るオートフォーカスカメラの測距装置に関する部分のブロック構成図である。
【図２】図２（Ａ）定常光除去部の構成を説明するための回路図であり、図２（Ｂ）は被写体像の積分時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図３】ＡＦ測距範囲の設定について説明するための図である。
【図４】夜景時におけるＡＦ測距範囲の設定について説明するための図である。
【図５】夜景時における被写体の像信号とＡＦ測距範囲の関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るオートフォーカスカメラのＡＦ制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図７】パッシブモードにおけるプリ積分について説明するための図である。
【図８】パッシブモードＡＦについて説明するための図である。
【図９】アクティブモードＡＦについて説明するための図である。
【図１０】測距範囲設定処理について説明するためのフローチャートを示す図である。
【図１１】夜景時に被写体が２種類存在する際の例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
１ａ 制御部
１ｂ パターン判定部
１ｃ 相関演算部
１ｄ 信頼性判定部
１ｅ 光量判定部
２ａ，２ｂ 受光レンズ
３ａ，３ｂ センサアレイ
３ａ１ 受光素子
４ 定常光除去部
４ａ 定常光除去トランジスタ
４ｂ コンデンサ
４ｃ 電流検出部
５ ストロボ発光部
５ａ ストロボ部
６ Ａ／Ｄ変換部
６ａ 積分アンプ
６ｂ 積分コンデンサ
６ｃ，６ｄ スイッチ
７ 積分判定部
８ レリーズスイッチ
９ ピント合わせ部
９ａ ズーム位置検出部
１０ ＥＥＰＲＯＭ
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真画面内の複数のポイントを測距できるマルチオートフォーカス機能付のカメラの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、１点を測距ポイントとするスポットオートフォーカス（ＡＦ）機能付きカメラのほかに、いわゆる「マルチＡＦ」カメラと呼ばれる多点を測距できる機能を持つカメラが多く見受けられる。この従来のマルチＡＦカメラによれば、画面内の複数のポイントを測距すると共にピント合わせもできるので、画面内のどの位置に主要被写体がいても正しいピント合わせが可能である。
【０００３】
また現在、カメラのＡＦ方式には、被写体からのそのままの像信号を利用する「パッシブタイプ」と、被写体にカメラ側から測距用補助光を投射する「アクティブタイプ」とがある。また、パッシブタイプのＡＦカメラでも、被写体が暗い場所に存在している場合や、被写体像のコントラストが低い場合には、カメラ側から補助光を投射して、被写体を明るくしたり、被写体に明暗差をつけたりしてアクティブＡＦ的な処理を行って測距の精度を向上させるものもある。更には被写体からの反射光のうち、上記補助光または測距用光以外の成分(定常光)を除去する定常光除去機能を設けて反射光検出精度を高める技術も知られている状況にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、撮影シーンによっては、主要被写体がマルチＡＦの測距範囲から外れる場合があり、その際には正しいピント合わせができず、ピンボケ写真を生じてしまう場合があった。例えば、図４（Ａ）に示すような主要被写体である人物が画面周辺部に存在している場合や図１１のように画面周辺部に主要被写体である人物が複数存在している場合である。
【０００５】
そうした場合に、測距範囲を広げることでピンボケを防ぐ事ができる場合もあるが、やみくもに測距範囲を広げてしまうと、主要被写体以外の像信号の影響を受けてしまうことによりピンボケを生じてしまう可能性がある。よって、測距範囲の広げ方を工夫することでマルチＡＦの測距範囲から外れた場合でもピンボケにならないようなカメラが求められている。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、マルチＡＦの測距範囲の広げかたを工夫することによってピンボケを生じさせないオートフォーカスカメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【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、本発明によるオートフォーカスカメラは、被写体に関する像信号を検出するセンサアレイと、上記被写体の輝度が低輝度であるか否かを判定する判定手段と、上記判定手段によって低輝度であると判定された場合に、上記センサアレイによる像信号検出時の上記被写体に向けて測距用補助光を投光する投光手段と、を具備し、上記測距用補助光を投光する場合には、上記測距用補助光を投光しない場合に比べて、上記センサアレイによる像信号の検出領域を拡張することを特徴とする。
【０００８】
即ち、本発明のオートフォーカスカメラは、夜景などのシーンで被写体を測距する場合において、被写体に補助光の投光が必要であると判定した場合にはセンサアレイの検出領域を広く取ることで主要被写体をセンサアレイの検出領域内に入れることができるためピンボケ写真にならない。また、被写体に測距用光を投光してその反射光を利用して測距するため、センサアレイの検出領域を広げても主要被写体以外の像信号の影響を受けにくい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態に係るオートフォーカスカメラの測距装置に関する部分におけるブロック構成図である。
【００１３】
本オートフォーカス（ＡＦ）カメラは、受光素子用の画素を並設したセンサアレイ３ａ，３ｂが測距対象の被写体Ｏに対面するように設けられている。また、このセンサアレイ３ａ，３ｂに被写体Ｏの像を結像させるために、センサアレイ３ａ，３ｂの前に焦点距離ｆだけ離した位置に２つの受光レンズ２ａ，２ｂが設けられている。これら２つの受光レンズ２ａ，２ｂは互いに視差Ｂに相当する距離を持たせて配置され、周知の「三角測距の原理」によって被写体距離Ｌを求めることができるように構成されている。
【００１４】
被写体距離Ｌの大小によって２つのセンサアレイ３ａ，３ｂに結像する被写体Ｏの像は、各レンズ光軸基準の相対位置を変化させる。これを検出するためにＡ／Ｄ変換部６は、センサアレイ３ａ，３ｂからの積分出力（但し、ここでは積分回路を各センサアレイ３ａ，３ｂを構成する画素に含めて表している。）をデジタル信号に変換した後、ワンチップマイコンなどからなる演算制御部（ＣＰＵ）１に出力する。なお、このときのセンサアレイ３ａ，３ｂの積分は積分判定部７を介してＣＰＵ１によって制御される。
【００１５】
次に、ＣＰＵ１では２つのセンサアレイ３ａ，３ｂのデジタル像信号を比較して、視差Ｂによる２つのデジタル像信号の相対位置差を検出した後、その相対位置差に基づいて被写体距離Ｌを求めることができる。そのため、ＣＰＵ１は所定の制御プログラムにしたがって、像のパターンが測距にふさわしいか否かを調べるために像のパターンを判定するパターン判定部１ｂ、２つの像の相対位置差を検出するための相関演算部１ｃ、上記パターン判定部１ｂによる像パターン判定の結果が、ローコントラストや繰り返しパターン、単調増加、単調減少のパターンである場合や上記相関演算部１ｃによって上記相対位置差を検出したときの像の一致度が小さい場合には当該測距の信頼性が低いと判定する信頼性判定部１ｄ等の機能を有している。つまり、Ａ／Ｄ変換部６から入力されてきたデジタル像信号はパターン判定部１ｂに入力されてその像のパターンが判定される。そして、その判定された像のパターンに基づいて信頼性判定部１ｄで１回目の信頼性判定が行われ、像パターンの信頼性が高いと判定されたデジタル像データは相関演算部１ｃで相対位置差が演算された後、信頼性判定部１ｄによって２回目の信頼性判定がなされるのである。そして、信頼性が高いと判定された相対位置差に基づいて、制御部１ａにおいて被写体距離Ｌが演算され、演算された被写体距離Ｌによりピント合わせ部９の制御量が決定される。
【００１６】
更に、ピント合わせ部９によって図示しない撮影レンズのピント調節が行われた後、ＣＰＵ１はレリーズスイッチ８の入力状態を検出して、図示しないフィルムへの露光動作を開始する。なお、このとき光量判定部１ｅの結果によってストロボ部５ａを介してストロボ発光部５を発光制御する。また、このストロボ発光部５は測距時にも必要に応じて発光制御される。
【００１７】
また、このＡＦカメラの測距装置は、ＡＦカメラが測距を行う際に検出した被写体Ｏの像から、被写体Ｏを照らしている太陽光や人工照明のような定常光に起因する光成分を除去するための回路である定常光除去部４と、センサアレイ３ａ，３ｂの出力結果によって被写体Ｏの明るさを判定する光量判定部１ｅとを有する。そして、この光量判定部１ｅの測定結果によって被写体Ｏの明るさが低いと判定された場合には、そのときの光量判定部１ｅの出力に応じてストロボ発光部５によるパルス的投光のパルス幅を決定し、ストロボ発光部５から被写体Ｏに向けて測距用光を投光して再測距を行う。なお、この再測距時には定常光除去部４によって定常光成分を除去して測距を行う。
【００１８】
更に、このＡＦカメラは撮影光学系の焦点距離を変化させる図示しないズーム機構を有しており、このズーム機構によって変化するズーム位置を検出するためのズーム位置検出部９ａが、その検知した情報をＣＰＵ１に通知可能に接続されている。また、このＡＦカメラは後述する積分電圧ＶＩＮＴなどを記憶しておくためのＥＥＰＲＯＭ１０を有している。なお、本一実施の形態では記憶装置としてＥＥＰＲＯＭを使用しているがこれに限定されるものではない。
【００１９】
次に、定常光除去部について図２を参照して説明する。図２（Ａ）は測距装置における定常光除去部を含む部分の電気回路図を示し、図２（Ｂ）は、被写体像の積分時におけるタイミングチャートを示す。
【００２０】
受光素子３ａ１は、像信号検出用のセンサアレイ３ａ，３ｂを構成する１つの画素に相当するものである。入射光量に応じてここから出力される光電流ＩＰは、定常光除去トランジスタ４ａを介してＧＮＤ（アース）に流れるようになっている。このとき積分アンプ６ａ、積分コンデンサ６ｂ、スイッチ６ｃ、スイッチ６ｄ等からなる積分回路には電流が流れないように、電流検出部４ｃが定常光除去トランジスタ４ａのゲート電圧を制御している。この電流検出部４ｃ、スイッチ６ｃ、スイッチ６ｄはＣＰＵ１内部の制御部１ａによって制御されていて、ＣＰＵ１からのパルス信号によってＯＮ／ＯＦＦが行われるものである。
【００２１】
ホールド用のコンデンサ４ｂは上記ゲート電圧を固定するために設けられている。この固定状態で、例えばストロボ部５ａを発光させて、被写体Ｏに対して測距用光をパルス的に投光し、かつ電流検出部４ｃをＯＦＦとすると、そのパルス光の急激な変化に対してコンデンサ４ｂの両端の電圧変化は応答できない。ここでスイッチ６ｄをＯＮすると、パルス光に応じた光電流のみが積分回路に入力され、積分アンプ６ａの出力にはパルス的に投光した上記測距用光に基づく光電変換電圧（積分電圧ＶＩＮＴ）が出力される。よって、この積分電圧ＶＩＮＴをＡ／Ｄ変換すれば、反射信号光に応じた反射光量データ（上記デジタル像信号）が検出可能となる。そして、積分電圧ＶＩＮＴが予めＥＥＰＲＯＭ１０に記憶された所定電圧ＶＣになったときに積分判定用の比較器（上記積分判定部）７から積分終了信号がＣＰＵ１に出力される。ＣＰＵ１はこの積分終了信号を受け取った後、電流検出部４ｃをＯＮ、スイッチ６ｄをＯＦＦするためのパルス信号を出力して積分を終了する。なお、後述するパッシブモードにおいては、ＣＰＵ１から出力される積分終了のための上記パルス信号は、比較器７から出力される上記積分終了信号を受け取ったときだけではなく、ＣＰＵ１内部の図示しない積分計時タイマが所定時間ｔＩＮＴになったときにも出力される。また、アクティブモードにおいては所定時間ｔＩＮＴではなく、ＣＰＵ１内部の図示しない積分カウンタによって所定回数ｎ１回の積分が終了したときに上記パルス信号が出力される。
【００２２】
更に、撮影シーンの明暗を判定するために、電流検出部４ｃをＯＦＦして、図２（Ｂ）に示すようにスイッチ６ｃを一時的にＯＮした後、積分回路に上記定常光電流ＩＰを流し込み、所定時間ｔＩＮＴの間積分した後の積分電圧ＶＩＮＴを測定してＥＥＰＲＯＭ１０に記憶する。なお、一般に明るいシーンではＶＩＮＴが低く、暗いシーンではＶＩＮＴが高くなるため、ＶＩＮＴのレベルを測定することで光量判定部１ｅにおいて明暗の判定ができる。
【００２３】
次に、本一実施の形態に係るオートフォーカスカメラにおけるＡＦ測距範囲の拡張について図３を参照して説明する。
【００２４】
図３（Ａ）は、カメラの撮影画角に応じてＡＦ測距範囲を変化させる様子を示した図である。
【００２５】
通常、撮影レンズの画角は焦点距離が減少するにしたがって（広角側になるにしたがって）広がっていく。このとき、ＡＦ視野角を一定にしたままであると、撮影レンズの画角に対するＡＦ視野角の割合が減少してしまい、撮影レンズの画面周辺部の被写体にピントを合わせることができなくなってしまう。
【００２６】
それを防止するために本一実施の形態のオートフォーカスカメラでは、図示しないズーム機構により焦点距離が変化して撮影画角が広がってしまっても、撮影画角に対する測距する角度の割合を一定に保つようにしている。つまり、図３（Ａ）に示すように、ズーム位置検出部９ａで検出されるズーム位置とＥＥＰＲＯＭ１０に記憶しておいた焦点距離に係わる所定値とを用いて撮影画角が広角側になるにしたがってセンサアレイ３ａ，３ｂ（図３（Ａ）では２つのセンサアレイのうち１つのみについて示している。）の画素の使用数を増やすことで、ＡＦ測距範囲を例えばＡ，Ｂ，Ｃの３段階に切り替えているのである。勿論、この３段階は他の複数段階であっても良い。
【００２７】
図３（Ｂ）に焦点距離とＡＦ測距範囲の関係を示す。上記焦点距離に係わる情報として焦点距離の所定値ｆ１，ｆ２をＥＥＰＲＯＭ１０に記憶しておく。このｆ１，ｆ２によりＡＦ測距範囲Ａ，Ｂ，Ｃに対応する焦点距離の範囲が決定される（図３（Ｂ）では例えば、ズーム位置が３８ｍｍからｆ１までの範囲（ＷＩＤＥ）を測距範囲Ｃ１３，ｆ１からｆ２までの範囲（ＳＴＡＮＤＡＲＤ）を測距範囲Ｂ１２，ｆ２から１０５ｍｍまでの範囲（ＴＥＬＥ）を測距範囲Ａ１１としている。）。この状態でズーム位置検出部９ａにおいて検出したズーム位置が図３（Ｂ）に示す焦点距離のどの範囲に入っているかで３段階にＡＦ測距範囲を決定することができる。
【００２８】
次に、図４（Ａ）のような夜景シーンにおいて被写体が撮影範囲の周辺部に存在する場合の撮影について考える。
【００２９】
撮影シーンが低輝度で撮影レンズが望遠（ＴＥＬＥ）位置にある場合の撮影範囲１４及びそのときのＡＦ測距範囲は、例えば図４（Ａ）のようになる。このとき、夜景シーンでは主要被写体（例えば人物）が低輝度のため、測距用補助光としてストロボ発光部５を発光制御して主要被写体までの距離を測定する。このとき、図５に示すようにセンサアレイ３ａ（センサアレイ３ｂも同様なので省略する。）の測距範囲Ａ１１に対応するエリアから出力される像信号が図５の（ａ）に示すようにローコントラストとなってしまう（夜景に係わる像信号は定常光として除去される。）場合には、正確な主要被写体までの距離を算出できない。
【００３０】
そこで、本一実施の形態では、夜景シーンなどのように主要被写体が低輝度で測定されてしまうと判定した場合には、図４（Ｂ）のようにＡＦ測距範囲を測距範囲Ａ１１から測距範囲Ｂ１２に広げる。このようにすれば主要被写体が測距範囲Ｂ１２の中に入るため図５の（ｂ）のような像信号が得られ、主要被写体の距離が測定できる。なお、前述したように測距範囲をやみくもに広げてしまうと主要被写体以外の像信号の影響を受けてしまうことになるが、被写体に測距用光を投光してその反射光成分を抽出して測距するようにすれば主要被写体以外の像信号の影響を受けることがない。
【００３１】
以上のような構成を持つ測距装置を備えた本一実施の形態に係るオートフォーカスカメラの動作制御について図６乃至図１０を参照して説明する。なお、以後説明に用いる用語として、測距用光を用いず測距対象物の像信号による相対位置差で測距する測距モードを「パッシブモード」と呼び、上記定常光除去部４を伴ってストロボ発光部５等を用いて被写体に光投射を行って測距する測距モードを「アクティブモード」と呼ぶことにする。また、本一実施の形態のオートフォーカスカメラは、センサアレイ３ａ及びセンサアレイ３ｂの検出領域を複数の領域に分割して測距を行うマルチＡＦカメラであるものとする。
【００３２】
図６は、ＡＦカメラのＡＦ制御におけるメインの動作について示すフローチャートである。
まず、パッシブモードによるプリ積分を所定時間行う（ステップＳ１）。ここで、上記ステップＳ１のプリ積分について図７を参照して更に詳しく説明する。
【００３３】
図７（Ａ）は、図６のステップＳ１のプリ積分について更に詳しく説明するためのフローチャートを示す図である。まず、パッシブモードにおけるプリ積分は、まず、ストロボ発光部５を非投光、スイッチ６ｄをＯＮ、電流検出部４ｃをＯＦＦとした状態で図７（Ｂ）のようなタイミングでスイッチ６ｃを一時的にＯＮして積分の値をリセットする。積分の値がリセットされた後、積分が開始される。なお、この積分は所定時間ｔＩＮＴだけ積分を行い被写体の像信号を取得する（ステップＳ１Ａ）。同時に、このときの積分電圧ＶＩＮＴを検出しＥＥＰＲＯＭ１０に記憶しておく。前述したように、一般に明るいシーンではこのＶＩＮＴが低く、暗いシーンではＶＩＮＴが高くなるため、このＶＩＮＴを検出することで明暗判定を行うことができる。次に、被写体輝度の判定として、検出したＶＩＮＴが予めＥＥＰＲＯＭ１０に記憶してある所定値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１Ｂ）。なお、この判定はＶＩＮＴがＶｔｈよりも大きい場合に低輝度であると判定し（ステップＳ１Ｃ）、ＶＩＮＴがＶｔｈ以下の場合には中高輝度であると判定する（ステップＳ１Ｄ）ものとする。
【００３４】
上記ステップＳ１のプリ積分の後、ＣＰＵ１はプリ積分の結果、主要被写体が低輝度と判定されたか否かを判定する（ステップＳ２）。主要被写体が低輝度であると判定された後、ＣＰＵ１は後述する測距範囲設定処理を行う（ステップＳ３）。そして、被写体にストロボ発光部５による補助光を投光して再び積分を行った後測距演算を行うアクティブＡＦを行う（ステップＳ４）。次に、このアクティブＡＦでの測距が成功したか否かを判定する（ステップＳ５）。測距が成功した場合にはそのままＡＦ制御を終了する。アクティブＡＦによる測距が成功しなかった場合には反射光量を利用した光量ＡＦを行って（ステップＳ６）、ＡＦ制御のフローを終了する。なお、この光量ＡＦによる測距方式は、光を投射して反射光量を調べたときに近距離の被写体からは多くの光が、遠距離の被写体からは少ない光が反射されてくることを利用した測距方式であり、コントラストのない被写体に対しても有効な測距方式である。但し、被写体の反射率が所定の範囲に入っているものと仮定している。
【００３５】
上記ステップＳ２の輝度判定において、主要被写体が低輝度ではないと判定された後もＣＰＵ１は上記ステップＳ３とは異なる位置にＡＦ測距範囲を設定する測距範囲設定処理を行う（ステップＳ７）。そして、２つのセンサアレイ３ａ，３ｂから出力された被写体の像信号による相対位置差に基づいて測距を行うパッシブＡＦを行う（ステップＳ８）。次に、このパッシブＡＦでの測距が成功したか否かを判定する（ステップＳ９）。測距が成功した場合にはそのままＡＦ制御を終了する。
【００３６】
一方、パッシブＡＦによる測距が成功しなかったと判定された後、ＣＰＵ１は測距範囲設定処理を行う（ステップＳ１０）。そして、被写体にストロボ発光部５による補助光を投光して再び積分を行った後測距演算を行うアクティブＡＦを行う（ステップＳ１１）。そして、このアクティブＡＦでの測距が成功したか否かを判定する（ステップＳ１２）。測距が成功した場合にはそのままＡＦ制御のフローを終了する。測距が成功しなかった場合には反射光量を利用した光量ＡＦを行った後（ステップＳ１３）、ＡＦ制御を終了する。
【００３７】
次に、上記ステップＳ８のパッシブＡＦ処理について図８を参照して説明する。なお、図８（Ａ）はパッシブＡＦの動作の流れを説明するためのフローチャートを示し、図８（Ｂ）はパッシブモードにおける積分時のタイミングチャートを示す。
【００３８】
まず、積分時間を計時するためにＣＰＵ１内部の図示しない積分時間計時タイマをスタートする（ステップＳ２０）。ここで、積分時間を長く取りすぎると、ユーザが撮影タイミングを逃す恐れがあるので通常積分時間には積分リミット時間が規定されている。そのため、積分時間が積分リミット時間を超えた場合には、直ちにパッシブモードによる積分を終了する。なお、積分リミット時間は、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されていて、積分時に制御部１ａによって読み出されて積分時間計時タイマの時間と比較される。
【００３９】
上記ステップＳ２０で積分時間計時タイマをスタートした後、図８（Ｂ）に示すタイミングでスイッチ６ｃを一時的にＯＮして積分値をリセットし、積分を始める（ステップＳ２１）。次に、ＣＰＵ１は、積分時間計時タイマにより計時した時間ｔＩＮＴが積分リミット時間ｔｌｉｍを経過したか否か、もしくは積分電圧ＶＩＮＴが予めＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている積分終了電圧Ｖｐｎｇ（パッシブモードにおける上記図２の所定電圧ＶＣに相当する。）よりも小さくなったか否かを判定する（ステップＳ２２）。ｔＩＮＴがｔｌｉｍを経過していず、かつＶＩＮＴがＶｐｎｇよりも小さくなっていない場合には積分を続ける。一方、ｔＩＮＴがｔｌｉｍを経過した場合、もしくはＶＩＮＴがＶｐｎｇよりも小さくなった場合には直ちに積分を終了し（ステップＳ２３）、積分時間計時タイマをストップする（ステップＳ２４）。上記ステップＳ２２の判定において、積分終了のタイミングを前述の積分リミット時間のほかに積分電圧でも判定するようにしたのは、積分電圧ＶＩＮＴが積分終了電圧Ｖｐｎｇより小さくなってもなお積分を継続したとすれば最終的に積分電圧ＶＩＮＴが飽和してしまい、主要被写体の像信号と主要被写体周辺の像信号との区別ができなくなり、正確な測距を行うことができなくなってしまうためである。なお、積分電圧ＶＩＮＴには、所定のＡＦ測距範囲内におけるセンサアレイの画素のうち最も入射光量の大きいものの積分電圧を選んでも良いし、最も入射光量の小さいものの積分電圧を選ぶようにしても良い。
【００４０】
積分終了後にＣＰＵ１は、積分電圧ＶＩＮＴと積分終了電圧Ｖｐｎｇを比較して積分終了時の積分電圧ＶＩＮＴが積分終了電圧Ｖｐｎｇよりも小さくなったか否かを判定する（ステップＳ２５）。積分リミット時間ｔＩＮＴが経過してもＶＩＮＴがＶｐｎｇよりも小さくならなかった場合には測距失敗（ステップＳ２６）としてパッシブモードＡＦ処理を終了しメインフローに戻る。
【００４１】
積分終了後にＶＩＮＴがＶｐｎｇよりも小さくなっていた場合には、上記相関演算部１ｃにおいて２つのセンサアレイ３ａ，３ｂの視差Ｂによる被写体像信号の相対位置差を演算し、その結果に基づいて上記制御部１ａにおいて三角測距の原理から被写体距離Ｌを演算する（ステップＳ２７）。そして、本一実施の形態のオートフォーカスカメラはマルチＡＦカメラであるので、複数の測距領域について得られた複数の被写体距離Ｌの中から最も近い距離を出力した測距領域を選択して（ステップＳ２８）、メインフローに戻る。
【００４２】
次に上記ステップＳ４及びステップＳ１１のアクティブＡＦ処理について図９を参照して説明する。なお、図９（Ａ）はアクティブＡＦの動作の流れを説明するためのフローチャートを示し、図９（Ｂ）はアクティブモードにおける積分時のタイミングチャートを示す。
【００４３】
まず、ＣＰＵ１はアクティブモードにおける積分回数を測定する図示しない積分カウンタのカウント用変数ｎを０にクリアする（ステップＳ３０）。そして、図９（Ｂ）のようなタイミングでストロボ発光部５による投光を行いながら積分を行う（ステップＳ３１）。なお、このとき前述したように定常光除去部４の動作により被写体の像信号から定常光成分が除かれることになる。
【００４４】
ストロボの発光が終了した時点で、ＣＰＵ１はそのときの積分電圧ＶＩＮＴが予めＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている積分終了電圧Ｖａｎｇ（アクティブモードにおける上記図２の所定電圧ＶＣに相当する。）よりも小さくなったか否かを判定する（ステップＳ３２）。そして、ＶＩＮＴがＶａｎｇよりも小さくなった場合には積分を終了する（ステップＳ３５）。一方、ＶＩＮＴがＶａｎｇよりも大きい場合には、上記カウント用変数ｎを調べ所定回数ｎ１回の積分を行ったかを判定する（ステップＳ３３）。既にｎ１回の積分を行っていた場合にも積分を終了する（ステップＳ３５）。まだ、ｎ１回の積分を行っていない場合には、上記カウント用変数ｎを１つインクリメントして（ステップＳ３４）、上記ステップＳ３１に戻り再び積分を行う。ここで、積分回数にｎ１回という上限を設けたのは必要以上にストロボ投光積分を行うとエネルギーが無駄になり、測距動作時間などのロスにつながるためである。
【００４５】
積分が終了した後は、積分回路から出力された積分電圧ＶＩＮＴより積分回数を考慮して、反射光量を積分した結果Ｐ（積分電圧ＶＩＮＴを積分回数ｎで割った値）を求め（ステップＳ３６）、上記パターン判定部１ｂにおいて反射光量を積分した結果Ｐのパターンを判定する（ステップＳ３７）。そして、その判定したパターンに基づいてＣＰＵ１は三角測距が行えるか否かを判定する（ステップＳ３８）。三角測距が行えないと判定した場合には、測距失敗（ステップＳ３９）としてアクティブＡＦ処理を終了しメインフローに戻る。
【００４６】
一方、三角測距が行える場合には、上記相関演算部１ｃにおいて２つのセンサアレイ３ａ，３ｂの視差Ｂによる被写体像信号の相対位置差を演算し、その結果に基づいて上記制御部１ａにおいて三角測距の原理から被写体距離Ｌを演算する（ステップＳ４０）。ここで、本一実施の形態のオートフォーカスカメラはマルチＡＦカメラであるので、複数の測距領域について得られた複数の被写体距離の中から最も近い距離を出力した測距領域を選択して（ステップＳ４１）、メインフローに戻る。
【００４７】
次に、上記ステップＳ３、Ｓ７及びＳ１０における測距範囲設定処理について図１０を参照して説明する。
【００４８】
まず、ＣＰＵ１は、ズーム位置検出部９ａによって検出されたズーム位置を判定する（ステップＳ４５）。
【００４９】
判定したズーム位置が図３（Ａ）のＴＥＬＥ（初期のＡＦ測距範囲が測距範囲Ａ１１である。）の場合にはステップＳ４６に進み、図６のステップＳ２の輝度判定において低輝度と判定されたか否かを判定する（ステップＳ４６）。低輝度でない、即ち、中高輝度の場合にはＡＦ測距範囲を変える必要がないのでＡＦ測距範囲として測距範囲Ａ１１を選択して（ステップＳ４７）、メインフローに戻る。一方、低輝度の場合にはＡＦ測距範囲として１段階広範囲のＡＦ測距範囲である測距範囲Ｂ１２を選択して（ステップＳ４８）、メインフローに戻る。
【００５０】
判定したズーム位置が図３（Ａ）のＳＴＡＮＤＡＲＤ（初期のＡＦ測距範囲が測距範囲Ｂ１２である。）の場合にはステップＳ４９に進み、ステップＳ２の輝度判定において低輝度と判定されたか否かを判定する（ステップＳ４９）。低輝度でない、即ち、中高輝度の場合にはＡＦ測距範囲を変える必要がないのでＡＦ測距範囲として測距範囲Ｂ１２を選択して（ステップＳ５０）、メインフローに戻る。一方、低輝度の場合にはＡＦ測距範囲として１段階広範囲のＡＦ測距範囲である測距範囲Ｃ１３を選択して（ステップＳ５１）、メインフローに戻る。
【００５１】
判定したズーム位置が図３（Ａ）のＷＩＤＥ（初期のＡＦ測距範囲が測距範囲Ｃ１３である。）の場合にはステップＳ５２に進み、輝度に関係なくＡＦ測距範囲を測距範囲Ｃ１３に選択して（ステップＳ５２）、メインフローに戻る。ＷＩＤＥの場合において輝度に関係なく測距範囲Ｃ１３を選択するのはセンサアレイの画素数にも限界があり、所定範囲以上にはＡＦ測距範囲を広げられないためである。センサアレイの画素数に余裕があれば、ＷＩＤＥ時においてもＡＦ測距範囲を広げることができることは勿論である。
【００５２】
以上説明したように本一実施の形態によれば、撮影レンズの焦点距離に連動して測距範囲を撮影範囲に対して常に一定の割合を占めるように変化させる機能を持つオートフォーカスカメラにおいて、撮影シーンが図４（Ａ）のような夜景を背景としていて主要被写体が画面の中心からずれているようなシーンでも、測距範囲を広げる事で主要被写体が測距範囲からはずれ背景にピントが合い、主要被写体がピンボケになってしまうことを防ぐことができる。更に、図１１のように夜景を背景として２人が並んでいるようなシーンを撮影する場合でも、測距範囲が中抜けして背景にピントが合い、主要被写体がピンボケすることを防ぐことができる。また、測距範囲を拡大したときには被写体を投光して被写体からの反射光成分を抽出して再測距を行うようにすることで、測距範囲の拡大による主要被写体以外の像信号の影響を除くことができる。
【００５３】
以上一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した一実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００５４】
ここで、本発明の要旨をまとめると特許請求の範囲に記載したものに加えて以下のようなものを含む。
【００５５】
（１） 写真画面内に写る被写体像に対応する被写体に測距用光を投射する投光手段と、
該被写体に係わる像信号を検出するセンサアレイと、
を具備し、
オートフォーカスの際に上記投光手段による投光が必要な場合に、センサアレイの有効領域を広げることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
【００５６】
（２） 写真画面内に写る被写体像に対応する被写体に測距用光を投射する投光手段と、
該被写体に係わる像信号を検出するセンサアレイと、
撮影レンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
該焦点距離検出手段の検出結果に連動して、センサアレイの有効領域を切り替える焦点距離連動センサ領域切替手段と、
を具備し、
オートフォーカスの際に上記投光手段による投光が必要な場合に、上記焦点距離連動センサ切替手段によってセンサアレイの有効領域を実際の焦点距離より小さいときの有効領域を設定することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、夜景などのシーンで被写体を測距する際に、被写体に補助光の投光が必要であると判定した場合にはセンサアレイの検出領域を広く取るようにしたので、主要被写体をセンサアレイの検出領域内に入れることができ、ピンボケ写真にならないオートフォーカスカメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るオートフォーカスカメラの測距装置に関する部分のブロック構成図である。
【図２】図２（Ａ）定常光除去部の構成を説明するための回路図であり、図２（Ｂ）は被写体像の積分時におけるタイミングチャートを示す図である。
【図３】ＡＦ測距範囲の設定について説明するための図である。
【図４】夜景時におけるＡＦ測距範囲の設定について説明するための図である。
【図５】夜景時における被写体の像信号とＡＦ測距範囲の関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るオートフォーカスカメラのＡＦ制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図７】パッシブモードにおけるプリ積分について説明するための図である。
【図８】パッシブモードＡＦについて説明するための図である。
【図９】アクティブモードＡＦについて説明するための図である。
【図１０】測距範囲設定処理について説明するためのフローチャートを示す図である。
【図１１】夜景時に被写体が２種類存在する際の例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
１ａ 制御部
１ｂ パターン判定部
１ｃ 相関演算部
１ｄ 信頼性判定部
１ｅ 光量判定部
２ａ，２ｂ 受光レンズ
３ａ，３ｂ センサアレイ
３ａ１ 受光素子
４ 定常光除去部
４ａ 定常光除去トランジスタ
４ｂ コンデンサ
４ｃ 電流検出部
５ ストロボ発光部
５ａ ストロボ部
６ Ａ／Ｄ変換部
６ａ 積分アンプ
６ｂ 積分コンデンサ
６ｃ，６ｄ スイッチ
７ 積分判定部
８ レリーズスイッチ
９ ピント合わせ部
９ａ ズーム位置検出部
１０ ＥＥＰＲＯＭ
Claims (1)
- 被写体に関する像信号を検出するセンサアレイと、
上記被写体の輝度が低輝度であるか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段によって低輝度であると判定された場合に、上記センサアレイによる像信号検出時の上記被写体に向けて測距用補助光を投光する投光手段と、
を具備し、
上記測距用補助光を投光する場合には、上記測距用補助光を投光しない場合に比べて、上記センサアレイによる像信号の検出領域を拡張することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
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