JP4593736B2

JP4593736B2 - 測距装置

Info

Publication number: JP4593736B2
Application number: JP2000215106A
Authority: JP
Inventors: 昌孝井出
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2010-12-08
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀塩カメラ、デジタルカメラ等に適用される測距センサが組み込まれた測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より測距装置として、被写体の測距を確実に行うため、複数対のラインセンサを設けた測距センサを利用したもので、例えば、複数ラインの測距エリアを設けて広い範囲での測距を行うことができる測距装置がある。この測距装置では、ラインセンサに対応する測距エリアを多く設けるほど、被写体を確実にとらえることができ、測距精度も向上する。
【０００３】
このような測距装置を、ズームレンズを有する銀塩カメラ等に適用する場合の問題点として、撮影倍率が低いときには、測距エリアが撮影画面内の広範囲に配置されていたとしても、撮影倍率が高くなったときには、撮影画角が狭くなるので、撮影画面に対して測距エリアの間隔が広がり、一部の測距エリアが撮影画面からはみ出してしまうという不具合があった。
【０００４】
また、近年の銀塩カメラやデジタルカメラ等はより小型化が要求されており、そのため測距装置もまた小型化が求められている。測距光学系を小型化するために、その焦点距離を短くすると、同一の受光部間隔の測距センサを用いたときは測距エリアの間隔は拡大されてしまうといった問題があった。
【０００５】
そこで、上述の従来の測距装置の不具合を解決するために提案された特開平１１−１５３７５１号公報の測距装置は、ラインセンサの画素毎に受光部と処理部がＬ字状パターンを形成するとともに、隣接画素の前記パターンがそれにかみ合うように配列した上記受光部列と処理部列とで構成する測距センサを適用している。また、上下対称となるような測距エリアの場合には、その対称軸となるところに、上記パターンが配列されたラインセンサの受光部を設けることにより、ラインセンサ間の受光部の間隔を狭くしている。
【０００６】
また、特開平１１−１５３７４９号公報に開示された測距装置においては、ラインセンサが仮想線に対して線対称に配置され、受光部列が処理部列よりも仮想線に近くなるように配置することにより受光部の間隔を狭くしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した上記特開平１１−１５３７５１号公報の測距装置におけるラインセンサの構成を適用しても、受光部の間には処理部が入るので測距エリアの間隔は広くなり過ぎる不具合があった。
【０００８】
図１５（Ａ）は、上記測距装置におけるラインセンサの配置を示した図である。本図において測距装置の測距センサ２０１は、中央のラインセンサ２１１と、上側ラインセンサ２１２と、下側ラインセンサ２１３で構成されている。上記ラインセンサ２１１は、受光部列２１１ａとその上側，下側に配置される処理部列２１１b1，２１１b2とからなる。上記ラインセンサ２１２は、受光部列２１２ａとその上側に配置される処理部列２１２ｂとからなる。上記ラインセンサ２１３は、受光部列２１３ａとその下側に配置される処理部列２１３ｂとからなる。このように受光部列の間には処理部列が配され、受光部列の間隔が広くなっている。
【０００９】
受光部の間隔をさらに狭くする方法として、処理回路部を小さくするために測距センサを作成するためのＩＣプロセスを微細化することが考えられるが、コストアップとなり汎用的なカメラには採用できないという問題がある。
【００１０】
また、特開平１１−１５３７４９号公報の測距装置におけるラインセンサの構成によると、一部の受光部は近づきすぎ、その他の受光部の間は広すぎるなど測距エリアの配置バランスが悪くなるという不具合があった。
【００１１】
図１５（Ｂ）は、上記測距装置におけるラインセンサの配置を示した図である。本図において測距装置の測距センサ２０２は、中央のラインセンサ２２１およびラインセンサ２２２と、上側ラインセンサ２２３で構成されている。上記ラインセンサ２２１は、受光部列２２１ａとその上側に配置される処理部列２２１ｂとからなる。上記ラインセンサ２２２は、受光部列２２２ａとその下側に配置される処理部列２２２ｂとからなる。上記ラインセンサ２２３は、受光部列２２３ａとその上側に配置される処理部列２２３ｂとからなる。本図に示すように受光部列２２１ａと２２２ａは近づき過ぎ、受光部列２２１ａと２２３ａは離れすぎで配置バランスが悪くなっている。
【００１２】
本発明は、上述した不具合を解決するためになされたものであり、複数対のラインセンサを有する測距センサを適用する測距装置において、撮影倍率が上昇した場合や、測距光学系が小型化された場合でも測距エリアの密度を十分に維持するとともに適切なラインセンサの配置で確実な被写体の測距を行うことができるとともに低コストの測距センサを適用する測距装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の測距装置は、被写体像を分割して結像する光学系の略結像面に配置された複数対のラインセンサを有する測距センサを備えた測距装置において、前記複数対のラインセンサは、それぞれ前記光学系を通過した前記被写体像を受光する複数の画素よりなる受光部列およびこの受光部列で発生した電荷を処理して出力する処理部列とからなり、前記複数対のラインセンサのうち少なくとも一個は、前記受光部列を複数ブロックに分割し、前記ブロック毎に対応する処理部列を前記受光部列に近接して配置するとともに、隣接するブロックの処理部列は、それぞれ対応する前記受光部列に対して反対側に配置し、前記受光部列に対して前記処理部列の反対側の位置に、前記ラインセンサとは異なるラインセンサの処理部列を挟むことなく前記受光部列に隣接して前記ラインセンサとは異なるラインセンサの受光部列を配置することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の測距装置は、第１の測距装置において、前記受光部列と、前記処理部列の反対側の位置に配置された前記ラインセンサとは異なるラインセンサの受光部列との間隔は、前記ラインセンサとは異なるラインセンサにより異なることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第３の測距装置は、第１または第２の測距装置において、前記受光部列を複数ブロックに分割したラインセンサは、撮影画面の中央に位置する測距エリアに対応することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の測距装置を搭載した撮像装置の主要ブロック図である。図２は、上記撮像装置の撮影光学系と測距光学系の斜視図である。図３は、上記撮像装置における撮影画面上の測距エリアを示す図である。図４は、上記撮像装置における測距センサの内部配置を示す図である。
【００１８】
撮像装置１は、例えば、銀塩カメラに適用される。その撮像装置においては、図１に示すように光軸Ｏを有する撮像光学系５によって被写体が銀塩フィルム等の撮像部（撮像手段）７の撮影画面１０上に結像し、撮影が行われる。上記被写体までの距離（被写体距離）が測距装置８によって測距され、検出される。検出された被写体距離情報に基づきＣＰＵ（制御手段）４によってモータ等で構成される駆動部（駆動手段）６を介して撮像光学系５を光軸方向に移動させてオートフォーカス駆動が行われる。
【００１９】
なお、上記撮像装置１は、電子カメラに適用してもよく、この場合は、撮像部は、撮像素子を内蔵する撮像装置で構成される。
【００２０】
上記測距装置８は、光軸ＯS1，ＯS2を有し、並列して配置されている一対の測距光学系２ａ、２ｂと、上記測距光学系２ａ、２ｂからの被写体光束を受光する複数対のラインセンサを有する測距センサ３と、測距センサ３からの出力信号により被写体距離を求める演算を行ない、その演算結果により撮像光学系のオートフォーカス制御を行うＣＰＵ４とで構成される。また、測距装置８には、ＥＥＰＲＯＭ９が接続されている。そのＥＥＰＲＯＭ９は、不揮発性のメモリで、測距時の補正データ等があらかじめ記憶されている。
【００２１】
上記測距センサ３は、ＣＭＯＳセンサあり、図４に示すように上記測距光学系２ａ，２ｂの結像面位置上に、後述する測距エリアに対応して配置される三対のラインセンサ３１と４１，３２と４２，３３と４３と、上記対となるラインセンサの間のスペースに配置される制御回路３０とからなる。
【００２２】
上記測距エリアは、図３に示すように撮影画面１０上で３個のラインでなる測距エリアＡ１〜Ａ３を備えている。撮影画面１０の中央部の測距エリアＡ１と、エリアＡ１の右上部の測距エリアＡ２と、エリアＡ１の左下部の測距エリアＡ３とが配置される。
【００２３】
測距センサ３の構成について、図４を用いて詳細の説明する。なお、図４の配置は、理解しやすくするために図３に示す測距エリアＡ１〜Ａ３に合わせて示しており、実際のラインセンサは、図４の配置とは上下に反転して配置されている。また、センサ配置の説明も図４に合わせて行う。
【００２４】
上記測距センサ３には、中央の測距エリアＡ１に対応してラインセンサ３１，４１、また、右上方の測距エリアＡ２に対応してラインセンサ３２，４２、また、左下方の測距エリアＡ３に対応してラインセンサ３３，４３の三対のラインセンサが設けられている。
【００２５】
上記ラインセンサ３１，３２，３３は、いずれも被写体像を受光する複数の画素の受光素子によりなる受光部列３１ａ，３２ａ，３３ａとこの受光部列で発生した電荷を処理して出力する処理部列３１b1，３１b2，３２ｂ，３３ｂとから構成されている。なお、他方のラインセンサ４１，４２，４３についても同様に受光部列と処理部列とから構成され、その配置状態も同様とする。なお、上記各受光部列には各画素に対応して複数の受光素子が配置されているが、その受光素子は、フォトダイオードである。
【００２６】
上記ラインセンサ３１は、中央部に配置される受光部列３１ａと、左右２ブロックに分割される処理部列３１b1，３１b2とからなる。上記受光部列３１ａも上記処理部列３１b1，３１b2に対応しているので同様に２ブロックに分割されることになる。そして、左半分の処理列３１b1は、受光部列３１ａに対して上側に配置されており、右半分の処理列３１b2は、受光部列３１ａに対して下側に配置されている。
【００２７】
上記ラインセンサ３２は、ラインセンサ３１の２分割された受光部列，処理部列の長さに対応する受光部列３２ａと処理部列３２ｂからなる。上記受光部列３２ａは、受光部列３１ａに対し、その上側（処理部列３１b2の反対側）に配置され、上記受光部列３２ａの上側（受光部列３１ａの反対側）に処理部列３２ｂが配置されている。上記受光部列３１ａと受光部列３２ａとはその間に処理部列等が介在せず、所望の距離だけ離間させることができる。
【００２８】
上記ラインセンサ３３は、ラインセンサ３１の２分割された受光部列，処理部列の長さに対応する受光部列３３ａと処理部列３３ｂからなる。上記受光部列３３ａは、上記受光部列３１ａに対し、その下側（処理部列３１b1の反対側）に配置され、上記受光部列３３ａの下側（受光部列３１ａの反対側）に処理部列３３ｂが配置されている。上記受光部列３１ａと受光部列３３ａとはその間に処理部列等が介在しないことから所望の距離だけ離間させることができる。
【００２９】
三対のラインセンサの各受光部列は、上述した状態で配置されているので、受光部列の間隔は所望の小さい間隔でも設定することができ、測距エリアをバランスのよい適切な位置に配置することができる。さらに、受光部の数を減少させることができ、ＣＰＵ４での演算時間や読み出し時間の短縮が可能である。
【００３０】
ここで、上記ラインセンサの受光部列と処理部列の回路構成と作用についてラインセンサ３３の場合を例にとって図５，６を用いて説明する。なお、図５は、ラインセンサ３３の受光部列と処理部列の画素毎の構成を示す図であり、図６は、その回路構成を示す図である。
【００３１】
ラインセンサ３３の受光部列３３ａは、複数のフォトダイオードの受光素子２３で構成される。また、ラインセンサ３３の処理部列３３ｂは、各受光素子２３毎に対応する増幅器２５と、蓄積部２８と、スイッチ２６、シフトレジスタ２７とからなる処理回路と１つの出力回路２９により構成される。
【００３２】
上記ラインセンサ３３において、受光部列３３ａの受光素子２３の受光により電荷が発生し、発生した電荷は、増幅器２５内の蓄積部２８に画素毎に蓄積される。そして、読み出しクロック信号ＣＬＫが制御回路３０によりシフトレジスタ２７に入力されると、シフトレジスタ２７により画素毎にスイッチ２６が順にオンされていき、蓄積電荷を電圧信号に変換した増幅器２５の出力が順次出力回路２９を介して出力される。
【００３３】
その結果、出力回路２９より画素毎の蓄積信号が信号電圧Ｖｏとして、順に測距センサ３から出力され、ＣＰＵ４（図１参照）に入力される。ＣＰＵ４において、測距センサ３からの信号に基づき、被写体までの距離を三角測量の原理を応用した演算により求める。
【００３４】
すなはち、図７の測距装置８の測距光路図に示すように測距光学系２ａ、２ｂの間隔である基線長をＢ、測距光学系２ａ、２ｂの焦点距離をｆ、被写体距離をＬ、一対のラインセンサ上における被写体像の間隔をＢ＋ｘとすると、
Ｌ＝Ｂ・ｆ／ｘ ……（１）
の関係が成立し、（１）式より被写体距離Ｌが求められる。
【００３５】
測距に当たってＣＰＵ４は、複数ラインセンサの信号により左，右一対のラインセンサを選び出し、測距センサ３上での被写体像の間隔を求める。なお、図７には上記一対のラインセンサ３３，４３を選び、一対の受光部列３３ａ，４３ａ上に被写体像が結像した状態を示している。
【００３６】
なお、被写体距離と被写体像間隔との関係は、測距装置毎に調整され、予めＥＥＰＲＯＭ９に記憶されている。そして、ＣＰＵ４は、測距の時にＥＥＰＲＯＭ９に記憶されている上記間隔の情報を読み出し、この情報に基づいて被写体距離Ｌを求める。
【００３７】
また、複数ラインセンサから被写体像が得られている場合には、各ラインセンサの出力で被写体距離Ｌを求めた後、これらの演算結果を所定のアルゴリズムに基づいて処理することにより撮影に利用する最終的な被写体距離を得る。
【００３８】
なお、上記測距センサ３はＣＭＯＳセンサ以外のデバイス、例えば、ＣＣＤ等の他のデバイスであってもよい。
【００３９】
上述したように本実施形態の測距装置８によれば、従来のように一定間隔で同一の測距エリアを設けた場合に比べ、複数のブロックに分割される受光部列，処理部列をもつラインセンサ３１を中央部に配し、上記分割されたブロックに対応する他のラインセンサをその上下位置に配置したので、狭い間隔すなわち高密度、かつ、２次元的に測距エリアを配置することができる。また、測距センサ画素数を少なくすることができるので、ＣＰＵ４での測距演算時間を短縮化することができる。
【００４０】
また、本測距装置８では、前記図１５（Ａ）に示した従来のラインセンサ配列に比較して、受光部列の間隔をより狭くすることができ、撮影倍率が高い場合でも撮影画面からはみ出すことはない。同時に前記図１５（Ｂ）に示した従来のラインセンサ配列に比較して、受光部列のすべての間隔を狭くすることができるとともに、上下方向に測距エリア数を増加させることができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態である測距装置について説明する。
本実施形態の測距装置は、前記図１に示した第１の実施形態の測距装置が組み込まれる撮像装置１と同様の撮像装置に組み込まれるが、測距センサのラインセンサの配置が異なり、したがって、測距エリアが異なっている。
【００４２】
図８は、本実施形態の測距装置を適用する撮像装置の撮影画面７０の測距エリアを示す図である。本図に示すように撮影画面７０内に４ラインの測距エリアＡ11〜Ａ14を有している。撮影画面７０の中央部に位置する測距エリアＡ11に対して、エリアＡ11の中央部の上方に位置する測距エリアＡ12と、エリアＡ11の左下に位置する測距エリアＡ13と、エリアＡ11の右下に位置する測距エリアＡ14とが配置されている。
【００４３】
図９は、上記測距装置の測距センサ７３の内部配置を示している。なお、図９の配置は、理解しやすくするために図８に示す測距エリアＡ11〜Ａ14に合わせて示しており、実際のラインセンサは、図９の配置とは上下に反転して配置されている。また、センサ配置の説明も図９に合わせて行う。
【００４４】
測距センサ７３には測距エリアＡ11〜Ａ14のそれぞれに対応して四対のラインセンサ５１と６１，５２と６２，５３と６３，５４と６４、および、上記対となるラインセンサの中央部に配置される制御回路５０が設けられている。そして、上記ラインセンサ５１〜５４と６１〜６４は、いずれも被写体像を受光する複数の画素よりなる受光部列とこの受光部列で発生した光電荷を処理して出力する処理部列とから構成されている。
【００４５】
上記ラインセンサ５１は、撮影画面の中心の測距エリアＡ11に対応して中央部に配置される受光部列５１ａと、３ブロックに分割される処理部列５１b1，５１b2，５１b3とで構成される。上記受光部列５１ａも上記処理部列に対応しているので同様に３ブロックに分割されることになる。
【００４６】
上記処理部列５１b1は、受光部列５１ａの左方上側に配置され、上記処理部列５１b2は、受光部列５１ａの中央下側に配置され、上記処理部列５１b3は、受光部列５１ａの右方上側に配置される。
【００４７】
上記ラインセンサ５２は、測距エリアＡ12に対応して受光部列５１ａの中央上側（処理部列５１b2の反対側）に配置され、上記ラインセンサ分割長さに対応する受光部列５２ａと、その受光部列５２ａの上側に配置される処理部列５２ｂとからなる。上記受光部列５１ａと受光部列５２ａとはその間に処理部列等が介在せず所望の距離だけ離間させることができる。
【００４８】
上記ラインセンサ５３は、測距エリアＡ13に対応して受光部列５１ａの左方下側（処理部列５１b1の反対側）に配置され、上記ラインセンサ分割長さに対応する受光部列５３ａと、その受光部列５３ａの下側に配置される処理部列５３ｂとからなる。なお、上記受光部列５１ａと受光部列５３ａとはその間に処理部列等が介在せず所望の距離だけ離間させることができる。
【００４９】
上記ラインセンサ５４は、測距エリアＡ14に対応して受光部列５１ａの右方下側（処理部列５１b3の反対側）に配置され、上記ラインセンサの分割長さに対応する受光部列５４ａと、その受光部列５４ａの下側に配置される処理部列５４ｂとからなる。なお、上記受光部列５１ａと受光部列５４ａとはその間の処理部列が介在せず所望の距離だけ離間させることができる。
【００５０】
なお、上記ラインセンサ５１等に対となるとなるラインセンサ６１，６２，６３，６４の構成および配置も上記ラインセンサ５１，５２，５３，５４と同様とする。
【００５１】
上述したように本実施形態の測距装置における測距センサ７３においては、四対のラインセンサの受光部列は、上記図９のようにブロックで分割されたラインセンサ５１の受光部列を中央に位置させ、その上下に分割ブロックに対応した他のラインセンサを配置しており、受光部列の間隔は、所望の狭い間隔に設定することができる。また、受光部列の画素数を減少させることができ、ＣＰＵ４での演算時間や読み出し時間の短縮が可能である。さらに、測距エリアの配置バランスも適切にすることできる。
【００５２】
従って、従来のように一定間隔で同一形状の測距エリアを配置した場合に比べ、狭い間隔、すなわち、高密度に、かつ、２次元的に測距エリアを配置することができ、また、測距によるタイムラグを短縮することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態の測距装置を適用した撮像装置では、前記図１５（Ａ）に示した従来のラインセンサ配列に比較して、受光部列の間隔をより狭くすることができ、撮影倍率が高い場合でも撮影画面からはみ出すことはない。また、図１５（Ｂ）に示した従来のラインセンサ配列に比較して、受光部列のすべての間隔を狭くすることができるとともに、上下方向に測距エリア数を増やすことができる。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施の形態である測距装置について説明する。
本実施形態の測距装置が組み込まれる撮像装置は、前記図１に示した第１の実施形態の測距装置が組み込まれる撮像装置１とほぼ同様であるが、撮像装置は特に撮影光学系のズーミングが可能なものとする。また、本測距装置における測距センサのラインセンサの配置も異なり、撮影画面上の測距エリアがズーム状態により切り換えられるものとする。
【００５５】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の測距装置を適用する撮像装置のズーム状態での撮影画面の測距エリアを示す図であり、図１０（Ａ）は、撮影光学系がワイド状態にあるとき、図１０（Ｂ）は、撮影光学系がテレ状態にあるときを示している。
【００５６】
上記図１０（Ａ）ワイド状態での撮影画面１００Ａおよび図１０（Ｂ）テレ状態での撮影画面１００Ｂに設定されている測距エリアの全ては、測距エリアＡ21，Ａ22，Ａ23，Ａ24，Ａ25の５ラインである。それらの測距エリアは、ズーム状態により切り換えて選択される。
【００５７】
すなはち、ワイド状態での撮影画面１００Ａにおいては、中央の測距エリアＡ21と、エリアＡ21の中央上方の測距エリアＡ22と、エリアＡ21との離間距離がエリアＡ22と等しい中央下方の測距エリアＡ23とが選択される。なお、右上方の測距エリアＡ24と左下方の測距エリアＡ25は、画面端に近く、かつ、中央の測距エリアＡ21に対して極めて近い位置にあることから測距エリアとしてあまり有効ではないので、ワイド状態の測距エリアとして利用せず、測距精度を低下させないようにしている。
【００５８】
また、テレ状態での撮影画面１００Ｂにおいては、中央の測距エリアＡ21と、エリアＡ21の右上方の測距エリアＡ24と、エリアＡ21との離間距離がエリアＡ24と等しい左下方の測距エリアＡ25とが選択される。なお、中央上方の測距エリアＡ22と左下方の測距エリアＡ23は、画面上下端に近い位置にあって主要被写体以外の雑被写体を捕らえる位置にあることから測距エリアとしてあまり有効ではないので、テレ状態の測距エリアとしては利用せず、主要被写体に対する測距精度を低下させないようにしている。
【００５９】
上述のように撮影光学系のズーム状態に応じて撮影画面を上記図１０（Ａ）の画面と図１０（Ｂ）の画面のように切り換えて測距エリアを設定する。そのため、被写体の測距精度がズーム状態によって低下しない。
【００６０】
次に、本実施形態の測距装置の測距センサ１０３の構成について図１１の測距センサの内部配置図を用いて説明する。なお、図１１の配置は、理解しやすくするために図１０の測距エリアに合わせて示しており、実際のラインセンサは、図１１の配置とは上下に反転して配置されている。また、センサ配置の説明も図１１に合わせて行う。
【００６１】
上記測距センサ１０３には、測距エリアＡ21〜Ａ25のそれぞれに対応した位置に配置される五対のラインセンサ８１と９１、８２と９２、８３と９３、８４と９４、８５と９５、および、上記対のラインセンサの中央部分のスペースに配置される制御回路８０が設けられている。上記ラインセンサ８１〜８５，９１〜９５は、いずれも被写体像を受光する複数の画素よりなる受光部列と、この受光部列で発生した光電荷を処理して出力する処理部列とで構成されている。
【００６２】
上記ラインセンサ８１は、撮影画面の中心の測距エリアＡ21に対応して中央部に配置される受光部列８１ａと、４ブロックに分割される処理部列８１b1，８１b2，８１b3，８１b4とで構成される。上記受光部列８１ａも上記処理部列に対応しているので同様に４ブロックに分割されることになる。
【００６３】
上記ラインセンサ８１において、処理部列８１b1と８１b4は、受光部列８１ａの左方上側、または、右方下側に配置され、処理部列８１b2と８１b3は、受光部列８１ａの中央上側、または、中央下側に配置されている。
【００６４】
なお、中央部分の受光部列８１ａと処理部列８１b2と８１b3の部分の画素毎の配置は、図１２のラインセンサ８１の部分拡大図に示すように処理部列８１b2と８１b3とがそれぞれ受光部列８１ａの画素毎に交互にその受光部列８１ａを挟んで向かい合うように配置されている。このように配置することにより、処理部列８１b2と８１b3の垂直方向（上下方向）占有スペ−スを短く、すなはち、片側のみに配置した上記処理部列８１b1や８１b4の長さに比較して約半分にすることができる。その処理部列８１b2と８１b3の上，下外側位置に上記ラインセンサ８２と８３の受光部列を適切な距離だけ離間して配置させることができる。
【００６５】
上記ラインセンサ８２は、撮影画面の中央上方の測距エリアＡ22に対応して配置され、ラインセンサ８１の分割長に対応する受光部列８２ａと処理部列８２ｂとで構成される。上記受光部列８２ａは、上記ラインセンサ８１の中央上方の分割された処理部列８１b2に接した状態で配置される。上記処理部列８２ｂは、上記受光部列８２ａの上側位置に配置されている。なお、上記受光部列８１ａと受光部列８２ａとの離間距離は、後述する受光部列８４ａとの離間距離より広く、処理部列８１b2の高さで決まる距離となっている。この所定の離間距離を取ることにより撮影光学系が焦点距離がワイド状態にあるときの撮影画面上の最適な測距エリアの配置が得られる。
【００６６】
上記ラインセンサ８３は、撮影画面の中央下方の測距エリアＡ23に対応して配置され、ラインセンサ８１の分割長に対応する受光部列８３ａと処理部列８３ｂとで構成される。上記受光部列８３ａは、上記ラインセンサ８１の中央下側の分割された処理部列８１b3に接した状態で配置される。上記処理部列８３ｂは、受光部列８３ａの上側位置に配置されている。なお、上記受光部列８１ａと受光部列８３ａとの離間距離は、後述する受光部列８５ａとの離間距離より広く、処理部列８１b3の高さで決まる距離となっている。この所定の離間距離を取ることで撮影光学系が焦点距離がワイド状態にあるとき、撮影画面上の最適な測距エリアの配置が得られる。
【００６７】
上記ラインセンサ８４は、撮影画面の右上方の測距エリアＡ24に対応して配置され、ラインセンサ８１の分割長に対応する受光部列８４ａと処理部列８４ｂとで構成される。上記受光部列８４ａは、上記ラインセンサ８１の分割処理部列８１b4の範囲の受光部列８１ａに対してその右方上側に配置される。上記処理部列８４ｂは、受光部列８４ａの上側に配置されている。上記受光部列８１ａと受光部列８４ａとの離間距離は、その間に処理部列等がないので所望のより短い距離を採用できる。この所定の離間距離により撮影光学系が焦点距離がテレ状態にあるとき、撮影画面上の最適な測距エリアの配置が得られる。
【００６８】
上記ラインセンサ８５は、撮影画面の右方上部の測距エリアＡ25に対応して配置され、ラインセンサ８１の分割長に対応する受光部列８５ａと処理部列８５ｂとで構成される。上記受光部列８５ａは、上記ラインセンサ８１の分割処理部列８１b１の範囲の受光部列８１ａに対してその左方上側に配置される。上記処理部列８５ｂは、受光部列８５ａの下側に配置されている。上記受光部列８１ａと受光部列８５ａとの離間距離は、その間に処理部列等がないので所望のより短い距離を採用できる。この所定の離間距離により撮影光学系が焦点距離がテレ状態にあるとき、撮影画面上の最適な測距エリアの配置が得られる。
【００６９】
以上、説明したようにこの第３の実施形態の測距装置においては、上記複数のラインセンサのうち中央のラインセンサ８１について、受光部列の両側に４ブロックに分割した処理部列を配置している。そして、上記ブロック分割された受光部列に対して上記処理部列の反対側の位置に、上記ラインセンサ８１の分割ブロックに対応する他のラインセンサの受光部列を配置し、上記ブロックによって受光部列の間隔を変えている。したがって、撮影レンズのズーム位置に応じて、ラインセンサすなわち測距エリアを切り換えて採用することができ、測距精度を低下させず有効な測距を行うことができる。
【００７０】
また、従来の測距装置のように同一の長さのラインセンサを配置する場合に比較して、検出精度を確保しながら測距エリア数を減らすことができる。また、測距センサの画素数を減らしてＣＰＵ４での測距演算に要する時間を短縮し、オートフォーカス処理の高速化を可能にして使い勝手を向上させることができる。
【００７１】
さらに、従来の測距装置のように同一の長さのラインセンサを上下位置に配置する場合に比較して、中央部のラインセンサ８１以外は分割された長さのラインセンサを適用するので、測距センサのチップサイズを大きくすることなく効率的に広視野の測距を行うことができる。
【００７２】
さらに、本実施形態の測距装置を適用した撮像装置では、前記図１５（Ａ）に示した従来のラインセンサ配列に比較して、受光部列の間隔をより狭くすることができ、撮影倍率が高い場合でも撮影画面からはみ出すことはない。また、図１５（Ｂ）に示した従来のラインセンサ配列に比較して、受光部列のすべての間隔を狭くすることができるとともに、上下方向に測距エリア数を増やすことができる。
【００７３】
次に、本発明の第４の実施の形態である測距装置について説明する。
本実施形態の測距装置が組み込まれる撮像装置は、前記図１に示した第１の実施形態の測距装置が組み込まれる撮像装置１とほぼ同様であるが、撮像装置は特に撮影光学系のズーミングが可能なものとする。また、本測距装置における測距センサのラインセンサの配置も異なり、撮影画面上の測距エリアがズーム状態で切り換えられるものとする。
【００７４】
図１３（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の測距装置を適用する撮像装置のズーム状態での撮影画面の測距エリアを示す図であり、図１３（Ａ）は、撮影光学系がワイド状態にあるとき、図１３（Ｂ）は、撮影光学系がテレ状態にあるときを示している。
【００７５】
上記図１３（Ａ）ワイド状態での撮影画面１１０Ａおよび図１３（Ｂ）テレ状態での撮影画面１１０Ｂに設定されている測距エリアの全ては、測距エリアＡ31，Ａ32，Ａ33，Ａ34，Ａ35，Ａ36，Ａ37，Ａ38，Ａ39の９ラインである。それらの測距エリアは、ズーム状態で切り換えて選択される。
【００７６】
すなはち、ワイド状態での撮影画面１１０Ａにおいては、中央の測距エリアＡ31と、エリアＡ31の上方にある測距エリアＡ32およびＡ33と、上記エリアＡ32とＡ33と等しい距離だけエリアＡ31の下方にある測距エリアＡ34およびＡ35とが選択される。上記測距エリアＡ32とＡ33は、互いに所定距離左右方向に離間しており、さらに、互いの中心位置がエリアＡ31の中心に対して左方にずれているものとする。また、上記測距エリアＡ34とＡ35は、互いに所定距離左右方向に離間しており、さらに、互いの中心位置がエリアＡ31の中心に対して右方にずれているものとする。
【００７７】
なお、上方の測距エリアＡ36とＡ37およびＡ38とＡ39は、中央の測距エリアＡ31に対して極めて近い位置にあることから測距エリアとしてあまり有効ではないので、ワイド状態の測距エリアとしては利用せず、測距精度を低下させないようにしている。
【００７８】
また、テレ状態での撮影画面１１０Ｂにおいては、中央の測距エリアＡ31と、エリアＡ31の上方の測距エリアＡ36とＡ37、および、上記エリアＡ36とＡ37と等しい距離だけエリアＡ31の下方にある測距エリアＡ38とＡ39が選択される。上記測距エリアＡ36とＡ37は、互いに所定距離左右方向に離間し、さらに、互いの中心位置がエリアＡ31の中心に対して左方にずれているものとする。また、上記測距エリアＡ38とＡ39は、互いに所定距離左右方向に離間し、さらに、互いの中心位置がエリアＡ31の中心に対して右方にずれているものとする。
【００７９】
なお、上方の測距エリアＡ32，Ａ33と下方の測距エリアＡ34，Ａ35は、画面上下端部に近い位置にあって主要被写体以外の雑被写体を捕らえる位置にあることから測距エリアとしてあまり有効ではないので、テレ状態の測距エリアとしては利用せず、主要被写体に対する測距精度を低下させないようにしている。
【００８０】
上述のように本実施形態の測距装置では、撮影光学系のズーム状態に応じて撮影画面を上記図１３（Ａ）の画面と図１３（Ｂ）の画面のように切り換えて測距エリアを設定する。そのため、被写体の測距精度がズーム状態によって低下しない。
【００８１】
次に、本実施形態の測距装置の測距センサ１３３の構成について図１４の測距センサの内部配置図を用いて説明する。なお、図１４の配置は、理解しやすくするために図１３の測距エリアに合わせて示しており、実際のラインセンサは、図１４の配置とは上下に反転して配置されている。また、配置の説明も図１４に合わせて行う。
【００８２】
上記測距センサ１３３には、測距エリアＡ31〜Ａ39のそれぞれに対応した位置に配置される９対のラインセンサ１１１と１２１、１１２と１２２、１１３と１２３、１１４と１２４、１１５と１２５、１１６と１２６、１１７と１２７、１１８と１２８、１１９と１２９、および、上記対のラインセンサの中央部分のスペースに配置される制御回路１２０が設けられている。上記ラインセンサ１１１〜１１９，１２１〜１２９は、いずれも被写体像を受光する複数の画素よりなる受光部列とこの受光部列で発生した光電荷を処理して出力する処理部列とで構成されている。
【００８３】
上記ラインセンサ１１１は、撮影画面の中心の測距エリアＡ31に対応して中央部に配置される受光部列１１１ａと、４ブロックに分割される処理部列１１１b1，１１１b2，１１１b3，１１１b4とで構成される。上記受光部列１１１ａも上記処理部列に対応しているので同様に４ブロックに分割されている。
【００８４】
上記ラインセンサ１１１において、処理部列１１１b1と１１１b2と１１１b3と１１１b4は、受光部列１１１ａを４分割して受光部列１１１ａの左方下側、その左方上側、さらにその右方下側、またさらにその右方上側にそれぞれ配置されている。
【００８５】
上記ラインセンサ１１２，１１３は、撮影画面の測距エリアＡ32，Ａ33に対応して配置される受光部列１１２ａ，１１３ａと処理部列１１２ｂ，１１３ｂとで構成される。
【００８６】
上記受光部列１１２ａ，１１３ａは、上記ラインセンサ１１１の受光部列１１１ａの上側であって、分割された処理部列１１１b1、または、１１１b3の反対側に配置され、その長さは、それぞれ分割処理部列長さの１／２とする。上記処理部列１１２ｂ，１１３ｂは、受光部列１１２ａ，１１３ａの上側位置に配置されている。なお、上記受光部列１１１ａと受光部列１１２ａ，１１３ａとの離間距離は、その間に処理部列が介在しないので所望の距離ｋ１とすることができる。この距離ｋ１は、撮影光学系が焦点距離がワイド状態にあるとき、撮影画面上の最適の測距エリアの配置を与える距離である。
【００８７】
上記ラインセンサ１１４，１１５は、撮影画面の測距エリアＡ34，Ａ35に対応して配置される受光部列１１４ａ，１１５ａと処理部列１１４ｂ，１１５ｂとで構成される。
【００８８】
上記受光部列１１４ａ，１１５ａは、上記ラインセンサ１１１の受光部列１１１ａの下側であって、分割された処理部列１１１b2、または、１１１b4の反対側に配置され、その長さは、それぞれ分割処理部列長さの１／２とする。上記処理部列１１４ｂ，１１５ｂは、受光部列１１４ａ，１１５ａの下側に配置されている。なお、上記受光部列１１１ａと受光部列１１４ａ，１１５ａとの離間距離は、その間に処理部列が介在しないので上述した所望の距離ｋ１とすることができる。
【００８９】
上記ラインセンサ１１６，１１７は、撮影画面の測距エリアＡ36，Ａ37に対応して配置される受光部列１１６ａ，１１７ａと処理部列１１６ｂ，１１７ｂとで構成される。
【００９０】
上記受光部列１１６ａ，１１７ａは、上記ラインセンサ１１１の受光部列１１１ａの上側であって、分割された処理部列１１１b1、または、１１１b3の反対側に配置され、その長さは、それぞれ分割処理部列長さの１／２とする。上記処理部列１１６ｂ，１１７ｂは、受光部列１１６ａ，１１７ａの上側位置に配置されている。なお、上記受光部列１１１ａと受光部列１１６ａ，１１７ａとの離間距離は、その間に処理部列が介在しないので所望の距離ｋ２とすることができる。但し、距離ｋ２は、上記距離ｋ１よりも小さく、受光部列１１１ａにより近い距離とする。この距離ｋ２は、撮影光学系が焦点距離がテレ状態にあるとき、撮影画面において最適の測距エリアの配置を与える距離である。
【００９１】
上記ラインセンサ１１８，１１９は、撮影画面の測距エリアＡ38，Ａ39に対応して配置される受光部列１１８ａ，１１９ａと処理部列１１８ｂ，１１９ｂとで構成される。
【００９２】
上記受光部列１１８ａ，１１９ａは、上記ラインセンサ１１１の受光部列１１１ａの下側であって、分割された処理部列１１１b2、または、１１１b4の反対側に配置され、その長さは、それぞれ分割処理部列長さの１／２とする。上記処理部列１１８ｂ，１１９ｂは、受光部列１１８ａ，１１９ａの下側に配置されている。なお、上記受光部列１１１ａと受光部列１１８ａ，１１９ａとの離間距離は、その間に処理部列が介在しないので上述した所望の距離ｋ２とすることができる。
【００９３】
なお、ラインセンサ１１１〜１１９に対となるラインセンサ１２１〜１２９の受光部列と処理部列の配置も上記ラインセンサ１１１〜１１９の場合と同様の配置である。
【００９４】
以上、説明したようにこの第４の実施の形態の測距装置によれば、中央のラインセンサ１１１について、その受光部列の両側に複数のブロックに分割した処理部列を配置し、分割ブロックの受光部列に対して上記処理部列の反対側の位置に、上記ラインセンサの分割されたブロックと対応する他のラインセンサの受光部列を配置し、配置スペ−スを有効に利用している。さらに、ブロックによって上記受光部列の間隔を変化させ、撮影レンズのズーム位置に応じて、受光部列の間隔が異なる測距エリアを切り換えて選択するので測距精度が低下せず測距を行うことができる。
【００９５】
また、従来の測距装置で同一の長さのラインセンサを複数配置する場合に比較して、測距センサの画素数を減らすことができるので、ＣＰＵ４の測距演算時間を短縮でき、オートフォーカスを高速化して使い勝手を向上させることができる。また、従来の測距装置で同一の長さのラインセンサを上下方向に配置する場合に比較して、測距センサのチップサイズを大きくすることなく効率的に、広視野の測距を行うことができる。
【００９６】
さらに、本実施形態の測距装置を適用した撮像装置では、前記図１５（Ａ）に示した従来のラインセンサ配列に比較して、受光部列の間隔をより狭くすることができ、撮影倍率が高い場合でも撮影画面からはみ出すことはない。また、図１５（Ｂ）に示した従来のラインセンサ配列に比較して、受光部列のすべての間隔を狭くすることができるとともに、上下に測距エリア数を増やすことができる。
【００９７】
なお、上述した各実施の形態における測距センサに適用された複数のブロック分割の受光部列，処理部列をもつラインセンサは、上述のように必ずしも測距センサの中央部に位置するラインセンサに限定せず、上、または、下位置に偏倚して配置されるラインセンサであってもよい。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数対のラインセンサを有する測距センサを備えた測距装置において、撮影倍率が大きくなった場合や、測距光学系が小型化された場合でも適切な測距エリアの配置をとることができて、確実な被写体への測距を行う測距センサ、または、測距装置を提供することができる。また、画素数の減少により距離のための演算時間も短縮され、カメラのオートフォーカス等でのタイムラグの小さい、使い勝手のよい測距センサ、または、測距装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像装置の主要ブロック図。
【図２】上記第１の実施形態の撮像装置における撮影光学系と測距光学系の斜視図。
【図３】上記第１の実施形態の撮像装置における撮影画面上の測距エリアを示す図。
【図４】上記第１の実施形態の撮像装置における測距センサの内部配置を示す図。
【図５】上記第１の実施形態の撮像装置におけるラインセンサの受光部列と処理部列の画素毎の構成を示す図。
【図６】上記第１の実施形態の撮像装置におけるラインセンサの回路構成を示す図。
【図７】上記第１の実施形態の撮像装置における測距装置の測距光路図。
【図８】本発明の第２の実施形態の撮像装置における撮影画面の測距エリアを示す図。
【図９】上記第２の実施形態の撮像装置に適用される測距センサの内部配置を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施形態の撮像装置の各ズーム状態での撮影画面の測距エリアを示す図であり、図１０（Ａ）は、ワイド状態にあるとき、図１０（Ｂ）は、テレ状態にあるときを示している。
【図１１】上記第３の実施形態の撮像装置に適用される測距センサの内部配置を示す図。
【図１２】上記第３の実施形態の撮像装置に適用される測距センサにおけるラインセンサの拡大図。
【図１３】本発明の第４の実施形態の撮像装置の各ズーム状態での撮影画面の測距エリアを示す図であり、図１３（Ａ）は、ワイド状態にあるとき、図１３（Ｂ）は、テレ状態にあるときを示している。
【図１４】上記第４の実施形態の撮像装置に適用される測距センサの内部配置を示す図。
【図１５】従来の測距装置におけるラインセンサの配置を示した図であって、図１５（Ａ）と図１５（Ｂ）は、それぞれ異なる従来の測距装置のラインセンサの配置を示す。。
【符号の説明】
３，７３，１０３，１３３
……測距センサ
１０，７０，１００Ａ，１００Ｂ，１１０Ａ，
１１０Ｂ
……撮影画面
３１，３２，３３，４１，４２，４３，５１，
５２，５３，５４，６１，６２，６３，６４，
８１，８２，８３，８４，８５，９１，９２，
９３，９４，９５，１１１，１１２，１１３，
１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，
１１９，１２１，１２２，１２３，１２４，
１２５，１２６，１２７，１２８，１２９
……ラインセンサ
３１ａ，３２ａ，３３ａ，４３ａ，５１ａ，
５２ａ，５３ａ，５４ａ，８１ａ，８２ａ，
８３ａ，８４ａ，８５ａ，１１１ａ，１１２ａ，
１１３ａ，１１４ａ，１１５ａ，１１６ａ，
１１７ａ，１１８ａ，１１９ａ
……受光部列
３１b1，３１b2，３２ｂ，３３ｂ，５１b1，
５１b2，５１b3，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，
８１b1，８１b2，８１b3，８１b4，８２ｂ，
８３ｂ，８４ｂ，８５ｂ，１１１b1，
１１１b2，１１１b3，１１１b4，１１２ｂ，
１１３ｂ，１１４ｂ，１１５ｂ，１１６ｂ，
１１７ｂ，１１８ｂ，１１９ｂ
……処理部列

Claims

被写体像を分割して結像する光学系の略結像面に配置された複数対のラインセンサを有する測距センサを備えた測距装置において、
前記複数対のラインセンサは、それぞれ前記光学系を通過した前記被写体像を受光する複数の画素よりなる受光部列およびこの受光部列で発生した電荷を処理して出力する処理部列とからなり、
前記複数対のラインセンサのうち少なくとも一個は、前記受光部列を複数ブロックに分割し、前記ブロック毎に対応する処理部列を前記受光部列に近接して配置するとともに、隣接するブロックの処理部列は、それぞれ対応する前記受光部列に対して反対側に配置し、前記受光部列に対して前記処理部列の反対側の位置に、前記ラインセンサとは異なるラインセンサの処理部列を挟むことなく前記受光部列に隣接して前記ラインセンサとは異なるラインセンサの受光部列を配置する
ことを特徴とする測距装置。
前記受光部列と、前記処理部列の反対側の位置に配置された前記ラインセンサとは異なるラインセンサの受光部列との間隔は、前記ラインセンサとは異なるラインセンサにより異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
前記受光部列を複数ブロックに分割したラインセンサは、撮影画面の中央に位置する測距エリアに対応する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。