JP5682178B2 - 測距装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、被測定対象物までの距離を測距する測距装置、及び該測距装置を備えたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に関する。

オートフォーカス（ＡＦ）機能を有するデジタルスチルカメラ（以下、「デジタルカメラ」という）等では、外測式の三角測距方式を適用した測距装置を備えているものが従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記特許文献１のような三角測距方式を適用した測距装置は、所定の間隔を設けて配置した一対の測距用レンズと、各測距用レンズを通して得られる被写体像が結像する一対の平面状（２次元状）のＣＣＤなどの測距用の撮像素子を有しており、各撮像素子からそれぞれ出力される画像信号に基づいて、各撮像素子でそれぞれ撮像された画像間の視差を演算することで、被写体（被測定対象物）までの距離を求めることができる。

ところで、前記測距装置やデジタルカメラ（撮像装置）に用いられるＣＣＤなどの撮像素子は、結像される被写体像に応じた画像信号を出力するが、このとき同時に暗電流ノイズ画像信号も出力されている。この暗電流ノイズ画像信号は、撮像素子を遮光状態とした場合でも出力されるノイズ成分であり、特に被写体が暗い状況や撮像素子自体（及び撮像素子周囲）が温度上昇するにつれて増加する。

このため、測距装置に配置されたＣＣＤなどの撮像素子から出力される画像信号に基づいて視差を演算する際に、暗電流ノイズが含まれていると視差の演算処理に悪影響を及ぼし、測距精度が低下する。

このため、撮像素子から出力される暗電流ノイズの影響を低減するための技術が従来より提案されている（例えば、特許文献２参照）。

前記特許文献２には、撮影時にＣＣＤ（撮像素子）から得られる画像データを記憶する画像メモリと、遮光時にＣＣＤから出力される暗電流データを記憶する暗電流用メモリを備え、実際の撮影を行うときに、本露光の前もしくは後にメカシャッタを閉じた遮光状態でＣＣＤを本露光と同じ時間だけ放置し、これによって得られる暗電流ノイズ画像を暗電流用メモリに記憶し、また撮影時の本露光によって得られた画像データを画像メモリに記憶して、画像メモリに記憶された画像データから暗電流用メモリに記憶された暗電流ノイズ画像を除去する構成の撮像装置が開示されている。

前記したように特許文献２には、デジタルカメラ（撮像装置）の撮像用の撮像素子から出力される暗電流ノイズを除去する構成が記載されている。

しかしながら、この構成を測距装置に用いられる測距用の撮像素子から出力される暗電流成分の除去に適用した場合には、一対の測距用の撮像素子に対して遮光用のメカシャッタ、メカシャッタの駆動ユニット等を設ける必要があるので装置構成が複雑化する。更に、測距処理の前もしくは後にメカシャッタを閉じた遮光状態で出力される暗電流ノイズ（暗電流ノイズ画像信号）を測定し、測距処理時に得られた画像データから暗電流ノイズを除去する処理を行う必要があるので、一連の測距処理動作が終了するまでに時間を要し、迅速な測距を行うことができない。

そこで、本発明は、装置構成の複雑化を招くことなく、測距用撮像素子から出力される画像信号に含まれている暗電流ノイズを除去できるようにして、迅速で高精度な測距を行うことができる測距装置及び撮像装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に記載の測距装置は、一つの半導体ウェハ上に形成された同一サイズの複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子のうちの中央の撮像素子を暗電流検出用撮像素子とし、該暗電流検出用撮像素子の両側を測距用撮像素子として配置した撮像素子基板と、前記測距用撮像素子上に測距対象物像を結像させる測距用レンズと、前記暗電流検出用撮像素子の周囲を覆って遮光する遮光部材と、前記測距用撮像素子からそれぞれ出力される測距用画像信号、及び前記暗電流検出用撮像素子から出力される暗電流ノイズ信号に基づき、前記各測距用画像信号に含まれている暗電流ノイズを除去する暗電流ノイズ除去手段と、前記測距対象物像が結像された前記測距用撮像素子からの出力に基づいて測距対象物までの距離を算出する距離算出手段と、を有することを特徴としている。

請求項２に記載の測距装置は、前記複数の撮像素子は一列に配置された３つの撮像素子であることを特徴としている。

請求項３に記載の撮像装置は、請求項１又は２に記載の測距装置と、撮影レンズを通して被写体像が結像される撮影用撮像素子と、前記測距装置で得られた距離情報に基づいて前記被写体像への合焦動作を行う第１合焦手段と、前記撮影用撮像素子から出力される信号に基づいて前記被写体像への合焦動作を行う第２合焦手段と、を備え、前記測距装置で得られた距離情報に基づいて前記第１合焦手段により前記撮影レンズを合焦位置付近に移動させた後に、前記第２合焦手段により前記撮影レンズを合焦位置に移動させることを特徴としている。

本発明に係る測距装置及び撮像装置によれば、一対の測距用撮像素子に対して遮光用のメカシャッタ、メカシャッタの駆動ユニット等を設けることなく、各測距用撮像素子から出力される画像信号から暗電流ノイズを除去することができるので、装置構成の複雑化を招くことなく迅速で高精度な測距を行うことができる。

本発明の実施形態１、２に係る測距装置を備えた撮像装置の一例としてのデジタルカメラを示す正面図。 実施形態１におけるデジタルカメラのシステム構成の概要を示すブロック図。 （ａ）は、実施形態１、２における測距装置を示す概略断面図、（ｂ）は、この測距装置の撮像素子を示す平面図。 測距装置による測距原理を説明するための概略図。 実施形態１、２における測距装置の測距処理部の構成を示すブロック図。 半導体ウェハ上に形成された複数の撮像素子を示す平面図。 実施形態２におけるデジタルカメラのシステム構成の概要を示すブロック図。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る測距装置を備えた撮像装置の一例としてのデジタルカメラを示す正面図、図２は、図１に示したデジタルカメラのシステム構成の概要を示すブロック図、図３（ａ）は、測距装置を示す概略縦断面図、図３（ｂ）は、測距装置の撮像素子を示す平面図である。

（デジタルカメラの外観構成）
図１に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ１の正面（前面）側には、光学ズーム機能を有する撮影レンズ２、測距装置３の前面側のレンズアレイ４等が配置されている。レンズアレイ４の表面には、所定の間隔で左右方向に設けた一対（２つ）の測距用レンズ５ａ，５ｂが一体に形成されている（測距装置３の詳細については後述する）。撮像レンズ２と各測距用レンズ５ａ，５ｂの各光軸は平行である。

（デジタルカメラ１のシステム構成）
図２に示すように、このデジタルカメラ１は、複数のレンズ群を有する撮影レンズ２、シャッタ機能を有する絞りユニット１０、撮影レンズ２を通して入射される被写体像が受光面上に結像する固体撮像素子としてのＣＣＤイメージセンサ１１、ＣＣＤイメージセンサ１１から出力される画像信号（画素出力信号）をデジタル処理して取り込み、表示や記録が可能な画像データに変換処理する信号処理部１２、操作部（レリーズボタン６、撮影モード切換ボタン７（図１参照）等）１３からの操作入力情報に基づき、ＲＯＭ（不図示）に記憶された制御プログラムに基づいてデジタルカメラ１全体のシステム制御等を行う制御部１４、信号処理部１２で生成された画像データを表示する液晶モニタ（ＬＣＤ）１５、撮影レンズ２のフォーカスレンズ群を駆動するフォーカスレンズ駆動部１６、撮影レンズ２のズームレンズ群を駆動するズームレンズ駆動部１７、絞りユニット１０を駆動する絞りユニット駆動部１８、及び被写体までの距離を測距する外測式の前記測距装置３等を備えている。信号処理部１２で生成された画像データは、着脱自在なメモリカード１９に記録される。

（測距装置３の構成）
図３（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の測距装置３は、前面側（図３（ａ）の上側）が開口した筐体２０と、この筐体２０の前面側に一対の測距用レンズ５ａ，５ｂが一列（デジタルカメラ１の左右方向）に一体に形成された透明樹脂材からなるレンズアレイ４と、レンズアレイ４と対向する筐体２０内の背面側（図３（ａ）の下側）に配置された薄板状の撮像素子基板２１と、撮像素子基板２１上に等間隔で形成された平面状（２次元状）の３つの撮像素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（以下、両側の撮像素子を測距用撮像素子２２ａ，２２ｃとし、中央の撮像素子を暗電流検出用撮像素子２２ｂとする）と、撮像素子基板２１の背面に配置された回路基板２３、及び測距処理部２４を備えている。

両側の測距用撮像素子２２ａ，２２ｃは、各測距用レンズ５ａ，５ｂとそれぞれ対向するようにして配置されている。両側の測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと中央の暗電流検出用撮像素子２２ｂに形成された各撮像領域（受光面）２２ａ１，２２ｃ１と２２ｂ１は同一サイズである。

また、レンズアレイ４の前面側の測距用レンズ５ａ，５ｂ以外の部分は遮光部材（不図示）で覆われており、更に、暗電流検出用撮像素子２２ｂの周囲を覆うようにして遮光部材２５を設けている。これにより、暗電流検出用撮像素子２２ｂの撮像領域２２ｂ１に光が入射することはなく、撮像領域２２ｂ１からはノイズ成分である暗電流ノイズ画像信号のみが出力される。

撮像素子基板２１上に一体に形成されている同一サイズの３つの撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）は、半導体ウェハ上に周知の半導体プロセスによって形成されたＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の複数の撮像素子から切り分けされたものであり（詳細は後述する）、各撮像領域（受光面）２２ａ１，２２ｂ１，２２ｃ１には、多数の画素（受光素子）が格子状に配列されている。

なお、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、例えば、隣接する各撮像領域２２ａ１，２２ｂ１間の基線長Ｄ１は約３ｍｍ、両側の測距用撮像素子２２ａ，２２ｃの各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１間の基線長Ｄは約６ｍｍである。

各測距用レンズ５ａ，５ｂの各光軸は平行であり、両側の測距用撮像素子２２ａ，２２ｃの各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１の対角中心と各測距用レンズ５ａ，５ｂの光軸が略一致するように位置決めされている。各測距用レンズ５ａ，５ｂの画角は同じである。各測距用レンズ５ａ，５ｂは、各測距用レンズ５ａ，５ｂに入射する被写体光が各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１に結像するような焦点距離を有している。

ここで、測距装置３による測距原理について簡単に説明する。

図４に示すように、測距用レンズ５ａを通して得られた被写体像ａ１と測距用レンズ５ｂを通して得られた被写体像ａ２は、被写体ａ上の同一点が視差△だけずれて両側の測距用撮像素子２２ａ，２２ｃの各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１上にそれぞれ結像し、複数の画素（受光素子）で受光されて画像信号（電気信号）に変換される。なお、図４では、中央の暗電流検出用撮像素子２２ｂは省略している。

そして、前記視差を△、測距用レンズ５ａ，５ｂの光軸間の距離（基線長）をＤ、測距用レンズ５ａ，５ｂと被写体ａ間の距離をＬ、測距用レンズ５ａ，５ｂの焦点距離をｆとし、Ｌ≫ｆであるときは、下記の式（１）が成り立つ。

Ｌ＝Ｄ・ｆ／△ …式（１）

よって、Ｄとｆは既知であるので、各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１の画素から出力される画像信号に基づいて前記視差△を算出することで、測距用レンズ５ａ，５ｂと被写体ａ間の距離Ｌを算出することができる。

回路基板２３に設けた測距処理部２４は、図５に示すように、ＳＤＲＡＭなどのメモリ部２６、暗電流ノイズ除去部２７、測距演算部２８を有している。

メモリ部２６は、測距用撮像素子２２ａ，２２ｃの各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１から出力されて、Ａ／Ｄ変換部（不図示）でＡ／Ｄ変換された画像信号Ｓ１，Ｓ２と、暗電流検出用撮像素子２２ｂの撮像領域２２ｂ１から出力されて、Ａ／Ｄ変換部（不図示）でＡ／Ｄ変換された暗電流ノイズ画像信号Ｓ３を一時記憶する。なお、両側の撮像領域２２ａ１，２２ｃ１と中央の撮像領域２２ｂ１は同一サイズで一体に形成されているので、画像信号Ｓ１，Ｓ２にも前記暗電流ノイズ画像信号Ｓ３に対応した暗電流ノイズが含まれている。

暗電流ノイズ除去部２７は、メモリ部２６から各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１からの画像信号Ｓ１，Ｓ２と撮像領域２２ｂ１からの暗電流ノイズ画像信号Ｓ３を読み出し、読み出した各画像信号Ｓ１，Ｓ２から暗電流ノイズ画像信号Ｓ３をそれぞれ減算して、各画像信号Ｓ１，Ｓ２に含まれている暗電流ノイズを除去する。

測距演算部２８は、暗電流ノイズ除去部２７で暗電流ノイズが除去された補正画像信号Ｓ１′，Ｓ２′を取り込み、取り込んだ補正画像信号Ｓ１′，Ｓ２′に基づいて各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１に結像された被写体像間のずれ（視差）を算出して、被写体までの距離を算出する。

測距用撮像素子２２ａ，２２ｃの各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１から出力される画像信号に暗電流ノイズが含まれていると、測距演算部２８で各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１にそれぞれ結像された被写体像間のずれ（視差）を算出する際に誤差が生じ、測距精度が低下する要因となる。

測距演算部２８で算出された距離データは制御部１４に出力される。制御部１４は、入力された距離データに基づいて、被写体像がＣＣＤイメージセンサ１１の受光面上に結像するようにフォーカスレンズ駆動部１６に駆動制御信号を出力する。

（測距装置３による測距処理動作）
次に、前記デジタルカメラ１で被写体を撮影する際における、測距装置３による測距処理動作を図２、図３、図５を参照して説明する。

撮影者が電源スイッチ（不図示）をＯＮして撮影モードに設定すると、制御部１４から測距装置３に測距開始指令信号が出力される。

そして、測距動作が開始されると、測距装置３の各測距用レンズ５ａ，５ｂを通して被写体光が測距用撮像素子２２ａ，２２ｃの各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１にそれぞれ入射し、被写体像が結像される。

そして、被写体像が結像された各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１から出力される画像信号は、Ａ／Ｄ変換部（不図示）でデジタル信号の画像信号Ｓ１，Ｓ２に変換された後に測距処理部２４のメモリ部２６に出力される。この際、遮光されている暗電流検出用撮像素子２２ｂの撮像領域２２ｂ１からは、ノイズ成分信号である暗電流ノイズ画像信号が出力され、Ａ／Ｄ変換部（不図示）でデジタル信号の暗電流ノイズ画像信号Ｓ３に変換された後に測距処理部２４のメモリ部２６に出力される。

そして、暗電流ノイズ除去部２７は、メモリ部２６から各画像信号Ｓ１，Ｓ２と暗電流ノイズ画像信号Ｓ３を読み出し、読み出した各画像信号Ｓ１，Ｓ２から暗電流ノイズ画像信号Ｓ３をそれぞれ減算して、各画像信号Ｓ１，Ｓ２に含まれている暗電流ノイズを除去する。これにより、各画像信号Ｓ１，Ｓ２から暗電流ノイズが除去された補正画像信号Ｓ１′，Ｓ２′が得られる。

そして、測距演算部２８は、暗電流ノイズ除去部２７で得られた補正画像信号Ｓ１′，Ｓ２′を取り込み、取り込んだ補正画像信号Ｓ１′，Ｓ２′に基づいて各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１に結像された被写体像間のずれ（視差）を算出し、前記式（１）に基づいて被写体までの距離を算出する。

そして、制御部１４は、測距装置３の測距演算部２８から入力された距離情報に基づいてフォーカスレンズ駆動部１６を駆動制御して、撮像レンズ２のフォーカスレンズ群を合焦位置に移動させて、被写体像をＣＣＤイメージセンサ１１の受光面に結像させる。

また、信号処理部１２は、ＣＣＤイメージセンサ１１から出力されデジタル信号に変換された画像信号に基づいて、被写体の輝度を算出する。算出された被写体の輝度情報は制御部１４に出力される。そして、制御部１４は、入力された輝度情報に基づいて、被写体に対して適正な露光量となるように絞りユニット１０の開放状態（絞り値）と、ＣＣＤイメージセンサ１１の電子シャッタ回数等を設定する。絞りユニット１０の開放状態は、絞りユニット駆動部１８の駆動によって制御される。

そして、レリーズボタン６が押圧操作されると、前記した測距装置３からの距離情報によって被写体にピントが合った合焦状態でかつ適正な露光条件（ＣＣＤイメージセンサ１１の電子シャッタ回数、絞りユニット１０の絞り値等）で被写体を撮影する。そして、信号処理部１２は、ＣＣＤイメージセンサ１１から出力される画像信号をデジタル処理して取り込み、表示や記録が可能な画像データに変換処理する。信号処理部１２で生成された画像データは、メモリカード１９に記録され、また、液晶モニタ（ＬＣＤ）１５に静止画像として表示される。

このように、本実施形態の測距装置３によれば、各測距用撮像素子２２ａ，２２ｃ（各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１）と暗電流検出用撮像素子２２ｂ（撮像領域２２ｂ１）は、同一サイズで一体に形成されているので、各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１から出力される画像信号Ｓ１，Ｓ２にも、撮像領域２２ｂ１から出力される暗電流ノイズ画像信号Ｓ３に対応した暗電流ノイズが含まれている。

そこで、各画像信号Ｓ１，Ｓ２から暗電流ノイズ画像信号Ｓ３をそれぞれ減算し、暗電流ノイズが除去された補正画像信号Ｓ１′，Ｓ２′に基づいて、各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１に結像された被写体像間のずれ（視差）をタイムラグなく迅速に精度よく算出することができるので、被写体までの距離を精度よく算出することができる。

更に、本実施形態の測距装置３は、各測距用撮像素子２２ａ，２２ｃ（各撮像領域２２ａ１，２２ｃ１）に対して遮光用のメカシャッタ、メカシャッタの駆動ユニット等を設ける必要がないので、装置構成の簡略化と小型化を図ることができる。

次に、前記測距装置３の各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）の詳細について説明する。

撮像素子基板２１及び３つの各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）は、図６に示すように、半導体ウェハ３０上に周知の半導体プロセスによって形成された複数の撮像素子（撮像領域は不図示）３１のうちから一列に並んだ３つの撮像素子（例えば、斜線で示した３つの撮像素子）を半導体ウェハ３０と一体に切り分けしたものである。

半導体ウェハ３０上の複数の撮像素子３１は、マスクを用いてパターニングが行われているので、切り分けした３つの各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）は高精度に位置合わせされており、更に、３つの各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）の画素マトリックスが平行である。また、半導体ウェハ３０の表面は精度のよい平面であるので、３つの各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）の法線も必然的に平行となる。

これにより、３つの各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）の位置ずれ及び角度ずれを補正するための作業を行うことなく、各撮像素子を所定位置に精度よく配置するとともに、各撮像素子の受光面に角度ずれ（傾き）がないように配置することができるので、被写体までの距離を安定して精度よく測距することができる。

また、本実施形態で用いられる測距装置３の各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）のサイズは、デジタルカメラ１の被写体撮像用に使用されるＣＣＤイメージセンサ１１の撮像素子のサイズに比べて大幅に小さい。このため、前記測距装置３の各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）として、例えば、携帯電話機に一般に搭載されているカメラモジュールの撮像素子を用いることができる。

また、携帯電話機のカメラモジュール用の撮像素子は、大量生産されているのでコスト面でも有利であり、特に安価なものはＶＧＡ（６４０×４８０画素）サイズの撮像素子である。よって、周知の半導体プロセスで半導体ウェハ上に形成された例えば、ＶＧＡサイズの複数の撮像素子のうちから一列に並んだ３つの撮像素子を半導体ウェハと一体に切り分けすることで、図３（ｂ）に示したような、３つの各撮像素子（測距用撮像素子２２ａ，２２ｃと暗電流検出用撮像素子２２ｂ）が表面に一体に形成された撮像素子基板２１を、容易にかつ低コストで得ることができる。

なお、本実施形態では、３つの撮像素子を有する構成を例に取り説明を行ったが、撮像素子の個数はもちろん４つ以上であっても良い。その場合は、測距用撮像素子として利用されていない撮像素子のうちの１つを暗電流検出用撮像素子として利用すると良い。より詳細には、例えば撮像素子の個数を５つとした場合は、そのうちの４つを測距用撮像素子として利用し（この場合は２対の測距用撮像素子となる）、残った１つを暗電流検出用撮像素子として利用すると良い。

〈実施形態２〉
図７は、本発明の実施形態３に係る測距装置を備えたデジタルカメラのシステム構成の概要を示すブロック図である。

図７に示すように、本実施形態のデジタルカメラ１ａは、制御部１４内に、ＣＣＤイメージセンサ１１から信号処理部１２を介して取り込まれる画像信号に基づいてオートフォーカス制御を行うオートフォーカス制御部（以下、「ＡＦ制御部」という）１４ａを備えている。デジタルカメラ１ａの他の構成は、図２に示した実施形態１と同様であり、重複する説明は省略する。

ＡＦ制御部１４ａは、ＣＣＤイメージセンサ１１から出力される画像信号を信号処理部１２を介して取り込み、取り込まれた画素出力信号からＡＦ（自動合焦）評価値を算出する。

このＡＦ評価値は、例えば高周波成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって算出される。合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦ動作時（合焦検出動作時）には、撮影レンズ２の各フォーカス位置におけるＡＦ評価値を取得して、その極大になる点を合焦検出位置としてＡＦ動作が実行される。

即ち、レリーズボタン６（図１参照）が押圧操作されると、ＡＦ制御部１４ａからフォーカスレンズ駆動部１６への駆動指令により撮影レンズ２のフォーカスレンズ群が光軸方向へ移動し、例えば、いわゆる山登りＡＦと称されるコントラスト評価方式のＡＦ動作が実行される。ＡＦ（合焦）対象範囲が無限から至近までの全領域であった場合、撮影レンズ２のフォーカスレンズ群は、至近から無限、又は無限から至近までの間の各フォーカス位置に移動し、各フォーカス位置における前記ＡＦ評価値が極大になる点を合焦位置としてフォーカスレンズ群を合焦位置に移動させ、合焦させる。

このように、本実施形態のデジタルカメラ１ａは、外側式の前記測距装置３の他に、ＣＣＤイメージセンサ１１から取り込まれる画像信号から自動合焦制御を行うＡＦ制御部１４ａを備えているので、前記した測距装置３で得られた距離情報に基づいた合焦動作と、ＡＦ制御部１４ａによる前記した合焦動作を同時に実行することにより、被写体に対して素早くかつ精度よくピント合わせすることができる。

即ち、前記したＡＦ制御部１４ａによる合焦動作では、例えば、レンズ繰り出し量が大きい（ズーム倍率が高い）望遠側での撮影時等の場合には撮影レンズ２のフォーカスレンズ群の移動量も増加し、合焦するまでに時間を要することがある。

これに対して、本実施形態では、最初に測距装置３で得られた距離情報に基づいて撮影レンズ２のフォーカスレンズ群を合焦位置付近まで素早く移動させた後に、ＡＦ制御部１４ａによる前記合焦動作により撮影レンズ２のフォーカスレンズ群を合焦位置に移動させることで、ＡＦ制御部１４ａによる合焦動作時におけるフォーカスレンズ群の移動範囲を小さくできる。これにより、被写体に対して素早くかつ精度よくピント合わせすることができるので、シャッターチャンスを逃すことなく撮影を行うことができる。

なお、操作部１３による切替え操作によって、測距装置３で得られた距離情報に基づいた合焦動作とＡＦ制御部１４ａによる合焦動作のいずれか一方を選択して、選択した一方（例えば、測距装置３側）で合焦動作を行うようにすることもできる。

前記各実施形態では、本発明に係る測距装置をデジタルカメラに適用した例であったが、これ以外にも、例えば、デジタルビデオカメラ、車載搭載用カメラ、携帯機器搭載用カメラ、監視用カメラなどに、測距を行う測距装置として搭載することが可能である。

１ デジタルタカメラ（撮像装置）
２ 撮影レンズ
３ 測距装置
４ レンズアレイ
５ａ，５ｂ 測距用レンズ
１１ ＣＣＤイメージセンサ
１２ 信号処理部
１４ 制御部
１４ａ ＡＦ制御部
２２ａ，２２ｃ 測距用撮像素子
２２ｂ 暗電流検出用撮像素子
２２ａ１，２２ｂ１，２２ｃ１ 撮像領域
２４ 測距処理部
２５ 遮光部材
２６ メモリ部
２７ 暗電流ノイズ除去部（暗電流ノイズ除去手段）
２８ 測距演算部（距離算出手段）

特開２００２−９０６１６号公報 特許第３８９７５２０号公報

Claims (3)

1. 一つの半導体ウェハ上に形成された同一サイズの複数の撮像素子と、
   前記複数の撮像素子のうちの中央の撮像素子を暗電流検出用撮像素子とし、該暗電流検出用撮像素子の両側を測距用撮像素子として配置した撮像素子基板と、
   前記測距用撮像素子上に測距対象物像を結像させる測距用レンズと、
   前記暗電流検出用撮像素子の周囲を覆って遮光する遮光部材と、
   前記測距用撮像素子からそれぞれ出力される測距用画像信号、及び前記暗電流検出用撮像素子から出力される暗電流ノイズ信号に基づき、前記各測距用画像信号に含まれている暗電流ノイズを除去する暗電流ノイズ除去手段と、
   前記測距対象物像が結像された前記測距用撮像素子からの出力に基づいて測距対象物までの距離を算出する距離算出手段と、を有することを特徴とする測距装置。
2. 前記複数の撮像素子は、一列に配置された３つの撮像素子であることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
3. 請求項１又は２に記載の測距装置と、
   撮影レンズを通して被写体像が結像される撮影用撮像素子と、
   前記測距装置で得られた距離情報に基づいて前記被写体像への合焦動作を行う第１合焦手段と、
   前記撮影用撮像素子から出力される信号に基づいて前記被写体像への合焦動作を行う第２合焦手段と、を備え、
   前記測距装置で得られた距離情報に基づいて前記第１合焦手段により前記撮影レンズを合焦位置付近に移動させた後に、前記第２合焦手段により前記撮影レンズを合焦位置に移動させることを特徴とする撮像装置。

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