JPH07110433A

JPH07110433A - 測距システム搭載カメラ

Info

Publication number: JPH07110433A
Application number: JP25584693A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Kondo; 隆二近藤; Jun Hasegawa; 潤長谷川; Yoshihiro Tanaka; 良弘田中; Toshihiro Hamamura; 俊宏濱村
Original assignee: Minolta Co Ltd; Fujifilm Microdevices Co Ltd; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp; Minolta Co Ltd; Fujifilm Microdevices Co Ltd
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】カメラから被写体までの距離測定を行うこと
ができる測距システム搭載カメラに関し、どのような被
写体に対しても測距を行ない得る小型・低消費電力の測
距システム搭載カメラを提供することを目的とする。【構成】撮影の際に撮影対象である被写体の照度を上
げるために発光を行う発光体と、発光体の発光直後に被
写体からの反射光の光量を測定する反射光量測定手段
（４）と、反射光量測定手段により測定された光量に基
づき、近距離又は遠距離の２値判断を行う距離判別手段
（８）とを有し、距離判別手段により判断された距離値
に基づいて、カメラ主レンズの焦点合わせを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラに関し、特にカ
メラから被写体までの距離測定を行うことができる測距
システム搭載カメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来の技術によるＴＴＬ（thro
ugh the lens）型の位相差検出型測距装置の例を示す。
図３（Ａ）は構成例を示し、図３（Ｂ）はその処理回路
の例を示す。カメラ用の焦点検出装置を例にとって説明
する。

【０００３】被写体である対象物からの光線は、撮影レ
ンズ５１によって収束され、フィルム等価面５２を通過
し、コンデンサレンズ５３、セパレータレンズ５４に達
する。セパレータレンズ５４は、入射する光を２つの光
束に分け、それぞれ基準ラインセンサ５５および参照ラ
インセンサ５６に投射させる。撮影レンズ５１の光軸５
８上にある対象物の像は、セパレータレンズ５４によっ
て２つの画像となり、ラインセンサ５５、５６上にそれ
ぞれ結像する。

【０００４】ラインセンサ５５は、ｐ個の受光素子を有
し、基準として用いられるため基準ラインセンサと呼ば
れる。ラインセンサ５６は、ｐ個よりも多いｑ個の受光
素子を有し、位相を変化させつつそのｐ個の受光素子か
らの信号を読みだして、基準ラインセンサ５５からの信
号と比較して位相差を検出するためのもので、参照ライ
ンセンサと呼ばれる。

【０００５】基準ラインセンサ５５および参照ラインセ
ンサ５６からの検出信号は、処理回路５７に供給され
る。参照ラインセンサ５６からの検出信号の読み出し位
相を変化させつつ、処理回路５７は後に述べる相関度の
演算を行い、相関度の極値を検出し、合焦位置を検出す
る。

【０００６】なお、撮影レンズ５１を通さず、参照ライ
ンセンサ、基準ラインセンサの前に配置した同一特性の
一対のレンズによって外光を取込み、同様に対象物まで
の距離を測定する方式も提案されている。

【０００７】図３（Ｂ）は、処理回路５７の構成例を示
す。基準ラインセンサ５５および参照ラインセンサ５６
からの信号は、Ａ／Ｄ変換器５９に供給され、アナログ
信号がディジタル信号に変換される。このディジタル信
号は、ＣＰＵ６０を介して一旦、ＲＡＭ６１に記憶され
る。その後、ＲＡＭ６１に記憶されたディジタル信号を
読み出し、ＣＰＵ６０が相関演算を行って相関度の極値
を検出し、対象物までの距離を表す出力信号を発生す
る。

【０００８】図３（Ａ）、（Ｂ）に示した焦点検出装置
においては、フォトセンサに蓄積された電荷をそのまま
電荷−電圧変換して検出信号を形成し、ディジタル信号
に変換後ＲＡＭ６１に記憶してこの信号を読みだすこと
により、演算を行っている。

【０００９】また、光を照射することによって蓄積した
電荷を非破壊的に読み出し、アナログ量のまま直接演算
処理する焦点検出装置が提案されている。図４（Ａ）
は、このような焦点検出装置の光センサ部の構成例を示
す。図４（Ａ）において、光検出部分は、ｎ^-型シリコ
ン基板６４の表面に、ｐ型ウェル６６を形成し、その一
部にｎ⁺型領域６８を形成してｐｎ接合６９を形成する
ことによって構成している。このｐｎ接合６９近傍に光
が入射すると、電子・正孔対が形成され、ｐｎ接合周辺
の電位勾配にしたがって、電子と正孔は分離され、蓄積
される。

【００１０】ｐ型ウェル６６は、図中ｐｎ接合６９の左
側に延在し、その上に絶縁されたポリシリコンのゲート
電極７１〜７４、フローティングゲート電極７６が形成
されている。フォトダイオードに隣接して、ゲート電極
７１を備えた障壁部８１が形成されており、障壁部８１
の隣には、ゲート電極７２を備えた蓄積部８２が形成さ
れている。すなわち、受光部に入射された光に対応する
電荷が、ｐｎ接合６９近傍から障壁部８１を介して蓄積
部８２に蓄積される。蓄積部８２は、トランスファゲー
ト電極７３下の電位障壁８３を介してゲート電極７４を
備えたシフトレジスタ部８４に連続しており、シフトレ
ジスタ８４部はバイアス印加用アルミニウム電極７５を
上に備えたフローティングゲート電極７６下の読出領域
８６に連続している。

【００１１】すなわち、フォトダイオード部で入射した
光に応答して電子・正孔対が形成されると、キャリアは
障壁部８１を越えてゲート電極７２下の蓄積部８２に蓄
積され、さらにトランスファゲート電極７３下の電位障
壁８３を越えてゲート電極７４下のシフトレジスタ部８
４に転送される。シフトレジスタ部８４に蓄積された電
荷は、ゲート電極７５の電圧に依存してフローティング
ゲート電極７６下の読出領域８６に転送される。フロー
ティングゲート電極７６には、転送された電荷に対応す
る電荷が誘起され、この電荷量によって入射光量が非破
壊的に読みだされる。読み出し後、キャリアは再びシフ
トレジスタ部８４に戻され、シフトされる。このように
して、シフトレジスタ部８４の電荷が順次非破壊的に読
み出される。

【００１２】図４（Ａ）に示すような光センサを用いた
場合には、スイッチトキャパシタ積分回路を用いること
により検出信号をアナログ量に保ったまま式（１）の演
算を行うことができる。

【００１３】図４（Ｂ）はスイッチトキャパシタ積分回
路の例を示す。図４（Ｂ）において、基準光センサから
の電荷信号Ｂ（ｋ）および、参照光センサからの電荷信
号Ｒ（ｋ）は、それぞれスイッチトキャパシタ積分回路
の入力端子Ｐｂ、Ｐｒに印加され、アンプを介して差動
増幅器８８の反転入力端子および非反転入力端子に印加
される。差動アンプ８８は、入力信号Ｂ（ｋ）、Ｒ
（ｋ）の大小に応じて符号信号Ｓgnを発生し、チャネル
セレクト回路８９に供給する。チャネルセレクト回路８
９は、符号信号Ｓgnに応じて相対関係が反転する一対の
セレクト信号Φ１、Φ２およびＫＡ、ＫＢを発生する。

【００１４】入力端子Ｐｒには、セレクト信号ＫＢで制
御されるスイッチ９０を介して、キャパシタＣS1が接続
され、キャパシタＣS1の両端は、それぞれセレクト信号
ＫＡおよびΦ１で制御されるスイッチ９３、９４を介し
て接地に接続されている。キャパシタＣS1のスイッチ９
４側電極は、さらにセレクト信号Φ２で制御されるスイ
ッチ９１を介してオペアンプ９２の反転入力端子に接続
されている。

【００１５】同様、入力端子Ｐｂは、アンプを介しセレ
クト信号ＫＡで制御されるスイッチ９５を介して、キャ
パシタＣS2に接続されている。キャパシタＣS2の両電極
は、セレクト信号ＫＢおよびΦ１で制御されるスイッチ
９７、９８を介してそれぞれ接地に接続されている。キ
ャパシタＣS2のスイッチ９８側電極は、さらにセレクト
信号Φ２によって制御されるスイッチ９６を介してオペ
アンプ９２の反転入力端子に接続されている。

【００１６】オペアンプ９２の非反転入力端子は接地に
接続されている。また、オペアンプ９２の出力端子９９
は、キャパシタＣ_Iとセレクト信号Φ_RSTによって制御
されるスイッチ８７の並列接続を介して反転入力端子に
帰還されている。セレクト信号ＫＡとＫＢとは同時にハ
イ状態になることはなく、セレクト信号Φ１とΦ２も同
時にハイ状態になることはない。

【００１７】例えば、まずセレクト信号ＫＢとΦ１がハ
イ状態になると、スイッチ９０、９４および９７、９８
が閉じる。信号Ｒ（ｋ）は、キャパシタＣS1に充電され
る。他のキャパシタＣS2は両極が接地に接続され、クリ
アされる。

【００１８】次に、セレクト信号ＫＡとΦ２がハイ状態
になると、スイッチ９１、９３および９５、９６が閉じ
る。キャパシタＣS1は、図中右側電極が接地されていた
状態から、左側電極が接地され、右側電極がオペアンプ
９２の反転入力端子に接続された状態に変わる。このた
め、実効的にＲ（ｋ）の電位が反転したことになる。キ
ャパシタＣS2は、スイッチ９５、９６を介して入力端子
Ｐｂとオペアンプ９２の反転入力端子間に接続される。
したがって、キャパシタＣS2には信号Ｂ（ｋ）が充電さ
れる。このようにして、オペアンプ９２の反転入力端子
には、信号Ｒ（ｋ）とＢ（ｋ）との差電圧が印加され
る。

【００１９】信号Ｒ（ｋ）とＢ（ｋ）との大小関係が逆
になったときは、チャネルセレクト回路８９は符号信号
Ｓgnに基づいてセレクト信号ＫＡとＫＢおよびΦ１とΦ
２の位相関係を反転させる。すると、信号Ｂ（ｋ）が先
にキャパシタＣS2に充電され、符号が反転してオペアン
プ９２の反転入力端子に印加される。信号Ｒ（ｋ）はキ
ャパシタＣS1を介してオペアンプ９２の反転入力端子に
印加される。

【００２０】したがって、オペアンプ９２の反転入力端
子には常に信号Ｂ（ｋ）とＲ（ｋ）との差の絶対値に対
応する信号が印加される。このようにして、対応する基
準信号と参照信号との差の絶対値を検出し、その和を算
出することによって相関関数Ｈの値を演算することによ
り、位相差を検出し、焦点を検出することができる。

【００２１】ここで、相関演算による位相差検出につい
て図５を参照してより詳細に説明する。図５（Ａ）に示
すように、基準ラインセンサ５５には、基準ラインセン
サ用レンズにより被写体の画像が結像されている。ま
た、基準ラインセンサ５５と基線長水平方向に離された
参照ラインセンサ５６にも、参照ラインセンサ用レンズ
を介して被写体の画像が結像されている。

【００２２】被写体が所定位置にあるときは、基準ライ
ンセンサ５５と参照ラインセンサ５６の対応する受光素
子には同一の画像が結像される。被写体が所定位置から
外れると、基準ラインセンサ５５、参照ラインセンサ５
６上の画像は水平方向に変位する。すなわち、被写体が
近付けば画像間の距離は広がり、被写体が遠ざかれば画
像間の距離は近付く。この画像間の距離の変動を検出す
るために、参照用ラインセンサ５６は基準用ラインセン
サ５５よりも素子数が多く設定されている。

【００２３】画像間の距離の変動を検出するために、相
関演算による位相差検出手法が用いられている。相関演
算による位相検出は、次式（１）に基づく演算によりラ
インセンサ５５、５６上の一対の結像の相関度を求め、
相関度が最小となるまでのこれらの結像の相対移動値
（位相差）を求めることによって合焦状態を識別する。

【００２４】

【数１】Ｈ（ｍ）＝Σ（ｋ＝１〜ｎ）｜Ｂ（ｋ）−Ｒ（ｋ＋ｍ）｜ …（１）ただし、Σ（ｋ＝１〜ｎ）はｋが１からｎまでの関数の
和を表し、ｋは基準となるラインセンサ５５内の素子を
指定する。また、ｍは例えば−６から６までの整数で、
上記の相対移動量を示す。

【００２５】例えば、Ｂ（ｋ）は基準ラインセンサ５５
の各画素より時系列的に出力される電気信号、Ｒ（ｋ＋
ｍ）は参照ラインセンサ５６の画素より時系列的に出力
される電気信号であり、ｍを−６から６まで順次変化さ
せる毎に上記式（１）の演算を行えば、図５（Ｂ）に示
すような相関度Ｈ（−６）、Ｈ（−５）、…、Ｈ（６）
が得られる。例えば、相関度Ｈ（０）が最小値となる場
合に被写体までの距離が所定の値になるようにあらかじ
め設定しておく。これよりずれた位置での相関度が最小
値となれば、そのずれ量すなわちｍ＝０までの位相差に
よって被写体の所定位置からのずれ、すなわち被写体ま
での距離を検出することができる。

【００２６】ところで、基準ラインセンサ５５、参照ラ
インセンサ５６の受光素子は、例えば２０μｍのピッチ
で配置されている。相関度は画像面において２０μｍを
単位とした距離毎に演算される。被写体までの距離が、
受光素子のピッチの中間位置に相当するときは、図５
（Ｂ）の破線で示すように相関度の極値の右側の相関度
と左側の相関度の値が異なるようになる。このような場
合、補間演算を行うことによってピッチ間隔以上の解像
度を得ることができる。

【００２７】図５（Ｃ）は、３点補間の方法を説明する
ための概略図である。極小の相関度の得られた位置をｘ
２とし、その両側のサンプル位置をｘ１、ｘ３とする。
実際に演算で得られた相関度を黒丸で示す。図で示すよ
うに、ｘ３における相関度ｙ３がｘ１における相関度ｙ
１より低い場合、真の極小値はｘ２からｘ３に幾分進ん
だところに存在すると考えられる。もし、極小値が正確
にｘ２の位置にある場合、相関度曲線は破線ｆ１で示す
ようにｘ２で折れ曲がり、左右対称に立ち上がるとすれ
ばｘ３における相関度ｙ３ａはｘ１における相関度ｙ１
と等しくなる。

【００２８】一方、ｘ２とｘ３の中点が真の最小相関度
の位置であるとすれば、相関度曲線は破線ｆ２で示すよ
うにｘ２とｘ３の中点で折れ曲がり、ｘ２における相関
度ｙ２とｘ３における相関度ｙ３ｂは等しくなる。図に
示すように、これら２つの場合における相関度の差（ｙ
３ａ−ｙ３ｂ）はｘ１とｘ２の間の相関度の差（ｙ１−
ｙ２）に等しい。すなわち、半ピッチ進むことによって
１単位の相関度が変化する。そこで、実際に演算で得ら
れた相関度が上に述べた２つの場合のどの中間位置にあ
るかを調べることにより、真の相関度最小の位置を得る
ことができる。ｘ２からのずれ量ｄは、

【００２９】

【数２】ｄ＝（ｙ１−ｙ３）／２（ｙ１−ｙ２）で与えられる。

【００３０】現在、カメラ等の光学器械の自動焦点合わ
せを行うための測距方法としては、アクティブ型とパッ
シブ型が実用化されている。アクティブ型は、カメラ側
から光ビームを被写体に投影してその反射光を受けて測
距を行う。この方式では、投影光ビームとして赤外線等
の強力な発光装置が必要であり、遠距離測定が困難にな
る。また、多点測距を行う場合には受光部の調整が面倒
であるという欠点がある。

【００３１】そこで、これらの欠点のない測距システム
としてパッシブ型システムが提案されている。このパッ
シブ型測距システムは、例えば光ビームを投影しないで
被写体からの光を２つのレンズを通して２つのラインセ
ンサ上に像を結ばせて、その２つのラインセンサ上の像
の相関値から距離を計算するシステムである。したがっ
て、パッシブ型測距システムは、遠距離測距可能・低消
費電力という特徴によって従来のアクティブ型測距シス
テムに取って変わろうとしている。

【００３２】パッシブ型測距システムは、この様に優れ
た特性を持っているにも拘わらず、被写体が低コントラ
ストの場合には測距できないという欠点を持っている。
すなわち、パッシブ型システムでは２つのラインセンサ
上の像の相関をとるため、２つの像に違いがないような
低コントラストな被写体、例えば、白壁、芝生等に対し
て距離を測定することは困難である。

【００３３】従来のカメラにおいて、被写体が低コント
ラストであるために、被写体までの測距が困難な場合に
は、測距不可能として、シャッタが切れない機構となっ
ている。また、ある特定のレンズ位置に強制的に設定を
行ってしまう。そのために、写真撮影ができなかった
り、ピントのぼけた写真が撮影されやすい結果を招いて
しまう。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術によるパッシ
ブ型測距システムでは、測定対象である被写体が高コン
トラストである場合には、信頼性の高い測距値を得るこ
とができるが、被写体が低コントラストである場合に
は、測定不可能であったり、たとえ測定可能であっても
信頼性の高い測距値を得ることは困難であった。

【００３５】本発明の目的は、どのような被写体に対し
ても測距を行ない得る小型・低消費電力の測距システム
搭載カメラを提供することである。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明の測距システム搭
載カメラは、撮影の際に撮影対象である被写体の照度を
上げるために発光を行う発光体と、発光体の発光直後に
被写体からの反射光の光量を測定する反射光量測定手段
と、反射光量測定手段により測定された光量に基づき、
近距離又は遠距離の２値判断を行う距離判別手段とを有
し、距離判別手段により判断された距離値に基づいて、
カメラ主レンズの焦点合わせを行う。

【００３７】

【作用】発光体からの光を被写体に照射し、その反射光
の光量を測定することにより、被写体のコントラストの
高低差にはほとんど影響されないで、測距を行うことが
できる。低コントラストの被写体であっても、信頼性の
高い測距値を得ることができる。

【００３８】

【実施例】写真撮影の際、人物のストロボ撮影を行う
と、ストロボ光が目の網膜で反射され、目が赤く写し出
される、いわゆる赤目現象という問題がある。この赤目
現象を防止するために、ストロボによる撮影の直前にプ
レ発光を行い、瞳孔を閉じさせた後に主発光を行って撮
影する方法が現在実用化されようとしている。

【００３９】このプレ発光を利用して、被写体までの測
距を行うことができれば、自動焦点合わせ用に特別のプ
レ発光装置を搭載する必要がなくなり、低価格の構成で
効率よく焦点合わせを行なうことが可能になる。

【００４０】図２は、本発明の実施例による自動焦点合
わせを示すフローチャートである。ステップＳ１におい
て、カメラ本体に備えられたシャッタボタンが押された
後に、ステップＳ２において、自然入射光の光量を測定
する。写真撮影前には、定常状態において発せられる太
陽光等の自然光が被写体を照射している。その自然光の
照射による被写体の反射光を受光し、反射光の光量を測
定する。この測定された光量を、自然入射光量として記
憶する。

【００４１】次に、ステップＳ３において、ストロボの
プレ発光を行う。プレ発光は、撮影の際に被写体の照度
を上げるために照射する主発光と違い、測距のために発
光するものである。前述のように赤目防止のプレ発光と
兼用することもできる。プレ発光を行った後に、ステッ
プＳ４において、プレ発光に基づく被写体からの反射光
を受光し、反射光の光量を測定する。この時の反射光
は、自然光の照射による反射光と、ストロボのプレ発光
による反射光の両方が合わさったものである。被写体
が、カメラの近距離に位置していれば、プレ発光による
反射光の光量は多量に得られる。逆に、被写体が、カメ
ラから離れた位置に存在すれば、プレ発光による反射光
の光量が少量となる。続いて、ステップＳ５とステップ
Ｓ６が行われる。

【００４２】ステップＳ５では、ステップＳ４において
測定されたプレ発光後の反射光量から、ステップＳ２に
おいて測定された自然入射光量を減算する。この結果、
プレ発光の照射による反射光の光量のみが得られる。こ
のプレ発光反射光量をメモリに記憶する。もし、被写体
が無限遠の距離に位置していれば、減算により得られる
プレ発光反射光量は０となる。

【００４３】ステップＳ６では、通常の相関演算等によ
り被写体までの距離値を演算する。被写体からの光は、
２つのレンズを通して２つのラインセンサ上に像が結ば
れる。その２つのラインセンサ上の像間の相関度を演算
する。そして、ラインセンサ上の像の画素シフトを行
い、各位相差について相関度を演算し、相関度が最小と
なる２つの像の間の位相差より距離を算出する。

【００４４】この際に、被写体が白壁や一色に見える山
の様に低コントラストであれば、相関演算の結果より、
相関度の最小値を明瞭に判断することができなくなる。
つまり、図５（Ｂ）に示す相関度曲線がはっきりとした
Ｖ字形を示し、相関度の最小値が深い谷間を形成してい
れば、高コントラストの被写体であるので明瞭に相関度
の最小値を判断することができる。しかし、被写体が低
コントラストの場合には、相関度曲線がＶ字形を形成せ
ず、最小値と思われる位相差が複数箇所存在する。も
し、白壁等の単一色を有する被写体が、一様に同一光量
を発していれば、各位相差において全て同じ相関度が得
られる。このような状態では、最小相関度を求めること
ができない。

【００４５】以上のように、被写体が低コントラストの
場合には、相関演算により最小相関度を求め、その最小
相関度を用いて被写体までの距離を算出しても、信頼性
の高い距離値を求めることができない。そこで、相関演
算の結果より、または別のコントラスト演算により被写
体のコントラスト判断を行う。判断の結果、被写体が高
コントラストであれば、相関演算により十分信頼性のあ
る距離値を得ることが可能であるので、ステップＳ１０
に進む。

【００４６】ステップＳ１０では、ステップＳ６におい
て演算された最小相関度を示す位相差の値から、被写体
までの距離を算出する。算出された被写体距離より、主
レンズ位置を決定し、主レンズの位置合わせを行う。こ
れにより、レンズの被写体に対する焦点合わせが完了す
る。

【００４７】続いて、ステップＳ１１において、シャッ
タ幕が開き、フィルムが露光され、写真撮影が行われ
る。この際、必要に応じて、ストロボの主発光を行い、
被写体からの光量を十分に得られる状態を作り出した後
に、フィルムへの露光を行う。

【００４８】次に、ステップＳ６において、相関演算を
行い、被写体のコントラスト判断において、低コントラ
ストであると判断された場合について説明する。被写体
が低コントラストであると判断されると、ステップＳ１
０に進まず、スイッチＳＳＷが閉じられる。その結果、
ステップＳ５からステップＳ７へ進む。

【００４９】ステップＳ７では、ステップＳ５において
プレ発光の照射による反射光をメモリに記憶した後、記
憶されたプレ発光反射光量を評価する。被写体とカメラ
との距離が近距離であるほど、プレ発光反射光量は多く
なる。ここで、被写体が低コントラストの場合には、被
写体が遠くに存在するのか、近くに存在するのかの大ま
かな測距を行う。つまり、遠いか近いかの２つの被写体
位置のどちらかに振り分ける。

【００５０】一般の写真撮影では、人物撮影と風景撮影
が行われることが多い。人物撮影では、人物にピントを
合わせるので、２〜３［ｍ］程度の近距離に被写体が位
置することが多い。風景撮影では、遠方の山等を含めて
全体的にピントを合わせるので、無限遠にレンズ位置を
設定することが多い。そこで、特定の近距離値と無限遠
距離値の２つのレンズ位置のどちらかにレンズの位置合
わせを行う。

【００５１】レンズの位置合わせを行うために、プレ発
光反射光量の評価を行う。プレ発光反射光量が所定量よ
り多ければ、近距離に被写体があるとの判断をし、ステ
ップＳ８へ進む。ステップＳ８では、近距離に相当する
指定の主レンズ位置に設定を行う。そして、ステップＳ
１１へ進み、撮影を行う。

【００５２】逆に、プレ発光反射光量が所定量より少な
ければ、遠距離に被写体があるとの判断をし、ステップ
Ｓ９へ進む。ステップＳ９では、主レンズ位置を無限遠
に相当するインフ位置付近に設定を行う。そして、ステ
ップＳ１１へ進み、撮影を行う。

【００５３】ステップＳ１１では、必要に応じてストロ
ボの主発光を行い、その後、シャッタ幕が開き、フィル
ムが露光され、写真撮影が完了する。以上の説明では、
ステップＳ３からステップＳ５までを、ステップＳ６の
前に行なうようにしたが、ステップＳ６の距離演算の結
果により演算不可能となった場合にのみ、ステップＳ３
からステップＳ５までを行なうようにしてもよい。この
場合は、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ６、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ
５、Ｓ７の流れになる。

【００５４】図１は、本発明の実施例によるカメラの測
距装置の構成を示すブロック回路図である。まず、写真
撮影を行う被写体が、高コントラストの場合の回路動作
を説明する。

【００５５】被写体１から入射する光はレンズ２Ｂ，２
Ｒを通り、光センサを１次元に配列したラインセンサ３
Ｂ，３Ｒ上に結像する。基準レンズ２Ｂを通過した光は
基準ラインセンサ３Ｂ上に結像され、参照レンズ２Ｒを
通過した光は参照ラインセンサ３Ｒ上に結像される。ラ
インセンサ３Ｂ，３Ｒ上に結像された像は、電気信号に
変換され、それぞれ相関演算回路１１に供給される。

【００５６】相関演算回路１１は、２つのラインセンサ
３Ｂ，３Ｒ上に結像した像の間での相関演算を行う。２
つの像の間の位相差を変化させ、各位相差における相関
度を演算する。相関度の演算結果は、コントラスト判定
回路１２に供給される。

【００５７】コントラスト判定回路１２は、ラインセン
サ３上に結像された被写体のコントラストの程度を判定
する。相関演算回路１１において演算された各位相差に
おける相関度より、相関度曲線がＶ字形を形成し、信頼
性の高い最小相関度が得られれば、高コントラストの被
写体であるとの判定を行う。そして、補間演算回路１３
に各位相差における相関度情報を出力する。

【００５８】逆に、各位相差における相関度より、信頼
性の高い最小相関度が得られなければ、低コントラスト
の被写体であるとの判定を行い、スイッチＳＷを閉じる
ための制御信号を出力する。

【００５９】補間演算回路１３には、被写体が高コント
ラストであると判断された時のみ相関度情報が入力され
る。ラインセンサ３Ｂ，３Ｒの受光素子は、例えば２０
μｍのピッチで１次元に配列されている。相関度は、２
つのラインセンサ３Ｂ，３Ｒ間の位相差を変化させ、画
像面において２０μｍを単位とした距離毎に演算され
る。被写体までの距離が、受光素子のピッチの中間位置
に相当するときは、補間演算を行うことによってピッチ
間隔以上の解像度を得ることができる。例えば、図５
（Ｃ）に示した３点補間法等の補間法を用いることによ
り、高精度の最小相関度を演算することができる。演算
された最小相関度の位相差より、被写体までの距離を算
出し、その距離信号を主レンズ位置設定回路１５へ出力
する。

【００６０】主レンズ位置設定回路１５は、入力された
被写体までの距離信号から主レンズ位置を算出する。そ
して、主レンズ制御信号を生成出力し、主レンズの焦点
合わせが完了する。

【００６１】次に、写真撮影を行う被写体が、低コント
ラストの場合の回路動作を説明する。まず、前述の被写
体が高コントラストの場合と同様に、被写体１から入射
される光はレンズ２を通り、ラインセンサ３上に結像さ
れる。ラインセンサ３Ｂ，３Ｒ上に結像された像は、電
気信号に変換され、それぞれ相関演算回路１１に供給さ
れる。

【００６２】相関演算回路１１は、２つのラインセンサ
３Ｂ，３Ｒ上に結像した像の間での相関演算を行い、各
位相差における相関度情報は、コントラスト判定回路１
２に供給される。コントラスト判定回路１２は、ライン
センサ３上に結像された被写体のコントラストの程度を
判定する。相関演算回路１１において演算された各位相
差における相関度より、信頼性の高い最小相関度が得ら
れなければ、低コントラストの被写体であるとの判定を
行い、スイッチＳＷを閉じるための制御信号を出力す
る。

【００６３】また、被写体１から入射する光はレンズ２
Ｂを通り、ラインセンサ３Ｂ上に結像されると共にフォ
トダイオード４上にも結像される。フォトダイオード４
は、ラインセンサ３Ｂと同様に被写体の像の結像範囲を
受光面とする広いエリアの受光面を有することが望まし
い。フォトダイオード４上に照射された光は、電気信号
に変換された後、光量信号として出力される。

【００６４】カメラ本体に備えられたシャッタボタンを
押した後に、マイコン（図示せず）はシャッタ信号を受
けて、書込み信号ＷＲ１を記憶回路５に出力する。記憶
回路５は、書込み信号ＷＲ１を受けて、フォトダイオー
ド４より供給される光量信号を記憶する。この光量信号
は、自然入射光の光量信号である。

【００６５】差分回路６は、記憶回路５に記憶されてい
る光量信号と、フォトダイオード４から供給される光量
信号との差分をとる。差分回路６の−入力端子には、記
憶回路５より読み出された光量信号が入力され、＋入力
端子には、フォトダイオード４から供給される光量信号
が入力される。そして、フォトダイオード４が受光した
光量から記憶回路５に記憶されている自然入射光の光量
を引いた光量が出力される。

【００６６】マイコンは、記憶回路５に書込み信号ＷＲ
１を出力した後、ストロボのプレ発光を制御する。スト
ロボのプレ発光が行われると、ストロボ光が被写体１を
照射し、その反射光はレンズ２Ｂを通り、フォトダイオ
ード４の受光面に照射される。つまり、フォトダイオー
ド４には、自然入射光に加えて、ストロボ光による反射
光が照射される。フォトダイオード４に照射された光の
光量は、差分回路６において、記憶回路５に記憶された
自然入射光の光量との差分演算が行われる。この時に演
算された差分信号は、自然入射光を除いたストロボ光に
よる反射光の光量のみを表す。このプレ発光は外界の照
度に関わりなく、コントラスト値が低い時には行うよう
にマイコンで制御する。

【００６７】マイコンは、ストロボのプレ発光を制御し
た後に書込み信号ＷＲ２を記憶回路７に出力する。記憶
回路７は、書込み信号ＷＲ２を受けると、差分回路６よ
り供給されるストロボ光による反射光の光量を記憶す
る。

【００６８】コントラスト判定回路１２は、前述の通
り、被写体が低コントラストであるとの判定を行い、ス
イッチＳＷを閉じるための制御信号を出力している。こ
れにより、スイッチＳＷは閉じられ、記憶回路７に記憶
されているストロボ光の反射光量は、判別回路８に供給
される。

【００６９】判別回路８は、ストロボ光の反射光量よ
り、レンズの焦点を合わせたい被写体までの距離を算出
する。ストロボ光を被写体に照射した際に反射する光量
は、被写体が近いほど（距離の２乗に逆比例して）多く
なる。そこで、所定値より反射光量が多ければ、被写体
までの距離を例えば３［ｍ］の所定距離に設定する。逆
に、所定値よりも反射光量が少なければ、被写体までの
距離を無限遠に設定する。そして、設定された被写体ま
での距離信号を主レンズ位置設定回路１５へ出力する。

【００７０】主レンズ位置設定回路１５は、入力された
被写体までの距離信号から主レンズ位置を算出する。そ
して、主レンズ制御信号を生成出力し、主レンズの焦点
合わせが完了する。

【００７１】以上、測距装置において、マイコンが書込
み信号を制御し、受光によりフォトダイオード又はライ
ンセンサに蓄積された電荷量をディジタル信号に変換し
て、記憶回路に記憶させる場合を説明したが、これに限
られない。例えば、蓄積された電荷量をディジタル信号
に変換して、ラインセンサチップ上の記憶素子に記憶さ
せてもよい。また、蓄積された電荷量をアナログ値のま
ま、ラインセンサチップ上に記憶させてもよい。

【００７２】なお、本実施例では、位相差検出型の測距
法により、被写体が低コントラストである場合にのみ、
ストロボのプレ発光による反射光を利用した測距を行う
場合について説明した。しかし、レンズ付きフィルム等
の様に小型・低価格のカメラに対しては、細かな主レン
ズの焦点合わせを行う必要性がないために、精度の高い
測距を行わなくてもよい。したがって、ストロボのプレ
発光を利用した測距のみにより、大まかな測距を行って
もよい。そのようにすれば、相関演算等の位相差検出装
置をカメラに搭載せずに済むので、小型・軽量の構成で
自動焦点合わせを行うことのできるカメラを実現するこ
とができる。

【００７３】以上本実施例による測距装置によれば、悪
天候の日や夜間などにおいて、被写体からの光量を十分
に得ることができない状況においても、ストロボのプレ
発光を行うことにより測距を行うことができる。測距の
際に用いる光源として、カメラに既に搭載されているス
トロボを使用することにより、アクティブ型測距システ
ムに用いられている赤外線等の特別な光源を必要としな
い。

【００７４】プレ発光に用いる発光体として、本実施例
ではストロボ光源を用いる例について説明したが、これ
に限定されず、赤外ＬＥＤや白熱ランプ等を用いてもよ
い。被写体が低コントラストである場合には、従来のパ
ッシブ型測距システムの様にシャッタが切れなかった
り、完全なピントずれの写真に仕上がることはなく、十
分鑑賞に耐える写真を提供することができる。これによ
り、パッシブ型測距システムの特徴であるカメラの小型
・低消費電力を実現させた上で、より使い易いカメラを
実現することが可能である。

【００７５】本実施例では、非破壊型ＣＣＤセンサにつ
いて述べたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、蓄積電荷量が設定値に達するまでの時間を計測する
方式の測距センサ（たとえば、特公平３−６７２０３号
参照）に対しても適用可能である。この場合には、スト
ロボや白熱ランプによるプレ発光を行なった時と行なわ
ない時の電荷蓄積時間の差、または比を用いて距離を判
別することが可能である。

【００７６】さらに、ＣＣＤフォトセンサアレイとは別
のフォトダイオードによる光量検出に限定されるわけで
はなく、ＣＣＤフォトセンサアレイ光量の加算値による
光量検出、またはフォトセンサアレイ光量のピーク値に
よる光量判断等を用いることが可能である。

【００７７】演算方式に関しても、スイッチトキャパシ
タ方式は、本発明を説明するための一例であり、ディジ
タル演算を部分的または全部に行う場合にも、本発明を
適用できる。また、演算式についても（１）式に限定さ
れるわけではなく、相関度を計算できる式であれば本発
明に適用可能である。

【００７８】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、カ
メラは写真撮影用のカメラのみでなく、ロボット等の制
御用工業カメラでもよい。その他種々の変更、改良、組
合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【００７９】

【発明の効果】パッシブ型測距システムの低コントラス
ト時の問題を解決することができる。省スペースにて低
消費電力で信頼性の高いカメラレンズの焦点合わせを行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるカメラの測距装置の構成
を示すブロック回路図である。

【図２】本発明の実施例による自動焦点合わせを示すフ
ローチャートである。

【図３】従来の技術を示す。図３（Ａ）は構成例を示す
概略図、図３（Ｂ）は処理回路の回路図である。

【図４】従来の技術を示す。図４（Ａ）は光センサの概
略断面図、図４（Ｂ）はスイッチトキャパシタ積分回路
の概略回路図である。

【図５】相関演算による位相差検出を説明するための図
である。図５（Ａ）は基準部と参照部に得られる画像信
号を示すグラフ、図５（Ｂ）は得られる相関度曲線を示
すグラフ、図５（Ｃ）は３点補間の方法を説明するため
の概略図である。

【符号の説明】

１被写体２レンズ３ラインセンサ４フォトダイオード５，７記憶回路６差分回路８判別回路１１相関演算回路１２コントラスト判定回路１３補間演算回路１５主レンズ位置設定回路ＳＷスイッチＷＲ書込み信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤隆二宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 (72)発明者長谷川潤宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 (72)発明者田中良弘大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者濱村俊宏大阪府大阪市中央区安土町２丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影の際に撮影対象である被写体の照度
を上げるために発光を行う発光体と、前記発光体の発光直後に被写体からの反射光の光量を測
定する反射光量測定手段（４）と、前記反射光量測定手段により測定された光量に基づき、
近距離又は遠距離の２値判断を行う距離判別手段（８）
とを有し、前記距離判別手段により判断された距離値に
基づいて、カメラ主レンズの焦点合わせを行う測距シス
テム搭載カメラ。
【請求項２】さらに、前記発光体の発光前に被写体か
らの入射光の光量を測定する自然光量測定手段（４）
と、前記反射光量測定手段により測定された光量と前記自然
光量測定手段により測定された光量との差分を出力する
光量差分手段（６）とを有し、前記距離判別手段は、前
記光量差分手段が出力する差分に応じて、距離の２値判
断を行う請求項１記載の測距システム搭載カメラ。
【請求項３】さらに、同一被写体が結像された第１光
センサと第２光センサのそれぞれの光センサ上の画像間
の相関度を演算する相関演算手段（１１）と、前記相関演算手段により演算された相関度に基づいて、
コントラストの高低の２値判定を行うコントラスト判定
手段（１２）と、前記相関演算手段により演算された相関度に基づいて、
被写体までの距離を算出する距離算出手段（１３）とを
有し、前記コントラスト判定手段により、高コントラス
トであると判断された時には前記距離算出手段により算
出された距離値に応じてカメラ主レンズの焦点合わせを
行い、低コントラストであると判断された時には前記距
離判別手段により判断された距離値に応じてカメラ主レ
ンズの焦点合わせを行う請求項１ないし２記載の測距シ
ステム搭載カメラ。