JPH11122517A

JPH11122517A - 撮像装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Info

Publication number: JPH11122517A
Application number: JP9278594A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Onuki; 一朗大貫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】被写体までの距離を測距を簡単な構成で高精
度に行うことができる撮像装置を得る。【解決手段】フォーカスレンズ１０２、ズームレンズ
１０３を有する撮像光学系を介して主撮像素子１１１上
には、第１の被写体像ＩＭ１が形成され、受光レンズ１
２２を含む測距モジュール１２１を介して副撮像素子１
２４上には、第２の被写体像ＩＭ２が形成されている。
この状態で撮影準備スイッチ１４１がオンされると、上
記２つの像を取得して像倍率補正を行い、２つの画像の
大きさを揃えた後、２つの像の相対間隔を演算して被写
体ＯＢＪまでの距離を計算する。この計算値に基づいて
フォーカシングレンズ１０２を駆動し、合焦動作が行わ
れる。この動作を繰り返し実行することにより、連続的
な焦点調節が行われる。【効果】撮像光学系とその撮像素子を利用して三角測
量による測距を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体までの距離
を検知する測距機能を有する撮像装置及びこの撮像装置
に用いられるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像光学系により形成された被写
体像を静止画像として撮像素子で光電変換し、メモリ等
に記録するいわゆるディジタルスチルカメラが実用化さ
れている。このディジタルスチルカメラに用いられる自
動焦点調節用の焦点検出装置或いは測距装置として、（１）撮像光学系の異なる瞳領域を通過して結像した光
学像を、２次結像光学系によって焦点検出センサ上に１
対の２次像として再結像させ、この１対の２次像の相対
間隔に基づいて撮像光学系の焦点状態を検出する、いわ
ゆるＴＴＬ（Through The Taking Lens ）２次結像位相
差検出方式。（２）所定の基線長だけ隔たった１対の光学系により、
焦点検出センサ上に形成された１対の被写体像の相対間
隔に基づいて被写体までの絶対距離を検出する、いわゆ
るパッシブ三角測量方式。（３）投光系により形成された被写体上の測距用パター
ンを、所定の基線長だけ隔たった受光系で受光し、この
受光系の受光出力に基づいて被写体までの絶対距離を検
出する。いわゆるパッシブ三角測量方式。（４）撮像光学系の一部或いは撮像素子を光軸方向に微
小振動させ、この振動に同期して撮像素子上の被写体像
の高周波成分の変動具合に基づいて撮像光学系の焦点状
態を検出する、いわゆる山登り鮮鋭度検出方式。等が実用化されている。

【０００３】一方、前記ディジタルスチルカメラの撮影
領域確認用モニタ、すなわちファインダとしては、（ａ）撮像光学系で形成された被写体像を撮影者に観察
させる光学式ＴＴＬファインダ（ｂ）撮像光学系とは異なるファインダ光学系で形成さ
れた像を撮影者に観察させる光学式レンジファインダ（ｃ）被写体像の光電変換出力を液晶モニタ等に表示す
る光電式ファインダが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記焦点
検出装置或いは測距装置では以下のような欠点があっ
た。（１）のＴＴＬ２次結像位相検出方式では、撮影画
像取得用の撮像素子の他に焦点検出用の光電センサを用
いなければならず、焦点検出機構のコストアップや撮像
装置の大型化を招いていた。（２）のパッシブ三角測量
方式では、測距光学系の焦点距離や基線長をあまり大き
くできないため、測距精度を確保するためには各部品の
寸法精度を非常に高くする必要があった。（３）のアク
ティブ三角測量方式では、上記（２）と同様の欠点を有
するとともに、投射光を受光するための専用の受光素子
が必要で、焦点検出機構のコストアップを招いていた。
（４）の山登り方式では、ピントずれ量の大きい、すな
わち大デフォーカス時には瞬時に合焦位置を検出するこ
とができず、ムービーカメラには大きな障害とはならな
いが、ディジタルスチルカメラにおいては、シャッター
チャンスを逃す等、使い勝手が悪いものとなっていた。

【０００５】また、前記従来のファインダでは以下のよ
うな欠点があった。（ａ）の光学式ＴＴＬファインダで
は、撮影光束とファインダ光束の分離・切り換えを行う
クイックリターンミラー或いはハーフミラー等の機構が
必要で装置の大型化を招いていた。（ｂ）の光学式レン
ジファインダでは、焦点調節状態を表示するために二重
像合致機構が用いられるが、構造が複雑で高価であっ
た。（ｃ）の光電式ファインダでは画像の表示解像度が
粗く、正確な焦点調節状態の確認が困難であった。

【０００６】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、被写体までの距離の測距を簡単な構
成で高精度に行うと共に、良好なファインダを得ること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による撮像装置に
おいては、被写体からの光束を取り込み、第１の被写体
像を形成するための第１の結像光学手段と、上記第１の
被写体像を光電変換する第１の光電変換手段と、上記第
１の結像光学手段に対して所定の基線長だけ隔たって配
置され、第２の被写体像を形成する第２の結像光学手段
と、上記第２の被写体像を光電変換する第２の光電変換
手段と、上記第１及び第２の光電変換手段の出力から上
記第１の結像光学手段と被写体間の距離を検知する測距
手段とを設けている。

【０００８】また、本発明による撮像装置においては、
被写体に対して測距用の光束を投射して上記被写体上に
測距用パターンを形成する投光手段と、上記投光手段に
対して所定の基線長だけ隔たって配置され、上記測距用
パターンの像及び上記被写体の像を選択的に形成するた
めの結像光学手段と、上記測距用パターンの像及び被写
体の像を光電変換する光電変換手段と、上記測距用パタ
ーンの像を受光したときの上記光電変換手段の出力から
上記結像光学手段と上記被写体間の距離を検知する測距
手段とを設けている。

【０００９】さらに、本発明による撮像装置において
は、被写体からの光束を取り込み、被写体像を形成する
ための結像光学手段と、上記被写体像を光電変換する光
電変換手段と、上記結像光学手段と被写体間の距離を検
知する測距手段と、上記測距手段の出力に基づいて上記
結像光学手段の焦点調節を行う焦点調節手段と、上記光
電変換手段からの被写体像を表示する表示手段と、上記
測距手段と焦点調節手段の各出力から被写体像の焦点状
態を判定する焦点ずれ判定手段と、上記焦点ずれ判定手
段の出力に基づいて上記表示手段の被写体像の表示形態
を変化させる表示制御手段とを設けている。

【００１０】本発明によるコンピュータ読み取り可能な
記憶媒体においては、被写体からの光束を第１の結像光
学手段を介して取り込み、第１の被写体像を形成する手
順と、上記第１の被写体像を第１の光電変換手段を用い
て光電変換する手順と、上記第１の結像光学手段に対し
て所定の基線長だけ隔たって配置された第２の結像光学
手段を介して第２の被写体像を形成する手順と、上記第
２の被写体像を第２の光電変換手段を用いて光電変換す
る手順と、上記第１及び第２の光電変換手段の出力から
上記第１の結像光学手段と被写体間の距離を測距する手
順とを実行するためのプログラムを記憶している。

【００１１】本発明によるコンピュータ読み取り可能な
記憶媒体においては、被写体に対して投光手段を用いて
測距用の光束を投射して上記被写体上に測距用パターン
を形成する手順と、上記投光手段に対して所定の基線長
だけ隔たって配置された結像光学手段を介して上記測距
用パターンの像及び上記被写体の像を選択的に形成する
ための手順と、上記測距用パターンの像及び被写体の像
を光電変換手段を用いて光電変換する手順と、上記測距
用パターンの像を受光したときの上記光電変換手段の出
力から上記結像光学手段と上記被写体間の距離を測距す
る手順とを実行するためのプログラムを記憶している。

【００１２】本発明によるコンピュータ読み取り可能な
記憶媒体においては、被写体からの光束を結像光学手段
を介して取り込み、被写体像を形成するための手順と、
上記被写体像を光電変換手段を用いて光電変換する手順
と、上記結像光学手段と被写体間の距離を測距する手順
と、上記測距した距離に基づいて上記結像光学手段の焦
点調節を行う手順と、上記光電変換手段からの被写体像
を表示する手順と、上記測距した距離と上記焦点調節の
出力とから被写体像の焦点ずれを判定する手順と、上記
焦点ずれに基づいて上記表示の形態を変化させる手順と
を実行するためのプログラムを記憶している。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。（第１実施の形態）図１〜図５は本発明の第１の実施の
形態に関する図である。図１は本発明の第１の実施の形
態による撮像装置の構成図である。１０１はカメラボデ
ィで、被写体像の結像、焦点検出及び撮像のための各種
機能部を有する。ＯＢＪは被写体を示す。１０２は光軸
方向の進退によりフォーカシングを行うフォーカシング
レンズ群、１０３は同じく光軸方向の進退によりズーミ
ングを行うズーミングレンズ群、１０４は上記レンズ群
１０２及び１０３と共に所定の結像作用をなすリレーレ
ンズ群である。１０５は撮像光学系の入射光束を規制す
る絞りである。１０６は赤外カットフィルタで、被写体
ＯＢＪからの赤外光をカットし、可視光のみを通過させ
る。これらレンズ群１０２、１０３、１０４、絞り１０
５及び赤外カットフィルタ１０６を合わせて撮像光学系
が構成され、被写体ＯＢＪの第１の被写体像ＩＭ１が後
述する主撮像素子１１１上に形成される。１１１はＣＣ
Ｄ等の撮像素子で、上記第１の被写体像ＩＭ１を光電変
換する２次元の光電センサである。

【００１４】１２１は測距モジュールで、以下に述べる
各要素を含む。１２２は受光レンズで、測距すべき被写
体ＯＢＪの像を形成する。１２３は赤外カットフィルタ
で、受光レンズ１２２を通過した光束の赤外光をカット
し、可視光のみを通過させる。以上のレンズ１２２及び
赤外カットフィルタ１２３を合わせて上記撮像光学系と
は異なる結像パワーを有する測距光学系が構成され、被
写体ＯＢＪの第２の被写体像ＩＭ２が後述する副撮像素
子１２４上に形成される。１２４はＣＣＤ等の副撮像素
子で、上記第２の被写体像ＩＭ２を光電変換する２次元
の光電センサである。そして上記各要素を含むモジュー
ル１２１は上記撮像光学系の光軸に対し、基線長ＢＬだ
け隔たって配置されている。

【００１５】１３１はマイクロコンピュータ（以下マイ
コンと略す）で、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換
機能を有する１チップマイコンである。マイコン１３１
はＲＯＭに格納されたカメラのシーケンスプログラムに
従って、自動露出制御（ＡＥ）、自動焦点調節（Ａ
Ｆ）、撮像等のカメラの一連の動作を行う。そのために
マイコン１３１は、カメラボディ１０１内の周辺回路や
アクチュエータの動作を制御する。なお、上記ＲＯＭ
は、本発明による記憶媒体であり、半導体メモリ、光デ
ィスク、光磁気ディスク、磁気媒体等が用いられる。

【００１６】１３２は電源で、カメラ内各回路やアクチ
ュエータへ電源を供給する。１３３は上記主撮像素子１
１１を駆動制御するドライバで、撮像素子の電荷蓄積、
電荷転送、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）、ＡＧＣ
（オートゲインコントロール）、Ａ／Ｄ変換、γ補正、
ＡＷＢ（オートホワイトバランス）等の制御を行う。１
３４は上記副撮像素子１２４を駆動制御するドライバ
で、主撮像素子ドライバ１３３と同じく撮像素子の電荷
蓄積、電荷転送、ＣＤＳ、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換、γ補
正、ＡＷＢ等の制御を行う。１３５は主撮像素子１１１
で撮影した画像の画像信号データを記録・保存するため
のメモリで、半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディス
ク、磁気媒体等が用いられる。１３６は記録画像を外部
に出力する端子で、パーソナルコンピュータやプリンタ
に接続される。１３７はカメラボディ１０１の撮影条件
の表示機能や、撮影画像のモニタ機能を有するファイン
ダとして用いられる表示器で、液晶表示パネル等で構成
される。

【００１７】１４０はメインスイッチで、このスイッチ
がオンされるとマイコン１３１は撮影準備に関する所定
のプログラム、すなわち測光や焦点検出等の実行を許可
する。１４１、１４２はカメラのレリーズボタンに連動
したスイッチで、それぞれレリーズボタンの第１ストロ
ーク、第２ストロークの押下でオンとなる。すなわちス
イッチ１４１は撮影準備スイッチであり、このスイッチ
がオンされると測光、焦点検出、焦点調節等の撮影準備
動作が実行される。スイッチ１４２は撮影スイッチで、
このスイッチがオンされると撮像素子１１１に形成され
た撮影画像が取得され、画像メモリ１３５に記録され
る。１４３はＡＦモードスイッチで、自動焦点調節モー
ドの選択を行うスイッチである。１４４は表示スイッチ
で、撮影画像のモニタ表示を指示するスイッチである。

【００１８】１５１はフォーカシングレンズ１０２の進
退駆動を行うフォーカスアクチュエータ、１５２はフォ
ーカシングレンズ１０２の位置情報、すなわち被写体距
離情報を検知するフォーカスエンコーダである。１５３
はズーミングレンズ１０３の進退駆動を行うフォーカス
アクチュエータ、１５４はズーミングレンズ１０３の位
置情報、すなわち被写体距離情報を検知するズームエン
コーダである。１５５は絞りアクチュエータで、上記絞
り１０５の絞り込み及び開放復帰の駆動制御を行う。以
上の構成によりカメラボディ１０１は、被写体ＯＢＪの
第１の被写体像ＩＭ１及び第２の被写体像ＩＭ２を取得
し、後述する方法で測距、焦点調節及び撮像を行う。

【００１９】次に撮影準備前の測距時の被写体ＯＢＪの
結像状態について説明する。被写体ＯＢＪからの光束は
結像光学系を通過し、主撮像素子１１１上に第１の被写
体像ＩＭ１として結像されるとともに、測距モジュール
１２１内の副撮像素子１２４上に第２の被写体像ＩＭ２
が結像される。

【００２０】図２は上記２つの撮像素子１１１、１２４
及びこれらの撮像素子上に形成された２つの像の配置を
示す図である。１１２は主撮像素子１１１上の受光部
で、ｍ₁×ｎ₁個の受光ピクセル及びこのピクセルに蓄
積された電荷を転送する電荷転送部（垂直転送ＣＣＤ）
からなる。１１３は水平転送ＣＣＤで、受光部１１２内
の垂直転送ＣＣＤにより矢印ＴＲＶ方向に転送された電
荷を格納し、矢印ＴＲＨ方向に転送して信号出力部１１
４から撮像信号を撮像素子ドライバ１１３に出力する。
ＩＭ１_Tは撮像光学系がテレ端時の被写体ＯＢＪの像、
ＩＭ１_Wは撮像光学系がワイド端時の像である。すなわ
ち第１の被写体像ＩＭ１は撮像光学系の状態に応じて像
の大きさが変わる。

【００２１】１２５は副撮像素子１２４上の受光部で、
ｍ₂×ｎ₂個の受光ピクセル及びこのピクセルに蓄積さ
れた電荷を転送する電荷転送部（垂直転送ＣＣＤ）から
なる。１２６は水平転送ＣＣＤで、受光部１２５内の垂
直転送ＣＣＤにより矢印ＴＲＶ方向に転送された電荷を
格納し、矢印ＴＲＨ方向に転送して信号出力部１２７か
ら撮像信号を撮像素子ドライバ１３４に出力する。ＩＭ
２_INFは被写体ＯＢＪが無限遠に位置する時の像、ＩＭ
２_DEFは被写体ＯＢＪが有限距離に位置する時の像であ
る。すなわち第２の被写体像ＩＭ２は被写体ＯＢＪの距
離に応じて像の位置が変わる。

【００２２】図３は、上記第１の被写体像ＩＭ１及び第
２の被写体像ＩＭ２から被写体距離を検出するための像
倍率の補正原理を説明する図である。三角測量方式の測
距原理は、所定の基線長だけ隔たった２組の結像系に形
成された２像の相対位置から被写体の視差を検出し、被
写体距離を求めるものである。この場合、上記２像の大
きさが揃っている必要がある。しかしながら図２で説明
したように、第１の被写体像ＩＭ１は撮像光学系のズー
ム状態に応じてその大きさが変化する。また仮に２像の
光学的な大きさが等しくても、２つの撮像素子１１１、
１２４の受光部１１２と受光部１２５の画素数（或いは
画素サイズ）が異なるため、画像信号をディジタル的に
処理する場合は、その画素数の違いによる像の大きさ補
正を施す必要がある。

【００２３】本実施の形態においては、カメラボディ１
０１内のフォーカスエンコーダ１５２及びズームエンコ
ーダ１５４の検出結果から撮像光学系の結像特性を認識
し、その認識結果に基づいて第１の被写体像ＩＭ１の大
きさを第２の被写体像ＩＭ２の大きさに揃えるようにし
ている。図３は上述の大きさ補正を施した後のそれぞれ
の像を示す図である。図２では撮像素子上の光学像の大
きさを示していたが、図３はマイコン１３１内の画像演
算メモリ上の像信号を概念的に示している。ＩＭ２_DEF
は第２の演算メモリＲＡＭ２上における副撮像素子１２
４から読み出した像信号、ＩＭ１₀は第１の演算メモリ
ＲＡＭ１上における主撮像素子１１１から読み出して上
記大きさ補正を施した像信号である。この大きさ補正に
よって、ＩＭ２_DEFとＩＭ１₀は大きさが揃い、相対位
置のみが異なっている。

【００２４】図４は上記２つの演算メモリＲＡＭ１、Ｒ
ＡＭ２上の像信号の相対間隔を示す概念図である。公知
の相関演算アルゴリズムに従って像ＩＭ１₀に対するＩ
Ｍ２ _DEFの相対間隔Ｖ_DEFを求め、基準間隔Ｖ₀、受光
レンズ１２２の焦点距離ｆ、測距モジュール１２１の基
線長ＢＬを用い、被写体ＯＢＪまでの距離ＤＳＴを以下
の式、ＤＳＴ＝（ｆ＊ＢＬ）／ΔＶ ………（１）ただし、 ΔＶ＝Ｖ_DEF−Ｖ₀ ………（２）により検出できる。ここで、理想的には被写体が無限遠
の時に基準間隔Ｖ₀がゼロになるが、一般にカメラの製
造過程において各光学系や撮像素子の位置ずれが生じる
ため、本実施の形態では、フォーカシングレンズ１０２
及びズーミングレンズ１０３の位置に応じた基準間隔Ｖ
₀の情報をマイコン１３１内のＲＯＭに記憶している。

【００２５】図５は第１の実施の形態によるカメラボデ
ィ１０１において、焦点検出、焦点調節及び撮影操作を
行う場合のマイコン１３１の制御フローを示すフローチ
ャートである。次に前述の図１〜図４を参照しながら図
５の制御フローを説明する。カメラボディ１０１のメイ
ンスイッチ１４０がオンされると、マイコン１３１はス
リープ状態から脱し、ステップ（１０１）からステップ
（１０２）へ進む。ステップ（１０２）においては、カ
メラボディ１０１内の各スイッチ１４１〜１４４の状態
検知を行う。ステップ（１０３）では、レリーズボタン
の第１段階押下によりオンとなる撮影準備スイッチ１４
１（ＳＷ１）の状態検知を行い、このスイッチ１４１が
オフの時にはステップ（１０２）へ戻る。スイッチ１４
１がオンになったらステップ（１０４）へ進み、以下の
撮影準備動作を行う。

【００２６】ステップ（１０４）では主撮像素子１１１
を駆動し、画像信号を取得する。ステップ（１０５）で
は上記ステップ（１０４）で取得した画像信号の処理を
行う。具体的には、画像信号のＡ／Ｄ変換、ホワイトバ
ランス、γ補正等の処理を行う。ステップ（１０６）で
は上記ステップ（１０６）で演算処理した画像信号から
被写体輝度情報を演算し、所定の露出制御プログラム線
図に従って、絞り１５５の絞り込み制御値と主撮像素子
１１１の露光時間（電荷蓄積時間）の演算を行う。ステ
ップ（１０７）では上記ステップ（１０４）及びステッ
プ（１０５）で得た主撮像素子１１１による画像信号、
すなわち図２のＩＭ１_W或いはＩＭ１_Tの画像信号を表
示器１３７に表示する。ステップ（１０８）ではＡＦモ
ードスイッチ１４３の設定を判別し、自動合焦（ＡＦ）
モードか否かの判定を行う。ＡＦモードでなければステ
ップ（１２０）へジャンプし、ＡＦモードであればステ
ップ（１１１）へ進んで以下のＡＦ動作を実行する。

【００２７】ステップ（１１１）ではマイコン１３１は
フォーカスエンコーダ１５２の状態検知を行い、続いて
ステップ（１１２）でズームエンコーダ１５４の状態検
知を行い、レンズが現在どのような光学状態にあるのか
を判断する。ステップ（１１３）では図３で説明したよ
うに、第１の被写体像ＩＭ１の大きさを第２の被写体像
の大きさに揃えるための係数、すなわち像倍率補正係数
をマイコン１３１のＲＯＭから読み出す。これは上記フ
ォーカスエンコーダ１５２及びズームエンコーダ１５４
の状態に対応したマトリクスデータとして、ＲＯＭに格
納されている。ステップ（１１４）では上記像倍率補正
係数と同様にＲＯＭより像の位置ずれ補正量Ｖ₀を読み
出す。

【００２８】ステップ（１１５）では副撮像素子１２４
を駆動し、画像信号を取得する。ステップ（１１６）で
は上記ステップ（１１５）で取得した画像信号の処理を
行う。具体的には、画像信号のＡ／Ｄ変換、ホワイトバ
ランス、γ補正等の処理を行う。ステップ（１１７）で
は上記ステップ（１０５）で取得した第１の被写体像Ｉ
Ｍ１の画像信号をステップ（１１３）で読み出した像倍
率補正係数を乗じて像の大きさ補正を行う。ステップ
（１１８）では前述の式（１）（２）に従い、上記ステ
ップ（１１７）で得た像倍率補正後の第１の被写体像Ｉ
Ｍ１、上記ステップ（１１６）で得た第２の被写体像Ｉ
Ｍ２及びステップ（１１４）で得た位置ずれ補正量Ｖ₀
を用いて、被写体距離演算を行う。ステップ（１１９）
では上記演算結果に基づいて、フォーカシングレンズ１
０２を駆動し、撮像用の第１の被写体像ＩＭ１を合焦さ
せる。

【００２９】ステップ（１２０）では撮影スイッチ１４
２（ＳＷ２）の状態判別を行い、このスイッチ１４２が
オフならステップ（１０２）へ戻り、ステップ（１０
２）〜ステップ（１１９）の動作、すなわち自動焦点調
節動作を繰り返し実行する。ステップ（１２０）におい
て撮影スイッチ１４２がオンと判別されると、レリーズ
操作されたと判断して、ステップ（１２１）へ移行す
る。ステップ（１２１）ではステップ（１０６）で演算
した絞り制御値に従って、絞りアクチュエータ１５５を
駆動する。ステップ（１２２）では撮影のための主撮像
素子１１１の電荷蓄積・電荷転送等の制御を行う。

【００３０】ステップ（１２３）では前述のステップ
（１０５）と同様、上記ステップ（１２２）で取得した
画像信号の処理を行う。具体的には、画像信号のＡ／Ｄ
変換、ホワイトバランス、γ補正及び圧縮等の処理を行
う。ステップ（１２４）では上記ステップで演算処理し
た信号を画像メモリ１３５に記録保存する。ステップ
（１２５）ではステップ（１２４）で記録した画像を表
示器１３７に表示し、撮影者に対して撮影済み画像を確
認させる。ステップ（１２６）では絞りアクチュエータ
１５５を復帰駆動させ、絞り１０５を開放復帰する。以
上で撮影動作が終了し、ステップ（１０２）へ戻る。

【００３１】以上のフローによるカメラの動作を改めて
概説する。撮影準備段階では図１或いは図２のように、
撮像光学系を介して主撮像素子１１１上に第１の被写体
像ＩＭ１が、受光レンズ１２２を介して副撮像素子１２
４上に第２の被写体像ＩＭ２が形成されている。ここで
撮影者によってメインスイッチ１４０及び撮影準備スイ
ッチ１４１がオンされると、カメラは上記２つの像を取
得して図３のように像倍率補正を行い、続いて図４のよ
うに２像の相対間隔を演算して被写体ＯＢＪまでの距離
を計算する。そこでこの計算値に基づいてフォーカシン
グレンズ１０２を駆動し、合焦動作がなされる。この動
作を繰り返し実行することにより、連続的な焦点調節が
なされる。一方、第１の被写体像ＩＭ１を表示器１３７
に表示し、撮影者に撮影構図と焦点調節状態を知らせ
る。続いて撮影スイッチ１４２がオン操作されると、主
撮像素子１１１上に投影された被写体像を取得し、画像
メモリ１３５に記録保存するとともに、撮影済み画像を
表示器１３７に表示する。

【００３２】上記第１の実施の形態によれば、測距モジュールを簡素化できるため、小型・安価の自
動合焦カメラを実現できる。撮像光学系が測距光学系を兼ねるため、例えばより高
精度な測距が必要な望遠撮影時には測距用被写体像も大
きく投影されるため、撮像光学系の状態に応じた測距精
度が確保できる。撮像光学系の状態に応じた測距用パラメータを用いて
測距演算時のパラメータ補正、例えば像倍率補正を行う
ため、撮像光学系の状態が変化しても常に正確な被写体
距離検出が可能である。撮影準備段階で自動合焦動作を繰り返し実行するた
め、撮影開始命令が発せられてから撮像が行われるまで
のレリーズタイムラグを短くできる。上記自動合焦された被写体像を液晶モニタ等の表示器
１３７に表示するため、被写体像の焦点状態をリアルタ
イムで正確に視認可能である。という効果が得られる。

【００３３】（第２の実施の形態）上記第１の実施の形
態は、１組の撮像系と１組の測距モジュールとで構成し
た、いわゆるパッシブ三角測量方式の測距装置であっ
た。以下に示す第２の実施の形態は、１組の撮像系と１
組の投光系からなるアクティブ三角測量方式の測距装置
を提供するものである。図６〜図１２は第２の実施の形
態の構成及び作用を説明する図であり、図６は測距時の
撮像装置の配置を示している。これらの図においては第
１の実施の形態と同一の作用をする部材は同一番号で示
して有り、同一部材の詳細な説明は省略する。

【００３４】２０１はカメラボディで、被写体像の結
像、焦点検出及び撮像のための各種機能部を有する。１
０２〜１０５は第１の実施の形態と同様の撮像光学系で
ある。２０６は赤外カットフィルタで、被写体ＯＢＪか
らの赤外光をカットし、可視光のみを通過させる。この
フィルタ２０６は図６に示す測距時は撮像光束外に退避
している。２０７は赤外透過フィルタ２０７で、被写体
ＯＢＪからの可視光をカットし、赤外光のみを通過させ
る。このフィルタ２０７は測距時は撮像光束内に挿入さ
れている。これらレンズ群１０２、１０３、１０４、絞
り１０５及びフィルタ１０６、１０７を合わせて撮像光
学系が構成される。２１１はＣＣＤ等の撮像素子で、撮
像用の被写体像或いは後述する測距用の赤外スポット像
を光電変換する２次元の光電センサであり、可視光から
赤外光までの波長の光に対して感度を有している。

【００３５】２２１は投光モジュールで、以下に述べる
各要素を含む。２２２は投光レンズで、発光素子２２４
上の発光部２２３から発せられた赤外光を被写体ＯＢＪ
に投光する。上記各要素を含むモジュール２２１は撮像
光学系の光軸に対し、基線長ＢＬだけ隔たって配置され
ている。これにより被写体ＯＢＪ上には、発光部２２３
の投影像に当たる測距用のパターン、すなわち赤外スポ
ットＳＰＴが形成される。この赤外スポットＳＰＴは撮
像光学系を介して主撮像素子２１１上の中心から所定距
離だけ隔たった位置に、赤外スポット受光像ＳＰＴ１と
して形成される。この時、撮像光束内には赤外透過フィ
ルタ２０７が挿入されているため、被写体ＯＢＪ自身の
光束は通過せず、赤外スポットＳＰＴからの光束のみが
主撮像素子２１１に到達する。

【００３６】２３４は発光素子２２４を駆動するドライ
バで、後述するマイコン２３１の命令に従い、測距時に
発光素子２２４から測距用の赤外光を投射する。２３１
はマイコンで、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換機
能を有する１チップマイコンである。マイコン２３１は
本発明による記憶媒体としてのＲＯＭに格納されたカメ
ラのシーケンスプログラムに従って、第１の実施の形態
と同様に自動露出制御（ＡＥ）、自動焦点調節（Ａ
Ｆ）、撮像等のカメラの一連の動作を行う。そのために
マイコン２３１は、カメラボディ２０１内の周辺回路や
アクチュエータの動作を制御する。電源１３２、ドライ
バ１３３、メモリ１３５、端子１３６、表示器１３７、
スイッチ１４０〜１４４、１５１〜１５５は第１の実施
の形態と同様である。

【００３７】２６１は光学ファインダで、前群レンズ２
６２、変倍レンズ２６３、ポロプリズム等からなる正立
プリズム２６４、視野マスク２６５及び接眼レンズ２６
６で構成される。また２６７は前述のズーミングレンズ
１０３と変倍レンズ２６３とをメカニカルに連結するズ
ーム連動部材である。この部材２６７により、撮像光学
系のズーミングに連動して光学ファインダ２６１の倍率
が自動的に調節される。２６８は光学ファインダ２６１
近傍に配置された測光素子で、光学ファインダ２６１内
の光束を不図示のビームスプリッタで分離し、撮影に先
立って被写体の輝度を測定する。上記構成による光学フ
ァインダ２６１により、被写体ＯＢＪの正立実像がＩＭ
２が視野マスク２６５内に投影され、撮影者は接眼レン
ズ２６６を介してファインダ像ＩＭ２を観察することに
より、撮影範囲の確認ができる。

【００３８】次に撮影準備段階である測距時における赤
外スポット受光像ＳＰＴ１の結像状態について説明す
る。図７は測距時に主撮像素子上に形成された赤外スポ
ット受光像ＳＰＴ１の配置を示す図である。２１２は主
撮像素子２１１上の受光部で、ｍ₁×ｎ₁個の受光ピク
セル及びこのピクセルに蓄積された電荷を転送する電荷
転送部（垂直転送ＣＣＤ）からなる。２１３は水平転送
ＣＣＤで、受光部２１２内の垂直転送ＣＣＤにより矢印
ＴＲＶ方向に転送された電荷を格納し、矢印ＴＲＨ方向
に転送して信号出力部２１４から撮像信号を撮像素子ド
ライバ１３３に出力する。ＳＰＴ１_Tは撮像光学系がテ
レ端時の赤外スポットＳＰＴの受光像、ＳＰＴ１ _Wは撮
像光学系がワイド端時の受光像である。すなわちこの受
光像は撮像光学系の状態に応じて像の大きさ及び投影位
置が変わる。

【００３９】図８は、上記受光像ＳＰＴ１_T或いはＳＰ
Ｔ１_Wを第１の実施の形態と同様の演算を施して大きさ
及び位置を正規化したもので、正規化された像信号がＳ
ＰＴ１₀で示されている。この信号ＳＰＴ１₀の重心位
置と所定の基準位置Ｃとの相対間隔Ｖ_DEFを求め、基準
間隔Ｖ₀、撮像光学系の正規化された焦点距離ｆ₀、焦
点検出モジュール１２１の基線長ＢＬを用い、被写体Ｏ
ＢＪまでの距離ＤＳＴを第１の実施の形態と同様に前記
式（１）（２）により検出できる。なお、第１の実施の
形態と同様に、フォーカシングレンズ１０２及びズーミ
ングレンズ１０３の位置に応じた基準間隔Ｖ₀の情報を
マイコン２３１内のＲＯＭに記憶している。またｆ₀は
上記受光像の大きさ及び位置の正規化演算によって正規
化された撮像光学系の焦点距離で、ズーム状態が変化し
ても常に図８の正規化された像信号ＳＰＴ１₀を得るた
めの、仮想的な焦点距離である。上記式（１）（２）に
より計算した被写体ＯＢＪまでの距離ＤＳＴに基づいて
フォーカシングレンズ１０２を駆動すれば、被写体ＯＢ
Ｊが自動的に合焦される。

【００４０】図９は、上記自動焦点調節動作が完了した
後にカメラボディ２０１の撮影スイッチ１４２がオン操
作され、撮像状態になった時のカメラの構成図である。
撮影スイッチ１４２がオン操作されると、発光素子２２
４は赤外光の投射を停止する。その後、フィルタアクチ
ュエータ２０８を駆動して赤外透過フィルタ２０７を撮
影光束外に退避させるとともに、赤外カットフィルタ２
０６を撮影光束内に挿入する。すると撮像光学系を介し
て被写体ＯＢＪの像ＩＭ１が主撮像素子２１１上に形成
される。

【００４１】図１０は上記撮影時における主撮像素子２
１１における被写体像の結像状態を示す図である。被写
体ＯＢＪの１次像ＩＭ１が受光部２１２上に投影されて
いる。従って、この状態で像信号を取り込み、カメラボ
ディ２０１の画像メモリ１３５に記録することで、撮像
が行われる。

【００４２】図１１は撮像後の表示器１３７の表示状態
を示す図である。図１０で取得された像ＩＭ１が、表示
器１３７の表示画面上に撮影済み像ＩＭ１Ｌとして表示
され、撮影者に正しい撮影がなされたか否かを知らせ
る。

【００４３】図１２は第２の実施の形態によるカメラボ
ディ２０１において、焦点検出、焦点調節及び撮影操作
を行う場合のマイコン２３１の制御フローを示すフロー
チャートである。次に前述の図６〜図１１を参照しなが
ら図１２の制御フローを説明する。カメラボディ２０１
のメインスイッチ１４０がオンされると、マイコン２３
１はスリープ状態から脱し、ステップ（２０１）からス
テップ（２０２）へ進む。ステップ（２０２）において
は、カメラボディ２０１内の各スイッチ１４１〜１４４
の状態検知を行う。

【００４４】ステップ（２０３）では、レリーズボタン
の第１段階押下によりオンとなる撮影準備スイッチ１４
１（ＳＷ１）の状態検知を行い、このスイッチ１４１が
オフの時にはステップ（２０２）へ戻る。スイッチ１４
１がオンになったらステップ（２０４）へ進む。ステッ
プ（２０４）では測光素子２６８の出力を読み出して被
写体輝度情報を演算し、所定の露出制御プログラム線図
に従って、絞り１０５の絞り込み制御値と撮像素子２１
１の撮像時の露光時間（電荷蓄積時間）の演算を行う。
ステップ（２０５）ではＡＦモードスイッチ１４３の設
定を判別し、自動合焦（ＡＦ）モードか否かの判定を行
なう。そしてＡＦモードでなければステップ（２１９）
へジャンプし、ＡＦモードであればステップ（２１１）
へ進む。

【００４５】ステップ（２１１）ではマイコン２３１は
ズームエンコーダ１５４の状態検知を行い、レンズが現
在どのような光学状態にあるかを判断する。なお本実施
の形態では、測距時はフォーカシングレンズ１０２は常
に無限端に相当する初期位置状態にあるので、フォーカ
スエンコーダ１５２の状態検知は行わない。ステップ
（２１２）では図８で説明したように、赤外スポット受
光像ＳＰＴ１の大きさを基準値に揃えるための係数、す
なわち像倍率補正係数をマイコン２３１のＲＯＭから読
み出す。これは上記ズームエンコーダ１５４の状態に対
応したマトリクスデータとして、ＲＯＭに格納されてい
る。

【００４６】ステップ（２１３）では前記像倍率補正係
数と同様にＲＯＭより像の位置ずれ補正量Ｖ₀を読み出
す。ステップ（２１４）では発光素子２２４を駆動し、
被写体ＯＢＪに向かって測距用の赤外光を投影する。ス
テップ（２１５）では主撮像素子２１１を駆動し、赤外
スポット受光像ＳＰＴ１の信号を取得する。ステップ
（２１６）では上記ステップで取得した受光信号の処理
を行う。具体的には、像信号のＡ／Ｄ変換を行う。ステ
ップ（２１７）では上記ステップ（２１６）で取得した
赤外スポット受光像ＳＰＴ１の画像信号をステップ（２
１２）で読み出し像倍率補正係数を乗じて像の大きさ補
正を行い、図８のように正規化された信号ＳＰＴ１₀に
変換する。ステップ（２１８）では前述の式（１）
（２）に従って、上記ステップ（２１７）で取得た正規
化信号ＳＰＴ１₀、上記ステップ（２１３）で得た位置
ずれ補正量Ｖ₀を用いてＶ_DEFを演算し、被写体距離Ｄ
ＥＦを計算する。

【００４７】ステップ（２１９）では撮影スイッチ１４
２の状態判別を行い、このスイッチ１４２がオフならス
テップ（２０２）へ戻り、ステップ（２０２）〜ステッ
プ（２１８）の動作、すなわち測距動作を繰り返し実行
する。ステップ（２１９）において撮影スイッチ１４２
がオンと判別されると、レリーズ操作されたと判断し
て、ステップ（２２１）へ移行する。ステップ（２２
１）では上記ステップ（２１８）の演算結果に基づい
て、フォーカシングレンズ１０２を駆動し、被写体像Ｉ
Ｍ１を合焦させる。ステップ（２２２）ではフィルタア
クチュエータ２０８を駆動して赤外透過フィルタ２０７
を撮影光束外に退避させ、代わりに赤外カットフィルタ
２０６を撮影光束内に挿入する。ステップ（２２３）で
はステップ（２０４）で演算した絞り制御値に従って、
絞りアクチュエータ１５５を駆動する。

【００４８】ステップ（２２４）では撮影のための主撮
像素子の電荷蓄積・電荷転送等の制御を行う。ステップ
（２２５）では上記ステップで取得した画像信号の処理
を行う。具体的には、画像信号のＡ／Ｄ変換、ホワイト
バランス、γ補正、及び圧縮等の処理を行う。ステップ
（２２６）では上記ステップで演算処理した信号を画像
メモリ１３５に記録保存する。ステップ（２２７）では
ステップ（２２６）で記録した画像を表示器１３７に表
示し、撮影者に対して撮影済み画像を確認させる。ステ
ップ（２２８）では絞りアクチュエータ１５５を復帰駆
動させ、絞り１０５を開放復帰する。ステップ（２２
９）では赤外カットフィルタ２０６と赤外透過フィルタ
２０７位置を測距時の位置に反転復帰させる。ステップ
（２３０）ではフォーカシングレンズ１０２を初期位置
に復帰させる。以上で撮影動作が終了し、ステップ（２
０２）へ戻る。

【００４９】以上のフローによるカメラの動作を改めて
概説する。撮影者によって撮影準備のスイッチ操作がな
されると、図６のように投光モジュール２２１から赤外
光が被写体ＯＢＪに向けて投射され、被写体上に赤外ス
ポットＳＰＴが形成される。すると撮像光学系は赤外ス
ポットＳＰＴの像を赤外透過フィルタ２０７を介して主
撮像素子２１１上に結像し、スポット像の基準位置から
のずれ量に基づいて被写体ＯＢＪまでの距離を検出す
る。続いて撮影操作がなされると、赤外光の投射を停止
するとともに上記測距結果に基づいてフォーカスレンズ
駆動を行う。そして図９のように主撮像素子２１１前面
のフィルタを被写体撮影用の赤外カットすなわち可視光
透過フィルタ２０６に切り換えて撮像を行い、取得画像
を画像メモリ１３５に記録保存するとともに、撮影済み
画像を表示器１３７に表示する。

【００５０】上記第２の実施の形態によれば、前記第１
の実施の形態による効果〜の他に、赤外光を投射するアクティブ三角測量方式の測距装置
を提供できるため、被写界が暗い場合でも正確な距離検
知が可能である。大口径の撮像光学系で赤外スポット像を取得するた
め、遠い被写体に対しても測距可能である。測距時と撮像時とで赤外光を透過するフィルタと遮断
するフィルタとを切り換えるため、被写界が明るい場合
にも外光の影響を受けることなく測距できると共に、撮
像時には赤外光による撮影画像の低下を防止でき、高品
位の画像を得ることができる。光学ファインダを有するため、測距等の撮影準備時に
液晶モニタ等による画像表示を行なう必要がなく、省電
化が図れる。という効果が得られる。

【００５１】（第３の実施の形態）前記第１の実施の形
態では、測距時には液晶モニタ等の表示器１３７に主撮
像素子１１１の像をそのまま表示していた。しかし液晶
モニタは表示の解像度が粗く、合焦状態の大雑把な把握
は可能だが、正確な確認は困難である。そこで以下に示
す第３の実施の形態は、第１の被写体画像に対して第２
の被写体画像をピントずれ量に比例した量だけずらして
重ねて表示する。いわゆる二重像合致式のファインダを
提供するものである。

【００５２】図１３〜図１６は第３の実施の形態に関す
る図である。図１３は第３の実施の形態に用いられるカ
メラボディ３０１の構造を示す図で、その構成は第１の
実施の形態のものと同一であり、測距時の制御形態と画
像の表示形態のみが異なる。そこで図１３のカメラボデ
ィ３０１においては、マイコン３３１と表示器３３７が
第１の実施の形態と異なる番号で示してある他は、すべ
て同一構成・同一作用をなすため、詳しい説明は省略す
る。

【００５３】図１４は第１の実施の形態の図４に対応す
るもので、演算メモリ上に形成された撮像用の第１の被
写体像ＩＭ３１₀と測距モジュール１２１内に第２の被
写体像ＩＭ３２_DEFを示している。ただし第１の実施の
形態では第１の被写体像ＩＭ１の大きさを第２の被写体
像に揃えて演算していたが、本第３の実施の形態ではこ
れらの像を表示用に用いるため、第２の被写体像を撮影
用の第１の被写体像に揃え、表示器３３７に表示される
画像の大きさ及び範囲が、撮像領域に一致するようにし
ている。

【００５４】図１５は上記図１４の像信号を表示する表
示器３３７の表示形態を示す図である。表示領域の全面
には主撮像素子１１１の像ＩＭ３１Ｌが表示される。一
方、表示領域の中央の矩形部ＡＲは二重像表示エリア
で、このエリア内には副撮像素子１２４の像のうち、一
部が切り出された像ＩＭ３２Ｌが上記像ＩＭ３１Ｌに重
ねて表示されている。そしてこの像ＩＭ３１Ｌと像ＩＭ
３２Ｌは次式、ＤＥＬＴＡ＝Ｋ＊（Ｖ_DEF−Ｄ_FOCUS） ………（３）で計算された量ＤＥＬＴＡだけずらして表示される。こ
こでＶ_DEFは被写体ＯＢＪまでの距離に関する量、Ｄ
_FOCUSはフォーカシングレンズ１０２の繰り出し量に関
する量、Ｋは表示のずらし量を拡大して視認性を上げる
ための係数である。

【００５５】例えば被写体ＯＢＪの距離が無限大で、こ
れを合焦させるためのフォーカシングレンズ１０２の繰
り出し量がゼロとすると、ＤＥＬＴＡ＝Ｋ＊（Ｖ_DEF−Ｄ_FOCUS）＝Ｋ＊（０−０）＝０ ………（４）となる。また被写体距離が有限ならそれに応じたＶ_DEF
とＤ_FOCUSの値が用いられるが、フォーカシングレンズ
１０２の繰り出しによって被写体が合焦状態にあれば、
この時もＤＥＬＴＡ＝０となる。すなわち、ずれ量ＤＥ
ＬＴＡは被写体ＯＢＪに対する撮像系の焦点ずれ量に相
当し、被写体像ＩＭ１が合焦状態にあれば常にＤＥＬＴ
Ａ＝０となる。従って以上の構成により二重像合致式フ
ァインダが実現できる。

【００５６】図１６は第３の実施の形態のカメラボディ
３０１において、焦点検出、焦点調節及び撮影操作を行
う場合のマイコン３３１の制御フローを示すフローチャ
ートである。次に前述の図１３及び図１５を参照しなが
ら図１５の制御フローを説明する。カメラボディ３０１
のメインスイッチ１４０がオンされると、マイコン３３
１はスリープ状態から脱し、ステップ（３０１）からス
テップ（３０２）へ進む。ステップ（３０２）において
は、カメラボディ３０１内の各スイッチ１４１〜１４４
の状態検知を行う。ステップ（３０３）では、レリーズ
ボタンの第１段階押下によりオンとなる撮影準備スイッ
チ１４１（ＳＷ１）の状態検知を行い、このスイッチ１
４１がオフの時にはステップ（３０２）へ戻る。スイッ
チ１４１がオンになったらステップ（３０４）へ進む。

【００５７】ステップ（３０４）では主撮像素子１１１
を駆動し、画像信号を取得し、ステップ（３０５）では
上記ステップで取得した画像信号の処理を行う。具体的
には、画像信号のＡ／Ｄ変換、ホワイトバランス、γ補
正等の処理を行う。ステップ（３０６）では上記ステッ
プ（３０４）で演算処理した画像信号から被写体輝度情
報を演算し、所定の露出制御プログラム線図に従って、
絞り１５５の絞り込み制御値と主撮像素子１１１の露光
時間（電荷蓄積時間）の演算を行う。ステップ（３０
７）ではＡＦモードスイッチ１４３の設定を判別し、自
動合焦（ＡＦ）モードか否かの判定を行う。そしてＡＦ
モードでなければステップ（３２２）へジャンプし、Ａ
Ｆモードであればステップ（３１１）へ進む。

【００５８】ステップ（３１１）ではマイコン３３１は
フォーカスエンコーダ１５２の状態検知を行い、続いて
ステップ（３１２）でズームエンコーダ１５４の状態検
知を行い、レンズが現在どのような光学状態にあるのか
を判断する。ステップ（３１３）では図３における説明
と同様に、第１の被写体像ＩＭ１の大きさと第２の被写
体像の大きさに揃えるための係数、すなわち像倍率補正
係数をマイコン３３１のＲＯＭから読み出す。これは上
記フォーカスエンコーダ１５２及びズームエンコーダ１
５４の状態に基づいたマトリクスデータとして、ＲＯＭ
に格納されている。ステップ（３１４）では上記像倍率
補正係数と同様にＲＯＭより位置ずれ補正量Ｖ₀を読み
出す。

【００５９】ステップ（３１５）では副撮像素子１２４
を駆動し、画像信号を取得する。ステップ（３１６）で
は上記ステップ（３１５）で取得した画像信号の処理を
行う。具体的には、画像信号のＡ／Ｄ変換、ホワイトバ
ランス、γ補正等の処理を行う。ステップ（３１７）で
は上記ステップ（３１５）で取得した第２の被写体像Ｉ
Ｍ２の画像信号をステップ（３１３）で読み出した像倍
率補正係数の逆数を乗じて像の大きさ補正を行う。ステ
ップ（３１８）では前述の式（１）（２）に従い、上記
ステップ（３１７）で得た像倍率補正後の第２の被写体
像ＩＭ２、上記ステップ（３０５）で得た第１被写体像
ＩＭ１及びステップ（１１４）で得た位置ずれ補正量Ｖ
₀を用いて、被写体距離演算を行う。

【００６０】ステップ（３１９）では上記演算結果に基
づいて、フォーカシングレンズ１０２を駆動し、第１の
被写体像ＩＭ１を合焦させる。ステップ（３２０）では
前述の式（３）に従い、図１５に示した表示用の２像の
ずれ量ＤＥＬＴＡの計算と上記２像の重ね合わせ処理を
行う。ステップ（３２１）では前記ステップ（３２０）
で得た画像信号、すなわち二重像合致式の画像信号を表
示器３３７に表示する。ステップ（３２２）では撮影ス
イッチ１４２の状態判別を行い、このスイッチ１４２が
オフならステップ（３０２）へ戻り、ステップ（３０
２）〜ステップ（３２１）の動作、すなわち自動焦点調
節動作と表示器の画像表示動作を繰り返し実行する。ス
テップ（３２２）において撮影スイッチ１４２がオンと
判別されると、レリーズ操作されたと判断して、ステッ
プ（３３１）へ移行する。ステップ（３３１）〜ステッ
プ（３３６）では、第１の実施の形態による図５のステ
ップ（１２１）〜ステップ（１２６）と同一の撮像動作
を実行し、ステップ（３０２）へ戻る。

【００６１】以上のフローによるカメラの動作を改めて
概説する。撮影者によってメインスイッチ１４０及び撮
影準備スイッチ１４１がオンされると、カメラは第１の
実施の形態と同様の測距演算及びフォーカシングレンズ
の駆動による自動合焦動作を行う。そして上記測距演算
結果とフォーカシングレンズ駆動結果から、被写体の焦
点調節状態を二重像合致式表示装置において２像のずれ
量として表示する。この動作を繰り返し実行することに
より連続的な焦点調節がなされ、この調節結果を二重像
のずれ量として撮影者に知らせる。続いて撮影スイッチ
１４２がオン操作されると主撮像素子上に投影された被
写体像を取得し画像メモリに記録保存するとともに、撮
影済み画像を表示器３３７に表示する。

【００６２】上記第３の実施の形態によれば、第１の実
施の形態による〜の効果の他に、１０．液晶モニタ等の電子式ビューファインダに、焦点
調節状態を二重像合致式のファインダ画像として表示す
るため、被写体像の焦点状態が一層明瞭に視認可能であ
る。という効果が得られる。

【００６３】（第４の実施の形態）上記第３の実施の形
態では第１の実施の形態による測距装置を用いた光電式
の二重像合致式ファインダを実現していた。以下に示す
第４の実施の形態は、従来のパッシブ或いはアクティブ
タイプの測距装置を用いて光電式二重像合致式ファイン
ダを実現する場合を示す。図１７〜図２０は第４の実施
の形態に関する図である。図１７は第４の実施の形態に
よるカメラボディ４０１の構成図であり、以下に説明す
る部分以外は図１の第１の実施の形態と同様の作用をな
すため、変更部分のみ説明する。カメラボディ４０１
は、被写体像の結像、焦点検出及び撮像のための各種機
能部を有する。

【００６４】４２１は測距モジュールで、以下に述べる
各要素を含む。４２２は所定の基線長ＢＬだけ隔てて配
置され、同一のパワーを有した受光レンズで、各レンズ
は測距すべき被写体ＯＢＪの像ＩＭ２、ＩＭ３を形成す
る。４２３は赤外カットフィルタで、受光レンズ４２２
を通過した光束の赤外光をカットし、可視光のみを通過
させる。以上のレンズ４２２及び赤外カットフィルタ４
２３を合わせて測距光学系が構成され、被写体ＯＢＪの
第２の被写体像ＩＭ２及び第３の被写体像ＩＭ３が後述
する副撮像素子４２４上に形成される。４２４はＣＣＤ
等の副撮像素子で、上記第２の被写体像ＩＭ２及び第３
の被写体像ＩＭ３を光電変換する２次元の光電センサで
ある。そして上記像ＩＭ２及びＩＭ３の相対間隔と上記
基線長ＢＬから所定の演算式を用いて被写体ＯＢＪまで
の距離が検知できる。４３１はマイコンで、後述するフ
ローに従い、測距及び二重像合致式ファインダの表示を
行う。

【００６５】図１８は上記副撮像素子４２４及びこの副
撮像素子上に形成された２つの像の配置を示す図であ
る。４２５は副撮像素子４２４上の受光部で、ｍ₂×ｎ
₂個の受光ピクセル及びこのピクセルに蓄積された電荷
を転送する電荷転送部（垂直転送ＣＣＤ）からなる。４
２６は水平転送ＣＣＤで、受光部４２５内の垂直転送Ｃ
ＣＤにより矢印ＴＲＶ方向に転送された電荷を格納し、
矢印ＴＲＨ方向に転送して信号出力部４２７から撮像信
号を撮像素子ドライバ１３４に出力する。

【００６６】ＩＭ２及びＩＭ３は図１７で説明した第２
及び第３の被写体像で、両像の相対間隔Ｖ_DEFは被写体
ＯＢＪまでの距離によって変化する。そこで、公知の相
関演算アルゴリズムに従って像ＩＭ２に対するＩＭ３の
相対間隔Ｖ_DEFを求め、受光レンズ４２２の焦点距離ｆ
と基線長ＢＬを用い、被写体ＯＢＪまでの距離ＤＳＴを
以下の式、ＤＳＴ＝（ｆ＊Ｖ_DEF）／（Ｖ_DEF−ＢＬ） ………（５）により検出できる。

【００６７】図１９は表示器４３７の表示形態を示す図
である。表示領域の全面には主撮像素子１１１の像ＩＭ
１Ｌ₀が表示される。一方、表示領域の中央の矩形部Ａ
Ｒは二重像表示エリアである。このエリア内には主撮像
素子１１１で得た像ＩＭ１Ｌ ₀のコピー画像の中央部が
切り出された像ＩＭ１Ｌ_DEFが上記像ＩＭ１Ｌ₀に重ね
て表示されている。そしてこの像ＩＭ１Ｌ₀と像ＩＭ１
Ｌ_DEFは次式、ＤＥＬＴＡ＝Ｋ＊（Ｖ_DEF−Ｄ_FOCUS） ………（６）で計算された量ＤＥＬＴＡだけずらして表示される。こ
こでＶ_DEFは被写体ＯＢＪまでの距離に関する量、Ｄ
_FOCUSはフォーカシングレンズ１０２の繰り出し量に関
する量、Ｋは表示のずらし量を拡大して視認性を上げる
ための係数である。

【００６８】例えば被写体ＯＢＪの距離が無限大で、こ
れを合焦させるためのフォーカシングレンズ１０２の繰
り出し量がゼロとすると、表示画像のずれ量ＤＥＬＴＡ
は、第３の実施の形態における式（４）と同様の以下の
式、ＤＥＬＴＡ＝Ｋ＊（Ｖ_DEF−Ｄ_FOCUS）＝Ｋ＊（０−０）＝０ ………（７）で表わされる。また被写体距離が有限ならばそれに応じ
たＶ_DEFとＤ_FOCUSの値が用いられるが、フォーカシン
グレンズ１０２の繰り出しによって被写体が合焦状態に
あれば、この時もＤＥＬＴＡ＝０となる。

【００６９】すなわち第４の実施の形態では、測距モジ
ュール４２１の構成と、表示器４３７の二重像表示エリ
ア内で重ね合わされる像の基となる像が第３の実施の形
態と異なるが、表示画像のずれ量ＤＥＬＴＡは第３の実
施の形態と同様に、被写体ＯＢＪに対する撮像系の焦点
ずれ量に相当し、第３の実施の形態と同様の二重像合致
式ファインダが実現できる。

【００７０】図２０は第４の実施の形態によるカメラボ
ディ４０１において、焦点検出、焦点調節及び撮影操作
を行う場合のマイコン４３１の制御フローを示すフロー
チャートである。次に前述の図１７〜図１９を参照しな
がら図２０の制御フローを説明する。ステップ（４０
１）でカメラボディ４０１のメインスイッチ１４０がオ
ンされると、マイコン４３１はスリープ状態から脱し、
ステップ（４０２）へ進む。ステップ（４０２）におい
ては、カメラボディ４０１内の各スイッチ１４１〜１４
４の状態検知を行う。ステップ（４０３）では、レリー
ズボタンの第１段階押下によりオンとなる撮影準備スイ
ッチ１４１（ＳＷ１）の状態検知を行い、このスイッチ
１４１がオフの時にはステップ（４０２）へ戻る。スイ
ッチ１４１がオンになったらステップ（４０４）へ進
む。

【００７１】ステップ（４０４）では主撮像素子１１１
を駆動し、画像信号を取得し、ステップ（４０５）では
上記ステップで取得した画像信号の処理を行う。具体的
には、画像信号のＡ／Ｄ変換、ホワイトバランス、γ補
正等の処理を行う。ステップ（４０６）では上記ステッ
プで演算処理した画像信号から被写体輝度情報を演算
し、所定の露出制御プログラム線図に従って、絞り１５
５の絞り込み制御値と主撮像素子１１１の露光時間（電
荷蓄積時間）の演算を行う。ステップ（４０７）ではＡ
Ｆモードスイッチ１４３の設定を判別し、自動合焦（Ａ
Ｆ）モードか否かの判定を行う。そしてＡＦモードでな
ければステップ（４２０）へジャンプし、ＡＦモードで
あればステップ（４１１）へ進む。

【００７２】ステップ（４１１）ではマイコン４３１は
フォーカスエンコーダ１５２の状態検知を行い、続いて
ステップ（４１２）でズームエンコーダ１５４の状態検
知を行い、レンズが現在どのような光学状態にあるのか
を判断する。ステップ（４１３）では副撮像素子４２４
を駆動し、測距用の画像信号を取得する。ステップ（４
１４）では上記ステップで取得した画像信号のＡ／Ｄ変
換等の処理を行う。ステップ（４１５）では上記ステッ
プ（４１４）で得た被写体像ＩＭ２及びＩＭ３のディジ
タル画像信号の相対的な位置ずれ量を計算し、被写体距
離演算を行う。ステップ（４１６）では上記演算結果に
基づいて、フォーカシングレンズ１０２を駆動し、第１
の被写体像ＩＭ１を合焦させる。

【００７３】ステップ（４１７）では前述の式（６）に
従い、図１９に示した表示用の２像のずれ量ＤＥＬＴＡ
の計算を行う。ステップ（４１８）では図１９に示すよ
うに、２像の重ね合わせ処理を行う。ステップ（４１
９）では上記ステップ（４１８）で得た画像信号、すな
わち二重像合致式の画像信号を表示器４３７に表示す
る。ステップ（４２０）では撮影スイッチ１４２の状態
判別を行ない、このスイッチ１４２がオフならステップ
（４０２）へ戻り、ステップ（４０２）〜ステップ（４
１９）の動作、すなわち自動焦点調節動作と表示器の画
像表示動作を繰り返し実行する。ステップ（４２０）に
おいて撮影スイッチ１４２がオンと判別されると、レリ
ーズ操作されたと判断して、ステップ（４３１）へ移行
する。ステップ（４３１）〜ステップ（４３６）では、
第３の実施の形態による図１６のステップ（３３１）〜
ステップ（３３６）と同一の撮像動作を実行し、ステッ
プ（４０２）へ戻る。

【００７４】以上のフローによるカメラの動作を改めて
概説する。撮影者によってメインスイッチ１４０及び撮
影準備スイッチ１４１がオンされると、カメラは測距モ
ジュール４２１より得た像信号を用いて測距演算を行
い、その結果に基づいてフォーカシングレンズ１０２を
駆動し、自動合焦動作を行う。続いてこの測距演算結果
とフォーカシングレンズ駆動結果から、主撮像素子１１
１上の被写体像の焦点ずれ状態を演算する。そして主撮
像素子１１１から得た被写体像と、そのコピー画像の中
央切り出し部を上記焦点ずれ量に応じて相対的にずらし
て重ね合わせ、表示器４３７に表示する。この動作を繰
り返し実行することにより連続的な焦点調節がなされ、
この調節結果を二重像のずれ量として撮影者に知らせ
る。続いて撮影スイッチ１４２がオン操作されると、主
撮像素子上に投影された被写体像を取得し画像メモリに
記録保存すると共に、撮影済み画像を表示器４３７に表
示する。

【００７５】上記第４の実施の形態によれば、第１の実
施の形態による〜の効果及び第３の実施の形態によ
る１０．の効果の他に、１１．従来の測距装置と液晶モニタ等の電子式ビューフ
ァインダを有した撮像装置においても、焦点調節状態を
二重像合致式のファインダ画像として表示するため、簡
単・安価な構成で被写体像の焦点状態が一層明瞭に視認
可能である。という効果が得られる。

【００７６】なお、上記第４の実施の形態における測距
装置は、従来のパッシブ三角測量方式の測距装置を用い
ていたが、従来のアクティブ三角測量方式の測距装置、
或いは被写体に向けて投射した超音波の反射波受信まで
の時間から測距する。いわゆるソナー式測距装置を用い
ても構わない。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、撮像用の結像光学系及びその光電変換手段を有効に
利用してＴＴＬ２次結像位相差検出方式やパッシブ三角
測量方式による測距を行うことができるので、焦点検出
用に高価な光電変換手段を新たに用いる必要がなく、簡
単な構成で高精度に測距を行うことのできる小型・安価
な撮像装置を提供することができる。

【００７８】また、第２、１５の発明によれば、パッシ
ブ三角測量方式による測距を行うことができる。また、
第３の発明によれば、撮像用の結像光学系及びその光電
変換手段から得られる画像を記録保存することができ
る。また、第４の発明によれば、撮像用結像光学手段を
測距に用いる場合、ズーミング等でパワー変動を生じて
も、このパワー変動に応じたパラメータ補正を行って測
距演算するため、常に正確な測距を行うことができる。
また、第５の発明によれば、撮像用の被写体像をモニタ
として表示するため、被写体の焦点状態を確認すること
ができ、焦点のずれた写真が撮られてしまうのを防止す
ることができる。また、第６、１６の発明によれば、１
組の撮像系でアクティブ三角測量方式の測距用投光パタ
ーンと被写体像の両方を取得できるため、装置の小型化
と低価格を図ることができる。

【００７９】また、第７の発明によれば、結像光学手段
を測距用に用いる場合、ズーミング等でパワー変動を生
じても、このパワー変動に応じたパラメータ補正を行っ
て測距演算するため、常に正確な測距を行うことができ
る。また、第８の発明によれば、結像光学系及び光電変
換手段から得られる画像を記録保存することができる。
また、第９の発明によれば、測距時は測距用パターン像
の取得に適した波長選択を、撮像時は被写体像の取得に
適した波長選択を行うため、高精度な測距を行うことが
できると共に、不要光線の混入しない高精度な画像を取
得することができる。また、第１０の発明によれば、合
成表示された画像により被写体像の焦点ずれ量を明確に
視認できるため、焦点のずれた写真が撮られてしまうの
を防止することができる。

【００８０】また、第１１の発明によれば、重ね合わせ
表示された２つの画像の相対ずれ量から被写体像の焦点
ずれ量を明確に視認できるため、焦点のずれた写真が撮
られてしまうのを防止することができる。また、第１
２、１７の発明によれば、合成表示された画像により被
写体像の焦点ずれ量を明確に視認できるため、焦点のず
れた写真が撮られてしまうのを防止することができる。
また、第１３の発明によれば、重ね合わせ表示された２
つの画像の相対ずれ量から被写体像の焦点ずれ量を明確
に視認できるため、焦点のずれた写真が撮られてしまう
のを防止することができる。また、第１４の発明によれ
ば、検出された焦点ずれ量の情報を用いて、ファインダ
表示等を行うことができるため、焦点のずれた写真が撮
られてしまうのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による撮像装置の構
成図である。

【図２】第１の実施の形態における測距時の像形成状態
を説明する構成図である。

【図３】第１の実施の形態における像倍率補正原理を説
明する構成図である。

【図４】第１の実施の形態における測距演算時の像信号
の概念を示す構成図である。

【図５】第１の実施の形態における撮像装置の制御フロ
ー図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態による撮像装置の測
距時の構成図である。

【図７】第２の実施の形態における測距用スポット像の
形成状態を説明する構成図である。

【図８】第２の実施の形態における測距演算時の像信号
の概念を示す構成図である。

【図９】第２の実施の形態による撮像装置の撮像時の構
成図である。

【図１０】第２の実施の形態における撮像時の像形成状
態を説明する構成図である。

【図１１】第２の実施の形態における撮像後の画像表示
状態を説明する構成図である。

【図１２】第２の実施の形態における撮像装置の制御フ
ロー図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態による撮像装置の
構成図である。

【図１４】第３の実施の形態における測距演算時の像信
号の概念を示す構成図である。

【図１５】第３の実施の形態における測距時の画像表示
状態を説明する構成図である。

【図１６】第３の実施の形態における撮像装置の制御フ
ロー図である。

【図１７】本発明の第４の実施の形態による撮像装置の
構成図である。

【図１８】第４の実施の形態における測距時の像形成状
態を説明する構成図である。

【図１９】第４の実施の形態における測距時の画像表示
状態を説明する構成図である。

【図２０】第４の実施の形態における撮像装置の制御フ
ロー図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１カメラボディ１０２フォーカシングレンズ１０３ズーミングレンズ１１１、２１１主撮像素子１２４、４２４副撮像素子１３１、２３１、３３１、４３１マイコン１０６、１２３、２０３、４２３赤外カットフィルタ２０７赤外透過フィルタ１２１、４２１測距モジュール２２１投光モジュール１３７、３３７、４３７表示器１４１撮影準備スイッチ１４２撮影スイッチＩＭ１、ＩＭ２、ＩＭ３被写体像ＳＰＴ１測距用スポット像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの光束を取り込み、第１の被
写体像を形成するための第１の結像光学手段と、上記第１の被写体像を光電変換する第１の光電変換手段
と、上記第１の結像光学手段に対して所定の基線長だけ隔た
って配置され、第２の被写体像を形成する第２の結像光
学手段と、上記第２の被写体像を光電変換する第２の光電変換手段
と、上記第１及び第２の光電変換手段の出力から上記第１の
結像光学手段と被写体間の距離を検知する測距手段とを
備えた撮像装置。
【請求項２】上記第２の結像光学手段は、上記第１の
結像光学手段とは異なる結像パワーを有することを特徴
とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】上記第１の光電変換手段の出力を記録保
存する像信号記録手段を設けたことを特徴とする請求項
１記載の撮像装置。
【請求項４】上記第１の結像光学手段は、ズームレン
ズを含むと共に、上記測距手段は上記ズームレンズのズ
ーム操作に伴う像倍率の変動を補正する像倍率補正手段
を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】上記第１の被写体像を表示する表示手段
を設けたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】被写体に対して測距用の光束を投射して
上記被写体上に測距用パターンを形成する投光手段と、上記投光手段に対して所定の基線長だけ隔たって配置さ
れ、上記測距用パターンの像及び上記被写体の像を選択
的に形成するための結像光学手段と、上記測距用パターンの像及び被写体の像を光電変換する
光電変換手段と、上記測距用パターンの像を受光したときの上記光電変換
手段の出力から上記結像光学手段と上記被写体間の距離
を検知する測距手段とを備えた撮像装置。
【請求項７】上記結像光学手段は、ズームレンズを含
むと共に、上記測距手段は上記ズームレンズのズーム操
作に伴う像倍率の変動を補正する像倍率補正手段を有す
ることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】上記被写体の像を受光したときの上記光
電変換手段の出力を記録保存する像信号記録手段を設け
たことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項９】上記結像光学手段と光電変換手段との間
に介在され、上記測距用パターンの像を光電変換する際
は第１の波長域を通過させ、上記被写体の像を光電変換
する際は第２の波長域を通過させる波長域選択手段を設
けたことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項１０】上記測距手段の出力に基づいて上記第
１の結像光学手段の焦点調節を行う焦点調節手段と、上記測距手段と焦点調節手段の各出力から被写体像の焦
点状態を判定する焦点ずれ判定手段と、上記第１及び第２の光電変換手段の出力を合成する画像
信号合成手段と、上記画像信号合成手段の出力画像を表示する表示手段
と、上記焦点ずれ判定手段の出力に基づいて上記画像信号合
成手段の動作を異ならせる合成制御手段とを設けたこと
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項１１】上記合成制御手段は、上記焦点ずれ判
定手段が出力する焦点ずれ信号に応じて上記第１及び第
２の光電変換手段の各出力の、上記表示手段上における
各表示位置の相対的なずれ量を変化させることを特徴と
する請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】被写体からの光束を取り込み、被写体
像を形成するための結像光学手段と、上記被写体像を光電変換する光電変換手段と、上記結像光学手段と被写体間の距離を検知する測距手段
と、上記測距手段の出力に基づいて上記結像光学手段の焦点
調節を行う焦点調節手段と、上記光電変換手段からの被写体像を表示する表示手段
と、上記測距手段と焦点調節手段の各出力から被写体像の焦
点状態を判定する焦点ずれ判定手段と、上記焦点ずれ判定手段の出力に基づいて上記表示手段の
被写体像の表示形態を変化させる表示制御手段とを備え
た撮像装置。
【請求項１３】上記表示手段は、第１の表示領域と第
２の表示領域とを有し、上記表示制御手段は上記焦点ず
れ判定手段が出力する焦点ずれ信号に応じて上記第１の
表示領域の表示画像に対して第２の表示領域の表示画像
の相対位置を変化させることを特徴とする請求項１２記
載の撮像装置。
【請求項１４】上記焦点ずれ判定手段は、上記測距手
段と焦点調節手段の各出力から焦点ずれ量を検出するこ
とを特徴とする請求項１２記載の撮像装置。
【請求項１５】被写体からの光束を第１の結像光学手
段を介して取り込み、第１の被写体像を形成する手順
と、上記第１の被写体像を第１の光電変換手段を用いて光電
変換する手順と、上記第１の結像光学手段に対して所定の基線長だけ隔た
って配置された第２の結像光学手段を介して第２の被写
体像を形成する手順と、上記第２の被写体像を第２の光電変換手段を用いて光電
変換する手順と、上記第１及び第２の光電変換手段の出力から上記第１の
結像光学手段と被写体間の距離を測距する手順とを実行
するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り
可能な記憶媒体。
【請求項１６】被写体に対して投光手段を用いて測距
用の光束を投射して上記被写体上に測距用パターンを形
成する手順と、上記投光手段に対して所定の基線長だけ隔たって配置さ
れた結像光学手段を介して上記測距用パターンの像及び
上記被写体の像を選択的に形成するための手順と、上記測距用パターンの像及び被写体の像を光電変換手段
を用いて光電変換する手順と、上記測距用パターンの像を受光したときの上記光電変換
手段の出力から上記結像光学手段と上記被写体間の距離
を測距する手順とを実行するためのプログラムを記憶し
たコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１７】被写体からの光束を結像光学手段を介
して取り込み、被写体像を形成するための手順と、上記被写体像を光電変換手段を用いて光電変換する手順
と、上記結像光学手段と被写体間の距離を測距する手順と、上記測距した距離に基づいて上記結像光学手段の焦点調
節を行う手順と、上記光電変換手段からの被写体像を表示する手順と、上記測距した距離と上記焦点調節の出力とから被写体像
の焦点ずれを判定する手順と、上記焦点ずれに基づいて上記表示の形態を変化させる手
順とを実行するためのプログラムを記憶したコンピュー
タ読み取り可能な記憶媒体。