測距装置および撮像装置
【課題】測距装置が備える２つの測距用撮像素子の同期ずれを検知し、画像データの出力タイミングを補正することができる測距装置および同装置を搭載した撮像装置に関する。
【解決手段】測距対象を結像するレンズと、レンズで結像される被写体像に応じた画像信号を出力する第１撮像素子および第２撮像素子と、第１撮像素子と第２撮像素子のそれぞれから出力される画像信号を用いて測距対象までの距離を算出する測距部と、を備え、第１撮像素子からの第１同期信号と第２撮像素子からの第２同期信号のそれぞれを取得する同期検出部、第１撮像素子に対する第１リセット信号と第２撮像素子に対する第２リセット信号のそれぞれを出力するリセット部、を有し、リセット部が同期検出部が第１撮像素子と第２撮像素子の同期のずれを検出したとき、第１リセット信号と第２リセット信号のそれぞれを同時に出力する測距装置による。
【解決手段】測距対象を結像するレンズと、レンズで結像される被写体像に応じた画像信号を出力する第１撮像素子および第２撮像素子と、第１撮像素子と第２撮像素子のそれぞれから出力される画像信号を用いて測距対象までの距離を算出する測距部と、を備え、第１撮像素子からの第１同期信号と第２撮像素子からの第２同期信号のそれぞれを取得する同期検出部、第１撮像素子に対する第１リセット信号と第２撮像素子に対する第２リセット信号のそれぞれを出力するリセット部、を有し、リセット部が同期検出部が第１撮像素子と第２撮像素子の同期のずれを検出したとき、第１リセット信号と第２リセット信号のそれぞれを同時に出力する測距装置による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距装置および撮像装置に関するものであって、測距装置が備える２つの測距用撮像素子の同期ずれを検知し、各撮像素子から出力される画像データの出力タイミングを補正する測距装置、および同装置を備える撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンパクトデジタルカメラに代表される撮像装置に搭載される自動合焦機能（ＡＦ機能）には、複数の方式が知られている。そのうちの一つに、コントラストＡＦ方式がある。コントラストＡＦ方式は、撮像光学系を構成するフォーカスレンズの位置を変化させながら、各レンズ位置で画像データを取得し、各画像データのコントラスト値を算出する方式である。算出されたコントラスト値が最大値となるレンズ位置を被写体への合焦位置として、撮像光学系のレンズを移動させることで、被写体に焦点が合った撮影をすることができる。コントラストＡＦ方式では、撮像光学系のレンズを実際に駆動させて合焦位置を特定するので、長焦点レンズの場合は駆動範囲が長くなり、合焦位置を特定するまでの処理時間が長くなる。
【０００３】
また、その他の方式として、撮像光学系とは別の光学系（測距光学系）による位相差検出ＡＦ方式が知られている。位相差検出ＡＦ方式は、測距光学系が備える２つのレンズと撮像素子によって、被写体像に係る画像データの位相差（視差）を算出し、算出された視差を用いて三角測量の原理によって被写体までの距離を算出するものである。位相差検出ＡＦ方式では、２つの画像データの同期がとれていることが重要となる。位相差検出ＡＦ方式は、レンズを駆動させる必要がなく、被写体画像によって演算によって距離を求めることができるので、コントラストＡＦ方式に比べて、素早く合焦位置を特定することができる。
【０００４】
コントラストＡＦ方式にも、位相差検出ＡＦ方式にも一長一短がある。そこで、これらを組み合わせて、より素早く正確に自動合焦処理を行うハイブリットＡＦ方式が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
ハイブリットＡＦ方式は、まず位相差検出ＡＦ方式によって被写体までの距離を大まかに算出し、算出された距離に基づいて撮像光学系のレンズを所定のレンズ位置まで移動させ、その後に、移動したレンズ位置近傍の所定範囲においてコントラストＡＦ方式を実行することで合焦させる方式である。つまり、ハイブリット方式によれば、位相差検出ＡＦ方式によって大まかな合焦位置を特定した後に、コントラストＡＦ方式を用いて精度の高い合焦検出を行うことができる。よって、撮像光学系の移動量が少なく合焦までの時間を短縮することができ、かつ、測距光学系の位置合わせ精度が多少粗くても精度の高い合焦処理を行うことができる方式である。
【０００６】
前述のとおり、位相差ＡＦ検出方式は、２つの撮像素子から出力される画像データに基づいて距離を算出する方式であるから、各撮像素子から得られる画像データの取得タイミングが合っている必要がある。仮に、各画像データの取得タイミングが合っていないと、各画像データは異なる画像になってしまい、正確に相関を算出することができなくなるからである。画像データの取得タイミングを合わせるには、各撮像素子の動作を同期させる必要がある。しかし、従来の位相差検出ＡＦ方式において、撮像素子はそれぞれ独立して動作しているため、同期を合わせることが難しい。また、各撮像素子から出力される同期信号を用いて、撮像素子間の同期を合わせるにしても、同期のずれを検出する機構が設けられていないことから、同期ずれの検出ができないという課題があった。
【０００７】
そこで、測距装置に関するものではないが、２つのカメラの画像出力タイミングを同期させることで、立体画像を撮影できるステレオカメラに関する発明が知られている（例えば特許文献２を参照）。特許文献２記載の発明によれば、複数のカメラの同期を、カメラ外部から供給される信号によって合わせることはできる。しかし、「同期信号を発生させるセンサ（撮像素子）に対して同期をとることができない」という、位相差検出ＡＦ方式の課題を解消することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、位相差検出ＡＦ方式に用いる２つの撮像素子の同期ずれを検出することができ、かつ、同期ずれを補正することで、動体に対しても正確な距離情報の取得をすることができる測距装置および同装置を備える撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、測距装置に関するものであって、測距対象からの入射光を結像するレンズと、レンズで結像される被写体像に応じた画像信号を出力する第１撮像素子および第２撮像素子と、第１撮像素子と第２撮像素子のそれぞれから出力される画像信号を用いて測距対象までの距離を算出する測距部と、を備えた測距装置であって、第１撮像素子からの第１同期信号と第２撮像素子からの第２同期信号のそれぞれを取得する同期検出部と、第１撮像素子に対する第１リセット信号と第２撮像素子に対する第２リセット信号のそれぞれを出力するリセット部と、を有してなり、リセット部は、同期検出部が第１撮像素子と第２撮像素子の同期のずれを検出したときに、第１リセット信号と第２リセット信号のそれぞれを同時に出力する、ことを主な特徴とする。
【００１０】
また本発明は、上記の測距装置に係るものであって、リセット部は、第１リセット信号と第２リセット信号を共通の信号線を介して第１撮像素子と第２撮像素子のそれぞれに出力する、こと特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上記の測距装置に係るものであって、リセット部は、第１リセット信号と第２リセット信号のうち、第１リセット信号のみ遅延部を介して第１撮像素子に出力する、こと特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上記の測距装置に係るものであって、遅延部は、リセット信号を取得してから動作開始までの時間に関する第１撮像素子と第２撮像素子の個体差に応じて設定された時間の遅延を実現する、こと特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上記の測距装置に係るものであって、第１リセット信号と第２リセット信号とは、リセット部から異なる信号線を介して出力される、こと特徴とする。
【００１４】
また本発明は、被写体を撮像する撮像光学系と、撮像光学系による光学像を電気信号に変換する撮像素子と、被写体までの距離を測距する測距装置と、を備えた撮像装置に関するものであって、測距装置が、上記のいずれかの測距装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、位相差検出ＡＦ方式に用いる２つの撮像素子の同期ずれを検出し、各撮像素子に対してリセット信号を出力することで、撮像素子の同期ずれを解消することができる。これによって、動体に対する焦点距離の算出も、より高速かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る撮像装置の例を示す外観斜視図である。
【図２】上記撮像装置の例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明に係る測距装置の例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明に係る測距装置の別の例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る測距装置のさらに別の例を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明に係る測距装置の動作の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る測距装置および撮像装置の実施の形態について図面を用いながら説明する。
【００１８】
本発明に係る測距装置は、２つの撮像素子を備えており、この撮像素子から出力される画像データを用いて、位相差検出ＡＦ方式による測距を行うものである。この画像データを取得するときに、まず、各撮像素子に対して画像出力指示信号が送信され、これを受けた各撮像素子が画像データを出力する。画像データの出力指示は、測距装置が備える制御ＣＰＵによって行われるものであってもよいし、撮像装置が備える制御ＣＰＵから行われるものであってもよい。
【００１９】
図１は、本発明に係る撮像装置の例を示す外観斜視図である。図１において撮像装置１の正面には、フォーカスレンズを含む撮像レンズを介して被写体像を取得する撮像光学系２０と、測距用のレンズ１１１と１１２を介して被写体像を取得する測距光学系を有する測距装置１００と、を備えている。撮像光学系２０と測距装置１００は、撮像装置１の乖離した位置に配置されている。また、図１に示すように、撮像装置１の上端面には、シャッタースイッチであるレリーズボタンＳＷ１、撮影モードを選択するためのモードダイヤルＳＷ２が配置されている。レリーズＳＷ１は２つのスイッチが内部に配置されており、レリーズＳＷ１を半押しすると第１レリーズ信号を発し、レリーズＳＷ１を全押しすると第２レリーズ信号を発する構成を備えている。撮像装置１は、例えば、第１レリーズ信号によって、被写体への自動合焦処理を行い、第２レリーズ信号によって被写体の撮像処理を行う。
【００２０】
次に、図２に示す本発明に係る撮像装置の機能ブロックの例について説明する。本発明に係る撮像装置の各種動作（処理）は、デジタル信号処理ＩＣ（集積回路）等として構成されるデジタルスチルカメラプロセッサ１０４（以下、単に「プロセッサ１０４」という。）で動作する撮像プログラムによって制御される。プロセッサ１０４は、第１のＣＣＤ（電荷結合素子）信号処理ブロック１０４−１，第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２，ＣＰＵ（中央処理ユニット）ブロック１０４−３，ローカルＳＲＡＭ（ＳＲＡＭ：スタティックランダムアクセスメモリ）１０４−４，ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ブロック１０４−５，シリアルブロック１０４−６，ＪＰＥＧコーデック（ＣＯＤＥＣ）ブロック１０４−７，リサイズ（ＲＥＳＩＺＥ）ブロック１０４−８，ＴＶ信号表示ブロック１０４−９、およびメモリカードコントローラブロック１０４−１０を有してなる。これら各ブロックは相互にバスラインで接続されている。
【００２１】
プロセッサ１０４の外部には、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データおよびＪＰＥＧ画像データを保存するためのＳＤＲＡＭ（シンクロナスランダムアクセスメモリ）１０３、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ１２０および制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０８が配置されており、これらはバスラインを介してプロセッサ１０４に接続されている。
【００２２】
鏡胴ユニット７は、ズーム（ＺＯＯＭ）レンズ７−１ａを有するズーム光学系７−１、フォーカス（ＦＯＣＵＳ）レンズ７−２ａを有するフォーカス光学系７−２、絞り７−３ａを有する絞りユニット７−３およびメカニカルシャッタ（メカシャッタ）７−４ａを有するメカシャッタユニット７−４、を備えている。ズーム光学系７−１，フォーカス光学系７−２，絞りユニット７−３およびメカシャッタユニット７−４はそれぞれズーム（ＺＯＯＭ）モータ７−１ｂ、フォーカスレンズ移動手段としてのフォーカス（ＦＯＣＵＳ）モータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂによって駆動される。これらズームモータ７−１ｂ、フォーカスモータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂの各モータはモータドライバ７−５によって駆動され、モータドライバ７−５はプロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３によって動作が制御される。
【００２３】
鏡胴ユニット７のズームレンズ７−１ａおよびフォーカスレンズ７−２ａは、撮像素子であるＣＣＤ１０１の撮像面上に被写体光学像を結像するための撮像レンズを構成する。ＣＣＤ１０１は、前記被写体光学像を電気的な画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ（フロントエンドＩＣ）１０２に入力する。
【００２４】
Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング部）１０２−１、ＡＧＣ（自動利得制御部）１０２−２およびＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部１０２−３を有し、前記画像信号にそれぞれ所定の処理を施して、デジタル信号に変換し、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１に入力する。これらの信号処理動作は、プロセッサ１０４のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１から出力されるＶＤ信号（垂直駆動信号）とＨＤ信号（水平駆動信号）により、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１０２−４を介して制御される。第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１は、ＣＣＤ１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を経由して入力されたデジタル画像データに対して、ホワイトバランス調整およびγ調整等の信号処理を行うとともに、ＶＤ信号およびＨＤ信号を出力する。
【００２５】
また、測距装置１００は、図示しない測距用レンズと撮像素子を備えている。測距装置１００には、後述するように、２つの測距用レンズと、これら測距用レンズに対応する撮像素子、および、撮像素子の動作を制御する制御ＣＰＵが備わっている。測距用レンズを介して撮像素子に結像した被写体像から得られた画像データは、ＣＰＵ信号処理ブロック１０４−１に出力される。ＣＰＵ信号処理ブロック１０４−１および図示しない測距部によって、画像データの相関演算処理が行われる。この相関演算処理から２つの画像の視差を算出し、これによって被写体像までの距離を算出する。算出された距離に基づいて、ＣＰＵブロック１０４−３からモータドライバ７−５に動作指示がなされて、フォーカスレンズ７−２ａが当該距離に相当するレンズ位置に移動する。
【００２６】
プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３は、音声記録回路１１５−１による音声記録動作も制御する。音声記録回路１１５−１は、マイクロホン（マイク）１１５−３で変換されマイクロホンアンプ（マイクＡＭＰ）１１５−２によって増幅した音声信号を、ＣＰＵブロック１０４−３の指令に応じて記録する。
【００２７】
また、ＣＰＵブロック１０４−３は、音声再生回路１１６−１の動作も制御する。音声再生回路１１６−１は、ＣＰＵブロック１０４−３の指令により、適宜なるメモリに記録されている音声信号をオーディオアンプ（オーディオＡＭＰ）１１６−２で増幅してスピーカ１１６−３に入力し、スピーカ１１６−３から音声を再生出力する。
【００２８】
また、ＣＰＵブロック１０４−３は、ストロボ回路１１４を制御して動作させることによってストロボ発光部３から照明光を発光させる。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、被写体距離を測定する測距ユニット５の動作も制御する。
【００２９】
さらに、ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ（ＳＵＢ−ＣＰＵ）１０９にも結合されており、サブＣＰＵ１０９は、ＬＣＤドライバ１１１を介してサブＬＣＤ１による表示を制御する。また、サブＣＰＵ１０９は、ＡＦ用ＬＥＤ８，ストロボＬＥＤ９，リモコン受光部６，上記スイッチＳＷ１からスイッチＳＷ１３からなる操作部およびブザー１１３にもそれぞれ結合されている。
【００３０】
ＵＳＢブロック１０４−５は、ＵＳＢコネクタ１２２に結合される。シリアルブロック１０４−６は、シリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタ１２３−２に結合される。
【００３１】
ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０に結合され、また、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ビデオアンプ（ＡＭＰ）１１８を介してビデオジャック１１９にも結合される。
【００３２】
メモリカードコントローラブロック１０４−１０は、メモリカードスロット１２１のカード接点に結合されている。メモリカードがこのメモリカードスロット１２１に装填されると、メモリカードの接点に接触して電気的に接続され、装填されたメモリカードに画像ファイルを記憶する。
【００３３】
次に、本発明に係る測距装置の実施形態について詳細に説明する。図３は、本実施例に係る測距装置１００の構成を示す機能ブロック図である。図３において、測距装置１００は、測距ユニット１０と、測距ユニット１０の動作を制御する制御ＣＰＵ２０と、を有してなる。測距ユニット１０は、測距用レンズ１１１に対応する第１撮像素子であるセンサ１１と、測距用レンズ１１２に対応する第２撮像素子であるセンサ１２と、を有してなる。センサ１１とセンサ１２はそれぞれ、リセット信号が入力されると動作をリセットして再動作し、また、動作中はそれぞれ同期信号（センサ１１は第１同期信号、センサ１２は第２同期信号）を出力する。制御ＣＰＵ２０は、図示しない記憶装置に記憶されている測距プログラムによって動作するリセット回路２１と、同プログラムによって動作する同期検出回路２２と、を有してなる。
【００３４】
リセット回路２１は、センサ１１とセンサ１２の動作をリセットさせる「リセット信号」を所定のタイミングで出力する回路である。リセット信号の出力タイミングは、同期検出回路２２によって与えられる。
【００３５】
同期検出回路２２は、センサ１１からの第１同期信号と、センサ１２からの第２同期信号の時間差を検出し、この時間差に応じてリセット回路２１にリセット信号の出力タイミングを与える回路である。
【００３６】
測距装置１００は、リセット回路２１がセンサ１１とセンサ１２に出力するリセット信号が使用する配線を、センサ１１とセンサ１２において共通の配線を用いるように構成している。すなわち、リセット回路２１がリセット信号を出力すると、センサ１１とセンサ１２には同時にリセット信号が入力されるように構成されている。これによって、同期検出回路２１が、センサ１１とセンサ１２から入力される同期信号（第1同期信号，第2同期信号）の入力タイミングに基づいて同期のずれを検出したとき、同期検出回路２１がリセット回路２１にリセット信号の出力を指示することで、リセット信号がセンサ１１とセンサ１２に同時に入力され、センサ１１とセンサ１２は同時に動作をリセットすることができ、同期ずれを解消することができる。
【００３７】
同期ずれが解消された測距装置１００のセンサ１１とセンサ１２から出力される各画像データは、同期がとれているので、相関演算処理によって各画像間の視差を精度よく算出することができるので、測距結果の精度も向上させることができる。
【００３８】
次に、本発明に係る測距装置の別の実施形態について、図４を用いて説明する。図４において測距装置１００ａは、測距ユニット１０と、測距ユニット１０の動作を制御する制御ＣＰＵ２０と、遅延回路３０と、を有してなる。測距ユニット１０は、すでに説明した実施例と同様のセンサ１１とセンサ１２と、を有してなる。また、制御ＣＰＵ２０もすでに説明した実施例と同様のリセット回路２１と同期検出回路２２と、を有してなる。
【００３９】
ここで、リセット回路２１からリセット信号を取得してから動作開始するまでの時間、つまり、リセット信号を取得してから動作をリセットして再動作を開始するまでの時間は、センサ１１とセンサ１２とで異なっているものとする。また、リセット信号を取得してから動作開始までの時間は、センサ１１の方がセンサ１２よりも短く、この時間差はＴとする。そこで、測距装置１１０ａは、リセット回路２１からのリセット信号が、遅延時間Ｔが設定された遅延回路３０を介してセンサ１１に出力されるように構成されている。一方、センサ１２には、リセット回路２１から直接（遅延回路３０を介することなく）、リセット信号が出力されるように構成されている。
【００４０】
この構成により、リセット回路２１がリセット信号を出力すると、センサ１１は遅延回路３０を介してリセット信号（第１リセット信号）を取得し、センサ１２はリセット回路２１から直接にリセット信号（第２リセット信号）を取得する。ここで、センサ１１は、センサ１２が第２リセット信号を取得してから時間Ｔ後に、第１リセット信号を取得することになるが、第２リセット信号を取得したセンサ１２が動作を開始するタイミングと、第１リセット信号を取得したセンサ１１が動作を開始するタイミングとは一致する。
【００４１】
このように、センサ１１とセンサ１２との間に、リセット信号を取得してから動作開始までの時間の個体差があったとしても、その時間差が設定された遅延回路を設けることで、センサ１１とセンサ１２の再動作のタイミングを一致させることができる。
【００４２】
なお、図４は、リセット信号を取得してから動作開始までの時間が、センサ１１の方がセンサ１２より短いため、遅延回路３０をリセット回路２１とセンサ１１との間に設けてあった。しかし、逆に、リセット信号を取得してから動作開始までの時間が、センサ１１の方がセンサ１２より長い場合には、センサ１２の動作開始までの時間に同期信号の周期の整数倍を加算することで、センサ１１の動作開始までの時間をセンサ１２よりも短い、とみなすこともできる。いうまでもなく遅延回路３０をリセット回路２１とセンサ１２との間に設けてもよい。
【００４３】
このように、測距装置１００ａによれば、センサ１１とセンサ１２との間で、リセット信号を取得してから動作開始までの時間に個体差（時間差Ｔ´）があったとしても、リセット回路２１からの共通のリセット信号を、一方のセンサにのみＴ´が設定されている遅延回路を介して出力することで、センサ１１とセンサ１２の再動作の開始タイミングを一致させることができる。
【００４４】
次に、本発明に係る測距装置のさらに別の実施形態について、図５を用いて説明する。図５において測距装置１００ｃは、すでに説明をした測距ユニット１０と、測距ユニット１０の動作を制御する制御ＣＰＵ２０ｃと、を有してなる。測距ユニット１０は、センサ１１と、センサ１２と、を有してなり、位相差検出ＡＦ方式による測距処理に必要な画像データを出力する。また、制御ＣＰＵ２０ｃは、図示しない記憶装置に記憶されている測距プログラムによって動作するリセット回路２１ｃと、同プログラムによって動作する同期検出回路２２ｃと、を有してなる。
【００４５】
リセット回路２２ｃは、センサ１１とセンサ１２の動作をリセットさせるリセット信号を、センサ１１とセンサ１２のぞれぞれの所定のタイミングにおいて出力する回路である。リセット信号が入力されたセンサ１１とセンサ１２は動作をリセットし、同じタイミングで動作を再開することで、同期のとれた画像データを出力することができるようになる。
【００４６】
同期検出回路２１ｃは、センサ１１と出力する第１同期信号とセンサ１２が出力する第２同期信号の入力タイミングから時間差Ｔ´´を算出し、センサ１１とセンサ１２の同期ずれを検出する回路である。時間差Ｔ´´が所定の閾値よりも大きいとき、センサ１１とセンサ１２の同期ずれが生じていると判断して、センサ１１とセンサ１２の動作をリセットするためのリセット信号を、リセット回路２１に出力するように指示をする。
【００４７】
測距装置１００ｃは、リセット回路２１からセンサ１１に向けたリセット信号配線と、センサ１２に向けたリセット信号配線を、それぞれ別の配線としている。図５に示すように、センサ１１に対してはリセット回路２１ｃから第１リセット信号が出力される。また、センサ１２に対してはリセット回路２１ｃから第２リセット信号が出力される。
【００４８】
測距装置１００ｃは、センサ１１の第１同期信号とセンサ１２の第２同期信号の時間差Ｔ´´を同期検出回路２２ｃにおいて検出し、時間差Ｔ´´に基づいて、リセット回路２１ｃに対して第１リセット信号と第２リセット信号の出力指示を行うことで、それぞれのセンサの同期ずれに応じたリセット処理を行うことができる。これによって、複数のセンサの同期のずれを解消し、各センサから出力される画像データの同期を維持することができるようになる。
【００４９】
次に、本発明に係る測距方法の実施形態について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６においてに各処理ステップはＳ１０、Ｓ２０・・・のように表す。まず、本発明に係る測距装置の電源が投入されて動作が開始されると、第１撮像素子（センサ１１）と第２撮像素子（センサ１２）のリセット処理が行われる（Ｓ１０）。測距装置が撮像装置に搭載されている場合は、撮像装置の電源が投入されることで測距装置の動作も開始する。測距装置の動作が開始されると、第１撮像素子（センサ１１）と第２撮像素子（センサ１１）のリセット処理を行う（Ｓ１０）。このリセット処理は、動作開始時の同期をとるためのものである。リセット処理（Ｓ１０）の後、第１撮像素子（センサ１１）と第２撮像素子（センサ１１）は、それぞれ画像データの出力を開始する。この画像データによって相関演算が行われて視差が算出され、被写体までの距離が算出される。距離の算出処理は所定のタイミングで適宜行われる。
【００５０】
次に、測距装置が備える同期検出回路（２２）が、第１撮像素子から出力される第１同期信号と、第２撮像素子から出力される第２同期信号の時間差Ｔを算出する（Ｓ３０）。次に、算出された時間差Ｔが予め規定する閾値以下であるか否かの判定処理を行う（Ｓ４０）。この判定処理は、同期検出回路（２２）で行ってもよいし、制御ＣＰＵ（２０）が備える図示しない演算部で行ってもよい。時間差Ｔが閾値よりも小さいとき（Ｓ４０のＹｅｓ）、第１撮像素子と第２撮像素子センサは同期ずれを起こしていないと判定してリセット信号の出力は行わず、引き続き各同期信号の時間差を算出する処理を繰り返す。
【００５１】
時間差Ｔが閾値よりも大きいとき（Ｓ４０のＮｏ）、すなわち、第１撮像素子と第２撮像素子の同期がずれているときは、遅延回路を備えた測距装置であれば（図４の測距装置１００ａを参照）、遅延回路に時間差Ｔを遅延量として設定する（Ｓ５０）。遅延回路を備えていない測距装置であれば（図３の測距装置１００、図５の測距装置１００ｃを参照）、処理Ｓ５０を行うことなく、リセット回路（２１）に対してリセット信号の出力をするように、同期検出回路が指示をする（Ｓ６０）。
【００５２】
以上のように、本発明に係る測距装置によれば、２つの撮像素子から取得する画像データに基づいて、正確な測距をすることができるように、撮像素子の同期信号を監視して、同期ずれを検出したときには、撮像素子の動作をリセットする処理を行い、同期をとることで、同期した画像データを得ることができるので、ハイブリットＡＦ方式に用いられる位相差検出方式の測距精度と測距処理速度を向上させることできる。また、本発明に係る測距装置を撮像装置に搭載することにより、ハイブリット方式による自動焦点機能付き撮像装置において、撮像処理を正確にかつ、素早く行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 撮像装置
１０ 測距ユニット
１１ 第１撮像素子（センサ）
１２ 第２撮像素子（センサ）
２０ 制御ＣＰＵ
２１ リセット回路
２２ 同期検出回路
１００ 測距装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００１−２２１９４５号公報
【特許文献２】特許３８３０６８９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距装置および撮像装置に関するものであって、測距装置が備える２つの測距用撮像素子の同期ずれを検知し、各撮像素子から出力される画像データの出力タイミングを補正する測距装置、および同装置を備える撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンパクトデジタルカメラに代表される撮像装置に搭載される自動合焦機能（ＡＦ機能）には、複数の方式が知られている。そのうちの一つに、コントラストＡＦ方式がある。コントラストＡＦ方式は、撮像光学系を構成するフォーカスレンズの位置を変化させながら、各レンズ位置で画像データを取得し、各画像データのコントラスト値を算出する方式である。算出されたコントラスト値が最大値となるレンズ位置を被写体への合焦位置として、撮像光学系のレンズを移動させることで、被写体に焦点が合った撮影をすることができる。コントラストＡＦ方式では、撮像光学系のレンズを実際に駆動させて合焦位置を特定するので、長焦点レンズの場合は駆動範囲が長くなり、合焦位置を特定するまでの処理時間が長くなる。
【０００３】
また、その他の方式として、撮像光学系とは別の光学系（測距光学系）による位相差検出ＡＦ方式が知られている。位相差検出ＡＦ方式は、測距光学系が備える２つのレンズと撮像素子によって、被写体像に係る画像データの位相差（視差）を算出し、算出された視差を用いて三角測量の原理によって被写体までの距離を算出するものである。位相差検出ＡＦ方式では、２つの画像データの同期がとれていることが重要となる。位相差検出ＡＦ方式は、レンズを駆動させる必要がなく、被写体画像によって演算によって距離を求めることができるので、コントラストＡＦ方式に比べて、素早く合焦位置を特定することができる。
【０００４】
コントラストＡＦ方式にも、位相差検出ＡＦ方式にも一長一短がある。そこで、これらを組み合わせて、より素早く正確に自動合焦処理を行うハイブリットＡＦ方式が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
ハイブリットＡＦ方式は、まず位相差検出ＡＦ方式によって被写体までの距離を大まかに算出し、算出された距離に基づいて撮像光学系のレンズを所定のレンズ位置まで移動させ、その後に、移動したレンズ位置近傍の所定範囲においてコントラストＡＦ方式を実行することで合焦させる方式である。つまり、ハイブリット方式によれば、位相差検出ＡＦ方式によって大まかな合焦位置を特定した後に、コントラストＡＦ方式を用いて精度の高い合焦検出を行うことができる。よって、撮像光学系の移動量が少なく合焦までの時間を短縮することができ、かつ、測距光学系の位置合わせ精度が多少粗くても精度の高い合焦処理を行うことができる方式である。
【０００６】
前述のとおり、位相差ＡＦ検出方式は、２つの撮像素子から出力される画像データに基づいて距離を算出する方式であるから、各撮像素子から得られる画像データの取得タイミングが合っている必要がある。仮に、各画像データの取得タイミングが合っていないと、各画像データは異なる画像になってしまい、正確に相関を算出することができなくなるからである。画像データの取得タイミングを合わせるには、各撮像素子の動作を同期させる必要がある。しかし、従来の位相差検出ＡＦ方式において、撮像素子はそれぞれ独立して動作しているため、同期を合わせることが難しい。また、各撮像素子から出力される同期信号を用いて、撮像素子間の同期を合わせるにしても、同期のずれを検出する機構が設けられていないことから、同期ずれの検出ができないという課題があった。
【０００７】
そこで、測距装置に関するものではないが、２つのカメラの画像出力タイミングを同期させることで、立体画像を撮影できるステレオカメラに関する発明が知られている（例えば特許文献２を参照）。特許文献２記載の発明によれば、複数のカメラの同期を、カメラ外部から供給される信号によって合わせることはできる。しかし、「同期信号を発生させるセンサ（撮像素子）に対して同期をとることができない」という、位相差検出ＡＦ方式の課題を解消することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、位相差検出ＡＦ方式に用いる２つの撮像素子の同期ずれを検出することができ、かつ、同期ずれを補正することで、動体に対しても正確な距離情報の取得をすることができる測距装置および同装置を備える撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、測距装置に関するものであって、測距対象からの入射光を結像するレンズと、レンズで結像される被写体像に応じた画像信号を出力する第１撮像素子および第２撮像素子と、第１撮像素子と第２撮像素子のそれぞれから出力される画像信号を用いて測距対象までの距離を算出する測距部と、を備えた測距装置であって、第１撮像素子からの第１同期信号と第２撮像素子からの第２同期信号のそれぞれを取得する同期検出部と、第１撮像素子に対する第１リセット信号と第２撮像素子に対する第２リセット信号のそれぞれを出力するリセット部と、を有してなり、リセット部は、同期検出部が第１撮像素子と第２撮像素子の同期のずれを検出したときに、第１リセット信号と第２リセット信号のそれぞれを同時に出力する、ことを主な特徴とする。
【００１０】
また本発明は、上記の測距装置に係るものであって、リセット部は、第１リセット信号と第２リセット信号を共通の信号線を介して第１撮像素子と第２撮像素子のそれぞれに出力する、こと特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上記の測距装置に係るものであって、リセット部は、第１リセット信号と第２リセット信号のうち、第１リセット信号のみ遅延部を介して第１撮像素子に出力する、こと特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上記の測距装置に係るものであって、遅延部は、リセット信号を取得してから動作開始までの時間に関する第１撮像素子と第２撮像素子の個体差に応じて設定された時間の遅延を実現する、こと特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上記の測距装置に係るものであって、第１リセット信号と第２リセット信号とは、リセット部から異なる信号線を介して出力される、こと特徴とする。
【００１４】
また本発明は、被写体を撮像する撮像光学系と、撮像光学系による光学像を電気信号に変換する撮像素子と、被写体までの距離を測距する測距装置と、を備えた撮像装置に関するものであって、測距装置が、上記のいずれかの測距装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、位相差検出ＡＦ方式に用いる２つの撮像素子の同期ずれを検出し、各撮像素子に対してリセット信号を出力することで、撮像素子の同期ずれを解消することができる。これによって、動体に対する焦点距離の算出も、より高速かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る撮像装置の例を示す外観斜視図である。
【図２】上記撮像装置の例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明に係る測距装置の例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明に係る測距装置の別の例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る測距装置のさらに別の例を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明に係る測距装置の動作の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る測距装置および撮像装置の実施の形態について図面を用いながら説明する。
【００１８】
本発明に係る測距装置は、２つの撮像素子を備えており、この撮像素子から出力される画像データを用いて、位相差検出ＡＦ方式による測距を行うものである。この画像データを取得するときに、まず、各撮像素子に対して画像出力指示信号が送信され、これを受けた各撮像素子が画像データを出力する。画像データの出力指示は、測距装置が備える制御ＣＰＵによって行われるものであってもよいし、撮像装置が備える制御ＣＰＵから行われるものであってもよい。
【００１９】
図１は、本発明に係る撮像装置の例を示す外観斜視図である。図１において撮像装置１の正面には、フォーカスレンズを含む撮像レンズを介して被写体像を取得する撮像光学系２０と、測距用のレンズ１１１と１１２を介して被写体像を取得する測距光学系を有する測距装置１００と、を備えている。撮像光学系２０と測距装置１００は、撮像装置１の乖離した位置に配置されている。また、図１に示すように、撮像装置１の上端面には、シャッタースイッチであるレリーズボタンＳＷ１、撮影モードを選択するためのモードダイヤルＳＷ２が配置されている。レリーズＳＷ１は２つのスイッチが内部に配置されており、レリーズＳＷ１を半押しすると第１レリーズ信号を発し、レリーズＳＷ１を全押しすると第２レリーズ信号を発する構成を備えている。撮像装置１は、例えば、第１レリーズ信号によって、被写体への自動合焦処理を行い、第２レリーズ信号によって被写体の撮像処理を行う。
【００２０】
次に、図２に示す本発明に係る撮像装置の機能ブロックの例について説明する。本発明に係る撮像装置の各種動作（処理）は、デジタル信号処理ＩＣ（集積回路）等として構成されるデジタルスチルカメラプロセッサ１０４（以下、単に「プロセッサ１０４」という。）で動作する撮像プログラムによって制御される。プロセッサ１０４は、第１のＣＣＤ（電荷結合素子）信号処理ブロック１０４−１，第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２，ＣＰＵ（中央処理ユニット）ブロック１０４−３，ローカルＳＲＡＭ（ＳＲＡＭ：スタティックランダムアクセスメモリ）１０４−４，ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ブロック１０４−５，シリアルブロック１０４−６，ＪＰＥＧコーデック（ＣＯＤＥＣ）ブロック１０４−７，リサイズ（ＲＥＳＩＺＥ）ブロック１０４−８，ＴＶ信号表示ブロック１０４−９、およびメモリカードコントローラブロック１０４−１０を有してなる。これら各ブロックは相互にバスラインで接続されている。
【００２１】
プロセッサ１０４の外部には、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データおよびＪＰＥＧ画像データを保存するためのＳＤＲＡＭ（シンクロナスランダムアクセスメモリ）１０３、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ１２０および制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０８が配置されており、これらはバスラインを介してプロセッサ１０４に接続されている。
【００２２】
鏡胴ユニット７は、ズーム（ＺＯＯＭ）レンズ７−１ａを有するズーム光学系７−１、フォーカス（ＦＯＣＵＳ）レンズ７−２ａを有するフォーカス光学系７−２、絞り７−３ａを有する絞りユニット７−３およびメカニカルシャッタ（メカシャッタ）７−４ａを有するメカシャッタユニット７−４、を備えている。ズーム光学系７−１，フォーカス光学系７−２，絞りユニット７−３およびメカシャッタユニット７−４はそれぞれズーム（ＺＯＯＭ）モータ７−１ｂ、フォーカスレンズ移動手段としてのフォーカス（ＦＯＣＵＳ）モータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂによって駆動される。これらズームモータ７−１ｂ、フォーカスモータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂの各モータはモータドライバ７−５によって駆動され、モータドライバ７−５はプロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３によって動作が制御される。
【００２３】
鏡胴ユニット７のズームレンズ７−１ａおよびフォーカスレンズ７−２ａは、撮像素子であるＣＣＤ１０１の撮像面上に被写体光学像を結像するための撮像レンズを構成する。ＣＣＤ１０１は、前記被写体光学像を電気的な画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ（フロントエンドＩＣ）１０２に入力する。
【００２４】
Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング部）１０２−１、ＡＧＣ（自動利得制御部）１０２−２およびＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部１０２−３を有し、前記画像信号にそれぞれ所定の処理を施して、デジタル信号に変換し、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１に入力する。これらの信号処理動作は、プロセッサ１０４のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１から出力されるＶＤ信号（垂直駆動信号）とＨＤ信号（水平駆動信号）により、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１０２−４を介して制御される。第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１は、ＣＣＤ１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を経由して入力されたデジタル画像データに対して、ホワイトバランス調整およびγ調整等の信号処理を行うとともに、ＶＤ信号およびＨＤ信号を出力する。
【００２５】
また、測距装置１００は、図示しない測距用レンズと撮像素子を備えている。測距装置１００には、後述するように、２つの測距用レンズと、これら測距用レンズに対応する撮像素子、および、撮像素子の動作を制御する制御ＣＰＵが備わっている。測距用レンズを介して撮像素子に結像した被写体像から得られた画像データは、ＣＰＵ信号処理ブロック１０４−１に出力される。ＣＰＵ信号処理ブロック１０４−１および図示しない測距部によって、画像データの相関演算処理が行われる。この相関演算処理から２つの画像の視差を算出し、これによって被写体像までの距離を算出する。算出された距離に基づいて、ＣＰＵブロック１０４−３からモータドライバ７−５に動作指示がなされて、フォーカスレンズ７−２ａが当該距離に相当するレンズ位置に移動する。
【００２６】
プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３は、音声記録回路１１５−１による音声記録動作も制御する。音声記録回路１１５−１は、マイクロホン（マイク）１１５−３で変換されマイクロホンアンプ（マイクＡＭＰ）１１５−２によって増幅した音声信号を、ＣＰＵブロック１０４−３の指令に応じて記録する。
【００２７】
また、ＣＰＵブロック１０４−３は、音声再生回路１１６−１の動作も制御する。音声再生回路１１６−１は、ＣＰＵブロック１０４−３の指令により、適宜なるメモリに記録されている音声信号をオーディオアンプ（オーディオＡＭＰ）１１６−２で増幅してスピーカ１１６−３に入力し、スピーカ１１６−３から音声を再生出力する。
【００２８】
また、ＣＰＵブロック１０４−３は、ストロボ回路１１４を制御して動作させることによってストロボ発光部３から照明光を発光させる。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、被写体距離を測定する測距ユニット５の動作も制御する。
【００２９】
さらに、ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ（ＳＵＢ−ＣＰＵ）１０９にも結合されており、サブＣＰＵ１０９は、ＬＣＤドライバ１１１を介してサブＬＣＤ１による表示を制御する。また、サブＣＰＵ１０９は、ＡＦ用ＬＥＤ８，ストロボＬＥＤ９，リモコン受光部６，上記スイッチＳＷ１からスイッチＳＷ１３からなる操作部およびブザー１１３にもそれぞれ結合されている。
【００３０】
ＵＳＢブロック１０４−５は、ＵＳＢコネクタ１２２に結合される。シリアルブロック１０４−６は、シリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタ１２３−２に結合される。
【００３１】
ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０に結合され、また、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ビデオアンプ（ＡＭＰ）１１８を介してビデオジャック１１９にも結合される。
【００３２】
メモリカードコントローラブロック１０４−１０は、メモリカードスロット１２１のカード接点に結合されている。メモリカードがこのメモリカードスロット１２１に装填されると、メモリカードの接点に接触して電気的に接続され、装填されたメモリカードに画像ファイルを記憶する。
【００３３】
次に、本発明に係る測距装置の実施形態について詳細に説明する。図３は、本実施例に係る測距装置１００の構成を示す機能ブロック図である。図３において、測距装置１００は、測距ユニット１０と、測距ユニット１０の動作を制御する制御ＣＰＵ２０と、を有してなる。測距ユニット１０は、測距用レンズ１１１に対応する第１撮像素子であるセンサ１１と、測距用レンズ１１２に対応する第２撮像素子であるセンサ１２と、を有してなる。センサ１１とセンサ１２はそれぞれ、リセット信号が入力されると動作をリセットして再動作し、また、動作中はそれぞれ同期信号（センサ１１は第１同期信号、センサ１２は第２同期信号）を出力する。制御ＣＰＵ２０は、図示しない記憶装置に記憶されている測距プログラムによって動作するリセット回路２１と、同プログラムによって動作する同期検出回路２２と、を有してなる。
【００３４】
リセット回路２１は、センサ１１とセンサ１２の動作をリセットさせる「リセット信号」を所定のタイミングで出力する回路である。リセット信号の出力タイミングは、同期検出回路２２によって与えられる。
【００３５】
同期検出回路２２は、センサ１１からの第１同期信号と、センサ１２からの第２同期信号の時間差を検出し、この時間差に応じてリセット回路２１にリセット信号の出力タイミングを与える回路である。
【００３６】
測距装置１００は、リセット回路２１がセンサ１１とセンサ１２に出力するリセット信号が使用する配線を、センサ１１とセンサ１２において共通の配線を用いるように構成している。すなわち、リセット回路２１がリセット信号を出力すると、センサ１１とセンサ１２には同時にリセット信号が入力されるように構成されている。これによって、同期検出回路２１が、センサ１１とセンサ１２から入力される同期信号（第1同期信号，第2同期信号）の入力タイミングに基づいて同期のずれを検出したとき、同期検出回路２１がリセット回路２１にリセット信号の出力を指示することで、リセット信号がセンサ１１とセンサ１２に同時に入力され、センサ１１とセンサ１２は同時に動作をリセットすることができ、同期ずれを解消することができる。
【００３７】
同期ずれが解消された測距装置１００のセンサ１１とセンサ１２から出力される各画像データは、同期がとれているので、相関演算処理によって各画像間の視差を精度よく算出することができるので、測距結果の精度も向上させることができる。
【００３８】
次に、本発明に係る測距装置の別の実施形態について、図４を用いて説明する。図４において測距装置１００ａは、測距ユニット１０と、測距ユニット１０の動作を制御する制御ＣＰＵ２０と、遅延回路３０と、を有してなる。測距ユニット１０は、すでに説明した実施例と同様のセンサ１１とセンサ１２と、を有してなる。また、制御ＣＰＵ２０もすでに説明した実施例と同様のリセット回路２１と同期検出回路２２と、を有してなる。
【００３９】
ここで、リセット回路２１からリセット信号を取得してから動作開始するまでの時間、つまり、リセット信号を取得してから動作をリセットして再動作を開始するまでの時間は、センサ１１とセンサ１２とで異なっているものとする。また、リセット信号を取得してから動作開始までの時間は、センサ１１の方がセンサ１２よりも短く、この時間差はＴとする。そこで、測距装置１１０ａは、リセット回路２１からのリセット信号が、遅延時間Ｔが設定された遅延回路３０を介してセンサ１１に出力されるように構成されている。一方、センサ１２には、リセット回路２１から直接（遅延回路３０を介することなく）、リセット信号が出力されるように構成されている。
【００４０】
この構成により、リセット回路２１がリセット信号を出力すると、センサ１１は遅延回路３０を介してリセット信号（第１リセット信号）を取得し、センサ１２はリセット回路２１から直接にリセット信号（第２リセット信号）を取得する。ここで、センサ１１は、センサ１２が第２リセット信号を取得してから時間Ｔ後に、第１リセット信号を取得することになるが、第２リセット信号を取得したセンサ１２が動作を開始するタイミングと、第１リセット信号を取得したセンサ１１が動作を開始するタイミングとは一致する。
【００４１】
このように、センサ１１とセンサ１２との間に、リセット信号を取得してから動作開始までの時間の個体差があったとしても、その時間差が設定された遅延回路を設けることで、センサ１１とセンサ１２の再動作のタイミングを一致させることができる。
【００４２】
なお、図４は、リセット信号を取得してから動作開始までの時間が、センサ１１の方がセンサ１２より短いため、遅延回路３０をリセット回路２１とセンサ１１との間に設けてあった。しかし、逆に、リセット信号を取得してから動作開始までの時間が、センサ１１の方がセンサ１２より長い場合には、センサ１２の動作開始までの時間に同期信号の周期の整数倍を加算することで、センサ１１の動作開始までの時間をセンサ１２よりも短い、とみなすこともできる。いうまでもなく遅延回路３０をリセット回路２１とセンサ１２との間に設けてもよい。
【００４３】
このように、測距装置１００ａによれば、センサ１１とセンサ１２との間で、リセット信号を取得してから動作開始までの時間に個体差（時間差Ｔ´）があったとしても、リセット回路２１からの共通のリセット信号を、一方のセンサにのみＴ´が設定されている遅延回路を介して出力することで、センサ１１とセンサ１２の再動作の開始タイミングを一致させることができる。
【００４４】
次に、本発明に係る測距装置のさらに別の実施形態について、図５を用いて説明する。図５において測距装置１００ｃは、すでに説明をした測距ユニット１０と、測距ユニット１０の動作を制御する制御ＣＰＵ２０ｃと、を有してなる。測距ユニット１０は、センサ１１と、センサ１２と、を有してなり、位相差検出ＡＦ方式による測距処理に必要な画像データを出力する。また、制御ＣＰＵ２０ｃは、図示しない記憶装置に記憶されている測距プログラムによって動作するリセット回路２１ｃと、同プログラムによって動作する同期検出回路２２ｃと、を有してなる。
【００４５】
リセット回路２２ｃは、センサ１１とセンサ１２の動作をリセットさせるリセット信号を、センサ１１とセンサ１２のぞれぞれの所定のタイミングにおいて出力する回路である。リセット信号が入力されたセンサ１１とセンサ１２は動作をリセットし、同じタイミングで動作を再開することで、同期のとれた画像データを出力することができるようになる。
【００４６】
同期検出回路２１ｃは、センサ１１と出力する第１同期信号とセンサ１２が出力する第２同期信号の入力タイミングから時間差Ｔ´´を算出し、センサ１１とセンサ１２の同期ずれを検出する回路である。時間差Ｔ´´が所定の閾値よりも大きいとき、センサ１１とセンサ１２の同期ずれが生じていると判断して、センサ１１とセンサ１２の動作をリセットするためのリセット信号を、リセット回路２１に出力するように指示をする。
【００４７】
測距装置１００ｃは、リセット回路２１からセンサ１１に向けたリセット信号配線と、センサ１２に向けたリセット信号配線を、それぞれ別の配線としている。図５に示すように、センサ１１に対してはリセット回路２１ｃから第１リセット信号が出力される。また、センサ１２に対してはリセット回路２１ｃから第２リセット信号が出力される。
【００４８】
測距装置１００ｃは、センサ１１の第１同期信号とセンサ１２の第２同期信号の時間差Ｔ´´を同期検出回路２２ｃにおいて検出し、時間差Ｔ´´に基づいて、リセット回路２１ｃに対して第１リセット信号と第２リセット信号の出力指示を行うことで、それぞれのセンサの同期ずれに応じたリセット処理を行うことができる。これによって、複数のセンサの同期のずれを解消し、各センサから出力される画像データの同期を維持することができるようになる。
【００４９】
次に、本発明に係る測距方法の実施形態について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６においてに各処理ステップはＳ１０、Ｓ２０・・・のように表す。まず、本発明に係る測距装置の電源が投入されて動作が開始されると、第１撮像素子（センサ１１）と第２撮像素子（センサ１２）のリセット処理が行われる（Ｓ１０）。測距装置が撮像装置に搭載されている場合は、撮像装置の電源が投入されることで測距装置の動作も開始する。測距装置の動作が開始されると、第１撮像素子（センサ１１）と第２撮像素子（センサ１１）のリセット処理を行う（Ｓ１０）。このリセット処理は、動作開始時の同期をとるためのものである。リセット処理（Ｓ１０）の後、第１撮像素子（センサ１１）と第２撮像素子（センサ１１）は、それぞれ画像データの出力を開始する。この画像データによって相関演算が行われて視差が算出され、被写体までの距離が算出される。距離の算出処理は所定のタイミングで適宜行われる。
【００５０】
次に、測距装置が備える同期検出回路（２２）が、第１撮像素子から出力される第１同期信号と、第２撮像素子から出力される第２同期信号の時間差Ｔを算出する（Ｓ３０）。次に、算出された時間差Ｔが予め規定する閾値以下であるか否かの判定処理を行う（Ｓ４０）。この判定処理は、同期検出回路（２２）で行ってもよいし、制御ＣＰＵ（２０）が備える図示しない演算部で行ってもよい。時間差Ｔが閾値よりも小さいとき（Ｓ４０のＹｅｓ）、第１撮像素子と第２撮像素子センサは同期ずれを起こしていないと判定してリセット信号の出力は行わず、引き続き各同期信号の時間差を算出する処理を繰り返す。
【００５１】
時間差Ｔが閾値よりも大きいとき（Ｓ４０のＮｏ）、すなわち、第１撮像素子と第２撮像素子の同期がずれているときは、遅延回路を備えた測距装置であれば（図４の測距装置１００ａを参照）、遅延回路に時間差Ｔを遅延量として設定する（Ｓ５０）。遅延回路を備えていない測距装置であれば（図３の測距装置１００、図５の測距装置１００ｃを参照）、処理Ｓ５０を行うことなく、リセット回路（２１）に対してリセット信号の出力をするように、同期検出回路が指示をする（Ｓ６０）。
【００５２】
以上のように、本発明に係る測距装置によれば、２つの撮像素子から取得する画像データに基づいて、正確な測距をすることができるように、撮像素子の同期信号を監視して、同期ずれを検出したときには、撮像素子の動作をリセットする処理を行い、同期をとることで、同期した画像データを得ることができるので、ハイブリットＡＦ方式に用いられる位相差検出方式の測距精度と測距処理速度を向上させることできる。また、本発明に係る測距装置を撮像装置に搭載することにより、ハイブリット方式による自動焦点機能付き撮像装置において、撮像処理を正確にかつ、素早く行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 撮像装置
１０ 測距ユニット
１１ 第１撮像素子（センサ）
１２ 第２撮像素子（センサ）
２０ 制御ＣＰＵ
２１ リセット回路
２２ 同期検出回路
１００ 測距装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００１−２２１９４５号公報
【特許文献２】特許３８３０６８９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距対象からの入射光を結像するレンズと、
上記レンズで結像される被写体像に応じた画像信号を出力する第１撮像素子および第２撮像素子と、
上記第１撮像素子と上記第２撮像素子のそれぞれから出力される画像信号を用いて上記測距対象までの距離を算出する測距部と、
を備えた測距装置であって、
上記第１撮像素子からの第１同期信号と上記第２撮像素子からの第２同期信号のそれぞれを取得する同期検出部と、
上記第１撮像素子に対する第１リセット信号と上記第２撮像素子に対する第２リセット信号のそれぞれを出力するリセット部と、
を有してなり、
上記リセット部は、上記同期検出部が上記第１撮像素子と上記第２撮像素子の同期のずれを検出したときに、上記第１リセット信号と上記第２リセット信号のそれぞれを同時に出力する、
ことを特徴とする測距装置。
【請求項２】
（図３）
上記リセット部は、上記第１リセット信号と上記第２リセット信号を共通の信号線を介して上記第１撮像素子と上記第２撮像素子のそれぞれに出力する、
請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
（図４）
上記リセット部は、上記第１リセット信号と上記第２リセット信号のうち、上記第１リセット信号のみ遅延部を介して上記第１撮像素子に出力する、
請求項１記載の測距装置。
【請求項４】
（図４、図６）
上記遅延部は、リセット信号を取得してから動作開始までの時間に関する上記第１撮像素子と上記第２撮像素子の個体差に応じて設定された時間の遅延を実現する、
請求項３記載の測距装置。
【請求項５】
（図５）
上記第１リセット信号と上記第２リセット信号とは、上記リセット部から異なる信号線を介して出力される、
請求項１記載の測距装置。
【請求項６】
被写体を撮像する撮像光学系と、
上記撮像光学系による光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
上記被写体までの距離を測距する測距装置と、
を備えた撮像装置であって、
上記測距装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の測距装置であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
測距対象からの入射光を結像するレンズと、
上記レンズで結像される被写体像に応じた画像信号を出力する第１撮像素子および第２撮像素子と、
上記第１撮像素子と上記第２撮像素子のそれぞれから出力される画像信号を用いて上記測距対象までの距離を算出する測距部と、
を備えた測距装置であって、
上記第１撮像素子からの第１同期信号と上記第２撮像素子からの第２同期信号のそれぞれを取得する同期検出部と、
上記第１撮像素子に対する第１リセット信号と上記第２撮像素子に対する第２リセット信号のそれぞれを出力するリセット部と、
を有してなり、
上記リセット部は、上記同期検出部が上記第１撮像素子と上記第２撮像素子の同期のずれを検出したときに、上記第１リセット信号と上記第２リセット信号のそれぞれを同時に出力する、
ことを特徴とする測距装置。
【請求項２】
（図３）
上記リセット部は、上記第１リセット信号と上記第２リセット信号を共通の信号線を介して上記第１撮像素子と上記第２撮像素子のそれぞれに出力する、
請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
（図４）
上記リセット部は、上記第１リセット信号と上記第２リセット信号のうち、上記第１リセット信号のみ遅延部を介して上記第１撮像素子に出力する、
請求項１記載の測距装置。
【請求項４】
（図４、図６）
上記遅延部は、リセット信号を取得してから動作開始までの時間に関する上記第１撮像素子と上記第２撮像素子の個体差に応じて設定された時間の遅延を実現する、
請求項３記載の測距装置。
【請求項５】
（図５）
上記第１リセット信号と上記第２リセット信号とは、上記リセット部から異なる信号線を介して出力される、
請求項１記載の測距装置。
【請求項６】
被写体を撮像する撮像光学系と、
上記撮像光学系による光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
上記被写体までの距離を測距する測距装置と、
を備えた撮像装置であって、
上記測距装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の測距装置であることを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６３７４５（Ｐ２０１２−１６３７４５Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６８５（Ｐ２０１１−２３６８５）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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