專利名稱：測距裝置和測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在圖象拾取裝置例如使用銀鹽膠片的照相機、數(shù)字照相機或攝像機中的測距裝置，更具體地說，涉及一種實現(xiàn)所謂的多重自動對焦(以下稱作多重-AF)的測距裝置，用于測量拍攝屏上的一些點處被攝物體的距離。特別是，本發(fā)明涉及一種測距裝置，其特征在于該裝置在多重-AF如全屏-AF中具有寬的測距范圍。
如今對圖象拾取裝置進行多重-AF變得十分普遍。市場上可以得到配備有測距裝置的低價格型號的照相機，其測距裝置對拍攝屏上的三、五或七個點處的物體進行測距。
多重-AF是一維的多重-AF，其中的測距區(qū)被排布成一條直線。近來有跡象表明二維的多重-AF或平面AF已經(jīng)商品化。
例如，配置了具有平面AF功能的測距裝置的照相機已經(jīng)商品化并投入市場，其中平面AF功能利用取景器16上多達45個測距區(qū)17。
在這些傳統(tǒng)的多重-AF中，必須重復(fù)進行復(fù)雜的計算如測距計算，重復(fù)的次數(shù)等于測距區(qū)增加的數(shù)量。為了改進時間延遲，已公開有多種發(fā)明。
例如，日本專利申請公開號為2-158705的申請中公開了一項以第一測距模式獲取數(shù)條物距信息的技術(shù)，該技術(shù)粗略地測量到物體上一些點的距離，從獲取的數(shù)條信息中選擇表示相應(yīng)于最短距離的物體距離的物體，和以第二測距模式高精確度地測量僅到被選定物體的距離，從而改進時間延遲。
另外，日本專利申請公開號為63-131019的申請中公開了一項技術(shù)，該技術(shù)基于一種假設(shè)，即在有源AF中，最近的主要物體出現(xiàn)在從投射光反射的光量為最大的位置，并且省去對反射光量少的部位的測距計算，因而改進了時間延遲。
因為所有傳統(tǒng)的AF法均使用有源AF，所以它們顯著地改進了時間延遲。但當(dāng)試圖進行全屏AF之類時，不能避免一組投影元件和一組光接收元件變得非常大，而這又妨礙了把裝置投入實用。
相反，無源AF能把光接收元件減小得比有源AV的小很多，致使對裝置投入實用沒有妨礙。所以無源AV比有源AV更適合于寬范圍的多重-AF，如全屏AF。
在這些方面，日本專利申請公開號為62-103615的申請中公開了一項技術(shù)，對測距區(qū)進行粗略的相關(guān)運算，根據(jù)運算的結(jié)果選擇測距區(qū)之一，然后只對選定的測距區(qū)進行高精確度的相關(guān)運算，由此通過無源AF改進時間延遲。
通過間取(thinning out)傳感數(shù)據(jù)項來進行粗略的相關(guān)運算，如在計算中利用每一個其它的傳感數(shù)據(jù)項，但決不能省去。因此，雖然有源AF比無源AF有更高的時間延遲測量的效率，但兩種類型的AF產(chǎn)生同樣的效果。
近來提出的解決無源AF和有源AF更適于寬范圍多重-AF如全屏AF的問題的方法，是一種利用混合AF的測距方法。在混合AF中，即現(xiàn)在正在使用的AF中，為無源傳感器中的每個光接收元件設(shè)置一個除去穩(wěn)態(tài)光的穩(wěn)態(tài)光去除電路。當(dāng)穩(wěn)態(tài)光去除功能無效時執(zhí)行無源操作，而當(dāng)穩(wěn)態(tài)光去除功能有效時執(zhí)行有源操作。日本專利申請公開號為10-336921的申請中公開了這種穩(wěn)態(tài)光去除電路。利用混合AF的產(chǎn)品已經(jīng)可以在市場上買到。
為了執(zhí)行寬范圍的多重-AF，如全屏AF，必須進行時間延遲的測量。為此原因，提出了多種裝置，避免以高成本為代價地使用高速、昂貴的CPU和微電腦。最主要的裝置之一把測距的過程分成兩步進行預(yù)測距的第一過程和進行實際測距的第二過程。
預(yù)測距的目的是在短時間內(nèi)粗略地測量距離并估算主要物體的位置，而實際測距的目的是根據(jù)在前過程的預(yù)測距結(jié)果進行限時的高精確度的測距。雖然短時的預(yù)測距過程增加，但消去了測量到被排除的物體的距離所需要的時間，這有助于縮短整個測距時間。
具體地說，在一種預(yù)測距類型中，光投射到物體上，并且根據(jù)反射光的量估算主要物體的位置。
但當(dāng)估算主要物體的位置時，結(jié)果可能與攝影者的意圖相反，或換而言之，結(jié)果不利于照相機拍攝模式的意圖。
特別是可能有一種情況，當(dāng)設(shè)置了一種測量到拍攝屏中心部位的距離的光點模式時，到拍攝屏周圍的距離被進行測量。
因此，本發(fā)明的目的在于不提高成本的實現(xiàn)和提供一種高精確度的測距裝置和一種高精確度的測距方法，該裝置和方法具有少的時間延遲，能夠更快的操作，并且確保測距結(jié)果的高可靠性而不損害照相機拍攝模式之類的意圖。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種測距裝置，其包括第一測距機構(gòu)，用來根據(jù)由一對積分型光接收傳感器接收來自物體的光而產(chǎn)生的物體圖象信號測量物距；第二測距機構(gòu)，用來根據(jù)一個圖象信號測量物距，其中穩(wěn)態(tài)光去除機構(gòu)已從該物體圖象信號中除去了穩(wěn)態(tài)光成分，同時投射機構(gòu)把光投射到該物體上；物體選擇機構(gòu)，促使第二測距機構(gòu)在一個特定的時間內(nèi)運作，并根據(jù)從運作中獲得的圖象信號選擇一個將被測距的物體；模式設(shè)置機構(gòu)，用于設(shè)置照相機的操作模式；以及阻止機構(gòu)，用于阻止物體選擇機構(gòu)在模式設(shè)置機構(gòu)已設(shè)置了一個具體的操作模式時操作。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種測距裝置，其包括一個把光投射到物體上的投射裝置；一個由象素組成并接收來自物體的光的光接收傳感器；一個選擇電路，其操縱投射裝置并根據(jù)光接收傳感器的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素；一個計算電路，用于從選擇電路選取的象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)；一個能夠設(shè)置正常測距模式和光點模式的模式設(shè)置電路，其中在光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；和一個控制電路，當(dāng)模式設(shè)置電路設(shè)置了光點模式時，用于按一定方式進行控制，以使象素與對應(yīng)于比正常測距范圍更窄的范圍的光點區(qū)重合。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種測距裝置，其包括一個把光投射到物體上的投射裝置；一個由象素組成并接收來自物體的光的光接收傳感器；一個選擇電路，其操縱投射裝置并根據(jù)光接收傳感器的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素；一個計算電路，用于從選擇電路選取的象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)；一個能夠設(shè)置正常測距模式和光點模式的模式設(shè)置電路，其中在光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；和一個阻通電路，用于在模式設(shè)置電路設(shè)置了光點模式時阻止選擇電路工作。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種測距裝置，其包括一個把光投射到物體上的投射裝置；一個由象素組成并接收來自物體的光的光接收傳感器；一個第一選擇電路，其操縱投射裝置并根據(jù)光接收傳感器的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素；一個能夠設(shè)置正常測距模式和光點模式的模式設(shè)置電路，其中在光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；一個第二選擇電路，當(dāng)模式設(shè)置電路設(shè)置了光點模式時，用于不僅阻止第一選擇電路工作，而且還選擇預(yù)定的象素；和一個計算電路，用于從第二選擇電路選取的象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種測距方法，其包括設(shè)置正常測距模式或光點模式的步驟，其中光點模式中的測距比正常測距模式中的測距范圍窄；把光投射到物體上并使光接收傳感器接收來自物體的光的步驟；當(dāng)設(shè)置了正常測距模式時，根據(jù)光接收傳感器的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素，而當(dāng)設(shè)置了光點模式時選擇一個預(yù)定象素的步驟；和從被選取象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種測距方法，其包括第一步驟，其根據(jù)接收來自物體的光而獲得的物體圖象信號測量物距；第二步驟，其根據(jù)一個圖象信號測量物距，其中穩(wěn)態(tài)光成分已從該物體圖象信號中除去，同時把光投射到物體上；第三步驟，促使第二步驟在一個特定的時間內(nèi)運作，并根據(jù)所獲得的圖象信號選擇一個將被測距的物體；第四步驟，設(shè)置照相機的操作模式；以及第五步驟，阻止物體選擇機構(gòu)在設(shè)置了一個特定的操作模式時工作。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種測距方法，其包括把光投射到物體上的步驟；接收來自物體的光的步驟；根據(jù)關(guān)于光接收的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素的步驟；從選定象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)的步驟；能夠設(shè)置正常測距模式和光點模式的步驟，其中在光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；和按一定方式進行控制的步驟，以使該象素與對應(yīng)于比正常測距范圍更窄的范圍的光點區(qū)重合。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將在下列的描述中指出，并且有一些將通過描述而變得清晰，或者有一些將通過對本發(fā)明的實踐而獲知。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可通過以下特別指出的方法以及它們的組合來實現(xiàn)。
組合在說明書中并構(gòu)成說明書一部分的附圖舉例說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且上述給出的一般性描述和關(guān)于優(yōu)選實施例的以下詳細描述一起，用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例的測距裝置；圖2是一個有助于詳細解釋根據(jù)本發(fā)明實施例的測距裝置操作的流程圖；圖3表示一個拍攝實景的例子；圖4A表示光接收元件4a相應(yīng)于圖3的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖4B表示光接收元件4b相應(yīng)于圖3的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖4C表示對應(yīng)于圖4A的測距區(qū)，圖4D表示對應(yīng)于圖4B的測距區(qū)；圖5表示一個拍攝實景的例子；圖6A表示光接收元件4a相應(yīng)于圖5的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖6B表示光接收元件4b相應(yīng)于圖5的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖6C表示對應(yīng)于圖6A的測距區(qū)，圖6D表示對應(yīng)于圖6B的測距區(qū)；圖7是一個有助于解釋根據(jù)本發(fā)明實施例的測距裝置操作的流程圖；圖8是一個有助于詳細解釋在圖7的步驟S15和S16中搜索主要物體的流程圖；圖9表示一個拍攝實景的例子；圖10A表示光接收元件4a相應(yīng)于圖9的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖10B表示光接收元件4b相應(yīng)于圖9的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖10C表示對應(yīng)于圖10A的測距區(qū)，圖10D表示對應(yīng)于圖10B的測距區(qū)；圖11表示一個拍攝實景的例子；圖12A表示光接收元件4a相應(yīng)于圖11的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖12B表示光接收元件4b相應(yīng)于圖11的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖12C表示對應(yīng)于圖12A的測距區(qū)，圖12D表示對應(yīng)于圖12B的測距區(qū)；圖13是一個有助于解釋校正功能的示圖；圖14是一個有助于詳細解釋圖8的步驟S43和S44中測距區(qū)數(shù)量的限定的流程圖；圖15表示一個拍攝實景的例子；圖16A表示光接收元件4a相應(yīng)于圖15的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖16B表示光接收元件4b相應(yīng)于圖15的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖16C表示對應(yīng)于圖16A的測距區(qū)，圖16D表示對應(yīng)于圖16B的測距區(qū)；圖17是一個有助于詳細解釋圖7的步驟S17至S19涉及的測距區(qū)設(shè)置功能的流程圖；圖18是一個有助于詳細解釋圖17的步驟S63中的操作的流程圖；圖19是用于確定在區(qū)域內(nèi)的傳感器數(shù)量的表；
圖20A是表示處于有源模式中的光接收元件4a經(jīng)預(yù)積分而獲得的圖象信號的示意圖，圖20B是表示光接收元件4b經(jīng)預(yù)積分而獲得的圖象信號的示意圖；圖21表示一個拍攝實景的例子；圖22A表示光接收元件4a相應(yīng)于圖21的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖22B表示光接收元件4b相應(yīng)于圖21的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖22C表示對應(yīng)于圖22A的測距區(qū)，圖22D表示對應(yīng)于圖22B的測距區(qū)；圖23表示一個拍攝實景的例子；圖24A表示光接收元件4a相應(yīng)于圖23的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖24B表示光接收元件4b相應(yīng)于圖23的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖24C表示對應(yīng)于圖24A的測距區(qū)，圖24D表示對應(yīng)于圖24B的測距區(qū)，圖24E表示對于全體傳感器設(shè)置的具有監(jiān)視器信號傳感范圍的最終積分結(jié)果；圖25表示一個拍攝實景的例子；圖26A表示光接收元件4a相應(yīng)于圖25的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)，圖26B表示光接收元件4b相應(yīng)于圖25的拍攝實景產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)；圖27是一個有助于詳細解釋圖7中步驟S27的“光量”測距流程圖；圖28是一個有助于解釋有源模式中積分控制的流程圖；圖29是另一個有助于解釋有源模式中積分控制的流程圖；圖30表示多個目標(biāo)反射率的調(diào)查結(jié)果；圖31是當(dāng)具有基準(zhǔn)反射率的卡片(Chart)放置在一個特定距離處并且進行光量測距時，積分的輸出斜率與特定距離的倒數(shù)之間關(guān)系的示圖；以及圖32表示常規(guī)測距裝置的取景器。
下面將參考附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。
根據(jù)本發(fā)明的測距裝置，其特征在于當(dāng)該裝置被設(shè)置在光點模式時設(shè)置一個欠缺區(qū)(default area)作為測距區(qū)。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例的測距裝置的結(jié)構(gòu)。
圖1中，在測距裝置的特定位置處設(shè)置用于聚集物光和輔助光撞擊物體的反射光的光接收透鏡1a和1b。
還設(shè)置了一個外罩2，用于固定光接收透鏡1a、1b并分隔其光路，還防止不必要的光進入光路。為了實現(xiàn)這些目的，外罩2由一種暗的、通常為黑色的材料制成，并具有優(yōu)良的屏蔽特性。
無需贅述，為了避免無規(guī)則反射，可以在外罩2的內(nèi)側(cè)形成傾斜線，或在外罩2的內(nèi)側(cè)完成壓花。
在圖1中，數(shù)字3代表一個自動對焦集成電路(以下簡稱AFIC)。下面將對AFIC 3的結(jié)構(gòu)進行詳細的描述。
在AFIC 3的內(nèi)側(cè)設(shè)置一組光接收元件4a和4b，用于接收由光接收透鏡1a、1b會聚的光并對其進行光電轉(zhuǎn)換。還設(shè)置一個光電流積分部分5，用于積分由每個光接收元件4a、4b光電轉(zhuǎn)換的光電流。
另外，還設(shè)置一個穩(wěn)態(tài)光去除部分6，用于儲存和去除由每個光接收元件4a、4b光電轉(zhuǎn)換的光電流的穩(wěn)態(tài)部分。還設(shè)置一個將AFIC3中的每部分復(fù)位的復(fù)位部分7。
在圖1中，數(shù)字8代表一個監(jiān)控信號傳感范圍設(shè)置和監(jiān)控信號輸出部分，其在光電流積分部分5中設(shè)置一個區(qū)域，傳感該設(shè)置區(qū)域中最大的積分的光電流量，暫時抽樣保持此最大的積分光電流量并輸出一個用于控制光電流的積分的監(jiān)控信號。
AFIC 3還包括一個用于儲存積分光電流量、即在光電流積分部分5和輸出部分10的積分結(jié)果的存儲部分9，用于把監(jiān)控信號傳感范圍設(shè)置和監(jiān)控信號輸出部分8的內(nèi)容和存儲部分9的內(nèi)容輸出給外界。
自然，輸出部分10可包括用于放大信號的放大裝置。控制部分11執(zhí)行根據(jù)外部提供的控制信號控制AFIC 3內(nèi)部的任務(wù)。包括一個電壓源和電流源的偏壓部分12向各部分提供電源。
還設(shè)置一個把光投射到物體上的投射源14和匯集投射源14投射的光的投射透鏡1c。
投射源14受驅(qū)動部分15的控制。
在圖1中，標(biāo)號13表示一個中央處理單元(以下稱作CPU)。CPU 13相應(yīng)于本實施例的測距裝置的核心部分并控制上述的每一部分。除了控制測距裝置外，CPU 13當(dāng)然還控制照相機的各種其它操作。當(dāng)把CPU 13的功能限制在與測距裝置相關(guān)的方面時，CPU 13的主要任務(wù)是獲取關(guān)于物體的信息并計算到物體的距離。獲取關(guān)于物體的信息并計算到物體的距離的功能不必一定屬于CPU 13，它當(dāng)然也可以組合到AFIC 3中。
除了上述結(jié)構(gòu)以外，雖然在圖1中沒有示出，但可以組合進EEPROM、儲存測距所需的數(shù)據(jù)如調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的非易失性存儲器。
下面參考圖2的流程，對結(jié)構(gòu)如圖1所示的實施例的測距裝置的操作做詳細的解釋。在下面的解釋中將參考圖1的結(jié)構(gòu)，使用相同的標(biāo)號。
首先，CPU 13進行測距裝置的初始設(shè)置(步驟S1)。
具體地說，CPU 13本身進行準(zhǔn)備操作以開始測距。準(zhǔn)備操作之后，CPU 13開始測距。CPU 13把控制信號發(fā)送給控制部分11之后，控制部分11啟動復(fù)位部分7。啟動的結(jié)果是復(fù)位部分7使光電流積分部分5、穩(wěn)態(tài)光去除部分6、監(jiān)控信號傳感范圍設(shè)置和監(jiān)控信號輸出部分8以及儲存部分9均被復(fù)位。
然后，CPU 13執(zhí)行預(yù)積分(步驟S2)。
具體地說，CPU 13把操縱穩(wěn)態(tài)光去除部分6的信號和設(shè)置監(jiān)控信號設(shè)置范圍的信號發(fā)送給控制部分11。接收到信號后，控制部分11啟動穩(wěn)態(tài)光去除部分6并進一步設(shè)置一個監(jiān)控信號傳感范圍。接下來，CPU 13向驅(qū)動器部分15發(fā)送一個使投射源14發(fā)射光的信號，由此而使投射源14發(fā)射光。接下來，CPU 13向控制部分11輸出一個開始光電流積分的信號。接收到信號后，控制部分11促使光電流積分部分5開始光電流的積分。執(zhí)行完一個具體操作后，CPU 13結(jié)束光電流的積分。預(yù)積分在有源模式中進行。
接下來，CPU 13傳感最大的積分量和其在傳感器上的位置(步驟S3)。
具體地說，積分之后，CPU 13把集成在光電流積分部分5處的每個光電轉(zhuǎn)換元件的所有積分量儲存到存儲器9中。儲存在存儲部分9中的積分量是由從物體反射的投射源14發(fā)出的光形成的圖象信號。CPU 13經(jīng)輸出部分10獲得此圖象信號。當(dāng)獲得圖象信號時，CPU 13傳感最大值和其在傳感器上的位置。
之后，CPU 13比較在步驟S3中傳感的最大值和一個特定值(步驟S4)。當(dāng)最大值大于該特定值時，CPU 13判定主要物體反射投射源14發(fā)射的光并通過控制到達步驟S5。當(dāng)最大值小于該特定值時，CPU 13判定不可能估算出主要物體的位置，因為主要物體如此之遠，以致投射源14發(fā)射的光不能到達主要物體或主要物體的反射率極低。然后，CPU 13通過控制到達步驟S6。
在步驟S5，CPU 13以最大積分量的點為中心在其周圍的特定區(qū)域中設(shè)置一個測距區(qū)。具體地說，在圖3的場景中，通過預(yù)積分獲得傳感器數(shù)據(jù)(見圖4A和4B)，根據(jù)預(yù)積分設(shè)置測距區(qū)(見圖4C和4D)，并且利用最終的積分結(jié)果和設(shè)置的測距區(qū)計算物距。測距區(qū)可被傳感或設(shè)置。
在步驟S6，CPU 13在預(yù)定的特定區(qū)域內(nèi)設(shè)置測距區(qū)(欠缺位置)。例如，在圖5的場景中，通過預(yù)積分估算不出所需物體的位置(見圖6A和6B)。此時，只把測距區(qū)設(shè)置在欠缺位置。具體地說，如圖6C和6D所示，測距區(qū)可以彼此重疊。當(dāng)然，也可以分隔設(shè)置而不重疊。
然后，CPU 13進行最后的積分(步驟S7)。
具體地說，CPU 13啟動AFIC3中的復(fù)位部分7，由此使AFIC3中的每個裝置復(fù)位。在最后的積分中，穩(wěn)態(tài)光去除部分6退出工作。然后，CPU 13設(shè)置監(jiān)控信號傳感范圍并對投射源14的發(fā)射提供開/關(guān)控制，開始積分。執(zhí)行完這些具體操作之后，CPU 13結(jié)止積分。最終的積分在無源模式中進行。
隨后，CPU 13執(zhí)行相關(guān)操作并選擇最短的距離(步驟S8)。
具體地說，終止無源模式中進行的最終積分之后，CPU 13使存儲部分9對每個對應(yīng)于物體的圖象信號的光電轉(zhuǎn)換元件儲存積分量。之后，CPU 13使輸出部分10輸出物體的圖象信號。雖然CPU 13可以得到物體的所有圖象信號，但CPU 13只從測距中獲得圖象信號的路徑設(shè)置在步驟S5或S6更有效。
根據(jù)所獲得的物體的圖象信號，CPU 13對每個測距區(qū)進行相關(guān)操作，由此找出對于每個測距區(qū)的物體圖象之間的相位差。此相位差對應(yīng)于到物體的距離。然后從由測距區(qū)獲得的物距中選出最短的距離。此最短的距離被判定為測距的最終結(jié)果。
以上過程之后，CPU 13執(zhí)行包括關(guān)閉AFIC3電源的過程的后處理，并完成一系列測距過程(步驟S9)。
如上所述，CPU 13的操作可以在AFIC 3的控制之下進行。
例如，如早先的現(xiàn)有技術(shù)所述，當(dāng)在非常寬的范圍內(nèi)利用一維或二維傳感器執(zhí)行測距操作時，設(shè)置的測距區(qū)數(shù)量非常大。這意味著必須重復(fù)極多次復(fù)雜的計算，如相關(guān)運算，造成很大的時間延遲或因使用高速、昂貴的CPU而抬高了成本。
相反，利用本發(fā)明的實施例，可以通過在有源模式中特定的短時間內(nèi)執(zhí)行預(yù)積分，利用穩(wěn)態(tài)光去除部分6的功能和投射源14的發(fā)光，以及通過獲得投射源14發(fā)射到物體上被反射的光的分布(圖象信號)而估算主要物體的位置。
因此，利用本實施例，因為可以設(shè)置必需的最小測距區(qū)，以很高的精確度傳感與被估算的主要物體的距離，所以不需要做不必要的計算。即不需要高速、昂貴的CPU 13，并且不會嚴重地增加時間延遲。
以上概述了本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)、操作和效果。
參見流程圖7，下面將對根據(jù)該實施例的測距裝置的操作進行解釋。在下面的解釋中，各種流程圖、拍攝場景和與預(yù)積分(有源模式)及最終的積分(無源模式)相關(guān)的簡圖均被認為是合適的。
首先，CPU 13進行測距裝置的初始設(shè)置(步驟S11)。
步驟S11執(zhí)行與圖2中步驟S1相同的過程。在步驟S11中，CPU13不僅本身復(fù)位，而且對光電流積分部分5、穩(wěn)態(tài)光去除部分6、監(jiān)控信號傳感范圍設(shè)置和監(jiān)控信號輸出部分8以及儲存部分9均復(fù)位。
然后，CPU 13執(zhí)行預(yù)積分1(步驟S12)。
雖然在圖2中沒有執(zhí)行預(yù)積分1，但在此執(zhí)行預(yù)積分以對最終的積分確定一些積分條件。穩(wěn)態(tài)光去除部分6不工作。圖中雖然沒有表示，但提供以設(shè)置并改變光電轉(zhuǎn)換元件的傳感靈敏度的裝置并把傳感器靈敏度設(shè)得很高。傳感器靈敏度可通過改變放大因子或積分的容量來改變。關(guān)閉投射器14并在無源模式中積分來自物體的光。只在預(yù)定的短時間內(nèi)執(zhí)行積分控制。
接下來，CPU 13傳感預(yù)積分1中的最大積分量(步驟S13)。這與物體最亮部分的亮度有關(guān)，并用于判定在最終的積分中的傳感器的靈敏度以及輔助光的存在與否。積分后輸出的監(jiān)控信號可用作最大的積分量。隨后，CPU 13確定對于最終的積分的部分積分條件(步驟S14)。主要條件包括傳感器靈敏度和輔助光的存在與否。
然后，CPU 13執(zhí)行預(yù)積分2(步驟S15)。
預(yù)積分2與圖2流程中的步驟S2的預(yù)積分相同。估算主要物體的位置并設(shè)置最終積分的測距區(qū)。穩(wěn)態(tài)光去除部分6工作并且把傳感器靈敏度設(shè)置得很高。
開啟投射源14并在預(yù)定的特定短時間內(nèi)進行積分控制。因為操作在有源模式中進行，所以從投射源14發(fā)出的被物體反射的反射光被積分。
之后，CPU 13傳感預(yù)積分中的最大積分量及其在傳感器上的位置(步驟S16)。假設(shè)主要物體預(yù)置在最大積分量的位置。最大積分量是投射源14發(fā)射的被物體反射的光線最大的一個。因此，該物體是最近的一個并且同時是主要物體的可能性極大。
參見圖8的流程，對在步驟S15和S16中搜索主要物體的方式進一步做詳細的描述。
首先，CPU 13判斷照相機的AF模式是處于正常模式還是光點模式(步驟S31)。光點模式是AF模式的一種狀態(tài)，其中只對顯示屏的中心部位進行測距。在光點模式中，不在全部范圍內(nèi)搜索主要物體并返回控制。
另一方面，當(dāng)AF模式不處于光點模式時，CPU 13執(zhí)行如同步驟S15的預(yù)積分2(步驟S32)。然后，CPU 13從AFIC 3獲取有原模式中預(yù)積分的傳感器數(shù)據(jù)，或獲取從投射源14發(fā)射的被物體反射的光的圖象信號(步驟33)。
然后，CPU 13搜索在步驟S33獲得的圖象信號的最大值并只抽取特定范圍(Pmax～Pmin)內(nèi)的最大值(步驟S34)。
例如，如圖9所示，在展示窗中的服裝模特是物的情形中，有源模式中的預(yù)積分產(chǎn)生如圖10A和10B所示的圖象信號。在這種圖象模式中，對最大值的搜索抽取三個最大的值。最大值對應(yīng)于右模特的圖象信號，從玻璃規(guī)則反射的圖象信號，以及從左至右的左模特的圖象信號。
只有當(dāng)從圖10C和圖10D所示的最大值中抽取特定范圍(Pmax～Pmin)的值時，才可以除去從玻璃規(guī)則反射的圖象信號，避免在估算主要物體時的誤差。
在圖8中的隨后步驟S35中，CPU 13把f-搜索標(biāo)記設(shè)置為“1”。f-搜索標(biāo)記表示從預(yù)積分產(chǎn)生的圖象信號中傳感不到有效的最大值。當(dāng)有效最大值為左側(cè)時，假設(shè)把f-搜索標(biāo)記設(shè)置為“0”。
然后，CPU 13判斷是否存在有效的最大值(步驟S36)。如果沒有有效的最大值，則控制返回。如果有有效的最大值，則分析預(yù)積分產(chǎn)生的圖象信號的頻率并從最大值中除去那些對應(yīng)于頻率高于該特定值的高頻成分(步驟S37)。雖然在步驟S34中可以除去玻璃的大部分有規(guī)則反射，但因為玻璃的反射角和距玻璃的距離，所以不能除去玻璃的部分反射。在有光澤的物體如玻璃反射的情況下，大部分的圖象信號具有高頻率。因此，在步驟S34和S37可以徹底地消除有光澤的物體如玻璃產(chǎn)生的反射圖象信號。
之后，如步驟S36，CPU 13判斷是否存在有效的最大值(步驟S38)。如果沒有有效的最大值，則控制返回。如果有有效的最大值，則執(zhí)行下一步S39。利用校正函數(shù)校正最大值并且除去那些結(jié)果為0的值。
校正函數(shù)是傳感器的位置、照相機攝影光學(xué)系統(tǒng)的焦距和照相機的拍攝屏模式(正常，遙攝和高清晰)的函數(shù)。圖13表示校正函數(shù)的一個實例。校正函數(shù)的意義下面解釋。
首先，根據(jù)照相機拍攝光學(xué)系統(tǒng)的焦距和照相機拍攝屏模式的輸入信息決定視場角(范圍)。校正函數(shù)的一個例子是關(guān)于照相機攝影視場角的每個位置主要物體存在的可能性。圖13表示關(guān)于每種類型的圖象拾取裝置對應(yīng)于焦距的攝影視場角。
如圖13所示，在拍攝屏中央部位存在主要物體的可能性高，并且越接近拍攝屏的周邊存在的可能性越小。在接近拍攝屏的外緣處存在的可能性幾乎為0。然后，使照相機的攝影視場角與傳感器的位置相關(guān)連并且利用校正函數(shù)校正最大值，這樣能夠加權(quán)抽取或除去最大值。
例如，利用圖11的場景給予解釋。
在主要物體出現(xiàn)在接近拍攝屏的中央部位并且次要物體出現(xiàn)在左右側(cè)的情形中，在有源模式下執(zhí)行的預(yù)積分產(chǎn)生如圖12a-12D所示的圖象信號。在圖12a-12D中，左最大值、另一個最大值和最右側(cè)的值分別對應(yīng)于主要物體產(chǎn)生的圖象信號和接近拍攝屏邊緣的次要物體產(chǎn)生的圖象信號。因為在拍攝屏兩邊的次要物體的圖象信號沒有最大值，所以忽略它們。這是去除次要物體的一種方法。
預(yù)積分產(chǎn)生的圖象信號有兩個最大值。當(dāng)利用校正函數(shù)校正兩值時，即例如它們被校正函數(shù)相乘時，出現(xiàn)在拍攝屏周圍部分的最大值被除去，這使得能夠除去拍攝屏周圍的次要物體。
在圖8中，在上述過程之后，CPU 13再一次判斷是否存在一個有效最大值(步驟S40)。如果沒有一個有效的最大值，則控制返回。如果有一個有效的最大值，則f-搜索標(biāo)志重置為0，因為此時在該點至少存在一個有效的最大值(步驟S41)。
f-搜索標(biāo)志為“0”的事實意味著已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個有效的最大值。之后，CPU 13進一步縮小最大值并除去不包括在特定范圍(Pmax至Pmin-Po)內(nèi)的包括剩余最大值的最大值(Pmax)的最大值(步驟S42)。
在圖9的場景中，有兩個模特，一個穿著亮色服裝，一個穿著暗色服裝。每個物體以這種方式帶色并且顏色的不同導(dǎo)致反射率的不同。在根據(jù)根據(jù)反射光的量估算最近距離處主要物體的情形中，不能忽略此物體的反射率。在本實施例中，同等地對待Po范圍內(nèi)包含的最大值，由此避免由于物體反射率導(dǎo)致的在估算主要物體位置中的誤差而致的錯誤的測距。
如上所述，執(zhí)行步驟S32至S42使得能夠抽取預(yù)積分產(chǎn)生的圖象信號的最大值，包括至少由主要物體產(chǎn)生的最大值，但不影響規(guī)則的反射、在拍攝屏周邊的次要物體和主要物體的反射率。
然后，CPU 13判斷剩余的有效最大值的數(shù)量是否大于一個特定的最大區(qū)域數(shù)(步驟S43)。如果該數(shù)量大于最大區(qū)域數(shù)，則CPU 13縮小最大值到很少的最大區(qū)域數(shù)，從最大的一個數(shù)起(步驟S44)。
通過設(shè)置必需的最少的測距區(qū)數(shù)量，這也是本發(fā)明的一個目的，步驟S43和S44避免設(shè)置多于需要的測距區(qū)，而設(shè)置多于需要的測距區(qū)與實現(xiàn)寬范圍的多-AF而不增加時間延遲的意圖相反。
圖8中的步驟S43和S44對應(yīng)于限定測距區(qū)數(shù)量的函數(shù)。下面將參考圖14的流程對限定測距區(qū)數(shù)量的方式做進一步的解釋。
首先，把測距區(qū)的數(shù)量設(shè)置到可以設(shè)置的測距區(qū)數(shù)量的上限，即最大區(qū)域數(shù)＝k0(步驟S50)。這是一種照相機處于自動(正常)模式的情形，并且k0設(shè)置在欠缺值。
然后判斷照相機的AF模式是否是光點模式(步驟S51)。如果是光點模式，則最大區(qū)域數(shù)設(shè)置為1或k1(area max＝1或k1)(S52)。如果不是光點模式，則執(zhí)行下一步驟S53。
接下來判斷照相機的AF模式是否是目標(biāo)運動模式(步驟S53)。如果是目標(biāo)運動模式，則最大區(qū)域數(shù)設(shè)置為1或k2(area max＝1或k2)(S54)。如果不是目標(biāo)運動模式，則執(zhí)行下一步驟S55。
然后判斷照相機的AF模式是否是遙控模式(步驟S55)。如果是遙控模式，則最大區(qū)域數(shù)設(shè)置為k3(步驟S56)。如果不是遙控模式，則執(zhí)行下一步驟S57。
接下來判斷照相機的AF模式是否是自拍模式(步驟S57)。如果是自拍模式，則最大區(qū)域數(shù)設(shè)置為k4(area max＝k4)(步驟S58)。如果不是自拍模式，則執(zhí)行下一步驟S59。
上述不變量之間的關(guān)系如下1≤k1≤k2＜k0＜k3≤k4 ……(1)在本實施例中，光點模式中測距區(qū)的數(shù)量減少，其中測距區(qū)被局限在中心部位并且是不允許大時間延遲的操作模式，但在允許大的時間延遲的遙控模式和自拍模式中測距區(qū)的數(shù)量增加。
接下來判斷有效最大值的數(shù)目是否大于最大區(qū)域數(shù)(步驟S59)。如果有效最大值的數(shù)目大于最大區(qū)域數(shù)，則把有效最大值的數(shù)目減少到最大區(qū)域數(shù)(步驟S60)。在這種情況下，最大值可以減小到與最大區(qū)域數(shù)一樣多，從最大的最大值開始。當(dāng)還沒有使用校正函數(shù)時可以使用。當(dāng)然，可以從拍攝屏的中心部位抽取最大值的最大區(qū)域數(shù)，無論校正函數(shù)如何。
下面將解釋圖15的場景。當(dāng)主要物體接近背景并且背景有復(fù)雜的組成時，預(yù)積分(有源模式)產(chǎn)生的圖象信號如圖16a-16D所示。
具體地說，如果不存在限定測距區(qū)數(shù)量的功能，則被設(shè)置的七個區(qū)域面積如圖16A和16B所示，并且七個區(qū)域的每一個都會產(chǎn)生時間延遲。相反，利用限定測距區(qū)數(shù)量的功能使得能夠只設(shè)置三個區(qū)域如圖16C和16D所示，避免了時間延遲的增加。
下面利用圖8和圖14的流程以及其它的圖解釋搜索主要物體的方式和限定測距區(qū)數(shù)量的方式。到目前為止，已經(jīng)得到了設(shè)置至少包括主要物體的測距區(qū)所必需的最少數(shù)量的必需信息。
接下來，將解釋圖7中步驟S17之后的過程。在圖7的步驟S17中，判斷最大積分量是否大于一特定值。這意味著采用圖8和圖14所示的詳細內(nèi)容判斷是否存在有效的最大值。
如果最大積分量大于該特定值或者有一個有效的最大值，則根據(jù)最大積分量的點或有效最大值的點設(shè)置一個測距區(qū)(步驟S18)。相反，如果最大積分量等于或小于該特定值或者沒有一個有效的最大值，則在預(yù)備區(qū)(欠缺區(qū))內(nèi)設(shè)置一測距區(qū)(步驟S19)。
步驟S17至步驟S19相應(yīng)于設(shè)置測距區(qū)的功能。
以下參考圖17的流程對設(shè)置測距區(qū)的功能做進一步的解釋。
首先，CPU 13判斷f-搜索標(biāo)志的值(步驟S61)。如果f-搜索標(biāo)志＝0，則判定有一個有效的最大值或可以估算出主要物體的位置。如果f-搜索標(biāo)志＝1，則判定沒有一個有效的最大值或不可能估算出主要物體的位置。然后，判斷照相機的AF模式是否是光點模式(步驟S62)。
一般地說，設(shè)置測距區(qū)(步驟S63)。即設(shè)置一個或多個測距區(qū)，以有效最大值的傳感器地址為中心。
然后，重復(fù)步驟S62直到?jīng)]有設(shè)置測距區(qū)的有效最大值用盡，由此對每個有效最大值設(shè)置一測距區(qū)。
如果在步驟S62照相機的AF模式是光點模式，則測距區(qū)設(shè)置在預(yù)備的特定區(qū)(欠缺區(qū))內(nèi)(步驟S66)。更具體地說，在傳感器的中心附近設(shè)置一個或多個區(qū)。換言之，傳感器中心的附近是拍攝屏中心的附近。當(dāng)設(shè)置兩個或多個區(qū)時，它們可以彼此部分地重疊或不重疊。
如果不可能估算主要物體的位置，則設(shè)置一個測距區(qū)(步驟S65，S66)。步驟S66，如上所述在拍攝屏的中心附近設(shè)置一個測距區(qū)。步驟S65，在步驟S66設(shè)置的區(qū)域周圍設(shè)置一個測距區(qū)。在光點區(qū)周圍的每一側(cè)設(shè)置一個或多個區(qū)數(shù)。在步驟S65設(shè)置的測距區(qū)可以彼此部分地重疊或不重疊。另外，在步驟S65和S66設(shè)置的區(qū)可以彼此部分地重疊或不重疊。
至于圖11的場景，可以采用按光點模式的拍照技術(shù)。在這種情況下，無論估算的圖中所示的主要物體的位置如何，測距區(qū)設(shè)置在特定的區(qū)域內(nèi)。
在圖5所示場景的情形中，不可能估算主要物體的位置，并且把測距區(qū)設(shè)置在特定的區(qū)域中。在這種情況下，可以想象步驟S66在中心設(shè)置一個區(qū)域，步驟S65圍繞中心設(shè)置四個區(qū)域。另外，步驟S66還可以在中心設(shè)置三個區(qū)，步驟S65圍繞中心設(shè)置兩個區(qū)。以這種方式設(shè)置區(qū)域有多種變化。
下面將參考圖18的流程對作為一種變化的圖17的步驟S63進行詳細的描述。
在圖18的概念中，對單個有效最大值設(shè)置三個測距區(qū)，其中一個測距區(qū)與其余兩個區(qū)的任何一個部分疊蓋。
具體地說，確定并儲存由最大值設(shè)置的測距區(qū)中傳感器的數(shù)量(步驟S70)。此步驟的目的在于防止遠、近的物體彼此混合，這樣的話不適合無源AF。當(dāng)最大值較小時，意味著物體較遠。對于較遠的物體減少區(qū)域中的傳感器數(shù)。另一方面，當(dāng)最大值較大時，意味著物體較近。對于較近的物體增加區(qū)域中的傳感器數(shù)。
實際上，為了根據(jù)最大值確定區(qū)域中的傳感器數(shù)，可參考圖19中所示的表來確定區(qū)域中的傳感器數(shù)。
圖20A和20B表示有源模式中由預(yù)積分產(chǎn)生的圖象信號。如圖中所示，根據(jù)最大值決定區(qū)域中的傳感器數(shù)量和設(shè)置測距區(qū)。下面將解釋設(shè)置測距區(qū)的位置。
對于兩個圖象信號，可以把右側(cè)圖象信號(由圖1中的光電轉(zhuǎn)換元件4b產(chǎn)生)或左側(cè)圖象信號(由圖1中的光電轉(zhuǎn)換元件4a產(chǎn)生)中任意一個設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)。在本實施例中，把左側(cè)圖象信號設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)。
如圖20A和20B所示，在以左側(cè)信號的有效最大值為中心的環(huán)繞區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個測距區(qū)。至于右側(cè)信號，測距區(qū)設(shè)置在與左側(cè)信號相同的傳感器位置，不管有效最大值如何。到目前的解釋中，當(dāng)抽取一個有效最大值時，被抽取有效最大值的區(qū)域不受限制。如果左側(cè)圖象信號用作標(biāo)準(zhǔn)，則不需要利用右側(cè)圖象信號抽取有效最大值。
如同在圖20A和20B中所見，較近物體的圖象信號有較大的相位差，而較遠物體的圖象信號有較小的相位差。在這方面本實施例對較近的物體設(shè)置較寬的測距區(qū)，對較遠的物體設(shè)置較窄的測距區(qū)，這樣才有意義。
例如，圖21的場景，透視時Shinto神社后面的人和大門混雜。但在預(yù)積分時沒有辦法感覺透視的誤詐以及估算物體到底是遠是近。如圖22A和22D所示，如果估計物體較遠，則設(shè)置一個較窄的測距區(qū)以防止因透視的誤詐而錯誤的測距。這樣就結(jié)束了對步驟S70的解釋。接下來在步驟S71，對有效最大值設(shè)置一個第一測距區(qū)。
該測距區(qū)的起始地址是(最大值的傳感器地址-測距區(qū)中傳感器的數(shù)量)/2…(2)根據(jù)區(qū)域的起始地址和區(qū)域中的傳感器數(shù)量設(shè)置測距區(qū)。
然后設(shè)置一個第二區(qū)。第二區(qū)的起始地址是(最大值的傳感器地址-區(qū)域中傳感器的數(shù)量)×3/2+(重疊的傳感器數(shù)量) …(3)在步驟S73，設(shè)置一個第三區(qū)。第三區(qū)的起始地址是(最大值的傳感器地址+測距區(qū)中傳感器的數(shù)量)/2-(重疊的傳感器數(shù)) …(4)要設(shè)置第二和第三區(qū)，需要新的不變量、重疊的傳感器數(shù)(步驟S72和S73)。
然后，設(shè)置一個監(jiān)控信號傳感范圍(步驟S74)。
監(jiān)控信號是一個用于控制如圖1中所示光電流的積分的信號。通常通過對光電轉(zhuǎn)換元件的光接收范圍內(nèi)最亮的物體一部分中的積分量抽樣保持而獲得。監(jiān)控信號傳感范圍設(shè)置成對應(yīng)于測距區(qū)的位置。
具體地說，監(jiān)控信號傳感范圍設(shè)置在一個包含三個測距區(qū)并大于三個測距區(qū)一個特定量的區(qū)域內(nèi)(傳感器的數(shù)量為m0)，其中三個測距區(qū)是對一個有效最大值設(shè)置。為了設(shè)置監(jiān)控信號傳感范圍，需要計算該范圍的起始地址和結(jié)尾地址并被儲存。
起始地址是(左側(cè)測距區(qū)的起始地址)-m0…(5)結(jié)尾地址是(右側(cè)測距起始地址)+(區(qū)內(nèi)傳感器的數(shù)量)+m0 …(6)下面將解釋設(shè)置監(jiān)控信號傳感范圍的作用，以圖23的場景為例。該場景是一個包含在拍攝屏中的高亮度光源的實例。利用有源模式中的預(yù)積分傳感位置是很困難的。
為了解決這種困難，根據(jù)預(yù)積分和隨后的最終積分設(shè)置一個測距區(qū)。圖24E表示當(dāng)對所有的傳感器設(shè)置監(jiān)控信號傳感范圍時的最終積分的結(jié)果。因為控制最終的積分使得根據(jù)日光的日光積分量未飽和，所以人、主要物體的圖象信號在整個設(shè)置的測距區(qū)內(nèi)不可靠。即不可能測量距離。相反，當(dāng)根據(jù)測距區(qū)設(shè)置監(jiān)控信號傳感范圍時，對主要物體的最終積分被最佳控制。因此，不是不可能測量距離。
類似地，圖25的場景是一個易于容許錯誤測距的例子，由于摩托車的頭燈允許最終積分的控制被抽取。但利用本實施例可以避免錯誤的測距。當(dāng)執(zhí)行圖18的流程時，可以獲得測距區(qū)和監(jiān)控信號傳感范圍之間的位置關(guān)系。
在圖18中，判斷是否遺漏任何一個有效的最大值。如果沒有剩下一個有效的最大值，則控制返回。如果還有一個有效最大值剩下，則在步驟S76減小最大區(qū)域數(shù)。然后，如果在步驟S77中最大區(qū)域數(shù)不是0，則確實剩下一個有效的最大值并且控制因此返回到步驟S70。然后繼續(xù)設(shè)置測距區(qū)。如果最大區(qū)域數(shù)是0，則控制返回。
上述過程完成一個預(yù)積分以及其相關(guān)的過程。既然已經(jīng)準(zhǔn)備了最終積分和測距計算所需的所有條件，所以可以開始最終的積分。
在圖7的流程中，將以步驟S20開始解釋。
因為在步驟S12的預(yù)積分產(chǎn)生出對應(yīng)于最亮物體一部分的亮度的信息，所以根據(jù)基于該信息的輔助光(投射源)是否開啟，在本實施例中即最終的積分在無源模式還是在有源模式中進行而執(zhí)行一個分支(步驟S20)。
在無源模式中，控制進行到步驟S21，而在有源模式中控制進行到步驟S24。
在步驟S21，最終的積分以無源模式進行。這是當(dāng)物體有較高的亮度時進行。停止穩(wěn)態(tài)光去除功能并且傳感器的靈敏度設(shè)置成與預(yù)積分相同，并且有高或低的靈敏度。
截止輔助光(投射源)并且把積分控制監(jiān)控信號傳感范圍設(shè)置成與基于預(yù)積分2的結(jié)果的相同。
最終的積分包括一個時間限定函數(shù)，當(dāng)從積分起始而開始的預(yù)置時間結(jié)束時迫使積分結(jié)束。
接下來在步驟S22，對每個測距區(qū)進行相關(guān)操作，并且對每個測距區(qū)計算物體的距離信息。從進一步需要的多條物距信息中，選擇一個物距最短的信息。本實施例還在選擇最短距離并提前從被選取的候選者中排除可靠性低的數(shù)條信息中利用判斷物距信息可靠性的函數(shù)(未示出)?？煽啃酝ㄟ^已知的手段判斷。最簡單的判斷是通過對比判斷。有多種方式判斷。也可以采用一種判斷類型或多種判斷類型的組合。
在選擇最短距離時，因為只可以得到可靠性小的物距信息，所以要判斷否是可以選擇有效的物距信息，即判斷是否可能獲得物距(步驟S23)。如果得到有效的物距信息，則控制進行到步驟S18。如果測距不可能，則以有源模式進行最終的積分2(步驟S24)。
如上所述，在本實施例中，只有當(dāng)物體具有較低的亮度并且當(dāng)不可能得到無源模式的實際積分(步驟S21)時，才按有源模式進行最終的積分2。在這種情況下，穩(wěn)態(tài)光去除功能開啟，并且傳感器的靈敏度固定到較高的程度。另外，輔助光(投射源14)開啟并且根據(jù)預(yù)積分2的結(jié)果設(shè)置監(jiān)控信號傳感范圍。最終的積分2還包括時間限制功能。
然后，如同在步驟S22，對每個測距區(qū)執(zhí)行相關(guān)運算并且之后選擇最短的距離(步驟S25)。此過程粗略地等于步驟S22，因此在此不做詳細的解釋。
接下來，如同步驟S23，判斷測距是否不可能(步驟S26)。如果得到了有效的物距信息，則控制進行到步驟S28。如果測距不可能，則執(zhí)行步驟S27。
在步驟S27，利用已知的有源AF技術(shù)測量光量。根據(jù)在步驟S24得到的有源模式的實際積分2的結(jié)果，計算物距信息。最大積分量是輔助光(投射源14)在最短距離處的物體被反射的光量。
然后執(zhí)行后處理過程，包括停止電源向測距裝置的AFIC3供電的過程，完成測距(步驟S28)。
在對步驟S27的光量測距詳細解釋之前，解釋圖27的流程，即圖7流程的簡化版本使得該算法的原理更易于理解。
首先進行測距裝置的初始設(shè)置(步驟S80)。然后判斷物體的亮度(步驟S81)。如果物體有高亮度，則以無源模式進行測距(步驟S82)。接下來，判斷測距是否不可能(步驟S86)。
如果物體在步驟S81有低亮度，并且如果在步驟S83判定測距不可能，則以有源模式進行測距(步驟S84)。
然后，如同在步驟S83，判斷測距是否不可能(步驟S85)。如果測距不可能，則控制進行到步驟S87。如果測距不是不可能，則執(zhí)行步驟S86。在步驟S86選擇最短的距離。當(dāng)獲得有效的物距信息時，只執(zhí)行步驟S82或步驟S84。
在步驟S87進行光量測距。利用步驟S84時有源模式的積分結(jié)果，由積分時間tint(A)(或輔助光的發(fā)射次數(shù)，n)和最大積分量vmax(或最大的A/D轉(zhuǎn)換值A(chǔ)dmax)計算積分的斜率dv/dt＝vmax/tint()(或dAD/dn＝Admax/n)。在隨后的步驟S88中，由積分斜率計算物距信息。然后，在步驟S89執(zhí)行測距裝置的后處理。
圖27中所示算法的概念是本實施例的一個例子。雖然在該算法的概念中有很多變化，但把優(yōu)先權(quán)給予有源、無源以及上行程序的光量的概念是非常重要的，因為不是經(jīng)常執(zhí)行有源模式，并且因為無源模式和有源模式二者的測距的不可能性，所以很少進行光量測距。
現(xiàn)在參考圖28的流程對光量測距繼續(xù)解釋。
圖28表示有源模式的積分控制實例，其特征在于獲取光量測距的必要信息，同時控制積分。
首先，重置積分電路(步驟S100)，開啟輔助光(投射源)，并且開始積分(步驟S101)。輔助光由直流電(D.C)驅(qū)動。根據(jù)光源的類型，在從補充光開啟時開始的等待時間結(jié)束后設(shè)置等待光發(fā)射量變穩(wěn)定的時間并開始積分。然后，啟動計時裝置計時(步驟S102)并監(jiān)視監(jiān)控信號(步驟S103)。
接下來，判斷積分時間是否到達積分限制器的時間(步驟S104)。當(dāng)在此時刻迫使結(jié)束積分時，控制返回的到步驟S116。
如果在步驟S104積分時間沒有到達積分限制器的時間，則比較監(jiān)控信號vmon和一個特定值vo(步驟S105)。如果vmon＜vo，則控制返回到步驟S103，并且重復(fù)循環(huán)過程。特定值vo與半動態(tài)范圍相比足夠小。
循環(huán)過程結(jié)束后，估算剩余時間。即把總積分時間設(shè)置為tint＝(k+1)×t(步驟S106)，這里，k是一預(yù)定的不變量，t是控制通過循環(huán)過程并到達步驟S106時計時裝置的計數(shù)。
然后，把剩余時間設(shè)置為tk＝k×t(步驟S107)并判斷總積分時間是否超過積分限制器的時間tlimit(步驟S108)。如果總積分時間超過積分限制器的時間tlimit，則總積分時間校正到tint＝tlimit(步驟S109)，并且把剩余時間校正到tk＝tlimit-t(步驟S110)。然后，復(fù)位計時裝置并再開始計時(步驟S111)。執(zhí)行循環(huán)過程直到剩余的積分時間結(jié)束(步驟S112)。循環(huán)過程結(jié)束之后，停止積分并截止輔助光(步驟S113)。
然后，監(jiān)視監(jiān)控信號(步驟S114)。把所獲得的監(jiān)控信號設(shè)置為vmax＝vmon(步驟S115)并儲存。
當(dāng)強制結(jié)束積分時，把積分時間設(shè)置為tint＝tlimit并儲存(步驟S116)。然后控制進行到步驟S113。
對步驟S113、S114和S115的解釋與上述解釋相同，因此省去。
已經(jīng)對有源模式的積分控制的一個實例進行了解釋。下面將參考圖29的流程對積分控制的另一個實例進行解釋。
下面給予圖29的解釋，重點放在與圖28的差異之處。
有源模式積分控制的主要部分是發(fā)射輔助光(從投射源14)的一種方法。在圖28的操作中，輔助光由D.C驅(qū)動(未示出)，而在圖29的操作中，輔助光由脈沖驅(qū)動(未示出)。具體地說，圖29的操作與圖28的不同之處在于積分時間和積分限制器時間由輔助光的發(fā)射次數(shù)代替(步驟S121至S135)，并且監(jiān)控信號不是一行電壓而是用一個被A/D轉(zhuǎn)換器量化的信號取代(步驟S136至S138)。
從圖28和圖29的實施例中可以獲得積分時間tint(或輔助光的發(fā)射次數(shù)，nint)和最大積分量vmax(或AD變換值A(chǔ)dmax)。
從這些信息中計算積分的斜率dv/dt＝vmax/tint…(7)或dAD/dn＝Admax/nint …(8)由下列方程表示積分的斜率和物距之間的關(guān)系(積分的斜率)1/2∝(物距)-1…(9)或(Vmax/tint)1/2∝(物距)-1…(10)或(AD max/tint)1/2∝(物距)-1…(11)因此，光量測量可通過把具有標(biāo)準(zhǔn)反射率的卡片放置在一個特定的距離處并且相對積分的斜率調(diào)節(jié)到光量測距時1/(特定距離)。光量測量很大程度上依據(jù)物體的反射率，并且反射率是導(dǎo)致誤差的一個很大的因素。從此觀點出發(fā)，如何在調(diào)節(jié)中處理卡片的反射率是非常重要的。
檢查很多物體反射率的結(jié)果揭示了如圖30所示的每個反射率的存在機率的分布。
通常，反射率峰值位于εref，范圍從εmin到εmax。如果分布的擴展以Ev(在象面上的曝光)的尺度表示，則有εref＝1Ev。在調(diào)節(jié)中利用反射率為εref的卡片是理想的。
在對光量測距的解釋中，把最大的積分量(監(jiān)控信號)簡單地用作用于測量距離的積分量。在本實施例中，在設(shè)置測距區(qū)中選擇并減小積分值的最大值，這并不保證最大積分量(監(jiān)控信號)包含在選取的最大值中，這與實施例的目的不一致。
在對光量測距的解釋中，為了清楚，只簡化了光量測距。但實際上，在本實施例中包含下面操作(未示出)。為了解決此矛盾，如果最大積分量(監(jiān)控信號)和傳感器上的地址不與選取的最大值以及傳感器的地址重合，則改變用于測量距離的積分量并更新到選取的最大值中最大的一個。
雖然以上解釋了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不局限于這些，并可以在不脫離本發(fā)明實質(zhì)或基本特征的前提下以其它的方式實施。例如，如果積分光電流的方法不同，則可以把解釋中詞的最大值改變到詞的最小值，并可以反轉(zhuǎn)圖象信號的亮或暗。
在上述實施例中，光電轉(zhuǎn)換元件在某種意義上可以換成一個一維線性傳感器。本發(fā)明不限制在一個線性傳感器上并且可用在二維面?zhèn)鞲衅饕约岸S離散方式分布的線性傳感器組成的面?zhèn)鞲衅?。在任何情況下，自然應(yīng)一維地分解并處理圖象信號。實施例的基本概念不變，無論傳感器是一維的還是二維的。
如上所述，對于本發(fā)明，當(dāng)執(zhí)行一個寬范圍的多重-AF，如全屏AF時，提前估算主要物體存在的位置以處理時間延遲問題，并且只測量必需的最小位置中距物體的距離?？梢哉_地估算主要物體存在的位置而不受物體關(guān)于投射光反射率的影響，實現(xiàn)高可靠性、高精確地多重-AF而不增加成本。利用本發(fā)明可以提供高精確度的高速操作的小時間延遲的測距裝置，并且提供高度可靠的測距結(jié)果而不削弱照相機的攝影模式的意義和增加成本。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將可以很容易地發(fā)現(xiàn)其它的優(yōu)點和改型。因此，在更廣的方面本發(fā)明并不局限于一些細節(jié)以及在此表示并描述的各個實施例。因此，可以不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍和實質(zhì)的情況下做出各種改型。
權(quán)利要求
1.一種測距裝置，其特征在于包括第一測距機構(gòu)(1c，14，15，4a，4b)，用來根據(jù)由一對積分型光接收傳感器接收來自物體的光而產(chǎn)生的物體圖象信號測量物距；第二測距機構(gòu)(1c，14，15，4a，4b，6)，用來根據(jù)一個圖象信號測量物距，其中穩(wěn)態(tài)光去除機構(gòu)已從所述物體圖象信號中除去了穩(wěn)態(tài)光成分，同時投射機構(gòu)把光投射到物體上；物體選擇裝置(8)，促使第二測距機構(gòu)在一個特定的時間內(nèi)運作，并根據(jù)從運作中獲得的圖象信號選擇一個將被測距的物體；模式設(shè)置機構(gòu)(13)，用于設(shè)置照相機的操作模式；以及阻止裝置(13)，用于阻止物體選擇機構(gòu)在模式設(shè)置機構(gòu)設(shè)置了一個具體的操作模式時操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測距裝置，其特征在于特定的操作模式是一種光點模式，其中的測距在比正常測距范圍狹小的范圍內(nèi)進行。
3.一種測距裝置，包括一個把光投射到物體上的投射裝置(1c，14，15)；一個由象素組成并接收來自物體的光的光接收傳感器(4a，4b)；一個選擇電路(8)，其操縱投射裝置并根據(jù)光接收傳感器的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素；一個計算電路(13)，用于從選擇電路選取的象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)；一個能夠設(shè)置正常測距模式和光點模式的模式設(shè)置電路(13)，其中在光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；和一個控制電路(13)，當(dāng)模式設(shè)置電路設(shè)置了光點模式時，用于按一定方式進行控制，以使象素與對應(yīng)于比正常測距范圍更窄的范圍的光點區(qū)重合。
4.一種測距裝置，其特征在于包括一個把光投射到物體上的投射裝置(1c，14，15)；一個由象素組成并接收來自物體的光的光接收傳感器(4a，4b)；一個選擇電路(8)，其操縱投射裝置并根據(jù)光接收傳感器的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素；一個計算電路(13)，用于從選擇電路選定的象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)；一個能夠設(shè)置正常測距模式和光點模式的模式設(shè)置電路(13)，其中在光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；和一個阻通電路(13)，用于在模式設(shè)置電路設(shè)置了光點模式時阻止選擇電路工作。
5.一種測距裝置，其特征在于包括一個把光投射到物體上的投射裝置(1c，14，15)；一個由象素組成并接收來自物體的光的光接收傳感器(4a，4b)；一個第一選擇電路(8)，其操縱投射裝置并根據(jù)光接收傳感器的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素；一個能夠設(shè)置正常測距模式和光點模式的模式設(shè)置電路(13)，其中在光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；一個第二選擇電路(13)，當(dāng)模式設(shè)置電路設(shè)置了光點模式時，用于不僅阻止第一選擇電路工作，而且還選擇預(yù)定的象素；和一個計算電路(13)，用于從第二選擇電路選取的象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測距裝置，其特征在于由第二選擇電路選取的象素是對應(yīng)于測距場面中心的象素。
7.一種測距方法，其特征在于包括設(shè)置正常測距模式或光點模式的步驟，其中光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；把光投射到物體上并使光接收傳感器接收來自物體的光的步驟；當(dāng)設(shè)置了正常測距模式時，根據(jù)光接收傳感器的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素，而當(dāng)設(shè)置了光點模式時選擇一個預(yù)定象素的步驟；和從被選取象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測距方法，其特征在于當(dāng)設(shè)置為光點模式時被選取的象素對應(yīng)于測距場面的中心。
9.一種測距方法，其特征在于包括第一步驟，其根據(jù)接收來自物體的光而獲得的物體圖象信號測量物距；第二步驟，其根據(jù)一個圖象信號測量物距，其中穩(wěn)態(tài)光成分已從所述物體圖象信號中除去，同時把光投射到物體上；第三步驟，促使第二步驟在一個特定的時間內(nèi)運作，并根據(jù)獲得的圖象信號選擇一個將被測距的物體；第四步驟，設(shè)置照相機的操作模式；以及第五步驟，阻止物體選擇機構(gòu)在設(shè)置了一個特定的操作模式時工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測距方法，其特征在于特定的操作模式是一種光點模式，其中測距在比正常測距范圍狹小的范圍內(nèi)進行。
11.一種測距方法，其特征在于包括把光投射到物體上的步驟；接收來自物體的光的步驟；根據(jù)關(guān)于光接收的輸出從象素中至少選出一個對應(yīng)于主要物體的象素的步驟；從選定象素的輸出信號中計算出對應(yīng)于物距的數(shù)據(jù)的步驟；能夠設(shè)置正常測距模式和光點模式的步驟，其中在光點模式中的測距比在正常測距模式中的測距范圍窄；和按一定方式進行控制的步驟，以使該象素與對應(yīng)于比正常測距范圍更窄的范圍的光點區(qū)重合。
全文摘要
本發(fā)明包括一個第一測距模式,其中根據(jù)至少一對光接收元件(4)接收來自物體的光產(chǎn)生的物體圖象信號測量物距,還包括一個第二測距模式,其中根據(jù)一個穩(wěn)態(tài)光去除部分(6)已從其中除去了穩(wěn)態(tài)光成分的圖象信號測量物距,同時投射源(14)把光投射到該物體上,還包括一個CPU(13),其根據(jù)所獲得的圖象信號使以第二測距模式工作特定的時間,選擇一個待測距的物體,并且能夠設(shè)置照相機的操作模式。該測距裝置阻止根據(jù)照相機特定的操作模式選擇物體。
文檔編號G03B13/36GK1274864SQ0010891
公開日2000年11月29日 申請日期2000年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月20日
發(fā)明者金田一剛史 申請人:奧林巴斯光學(xué)工業(yè)株式會社