CN1624560A - 设置在照相机中的测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测距装置，包括：积分型传感器，用于接收位于测距区的中心区和周围区中的多个被摄目标所反射的光，并输出与所述目标相对应的图像信号；监测器，用于仅监测所述积分型传感器的预定区中的图像信号电平；光投射部件，用于向所述被摄目标投射光；和操作控制部件，具有用于仅操作所述积分型传感器的第一预积分操作模式，用于同步并操作所述积分型传感器和所述光投射部件的第二预积分操作模式，以及用于得到测距信息的主积分操作模式，其中所述操作控制部件根据所述第一和第二预积分操作模式中的操作结果设置所述预定区，而后执行所述的主积分操作，以便根据所述主积分操作期间使用的图像信号，计算到包含于所述多个被摄目标中的被摄主目标的距离。

Description

设置在照相机中的测距装置

本发明是奥林巴斯光学工业株式会社于1999年9月30日所申请的申请号99125025.7、发明名称为“设置在照相机中的测距装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及照相机中的测距装置以及用自动聚焦(AF)技术使照相机对物体聚焦。

背景技术

通常，用于测距的图像信号通过积分来自线传感器的光电流而得到。但是，为了使得到的积分值落在照相机电路标准限定的动态范围内，必须在监测积分值的同时仔细地修正积分完成时间。

例如，日本专利申请公开号为54-051556中公开了一种在积分值到达预定值时结束该积分的技术。由同一申请人申请的日本专利公开号为7-98428中公开了一种根据积分值中的转换时间估算和确定积分结束时间的技术。

另外，日本专利公开号为62-148910中公开了一种不用确定积分时间、而通过选择来自多个由分割的被摄图像区所限定的测距区(构图)的信号进行测距计算的技术。

在日本专利申请公开号为54-051556所述的技术中，含有被摄物体的被摄图像是黑暗的，用于测距的积分结束时间不能估算、且积分需要很多时间，因此往往错过良好的画面瞬间。

与日本专利申请公开号为54-051556相反，在日本专利申请公开号为7-98428中，例如估算需要很多时间，并且当含有被摄物体的被摄图像是明亮的、即被摄图像具有高亮度，或者当有强辅助光照射必需迅速停止积分处理时，在控制结束之前，积分量可超过电路的动态范围。

下面结合图10的特性和时序图和图11的流程图说明积分控制中可能发生的问题。

如图11所示，启动积分(步骤S31)后，直到积分值达到适当电平之前重复进行监测(步骤S32)。在步骤S33中确认积分值是否已达到该适当电平(步骤S33)。当达到适当电平时，确认积分应该结束，并结束积分(步骤S34)。

在上述积分系统中，时间(TH)必需起自时间(tM)的终端直到如图10所示曲线指示的在步骤S33的确认，在时间(tM)中用A/D转换进行监测。

具体地，在被摄图像具有高亮度的部分、此处在(tM+TH)之前的时间超过适当电平，或强辅助光发射的部分，积分值不会低于适当电平，且必然超过该电平。另外，当被摄图像具有中等亮度时，积分值可适当控制，而当被摄图像具有低亮度时，达到适当电平所需的快门时间滞后变得较长，因此将错过拍摄满意画面的时机。

下面结合图13的流程图和图12的时序图说明改进上述问题的测距操作。

在这个测距操作中，在主积分处理之前，进行两次预积分处理以估算主积分处理所需时间。

首先，在没有光投射的情况下启动预积分(步骤S41)。而后，开始计算时间(步骤S42)，以便进行积分直到图3A所示的时间点t1为止(步骤S43)，并在时间点t1测量积分量(A/D1)(步骤S44)。

接着，继续进行积分处理(步骤S45)，并在时间点t2测量积分量(A/D2)(步骤S46)。

相互比较积分量(A/D1)与(A/D2)，确认A/D2是否大到足以达到饱和电平(步骤S47)。

如果比较结果落在预定范围内(如果在步骤S47对问题的回答是“否”)，主积分所需的时间t_INT根据(A/D2-A/D1)的变化量和时间点t1与t2间的时间差Δt确定(步骤S48)。

假定适当积分电平是Vs，主积分所需时间利用关系t_INT∶Vs＝Δt∶(A/D2-A/D1)、由公式(1)给出。

t_INT＝Δt·Vs/(A/D2-A/D1)                          …(1)

亮度越低，积分时间t_INT越长。在这一亮度下，确定积分时间t_INT是否比不利于摄影的预定时间长(步骤S49)。如果积分时间t_INT超过预定时间(如果在步骤S49对问题的回答为“是”)，则用预定积分时间t_INT1取代积分时间t_INT(步骤S50)。

使预先积分中储存的积分量复位(步骤S51)，并启动测距用的主积分(步骤S52)。

确定设置的积分时间t_INT(或t_INT1)是否达到(步骤S53)。如果积分时间t_INT达到(如果回答为“是”)，主积分被停止(步骤S54)，程序执行用得到的积分时间进行测距的流程。

另一方面，如果由于被摄图像具有图12B所示的高亮度而导致积分量过大(如果在步骤S47对问题的回答为“是”)，则积分终端时间t1变短，例如，t1/2(步骤S55)，从而避免积分量饱和。

因此，在上述的测距方法中，在预测距时可估算出主积分所需的时间是否长，于是，该方法不会错过瞬间的满意图像，或不会出现过亮物体的离焦状态。

另外，时间点t1或t2不是用监控器或程序获得，而是用硬件计时器确定的。因此，时间点被高精度预定，它能进行高速控制。

但是，当被摄图像具有如夜视图像的低亮度时，上述测距方法强制缩短积分时间，它将导致当积分处理中途停止时产生的相同的效果。于是会发生积分值达不到适当电平的情况，因此降低测距精度。

此外，所谓的多AF系统也可使用，它有多个测距区，该测距区可不考虑取景器中的物体位置而使照相机在被摄主目标上聚焦。

在这个多AF系统中，用于正确地确定主目标和选择取景器中一个测距区而进行测距的技术与控制积分量的技术同样重要。这是因为如果进行测距的测距区与物体不对应，照相机就不能对物体进行准确聚焦。

在日本专利申请公开号为62-148910所述的被动AF系统中，优先考虑反差，并且对低反差物体不进行精确测距。例如，当对图6A所示被摄图像进行拍摄时，由于人物背景与人相比具有较高的对比度，因此作为主目标的人物焦点不准。

发明内容

本发明的目的是提供一种不受被摄物体背景光影响的测距装置，即该测距装置即使在夜间摄影进行测距时、也能不受物体亮度或背景的影响以高速度确定被摄物体的正确位置而进行测距。

为了实现该目的，本发明提供了一种测距装置，包括：

积分型传感器2a，2b，16，用于接收来自位于测距区中的多个被摄目标区的反射光，并输出图像信号；

光投射部件13，用于将光投射到所述被摄目标上；

操作控制部件12，具有第一预积分操作模式以及主积分操作模式，在所述第一预积分操作模式中，所述积分型传感器2a，2b和所述光投射部件13被同步地操作，并且在所述主积分操作模式中得到测距信息；

其中所述操作控制部件12根据所述第一预积分操作模式的操作结果，设定从多个所述区中选定的特定区，以便根据在所述主积分操作模式期间从所述特定区得到的图像信号，计算到所述被摄目标的距离。

根据本发明的另一个方面，提供了一种测距装置，用于在图像中的多个点上进行测距操作，所述测距装置包括：

光投射部件5，用于将光投射到被摄目标3a上；

图像传感器2a，用于检测所述被摄目标；

控制部件10，用于在测距之前控制所述光投射部件5，以便根据从这样的光中得到的多个图像信号之间的比较结果，确定用于所述测距操作的多个点，其中所述光是在所述光投射部件5被开/关控制时由所述图像传感器所反射的光。

根据本发明的再一个方面，提供了一种测距装置，用于在图像中的多个点上进行测距操作，所述测距装置包括：

光投射部件5，用于将光投射到被摄目标3a上；

图像传感器2a，用于检测所述被摄目标；

控制部件10，用于在测距之前控制所述光投射部件5，以便根据从这样的光中得到的多个图像信号，并且根据用于摄影的被摄图像，确定用于所述测距操作的多个点，其中所述光是在所述光投射部件5被开/关控制时由所述图像传感器所反射的光。

根据本发明的再一个方面，提供了一种测距装置，包括：

积分部件16，用于对与被摄目标的图像图案相相应的光信号进行积分；

监测区设定部件21，用于设定这样的监测区，即在所述监测区中监测由所述积分部件所执行的积分量；

光投射部件13，用于向所述被摄目标投射辅助光；

操作控制部件12，用于根据所述积分部件16的输出执行测距操作，以便获得到所述被摄目标的距离，

其中所述操作控制部件12包括第一预积分操作模式以及主积分操作模式，在所述第一预积分操作模式中，所述积分部件16的积分操作与所述光投射部件13的投射操作同步地执行，在所述主积分操作模式中，根据在所述第一预积分模式期间执行的积分操作的结果，执行主积分以选择所述监测区，并且控制所述监测区设定部件。

优选地，操作控制部件相互比较第一和第二预积分操作模式中的操作结果，从而设定一个作为预定区的区域，在该区域中，操作结果之间的电平差是预定值或更大。更优选地，第一和第二预积分操作模式中每一个的操作时间设置得小于主积分操作模式的操作时间。

本发明的其它目的和优点将在下文叙述，通过该叙述或本发明的实施可更清楚地了解本发明。本发明的目的和优点可通过下文指出的具体方法和装置实现。

附图说明

利用编入并构成说明书一部分的附图、来说明本发明的优选实施例、并且与上文给出的一般性说明和下文给出的优选实施例的具体描述一起，来解释本发明的原理。

图1是根据本发明第一实施例在说明测距装置时有用的视图；

图2是说明图1装置测距操作的流程图；

图3A是说明图1装置中所进行的积分处理的时序图；

图3B是表示含于线传感器中进行预积分的区域的视图；

图4是表示被摄图像实例的视图；

图5是表示对应于成像角选择传感器区的结构实例的视图；

图6A是表示被摄图像实例的视图；

图6B，6C和6D是表示线传感器积分量曲线的视图；

图7是用于说明在本发明测距装置中没有光投射而进行预积分的视图；

图8是用于说明在本发明测距装置中有光投射而进行预积分的视图；

图9是概略说明本发明测距装置的测距操作的流程图；

图10是用于说明测距中的一般问题，并显示被摄图像亮度、积分量、和积分结束时间之间关系的视图；

图11是说明测距中普通积分处理的流程图；

图12A是说明普通测距中积分量与时间之间关系的时序图；

图12B是表示时间与积分量之间关系的视图；

图13是用于说明普通积分方法的流程图，该方法是通过改进图11的积分方法而得出；

图14A是用于说明使用第二实施例的测距装置中的聚焦锁定功能进行测距的视图；

图14B是表示线传感器与面传感器之间测距面积差的视图；

图15A、15B和15C是用于说明用第二实施例的测距装置对被摄主目标进行检测的原理视图；

图16A是表示第二实施例测距装置原理结构的视图；

图16B是表示进入面传感器的被摄物体图案的视图；

图17是说明用第二实施例的测距装置进行测距的流程图；

图18A是表示根据第二实施例所改进的测距装置的结构视图；

图18B是说明LCD驱动器的视图；

图19是表示用透明区显示被摄图像中测距点的实例图；

图20是表示用十字标记显示被摄图像中测距点的实例图；

图21是用于单镜头反射式照相机的第三实施例测距装置的实例图；

图22是从上方倾斜观察时图21装置中聚焦检测部件的外观视图；

图23表示图21的单镜头反射式照相机的外观图；

图24A、24B、和24C是说明从一个物体向另一个物体转换的实例图，其中，用具有本发明测距装置的照相机对物体聚焦。

具体实施方式

下面将结合附图具体说明本发明的优选实施例。

在说明本发明各实施例的具体结构之前，先参照图6A-6C说明本发明使用被动AF系统的测距装置的原理和概述。

图6A表示到达被摄图像区4中的主目标3的实际距离L被测量的实例。测距光从光投射器5发射到主目标3，从主目标3反射的光由光接收镜头1a和1b会聚成相应主目标3的图像。这些图像分别被投射到线传感器2a和2b，而后输出分别与图像亮度等级相对应的光电信号(图像信号6a和6b)。

在各光电信号积分预定的时间周期之后，得到相应的图像信号6a(或6b)。由于积分电路具有由电源电压或电路结构确定的动态范围，因此必需在该范围内设置积分波(图像信号的积分量)。

例如，如果积分时间太长、或得到的积分量太多，绝大多数传感器的输出将饱和，于是图像信号的总信息量将如图6C所示地减少。

关于图6A的图像信号6a和6b，根据三角测距原理，由下式得出到达主目标的距离L，

L＝B·f/x                                     …(2)

其中，B表示镜头1a和1b之间视差，f表示镜头焦距，它引起图6A所示的相对位置差X。

于是，通过移动和计算相互对应的图像信号6a和6b的位置，得出准确的图像，从而得出图6D所示的聚焦精度。

因此，在图6C所示的状态中，积分量不准确，聚焦精度下降。这一缺陷不仅在三角测距方法中存在，在使用图像信号的反差系统中也存在。

另外，在图7所示的夜视图像中，主目标(人物)3a是黑暗的，亮光(例如，照明)3b存在于背景中，在背景中接近亮光的位置由测距获得的图像信号的图案具有高反差，在主目标3a处该图像具有低反差。在这种情况中如果使用普通测距装置，则用背景光3b的反差进行测距，因此主目标36聚焦不准。

但是在本发明中，由图7所示的开关组9c、开关选择/改变部件9b、确定信号形成部件9a构成的监测部件9产生用于控制积分量以便进行积分控制的信号，因此避免了用于积分量控制的操作控制部件(CPU)10的测距处理受到背景光的影响。图7和8没有显示积分电路。

更具体地，当开关组9c中的开关SW1和SW2处于关状态时，指示背景光的信号不输入到积分监测器中的确定信号形成部件9a。换言之，开关组9c中一个或多个开关的开或关是重要的。仅仅利用检测主目标3a的传感器阵列2a中的线传感器部件的信号输出、通过积分控制操作进行测距处理，可消除背景的影响并避免主目标3a聚焦不准。

在本发明中，通过确定反射来自光投射器5的光所得到的光位置，以便进行如图8所示的开关选择。

更具体地，用于测距的主积分处理之前，对于光投影器5发射光的状态和光投影器5不发射光的状态进行预积分处理。比较两个预积分结果，并认为主目标3a存在于图像信号被反射信号改变的位置。

由于主目标(人物)3a的位置比背景3b更近，所以来自主目标3a的反射光具有大于来自背景反射光的数值。

因此，如果将没有光投射所得的图像图案与有光投射所得的图像图案进行比较，以及如果使用只从显示大的输出变化的线传感器部分检测到的图像信号进行积分控制或测距操作，则主目标3a的位置能够精确确定，到达主目标3a的距离可被测定。

下面参照图9的流程图说明本发明的测距过程。

如图7所示，在启动测距的主积分过程之前，在不启动光投射器5的情况下进行预积分，得到一个表示没有光投射的图像图案的图像信号6a(步骤S1)。而后，如图8所示，在启动光投射器5的情况下进行预积分过程，得到一个表示有光投射的图像图案的图像信号6c(步骤S2)。

将两级预积分过程得到的图像信号6a和6c相互比较，选择信号输出变化较大的线传感器的区(步骤S3)。如上文所述，显示信号输出明显变化的线传感器的区是接收来自主目标3a反射光的线传感器的区。

用上述连接到线传感器、并由开关部件9b控制开/关的开关进行显示信号明显变化的线传感器区的选择。

进行积分控制以从所选择的线传感器区得到积分信号(步骤S4)。之后，使用积分处理得到的图像信号利用CPU10进行测距(步骤S5)。

如上所述，如果只用对准主目标的线传感器区得到的积分信号进行测距，照相机可不受背景影响地对主目标聚焦。

下面再参照图1具体说明本发明第一实施例的测距装置。

第一实施例的测距装置主要包括被动式自动聚焦部件(以下称为“AF部件”)11，操作控制部件(CPU)12，、用于向被摄物体发光的光投射器13，和用于对摄影镜头15调焦的聚焦部件14。

AF部件11具有前述的光接收镜头1a和1b、线传感器2a和2b，还包括用于积分线传感器2a和2b输出的积分电路16、用于以实时的方式监测积分电路16或线传感器的输出的积分结果的监测器17、和用于将积分结果转换成数字值的A/D转换器部件18。该A/D转换器部件18可能包括在操作控制部件12中。

操作控制部件12控制整个照相机的操作顺序，并根据摄影者操作开关19的状态确定测距或拍摄的启始时间。

操作控制部件12包括操作处理部件20、用于计算被A/D转换器部件18转换成数字值的两图像信号(图6A中所示的6a和6b)之间的差值进而用公式(2)得到焦点位置，确定部件21、根据监测器输出确定积分状态，和时间转换部件22、例如用计数器产生时间预定点。

包括驱动器、位置编码器等的聚焦部件14根据操作控制部件12输出的聚焦信号移动摄影镜头15进行聚焦。

光投射器13包括向被摄物体投射辅助光的闪光灯23，和控制闪光灯23的光投射控制电路24。这个实施例还装有确定曝光的亮度传感器25。

下面说明上述结构测距装置的测距操作。

在这个实施例中，假定以图7所示画面为拍摄场景，其中主目标的背景例如是夜景，根据背景反差易产生有误差的测距。

为确定在该场景中物体是否是低亮度，使用图1所示的亮度传感器25。如果主目标不是低亮度，则认为即使从主目标也能得到足够的反差，图13的流程图可不改变地被使用。

在图13的程序中，在两个预积分操作期间必须将传感器阵列所有传感器的输出数据读入操作控制部件、并在操作控制部件中进行比较。这样，不仅转移传感器数据而且进行全部数据项的差值比较均需要时间。

为了避免诸如复杂的和消耗时间的计算的问题，在两个预积分操作期间选择和仅使用传感器阵列2a中的三个位于特定位置的传感器进行比较，如图3B所示。

但是如果传感范围扩展到传感器阵列2a最端部的传感器，例如被摄图像区内的物体位于最接近照相机图像的端部，传感器数据t的图案从与有光投射的第一预积分操作和没有光投射的第二预积分操作间变化最明显的物体相对应的传感器区域输出。因此，照相机在作为主目标的物体上聚焦。不过，通常主目标不位于被摄图像区的端部。

鉴于此，图3B所示的包含在传感器阵列2a中、并输出监测器信号的左手传感器L和右手传感器R所处的位置使它们不感测被摄图像的周围位置。

具有可变拍摄范围的照相机，例如全景照相机、变焦照相机等可设置图5所示的成像角开关部件26和监测传感器开关部件27，以便根据转变的被摄图像区实现操作控制部件20检测的传感器区的适当转变。

下面参照图2的流程图说明图1所示结构的第一实施例的测距操作。

首先确定包含被摄目标的被摄图像是否具有低亮度(步骤S11)。如果确定不具有低亮度，即如果对问题的回答为“否”，则认为具有高或中等亮度。于是，在没有光投射的情况下进行预积分以计算主积分所需的时间，并利用图13的程序得到该积分时间(步骤S12)。

无论何时进行预积分均可进行光投射。但在这个实施例中，只在被摄图像具有低亮度时进行光投射，而在中等或高亮度时不进行光投射。这是因为无论何时执行预积分所进行的光投射导致电能浪费。选择地进行光投射将节约电能。

如果在步骤S11确定亮度是低的(如果回答为“是”)，则在没有光投射的情况下启动第一积分(步骤S13)。

该积分在预定的预积分时间周期t1内进行(步骤S14)，于是，操作控制部件20通过中间传感器C得到预积分量(A/D C1)(步骤S15)，而后通过左手和右手传感器L和R得到一个较大的预积分量(A/D RL1)(步骤S16)。于是，周围传感器L和R所得到的一个较大的预积分量被模拟电路选择。

操作控制部件20先将预积分量储存在它的存储器中，而后将到目前为止在传感器中聚集的预积分量复位(步骤S17)。

之后，启动使用投射光的第二积分(步骤S18)。

该积分在预定的预积分时间周期t1内进行(步骤S19)，于是，操作控制部件20通过中间传感器C得到预积分量(A/D C2)(步骤S20)，而后通过左手和右手传感器L和R得到一个较大的预积分量(A/D RL2)(步骤S21)。

利用上述得到的四个预积分量选择与被摄图像部分对应的传感器区，传感器区的积分图案在有光投射与没有光投射的状态之间具有变化。传感器区的选择使得可在不受背景光影响的情况下进行至图7所示被摄图像上中央主目标3a的距离的测量。

在步骤S22确定下述公式是否建立：

A/D C2-A/D C1＞A/D RL2-A/D RL1            …(3)

如果确定A/D C2-A/D C1较大(如果回答为“是”)，则认为主目标(人物)基本位于被摄图像区的中间位置，从而根据预积分量A/DC2确定主积分所需的时间(步骤S23)。根据经过时间周期t1后所得到的预积分量A/D C2的事实，通过在公式(4)给出的时间周期中进行主积分，可达到预定的适当电平VS，式(4)是通过改变式(1)得到的：

tINT＝t1·VS/(A/DC2)                          …(4)

由于在这个时间中，光投射作用根据被摄图像亮度确定，因此在主积分中和当高亮度或中等亮度的预积分中不进行光投射，只有在低亮度的预积分中进行光投射。

换言之，在这个实施例中所进行的有和没有光投射的预积分操作，也用于估计主积分中的辅助光的作用。图3A表示预积分状态。

在进行主积分之前，清除预积分时线传感器中聚集的电荷，以使传感器初始化(步骤S24)。然后进行主积分(步骤S25)，进而根据积分结果执行测距。

如果在(步骤S21)确定A/D C2-A/D C1较小(如果回答为“否”)，则对在没有光投射时分别从中间传感器区和周围传感器区获得的预积分(总)量(A/D C1)和(A/D RL1)进行比较(步骤S26)。然后，用较大的积分量进行积分控制(步骤S27和S28)。

也在这个时间，就用公式(4)来讲，可从(A/D C1)和(A/D RL1)得到主积分所需时间。但是，主积分时间不能简单地根据(A/D RL2)确定，它与步骤S23的情况不同。

如图4所示，这是为避免诸如王冠或花瓶等具有光泽的物体位于接近照相机的被摄图像部分时，投射到物体、被反射并在预积分时进入左手或右手传感器L或R的光不能指示到达物体的准确距离。

如图4和7所示，由于上述结构，照相机能够准确地聚焦在作为两个被摄图像主目标的人物上。

如上所述，在该实施例中，预积分时从线传感器区得到信号受到限制，并且传感器区周围位置根据被摄图像的尺寸(视角范围)而调整。因此，不论位于被摄图像区物体间的亮度差别或主目标的背景状态如何，照相机都能快速聚焦在主目标上。

如上所述，实施例提供的照相机可在被摄主目标位于被摄图像区任何位置时快速聚焦。由于用户可通过照相机的取景器确定被测距的位置，故他们可专心于拍摄。

下面说明本发明第二实施例的测距装置。

虽然第一实施例采用线传感器，但也可设计出使用本发明面传感器的高性能的测距装置。

如图14B所示，线传感器的测距区28占据被摄图像区30中间部分的狭长横向区。另一方面，由于面传感器由二维排列的多个线传感器构成，因此它能占据几乎整个被摄图像区30。

在普通测距装置中，如果用户要拍摄图14A所示的图像，测距时他们应使主目标(人物)包含在测距区内(被摄图像的中央部分)，而后用半推释放按钮测距，用半推释放按钮调整照相机以得到想要拍摄的图像，并用全推该释放按钮进行曝光。于是，在普通测距装置中进行两步操作，即所谓“聚焦锁定操作”。

这种操作的缺点是，在快速摄影时由于必须在拍摄前进行预操作，导致在搜索所需的移动目标的被摄图像时错过拍摄满意画面的时机。

如果在这种情况下，用面传感器加宽测距区，如图14A所示，即使主目标位于被摄图像区的端部，到达主目标的距离也能被测量。

但是，当使用测量到达位于被摄图像区端部主目标的距离的技术时，当可能的测距点数目增加时，检测被摄图像区中主目标位置的技术变得更加重要。

在测距点极多的情况下，如果检测每个测距点，则需大量时间用于处理，所需时间比聚焦锁定技术的时间长。这是相反的效果，由于面传感器比线传感器昂贵，所以使用面传感器的缺点不小。

下面参见图15A-15C，根据第二实施例说明以高速检测主目标位置的测距装置的原理。

首先，在测距处理之前，照相机根据图15A所示被摄图像区的视角范围发射光。如图15B所示，这时来自主目标和其它物体的反射光的分布基本进入面传感器并与到达它们的距离相对应。

如图15B所示，由于距离很远，几乎没有反射信号从复杂的背景返回，而由于距离不远，反射信号从人物或花返回。结果，面传感器上的图案是一个如图15B所示的非常简单的图案。

用照相机操作控制部件进行控制、使用图案确定操作的预定程序、以及图案信号指示和基本数字值的表达可确定被摄图像区中主目标的位置。

这一思路与图8和9中表达的内容相似。不论被摄图像区中主目标的位置如何，使用图15C所示确定的测距点进行测距能实现照相机对主目标进行快速聚焦的自动聚焦(AF)技术。

这种情况下使用的测距系统可根据摄影状态从使用测距光的所谓主动系统和不使用测距光的被动系统中选择。

下面参照图16A和16B说明第二实施例的结构。

图16A是说明使用预发射进行目标31位置的检测时，如何进行测距的视图。

首先，闪光灯34在投射部件32中的投射控制电路33的控制下向目标31投射辅助光。来自目标31的反射光的信号指示进入两个光接收镜头35a和35b，而后进入两个相应的面传感器36a和36b。

两个面传感器36a和36b将与目标对应的信号成份转换成光电信号，该光电信号由A/D转换器电路37被转换成与面传感器像素对应的数字值。这些数字值输入操作控制部件38。

恒定光去除电路39与面传感器36a和36b连接，用于在操作控制部件38的控制下去除来自被摄图像区的与DC电流信号相似并恒定地进入传感器的光信号，从而只将来自闪光灯34的脉冲光(辅助光)提供为输出信号。

因此，如果反射信号光进入具有操作的恒定光去除电路39的面传感器36a和36b，一个图像、即图16B阴影区形成在面传感器上。设置在操作控制部件38中的软件对面传感器上的图像图案进行分析。如果确定该图像图案表示例如人物，则该图像被确定为主目标。

下面参照图17的流程图说明第二实施例的测距装置的测距操作。

进行测距之前，在投射部件32的投射控制电路33的控制下使得闪光灯34进行预发射，从而将辅助光投射到目标31并使与目标31的反射光相应的信号进入面传感器36a和36b。此时，恒定光去除电路39工作以便从进入面传感器36a和36b的反射信号光中除去恒定光，从而只提取反射信号光中所含的图像信号(步骤S61)。

之后，图像信号由A/D转换器电路37进行A/D转换、并输入到操作控制电路38，在操作控制电路38，由图像信号表示并形成在面传感器36a和36b上的图像图案由软件进行分析(步骤S62)。

确定被分析的图像图案是否具有例如人的轮廓并因此表示被摄的主目标(步骤S63)。如果不能确定图像图案表示主目标、即如果主目标的位置不能被确定(回答为“否”)，则根据例如亮度信息选择主动系统和被动系统之一，而后进行用于被摄图像区中心部的同心测距，在中心部位主目标的存在几率很高(步骤S64)。

然后，一个预储存在操作控制部件38中、表示主目标的位置不能确定因而将进行被摄图像区中心部测距的声音信号图案之一被选择，并用从声音产生部件40输出的声音(声音图案1)通知用户(步骤S65)。

另一方面，如果在步骤S23确定图像图案表示主目标(即回答为“是”)，则根据与图像图案对应的图像信号(光信号)的强度和图像信号是否提供足够的反差、确定是否选择主动系统或被动系统进行测距(步骤S66)。

如果在步骤S66确定图像信号不能提供足够的反差(即回答为“是”)，则使用主动系统。而后，投射部件32再向目标31投射测距光，以使恒定光去除电路39除去来自表示面传感器36a和36b上图像反射信号光中的恒定光、并只提取反射信号光中所含的图像信号(步骤S67)。之后，用主动系统对预发射确定的主目标进行同心测距(步骤S68)。

接着，根据声音信号图案确定主目标的位置，并选择使用主动系统的测距，进而用从声音产生部件40输出的声音(声音图案3)通知这个用户(步骤S69)，而后程序返回到步骤S61。

另一方面，如果在步骤S66确定图像信号具有低强度(回答为“否”)，则使用被动系统进行测距，其中已得到的表示主目标位置的图像信号被同心地使用(步骤S70)。而后，根据声音信号图案确定主目标的位置，并选择使用被动系统的测距，进而用从声音产生部件40输出的声音(声音图案2)通知这个用户(步骤S71)，而后程序返回到步骤S61。

根据所选择的测距系统或与主目标位置有关的确定结果，操作控制部件38选择声音信号并通知进行选择和确定结果的该用户。于是，用户能够方便地知道例如拍摄条件、并进行稳定地测距。

如上所述，在第二实施例中，主动系统和被动系统不是被简单地组合，使用这两个系统能以高精度确定主目标的位置。

下面说明第二实施例的改进。

可按上述实施例改变取景器中的数据和改变使用所选声音图案的信息。

如图18A所示，这个改进包括用于改变取景器42中LCD43透过率的矩阵LCD驱动器41，用于在操作处理部件48控制下改变被摄图像区的角视场开关部件45，用于接收来自聚焦锁定开关(第一释放开关)46的信号的输入端口47，和用于储存进行处理所用的软件或数据的存储器44。

这个结构可根据测距结果由操作控制部件38中矩阵LCD驱动器进行LCD43透过率的切换和显示，因此便于用户对测距的理解。

例如，如图18B所示，LCD驱动器41用与图16B相似的目标图像图案确定LCD43的发射部分，并控制用于选择LCD43的公共(COM)和程序段(SEG)行的选择信号。结果，如图19所示，可监测照相机试图聚焦的取景器中的区域。在这种状态下，进行控制以根据图像图案确定透光区，并减小LCD43在其它区域的透过率。

另外，测距点可由图20所示的十字标记表示。在这种状态，测距点沿X和Y方向伸展，取景器的LCD与测距点伸展部分对应的部分变为不能透光。

用户通过确认如在上述取景器上的这种显示能够知道照相机是否正确操作。

如果照相机出现错误显示，则认为主目标检测有错误。在这种状态，可再进行图14A所示的聚焦锁定操作，以进行再测距。

具体地，用户操作如图18A示出的聚焦锁定开关46。为了得到与被摄图像区对应的测距点，操作处理部件48根据照相机操作时角视场开关部件45得到的测距结果、视角范围进行相应计算，并在LCD显示器上显示计算结果。

图21是装有本发明测距装置的单镜头反射式照相机的截面图。

由被摄目标反射并穿过摄影镜头51的光通量被主反射镜53反射和透射。由主反射镜反射的光通量进入取景器54，而透过主反射镜53的光通量由子反射镜55反射并进入设在照相机主体56下部的聚焦检测部件57。

设在照相机主体56上的闪光灯装置58是用于投射聚焦检测用辅助光的投射装置。LCD59位于取景器54中，用于在操作控制部件(未示出)控制下显示被摄图像区的焦点位置，以便用户确定取景器54中的焦点位置。

聚焦检测部件57适于用相差检测法检测焦点，它包括用于限制通过摄影镜头51的光通量的视场遮片(S遮片)60，红外截止滤光片61，会聚光通量的聚光镜(C透镜)62，全反射光通量的全反射镜63，限制光通量的光瞳遮片64，面传感器65，和用于将光通量再会聚到面传感器65的再成像透镜(S透镜)66。

图22是聚焦检测部件57的透视图。如图所示，来自被摄目标(未示出)的反射光通量所穿过的S透镜67设置在光瞳遮片64后面。

操作控制部件(CPU)71控制面传感器65和闪光灯装置72的操作。部件71启动面传感器65的积分操作，并在使闪光灯装置72发射光的光发射时间或在没有光发射的时间内得到传感器数据。操作控制部件71从面传感器中读取传感器数据以便进行主目标和焦点等的检测。另外，部件(CPU)71还包括下文将说明的下一选择物开关73。

图23表示第三实施例的单镜头反射式照相机的外部轮廓。

在某些情况中，即使应用本发明，照相机仍不能确定复杂的被摄图像中的主目标，例如图24A-24C所示。本质上说，如图24A所示，如果将对应于位于中心位置的人的图案优先于其他任何图案被拍摄、则很可能拍到好照片。但是，拍摄状态可能是如图24B所示的照相机错误地聚焦在酒瓶上，或如图24C所示的、拍摄者实际想把照相机聚焦在处在非中间位置的人物上。

如果在这种情况下，设在照相机中的下一个选择物开关73被操作，以使操作控制部件71确定照相机将要聚焦的下一个选择物，并把它显示在取景器54的LCD59上，用户将避免大量不满意的结果。当这种结构应用在单镜头反射式照相机上时，用户能够确定在被摄图像区上照相机是否正确地聚焦，它意味着用户可更加容易地判断焦点位置、并得到成功的照片。

如上面详细叙述那样，本发明可提供一个能不受主目标与其它目标间亮度差的影响、或即使在例如黑夜视场的背景下不受主目标背景的影响而进行正确测距的测距装置。

另外，安装本发明测距装置的照相机能实现高速拍摄，由于在测距区与取景器区基本相同时，在进行测距以确定照相机将要聚焦的被摄主目标在取景器区中位置的测距操作之前，该测距装置中使用的线传感器进行预发射，因此不需要使用聚焦锁定功能的两步曝光操作。此外，当被摄图像是包括多个目标的复杂图像时，用简单的操作可将所要求的目标选择为主目标，并且不需移动照相机即可把主目标包括在测距区中。

对于本领域的技术人员来说，其它的优点和改进易于想到。因此，本发明的很多方面不限于上述的具体细节和代表性实施例。在不脱离所附的权利要求书和它们的等同物所限定的基本发明构思的精神和范围的前提下，可能得到各种改型装置。

Claims (13)

1、一种测距装置，包括：

积分型传感器(2a，2b，16)，用于接收来自位于测距区中的多个被摄目标区的反射光，并输出图像信号；

光投射部件(13)，用于将光投射到所述被摄目标上；

操作控制部件(12)，具有第一预积分操作模式以及主积分操作模式，在所述第一预积分操作模式中，所述积分型传感器(2a，2b)和所述光投射部件(13)被同步地操作，并且在所述主积分操作模式中得到测距信息；

其中所述操作控制部件(12)根据所述第一预积分操作模式的操作结果，设定从多个所述区中选定的特定区，以便根据在所述主积分操作模式期间从所述特定区得到的图像信号，计算到所述被摄目标的距离。

2、根据权利要求1的测距装置，

其中所述操作控制部件(12)还包括第二预积分操作模式，在所述第二预积分操作模式中仅操作所述积分型传感器(12)，

其中所述操作控制部件(12)将所述第一预积分操作模式的操作结果与所述第二预积分操作模式的操作结果相比较，并且将这样的区域确定为所述特定区，即在所述区域中，所述第一和第二预积分操作模式的操作结果之间的电平差等于或大于预定值。

3、根据权利要求2的测距装置，其中所述第一和第二预积分操作模式的每一个的操作时间周期被设定为小于所述主积分操作模式的操作时间周期。

4、根据权利要求1的测距装置，还包括监测器(17)，用于监测所述积分型传感器的图像信号的电平；

其中所述操作控制部件(12)根据来自所述监测器的预定区的输出信号，来控制所述主积分操作模式的操作时间，其中所述监测器的预定区对应于所述特定区。

5、一种测距装置，用于在图像中的多个点上进行测距操作，所述测距装置包括：

光投射部件(5)，用于将光投射到被摄目标(3a)上；

图像传感器(2a)，用于检测所述被摄目标；

控制部件(10)，用于在测距之前控制所述光投射部件(5)，以便根据从这样的光中得到的多个图像信号之间的比较结果，确定用于所述测距操作的多个点，其中所述光是在所述光投射部件(5)被开/关控制时由所述图像传感器所反射的光。

6、一种测距装置，用于在图像中的多个点上进行测距操作，所述测距装置包括：

光投射部件(5)，用于将光投射到被摄目标(3a)上；

图像传感器(2a)，用于检测所述被摄目标；

控制部件(10)，用于在测距之前控制所述光投射部件(5)，以便根据从这样的光中得到的多个图像信号，并且根据用于摄影的被摄图像，确定用于所述测距操作的多个点，其中所述光是在所述光投射部件(5)被开/关控制时由所述图像传感器所反射的光。

7、根据权利要求5的测距装置，其中所述控制部件(10)通过将在所述光投射部件(5)投射光时所得到的图像信号，与所述光投射部件(5)不投射光时所得到的图像信号进行比较，来确定所述多个点。

8、根据权利要求5的测距装置，还包括确定部件(7，10)，用于根据所述测距操作之前执行的投射控制结果，确定所述测距操作的积分时间周期。

9、一种测距装置，包括：

积分部件(16)，用于对与被摄目标的图像图案相相应的光信号进行积分；

监测区设定部件(21)，用于设定这样的监测区，即在所述监测区中监测由所述积分部件所执行的积分量；

光投射部件(13)，用于向所述被摄目标投射辅助光；

操作控制部件(12)，用于根据所述积分部件(16)的输出执行测距操作，以便获得到所述被摄目标的距离，

其中所述操作控制部件(12)包括第一预积分操作模式以及主积分操作模式，在所述第一预积分操作模式中，所述积分部件(16)的积分操作与所述光投射部件(13)的投射操作同步地执行，在所述主积分操作模式中，根据在所述第一预积分模式期间执行的积分操作的结果，执行主积分以选择所述监测区，并且控制所述监测区设定部件。

10、根据权利要求9的测距装置，

其中所述操作控制部件(12)还包括第二预积分操作模式，在所述第二预积分操作模式中执行积分操作，而无需所述光投射部件(13)执行投射操作，

其中所述操作控制部件(12)在所述主积分期间选择用于所述第一和第二预积分操作模式的其中一个的区域，在所述区域中，操作结果之间的电平差较大，从而用以控制所述监测区设定部件(21)。

11、根据权利要求9的测距装置，其中利用从所述设定的监测区中输出的图像信号执行测距操作。

12、根据权利要求10的测距装置，其中所述第一和第二预积分模式的每一个的操作时间周期被设定为小于所述主积分模式的操作时间周期。

13、根据权利要求9的测距装置，还包括监测器(17)，用于监测由所述积分部件(16)所执行的积分量的电平，并且所述监测器与视角同步地操作。

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