JPH08194153A - 自動ズーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小さな、画素数の少ない撮像手段にすると共
に、該撮像手段からの信号を処理する為の手段の回路規
模を小さなものにし、安価でコンパクトな自動ズーム装
置にする。 【構成】 撮像手段１０の視野を、撮影倍率変更手段に
よって変更し得る最も広い撮影視野のときの特定の大き
さである被写体像が納まるに十分であり、かつ、撮影倍
率変更手段によって変更し得る最も広い撮影視野より狭
いものにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動ズーム装置、特に
被写体を画像で捕らえ、その画像情報に基づいて撮影焦
点距離あるいは撮影倍率を決定する自動ズーム装置の改
良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮影倍率を一定に保ったり、焦点
距離を自動的に設定する所謂オートズーム装置あるいは
カメラは、はじめに何らかの手段で一定に保つべき撮影
倍率又はそれに類する情報をプリセットする必要があっ
たり、また、被写体距離を求め、それに応じて所望の撮
影倍率を得るべく、焦点距離を決定していた。

【０００３】しかし、これらは撮影対象等を変える度
に、即ち一般の撮影の場合はほぼ毎回、先ず何らかの手
段で一定に保つべき撮影倍率、又は、それに類する情報
をプリセットする必要がある為、一般の撮影には不向き
であったり、また、被写体距離によってのみ焦点距離を
決定するが故に、被写体が想定されていた物体或いは想
定されていた物体にほぼ等しい大きさでない限り、その
時の被写体に適当な画角は得られないといった欠点があ
った。

【０００４】これを解決すべく、被写体を画像で捕ら
え、その画像情報に基づき撮影焦点距離あるいは撮影倍
率を決定する自動ズーム装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような自動ズーム装置は、撮影焦点距離あるいは撮影倍
率を決定するに十分な量の画像情報が常に得られなけれ
ば、被写体に応じた適切なズーミングは困難であり、そ
の為に、撮影倍率変更手段によって変更し得る最も広い
撮影視野を被写体を判別するに十分な分解能を持った、
大きな、画素数の多いエリアセンサを必要とし、又、そ
の大量な画像信号情報（画素データ）を処理するに十分
な、高い処理能力、即ち記憶容量，演算速度等を有する
マイクロコンピュータ等の信号処理手段も同時に必要と
なってしまう。

【０００６】（発明の目的）本発明の目的は、小さな、
画素数の少ない撮像手段にすると共に、該撮像手段から
の信号を処理する為の手段の回路規模を小さなものに
し、安価でコンパクトなものにすることのできる自動ズ
ーム装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の本発明は、撮像手段の視野を、撮
影倍率変更手段によって変更し得る最も広い撮影視野の
ときの特定の大きさである被写体像が納まるに十分であ
り、かつ、撮影倍率変更手段によって変更し得る最も広
い撮影視野より狭いものにしている。

【０００８】同じく上記の目的を達成するために、請求
項２記載の本発明は、該装置が機能するのに先駆けて、
撮像手段の視野を、撮影倍率変更手段にて、該撮影倍率
変更手段によって変更し得る最も広い撮影視野のときの
前記特定の大きさである被写体像が納まるに十分であ
り、かつ、該撮影倍率変更手段によって変更し得る最も
広い撮影視野より狭い視野に設定するようにしている。

【０００９】同じく上記の目的を達成するために、請求
項３記載の本発明は、狭い視野にあらかじめ設定された
撮像手段の画像信号より被写体像を抽出する被写体像検
出手段と、該被写体像検出手段が検出した被写体像の大
きさに基づき、撮影画面上での被写体像の大きさが特定
の大きさになる撮影倍率を決定する撮影倍率設定手段と
を設け、前記撮像手段からは少量の画像情報が出力され
るようにし、前記被写体像検出手段と撮影倍率決定手段
における信号処理を容易なものにしている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例におけるカメ
ラの自動ズーム装置の要部を示す機構図である。

【００１２】図１において、１はカメラの撮影レンズ、
２は前記撮影レンズ１を構成するフォーカシングレン
ズ、３は同じく撮影レンズ１を構成するバリエータ、４
は同じく撮影レンズ１を構成するコンペンセータであっ
て、前記バリエータ３とコンペンセータ４を適当に組み
合わせて不図示のズーム環を介してズームモータによっ
て駆動され、ズーミングを行う。５は同じく前記撮影レ
ンズ１を構成するリレーレンズである。６はカメラのク
イックリターンミラー、７はカメラの撮影フィルム面、
８はフィールドレンズ、９は一対の二次結像レンズ、１
０は一対の撮像画面を有するエリアセンサ、１１は前記
エリアセンサ１０の画像出力信号をディジタル化するＡ
Ｄコンバータ、１２はディジタル化された画像信号を記
憶するためのフレームメモリである。１３は前記エリア
センサ１０，ＡＤコンバータ１１，フレームメモリ１２
を後述のセンサドライバ１４を介して制御し画像信号を
得て、それに基づきズーム制御を行うマイクロコンピュ
ータ（以下、マイコンと記す）。１４は前記マイコン１
３の指示によりエリアセンサ１０を駆動し、ＡＤコンバ
ータ１１に変換タイミング信号を与え、フレームメモリ
１２にデータ取込みタイミングを与えるセンサドライバ
である。１５は前記マイコン１３の指示により後述のズ
ームモータ１６を駆動して撮影レンズ１のズーミングを
行わせるズームモータドライバ、１６は不図示のズーム
環を介して上記のバリエータ３，コンペンセータ４を適
当に駆動してズーミングを行うズームモータ、１７はズ
ームの動きと位置を検出するためのズームエンコーダで
ある。

【００１３】図２は、図１に示したカメラの自動ズーム
装置の撮影レンズ１，フィールドレンズ８，二次結像レ
ンズ９，エリアセンサ１０の光学的位置関係を示した図
である。

【００１４】エリアセンサ１０の２つの撮像画面１０
ａ，１０ｂ上には各々撮影レンズ１の互いに異なる瞳位
置からの光束が導かれ、フィールドレンズ８，二次結像
レンズ９により結像倍率βで再結像される。この時、撮
像画面１０ａ，１０ｂ上の２像の間隔は、撮影レンズ１
のデフォーカス状態に依存する。

【００１５】また、図２において、５０は撮影レンズ１
に対して撮影フィルム面７と光学的に等価な撮像光路上
の結像面であり、撮影フィルム面７に相当する大きさを
有する。撮像画面１０ａ，１０ｂは各々その結像面のβ
×γ倍の大きさを持つ。即ち、撮像画面１０ａ，１０ｂ
は各々撮影視野のγ倍の視野を持つ。一般的な撮影にお
いて主被写体が撮影画面の端にまで達する作画はあまり
為されず、通常画面周辺部に余分を設ける。γはその為
の撮影視野の大きさに対して、被写体（を囲む枠）の納
めるべき大きさであり、γ＜１である。

【００１６】図３は、図１及び図２に示した自動ズーム
装置を一眼レフカメラへ適用した場合のレイアウトを示
した斜視図であり、１８はペンタプリズム、１９は分割
プリズム、２０は反射ミラーである。また、６，８，
９，１０は図１及び図２のそれらと同じ構成部品を示し
ている。

【００１７】図４は、図３のレイアウトをカメラ上部方
向より見て示す平面図であり、９，１０，１８，１９，
２０は、それぞれ図１，図２，図３のそれらと同じ構成
部品を示している。

【００１８】図５は、エリアセンサ１０の撮像画面１０
ａ，１０ｂと画素の配列を示す図であり、二つの撮像画
面１０ａ，１０ｂは、何れも画素が横にＸ個，縦にＹ個
ずつ配列されている。また、その中に横ｉ画素、縦ｊ画
素の大きさの演算ブロックを横Ｍ個、縦Ｎ個配置する。

【００１９】以上の構成にて、被写体からの光束は撮影
レンズ１に入射され、クイックリターンミラー６にて図
１の上方へ向きが変えられ、撮影フィルム面７と光学的
に等価な距離近傍で結像し、フィールドレンズ８を通過
し、ペンタプリズム１８へ導かれる。ペンタプリズム１
８にて方向を変えられて後方へ出た光束は図３及び図４
に示した分割ミラー１９にて分割され、一部は不図示の
ファインダへ、残りはここで反射されて横方向に出力さ
れ、反射ミラー２０を介して一対の二次結像レンズ９に
与えられる。この一対の二次結像レンズ９は、エリアセ
ンサ１０の撮像画面１０ａと１０ｂに、以上の構成を介
して撮影レンズ１の異なる瞳位置よりの光束を各々結像
し与える。この２像の間隔は、撮影レンズ１のデフォー
カス量に応じて変化する。

【００２０】次に、上記の第１の実施例における自動ズ
ーム装置の動作、つまりマイコン１３の動作について、
図６〜図９のフローチャートにしたがって説明する。

【００２１】先ず、図６を用いてメイン動作について述
べる。 ［ステップ１；ｗｉｄｅ端へのｚｏｏｍ駆動］ ズーム
モータドライバ１５を介してズームモータ１６を駆動
し、不図示のズーム環を介してバリエータ３，コンペン
セータ４を適当に光軸方向に動かし、撮影レンズ１の焦
点距離を最広角焦点距離（ｗｉｄｅ端）にする。これに
より、撮影視野は最広角焦点距離のそれに、撮像視野は
そのγ倍の大きさの視野になる。 ［ステップ２；輝度画像の読み込み］ 先ず、センサド
ライバ１４を介してエリアセンサ１０を駆動し、信号蓄
積を行わせ、被写界の輝度分布、すなわちセンサ面上の
照度分布を光電変換，蓄積により画像信号に変換する。
蓄積終了後、画像信号の読み出しを行う。読み出し時、
読み出しのタイミングに同期して、センサドライバ１４
を介してＡＤコンバータ１１を動作させ、エリアセンサ
１０の出力する画像信号をディジタル化し、フレームメ
モリ１２に与える。フレームメモリ１２には、センサド
ライバ１４を介して読み込みタイミング信号を与え、デ
ィジタル化された画像信号を読み込ませる。

【００２２】以上のようにして撮影画面の取り得る最広
角視野と等価な視野の被写界の輝度分布の画像（輝度画
像）をエリアセンサ１０で捕らえ、フレームメモリ１２
に画像信号として取り込む。 ［ステップ３；距離画像生成］ エリアセンサ１０の２
つの撮像画面１０ａと１０ｂ上に結像した像の間隔を、
撮像画面内を複数のブロックに分割し、各ブロック毎に
求める。２像の間隔は、デフォーカス量に依存し、撮影
レンズ１の焦点距離などから被写体距離を表す値を得る
ことができる。これにより画面内の距離の分布、すなわ
ち距離画像が得られる。この距離画像生成については後
に図７を用いて更に説明する。 ［ステップ４；主被写体判別］ 上記のステップ３にて
得られた距離画像より、物体を抽出、主被写体を選別す
る。この主被写体判別については後に図１１を用いて更
に説明する。 ［ステップ５；焦点距離決定］ 現状の撮影レンズ１の
焦点距離におけるγ倍の大きさの画像内の上記ステップ
４にて認識された主被写体の上端，下端，左端，右端が
どこにあるか、主被写体の画面上の形と大きさと位置を
得て、撮影画面内にその主被写体が適当な大きさと位置
を占める様な、即ち撮影画面のγ倍の大きさの枠の中に
その主被写体が丁度入る撮影レンズ１の焦点距離を求め
る。 ［ステップ６；ｚｏｏｍ駆動］ 上記のステップ５で求
められた焦点距離情報に基づいてズームモータドライバ
１５を介してズームモータ１６を駆動し、不図示のズー
ム環を介してバリエータ３，コンペンセータ４を適当に
光軸方向に動かし、撮影レンズ１の焦点距離を変化させ
る。

【００２３】以上の如くマイコン１３は動作し、自動ズ
ーム動作が行われる。

【００２４】次に、上記の図６でのステップ３における
「距離画像生成」について、図７のフローチャートを用
いて詳述する。 ［ステップ１０］ 演算ブロック位置の初期設定とし
て、図５に示した撮像画面１０ａ，１０ｂの左上の端の
ブロック（ｍ，ｎ）＝（０，０）を指定する。 ［ステップ１１］ 撮像画面１０ａ上の指定された演算
ブロックとそれに対応した撮像画面１０ｂ上の領域間の
相関を求め、互いに最も相関の高い像の間隔を得る。２
像の間隔は、デフォーカス量に依存し、撮影レンズ１の
焦点距離，フォーカス位置などから被写体距離を表す値
を得ることができる。こうして、指定された演算ブロッ
クの画面上の位置の被写体までの距離を表す値が得られ
る。 ［ステップ１２］ 演算したブロックが図５上の最下段
（ｍ，Ｎ）であるか否かを判別し、そうでなければステ
ップ１３へ移行し、そうであればステップ１４へ移行す
る。 ［ステップ１３］ 演算するブロックを隣（下段）のブ
ロック（ｍ，ｎ＋１）にし、ステップ１１へ戻り、再度
指定された演算ブロックの画面上の位置の被写体までの
距離計算を行う。 ［ステップ１４］ ここでは演算すべきブロックを最上
段のブロック（ｍ，０）にする。 ［ステップ１５］ 演算した縦の列が最右端の列（Ｍ，
ｎ）であるか否かを判別し、そうでなければステップ１
６へ移行し、そうであれば距離画像生成を終了する。 ［ステップ１６］ 演算すべきブロック列を右隣の列
（ｍ＋１，ｎ）にし、ステップ１１へ戻り、再度指定さ
れた演算ブロックの画面上の位置の被写体までの距離計
算を行う。

【００２５】すなわち、左上端の演算ブロックより計算
を始め、計算が終了すると下段へ、最下段まで終了した
ら、つまり縦１列分演算ブロックの計算が終了したら右
隣の次の列の最上段へ、そこからまた縦に計算を進め、
再び最下段まで達したら再び右隣の最上段へ、これを繰
り返し、右下端の演算ブロックの計算が終了するまで行
い、距離画像を得る。

【００２６】次に、上記の図７でのステップ１１におけ
る「デフォーカス量（距離）計算」について、図８のフ
ローチャートにより詳述する。 ［ステップ２０］ 撮像画面１０ａの指定された演算ブ
ロックとそれに対応する撮像画面１０ｂの領域の相関
を、画素ピッチ単位に間隔を変え、相関量を求めて得
る。 ［ステップ２１］ 相関度の最も高い間隔の検出を行
う。 ［ステップ２２］ 相関度の最も高い間隔近傍の相関量
の変化より、画素ピッチ未満の精度で最も相関度の高い
間隔を補間計算を行い、図１０に示すＰ点の位置を求め
る。 ［ステップ２３］ 演算ブロック内の輝度コントラスト
が、像のずれを２像の相関で求めるに十分であったか否
か確認する。もし、コントラストが低ければ計算を終了
し、高ければステップ２４へ移行する。 ［ステップ２４］ 求めた２像の間隔から、撮影レンズ
１の焦点距離など光学特性情報を基に、デフォーカス
量、更には距離を表す値を得、計算を終了する。

【００２７】次に、上記図８でのステップ２０における
「相関演算」について、図９のフローチャートを用いて
詳述する。 ［ステップ３０］ 撮像画面１０ａの画像を基準画像、
撮像画面１０ｂの画像を参照画像とし、撮影レンズ１が
撮影面に対して合焦状態にある時に基準画面と理想的に
は同一の像が得られる像間隔の位置を基準位置とし、そ
の基準位置よりのシフト量（画素ピッチ単位）shift を
像がずれ得るあるいは像のずれが検出でき得る最大のシ
フト量Ｓ、図５上では上方にずれた位置から相関演算を
行う。 ［ステップ３１］ 相関度を示す相関量を計算する。各
間隔（シフト量）での相関量の計算は図９に示した式に
て行う。

【００２８】なお、図９のステップ３１に示す式におい
て、ｆは相関量を示す関数、ｄａｔａは（）内に示され
た位置（画面，画素の横位置，画素の縦位置）の輝度値
である。また、相関量を示す関数ｆは、例えば次のよう
な式で表される。

【００２９】f(data(a,x,y),data(b,x,y)=｜data(a,x0,
y0)-data(b,x1,y1) ｜ このような関数で相関量を求める場合、図８のステップ
２２の補間演算では、図１０に示すＰ点の位置を求める
ことになる。 ［ステップ３２］ 基準位置より最大のシフト量Ｓ、図
５上では下方向にずれた位置まで相関量を求めたら相関
演算を終了し、そうでない場合はステップ３３に進む。 ［ステップ３３］ シフト量shift に１加算し、すなわ
ち図５上で１画素ピッチ分下方に参照画像とする位置を
シフトし、ステップ３１にて計算する。

【００３０】以上の様にして相関演算を行う。

【００３１】次に、図６でのステップ４における「主被
写体判別」について、図１１（ａ）のフローチャートに
よって詳述する。 ［ステップ４０］ 図６のステップ３にて得られた距離
画像を微分する。微分は、例えば３×３画素のオペレー
タであれば、 ((d(m-1,n-1)+d(m,n-1)+d(m+1,n-1)-d(m-1,n+1)-d(m,n+
1)-d(m+1,n+1))²+(d(m-1,n-1)+d(m-1,n)+d(m-1,n+1)-d
(m+1,n-1)-d(m+1,n)-d(m+1,n+1))²)^1/2 或いは d(m,n)-min(d(m-1,n-1),d(m,n-1),d(m+1,n-1),d(m-1,
n),d(m+1,n),d(m-1,n+1),d(m,n+1),d(m+1,n+1)) 或いは d(m,n)-(d(m-1,n-1)+d(m,n-1)+d(m+1,n-1)+d(m-1,n)+d
(m+1,n)+d(m-1,n+1)+d(m,n+1)+d(m+1,n+1))/8 等の微分オペレータを、用いることで行える。 ［ステップ４１］ 微分値の絶対値が所定値以上の点を
検出する。 ［ステップ４２］ 微分値の絶対値が所定値以上の点で
像を切り分け、物体を抽出する。 ［ステップ４３］ 比較的近距離に存在し、比較的撮影
画面中央付近に存在する物体を主被写体と認識する。

【００３２】以上で図６のステップ４の主被写体判別を
終了する。

【００３３】尚、図１１（ｂ）において、６０〜６４は
上記ステップ４の主被写体判別の処理の例として、各過
程で処理された状態の画像を示したものであり、６０は
原画像、６１は生成された距離画像、６２は上記のステ
ップ４１で検出される微分された距離画像の微分値が所
定値以上の部分を、６３は上記のステップ４２にて微分
値が所定値以上の点で切り分けられ抽出された物体を、
６４は上記のステップ４３にて主被写体と認識された物
体を、それぞれ示したものである。

【００３４】（第２の実施例）図１２は本発明の第２の
実施例におけるカメラの自動ズーム装置の要部構成を示
す機構図である。

【００３５】図１２において、２１はカメラの撮影レン
ズ、２２は前記撮影レンズ２１を構成するフォーカシン
グレンズ、２３は前記撮影レンズ２１を構成するバリエ
ータ、２４は同じく撮影レンズ２１を構成するコンペン
セータであって、バリエータ２３とコンペンセータ２４
を適当に組み合わせて不図示のズーム環を介してズーム
モータによって駆動されズーミングを行う。２５は同じ
く上記撮影レンズ２１を構成するリレーレンズ、２７は
カメラの撮影フィルム面である。２９は焦点距離の一対
の撮像レンズであって、一対の撮像画面を有するエリア
センサ３０の撮像画面３０ａ，３０ｂの各々の画面上に
結像する。

【００３６】３９，４０は一対の撮像レンズ２９の基線
長をＢ（図１３等に示す）とすべく入射光を撮影レンズ
２９へ導く反射ミラー、３０は一対の撮像画面３０ａ，
３０ｂを有するエリアセンサ、３１はエリアセンサ３０
の画像出力信号をディジタル化するＡＤコンバータ、３
２はディジタル化された画像信号を記憶するためのフレ
ームメモリである。３３は、エリアセンサ３０，ＡＤコ
ンバータ３１，フレームメモリ３２をセンサドライバ３
４を介して制御し、画像信号を得て、それに基づきズー
ム制御を行うマイコンである。３４は前記マイコン３３
の指示によりエリアセンサ３０を駆動し、ＡＤコンバー
タ３１に変換タイミング信号を与え、フレームメモリ３
２にデータ取り込みタイミングを与えるセンサドライバ
である。３５は前記マイコン３３の指示によりズームモ
ータ３６をして撮影レンズ２１のズーミングを行わせる
ズームモータドライバ、３６は不図示のズーム環を介し
てバリエータ２３，コンペンセータ２４を適当に駆動し
ズーミングを行うズームモータ、３７はズームの動きと
位置を検出するためのズームエンコーダである。

【００３７】図１３は、図１２に示したカメラの自動ズ
ーム装置の反射ミラー３９，４０と撮像レンズ２９とエ
リアセンサ３０の光学的位置関係を示した図であり、図
１４はその斜視図である。

【００３８】エリアセンサ３０の２つの撮像画面３０
ａ，３０ｂ上には、各々反射ミラー３９，４０を介して
基線長Ｂだけ互いに離れた光束が導かれ、撮像レンズ２
９により結像される。この時、撮像画面３０ａ，３０ｂ
上の２像の間隔は、撮像レンズ２９と撮像画面３０ａ，
３０ｂの間隔（略撮像レンズ２９の焦点距離ｆ、以下、
この間隔を焦点距離ｆと記す）と、基線長Ｂと被写体距
離Ｄに依存する。

【００３９】図１５は、上記の図１３，図１４に示した
カメラの自動ズーム装置の、前記２像の間隔、焦点距離
ｆ，基線長Ｂ，被写体距離Ｄの関係を、反射ミラー３
９，４０を排除して簡潔に示した図である。

【００４０】上記の図１３において、基線長Ｂ互いに離
れた光束は反射ミラー３９，４０によって、間隔Ｂ’離
れた撮像画面３０ａ，３０ｂに導かれているが、これは
図１５に示したように、反射ミラー３９，４０或いはそ
れらに相当するものが無く、基線長Ｂに大まかに等しい
間隔だけ互いに離れた撮像画面３０ａ’，３０ｂ’と撮
像レンズ２９’から構成されているものと等価と見なせ
る。２像の間隔は被写体が無限遠にあるとき、基線長Ｂ
に等しくなる。被写体が有限距離にあるときの２像の間
隔は、無限遠にあるときのそれよりも△拡がる。２像の
間隔（△），焦点距離ｆ，基線長Ｂ，被写体距離Ｄの関
係は、 Ｄ／Ｂ＝ｆ／△ の式で示され、２像の間隔から距離を得ることが出来
る。

【００４１】図１６は、撮影フィルム面２７と撮影レン
ズ２１の撮影視野と、撮像画面３０ａ’，３０ｂ’と撮
像レンズ２９’の撮像視野の関係を示した図であり、こ
の図では、上記の図１５と同様に、反射ミラー３９，４
０を排除し、視野と画面とレンズの関係を簡潔に示した
ものである。

【００４２】図１６において、２９’、３０’、３０
ａ’、３０ｂ’は図１５のそれらと同じものを示し、２
１，２７は図１２中のそれらと同じものを示す。また、
４１，４２は、何れも撮影レンズ２１と撮影フィルム面
２７の撮影視野を示しており、４１は撮影レンズ２１の
焦点距離がズーミングによる最長焦点距離（望遠端）時
の、４２は撮影レンズ２１の焦点距離がズーミングによ
る最短焦点距離（広角端）時の、それぞれ撮影視野を各
々示している。ここで、撮影レンズ２９’の焦点距離
は、撮影レンズ２１の広角端時のβ２倍であり、撮像画
面３０’ａ，３０’ｂは各々その結像面のβ２×γ倍の
大きさである。撮影レンズと撮像画面の撮像視野は、広
角端時の撮影視野のγ倍の視野に等しい。一般的な撮影
において主被写体が撮影画面の端にまで達する作画はあ
まり為されず、通常画面周辺部に余分を設ける。γはそ
の為の撮影視野の大きさに対して、被写体（を囲む枠）
の納めるべき大きさであり、γ＜１である。

【００４３】尚、エリアセンサ３０の撮像画面と画素の
配列は、第１の実施例における図５のエリアセンサ１０
と同様に、２つの撮像画面３０ａ，３０ｂは、何れも横
Ｘ画素，縦Ｙ画素ずつ配列されており、またその中に横
ｉ画素，縦ｊ画素の大きさの演算ブロックが、横Ｍ個，
縦Ｎ個配置される。

【００４４】次に、この第２の実施例における自動ズー
ム装置の動作、つまり図１３のマイコン３３の動作につ
いて、図１７〜図２０にしたがって説明する。

【００４５】先ず、図１７を用いてメイン動作について
述べる。 ［ステップ１００；輝度画像読み込み］ 先ず、センサ
ドライバ３４を介してエリアセンサ３０を駆動し、信号
蓄積を行わせ、被写界の輝度分布、すなわちセンサ面上
の照度分布を光電変換，蓄積により画像信号に変換す
る。蓄積終了後、画像信号の読み出しを行う。読み出し
時、読み出しのタイミングに同期して、センサドライバ
３４を介してＡＤコンバータ３１を動作させ、エリアセ
ンサ３０の出力する画像信号をディジタル化し、フレー
ムメモリ３２に与える。フレームメモリ３２には、セン
サドライバ３４を介して読み込みタイミング信号を与
え、ディジタル化された画像信号を読み込ませる。

【００４６】これにより、撮影レンズ２１の焦点距離が
ズーミングで広角端時の撮影視野４２のγ倍の視野の輝
度分布の画像（輝度画像）をエリアセンサ３０で捕え、
フレームメモリ３２に画像信号として取り込む。 ［ステップ１０１；距離画像生成］ エリアセンサ３０
の２つの撮像画面３０ａと３０ｂ上に結像した像の間隔
を、撮像画面内を複数のブロックに分割し、各ブロック
毎に求める。２像の間隔（△）は、前述の如く被写体距
離Ｄに依存し、撮像レンズ２９の焦点距離ｆ，基線長Ｂ
から被写体距離を表す値を得ることができる。これによ
り、画面内の距離の分布、すなわち距離画像が得られ
る。この距離画像生成については後に図１８を用いて更
に説明する。 ［ステップ１０２；主被写体判別］ 上記のステップ１
０１で得られた撮影レンズ２１の焦点距離がズーミング
で広角端時の撮影視野４２のγ倍の視野の距離画像よ
り、物体を抽出、主被写体を選別する。この主被写体判
別については第１の実施例の図６におけるステップ４で
の「主被写体判別」と同様であり、先に図１１を用いて
説明した通りである。 ［ステップ１０３；焦点距離決定］ 撮影レンズ２１の
焦点距離がズーミングで広角端時の撮影視野４２のγ倍
の視野の距離画像内で上記ステップ１０２で認識された
主被写体の上端，下端，左端，右端がどこにあるか、主
被写体の画面上の形と大きさと位置を得て、撮影画面内
にその主被写体が適当な大きさと位置を占める様な、即
ち撮影画面のγ倍の大きさの枠の中にその主被写体が丁
度入る撮影レンズ２１の焦点距離を求める。 ［ステップ１０４；ｚｏｏｍ駆動］ 上記のステップ１
０３で求められた焦点距離に基づいてズームモータドラ
イバ３５をしてズームモータ３６を駆動し、不図示のズ
ーム環を介してバリエータ２３，コンペンセータ２４を
適当に光軸方向に動かし撮影レンズ２１の焦点距離を変
化させる。

【００４７】以上の如くマイコン３３は動作し、自動ズ
ーム動作が行われる。

【００４８】次に、上記図１７におけるステップ１０１
での「距離画像生成」について、図１８のフローチャー
トを用いて詳述する。 ［ステップ１１０］ 演算ブロック位置の初期設定とし
て、図５に示した撮像画面の左上の端のブロック（ｍ，
ｎ）＝（０，０）を指定する。 ［ステップ１１１］ 撮像画面３０ａ上の指定された演
算ブロックとそれに対応した撮像画面３０ｂ上の領域間
の相関を求め、互いに最も相関の高い像の間隔を得る。
２像の間隔は被写体距離に依存し、撮像レンズ２９の焦
点距離ｆ，基線長Ｂから被写体距離を表す値を得ること
ができる。こうして、指定された演算ブロックの画面上
の位置の被写体までの距離を表す値が得られる。 ［ステップ１１２］ 演算したブロックが図５上の最下
段（ｍ，Ｎ）であるか否かを判別し、そうでなければス
テップ１１３へ移行し、そうであればステップ１１４へ
移行する。 ［ステップ１１３］ 演算するブロックを隣（下段）の
ブロック（ｍ，ｎ＋１）にし、ステップ１１１へ戻って
再度指定された演算ブロックの画面上の位置の被写体ま
での距離計算を行う。 ［ステップ１１４］ 演算すべきブロックを最上段のブ
ロック（ｍ，０）にする。 ［ステップ１１５］ 演算した縦の列が最右端の列
（Ｍ，ｎ）であるか否かを判別し、そうでなければステ
ップ１１６へ移行し、そうであれば距離画像生成を終了
する。 ［ステップ１１６］ 演算すべきブロック列を右隣りの
列（ｍ＋１，ｎ）にし、ステップ１１１へ戻って再度指
定された演算ブロックの画面上の位置の被写体までの距
離計算を行う。

【００４９】すなわち、左上端の演算ブロックより計算
を始め、計算が終了すると下段へ、最下段まで終了した
ら、つまり縦１列分演算ブロックの計算が終了したら右
隣りの次の列の最上段へ、そこからまた縦に計算を進
め、再び最下段まで達したら再び右隣りの最上段へ、こ
れを繰り返し、右下端の演算ブロックの計算が終了する
まで行い、距離画像を得る。

【００５０】次に、上記図１８でのステップ１１１にお
ける「距離計算」について、図１８のフローチャートに
より説明する。 ［ステップ１２０］ 撮像画面３０ａの指定された演算
ブロックとそれに対応する撮像画面３０ｂの領域の相関
を、画素ピッチ単位に間隔を変え、相関量を求めて得
る。 ［ステップ１２１］ 相関度の最も高い間隔の検出を行
う。 ［ステップ１２２］ 相関度の最も高い間隔近傍の相関
量の変化より、画ピッチ未満の精度で最も相関度の高い
間隔を補間計算を行い、求める。 ［ステップ１２３］ 演算ブロック内の輝度コントラス
トが、像のずれを２像の相関で求めるに十分であったか
否か確認する。もし、コントラストが低ければ計算を終
了し、高ければステップ１２４に移行する。 ［ステップ１２４］ 求めた２像の間隔から、撮像レン
ズ２９の焦点距離ｆなどの光学特性情報，基線長Ｂなど
を基に距離を表す値を得、計算を終了する。

【００５１】次に、上記図１９でのステップ１２０にお
ける「相関演算」について、図２０のフローチャートを
用いて説明する。 ［ステップ１３０］ 撮像画面３０ａを基準画面とし、
その画像を基準画像、撮像画面３０ｂの画像を参照画像
とし、基準とすべき被写体距離に被写体距離がある時に
基準画面と理想的には同一の像が得られる像間隔の位置
を基準位置とし、その基準位置よりのシフト量（画素ピ
ッチ単位）shift を像がずれ得るあるいは像のずれが検
出でき得る最大のシフト量Ｓ、図５上では上方向にずれ
た位置から、相関演算を行う。 ［ステップ１３１］ 相関度を示す相関量を計算する。
各間隔（シフト量）での相関量の計算は、図２０のステ
ップ１３１に示した式にて行う。また、相関量を示す関
数ｆは、例えば次のような式で表される。

【００５２】f(data(a,x,y),data(b,x,y))=|data(a,x0,
y0)-data(b,x1,y1)| このような関数で相関量を求める場合、上記ステップ１
２２の補間演算では、第１の実施例における図８のステ
ップ２２と同様に、図１０に示すＰ点の位置を求めるこ
とになる。 ［ステップ１３２］ 基準位置より最大のシフト量Ｓ、
図５上では下方向にずれた位置まで相関量を求めたら相
関演算を終了し、そうでない場合はステップ１３３へ移
行する。 ［ステップ１３３］ シフト量shift に１加算し、すな
わち図５上で１画素ピッチ分下方に参照画像とする位置
をシフトし、ステップ１３１にて計算する。

【００５３】以上を繰り返し相関演算を進める。

【００５４】（発明と実施例の対応）上記の各実施例に
おいて、撮影レンズ１，２１，７１が本発明の撮影手段
に相当し、エリアセンサ１０，６６，３０，８０が本発
明の撮像手段に相当し、フレームメモリ１２，３２，８
３、マイコン１３，３３，８３、センサドライバ１４，
３４，８４が本発明の被写体像検出手段に相当し、マイ
コン１３，３３，８３が本発明の撮影倍率決定手段に相
当し、モータ１５，３５，８５及びモータ１６，３６，
８６が本発明の撮影倍率変更手段に相当し、マイコン１
３，３３，８３、モータ１５，３５，９３及びモータ１
６，３６，９４が本発明の撮像視野設定手段に相当す
る。

【００５５】以上が実施例の各構成と本発明の各構成の
対応関係であるが、本発明は、これら実施例の構成に限
定されるものではなく、請求項で示した機能が達成でき
る構成であればどのようなものであってもよいことは言
うまでもない。

【００５６】また、上記第１及び第２の実施例の様に撮
影系と撮像系に視差がある場合、両者の視野は常に完全
に一致することはないが、それらの一部が充分重なって
いれば、少なくとも重なった部分の画像情報を用いるこ
とで、機能は達成できる。

【００５７】（変形例）上記の各実施例においては、撮
像手段を構成するエリアセンサの画像を距離画像として
全て説明したが、被写体の認識の為の画像は当然のこと
ながら距離画像に限られるものではなく、輝度画像等他
の画像であっても、本発明の効果は失われるものではな
い。

【００５８】また、本実施例では、一眼レフカメラに適
用した例を示しているが、レンズシャッタカメラ，ビデ
オカメラ等のカメラに適用しても良いことは言うまでも
ない。

【００５９】更に、本発明は、以上の各実施例、又はそ
れらの技術を適当に組み合わせた構成にしてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像手段の視野を、撮影倍率変更手段によって変更し得
る最も広い撮影視野のときの特定の大きさである被写体
像が納まるに十分であり、かつ、撮影倍率変更手段によ
って変更し得る最も広い撮影視野より狭いものにしてい
る。

【００６１】また、本発明によれば、該装置が機能する
のに先駆けて、撮像手段の視野を、撮影倍率変更手段に
て、該撮影倍率変更手段によって変更し得る最も広い撮
影視野のときの前記特定の大きさである被写体像が納ま
るに十分であり、かつ、該撮影倍率変更手段によって変
更し得る最も広い撮影視野より狭い視野に設定するよう
にしている。

【００６２】また、本発明によれば、撮像手段からは少
量の画像情報が出力されるようにし、前記被写体像手段
と撮影倍率決定手段における信号処理を容易なものにし
ている。

【００６３】よって、小さな、画素数の少ない撮像手段
にすると共に、該撮像手段からの信号を処理する為の手
段の回路規模を小さなものにし、安価でコンパクトな自
動ズーム装置が提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるカメラの自動ズ
ーム装置の要部を示す機構図である。

【図２】図１の撮影レンズ，フィールドレンズ，二次結
像レンズ，エリアセンサ１０の光学的位置関係を示す図
である。

【図３】図１の装置を一眼レフカメラに適用した場合の
レイアウトを示す図である。

【図４】図３のレイアウトをカメラの上面側より見て示
す平面図である。

【図５】図１のエリアセンサの撮像画面と画素の配列を
示す図である。

【図６】図１のマイコンのメイン動作を示すフローチャ
ートである。

【図７】図６のステップ３における「距離画像生成」に
ついて示すフローチャートである。

【図８】図７のステップ１１における「デフォーかス量
計算」について示すフローチャートである。

【図９】図８のステップ２０における「相関演算」につ
いて示すフローチャートである。

【図１０】図８のステップ２２の補間演算野説明を助け
るための図である。

【図１１】図６のステップ４における「主被写体判別」
について説明するための図である。

【図１２】本発明の第２の実施例におけるカメラの自動
ズーム装置の要部を示す機構図である。

【図１３】図１２の反射ミラー，撮影レンズ，エリアセ
ンサの光学的位置関係を示す図である。

【図１４】図１３の反射ミラー，撮影レンズ，エリアセ
ンサを示す斜視図である。

【図１５】本発明の第２の実施例に係る２像の間隔，焦
点距離，基線長，被写体距離の関係を示す図である。

【図１６】図１２のマイコンのメイン動作を示すフロー
チャートである。

【図１７】図１６のステップ１０１における「距離計
算」について示すフローチャートである。

【図１８】図１９のステップ１１１における「距離計
算」について示すフローチャートである。

【図１９】図１８のステップ１２０における「相関演
算」を示すフローチャートである。

【図２０】本発明の第２の実施例に係る２像の間隔，焦
点距離，基線長，被写体距離の関係を示す図である。

【符号の説明】

１，２１，７１ 撮影レンズ ７，２７，７７ 撮影フィルム面 ９，１９，７９ 撮像レンズ １０，３０，６６，８０ エリアセンサ １２，３２，８２ フレームメモリ １３，３３，８３ マイクロコンピュータ １４，３４，８４ センサドライバ １５，３５，８５，９３ モータドライバ １６，３６，８６，９４ ズームモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 13/34 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｈ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影手段の視野の少なくとも一部と該手
   段の視野の一部が重複する撮像手段と、該撮像手段の画
   像信号より被写体像を抽出する被写体像検出手段と、該
   被写体像検出手段が検出した被写体像の大きさに基づ
   き、撮影画面上での被写体像の大きさが特定の大きさに
   なる撮影倍率を決定する撮影倍率決定手段と、該撮影倍
   率決定手段によって与えられた撮影倍率に従い、撮影倍
   率を変更する撮影倍率変更手段とを備えた自動ズーム装
   置において、前記撮像手段の視野は、前記撮影倍率変更
   手段によって変更し得る最も広い撮影視野のときの前記
   特定の大きさである被写体像が納まるに十分であり、か
   つ、前記撮影倍率変更手段によって変更し得る最も広い
   撮影視野より狭いことを特徴とする自動ズーム装置。
2. 【請求項２】 撮影手段の視野の少なくとも一部と該手
   段の視野の一部が重複する撮像手段と、該撮像手段の画
   像信号より被写体像を抽出する被写体像検出手段と、該
   被写体像検出手段が検出した被写体像の大きさに基づ
   き、撮影画面上での被写体像の大きさが特定の大きさに
   なる撮影倍率を決定する撮影倍率決定手段と、該撮影倍
   率決定手段によって与えられた撮影倍率に従い、撮影倍
   率を変更する撮影倍率変更手段とを備えた自動ズーム装
   置において、前記撮像手段の視野は、前記撮影倍率変更
   手段にて、該撮影倍率変更手段によって変更し得る最も
   広い撮影視野のときの前記特定の大きさである被写体像
   が納まるに十分であり、かつ、該撮影倍率変更手段によ
   って変更し得る最も広い撮影視野より狭い視野に設定さ
   れることを特徴とする自動ズーム装置。
3. 【請求項３】 前記被写体像検出手段は、狭い視野に設
   定された前記撮像手段の画像信号より被写体像を抽出す
   る手段であり、撮影倍率決定手段は、前記被写体像検出
   手段が検出した被写体像の大きさに基づき、撮影画面上
   での被写体像の大きさが特定の大きさになる撮影倍率を
   決定する手段であることを特徴とする請求項２記載の自
   動ズーム装置。