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公開番号2024058870
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-30
出願番号2022166251
出願日2022-10-17
発明の名称距離計測装置、撮像装置、距離計測装置の制御方法およびプログラム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人
主分類G01C 3/06 20060101AFI20240422BHJP(測定;試験)
要約【課題】距離画像の画面全体で高精度な測距を行うことができる距離計測装置、撮像装置、距離計測装置の制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】距離計測装置100は、撮影画面500の第1位置における結像光学系10から被写体101までの距離38を被写体距離として算出する距離演算部17と、結像光学系10から集光点36、37までの距離30、31であるピント距離の調整量40を被写体距離を用いて算出し、距離30、31を調整量40だけ変化させて、ピント距離の調整を行うピント調整部12と、を備える。距離演算部17は、ピント距離の調整後の結像光学系10で取得された視差画像に基づき、被写体101の距離画像を生成する。ピント調整部12は、撮影画面500の第2位置におけるピント距離と被写体距離の差が、第1位置におけるピント距離と被写体距離の差よりも小さくなるように、調整量40を算出する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
結像光学系によって被写体が撮影された撮影画面の第１位置において、前記結像光学系の光軸方向における前記結像光学系から前記被写体までの距離を被写体距離として算出する第１算出手段と、
前記光軸方向における前記結像光学系から前記結像光学系の集光点までの距離であるピント距離の調整量を前記被写体距離を用いて算出する第２算出手段と、
前記ピント距離を前記調整量だけ変化させることによって、前記ピント距離の調整を行うピント調整手段と、
前記ピント距離の調整の後の前記結像光学系によって取得された視差画像に基づいて、前記被写体の距離画像を生成する生成手段と、を備え、
前記第２算出手段は、前記撮影画面の第２位置における前記ピント距離と前記被写体距離の差が、前記第１位置における前記ピント距離と前記被写体距離の差よりも小さくなるように、前記調整量を算出することを特徴とする距離計測装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記第２算出手段は、前記結像光学系の像面湾曲量に基づいて前記調整量を算出することを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項３】
前記距離計測装置の内部又は外部の温度を計測する温度の計測手段を備え、
前記第２算出手段は、前記温度を加味して前記調整量を算出することを特徴とする請求項２に記載の距離計測装置。
【請求項４】
前記第２算出手段は、前記第１位置における基線長及び前記第２位置における基線長を加味して前記調整量を算出することを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項５】
前記第２算出手段は、前記第１位置および前記第２位置における視差画像の対称性の相違を加味して前記調整量を算出することを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項６】
前記第２算出手段は、前記第２位置における前記ピント距離が前記被写体距離と同じとなるように前記調整量を算出することを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項７】
前記第１位置で前記集光点が前記被写体に合うように前記ピント距離の仮ピント調整を行う仮ピント調整手段と、
前記ピント距離の仮ピント調整の後の前記結像光学系によって取得された撮影画像について画像認識処理を行う画像認識手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項８】
前記第１算出手段は、前記ピント距離の仮ピント調整の後の前記結像光学系によって前記被写体が撮影された前記撮影画面の前記第１位置において前記被写体距離を算出することを特徴とする請求項７に記載の距離計測装置。
【請求項９】
前記第１算出手段は、前記ピント距離の調整の前の前記結像光学系によって取得された視差画像に基づいて前記被写体距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項１０】
前記第１位置をユーザが指定することが可能な指定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離計測装置、撮像装置、距離計測装置の制御方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルスチルカメラやビデオカメラによる距離計測技術が知られている。特許文献１には、撮像素子の一部の画素に測距機能を持たせ、位相差方式で検出するようにした固体撮像素子に関する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術は、レンズの瞳上の異なる領域を通過した光束により生成される２つの像を、それぞれ異なる受光部で取得する。両画像から視差を算出し、三角測量の原理に基づいてデフォーカス量を求め、距離を求めることができる。画面上の異なる位置毎に距離を算出することで距離画像を生成することができる。また、各画素の受光部で取得した信号は、撮影画像を生成するための画像信号として用いることができるので、撮影と同時に測距が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５２１２３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ユーザがデジタルスチルカメラやビデオカメラによって、略平面で表面に凹凸があるような物体の距離計測を行う場合、計測したい領域が画面内に入るように構図を定め、前記領域で合焦するようにフォーカスを調整し、撮影を行う。カメラは、撮影画面の各位置における距離を算出することで、距離画像を生成する。このとき、ユーザが画面中央に最も計測したい領域を定め、画面中央で合焦させると、画面周辺では、像面湾曲によってデフォーカスするため、画像のコントラストが下がり、視差演算の精度が低下する。更に、画面周辺では、画素に入射する光の角度範囲が画面中央とは大きく異なるため、画面中央よりも基線長が短くなる。これらの影響により画面中央と比べて、画面周辺では測距性能が大幅に劣化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、距離画像の画面全体で高精度な測距を行うことができる距離計測装置、撮像装置、距離計測装置の制御方法およびプログラム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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明距離計測装置は、結像光学系によって被写体が撮影された撮影画面の第１位置において、前記結像光学系の光軸方向における前記結像光学系から前記被写体までの距離を被写体距離として算出する第１算出手段と、前記光軸方向における前記結像光学系から前記結像光学系の集光点までの距離であるピント距離の調整量を前記被写体距離を用いて算出する第２算出手段と、前記ピント距離を前記調整量だけ変化させることによって、前記ピント距離の調整を行うピント調整手段と、前記ピント距離の調整後の前記結像光学系によって取得された視差画像に基づいて、前記被写体の距離画像を生成する生成手段と、を備え、前記第２算出手段は、前記撮影画面の第２位置における前記ピント距離と前記被写体距離の差が、前記第１位置における前記ピント距離と前記被写体距離の差よりも小さくなるように、前記調整量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、距離画像の画面全体で高精度な測距を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
距離計測装置の一例を示す模式図である。
撮影および距離計測の処理の流れなどの一例を説明する図である。
結像光学系によって撮像素子に結像する光線を表す図である。
受光部の入射角感度特性と光線の角度範囲を示す図である。
撮影および距離計測の処理の流れなどの一例を説明する図である。
被写体の形状とピント面の関係を示す図である。
撮影および距離計測の処理の流れの一例を説明する図である。
距離計測装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の本実施形態に記載されている構成はあくまで例示に過ぎず、本発明の範囲は本実施形態に記載されている構成によって限定されることはない。例えば、本発明を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。また、本実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせることもできる。以下、図１～図８を参照して、本実施形態について説明する。
【００１０】
（装置構成）
図１は、本実施形態に係る距離計測装置１００の一例を示す模式図である。図１（ａ）に示すように、距離計測装置１００は、結像光学系１０、撮像素子１１、ピント調整部１２、信号処理部１３、記憶部１４、入力部１５、表示部１６、および各部位間で信号を伝送するための配線を有している。信号処理部１３は、距離演算部１７および画像処理部１８を有している。結像光学系１０は、１枚または複数のレンズから構成され、被写体１０１の像を撮像素子１１上に結像させる光学系である。１９は、結像光学系１０の光軸を表している。図１（ｂ）は、撮像素子１１の一部を示す図である。撮像素子１１は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサを有する撮像素子である。撮像素子１１は、カラーフィルタを有する撮像素子でもよいし、モノクロの撮像素子でもよいし、三板式の撮像素子でもよい。撮像素子１１は、測距機能を有する画素２０を有している。なお、本実施形態における画素２０とは、撮影画像を構成する最小単位の要素として定義している。
（【００１１】以降は省略されています）

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