JPH0473762B2

JPH0473762B2 -

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Publication number: JPH0473762B2
Application number: JP58145548A
Authority: JP
Priority date: 1983-08-09
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1992-11-24
Also published as: JPS6036906A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は光電式の距離測定装置、例えばカメラ
などの光学器械の中に組み込んで複写体などの物
体までの距離を光電センサと電子回路との組み合
わせ装置によつて測定する装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

この種装置はかなり古くから知られていたが、
とくに近年に至つて測定装置内に可動部を全く有
しないいわば純電子式の装置として特公昭57−
49884ほかに開示されたような新装置が出現し、
小形で安価でかつ精度の高い距離測定装置として
脚光を浴びつつある。

この種装置の原理を第１図および第２図に示
す。第１図において、距離ｄを測定すべき物体１
が発する光、例えば太陽光の反射光は、光学器械
内に相互間にベース距離ｂを離間して組み込まれ
た短い焦点距離ｆを有する１対の小レンズ２，３
に互いに空間的に異なる二つの光路４，５を経て
それぞれ入射する。物体１は図では２個の山形で
示された光度分布を持つており、かかる光度分布
を有する物体の映像７，８が小レンズ２，３によ
つてその共通の焦点面６上に結像される。この図
では説明をわかりやすくするため、物体１の中
心、従つてその光度分布の中心１Ｃは小レンズ２
の前方に正対しており、その小レンズ２による焦
点面６上の映像７の中心７Ｃは７０で示された位
置にあり、この映像中心の位置７０は物体１まで
の距離ｄが変わつても当然変化しない。一方、小
レンズ３の結ぶ映像８の中心８Ｃは物体１までの
距離ｄが無限大であるときには、容易にわかるよ
うにレンズ３に正対する焦点面６上の位置８０に
あるが、物体１までの距離ｄが小さくなるにつれ
て図の左方にずれ、図示の位置関係にあるときは
原位置８０から焦点面６上の距離ｘを隔てた位置
８１に該映像中心８Ｃが位置する。

さて、焦点面６上には、それぞれ小レンズ２，
３による物体１の映像７，８を受光する位置に光
センサアレイ１０，１１が設けられている。これ
ら光センサアレイ１０，１１は一般には互いに異
なる個数ｍ，ｎ個の光起電力素子ないしは光感応
抵抗素子からなつており、アレイ中の各素子はそ
れが受ける光の量に関係する、例えば光量に比例
する電気信号を第２図ａ，ｂで示すように発す
る。いまなんらかの手段で前途のずれの距離ｘを
測定することができれば、簡単な三角測量の原理
からｄ＝ｂ・ｆ／ｘなる式によつて物体１までの距離ｄを決めるこ
とができる。

さて、光センサアレイ１０，１１中の各素子が
出力する信号は第２図ａ，ｂに示すようなアナロ
グ値をもつので、各光センサアレイに沿う出力信
号の分布は図示のような階段状のパターンを有す
る。前述のずれの距離ｘを求める上で、このアナ
ログ値をそのまま使用してもよいが、通常は電子
回路の簡単化と精度向上のためデイジタル値に量
子化する。最も簡単な量子化手段としては、アナ
ログ値を適当なしきい値電圧Vtと第２図ａ，ｂ
に示すように比較し、該しきい値Vtよりも大な
アナログ値を“１”、小なアナログ値を“０”と
して同図ｃ，ｄに示すような１ビツトのデイジタ
ル値に変換する。つぎに、かかる両光センサアレ
イ１０，１１に沿う第２図ｃ，ｄに示すようなデ
イジタル値の分布を電子回路によつて相互に比較
することにより、前途のずれの距離ｘをセンサの
数で表わした値として測定することができる。同
図ｄの鎖線で表わされたデイジタル値の分布は、
物体１までの距離ｄが無限大で、従つてずれ量ｘ
が０のときに対応し、これから距離ｄの測定が結
局同図ｄに示す光センサアレイ上の距離ｘを素子
数で表わした量を求めることに帰着することがわ
かる。

なお、第１図の例では、距離ｄを定めるべき物
体１を選ぶ図示されていないフアインダの光軸が
小レンズ２の光軸と一致する場合、すなわち前述
のように小レンズ２が物体１に正対する場合につ
いて説明したが、もちろん一般にはフアインダと
小レンズの光軸は一致しない。今かりにフアイン
ダが２個の小レンズ２，３の中間にあつたとする
と、両光センサアレイ１０，１１上の映像７，８
は物体１が無限遠にあるときの原位置からそれぞ
れ右方および左方に距離x₁およびx₂だけずれるこ
とになる。しかしこの場合においてもｘ＝x₁＋x₂
とすることにより、前述と全く同じ関係式によつ
て物体１までの距離ｄを求めることができるか
ら、結局距離ｄの測定が両センサアレイ上の映像
のずれ量ｘを求めることに帰着することには変わ
りはない。

第３図は前述のずれ量ｘを光センサの素子数で
表わした量を測定する電子回路の例をブロツク図
で示したもので、通常は光センサアレイ部を含め
た図示の全電子回路は１個の半導体チツプ上に集
積化される。この第３図で一点鎖線で示された光
センサアレイ部１００には左方の光センサアレイ
１００Ｌと右方の光センサアレイ１００Ｒとが含
まれており、前述の小レンズで結像された映像の
光Ｌをそれぞれ受けて、光電出力信号を量子化回
路２００中の左方のアナログ・デイジタル変換器
（以下ADCという）３００Ｌと右方のADC３０
０Ｒとに図の矢印で示すようにそれぞれ送る。こ
の信号伝達は各光センサ素子の出力信号を直列的
にADCに送ることもあるし、並列的に送ること
もある。これらのADC３００Ｌ，３００Ｒでは
各光センサ素子からのアナログ信号は１ビツトあ
るいは所望のビツト数のデイジタル値に変換し
て、それぞれ付属のレジスタ４００Ｌ，４００Ｒ
に送つて記憶させる。これらのレジスタは例えば
シフトレジスタであつてよく、かかるシフトレジ
スタは光センサアレイ１００Ｌ，１００Ｒと同じ
段数をもつていて、かつ光センサアレイに入る映
像中の光強度分布と同じ順序でその量子化された
デイジタル値が格納される、前述のADCの出力
が多ビツトの場合には、前述のシフトレジスタは
例えばバイナリシフトレジスタを信号のビツト数
だけ並設して構成される。この段階では光センサ
アレイ１００Ｌ，１００Ｒが受ける左右の映像間
のずれ量ｘに対応したシフトレジスタの段数だけ
デイジタル値の分布がずれて、両シフトレジスタ
４００Ｌ，４００Ｒに格納されていることにな
る。

前述のずれ量ｘに対応するシフトレジスタ中の
デイジタル値分布のずれの段数を見出すために距
離検出回路５００が設けられる。最初は左右の両
レジスタ４００Ｌ，４００Ｒに格納されたデイジ
タル値が比較回路６００に送られ、シフトレジス
タの各段について左右両レジスタに格納されたデ
イジタル値が一致するかどうかが調べられて、両
値が一致した回数が比較結果記憶回路７００によ
り記憶される。両レジスタに記憶されていたデイ
ジタル値の分布にずれがある場合には、比較結果
記憶回路７００に記憶されている前述の一致回数
の値は当然小さい。つぎに中央制御回路９００が
発する制御パルスCPにより両レジスタ４００Ｌ，
４００Ｒの内の一方中のデイジタル記憶値が１段
だけ他方に対してずらされたのちに、前述と同様
にして両レジスタ中のデイジタル値の一致不一致
が比較回路６００に各段について調べられ、一致
の回数が比較結果記憶回路７００中に記憶されて
いる前回の一致回数より大きなときは、該比較結
果記憶回路７００中に記憶される一致回数が新し
い一致回数に書き換えられるとともに、距離信号
算出回路８００中のカウンタにパルスが１個送出
されて該カウンタの当初は０にリセツトされた記
憶値に１を加算させる。以下同様にして中央制御
回路９００からの制御パルスCPにより、両レジ
スタ８００Ｌ，８００Ｒ中のデイジタル値が相互
に１段ずつ余分にずらされた上比較されるが、比
較結果記憶回路７００中に記憶された一致回数よ
りも新しい一致回数が小さな場合には一致回数の
記憶値は更新されず、また距離信号算出回路８０
０中のカウンタにも加算されない。このようにし
て所定の回数だけ、前述のような比較がなされた
後には、距離信号算出回路中のカウンタの中に残
つたカウント値が両レジスタ中に当初格納されて
いたデイジタル値の分布を最もよく一致させるに
必要なずれの段数を示すこととなり、求めるずれ
量ｘに対応した光センサ数xnが求まることにな
る。

距離信号算出回路８００では、かかる光センサ
換算ずれ数xnに基づいてずれ量ｘあるいは最終
的に求める距離ｄを所定の算式に基づいて算出
し、中央制御回路９００からの距離信号読み出し
パルスに応じて距離信号を送出し、中央制御回路
９００は外部装置からの呼び出しに応じてこの距
離信号を外部に送出する。

以上のように構成されたいわば純電子式で可動
部分のない距離測定装置は、小形で安価でかつ距
離測定精度が高い点を買われて重用されつつある
が、実際に装置を動かして見るとなおいろいろな
問題点のあることがわかつた。

その一つは距離を測定すべき物体の明るさが暗
く、例えばマイナスのEV値をとる場合であつて、
この場合は第１図の光センサアレイ１０，１１な
いし第３図の同アレイ１００Ｌ，１００Ｒに入来
する光の量が少ないので、アレイ中の各光センサ
からの出力信号値が低くなり、第２図に示す信号
の量子化時のしきい値Vtに達しないかまたはぎ
りぎりの値しかなく、従つてこのように量子化さ
れたデイジタル信号値を用いて距離を測定した結
果が十分信用できなくなることである。もつと
も、光センサに光信号蓄積形のセンサを用いれば
この点は解決するが、信号の蓄積に時間がかかる
のでビデオカメラのようにカメラの視野を動かし
ながら撮像しようとする場合のように距離測定に
時間を要しては測定の意味がなくなる場合に全く
適用できなくなる。従つて、距離測定時間を必要
限度に保ちながら撮像をすると、まちがつた距離
測定結果に基づいて誤まつた焦点合わせ条件で撮
像することになり、撮影された映像にぼけが生じ
てしまう。

逆に物体の明るさが十分あつたとしても、その
物体内に明暗のコントラストがほとんどない場合
には前述の測定原理から見ても距離測定が困難に
なり、コントラストが全くない場合は測定が不可
能になる。このような場合はどんなしきい値で光
センサの出力信号を量子化しても、距離測定に必
要なデイジタル信号値のパターンが得られないか
らである。

一方、物体が非常に明るいときにも距離測定結
果に誤差を生じる場合がある。カメラの視野中の
明暗の差は一般に非常に大きく、明部の光度が暗
部の光度の10°倍に達する場合も多いので、量子
化の際のしきい値をこのように広範囲に変化させ
ることは困難である。物体が非常に明るいとき
と、その内部に明暗のコントラストがあつても、
そのほとんどが量子化のためのしきい値を越えて
しまつて、明暗のコントラストの情報が全く得ら
れなくなつたり、情報が極めて少なくなつたりす
る。いずれの場合にも、第３図のADC３００か
らのデイジタル出力は“０”，“１”のパターン情
報が乏しいものになり、以後のデイジタル回路が
いくら正確に動作しても得られる距離測定結果は
不確かなものとなる。ADCの出力をこのように
１ビツト情報だけでなく、多ビツト化して明暗パ
ターンの情報量を増やすことも試みられたが、対
象とする物体の性質が前述のように不適な場合は
かかる手段も必ずしも有効でない。

このほか、光センサアレイの視野中に距離の異
なる物体が二つ以上入つてしまつた場合や、物体
が規則正しい明暗のパターン、例えば縞模様や市
松模様を有する場合は、デイジタル回路は左右の
光センサアレイからのパターン情報が最大一致す
る点を忠実に探して距離測定データを出すから、
距離測定結果が複数個存在するという場合が発生
し、どの測定データを正しい結果とすべきかを定
め得ないことになつてしまう。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の点に鑑み、空間的に異なる二
つの光路を経由して結像された距離測定すべき対
象の映像をそれぞれ複数個の光センサからなる１
対の光センサアレイにより受けて該映像内の光強
度分布を表わす２個の映像信号列を作り、該両映
像信号列を量子化された状態で相互にずらせなが
ら逐次比較して両映像信号列が最大一致するとき
のずらせ量から対象までの距離を測定するものに
おいて、距離測定すべき対象の性質が距離測定に
不向きで測定データが十分に得られない場合を、
距離測定のための映像信号列の各映像信号から検
出することにより、誤つた測定結果が利用される
のを防止できるようにした光電気式距離測定装置
を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

前述の従来技術のもつ欠点に立脚して上記の目
的を達成するために、本発明においては従来技術
のもつていた問題点を整理してその対策を講じ
る。その第１は対象とする物体が前述のように非
常に暗いとか、コントラストがないとかいう該物
体のもつ光学的性質が距離測定に元来不向きであ
つて、従つて距離測定が実質上不可能な場合があ
る。かかる場合は距離測定が不能であつたとして
も、その旨を距離測定結果を利用する光学器械や
使用器に少なくとも知らせなければならない。本
発明においてはかかる事態の検出のためにとくに
物体の映像を受ける１対の光センサアレイがそれ
ぞれ発する映像信号列を利用する。この検出に用
いる映像信号列は光センサが発する信号そのもの
であつてもよいし、該信号を量子化した後の信号
であつても差し支えない。かかる信号列から測定
が実質上不可能であることを検出するには、信号
列の平均値をとるよりは信号列中の最大の映像信
号値と最小の信号値に着目するのが有利である。
両信号列中の最大の映像信号値が信号列の一方ま
たは双方において必要な所定値に達しない場合
は、元来測定が不可能であるから、最大の映像信
号値から測定不能であることを検出できるし、逆
に測定が可能であるのに測定不能と判定する危険
を避けることができる。映像信号の最大値と最小
値との差を両信号列の一方または双方についてと
れば、物体のもつ光強度のコントラストが少なす
ぎて距離測定が不可能であることを検出すること
ができる。さらに、このような最大値と最小値と
を簡単に見出すことは、デイジタル化された後の
映像信号値を用いても可能であるが、各映像信号
を光強度に表わすパルス幅をもつパルスに変換し
た形で行なうのが有利である。かかるパルス幅の
最大値ト最小値は簡単なオアゲートやアンドゲー
トにより見出すことができる。さらには、このパ
ルス幅を映像信号の増大とともに減少するように
とくに反比例させるようにするのが有利である。
これによつて映像の光強度分布内に数桁の程度の
変動があつても、かかる変動を比較的小範囲内パ
ルス幅レンジに納めることができ、しかも前述の
論理ゲートによつて短時間内にかかるパルスの長
短を正確に判別することができるからである。本
発明における第１の手段は上述のような測定が実
質上不可能なことを検出して、第１の信号を発す
る。

次に、本発明の実施態様によれば、２個の映像
信号列を最大一致させるずらせ量が複数個存在す
ることを検出してその旨の第２の信号を発する第
２の手段を備える。この第２の手段が扱うケース
は前述の第１の手段が検出し得ないような場合で
あつても、なお対象物体のもつ光学的性質から距
離測定結果が複数個生じ、従つて結果が不確定に
なるケースである。この場合は結果が不確定であ
るからといつて、それが直ちに結果を利用できな
いというを意味しない。距離測定を利用する目的
によつては複数の距離測定結果の内で目的に合つ
た結果、例えば結果の内の最短距離を選べば十分
であるケースも多い。このため本発明において
は、測定結果が複数個存在する旨の第２の信号を
前述の第１の信号とは区別して発する。距離測定
結果を利用する光学器械や使用者は、この第２の
信号とともに複数の測定結果をも知ることができ
るから、第２の信号に基づいてこの複数の測定結
果から最も目的に合つた結果を選択して利用する
ことができる。測定結果が複数個存在することの
検出には、シフトレジスタを利用するのが有利で
ある。２個の映像信号列間の一致度は種々のずら
せ量について行なうのでこの一致度の検定に用い
るずらせ量と同じステージ数をもつシフトレジス
タを設けておき、最大一致が得られたずらせ量に
対応する番号のステージに最大一致が得られた旨
を示す論理値、例えば“１”を記憶させておくこ
とができる。最大一致が複数個存在することの検
出はこのシフトレジスタに読み出しパルスを送
り、シフトレジスタの端から遂次出力される前記
の論理値の個数を計算することにより行なうこと
ができる。さらにこの際複数の最大一致のずらせ
量すなわち複数の測定結果が引き続いたずらせ量
について連続して存在するか、相互に離間したず
らせ量について不連続に存在するかを検出するの
が有利である。光学器械や使用者は複数の測定結
果が存在する旨の信号と連続分布か不連続分布か
を示す信号とに基づいて、複数の測定結果から最
も目的に合致した結果を選んで利用することがで
きる。

以上のように測定結果が複数個存在する旨の第
２の信号を測定が実質上不可能である旨の第１の
信号と区別して発することにより、１種の信号の
みでは距離測定の機会が失なわれてしまうような
場合にも、測定結果が利用される機会を増加させ
ることができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を詳細に説明するに当り、
まず距離測定データを算出する本発明中のデイジ
タル回路の主要点を第４図によつて説明する。

第４図は第３図のレジスタ４００以降に当る部
分を示すもので、この実施例ではデイジタル値を
記憶するレジスタというよりは、デイジタル値が
通過するシフトレジスタとして構成されている。
図中のシフトレジスタ４１０は第３図の左方のレ
ジスタ４００Ｌに相当するもので、図示のように
光センサアレイ１００Ｌと同じ段数のｎ段のステ
ージ４１１〜４１ｎからなり、図の右方の第１ス
テージ４１１に第３図のADCの３００Ｌからの
デイジタル化された物体の映像データがシリアル
に入力され、光センサアレイ１００Ｌ中の光セン
サの配列と同順序で記憶されている。このシフト
レジスタ４１０に記憶された映像データは中央制
御回路９００が発する制御パルスCPにより逐次
図の左方にシフトされるが、ステージ４１ｍから
ステージ４１ｎまでのステージ（ｎ＞ｍとする）
からは、ステージ中のデイジタル値が図示のよう
に並列的に出力される。容易にわかるようにかか
る並列出力はｎ−ｍ＋１になる。一方もう一つの
シプトレジスタ４２０は、第３図の右方のレジス
タ４００Ｒに相当するもので、図示のように光セ
ンサアレイ１００Ｒと同じ段数のｍ段のステージ
４２１〜４２ｍからなり、図の右方の第１ステー
ジ４２１に第３図のADC３００Ｒからのデイジ
タル化された物体の映像データがシリアルに入力
され、光センサアレイ１００Ｒ中の光センサの配
列と同順序で記憶されている。このシフトレジス
タ４２０に記憶された映像データは中央制御回路
９００が発する制御パルスCPにより逐次図の左
方にシフトされる。このシフトレジスタ４２０か
らの出力は最終ステージ４２ｍからのみシリアル
に出力される。

上述のシフトレジスタ４１０のステージ４１ｍ
〜４１ｎからのｎ−ｍ＋１個のパラレル出力デー
タと、シフトレジスタ４２０の最終ステージ４２
ｍからのシリアル出力データとは、比較回路群６
００に送られ、そこで同時並列的に相互に比較さ
れる。この比較回路群６００はｎ−ｍ＋１個比較
回路６０ｍ〜６０ｎからなつており、さらに第５
図に示すように各比較回路６０ｍ〜６０ｎは、エ
クスクルーシブノアゲート６１０と、オアゲート
６２０およびカウンタ６３０からそれぞれなつて
いる。たとえば比較回路６０ｉ（ｉ＝ｍ〜ｎ）の
エクスクルーシブノアゲート６１０は、シフトレ
ジスタ４１０のステージ４１ｉ（ｉ＝ｍ〜ｎ）か
らのデータＩ１と、シフトレジスタ４２０のステ
ージ４２ｍからのデータＩ２とを入力し、両デー
タが一致したときのみ出力“１”を発する。この
出力はオアゲート６２０を通つてカウンタ６３０
を一つ歩進させる。以上の動作は、第３図の
ADC３００Ｌ，３００Ｒからのデイジタル化さ
れた映像データがそれぞれシフトレジスタ４１０
及び４２０に入力された後、中央制御回路９００
から発する制御パルスCPによりステージ４１１
及び４２１の映像データがステージ４１ｍ及び４
２ｍに達する時点まで逐次シフトされ、各比較回
路６０ｍ〜６０ｎのカウンタ６３０には、エクス
クルーシブノア回路への両入力データＩ１，Ｉ２
が一致した回数がカウント値として記憶される。
容易にわかるように、比較回路６０ｍは第３図の
光センサアレイ１００Ｌ，１００Ｒが受けた映像
のデータを相互にずらさない状態で相互比較して
おり、従つて比較回路６０ｍのカウンタ６３０内
には左右の映像データをずれ０の状態で比較した
時の一致回路が記憶される。同様に比較回路６０
ｍの一つ左方の比較回路内のカウンタ６３０に
は、左右の映像データをずれ１の状態で比較した
時の一致回数が、最後の比較回路６０ｎ内のカウ
ンタ６３０には両映像データをｎ−ｍ個の光セン
サ分ずらせて比較した時の一致回数がそれぞれ記
憶される。以上により、比較回路６０ｍから６０
ｎまでの各カウンタ６３０には、それぞれ左右の
映像データを０〜ｎ−ｍ個相互にずらせて比較し
たｎ−ｍ＋１個のデータの一致回数がそれぞれ記
憶されることになる。

上述のようにして、左右の映像データを０〜ｎ
−ｍ個ずらせた比較結果が得られたので、つぎに
この比較結果中最大の一致回数が記憶されたずれ
の数を見出す。このため、第３図の中央制御回路
９００に相当する第４図のタイミング制御回路９
１０からの読み出しクロツクパルスＰ６２が、第
５図に示すように各比較回路６０ｍ〜６０ｎのオ
アゲート６２０に一斉に入力される。各カウンタ
６３０は、述の比較結果の最大一致数を記憶する
に十分な段数をもちろん備えていて、前述の記憶
内容は最終段があふれるまでに達していないが、
オアゲート６２０を通過した読み出しクロツクパ
ルスＰ６２により遂次一斉に歩進されて、最大の
一致回数を記憶していたカウンタ６３０からカウ
ント値があふれ出し、第５図に図示のカウンタの
キヤリ出力端子からキヤリ出力Ｃが発せられる。
各比較回路６０ｍ〜６０ｎのカウンタ６３０から
のキヤリ出力Ｃは、第３図の比較結果記憶回路７
００に相当する第４図のｎ−ｍ＋１段のシフトレ
ジスタ７００のステージ７０ｍ〜７０ｎに並列的
に入力されて記憶される。また各カウンタ６３０
からの出力Ｃはオアゲート６５０にも図示のよう
に並列的に入力され、オアゲート６５０はカウン
タ６３０のどれか一つからでもキヤリ出力が発せ
られるとゲートを開いてタイミング制御回路９１
０にその旨を知らせる。タイミング制御回路９１
０は、このキヤリ出力が発せられたことを知る
と、直ちに読み出しクロツクパルスＰ６２を発す
ることを中止する。これによつて各カウンタ６３
０の歩進は止まり、それ以上のキヤリ出力が発せ
られなくなるので、シフトレジスタ７００には最
大一致回数を記憶していたカウンタ６３０に対応
するステージのみが、キヤリ出力例えば“１”を
記憶することとなる。もちろん、最大一致回数を
記憶していたカウンタ６３０が二つ以上あれば、
これに対応してシフトレジスタ７００中の複数個
のステージが論理値“１”を記憶することにな
る。

この実施例では距離信号算出回路８００は簡単
なカウンタとして構成されており、タイミング制
御回路９１０からのカウントクロツクパルスＰ８
０により進歩されるとともに、該パルスＰ８０に
同期されたシフトレジスタ７００に与えられる読
み出しシフトパルスＰ７０により、シフトレジス
タ７００のステージ７０ｍから１個でも論理値１
が出力されると進歩を直ちに停止させる。これに
よつて、カウンタ８００には左右映像データが最
大一致を示すずれの数が記憶されることになる。
この記憶値は、第３図の中央制御回路９００、こ
の実施例ではタイミング制御回路９１０によつて
読み取られ、距離信号として外部に出力される。
もつとも、前述の説明からわかるように、たとえ
シフトレジスタ７００に複数個の段に最大一致を
示す論理値“１”が記憶されていたとしても、そ
の内の最小のずれ数が距離信号として出力されて
しまうことになる。

以上説明したような距離信号の算出のための回
路において、前述したような種々の原因で距離信
号が不確定になることが生じる。以下に距離信号
が不確定になる要因別に本発明の実施例を詳細に
説明する。なお、以下の実施例において、距離測
定が実質上不可能な旨の第１の信号を出力する第
１の主を第６図及び第１１図で示し、該第１の信
号をDA，DB，DC及びDDで表す。また、両映
像信号列を最大一致させるずらせ量が複数個存在
する旨の第２の信号を出力する第２の手段を第１
２図で示し、該第２の信号をDE，DF及びDGで
表す。

第６図は本発明の距離測定装置への電源がオン
された直後に生じる距離信号の不確定さを検出す
る回路であつて、図の電源スイツチ９５１をオン
すると電源Ｓの電圧が抵抗９５２とコンデンサ９
５３で構成されている積分回路に印加され、抵抗
９５２とコンデンサ９５３との接続点の電位Ｖは
第７図のＶに示すように上昇していく。電位Ｖは
しきい値素子として用いられているインバータ９
５４へ入力されており、インバータ９５４の出力
S₁は第７図に示すように電位Ｖがインバータ９５
４のしきい値Vthより大きくなつた後は“０”を
保つ。さらに信号S₁は入力の立ち下がりでパルス
を出力するワンシヨツト回路９５５に入力されて
いるので、ワンシヨツト回路９５５の出力S₂は第
７図のようになる。出力S₂はさらにフリツプフロ
ツプ９５６のセツト端子Ｓへ入力されているの
で、フリツプフロツプ９５６の出力DAは積分回
路の出力電位Ｖがインバータ９５４のしき値電圧
Vthに達した時点で“１”になる。前述の距離測
定回路は信号S₂により起動をかけられて測定動作
を開始し、測定動作が終了するとタイミング制御
回路９１０からフリツプロツプ９５６のリセツト
端子Ｒに第７図に波形を示すCLR信号が送られ
てきて、フリツプフロツプ９５６の出力DAは
“０”となる。すなわちフリツプフロツプ９５６
の出力DAが“１”であることは、距離測定回路
が測定動作はしているが測定結果が信用できない
ことを示すものである。

次に物体の光学的条件によつて距離の測定が実
際上不可能である場合についての本発明の実施例
について述べる。第８図は第３図の光センサアレ
イ１００中の一つの光センサおよびADC３００
中の一つの変換素子に相当する部分の本発明の実
施例の具体回路であつて、この例では光センサは
ホトダイオード１１０として示されている。図に
おいてホトダイオード１１０は入射光Ｌの強弱を
光電流ｉの強弱に変換する。光電流ｉはコンデン
サ１２０を充電し、コンデンサ１２０の出力電圧
VCは第９図に示すように光電流ｉの大きさに対
応した傾きで上昇していく。コンデンサ電圧VC
はしきい値素子として用いられているインバータ
１５０に入力されており、インバータ１５０の出
力Ｑは放電トランジスタ１３０にタイミング制御
回路９１０から第９図に波形を示すようなリセツ
トパルスＰ１０が送られてきた時に“１”とな
り、コンデンサ電圧VCがインバータ１５０のし
きい値Vthに達した時に“０”となる。インバー
タ１５０の出力Ｑのこのパルスの幅tmが光強度
Ｌを表わす信号（tmはＬにほぼ逆比例する）と
なる。換言すれば第８図に示す光センサ回路はリ
セツトパルスＰ１０を受けて光強度の測定を開始
し、光強度を表わすパルス幅tmのパルスＱを出
力する。もちろんかかる光センサからの出力は第
３図に示したような信号変換器３００に入力され
て映像データとしてのデイジタル値に変換され
る。

さて、第１０図および第１１図はかかる光セン
サの出力Ｑの不具合を検出する回路であつて、第
１０図には左方の光センサアレイ１００Ｌを構成
するｍ個の前述のような光センサ１０１Ｌ〜１０
mLが、同様に右方の光センサアレイ１００Ｒを
構成するｎ個の光センサ１０１Ｒ〜１０nRがそ
れぞれ示されている。これらの光センサは前述の
リセツトパルスＰ１０を受けて一斉に光強度の測
定を開始し、それぞれの光強度を表わすパルス幅
をもつパルスＱを出力する。これらのパルス出力
Ｑは左方のインバータ群９６１Ｌ〜９６mLおよ
び右方のインバータ群９６１Ｒ〜９６nRにそれ
ぞれ入力される。さらに左方のインバータ９６１
Ｌ〜９６mLの出力は左方のアンドゲート９７
ALおよび左方のオアゲート９７０Ｌに並列的に
入力され、同様に右方のインバータ９６１Ｒ〜９
６nRの出力は右方のアンドゲート９７ARおよび
右方のオアゲート９７ORに並列的に入力され
る。容易にわかるように、左方のアンドゲート９
７ALの出力ALは、左方の光センサ群１０１Ｌ〜
１０mLからの出力パルスＱの内の最もパルス幅
の長いものの反転波形となり、左方のオアゲート
９７OLの出力OLは最もパルス幅の短いものの反
転波形となる。同様に、右方のアンドゲート９７
ARの出力ARは、右方の光センサ群１０１Ｒ〜
１０nRからの出力パルスＱの内の最もパルス幅
の長いものの反転波形であり、右方のオアゲート
９７ORの出力は最もパルス幅の短いものの反転
波形である。

これらのアンドゲートの出力AL，ARおよび
オアゲートの出力OL，ORは第１１図の回路に図
示のように入力される。第１１図の回路におい
て、信号OLとORとはオアゲート９８１によつて
オアをとられてタイマ９８２に入力される。前述
の説明から、光センサアレイ１００Ｌ，１００Ｒ
がリセツトパルスＰ１０によつて動作を開始して
からオアゲート９８１の出力が“１”になるまで
の時間は、光センサ１０１Ｌ〜１０mL，１０１
Ｒ〜１０nRの内の応答時間、すなわち出力Ｑを
出すまでの時間tmの内最も短いものと同じにな
ることが容易に理解されよう。タイマ９８２を、
前述のリセツトパルスＰ１０により計時動作を開
始し、オアゲート９８１の出力により動作を停止
するようにしておけば、前述の最短のパルス幅
tmが所定値以上になつたときタイマ９８２が出
力DBを発する。さて、パルス幅tmは第８図の光
センサ回路において光強度にほぼ逆比例するか
ら、かかるタイマ９８２からの出力DBは光セン
サ１０１Ｌ〜１０mL，１０１Ｒ〜１０nRが受け
る光強度の内最も強いものでも所定の光強度より
も弱いことを意味する。一方、信号AL，ARは
ナンドゲート９８３に入力される。前述と同様に
して、このナンドゲート９８３の出力が“１”で
ある時間は光センサ１０１Ｌ〜１０mL，１０１
Ｒ〜１０nRからの出力Ｑの内の最も応答時間の
長いものと同じになる。さらに、このナンドゲト
９８３の出力と前述のオアゲート９８１の出力と
はアンドゲート９８４によりアンドを取られるの
で、このアンドゲート９８４の出力が“１”であ
る時間は光センサ１０１Ｌ〜１０mL，１０１Ｒ
〜１０nRからの出力Ｑの内の応答時間の最も長
いものと最も短いものとの差に等しくなる。すな
わち、アンドゲート９８４の出力の持続時間（出
力が“１”である間の時間）は、光強度の内最も
強いものと最も弱いものの差を示しており、物体
の映像の持つコントラストを意味する。そこで、
このアンドゲート９８４の出力を、前述のリセツ
トパルスＰ１０で計時内容がクリアされているタ
イマ９８５に入力し、アンドゲート９８４の出力
が“１”である間タイマ９８５に計時動作を行わ
せるようにし、アンドゲート９８４の出力の持続
時間が所定値以下であるとき、すなわち物体の映
像中のコントラストが所定値以下であつて距離測
定動作が困難であるときにタイマ９８５に出力信
号DCを発しさせる。

第１１図の下方に示す回路は光センサアレイの
視野中に入る２個の物体の光強度に極端な差があ
る場合を検出するためのものである。図示のよう
に信号ORはシンバータ９８６によつて反転され
て、信号ALとのアンドをアンドゲート９８７で
とられる。信号ALはリセツトパルスＰ１０によ
つて“０”となり、左方の光センサ１０１Ｌ〜１
０mLの内の応答時間が最長のものが応答したと
き、すなわち左方の光センサの全部が応答したと
きに限つて“１”に復帰し、信号ORの反転信号
はリセツトパルスＰ１０によつて“１”となり、
右方の光センサ１０１Ｒ〜１０nRの内の応答時
間が最短のものが応答したとき、すなわち右方の
光センサの内のどれか一つが応答すれば“０”と
なるのであるから、アンドゲート９８７に出力信
号がでることは左方の光センサ１０１Ｌ〜１０
mLの全部が応答したのにもかかわらず、右方の
光センサ１０１Ｒ〜１０nRのどの一つも応答し
なかつたことを意味する。すなわち、アンドゲー
ト９８７の出力は左方の光センサアレイ１００Ｌ
の受ける物体の映像の光強度が右方の光センサア
レイ１００Ｒの受ける光強度よりも極端に強く、
距離測定動作が実質上不可能なことを意味する。
同様に図示のように信号ARとインバータ９８８
による信号OLの反転信号とのアンドをとるアン
ドゲート９８９が出力を出すことは、右方の光セ
ンサアレイ１００Ｒの受ける光強度が左方の光セ
ンサアレイ１００Ｌの受ける光強度よりも極端に
強くて距離測定が実質上不可能なことを意味す
る。なおアンドゲート９８７または９８９が出力
を出すとオアゲート９９０が開いて、リセツトパ
ルスＰ１０でリセツトされていたフリツプフロツ
プ９９１をセツトして信号DDを出力させる。こ
のような信号DDの出力は、前述のように光セン
サアレイの視野中の２物体の光強度に極端な差が
ある場合のほか、光センサアレイの内の一方の光
学系にひどい汚染があるとか、誤つて光学系に蓋
がされている場合の検出にも役立つ。

つぎに、第１２図は前述の第４図の距離測定回
路系中のシフトレジスタ７００の複数個の段に左
右映像の最大一致を示す論理値が記憶されたこと
を検出するための回路である。このような場合は
距離測定回路が正しい距離として算出した結論が
複数個あるということを意味し、距離測定回路内
でどれを真正のものとするかを選定することは当
然できないが、距離測定結果を利用してカメラの
焦点を調整するなど光学器械や使用者の側でなん
らか別個の判断により選定をすることが必要とな
る。しかし、測定結果が複数個存在するという事
実は距離信号を受ける光学機械や使用者が少なく
とも知らされていることが必要であり、第４図に
ついての説明の際に述べたように最小のずれ数す
なわち複数の測定結果中の最長の距離、あるいは
逆に最短の距離だけを測定結果として出力してし
まうことでは、明らかに不十分である。

第１２図に図示の回路は複数の測定結果が存在
することを検出するほか、その分布の具合をも検
出するよう考慮がなされている。図中７００は第
４図に示されていたシフトレジスタであり、読み
出しシフトパルスＰ７０によりその中の記憶内容
が右方から読み出され、前述の距離信号算出回路
としての第４図に示されたカウンタ８００に出力
される。図のフリツプフロツプ１００１はシフト
レジスタ７００からの出力を受け、そのあるステ
ージに記憶されていた論理値“１”が出力される
とこれによつてセツトされる。つぎのシフトレジ
スタ７００からの出力が論理値“０”になると、
インバータ１００２からのこの反転出力とフリツ
プフロツプ１００１の出力とのアンドゲート１０
０３のアンド条件が成立し、その出力が“１”と
なり次のフリツプフロツプ１００４をセツトす
る。その後再びシフトレジスタ７００の出力が
“１”になるとアンドゲート１００５のアンド条
件が成立してその出力“１”によつてさらに次の
フリツプフロツプ１００６をセツトする。以上か
ら最後のフリツプフロツプ１００６の出力が
“１”になることは、シフトレジスタ７００中に
複数個の“１”が記憶されていてかつその間に
“０”が存在すること、すなわち複数個の距離測
定結果が存在し、しかも不連続的に存在すること
を意味する。なお前述の説明において、フリツプ
フロツプ１００１，１００４および１００６はシ
フトレジスタからの出力信号を受け入れるに先立
ち、あらかじめすべてリセツトされているものと
する。

さらに、第１２図のカウンタ１００７は、シフ
トレジスタ７００中になん個の“１”が記憶され
ていたか、つまり距離測定結果がいくつあるかを
計数するバイナリカウンタで、計数値が２になる
と出力端子Q1が“１”となり、フリツプフロツ
プ１００８をセツトする。さらに計数値が４にな
ると次段の出力端子Ｑ２が“１”となり、フリツ
プフロツプ１００９をセツトする。このフリツプ
フロツプ１００９の出力は信号DGとされて、こ
の信号DGは距離測定結果が４個以上あることを
意味する。また図のアンドゲート１０１０は、前
述のフリツプフロツプ１００６のインバータ１０
１１による反転出力と、フリツプフロツプ１００
８の出力と、信号DGのインバータ１０１２によ
る反転信号とが入力されるので、該アンドゲート
１０１０の出力信号DEは、距離測定結果が２個
以上（フリツプフロツプ１００８の出力）４個未
満（フリツプフロツプ１００９の反転出力）で、
かつ距離測定結果が連続している（フリツプフロ
ツプ１００６の反転出力）ことを意味する。同様
にアンドゲート１０１３は、フリツプフロツプ１
００６の出力と、フリツプフロツプ１００８の出
力と、フリツプフロツプ１００９の反転出力との
アンド条件をとるので、その出力DFは距離測定
結果が２個以上４個未満で、かつ距離測定結果が
不連続である（フリツプフロツプ１００６の出
力）ことを意味する。

以上のような距離測定結果が複数個存在する旨
の情報は種々の形で利用することができる。例え
ば距離測定結果をカメラの焦点合わせに用いる場
合に、測定結果が４個以上もあるときには測定結
果を全く信用できないものとしてカメラのシヤツ
タの動作を前述の信号DGにより禁止するととも
に、カメラのフアインダ内に距離測定が不確定の
旨を公知の手段で表示して使用者に知らせること
ができる。距離測定結果が２個以上４個未満、す
なわち２個か３個ある場合にはその光学器械の性
質に基づいてその内のどの信号を採用して自動焦
点をさせるかを決めることができる。例えば測定
結果が２個でありかつ連続している場合には近い
方の距離に焦点合わせをし、測定結果が３個でか
つ連続しているときには３個のうちの中央の距離
に焦点合わせをすることができる。また測定結果
が２個で不連続の場合には、両測定結果の中間の
近い方の距離に合わせることもできる。いずれに
せよ、かかる選択は距離測定結果を利用する光学
器械の光学的特性や使用者の利用目的により異な
りうるものであり、特性や目的に合わせてあらか
じめ定めておくことは容易である。なお、複数の
距離測定結果が存在する場合の信号情報の出し方
は、なにも前述の態様にとらわれる必要は全くな
く、当業者であれば本発明の要旨内で適宜に選択
かつ構成できることはもちろんである。

〔発明の効果〕

以上のような本発明によれば、距離測定のため
の映像信号列中の各映像信号を、その光強度の増
大に対応して減少するパルス幅をもち始点が同期
されたパルス信号に変換する変換手段と、該変換
手段により変換された複数のパルス信号を入力
し、そのうちの最も短い幅のパルス信号ないし最
も長い幅のパルス信号を検出して出力するゲート
手段と、該ゲート手段の検出出力に基づいて距離
測定が実質上不可能な状態を検出し、その旨を示
す第１の信号を発する不能検出手段とを備え、映
像信号を光強度に対応したパルス幅のパルス信号
に変換することにより、光強度が最も強いものな
いし最も弱いものをゲート手段により容易に検出
できるようにし、その検出出力に基づき、対象の
光強度ないしコントラスト等について距離測定が
実質上不可能な状態であることを不能検出手段に
より検出するようにしたので、距離測定すべき対
象の性質が距離測定に不向きで測定データが十分
に得られない場合を距離測定のための映像信号列
の各映像信号から容易かつ確実に検出でき、誤つ
た測定結果が利用さるのをより確実に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はすべて従来技術を示し、内第
１図は光電式距離測定装置の原理の説明図、第２
図は光センサアレイからのアナログ信号の量子化
方法の説明図、第３図は光電式距離測定装置の全
体構成を示すブロツク図である。第４図〜第１２
図はすべて本発明の実施例を示し、内第４図は本
発明による光電式距離測定装置の距離測定回路の
主要部を示すブロツク図、第５図は第４図中の比
較回路６０ｍ〜６０ｎの一つの具体回路を示す回
路図、第６図は第１の手段としての電源投入直後
に第１の信号DAを発するための回路図、第７図
は第６図に示す回路の動作説明のための波形図、
第８図は第１の手段の一部としての光センサアレ
イ中の１個の光センサ（第１０図に示す光センサ
１０１Ｌ〜１０mL，１０１Ｒ〜１０nRの内の一
つ）の具体回路例を示す回路図、第９図は第８図
に示す回路の動作説明のための波形図、第１０図
は第１の手段としての物体の映像に起因する距離
測定が実質上不可能である状態を検出するための
具体回路の回路図、第１１図は第１０図の回路か
らの検出信号を受けて第１の信号DB，DCおよび
DDを発する具体回路例を示す回路図、第１２図
は第２の手段としての距離測定結果が複数個存在
することを検出して第２の信号DE，DFおよび
DGを発する具体回路例の回路図である。図において、１００Ｌ，１００Ｒ……光センサ
アレイ、１０１Ｌ〜１０mL，１０１Ｒ〜１０nR
……光センサ、３００，３００Ｌ，３００Ｒ……
映像信号を量子化するアナログ・デイジタル変換
器、４００Ｌ，４００Ｒ，４１０，４２０……量
子化された映像信号列を記憶するレジスタとして
のシフトレジスタ、６００……２個の映像信号列
を比較する比較回路群、６０ｍ〜６０ｎ……比較
回路、６１０……映像信号の一致を検出するエク
スクルーシブノアゲート、６３０……２個の映像
信号列中の映像信号の一致回数を記憶するカウン
タ、７００……２個の映像信号列を最大一致させ
るずらせ量を記憶するシフトレジスタ、９７AL，
９７AR……映像信号中の最大値を検出するアン
ドゲート、９７OL，９７OR……映像信号中の最
小値を検出するオアゲート、１００６……測定結
果が複数個存在しかつ不連続的に生起したことを
記憶するフリツプフロツプ、１００７……測定結
果の複数個の個数を計数するカウンタ、DA，
DB，DC，DD……第１の信号、DE，DF，DG…
…第２の信号、である。

Claims

【特許請求の範囲】１空間的に異なる二つの光路を経由して結像さ
れた距離測定すべき対象の映像をそれぞれ複数個
の光センサからなる１対の光センサアレイにより
受けて該映像内の光強度分布を表わす２個の映像
信号列を作り、該両映像信号列を量子化された状
態で相互にずらせながら逐次比較して両映像信号
列が最大一致するときのずらせ量から対象までの
距離を測定するものにおいて、前記映像信号列中
の各映像信号を、その光強度の増大に対応して減
少するパルス幅をもち始点が同期されたパルス信
号に変換する変換手段と、該変換手段により変換
された複数のパルス信号を入力し、そのうちの最
も短い幅のパルス信号ないし最も長い幅のパルス
信号を検出して出力するゲート手段と、該ゲート
手段の検出出力に基づいて距離測定が実質上不可
能な状態を検出し、その旨を示す第１の信号を発
する不能検出手段とを備えることを特徴とする光
電式距離測定装置。２特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
ゲート手段は、２個の映像信号列につきそれぞれ
の映像信号列中の映像信号の最も短い幅のパルス
信号を検出し、不能検出手段は、両映像信号例の
いずれか一方において該最も幅の短いパルス信号
の幅が所定値以上であるときに第１の信号を発す
るものであることを特徴とする光電式距離測定装
置。３特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
ゲート手段は、２個の映像信号列につきそれぞれ
の映像信号列中の映像信号の最も短い幅のパルス
信号を検出し、不能検出手段は、両映像信号列の
一双一方において該最も短い幅のパルス信号の幅
がいずれも所定値以上であるときに第１の信号を
発するものであることを特徴とする光電式距離測
定装置。４特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
ゲート手段は、２個の映像信号列中の映像信号の
最も短い幅のパルス信号と最も長い幅のパルス信
号を検出し、不能検出手段は、該最も短い幅のパ
ルス信号と最も長い幅のパルス信号の幅の差が所
定値以下であるときに第１の信号を発するもので
あることを特徴とする光電式距離測定装置。５特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
ゲート手段は、２個の映像信号列につきそれぞれ
映像信号列中の映像信号の最も短い幅のパルス信
号と最も長い幅のパルス信号を検出し、不能検出
手段は、両映像信号列のいずれか一方において該
最も短い幅のパルス信号と最も長い幅のパルス信
号の幅の差が所定値以下であるときに第１の信号
を発するものであることを特徴とする光電式距離
測定装置。６特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
ゲート手段は、２個の映像信号列につきそれぞれ
映像信号列中の映像信号の最も短い幅のパルス信
号と最も長い幅のパルス信号を検出し、不能検出
手段は、一方の映像信号列中の映像信号の最も長
い幅のパルス信号の幅が他方の映像信号列中の映
像信号の最も短い幅のパルス信号の幅よりも短い
ときに第１の信号を発するものであることを特徴
とする光電式距離測定装置。７特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
かに記載のものにおいて、ゲート手段は、最も短
い幅のパルス信号をオアゲートで検出し、最も長
い幅のパルス信号をアンドゲートで検出するもの
であることを特徴とする光電式距離測定装置。