JPH0735971A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測距対象に輝度パターンがあった場合や投光
が一部しか測距対象に当たらなかった場合にも、精度の
高い測距情報を得る。 【構成】 像信号のピーク，中央，重心値、像信号のピ
ーク，中央，重心位置、及び、像信号の所定率位置を用
いて、受光手段１上における被投光像の位置を求める位
置判別手段７を設け、像信号のピーク，中央，重心の値
（波高値）とこれらの位置（受光面上の入射位置）、及
び、像信号の所定率位置（１／４、１／２、３／４等の
波高値）に基づいて、受光手段上における被投光像の位
置を求めるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測距対象へ向けて投光
する投光手段と、該投光手段にて投光され前記測距対象
で反射された被投光像を受光する受光手段とを備えた、
カメラ等に用いられるアクティブ方式の測距装置の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在の殆どのカメラは、赤外発光ダイオ
ード（ＩＲＥＤ）等の投光素子にて被写体へ向けて投光
し、被写体にて反射された被投光像を、前記ＩＲＥＤと
視差をもって設けられたＰＳＤやＳＰＣ等の受光素子で
受光し、この出力を用いて測距情報を算出するアクティ
ブ方式の測距装置を備えている。

【０００３】高級機種のカメラには投光を補助として用
いるものもあり、この種のカメラにおいては受光素子と
してＣＣＤを用い、視差を持った二像の相関を求めて測
距情報（ピント外れ量）を求めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の様に投光を用い
て測距を行うものにおいては、視差を持った投光像の再
結像位置を求めることが、簡単な信号処理で可能になっ
ている。そして、その位置計測のためにＰＳＤ等を用い
て、その物理特性から像の重心位置を求めて行ってい
る。

【０００５】しかし、この簡単さのため、期待外の投光
像が再結像した場合、必要とする投光像の再結像位置を
誤測距することがあった。

【０００６】具体的には、被写体に輝度パターン（コン
トラスト）があった場合や投光が一部しか被写体に当た
らなかった場合、間違った測距値を演算し、それに基づ
いてフォーカスを調整することで、ピントの外れた写真
を撮影してしまうことがあった。

【０００７】以下、この事について更に詳述する。

【０００８】図９は測距の原理図であり、被写体１０３
までの距離を測るため、投光レンズ１０２を通して投光
素子１０１で投光像を被写体１０３上に作り、その像を
受光レンズ１０４を通して光電変換素子１０５面に被投
光像を再結像する。

【０００９】被写体までの距離により、被投光像の位置
が変化することを用いて、位置から距離を算出する。こ
の再結像した像は、図１０（ａ）の様に被写体距離によ
って位置が変化すると共に、レンズのボケなどによりそ
の形も変わってくる。

【００１０】一般には、この像の重心位置をもって測距
値に変換している。

【００１１】しかし、被写体がコントラストを持ってい
ると、図１０（ｂ）に示す様に、被投光像の強度がその
コントラストにより変化し、再結像上のパターンが極端
に変わってしまう。従って、単に重心位置を求めた場合
は、この図に示す様にパターン位置の誤測定となってし
まい、その測距結果も誤ったものとなってしまう。

【００１２】同様に、図１０（ｃ）は、反対側が欠ける
ほどのコントラストが在った場合の誤測定例を示すもの
である。

【００１３】このように、被写体によって測定位置を誤
ってしまうために、結果的に、図１０（ｂ），（ｃ）で
示すような±の誤差を持った測距システムとなってしま
っていた。

【００１４】（発明の目的）本発明の目的は、測距対象
に輝度パターンがあった場合や投光が一部しか測距対象
に当たらなかった場合にも、精度の高い測距情報を得る
ことのできる測距装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、受光手段上に
おける被投光像の位置を求め、この位置情報から測距情
報を算出する演算手段内に、像信号のピーク値，中央
値，重心値、像信号のピーク位置，中央位置，重心位
置、及び、像信号の所定率位置を用いて、受光手段上に
おける被投光像の位置を求める位置判別手段を設け、像
信号のピーク，中央，重心の値（波高値）とこれらの位
置（受光面上の入射位置）、及び、像信号の所定率位置
（１／４、１／２、３／４等の波高値）に基づいて、受
光手段上における被投光像の位置を求めるようにしてい
る。

【００１６】

【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。

【００１７】図１は本発明の一実施例を示す測距装置の
概略構成を示す回路図であり、１は受光素子であるとこ
ろのＳＰＣ、２は投光素子であるところのＩＲＥＤ、３
は変調増幅器、４は同期積分器（同期復調器）、５はマ
ルチプレクサである。６は上記ＳＰＣ１の同期積分量を
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、７はＡ／Ｄ変換器６から
の情報を読み出し、これを測距値に変換してＲＡＭ８に
格納するＣＰＵである。

【００１８】図２〜図４は上記ＣＰＵ７の測距値算出時
の動作を示すフローチャートであり、以下図５乃至図１
０を用いて説明する。

【００１９】先ず、図２のステップ１１〜１９におい
て、得られる像信号のピーク位置、重心位置、中央位
置、左右の１／４位置、左右の１／２位置、左右の３／
４位置をそれぞれ内挿して求める。ピーク位置で概略の
見当を付けると共に、１／４、１／２、３／４の波高値
の基とする。

【００２０】次に、ステップ２０において、各データの
妥当性を検討する。言換えれば、妥当で無いデータを無
効とする。

【００２１】即ち、１／２位置を基に、左右の１／４位
置が一番外側に位置し、次に左右の１／２位置があり、
その内側に左右の３／４位置があり、更にその内側に中
央位置、重心位置、ピーク位置が無ければならない。

【００２２】このため、図３のステップ３１〜４５にて
示す様に、この順序と異なる一データを無効とする。

【００２３】次に、ステップ２１において、位置が偏っ
ているか否かを判別し、非常に偏っている場合は、以下
に述べる様な被投光像の対称性は光学的に保証されない
為、偏っている外側の位置は不確かなものとして他位置
の無効化は行わず、ステップ２３へ進む。一方、位置が
偏っていない場合は、ステップ２２へ進む。

【００２４】ステップ２２においては、左右の対称性の
検定を行う。

【００２５】即ち、図４のステップ５１〜５４に示す様
に、例えば、ピーク位置に対して３／４位置が非対称な
場合、例えば１／２位置の位置対称性を検討し、同傾向
（像信号波形の傾きが同方向）であればピーク位置を無
効とし、（この実施例では0.7 未満又は1.5 倍超の）異
傾向であれば、異傾向な位置対を無効とする。

【００２６】次に、ステップ２３において、ＩＮＤＥＸ
検索を行う。

【００２７】つまり、ここまで求まった位置を、図５に
示す様な数表上で、各々の妥当ＩＮＤＥＸに変換する。
この数表は、いわば被投光像の理論的位置を意味してい
るため、理想ではすべての位置情報からのＩＮＤＥＸは
一致し、これがずれ位置（対応する測距距離）として算
出されたものとなる。

【００２８】ところが、何らかの影響でこれらのＩＮＤ
ＥＸが一致しないことが多い。このため、次のステップ
２４において、算出した各々のＩＮＤＥＸの平均値、あ
るいは、最大、最小値を除いた平均値をもってＩＮＤＥ
Ｘとして出力する。

【００２９】次に、ステップ２５→２６→２４→２５→
２６……によって、ＩＮＤＥＸ値の制限を行って誤測定
を防止する。

【００３０】その動きを簡単な例で以下に説明する。

【００３１】図６は理想的な場合を模式的に描いたもの
である。しかし、例えば被写体の左相当部分の反射率が
図７（ａ）の様に低いと、左側位置情報は値として低く
なり、その結果、図７（ｂ）に示す様に像位置を左右方
向に誤認する（ＩＮＤＥＸを誤って小さく示す）事があ
る。逆に言えば、本当の値はこの検索値よりも必ず大き
いということである。

【００３２】即ち、これらはＩＮＥＤＸの下限値であ
り、平均ＩＮＤＥＸ値がこれを下回った場合、下回った
ＩＮＤＥＸを無効として再度平均ＩＮＤＥＸを算出す
る。

【００３３】上記は左位置情報に関してであって、同様
に右側位置情報に関しても、各々位置から求められる上
限位置を求める。これらはＩＮＤＥＸの最大値であるた
め、算出ＩＮＤＥＸ値がこれを上回った場合、越えたＩ
ＮＤＥＸを無効として再度平均ＩＢＤＥＸを算出する。

【００３４】このように片側の反射率が低くても誤測距
することなく、データの信頼性を高めるように働く。

【００３５】ところが、それでも測距できないことがあ
る。即ち、信頼性のためにデータを無効にしすぎた場合
であり、この場合はステップ２５→２７→２８の処理を
行う。

【００３６】次の例でそれを示す。

【００３７】被写体の中央相当部分の反射率が図８
（ａ）の様に低いと、ピーク高さを誤測定し、図８
（ｂ）に示す様に左スロープの微小な部分を左スロープ
の主な部分と誤認してしまう。即ち、像位置を左方向に
誤認する（ＩＮＤＥＸを誤って大きく示す）ことがあ
る。

【００３８】このような場合、上述のデータ無効化が左
右のスロープについて起こり、有効データが無くなって
しまう。

【００３９】この場合は、次の様な考えでＩＮＤＥＸを
再検索する。

【００４０】即ち、そこに像がある訳で、真のピーク位
置が３／４（もしくは１／２，１／４）位置よりも左に
あることはない。

【００４１】そこで、左３／４、１／２、１／４位置各
々がピーク位置と仮定した仮定ＩＮＤＥＸを求める。こ
れらはＩＮＤＥＸの最大値であり、他のＩＮＤＥＸ値が
これを上回った場合、各々の位置がピーク位置と仮定し
た仮定ＩＮＤＥＸを算出する。

【００４２】上記は左位置情報に関してであって、同様
に右側位置情報に関しても、各々がピーク位置と仮定し
た仮定ＩＮＤＥＸを求める。これらはＩＮＤＥＸの最小
値であるため、算出ＩＮＤＥＸ値がこれを下回った場
合、下回ったＩＮＤＥＸを無効として再度平均ＩＢＤＥ
Ｘを算出する。

【００４３】この様にすることで、中央の反射が少ない
特殊な場合でも、極端に誤測距することなく測距が行え
る。

【００４４】（変形例）相関演算に適したＣＰＵを用い
た場合、図５に示す理想被投光像パターンのデータを用
いて、実際の測定値との相関を取ることでも、上述のよ
うなスロープを考慮した演算が得られることは明らかで
ある。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
像信号のピーク値，中央値，重心値、像信号のピーク位
置，中央位置，重心位置、及び、像信号の所定率位置を
用いて、受光手段上における被投光像の位置を求める位
置判別手段を設け、像信号のピーク，中央，重心の値
（波高値）とこれらの位置（受光面上の入射位置）、及
び、像信号の所定率位置（１／４，１／２，３／４等の
波高値）に基づいて、受光手段上における被投光像の位
置を求めるようにしている。

【００４６】よって、測距対象に輝度パターンがあった
場合や投光が一部しか測距対象に当たらなかった場合に
も、精度の高い測距情報を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における測距装置の概略構成
を示す回路図である。

【図２】本発明の一実施例における測距装置の主要部分
の動作を示すフローチャートである。

【図３】図２のステップ２０における各データの妥当性
検定の動作を示すフローチャートである。

【図４】図２のステップ２２における対称性検定の動作
を示すフローチャートである。

【図５】本実施例における理想的な再結像の数表を示す
図である。

【図６】理想的な測定例を示す図である。

【図７】被写体の片側の反射率が低い場合のパターン例
及びその時の測定例を示す図である。

【図８】被写体の中央部の反射率が低い場合のパターン
例及びその時の測定例を示す図である。

【図９】測距原理について説明する為の図である。

【図１０】異なる距離に位置する際のそれぞれの理想的
な再結像パターン例及び被写体がコントラストを有して
際の再結像パターン例を示す図である。

【符号の説明】

１ ＳＰＣ ２ ＩＲＥＤ ７ ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距対象へ向けて投光する投光手段と、
   該投光手段にて投光され前記測距対象で反射された被投
   光像を受光する受光手段と、該受光手段上における被投
   光像の位置を求め、この位置情報から測距情報を算出す
   る演算手段とを備えた測距装置において、前記演算手段
   内に、像信号のピーク値，中央値，重心値、像信号のピ
   ーク位置，中央位置，重心位置、及び、像信号の所定率
   位置を用いて、受光手段上における被投光像の位置を求
   める位置判別手段を設けたことを特徴とする測距装置。