JPH0827186B2

JPH0827186B2 - 距離分布測定方法及びこれに用いる輻輳合せ機構

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Publication number: JPH0827186B2
Application number: JP61287778A
Authority: JP
Inventors: 誠宏反町
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-12-04
Filing date: 1986-12-04
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPS63140909A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は距離分布測定に関し、特に周囲環境の物体ま
での距離の分布を光学的に測定する方法及びこれに用い
る輻輳合せ機構に関する。この様な距離分布測定はたと
えば自動走行ロボットの環境認識のための視覚的手段と
して有効に利用される。

［従来の技術］光学的に物体までの距離を測定する方法としていわゆ
るステレオ法と呼ばれる方法がある。この方法において
は焦点距離が同一の２つの対物レンズを光軸を平行に保
ち且つ所定の距離隔てて並列に維持し該各対物レンズの
後方にそれぞれ照度分布測定手段を配置し、これら２つ
の測定手段により測定される同一の照度分布パターンの
位置関係から物体までの距離を算出することができる。

第９図（ａ），（ｂ）はステレオ法の原理を説明する
ための図である。図において、101,102は焦点距離の等
しい光集束性の対物レンズであり、101A,102Aはそれぞ
れそれらの光軸である。レンズ101,102は光軸101A,102A
が平行になる様に且つレンズ中心間を結ぶ直線（基線）
が光軸101A,102Aと直交する様に配置されている。レン
ズ101の後方には該レンズの焦点距離Ｆだけ隔てられた
位置に測定手段103が配置されており、レンズ102の後方
には距離Ｆだけ隔てられた位置に測定手段104が配置さ
れている。これら測定手段はレンズ101,102の基線方向
と平行な方向の１つの直線上に配置されている。

第９図（ａ）においては物体105が光軸101A上におい
て無限遠に存在する。この場合には、レンズ101による
測定手段103上での物体105の像106は光軸101A上に存在
し、同様にレンズ102による測定手段104上での物体105
の像107は光軸102A上に存在する。

第９図（ｂ）においては物体105が光軸101A上におい
て有限の距離Ｘだけ離れた位置に存在する。この場合に
は、レンズ101による測定手段103上での物体105の像106
は光軸101A上に存在するが、レンズ102による測定手段1
04上での物体105の像107は光軸102Aから距離Ｄだけ離れ
た位置に存在する。

従って，像107の光軸102Aからのずれ量Ｄを測定手段
で検出することによって、レンズ101,102と測定手段と1
03,104との間の距離Ｆ及び基線長Ｌから、測定すべき距
離Ｘは次式により計算処理で求めることができる。

Ｘ＝FL/D ところで、一般に測定手段上には全体にわたって画像
が形成され、同一物体上の同一物点の像を特定すること
は困難である。そこで、以上の様なステレオ法において
は、測定手段103,104により像106,107の位置を求めるた
めに、一方の測定手段103における照度分布と他方の測
定手段104における照度分布との相関をとることが行な
われる。

第10図（ａ），（ｂ），（ｃ）はこの様な相関法の原
理を説明するための図である。

測定手段103,104としては、たとえば自己走査型セン
サであるCCDアレイが用いられる。

第10図（ａ）において、レンズ101に対応する測定手
段であるCCDアレイ103はｎ個の受光要素を有し、レンズ
102に対応する測定手段であるCCDアレイはｍ個の受光要
素を有する（ｍ＞ｎ）。即ち、光軸101A上の物体までの
距離を測定するとすれば、レンズ101による像106は物体
までの距離に無関係に光軸101A上に存在するが、レンズ
102による像107は物体までの距離に応じて位置が変化す
るので、CCDアレイ104にはCCDアレイ103よりも多くの受
光要素が設けられている。この様な配置において、CCD
アレイ103を基準視野と称し、CCDアレイ104を参照視野
と称する。

第10図（ａ）に示される様な基準視野及び参照視野で
の照度分布は第10図（ｂ）に示される様になる。即ち、
レンズ101に関する物体105及び像106の光軸方向の結像
関係はレンズ102に関する物体105及び像107の光軸方向
の結像関係と等しい（即ち、倍率が等しい）ので、像10
6の照度分布と像107の照度分布とは光軸から距離Ｄだけ
ずれた点が異なるのみである。

従って、CCDアレイ103,104からは、第10図（ｃ）に示
される様な各受光要素に対応する出力が得られる。

そこで、２つのCCDアレイの出力の相関をとるため、
先ず基準視野における第１〜ｎ番目の受光要素の出力Ｓ
（１）〜Ｓ（ｎ）と参照視野における第１〜ｎ番目の受
光要素の出力Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）との対応する出力どう
しの差の和を求める。次に同様にして、基準視野における第１〜ｎ
番目の受光要素の出力Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）と参照視野に
おける第２〜（ｎ＋１）番目の受光要素の出力Ｒ（２）
〜Ｒ（ｎ＋１）との対応する出力どうしの差の和を求める。以下、同様にしてまで求める。

この様にして求めた（ｍ−ｎ＋１）個の値のうちで最
も小さい値（理想的には０）となるCORの番号を選び、
その番号にCCDアレイの１受光要素の幅を乗ずることに
より上記Ｄの値を求めることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、以上の様な相関法では、たとえば繰返しパ
ターン像等の場合には相関をとる際に誤った位置でも対
応関係がある様に判定される場合があり、測定の正確さ
が未だ十分でないという問題点がある。また、以上の様
な相関法に基づく距離測定を各方向に関し行なって周囲
環境の物体までの距離分布を求めようとする場合には、
相関をとる際の演算の回数が極めて多くなり、測定装置
の処理回路が複雑化するという問題点もある。更に、相
関法では方向の分解数を十分に高めることができないと
いう問題点もある。

そこで、本発明は、この様な従来技術の問題点を解決
し、高い精度且つ高い方向分解数での測定を簡易に実行
し得る光学的距離分布測定手段を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとし
て、実質上同一の焦点距離を有する２つの光学系を光軸が
平行になる様に配置し、各光学系の後方に同一距離隔て
て光軸と垂直に照度分布測定手段を配置し、光学系−照
度分布測定手段間の距離と２つの照度分布測定手段間の
距離との比をほぼ一定に維持しつつ光学系と照度分布測
定手段との間隔及び２つの照度分布測定手段の間隔を変
化させながら各照度分布測定手段により照度分布を測定
し、該２つの照度分布をそれぞれ位置に関して微分し、
該２つの微分信号において絶対値が所定値以上である対
応信号を抽出し、これら対応信号の位置、光学系の焦点
距離ならびにその時の２つの光学系及び２つの照度分布
測定手段の位置関係とから上記対応記号位置について物
体までの距離を算出することを特徴とする、距離分布測
定方法、が提供される。

また、本発明によれば、この様な距離分布測定方法の
実施に好適に利用されるものとして、実質上同一の焦点距離を有し光軸が互いに平行になる
様に並置された２つの光学系と該光学系に対応して並置
された照度分布測定手段とを有し、該照度分布測定手段
の間隔に対して上記光学系の間隔が相対的に可変であり
且つ上記照度分布測定手段が上記光学系に対し相対的に
光軸方向に移動可能であり、上記２つの光学系と照度分
布測定手段との間が上記２つの光学系の光軸により形成
される面に対し垂直な方向を軸として回動し得るクラン
クレバーにより直接的または間接的に連結されており、
該クランクレバーの回動にともない上記光学系及び照度
分布測定手段の相対位置関係を変化させる様に上記２つ
の光学系と上記照度分布測定手段のうちの少なくともい
ずれかを移動する様になっており、この移動に際し光学
系−照度分布測定手段の距離と２つの照度分布測定手段
間の距離との比がほぼ一定に維持される様になっている
ことを特徴とする、輻輳合せ機構、が提供される［実施例］以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説
明する。

第１図は本発明による距離分布測定方法の実施に用い
られる本発明の輻輳合せ機構の一実施例を示す概略構成
図である。

第１図において、11はレンズ１の鏡筒であり、1Aは該
レンズ１の光軸である。12はレンズ２の鏡筒であり、2A
は該レンズ２の光軸である。該光軸2Aは上記レンズ１の
光軸1Aと平行である。鏡筒12には光軸2Aの方向に延びた
付属部材13が付設されている。該付属部材にはそれぞれ
上記光軸方向に延びたガイド長穴14a,14bが形成されて
いる。15a,15bはそれぞれ不図示のフレームに固定され
たガイドピンであり、これらはそれぞれ上記ガイド長穴
14a,14bに嵌合されている。上記付属部材13にはまた光
軸方向及び２つのレンズ1,2の基線方向の双方に直交す
る方向（以下、Ｐ方向と称する）に突出せるガイドピン
16が付設されている。

尚、上記レンズ1,2の焦点距離はともにＦである。

一方、上記鏡筒11,12は連結部材17により連結されて
いる。該連結部材には該連結部材及び鏡筒11,12を光軸
方向に往復移動させるための駆動手段が付設されてい
る。該駆動手段はパルスモータ18と該モータの駆動回転
軸に付設されたオネジ部材19と該オネジ部材とかみ合う
様に上記連結部材17に形成されたメネジとからなる。

20はクランクレバーであり、該レバーはほぼ直交する
２つの腕20a,20bを有する。腕20aはほぼ基線方向に延び
ており、腕20bはほぼ光軸方向に延びている。これら２
つの腕の接続部分にはＰ方向の回転軸20cが設けられて
いる。該回転軸は不図示のフレームに回転自在な様に連
結されている。上記腕20aの先端部には上記回転軸20cの
中心へと向かう方向に延びたガイド長穴21aが形成され
ており、一方上記腕20bの先端部には上記回転軸20cの中
心へと向かう方向に延びたガイド長穴21bが形成されて
いる。そして、上記付属部材13に付設されたガイドピン
16は上記ガイド長穴21aに嵌合されている。

3,4はそれぞれレンズ1,2に対応して配置された同数の
受光要素を有するCCDアレイであり、該CCDアレイはそれ
ぞれ基線方向に沿って支持体22,23に固定されている。
一方の支持体22は不図示のフレームに固定されている。
また、他方の支持体23にはＰ方向に突出せるガイドピン
24が付設されている。そして、該ガイドピンは上記ガイ
ド長穴21bに嵌合されている。また、支持体23には基線
方向に延びたガイド長穴25a,25bが形成されている。26
a,26bは不図示のフレームに固定されているガイドピン
であり、これらガイドピンはそれぞれ上記ガイド長穴25
a,25bに嵌合されている。

第１図においては、レンズ１の中心とレンズ２の中心
とは基線方向に距離Ｌを隔てて位置しており、同様にCC
Dアレイ３の中心とCCDアレイ４の中心とは基線方向に距
離Ｌを隔てて位置しており、且つレンズ1,2とCCDアレイ
3,4とはレンズ1,2の焦点距離Ｆだけ隔てられて位置して
いる。

第２図は第１図の状態からクランクレバー20を回転軸
20cのまわりに図中時計回りに角度θだけ回転させた状
態を示すものである。この回転により、鏡筒11,12は光
軸方向に図中上方へと距離ΔＦだけ移動する。一方、こ
の回転により、支持体23は基線方向に図中左方へと距離
ΔＬだけ移動する。そして、第２図では、CCDアレイ３
とCCDアレイ４との間の距離がＬ′（＝Ｌ＋ΔＬ）であ
り、レンズ1,2とCCDアレイ3,4との間の距離がＦ′（＝
Ｆ＋ΔＦ）である。

ここで、クランクレバー20の腕20aが基線方向の時
に、該クランクレバー20の回転軸20cの中心から上記付
属部材13に付設されたガイドピン16の中心までの距離を
Ａ・Ｆとし該回転軸20cの中心から上記支持体23に付設
されたガイドピン24の中心までの距離Ａ・Ｌとしておく
（ここで、Ａは比例定数である。）この場合、 ΔＬ＝Ａ・Ｌ・tanθ ΔＦ＝Ａ・Ｆ・tanθ となり、従って、Ｌ′/F′＝（Ｌ＋Ａ・Ｌ・tanθ）／（Ｆ＋Ａ・Ｆ・tan
θ）＝Ｌ（１＋Ａ・tanθ）/F（１＋Ａ・tanθ）＝L/F となる。

第３図は上記第１〜２図に示される輻輳合せ機構を用
いた本発明による距離分布測定方法を実施するための装
置の一実施例を示すブロック図である。

第３図において、CCDアレイ3,4は同一の駆動回路31に
より同時に読出し駆動され、またパルスモータ22は駆動
回路32により駆動される。

CCDアレイ3,4からはそれぞれ時系列的に順次受光要素
からの画素信号が出力され画像情報信号として微分回路
33,34に入力される。該微分回路では画像情報信号の微
分信号が得られる。該微分信号は時系列的に入力される
各画素信号について当該画素信号の前の画素信号に対す
る増分の時系列的信号を意味するものであり、画像情報
信号を一画素分だけラッチしておき続いて入力される画
素信号に対し引算することにより得ることができる。

上記微分回路33,34の出力は差分回路35に入力され、
ここでは２つの微分信号の差信号が得られる。

上記差分回路35の出力はA/Dコンバータ36に入力さ
れ、ここで上記差信号がデジタル化される。

上記A/Dコンバータ36の出力は続いて遅延回路37、差
分回路38及び比較回路39に入力される。

上記遅延回路37ではBBDの様な１画面の画像情報信号
を保持して時間的に遅延させる手段が利用される。従っ
て、上記差分回路38へはA/Dコンバータ36の出力である
信号と１画面前の該A/Dコンバータの出力とが同時に入
力される。そして、該差分回路38ではこれら２つの信号
の差信号が得られる。

該差分回路38の出力は比較回路40に入力される。該比
較回路40では入力信号の絶対値と所定の第１のしきい値
との比較が行なわれ、入力信号の絶対値が該しきい値よ
りも大なる時のみ信号を出力する。

一方、比較回路39では上記A/Dコンバータ36からの入
力信号の絶対値と所定の第２のしきい値との比較が行な
われ、入力信号の絶対値が該第２のしきい値よりも小な
る時のみ信号を出力する。

該比較回路39の出力と上記比較回路40の出力とがAND
回路41に入力され、ここで双方の入力信号のAND信号が
得られる。

該AND回路41の出力はCPU42に入力される。

一方、上記モータ駆動回路32からはモータの回転角
（該回転角はCCDアレイ3,4の光軸方向の位置に対応す
る）の信号が出力され、該信号は距離算出回路43に入力
される。

該距離算出回路43では距離算出を行なう。該算出結果
はCPU42を経てメモリ44に記憶される。

尚、45は装置の各ブロックの動作のクロックを発生す
るクロック発生回路である。

以下、上記第１〜３図、更には第４図以降の図面を参
照しながら本実施例装置の動作即ち本発明方法の一実施
例を説明する。

第４図（ａ），（ｂ）は本実施例の測定の詳細を説明
するための光学図である。

物体５は光軸1A,2Aに沿って有限の距離Ｘだけ離れた
位置に存在し、基線方向に所定の長さを有するものとす
る。

先ず、第４図（ａ）に示される様に、CCDアレイ3,4間
の距離をレンズ間の距離と同一のＬとし且つレンズ1,2
とCCDアレイ3,4との間の距離をレンズの焦点距離Ｆとし
ておく。これは上記第１図の状態に相当する。

この状態では、レンズ１によるCCDアレイ３上の画像
は第５図（ａ）の様になり、物体５の像がぼけた状態で
中央に形成されている。一方、レンズ２によるCCDアレ
イ４上の画像は第５図（ｂ）の様になり、物体５の像が
ぼけた状態で中央から左よりにずれた位置に形成されて
いる。そして、CCDアレイ４上の画像はCCDアレイ３上の
画像を左向きに所定距離移動させた様な画像である。
尚、第５図（ａ），（ｂ）はそれぞれCCDアレイ3,4から
出力される画像情報信号に相当する。

従って、微分回路33,34の出力である微分信号は、そ
れぞれ第５図（ｃ），（ｄ）の様になる。画像情報信号
はCCDアレイ上の画像のぼけによりなだらかな信号であ
るので、微分信号の絶対値は小さい。

差分回路35では上記微分回路33,34の出力における対
応する画素信号どうしの差の信号列が形成され、該差信
号は第５図（ｅ）の様になる。該出力信号は上記微分信
号の絶対値が小さいことに基づき絶対値が小さい。

該差分回路35からの出力信号はA/Dコンバータ36によ
りデジタル化され、以降の信号処理がデジタルで行なわ
れる。

差分回路38では上記A/Dコンバータ36の出力信号と遅
延回路37の出力信号との差の信号が出力される。尚、初
期状態では遅延回路37からは１画面前の信号の出力がな
いので、差分回路38では該遅延回路からの入力信号のダ
ミーとしてA/Dコンバータ36からの入力信号を用いて引
算が行なわれ、従って該差分回路38の出力信号は全体的
に０の信号となる。

従って、上記比較回路40への入力信号は全体にわたっ
て該比較回路に設定されているしきい値よりも絶対値が
小さいので、該比較回路の出力信号は第５図（ｆ）に示
される様に全体的に０となる。

一方、比較回路39への入力信号は全体にわたって該比
較回路に設定されているしきい値よりも絶対値が小さい
ので、該比較回路の出力信号は第５図（ｇ）に示される
様に全体的に１となる。

従って、AND回路41の出力は第５図（ｈ）に示される
様に全体的に０となる。

このAND回路41の出力がCPU42に入力され、該信号中には
１が含まれていないので、この時点では該CPUから距離
算出回路43に対し距離算出指令が発せられることはな
い。

但し、モータ駆動回路32からはモータ回転角信号が距
離算出回路43に対し出力される。

次に、モータ駆動回路32によりパルスモータ22を適宜
の角度回転させて支持体18を光軸方向に所定距離移動さ
せ、かくして鏡筒12を基線方向に所定の距離移動させ
る。

この状態で形成される新たな画面について上記と同様
に信号処理を行なう。この状態では、CCDアレイ3,4上で
の画像は上記の場合とほぼ同様のパターンで且つ少しだ
け合焦状態に近づいたものとなる。但し、CCDアレイ４
上での画像は物体５の像が上記の場合よりも少し中央に
近づいたものとなる。

この状態での信号処理においても上記と少しだけ異な
るかまたは同一の信号が得られる。

以下同様にして、モータ22の駆動と信号処理とを繰返
す。

第４図（ｂ）は、CCDアレイ3,4間の距離がＬ′であり
且つレンズ1,2とCCDアレイ3,4との間の距離がＦ′であ
る状態を示す。この状態は上記モータ18の駆動を繰返す
ことにより実現される。これは上記第２図の状態に相当
する。

本実施例においては、クランクレバー20の回転に際
し、上記の様にＬ′/F′＝L/Fなる関係を維持してΔＬ
及びΔＦが変化するので、物体５の像6,7はそれぞれCCD
アレイ3,4の中央に合焦状態で位置することになる。

即ち、上記の様に、第４図（ａ），（ｂ）において、
Ｌ′/F′＝L/Fであるので、 L/F＝（Ｌ＋ΔＬ）／（Ｆ＋ΔＦ）が成り立つ。また、第４図（ｂ）における相似関係か
ら、 L/［Ｘ−（Ｆ＋ΔＦ）］＝（Ｌ＋ΔＬ）/X が成り立つ。これらの式から、 1/F＝1/［Ｘ−（Ｆ＋ΔＦ）］＋1/（Ｆ＋ΔＦ）が導かれる。これにより第４図（ｂ）における物体５と
像6,7とはそれぞれレンズ1,2に関し合焦結像の公式を満
たしていることが分る。

この合焦状態に到達する直前（１画面前）の状態で
は、レンズ１によるCCDアレイ３上の画像は第６図
（ａ）の様になり、物体５の像が殆ど合焦状態に近くわ
ずかにぼけた状態で中央に形成されている。一方、レン
ズ２によるCCDアレイ４上の画像は第６図（ｂ）の様に
なり、物体５の像が合焦状態に近くわずかにぼけた状態
で中央からわずかに左よりにずれた位置に形成されてい
る。そして、CCDアレイ４上の画像はCCDアレイ３上の画
像を左向きにわずかな距離移動させた様な画像である。
尚、第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれCCDアレイ3,4から
出力される画像情報信号に相当する。

従って、微分回路33,34の出力である微分信号は、そ
れぞれ第６図（ｃ），（ｄ）の様になる。画像情報信号
はCCDアレイ上の画像が殆ど合焦状態であることに基づ
きエッジ部の傾きがかなり急な信号であるので、微分信
号には該エッジ部に絶対値の比較的大きな部分があらわ
れる。

従って、差分回路35の出力である差信号は第６図
（ｅ）の様になる。尚、第６図（ｅ）において、点線は
一画面前の該差信号即ち遅延回路37の出力を示す。

これにともない、差分回路38の出力信号は第６図
（ｅ′）の様になる。

従って、上記比較回路40への入力信号は該比較回路に
設定されているしきい値よりも未だ絶対値が小さいの
で、該比較回路の出力信号は第６図（ｆ）に示される様
に全体的に０となる。

一方、比較回路39への入力信号は該比較回路に設定さ
れているしきい値よりも絶対値が大きい部分があるの
で、該比較回路の出力信号は第６図（ｇ）に示される様
に部分的に１となる。

従って、AND回路41の出力は第６図（ｈ）に示される
様に全体的に０となる。

このAND回路41の出力がCPU42に入力され、該信号中に
は１が含まれていないので、この時点では該CPUから距
離算出回路43に対し距離算出指令が発せられることはな
い。

続いてモータ18を駆動することにより上記第４図
（ｂ）に示される合焦状態となるが、この合焦状態で
は、レンズ１によるCCDアレイ３上の画像は第７図
（ａ）の様になり、物体５の像が十分な合焦状態で中央
に形成されている。一方、レンズ２によるCCDアレイ４
上の画像は第７図（ｂ）の様になり、物体５の像が十分
な合焦状態で中央に形成されている。そして、CCDアレ
イ４上の画像はCCDアレイ３上の画像と同等の画像であ
る。尚、第７図（ａ），（ｂ）はそれぞれCCDアレイ3,4
から出力される画像情報信号に相当する。

従って、微分回路33,34の出力である微分信号は、そ
れぞれ第７図（ｃ），（ｄ）の様になる。画像情報信号
はCCDアレイ上の画像が十分な合焦状態であることに基
づきエッジ部Ｅの傾きが極めて急であるので、微分信号
には該エッジ部Ｅに絶対値の十分に大きな部分があらわ
れる。

以上の様に、CCDアレイ3,4の出力が同一であることに
より微分回路33,34の出力である微分信号も同一である
ので、差分回路35の出力である差信号は第７図（ｅ）に
示される様に全体的に０となる。尚、第７図（ｅ）にお
いて、点線は一画面前の該差信号即ち遅延回路37の出力
を示す。

これにともない、差分回路38の出力信号は第７図
（ｅ′）の様になる。

従って、上記比較回路40への入力信号には該比較回路
に設定されているしきい値よりも絶対値の大きな部分が
含まれるので、該比較回路の出力信号は第７図（ｆ）に
示される様に部分的に１となる。

一方、比較回路39への入力信号は全体にわたって該比
較回路に設定されているしきい値よりも絶対値が小さい
ので、該比較回路の出力信号は第７図（ｇ）に示される
様に全体的に１となる。

従って、AND回路41の出力は第７図（ｈ）に示される
様に部分的に１となる。

このAND回路41の出力がCPU42に入力され、該信号中に
１が含まれているので、この時点で該CPUから距離算出
回路43に対し距離算出指令が発せられ、該距離算出回路
ではモータ駆動回路32から入力されるレンズ1,2の移動
距離ΔＦに関する情報を介して得られるCCDアレイ４の
移動距離ΔＬに基づき、次の関係式Ｘ＝Ｌ′・Ｆ′／ΔＬ＝Ｌ・F/ΔＬを用いて、物体５までの距離Ｘを算出する。

該算出された距離Ｘの値はCPU42に入力され、上記AND
回路41の出力信号中に含まれる１の部分に対応する距離
としてメモリ44に記憶される。尚、第７図（ｆ），
（ｈ）においては各エッジ部Ｅに対応して信号中に２つ
の１の部分が示されているが、適当な処理によりエッジ
部に正確に対応する部分以外を除去することができる。

第８図は、以上の様な本実施例において第７図に示さ
れる画像のエッジ部Ｅに着目した場合のCCDアレイ3,4間
距離の変化に対する差分回路35の出力信号の絶対値の変
化を概略的に示す図である。

本実施例においては、CCDアレイ間距離を変化させな
がら該差分回路35の出力が急激に０となるCCDアレイ間
距離を検出しているので、合焦状態の検出が容易であ
り、且つ検出精度が十分に高い。

以上の実施例においては、物体のエッジ部が等距離で
２箇所である例が示されているが、一般的には周囲環境
にはこの様な物体エッジ部が種々の距離に数多く存在す
るので、上記第４図（ａ）に示される様な無限遠に合焦
する状態から第４図（ｂ）に示される様な状態を経て更
に至近距離に合焦する状態までレンズ及びCCDアレイの
移動を行なうことにより、各エッジ部ごとに距離測定が
実行され、距離分布が測定される。

尚、以上の実施例において、画像信号を順次読出し出
力する時点即ち画像信号を順次読出す際のレンズ間距離
は所望の仕様に応じて適宜設定して測定精度を向上させ
ることができる。更に、比較回路40における第１のしき
い値及び比較回路39における第２のしきい値は、第１の
しきい値は比較的大きな値とし且つ第２のしきい値は殆
ど０に近い比較的小さな値として、所望の仕様に応じて
適宜設定することができる。

上記実施例においては差分回路35の出力をA/Dコンバ
ータ36によりデジタル化しているが、信号のデジタル化
はこの段階に限定されることはなく、たとえばCCDアレ
イ3,4の出力を直ちにデジタル化してもよく、あるいは
その他の適宜の段階でデジタル化してもよい。

上記実施例においては第１〜２図に示される様な機構
を用いてレンズ1,2及びCCDアレイ４を所定の関係を維持
しながら移動させているが、該レンズ及びCCDアレイの
移動を独立にパルスモータ等の駆動手段で駆動し、この
移動の際の所定の関係の維持をCPU42からの制御信号に
より行なうことも可能である。

上記実施例においては輻輳合せ機構の駆動にパルスモ
ータを用いているが、本発明においては該機構の駆動に
他のサーボモータを用い且つ２つの照度分布測定手段間
の距離検出のためのセンサを別途配置してもよい。

上記実施例では駆動モータにより鏡筒11,12の移動を
直接駆動し該駆動力に基づきCCDアレイ４を従動させて
いるが、本発明においては照度分布測定手段の移動を直
接駆動し該駆動力に基づき光学系の移動を従動させても
よい。

更に、上記実施例においては２つのCCDアレイのうち
の一方のみを移動させているが、本発明においては２つ
の照度分布測定手段を移動させることもできる。

上記実施例においては照度分布測定手段がCCDアレイ
である場合が例示されているが、本発明においては照度
分布測定手段はその他の手段であってもよく、特に２次
元イメージセンサであってもよい。２次元センサの場合
には主走査線の方向を基線方向とし、１ライン分ごとに
上記実施例に示される様な処理を実行すればよく、これ
により所定の視野範囲についての距離分布が測定され
る。

［発明の効果］以上の様な本発明距離分布測定方法によれば、照度分
布測定手段により測定される照度分布の微分信号に基づ
き合焦状態にあることの検出を行なった上で該合焦状態
部分までの距離を光学系等の配置に基づき算出するの
で、相関法で生ずることのある擬似対応に基づく測定ミ
スを防止することができ、測定精度は大幅に向上する。
また、本発明方法によれば、距離測定の方向の分解数は
照度分布測定手段の受光要素程度にまで高めることが可
能である。更に、本発明方法によれば、相関法に比べて
演算処理が簡単である。

そして、以上の様な本発明輻輳合せ機構によれば、１
つの駆動源により光学系及び照度分布測定手段の双方を
所定の関係を維持しつつ移動させ距離分布測定における
輻輳合せを実現することができ、かくして距離分布測定
の際の制御が簡単になり且つ測定精度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法を実施するための本発明
機構の概略構成図である。第３図は本発明方法を実施するための装置の構成を示す
ブロック図である。第４図（ａ），（ｂ）は本発明方法を実施するための装
置における光学図である。第５図、第６図及び第７図は本発明方法を実施するため
の装置における信号を示す図である。第８図は本発明方法を実施するための装置におけるCCD
アレイ間距離変化の際の信号変化を示す図である。第９図（ａ），（ｂ）はステレオ法の原理を説明するた
めの図である。第10図（ａ），（ｂ），（ｃ）は相関法の原理を説明す
るための図である。 1,2:レンズ、1A,2A:光軸、3,4:CCDアレイ、5:物体、6,
7:像、11,12:鏡筒、20:クランクレバー、22,23:支持
体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質上同一の焦点距離を有する２つの光学
系を光軸が平行になる様に配置し、各光学系の後方に同
一距離隔てて光軸と垂直に照度分布測定手段を配置し、
光学系−照度分布測定手段間の距離と２つの照度分布測
定手段間の距離との比をほぼ一定に維持しつつ光学系と
照度分布測定手段との間隔及び２つの照度分布測定手段
の間隔を変化させながら各照度分布測定手段により照度
分布を測定し、該２つの照度分布をそれぞれ位置に関し
て微分し、該２つの微分信号において絶対値が所定値以
上である対応信号を抽出し、これら対応信号の位置、光
学系の焦点距離ならびにその時の２つの光学系及び２つ
の照度分布測定手段の位置関係とから上記対応信号位置
について物体までの距離を算出することを特徴とする、
距離分布測定方法。
【請求項２】２つの微分信号において絶対値が所定値以
上である対応信号を抽出するに際し、光学系と照度分布
測定手段との間隔を変化させながら間欠的に微分信号を
得、２つの微分信号の差分を作成し、該差分と前回の該
差分との差を求め、該差の絶対値が所定値よりも大であ
る状態から小である状態へと移行したか否かを判定す
る、特許請求の範囲第１項の距離分布測定方法。
【請求項３】２つの照度分布測定手段が実質上同等であ
る、特許請求の範囲第１項の距離分布測定方法。
【請求項４】実質上同一の焦点距離を有し光軸が互いに
平行になる様に並置された２つの光学系と該光学系に対
応して並置された照度分布測定手段とを有し、該照度分
布測定手段の間隔に対して上記光学系の間隔が相対的に
可変であり且つ上記照度分布測定手段が上記光学系に対
し相対的に光軸方向に移動可能であり、上記２つの光学
系と照度分布測定手段との間が上記２つの光学系の光軸
により形成される面に対し垂直な方向を軸として回動し
得るクランクレバーにより直接的または間接的に連結さ
れており、該クランクレバーの回動にともない上記光学
系及び照度分布測定手段の相対位置関係を変化させる様
に上記２つの光学系と上記照度分布測定手段のうちの少
なくともいずれかを移動する様になっており、この移動
に際し光学系−照度分布測定手段間の距離と２つの照度
分布測定手段間の距離との比がほぼ一定に維持される様
になっていることを特徴とする、輻輳合せ機構。