JPH09196665A - Distance measuring device - Google Patents

Distance measuring device

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JPH09196665A
JPH09196665A JP8022948A JP2294896A JPH09196665A JP H09196665 A JPH09196665 A JP H09196665A JP 8022948 A JP8022948 A JP 8022948A JP 2294896 A JP2294896 A JP 2294896A JP H09196665 A JPH09196665 A JP H09196665A
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JP
Japan
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light
distance
light receiving
ccd
distance measuring
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JP8022948A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruyuki Daimon
照幸 大門
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測距対象物が近距離である為に位相差が検出
できない状況であっても、測距を行うことを可能にす
る。 【解決手段】 測距対象物が近距離である為に受光像が
受光手段からはみ出してしまい、位相差の検出が不能な
場合には、受光手段11,12の出力より該受光手段上
に結像された受光像の重心位置を求め、この重心位置か
ら測距対象物までの距離を求める演算手段32,33,
34を設けている。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To enable distance measurement even in a situation where a phase difference cannot be detected because a distance measurement target is a short distance. SOLUTION: When the object to be measured is a short distance, the received light image is projected from the light receiving means, and when the phase difference cannot be detected, the output from the light receiving means 11, 12 is formed on the light receiving means. Arithmetic means 32, 33, for obtaining the position of the center of gravity of the imaged light receiving image and for obtaining the distance from the position of the center of gravity to the object to be measured
34 is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、受光手段の出力に
より位相差を検出し、測距対象物までの距離を測距する
測距装置の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a distance measuring device which detects a phase difference by an output of a light receiving means and measures a distance to a distance measuring object.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクティブ方式による測距装置は、投射
した光の反射光を半導体位置検出素子(以下、PSDと
記す)等により受光し、その信号出力からPSD上の反
射光位置(反射光の重心位置)を検出することにより、
測距対象物までの距離を得ていることはよく知られてい
る。
2. Description of the Related Art An active distance measuring apparatus receives reflected light of projected light by means of a semiconductor position detecting element (hereinafter referred to as PSD) or the like, and outputs a reflected light position on the PSD (reflected light By detecting the position of the center of gravity,
It is well known that the distance to the object to be measured is obtained.

【0003】また、上記重心位置検出方式では、コント
ラスト被写体(例えば被写体の半分側は反射率が高い
が、もう半分側は反射率が低いようなコントラストを有
する被写体)では誤測距することから、CCDなどの受
光素子を2個併設し、投光した光の反射光をこれらで受
光させ、各受光素子の信号出力の位相差により測距対象
物までの距離を得ることも知られている。
Further, in the above-mentioned center-of-gravity position detection method, the distance is erroneously measured for a contrast subject (for example, a subject having a contrast in which the reflectance is high on the half side of the subject but low on the other side). It is also known that two light receiving elements such as CCDs are provided side by side, the reflected light of the projected light is received by these, and the distance to the object to be measured is obtained by the phase difference of the signal output of each light receiving element.

【0004】この例を、図7〜図11を用いて説明す
る。
This example will be described with reference to FIGS.

【0005】図7は、CCDを2個併設したアクティブ
方式の位相差測距装置の原理を説明する為の図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of an active type phase difference distance measuring device having two CCDs.

【0006】図2において、11は第1の受光素子CC
D(L)、12は第2の受光素子CCD(R)である。
13,14は一定の基線長Bだけ隔てて併設された受光
レンズである。16は投光素子であるところのIRED
であり、17は投光レンズであり、これらIRED16
と投光レンズ17により投光手段を形成している。41
は測距対象物である。
In FIG. 2, 11 is a first light receiving element CC.
D (L) and 12 are second light receiving elements CCD (R).
Reference numerals 13 and 14 denote light receiving lenses that are provided side by side with a fixed base length B. 16 is an IRED which is a light projecting element
And 17 is a projection lens, these IRED16
The light projecting lens 17 forms a light projecting means. 41
Is an object to be measured.

【0007】この図において、受光レンズ13,14の
主点からCCD11,12までの距離をf、受光レンズ
13,14の主点から測距対象物41までの距離をH、
受光レンズ13と14の各主点間隔(基線長)をB、投
光レンズ17と受光レンズ13の各主点間隔をKとす
る。
In this figure, the distance from the principal points of the light receiving lenses 13 and 14 to the CCDs 11 and 12 is f, and the distance from the principal points of the light receiving lenses 13 and 14 to the object 41 to be measured is H,
Let B be the distance between the principal points of the light-receiving lenses 13 and 14 (base line length), and K be the distance between the principal points of the light-projecting lens 17 and the light-receiving lens 13.

【0008】また、測距対象物41が無限遠にある時、
仮に反射光が返ってきて受光レンズ13により集光さ
れ、CCD11上に結像された場合の反射光の中心位置
から、前記Hの距離にある測距対象物41からの反射光
が受光レンズ13により集光され、CCD11上に結像
された場合の反射光の中心位置までの受光像移動量をX
1 、又測距対象物41が無限遠にある時、仮に反射光が
返ってきて受光レンズ14により集光され、CCD12
上に結像された場合の反射光の中心位置から、前記Hの
距離にある測距対象物41からの反射光が受光レンズ1
4により集光され、CCD12上に結像された場合の反
射光の中心位置までの受光像移動量をX2とすると、下
記の関係が成り立つ。
When the object 41 to be measured is at infinity,
If the reflected light returns and is condensed by the light-receiving lens 13 and is focused on the CCD 11, the reflected light from the distance measuring object 41 at the distance H from the center position of the reflected light is received. X is the amount of movement of the received image up to the center position of the reflected light when it is focused by
1 and when the object 41 to be measured is at infinity, the reflected light is returned and is condensed by the light receiving lens 14, and the CCD 12
The reflected light from the distance measuring object 41 located at the distance H from the center position of the reflected light when it is imaged on the light receiving lens 1
Letting X 2 be the amount of movement of the received light image up to the center position of the reflected light when it is focused by 4 and imaged on the CCD 12, the following relationship holds.

【0009】 H=(B×f)/(x2 −x1 ) …………(1) 次に、図7におけるCCD11及びCCD12につい
て、図8を用いて詳細に説明する。
H = (B × f) / (x 2 −x 1 ) ... (1) Next, the CCD 11 and the CCD 12 in FIG. 7 will be described in detail with reference to FIG.

【0010】ここではCCD11,12はそれぞれL1
〜L8,R1〜R8の8画素づつで構成されており、画
素ピッチはそれぞれPである。また、L1画素の左端か
らR1画素の左端までの間隔は前記受光レンズ13,1
4の主点間隔に等しくBとしている。また、同図に示す
通り、CCD11,12共に連続する4画素をそれぞれ
WL,WRのウィンドウとして設定しており、従来から
位相差検出に用いられる手法(WL,WRのウィンドウ
を1ビットづつ移動させ、その相関を取って位相差を求
める)により、前記(1)式の右辺の分母である(x2
−x1 )を求めることが出来る。
Here, each of the CCDs 11 and 12 is L1.
To L8 and R1 to R8, each of which has a pixel pitch of P. Further, the distance from the left end of the L1 pixel to the left end of the R1 pixel is set to the light receiving lenses 13 and 1 described above.
B is equal to the principal point interval of 4. Further, as shown in the figure, four consecutive pixels of both CCDs 11 and 12 are set as the windows of WL and WR, respectively, and the method conventionally used for phase difference detection (the windows of WL and WR are moved by 1 bit each). , The phase difference is obtained by taking the correlation), and the denominator (x 2
-X 1 ) can be obtained.

【0011】図9(a)〜(c)において、51(51
a〜51c)は、受光レンズ13を通って受光された受
光像、52(52a〜52c)は受光レンズ14を通っ
て受光された受光像である。
In FIGS. 9A to 9C, 51 (51)
Reference numerals a to 51c) are light-receiving images received through the light-receiving lens 13, and 52 (52a to 52c) are light-receiving images received through the light-receiving lens 14.

【0012】図9(a)は、測距対象物41がある有限
距離にある時のCCD11及び12上の受光像と、該C
CD11,12それぞれの画素出力である。この場合、
CCD11,CCD12共に画素出力があり、前記位相
差検出も可能である。
FIG. 9A shows a light-receiving image on the CCDs 11 and 12 when the object 41 to be measured is at a finite distance, and the C
These are pixel outputs of the CDs 11 and 12, respectively. in this case,
Both CCD 11 and CCD 12 output pixels, and the phase difference can be detected.

【0013】図9(b)は、測距対象物41が近距離に
ある時のCCD11及び12上の受光像と、該CCD1
1,12それぞれの画素出力である。この場合、CCD
11には画素出力はあるが、受光レンズ14を通って受
光された受光像52bはCCD12よりはみ出して結像
されているので、該CCD12の画素出力は無い。この
為、位相差検出により(x2 −x1 )を求めようとして
も求めることが出来ない。
FIG. 9 (b) shows the received light images on the CCDs 11 and 12 when the object 41 to be measured is at a short distance, and the CCD 1
These are pixel outputs of 1 and 12, respectively. In this case, CCD
11 has a pixel output, but the light-receiving image 52b received through the light-receiving lens 14 is imaged outside the CCD 12, so there is no pixel output from the CCD 12. For this reason, it not can also be determined as seek by the phase difference detection of the (x 2 -x 1).

【0014】図9(c)は、測距対象物41が至近にあ
る時のCCD11及び12上の受光像と、該CCD1
1,12それぞれの画素出力である。この場合は、受光
レンズ13,14を通って受光された受光像51c,5
2cは共に該CCD11,12からはみ出しており、画
素出力も共に無い。すなわち、位相差検出により(x2
−x1 )を求めようとしても、求めることができない。
FIG. 9 (c) shows a light-receiving image on the CCDs 11 and 12 when the object 41 to be measured is in close proximity, and the CCD 1
These are pixel outputs of 1 and 12, respectively. In this case, the light receiving images 51c, 5 received through the light receiving lenses 13, 14 are received.
2c both protrude from the CCDs 11 and 12, and there is no pixel output. That is, (x 2
Even if one tries to obtain -x 1 ), it cannot be obtained.

【0015】ここで、CCD11とCCD12上の受光
像の移動量が違うのはCCD11上の移動量x1 は x1 =(K×f)/H CCD12上の移動量x2 は x2 ={(K+B)×f}/H である為であり、図7の構成においては、x2 ≧x1
なるためである。
Here, the movement amount of the received light image on the CCD 11 and the CCD 12 is different because the movement amount x 1 on the CCD 11 is x 1 = (K × f) / H The movement amount x 2 on the CCD 12 is x 2 = { This is because (K + B) × f} / H 2 , and x 2 ≧ x 1 in the configuration of FIG. 7.

【0016】図10は、図7(図8,図9)に示した測
距系を用いた測距装置の回路構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram showing a circuit configuration of a distance measuring device using the distance measuring system shown in FIG. 7 (FIGS. 8 and 9).

【0017】図10において、21は前記CCD11,
12の画素出力を増幅する為の信号増幅手段、22は増
幅されたCCD画素出力をA/D変換し、後述するCP
U内の位相差演算手段に入力する為のA/D変換手段、
23は前記IRED16の点灯,消灯を行うIRED駆
動手段であり、後述するCPU31によって制御され
る。31は各部制御及び演算等を行うCPUである。3
2は前記A/D変換手段22によりA/D変換された出
力から相関量を求め、位相差量を求める位相差演算手段
であり、前記CPU31内部に含まれるものである。
In FIG. 10, 21 is the CCD 11,
A signal amplifying means for amplifying the pixel output of 12 and an A / D conversion of the amplified CCD pixel output, and a CP to be described later.
A / D conversion means for inputting into the phase difference calculation means in U,
Reference numeral 23 denotes an IRED drive means for turning on and off the IRED 16, which is controlled by a CPU 31 described later. Reference numeral 31 is a CPU that controls each part and performs calculations. 3
Reference numeral 2 denotes a phase difference calculating means for calculating a correlation amount from the output A / D converted by the A / D converting means 22 and for calculating a phase difference amount, which is included in the CPU 31.

【0018】上記の構成における測距装置による実際の
測距動作について、図11により説明する。
An actual distance measuring operation by the distance measuring device having the above structure will be described with reference to FIG.

【0019】まず、ステップ(図では「S」と記す)3
01において、IRED駆動手段23を介してIRED
16を点灯する。そして、次のステップ302におい
て、CCD(L)11からの増幅されてA/D変換され
た信号(A/D変換値)を位相差演算手段32に取り込
む。次にステップ303において、今度はCCD(R)
12からの増幅されてA/D変換された信号(A/D変
換値)を位相差演算手段32に取り込む。続くステップ
304においては、CCD(L)11とCCD(R)1
2のA/D変換値を基に、位相差演算手段32により位
相差を求める。
First, step (denoted as "S" in the figure) 3
In 01, the IRED is driven through the IRED drive means 23.
Turn on 16. Then, in the next step 302, the amplified and A / D converted signal (A / D converted value) from the CCD (L) 11 is taken into the phase difference calculating means 32. Next, in step 303, this time CCD (R)
The amplified and A / D-converted signal (A / D conversion value) from 12 is taken into the phase difference calculating means 32. In the following step 304, CCD (L) 11 and CCD (R) 1
Based on the A / D converted value of 2, the phase difference calculating means 32 calculates the phase difference.

【0020】次に、ステップ305において、位相差が
求まったかどうかを判定し、図9(a)の様な受光信号
で位相差が求まった場合はステップ307に移行し、こ
こでは上記ステップ304で求めた位相差値より、測距
対象物41までの距離を算出してステップ308に進
む。一方、上記ステップ305にて図9(b),(c)
の様な受光信号である為に位相差が求まらなかった場合
はステップ306に移行し、ここでは測距NGのフラグ
を立ててステップ308に進む。
Next, in step 305, it is judged whether or not the phase difference is obtained. If the phase difference is obtained from the received light signal as shown in FIG. 9A, the process proceeds to step 307, and here, in step 304 above. The distance to the object 41 to be measured is calculated from the obtained phase difference value, and the process proceeds to step 308. On the other hand, in step 305, as shown in FIGS.
When the phase difference cannot be obtained because of the light receiving signal as described above, the process proceeds to step 306, in which the flag for distance measurement NG is set and the process proceeds to step 308.

【0021】そして、ステップ308において、上記I
RED駆動手段23を介してIRED16を消灯し、次
のステップ309で一連の測距動作を終了する。
Then, in step 308, the above I
The IRED 16 is turned off via the RED drive means 23, and a series of distance measuring operations are ended in the next step 309.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例によれば、
投射した光の反射光を2個の受光素子で受光し、その信
号出力の位相差により測距する方式において、測距対象
物が近距離でない場合、すなわち図9(a)の様な受光
像及び受信信号となる場合は位相差検出が可能である
が、測距対象物が近距離あるいは至近の場合、すなわち
図9(b),(c)の様な受光像及び受光信号となる場
合は位相差検出が出来ず、結果的に測距不能となるもの
であった。
According to the above conventional example,
In the method in which the reflected light of the projected light is received by two light receiving elements and the distance is measured by the phase difference of the signal output, when the distance measurement target is not a short distance, that is, the light receiving image as shown in FIG. When the object to be measured is a short distance or a close distance, that is, when the light receiving image and the light receiving signal are as shown in FIGS. 9B and 9C, the phase difference can be detected. The phase difference could not be detected, and as a result distance measurement became impossible.

【0023】(発明の目的)本発明の第1の目的は、測
距対象物が近距離である為に位相差が検出できない状況
であっても、測距を行うことのできる測距装置を提供す
ることにある。
(Object of the Invention) A first object of the present invention is to provide a distance measuring device capable of performing distance measurement even in a situation where a phase difference cannot be detected because the object to be measured is a short distance. To provide.

【0024】本発明の第2の目的は、従来装置では測距
不能としていたのに対し、測距値を指定距離とすること
で、より実用的なものとすることのできる測距装置を提
供することにある。
A second object of the present invention is to provide a distance measuring device which can be made more practical by setting the distance measuring value to a specified distance, whereas the conventional device cannot measure the distance. To do.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、請求項1〜6記載の本発明は、測距対象物へ
信号光を投射する投光手段と、該投光手段の測距対象物
での反射光を受光する受光手段と、前記測距対象物での
反射光を前記受光手段上に結像させる為の複数のレンズ
とを備え、前記受光手段の出力により位相差を検出し、
測距対象物までの距離を測距する測距装置において、前
記位相差の検出が不可能な場合、該受光手段の出力に基
づいて該受光手段上に結像された受光像の重心位置を求
め、測距対象物までの距離を算出する演算手段を設け、
測距対象物が近距離である為に受光像が受光手段からは
み出してしまい、位相差の検出が不能な場合には、受光
手段の出力より該受光手段上に結像された受光像の重心
位置を求め、この重心位置から測距対象物までの距離を
求めるようにしている。
In order to achieve the first object, the present invention according to claims 1 to 6 is a light projecting means for projecting signal light onto an object to be measured, and the light projecting means. The light receiving means for receiving the reflected light from the object to be measured, and the plurality of lenses for forming the image of the reflected light from the object to be measured on the light receiving means. Detect the phase difference,
In the distance measuring device for measuring the distance to the object to be measured, when the phase difference cannot be detected, the barycentric position of the light receiving image formed on the light receiving means is determined based on the output of the light receiving means. Provided with calculating means for obtaining and calculating the distance to the object to be measured,
When the object to be measured is in a short distance and the received light image is projected from the light receiving means and the phase difference cannot be detected, the center of gravity of the received light image formed on the light receiving means from the output of the light receiving means. The position is calculated, and the distance from the center of gravity position to the object to be measured is calculated.

【0026】また、上記第2の目的を達成するために、
請求項4記載の本発明は、測距対象物へ信号光を投射す
る投光手段と、該投光手段の測距対象物での反射光を受
光する受光手段と、前記測距対象物での反射光を前記受
光手段上に結像させる為の複数のレンズとを備え、前記
受光手段の出力により位相差を検出し、測距対象物まで
の距離を測距する測距装置において、前記受光手段上に
結像された受光像の重心位置を求めることが不可能な場
合(例えば受光センサ出力が小さい場合)は、測距対象
物が遠距離で反射光が返ってこないものとして測距値を
指定距離(例えば無限遠)とするようにしている。
In order to achieve the second object,
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for projecting signal light onto an object for distance measurement, a light receiving means for receiving light reflected by the object for distance measurement of the light projecting means, and the object for distance measurement. A plurality of lenses for forming an image of the reflected light on the light receiving means, the phase difference is detected by the output of the light receiving means, and the distance to the distance measuring object is measured. If it is not possible to find the position of the center of gravity of the light-receiving image formed on the light-receiving means (for example, when the light-receiving sensor output is small), the distance measurement is performed assuming that the distance measurement target does not return the reflected light at a long distance. The value is set to a specified distance (for example, infinity).

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.

【0028】図1は本発明の実施の第1の形態に係る測
距装置の回路構成を示すブロック図であり、図10と同
じ部分は同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a distance measuring device according to a first embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 10 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0029】図1において、33はCCD(L)11の
信号出力のA/D変換値を基に、該CCD(L)11上
の受光像の重心位置を求める重心位置演算手段であり、
34はCCD(L)11,CCD(R)12の信号レベ
ルを判定する判定手段であり、これらは何れもCPU3
1内に備えられている。
In FIG. 1, reference numeral 33 is a barycentric position calculating means for obtaining the barycentric position of the received light image on the CCD (L) 11 based on the A / D converted value of the signal output of the CCD (L) 11.
Reference numeral 34 is a judging means for judging the signal levels of the CCD (L) 11 and the CCD (R) 12, both of which are the CPU 3
It is provided in 1.

【0030】また、前述の図7から明らかな様に、CC
D(L)11と受光レンズ13の組合せと、IRED1
6と投光レンズ17の組合せで H=(K×f)/x1 …………(2) の関係が成り立っている。
Further, as is clear from FIG. 7 described above, CC
Combination of D (L) 11 and light receiving lens 13 and IRED1
In the combination of 6 and the projection lens 17, the relationship of H = (K × f) / x 1 (2) holds.

【0031】図2は、上記構成における測距装置の実際
の測距動作を示したフローチャートであり、以下これに
従って説明する。
FIG. 2 is a flow chart showing an actual distance measuring operation of the distance measuring device having the above-mentioned structure, which will be described below.

【0032】まず、ステップ101において、IRED
駆動手段23を介してIRED16を点灯する。そし
て、次のステップ102において、CCD(L)11か
らの増幅されてA/D変換された信号(A/D変換値)
を位相差演算手段32に取り込む。次にステップ103
において、今度はCCD(R)12からの増幅されてA
/D変換された信号(A/D変換値)を位相差演算手段
32に取り込む。続くステップ104においては、CC
D(L)11とCCD(R)12のA/D変換値を基
に、位相差演算手段32により位相差を求める。
First, in step 101, IRED
The IRED 16 is turned on via the driving means 23. Then, in the next step 102, the amplified and A / D converted signal from the CCD (L) 11 (A / D converted value)
Are taken into the phase difference calculation means 32. Next, step 103
At this time, A from the CCD (R) 12 was amplified.
The / D converted signal (A / D converted value) is taken into the phase difference calculating means 32. In the following step 104, CC
Based on the A / D converted values of D (L) 11 and CCD (R) 12, the phase difference calculating means 32 calculates the phase difference.

【0033】次に、ステップ105において、位相差が
求まったかどうかを判定し、図9(a)の様な受光信号
で位相差が求まった場合はステップ109に移行し、こ
こでは上記ステップ104で求めた位相差値より、測距
対象物41までの距離を算出してステップ111へ進
む。
Next, in step 105, it is judged whether or not the phase difference is found. If the phase difference is found from the received light signal as shown in FIG. 9A, the process proceeds to step 109, in which the above step 104 is carried out. The distance to the object 41 to be measured is calculated from the obtained phase difference value, and the process proceeds to step 111.

【0034】一方、上記ステップ105にて図9
(b),(c)の様な受光信号である為に位相差が求ま
らなかった場合はステップ106に移行し、CCD
(L)11のA/D変換値を基に該CCD(L)11上
の受光像の重心を求める。CCD上の受光像の重心の求
め方は、画素信号のピークの画素としたり、画像の傾斜
角から画素間を補間して画素ピッチより細かく算出する
方法で行っても良い。
On the other hand, in step 105, as shown in FIG.
If the phase difference cannot be obtained because of the received light signals as shown in (b) and (c), the process proceeds to step 106 and the CCD
The center of gravity of the received light image on the CCD (L) 11 is obtained based on the A / D converted value of (L) 11. The center of gravity of the light-receiving image on the CCD may be determined by using the pixel at the peak of the pixel signal, or by interpolating the pixels from the tilt angle of the image and calculating more finely than the pixel pitch.

【0035】続いてステップ107において、CCD
(L)11の何れかの画素の信号レベルが所定の値より
大きいかどうかを判定し、図9(b)の様な信号でレベ
ルが大きければ重心算出の信頼度が高いものとしてステ
ップ108に移行し、ここでは上記ステップ106で求
めたCCD(L)11の重心位置により距離を算出して
ステップ111に進む。
Then, in step 107, the CCD
(L) It is determined whether the signal level of any pixel of 11 is higher than a predetermined value, and if the level of the signal as shown in FIG. Then, the distance is calculated based on the position of the center of gravity of the CCD (L) 11 obtained in step 106, and the process proceeds to step 111.

【0036】また、上記ステップ107にて図9(c)
の様な信号でCCD(L)11の何れの画素の信号レベ
ルも所定値より小さい場合は、重心算出の信頼度が低
い、または遠距離で反射光が返ってこないものとしてス
テップ110へ移行し、ここでは測距値を指定距離(例
えば無限遠)としてステップ111へ進む。
Further, in step 107 described above, FIG.
If the signal level of any pixel of the CCD (L) 11 is smaller than a predetermined value with such a signal, it is determined that the reliability of the calculation of the center of gravity is low, or the reflected light does not return at a long distance, and the process proceeds to step 110. Here, the distance measurement value is set as the designated distance (for example, infinity) and the process proceeds to step 111.

【0037】そして、ステップ111において、上記I
RED駆動手段23を介してIRED16を消灯し、次
のステップ112で一連の測距動作を終了する。
Then, in step 111, the above I
The IRED 16 is turned off via the RED drive means 23, and a series of distance measuring operations are ended in the next step 112.

【0038】(実施の第2の形態)図3は本発明の実施
の第2の形態に係る測距装置の回路構成を示すブロック
図であり、図10及び図1と同じ部分は同一符号を付
し、その説明は省略する。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of a distance measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention, and the same portions as those in FIG. 10 and FIG. The description is omitted.

【0039】図3において、19は受光素子であるとこ
ろのCCDであり、図1との相違点は、2個具備されて
いたCCD(CCD(L)11,CCD(R)12)を
1本につなげたことである。
In FIG. 3, reference numeral 19 denotes a CCD which is a light receiving element. The difference from FIG. 1 is that one of the two CCDs (CCD (L) 11, CCD (R) 12) is provided. It was connected to.

【0040】図4はこの実施の第2の形態における測距
原理を説明する為の図であり、図10との相違点は、図
3と同様に19のCCDが1本になったことである。そ
の他の構成及び配置は図2と同様であるので説明を省略
する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of distance measurement in the second embodiment, and the difference from FIG. 10 is that 19 CCDs are provided as in FIG. is there. The other configurations and arrangements are the same as those in FIG.

【0041】また、図4において、CCD19と受光レ
ンズ13の組合せと、IRED16と投光レンズ17の
組合せで H=(K×f)/x1 の関係が成り成り立っているのは明らかである。
Further, in FIG. 4, it is clear that the combination of the CCD 19 and the light receiving lens 13 and the combination of the IRED 16 and the light projecting lens 17 have the relationship of H = (K × f) / x 1 .

【0042】図5(a),(b)は、図3及び図4にお
けるCCD19の詳細を示す図であり、このCCD19
の1画素の大きさは、図8に示したCCD(L)11,
CD(R)12の1画素の大きさと同一とする。勿論、
CCD19の連続して並んだ画素S1〜S20ののピッ
チも、図8のCCD(L)11,CCD(R)12と同
じである。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the details of the CCD 19 in FIGS. 3 and 4, and this CCD 19 is shown.
The size of one pixel of the CCD (L) 11 shown in FIG.
The size is the same as that of one pixel of the CD (R) 12. Of course,
The pitch of the pixels S1 to S20 that are continuously arranged in the CCD 19 is the same as that of the CCD (L) 11 and the CCD (R) 12 of FIG.

【0043】また、CCD19の画素S1から画素S2
2までの寸法は、図8におけるCCD(L)11の画素
L1からCCD(R)12の画素R8までの寸法と同一
とする。すなわち、図5(a),(b)におけるCCD
19と図8における2つのCCDとを対比すると、図5
(a),(b)の画素S1〜S8が図9の画素L1〜L
8に、図5(a),(b)の画素S9〜S12は図8の
L8とR8の間に、図5(a),(b)の画素S13〜
S20が図8のR1〜R8に、それぞれ相当する位置
(寸法)関係にあるものとする。
Further, from the pixel S1 to the pixel S2 of the CCD 19
The dimension up to 2 is the same as the dimension from the pixel L1 of the CCD (L) 11 to the pixel R8 of the CCD (R) 12 in FIG. That is, the CCD in FIGS. 5A and 5B
19 is compared with the two CCDs in FIG.
The pixels S1 to S8 in (a) and (b) are the pixels L1 to L in FIG.
8, the pixels S9 to S12 in FIGS. 5A and 5B are located between L8 and R8 in FIG. 8 and the pixels S13 to S12 in FIGS.
It is assumed that S20 has a position (dimension) relationship corresponding to R1 to R8 in FIG.

【0044】図5(a)は、測距対象物が比較的遠距離
にある時のCCD19上の受光像とその際の画素出力を
示している。
FIG. 5A shows a light-receiving image on the CCD 19 when the object to be measured is at a relatively long distance and the pixel output at that time.

【0045】この場合、CCD19のS1画素より右側
の連続した任意の画素(例えばS1〜S4の4画素)を
WL、画素S13より右側の連続した任意の画素(例え
ばS13〜S16の4画素)をWRのウィンドウとして
設定し、位相差検出を行うことにより、前述した従来例
と同様に測距は可能である。
In this case, the continuous arbitrary pixels on the right side of the S1 pixel of the CCD 19 (for example, 4 pixels of S1 to S4) are WL, and the continuous arbitrary pixels on the right side of the pixel S13 (for example, 4 pixels of S13 to S16). By setting the window as a WR and detecting the phase difference, it is possible to measure the distance as in the conventional example described above.

【0046】図5(b)は、測距対象物が至近にある時
のCCD19上の受光像とその際の画素出力を示してい
る。
FIG. 5 (b) shows the light-receiving image on the CCD 19 when the object to be measured is in the vicinity and the pixel output at that time.

【0047】この場合、受光レンズ13を通して結像さ
れた受光像はCCD19上にあるが、受光レンズ14を
通って結像された受光像はCCD19よりはみ出してし
まっている。この様な状態で図5(a)で説明した位相
差検出を行っても、位相差検出できない。しかし、図4
で説明した通り、CCD19と受光レンズ13の組合せ
と、IRED16と投光レンズ17の組合せで、CCD
19上の受光像の重心を求めることにより、測距するこ
とは可能である。
In this case, the light-receiving image formed through the light-receiving lens 13 is on the CCD 19, but the light-receiving image formed through the light-receiving lens 14 is out of the CCD 19. Even if the phase difference detection described in FIG. 5A is performed in such a state, the phase difference cannot be detected. However, FIG.
As described above, the combination of the CCD 19 and the light receiving lens 13 and the combination of the IRED 16 and the light projecting lens 17
It is possible to measure the distance by obtaining the center of gravity of the received light image on 19.

【0048】ここで注目したいのは、前述の実施の第1
の形態で説明した図9(c)の場合は測距不可能であっ
たが、この実施の形態では、同様の距離に測距対象物が
ありながら測距可能となった点である。
It should be noted here that the first embodiment of the above-mentioned embodiment is to be noted.
In the case of FIG. 9C described in the above embodiment, it is impossible to measure the distance, but in this embodiment, it is possible to measure the distance even when the object to be measured is at the same distance.

【0049】この時の測距動作を図6のフローチャート
に従って説明する。
The distance measuring operation at this time will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0050】まず、ステップ201において、IRED
駆動手段23を介してIRED16を点灯する。そし
て、次のステップ202において、CCD19からの増
幅されてA/D変換された信号(A/D変換値)を位相
差演算手段32に取り込む。続くステップ203におい
ては、位相差を検出する為のウィンドウの初期位置をセ
ットし、続くステップ204において、(L)ウィンド
ウと(R)ウィンドウを基に位相差演算手段32により
位相差を求める。
First, in step 201, IRED
The IRED 16 is turned on via the driving means 23. Then, in the next step 202, the amplified and A / D converted signal (A / D converted value) from the CCD 19 is fetched into the phase difference calculating means 32. In the following step 203, the initial position of the window for detecting the phase difference is set, and in the following step 204, the phase difference calculating means 32 obtains the phase difference based on the (L) window and the (R) window.

【0051】次に、ステップ205において、位相差が
求まったかどうかを判定し、図5(a)の様な受光信号
で位相差が求まった場合はステップ209に移行し、こ
こでは上記ステップ204で求めた位相差値より、測距
対象物までの距離を算出してステップ211へ進む。
Next, in step 205, it is judged whether or not the phase difference is obtained, and if the phase difference is obtained with the received light signal as shown in FIG. 5A, the process proceeds to step 209, and here, in step 204 above. The distance to the object to be measured is calculated from the obtained phase difference value, and the process proceeds to step 211.

【0052】一方、上記ステップ205にて図5(b)
の様な受光信号である為に位相差が求まらなかった場合
はステップ206に移行し、CCD19の全画素のA/
D変換値を基に該CCD19上の受光像の重心を求め
る。CCD19上の受光像の重心の求め方は、前述した
様に、画素信号のピークの画素としたり、画像の傾斜角
から画素間を補間して画素ピッチより細かく算出する方
法で行っても良い。
On the other hand, in the above step 205, FIG.
When the phase difference cannot be obtained because the light receiving signal is as shown in step 206, the process proceeds to step 206 and A / A of all pixels of the CCD 19
The center of gravity of the received light image on the CCD 19 is obtained based on the D conversion value. As described above, the center of gravity of the light-receiving image on the CCD 19 may be determined by using the pixel at the peak of the pixel signal or by interpolating the pixels from the tilt angle of the image and finely calculating the pixel pitch.

【0053】続いてステップ207において、CCD1
9の何れかの画素の信号レベルが所定の値より大きいか
どうかを判定し、図5(b)の様な信号でレベルが大き
ければ重心算出の信頼度が高いものとしてステップ20
8に移行し、ここでは上記ステップ206で求めたCC
D19の重心位置により距離を算出してステップ211
に進む。
Then, in step 207, the CCD 1
It is determined whether or not the signal level of any of the pixels 9 is higher than a predetermined value, and if the signal level as shown in FIG.
8, the CC obtained in step 206 above
The distance is calculated based on the position of the center of gravity of D19, and step 211
Proceed to.

【0054】また、上記ステップ207にて、無限遠の
信号などでCCD19の何れの画素の信号レベルも所定
値より小さい場合は、重心算出の信頼度が低い、または
遠距離で反射光が返ってこないものとしてステップ21
0へ移行し、ここでは測距値を指定距離(例えば無限
遠)としてステップ111へ進む。
In step 207, if the signal level of any pixel of the CCD 19 is smaller than the predetermined value due to a signal at infinity or the like, the reliability of calculation of the center of gravity is low, or reflected light is returned at a long distance. Step 21
The process proceeds to 0, where the distance measurement value is set to the designated distance (for example, infinity) and the process proceeds to step 111.

【0055】そして、ステップ211において、上記I
RED駆動手段23を介してIRED16を消灯し、次
のステップ212で一連の測距動作を終了する。
Then, in step 211, the above I
The IRED 16 is turned off via the RED drive means 23, and a series of distance measuring operations are ended in the next step 212.

【0056】以上の実施の各形態によれば、CCD(1
1,12又は19)の出力より位相差の検出が不可能な
場合は、1つの受光レンズからの像を利用して重心位置
を求めることにより受光像位置を検出し、測距対象物ま
での距離を測距するようにしているため、測距対象物が
近距離で位相差が検出できない状況であっても、測距が
可能となる。
According to each of the above embodiments, the CCD (1
If the phase difference cannot be detected from the output of 1, 12 or 19), the light receiving image position is detected by obtaining the barycentric position using the image from one light receiving lens, and Since the distance is measured, the distance can be measured even if the object to be measured is in a short distance and the phase difference cannot be detected.

【0057】また、前記重心位置を求めることが不可能
な場合(例えばCCDの出力が小さい場合)は、測距対
象物が遠距離で反射光が返ってこないものとして測距値
を指定距離(実施の各形態では無限遠)とするようにし
ているので、従来の測距不能に対して、より実用的な測
距装置を提供することができる。
If it is not possible to obtain the barycentric position (for example, if the CCD output is small), it is assumed that the object to be measured is a long distance and the reflected light does not return. Since the distance is set to infinity in each of the embodiments, it is possible to provide a more practical distance measuring device even when the conventional distance measuring is impossible.

【0058】(発明と実施の形態の対応)上記実施の各
形態において、IRED16が本発明の投光手段に相当
し、CCD(L)11,CCD(R)12及びCCD1
9が本発明の受光手段に相当し、CPU31内の位相差
検出手段32,重心位置演算手段33及び信号出力判定
手段34が本発明の演算手段に相当する。
(Correspondence between Invention and Embodiment) In each of the above embodiments, the IRED 16 corresponds to the light projecting means of the present invention, and the CCD (L) 11, CCD (R) 12 and CCD 1 are provided.
Reference numeral 9 corresponds to the light receiving means of the present invention, and the phase difference detecting means 32, the center of gravity position calculating means 33 and the signal output determining means 34 in the CPU 31 correspond to the calculating means of the present invention.

【0059】以上が実施の形態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、これら実施の形態の
構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、
又は実施の形態がもつ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。
The above is the correspondence relationship between each configuration of the embodiments and each configuration of the present invention, but the present invention is not limited to the configurations of these embodiments, and the functions shown in the claims,
Needless to say, any configuration may be used as long as the functions of the embodiment can be achieved.

【0060】(変形例)本発明は、投光素子を複数持た
せ、多点測距を行う測距装置に対しても、応用できるも
のである。また、パッシブ方式の補助光を用いた測距装
置に対しても、本発明を応用することもできる。
(Modification) The present invention can be applied to a distance measuring device having a plurality of light projecting elements and performing multi-point distance measuring. Further, the present invention can also be applied to a distance measuring device using a passive type auxiliary light.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測距対象物が近距離である為に受光像が受光手段からは
み出してしまい、位相差の検出が不能な場合には、受光
手段の出力より該受光手段上に結像された受光像の重心
位置を求め、この重心位置から測距対象物までの距離を
求めるようにしている。
As described above, according to the present invention,
When the object to be measured is in a short distance and the received light image is projected from the light receiving means and the phase difference cannot be detected, the center of gravity of the received light image formed on the light receiving means from the output of the light receiving means. The position is calculated, and the distance from the center of gravity position to the object to be measured is calculated.

【0062】よって、測距対象物が近距離である為に位
相差が検出できない状況であっても、測距を行うことが
できる。
Therefore, even if the phase difference cannot be detected because the object to be measured is a short distance, the distance can be measured.

【0063】また、本発明によれば、受光手段上に結像
された受光像の重心位置を求めることが不可能な場合
(例えば受光センサ出力が小さい場合)は、測距対象物
が遠距離で反射光が返ってこないものとして測距値を指
定距離(例えば無限遠)とするようにしている。
Further, according to the present invention, when it is impossible to obtain the barycentric position of the received light image formed on the light receiving means (for example, when the light receiving sensor output is small), the object to be measured is at a long distance. The distance measurement value is set to a specified distance (for example, infinity), assuming that the reflected light does not return.

【0064】よって、従来装置では測距不能としていた
のに対し、測距値を指定距離とすることで、より実用的
な測距装置とすることができる。
Therefore, while the distance measurement cannot be performed in the conventional apparatus, the distance measurement value can be set to the designated distance to provide a more practical distance measurement apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の第1の形態に係る測距装置の回
路構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a distance measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の測距装置の一連の動作を示すフローチャ
ートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a series of operations of the distance measuring device of FIG.

【図3】本発明の実施の第2の形態に係る測距装置の回
路構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of a distance measuring device according to a second embodiment of the invention.

【図4】図3の測距装置の測距原理を説明する為の図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining a distance measuring principle of the distance measuring device in FIG.

【図5】異なる距離に測距対象物が位置する際に図3の
CCDに結像される受光像とその画素出力を示す図であ
る。
5 is a diagram showing a light-receiving image formed on the CCD of FIG. 3 when the object to be measured is located at different distances, and its pixel output.

【図6】図3の測距装置の一連の動作を示すフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a series of operations of the distance measuring device of FIG.

【図7】一般的なアクティブ方式の位相差測距装置の原
理を説明する為の図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of a general active type phase difference distance measuring apparatus.

【図8】図7の各CCDについて説明する為の図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining each CCD in FIG. 7.

【図9】異なる距離に測距対象物が位置する際に図8の
各CCDにそれぞれ結像される受光像とその画素出力を
示す図である。
9 is a diagram showing a light-receiving image formed on each CCD in FIG. 8 and a pixel output thereof when the object to be measured is located at different distances.

【図10】図7に示した測距系を用いた測距装置の回路
構成を示すブロック図である。
10 is a block diagram showing a circuit configuration of a distance measuring device using the distance measuring system shown in FIG.

【図11】図10の測距装置の一連の動作を示すフロー
チャートである。
11 is a flowchart showing a series of operations of the distance measuring device in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12 CCD 13,14 受光レンズ 16 IRED 19 CCD 31 CPU 32 位相差演算手段 33 重心位置演算手段 34 信号出力判定手段 11, 12 CCD 13, 14 Light receiving lens 16 IRED 19 CCD 31 CPU 32 Phase difference calculation means 33 Center of gravity position calculation means 34 Signal output determination means

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測距対象物へ光を投射する投光手段と、
該投光手段の測距対象物での反射光を受光する受光手段
と、前記測距対象物での反射光を前記受光手段上に結像
させる為の複数のレンズとを備え、前記受光手段の出力
により位相差を検出し、測距対象物までの距離を測距す
る測距装置において、 前記位相差の検出が不可能な場合、前記受光手段の出力
に基づいて前記受光手段上に結像された受光像の重心位
置を求め、測距対象物までの距離を算出する演算手段を
設けたことを特徴とする測距装置。
1. A light projecting means for projecting light onto an object to be measured,
The light receiving means is provided with a light receiving means for receiving the reflected light of the distance measuring object of the light projecting means, and a plurality of lenses for forming an image of the reflected light of the distance measuring object on the light receiving means. In the distance measuring device that detects the phase difference based on the output of the above, and the distance to the object to be measured is not detected, the phase difference is detected on the light receiving means based on the output of the light receiving means. A distance measuring device comprising a calculation means for obtaining a barycentric position of an imaged light receiving image and calculating a distance to a distance measuring object.
【請求項2】 前記受光手段は、複数の光電変換素子を
ライン状に並べたものを、複数個有して成ることを特徴
とする請求項1記載の測距装置。
2. The distance measuring device according to claim 1, wherein the light receiving unit includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a line.
【請求項3】 前記受光手段は、CCDであることを特
徴とする請求項2記載の測距装置。
3. The distance measuring device according to claim 2, wherein the light receiving means is a CCD.
【請求項4】 前記受光手段上に結像された受光像の重
心位置を求めることが不可能な場合は、測距値を指定距
離にするようにしたことを特徴とする請求項1記載の測
距装置。
4. The distance measurement value is set to a specified distance when the barycentric position of the received light image formed on the light receiving means cannot be obtained. Ranging device.
【請求項5】 前記指定距離は、無限遠であることを特
徴とする請求項4記載の測距装置。
5. The distance measuring device according to claim 4, wherein the designated distance is infinity.
【請求項6】 前記投光手段は、測距対象を照明する為
の補助光を発するものであることを特徴とする請求項1
記載の測距装置。
6. The light projecting means emits auxiliary light for illuminating a distance measurement target.
The distance measuring device as described.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010249697A (en) * 2009-04-16 2010-11-04 Sharp Corp Optical distance measuring device and electronic device using the same

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JP2010249697A (en) * 2009-04-16 2010-11-04 Sharp Corp Optical distance measuring device and electronic device using the same

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