JPS62190411A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、７ＩＩＩＩ犀装置、更に詳しくは、アクティ
ブ方式で距離測定を１１なう測距装置に関する。

［従来の技術］ 従来、発光手段から被測距体に向けて光束を投射し、こ
の投射光束の被測距体による反射光を受光手段により受
光し、この受光位置の基や位置からの距離に基づいて測
距を行なうアクティブ方式の測距装置においては、一般
に、単一の投射光束を用い、上記受光位置を検出するに
ついては受光レベルが最大になるような位置まで発光手
段または受光手段を変位させる（１１−成（特開昭５９
−１３５３０８号公報等参照）がとられていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 受光レベルが最大になるような位置まで発光手段または
受光手段を変位（スキャン）させることによって受光位
置を検知し測距を９ｊう方式ては、上記変位またはスキ
ャンを行うための機械的サーボ要素を含むこととなるた
め構成か曵雑となり小型軽量化の妨げともなる。

本発明は叙にの点に鑑みてなされたちのであり、機械的
サーボ要素當を要さす、小型軽量化がはかれ、かつ簡素
な構成で高精度の測距を行なうことのできる測距装置を
提供することを１］的とする。

［問題点を解決するだめの手段および作用］本発明の測
距装置では、投光手段によって投射される複数の光束は
その投射位置から被写体までの距離に応じて、１夏敗の
光束の輪郭部間の距離が変化するようになっており、こ
の曵故の投射光束の被写体による反射光を受光手段によ
って受光し、この受光手段の出力を被写体距離識別手段
に人力することにより、同識別手段はＩＳ！数の光束が
被写体に投射されてできる冷数の投射パターンの近接度
合に応じて被写体距離を識別する信号を出力する。

［実　施　例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

本発明の測距装置の一実施例が適用されるカメラにおい
ては、第２図に示すように、撮影レンズ１を挟んで２つ
の投光部２ａ、２ｂが設けられている。この２つの投光
部２ａ、２ｂは赤外発光ダイオードよりなり、それぞれ
の光軸が撮影レンズ１の光軸に平行し、かつ同レンズ光
軸に対して対称となる位置に配設される。撮影レンズ１
の光軸」二にビームスプリンタ３が配置され、撮影レン
ズ１より入射した光を撮像面（フィルム而）と共役な位
置に結像させるようにしている。このｌＡｉ像面と共役
な位置にはＣＣＤラインセンサ４が配設され、同ライン
センサ４とビームスプリッタ３との間に１１Ｊ視光カツ
トフイルタ５が配置されている。

従って、２つの投光部２ａ、２ｂより投射されて被写体
で反射し、撮像レンズ１より入射した赤外光は、ビーム
スプリッタ３および可視光カットフィルタ５を経てＣＣ
Ｄラインセンサ４の受光面１−に受光される。

ところで、投光部２ａ、２ｂより投射される２つの光束
α２　βは細い赤外ビーム光線であり、しかも互いの光
軸が平行であるが、距離が遠去かるにしたがってこの光
束α、βは少しずつ拡散している。即ち、この２つの投
射光束α、βを遠距離。

中距離、近距離のそれぞれについて光軸に垂直な而で切
断したとすると、その断面形状は第３図に示すように、
遠距離では大きく、近距離では小さべ、中距離ではその
中間の大きさであり、このため、２つの投射光束α、β
の断面の輪郭部相互間の位置関係も距離に応じて安住し
ており、２つの光束α、βは近距離では輪郭部が完全に
離間し、中距離では接触し、遠距離では確実に交叉して
２つの光束の一部が完全に重なり合っている。

ＣＣＤラインセンサ４の受光面には、」二足２つの投射
光束α、βの被写体による反射光束が受光されるので、
このＣＣＤラインセンサ４に対する受光パターンも被写
体までの距離に応じたものとなる。即ち、被写体が遠距
離の場合は、第４図（Ａ）に示すように、２つの反射光
束の一部がＣＣＤラインセンサ４の中央部で徂なって受
光される。

このため、ＣＣＤラインセンサ４の出力４ａの波形は中
央部でさらに１段高い２段階形状のものとなる。また、
中距離の場合は、第４図（Ｂ）に示すように、２つの反
射光束が並接した状態でＣＣＤラインセンサ４に受光さ
れ、このため、ＣＣＤラインセンサ４の出力４ａは中央
部でもフラットな一段階形状の波形となる。さらに、近
距離の場合には、第４図（Ｃ）に示すように、２つの反
射光束が離間した状態でＣＣＤラインセンサ４に受光さ
れるので、ＣＣＤラインセンサ４の出力４ａの波形は中
央部で低く、その左右両位置で１；６い形状のものとな
る。つまり、被写体距離が遠距離、中距離、近距離と変
化するとき、ＣＣＤラインセンサ４の出力４ａの波形も
異なった形状になる。従っＣ５このＣＣＤラインセンサ
４の出力の波形形状を読み取ることによって逆に被写体
距離を知ることができる。

ＣＣＤラインセンサ４の出力は第１図に示すように、Ａ
／Ｄコンバータ６によってディジタル値に変換されたの
ちマイクロコンピュータ７に人力される。マイクロコン
ピュータ７では、ＣＣＤラインセンサ４のディジタル変
換された出力を、）πみ込んで信号処理し、「遠」、「
中」、「近」の距４１に応じた選択信号ＯＵＴ　　、Ｏ
ＵＴ。

０ＵＴ３を出力する。この選択信号ＯＵＴ、〜ＱＵＴ３
のいずれかが焦点調節回路８に入力されると、同回路８
はレンズ駆動用モーク９に駆動信号を送出し、撮影レン
ズ１を距離に応じた合焦位置まで移動させる。

上記マイクロコンピュータ７は、第５図に示すような信
号処理機能をＵする構成とされている。

次に、この第５図に示すマイクロコンピュータ７の信号
処理機能を第６図に示すプログラム動作のフローチャー
１・によって説明する。

マイクロコンピュータ７内の読出信号発生手段１１から
投光部２ａ、２ｂに発光伝号が送られる。

すると、ＣＣＤラインセンサ４は被写体から反射してき
た２つの光束を受光して信号型イ：：ｒを一定時間蓄積
する。そして、読出信号発生手段１１からＣＣＤライン
センサ４にクロック状の読出信号が送られると、ＣＣＤ
ラインセンサ４に蓄積された各画素の信号は、ＣＣＤラ
インセンサ４の一端部画素から他端部画素にかけて、逐
次、Ａ／Ｄコンバータ６に出力され、読出信号発生手段
１１から発せられるＡ／Ｄ開始信号とともに、ＣＣＤラ
インセンサ４の各画素信号に対応するアナログ値がディ
ジタル値に女換されてマイクロコンピュータ７に取り込
まれる。

マイクロコンピュータ７内では、Ａ／Ｄ変換されたＣＣ
Ｄラインセンサ４の出力は、逐次、エツジ検出手段１３
に人力される。ＣＣＤラインセンサ４の各画素に対応し
たディジタル信号が一端部画素のものから順次読み出さ
れてエツジ検出１段１３に人力されていくと、まず、エ
ツジ検出手段１３に最明に人力した信号はメモリＭ、に
ストアされ、次の信号からはメモリＭ２にストアされる
。

そして、このエツジ検出手段１３において、メモリＭ　
にストアされた値とメモリＭ２にストアさ工 れた値との比較がなされる。エツジ検出手段１３には基
準値設定手段１２で設定された基準値（しきい値）が参
照信号としてノテえられており、メモリＭ２の値がメモ
リＭ１の値よりさらに基準値を越えない間は、順次、メ
モリＭ２の信号が更新され、ｕ弗値を越えたものになる
と、メモリＭ２の信号は披写体からの反射光束を受光し
て立−Ｌったものと判断される。メモリＭ２の値がメモ
リＭ■の値より基準値を越えることにより、このメモリ
Ｍ２の値は１７．上りエツジ値としてエツジ値記憶手段
１４に記憶される。

一方、読出信号発生手段１１はＣＣＤラインセンサ４の
読み出し開始に同期してタイマを作動させており、この
タイマの時間がＣＣＤラインセンサ４の中央の画素の信
号の読出し時をカウントした、Ｔ−Ｔｅのとき、この中
央の画素の信号がＡ／Ｄコンバータ６でＡ／］：ｌ換さ
れて中心値記憶手段１５にメモリ値Ｍｅとして記憶され
る。このメモリ値Ｍｅと上記エツジ値記憶手段１４に記
憶されたメモリ値Ｍ２とは差検出手段１６にて比較され
る。差検出手段１６の出力は選択信号発生手段１７に人
力されるが、差検出手段１６がＭｅ　−Ｍ２〉０を検出
したときは、ＣＣＤラインセンサ４の出力４ａは、第４
図（Ａ）に示すように遠距離に対応したものと判断され
るので、このとき、選択信号発生手段１７は遠距離用選
択信号ＯＵＴ。

を焦点調節回路８のホールド回路１８に送出する。

また、差検出手段１６がＭｃ−Ｍ２−０を検出したとき
は、ＣＣＤラインセンサ４の出力４ａは、第４図（Ｂ）
に示すように中距離に対応したものと判断されるので、
このときは、選択（，１号発生手段１７は中距離用選択
信号０ＵＴ２を送出する。さζに、差検出手段１６かＭ
ｅ　　Ｍ２　＜　０を検出したときは、ＣＣＤラインセ
ンサ４の出力４ａは第４図（Ｃ）に示すように近距離に
対応したものと判断され、このとき、選択信号発生手段
１７は近距離用選択信号０ＵＴ３を送出する。ホールド
回路１８では上記各選択信号ＯＵＴ　　、０ＵＴ２゜０
ＵＴ３を保持し、レンズ駆動回路１９へそれぞれ対応す
る信号を送る。これによりレンズ駆動回路１９はレンズ
駆動用モータ９を距離に応した合焦位置まで駆動する。

上記実施例のＡ１１１距装置においては、２つの投光部
２ａ、２ｂより投光させ、その反射光の結像の中心が撮
像光学系の光軸と一致するようにしているので、視差が
生じないようになっている。また、ＣＣＤラインセンサ
４を使用していることによって簡単な条件判断で測距を
行なうことができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。

第７図は、本発明の他の実施例を示す７Ｉｌｌ＋距装置
のブロック図である。この実施例の測距装置においては
、前記実施例で用いられたＣＣＤラインセンサ４に代っ
て２つの受光素子２４ａ、２４ｂが用いられている。即
ち、この実施例が適用されるカメラの光学系については
、第８図に示すように、撮影レンズ２１の光軸を挟んで
対称な位置に、２つの投光部２２ａ、２２ｂと２つの投
光レンズ２０ａ、２０ｂが配置されており、前記実施例
と同様に投光部２２ａ、２２ｂからの投射光束は肢写体
２６で反射したのち撮影レンズの光軸に沿ってカメラ内
に入射するようになっている。ビームスプリッタ２３で
分割された撮影レンズ２１の光軸と同一光路」−二に第
１の受光素−Ｊ’２４ａが配置され、同受光素子２４ａ
から僅かに離れて第２の受光素子２４ｂが配置されてい
る。２つの受光素子２４ａ、２４ｂの前方位置にＩＩＩ
視光カットフィルタ２５が配置されている。」二足２つ
の投光部２２ａ、２２ｂは半導体レーザダイオードから
なり、その投光源は投光レンズ２０ａ、２０ｂの焦点位
置に配置されているので、投射光束は遠方まで拡散しな
い細い平行ビームとなる。投光レンズ２０ａ、２０ｂの
光軸は遠方に行くに従ってｔ′Ｌいにト１１寄る方向に
僅かに傾いており、このため、投光部２２ａ、２２ｂよ
り投射された２つの光束α。、β。の断面形状は第９図
に示すようになり、遠距離の場合は２つの光束α。、β
。の一部か重なり、中距離の場合は、光束α。とβ。の
輪郭部同士か接し、近距離のときは２つの光束α。とβ
。は離間する。従って、被写体２６て反射して受光素子
２４ａ、２４ｂの近傍に戻ってきた光は、彼′４体２６
の位置が遠Ｖ１１離にある場合、　ｌ＋ｉｌｉ離にある
場合、近距離にある場合で、それぞれ、第１０図（Δ）
、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように光量２７の分布パターン
が５゛（なる。この反射光計２７の分布パターンを見る
と、遠距離では、中央部の光量が最も大きく、その左右
の部分の光量が１段低いものとなっているので（第１０
図（八）参照）、この場合には第１．第２の受光素子２
４ａ、２４ｂが共に上記反射光を受光し、しかも第１の
受光素子２４ａの受光ｍは第２の受光素子２４ｂの受光
量の２倍となる。また、中距離では、反射光量２７の中
央部の光量もその左右の光量も同一光量であるので（第
１０図（１３）参照）、この場合には第１の受光素子２
４ａの受光量と第２の受光素子２４ｈの受光量とが等し
くなる。さらに、近距離では、反射光量２７は中央部に
おける光量がなく、その左右に光量か存在するので（第
１０図（Ｃ）参照）、この場合第１の受光素子２４ａの
出力はなく、第２の受光素子２４ｂの出力のみを生ずる
。

つまり、第２の受光素子２４ｂは距離に関係なく、常に
、２つの反射光束のうちの一方の光束のみを受光してそ
の受光量に応じた出力を生ずるが、第１の受光素子２４
ａは被写体２６が遠距離のとき２つの反射光束の受光量
に応じた出力となり、中距離のとき１つの反射光束の受
光出力となり、近距離のときは受光出力は零である。

第７図において、上記第１の受光素子２４ａの出力と第
２の受光素子２４ｂの出力は減算器２８に専かれて両者
か減算されると共に、加算器２９にも導かれて加算され
る。減算器２８で第１の受光素子２４ａの出力から第２
の受光素子２４ｂの出力が減算されると、減算ａ：ｉ２
８からは、遠距離の場合には正の信号が、中距離の場合
には零の信号か、近距離の場合には負の信号がそれぞれ
出力される。

加算器２９で第１の受光素子２４ａの出力と第２の受光
索子２４ｂの出力とか加算されると、加算器２９からは
、遠距離になるほど大きな出力信号が得られるので、こ
の加算器２９の出力はオペアンプ３８、抵抗３９および
可変抵抗４０からなるレベル１規整回路にて適正なレベ
ルとされたのち、発光駆動回路４１に与えられて、発振
２ｇ４２からの発振信号にノλいて投光部２２ａ、２２
ｂを点滅駆動するための発光駆動回路４１のケインを自
動調整しており、このため、被写体距離か近くて反射光
量が多いほど投光部２２ａ、２２ｂによる投射光量を少
なく、被写体距離が遠くて反射光量が少ないほど投光部
２２ａ、２２ｂによる投射光量を多くして距離の違いか
ら生ずる反射光量の差を補償するようにしている。

上記減算器２８の出力は同期検波回路３０に送られて発
振器４２から発せられる信号に同期して、即ち、投光部
２２ａ、２２ｂの投光に同期して検波されたのち、ホー
ルド回路３１によって保持され、極めて大きな増幅率を
持つ増幅器３２によって充分飽和されるまで増幅される
。その結果、この増幅器３２の出力は１，１−２減算器
２８の出力が正（遠距離）のときに“＋１”、零（中距
離）のときに“０”、負（近距離）のときに“−１”と
なり、コンパレータ３３の非反転入力端に入力される。

一方、図示されないモータ等のレンズ駆動手段により撮
影レンズ２１が移動すると、この撮影レンズ２１に付設
された、例えば、ポテンショメータやエンコーダ等の公
知手段からなるレンズ位置検出器３６よりレンズ位置信
号を発生する。このレンズ位置信号は上記可鹿抵抗３３
ａを介してコンパレータ３３の反転入力端に人力される
が、このレンズ位ｉ＆信号は撮影レンズ２１がそれぞれ
、遠距離、中距離、近距離の撮患位置にあるとき“＋１
“、　“０”、　“−１”の出力をコンパレータ３３の
反転入力端に送るようになっている。撮影レンズ２１は
近距離側からｊｊｊＥ限遠側へ移動されるようになって
いて、レンズ位置信号は負から１１−へと変化する。こ
のため、増幅器３２の出力とレンズ位置信号が等しくな
ったとき、即ち、撮影レンズ２１が合焦位置に至ったと
き、コンパレータ３３の出力が正から頁へと反転する。

ソレノイド回路３４はコンパレータ３３の出力が正のと
き非通電状態にあって、レンズＦ’＋’＋Ｉ一部材３５
を撮影レンズ２１の保持枠３７から離間させる位置に保
持しているが、撮影レンズ２１が合焦位置に至ってコン
パレータ３３の出力が負に転すると、ソレノイド回路３
４は通電状態となり、レンズ停止部祠３５を保持枠３７
上のロック用溝３７ａに係合させて撮影レンズ２１を停
止させる。

この実施例では、ＣＣＤラインセンサが用いられていな
いので、前記実施例に較べて構成が簡ｆｉｔになる。

なお、上述した実施例はいずれも撮影レンズを挟んで２
つの投光部を配置し、その投射光束パターンを撮影レン
ズの光軸に一致させることにより視差をなくすようにし
た構成のものであるが、例えば、第８図に示した実施例
と同様な測距装置を外部測距式で構成すると第１１図に
示す構成となる。即ち、第１１図において、撮影レンズ
２１の光軸と受光レンズ４４の光軸とが平行になるよう
にし、受光レンズ４４を挟んで、投光レンズ２０ａと２
０ｂが前述のように光軸を傾けて配置され、投光レンズ
２０ａ、２０ｂの焦点位置に光源が位置するように上記
投光部２２ａ、２２ｂが配設されている。受光レンズ４
４の光軸１−に第１の受光素子２４ａが配置され、同受
光素子２４ａからイ争かに離れて第２の受光素子２４ｂ
が配置されている。投光部および受光部をこのように構
成した場合も、」−２第８図から第１０図（Ａ）〜（Ｃ
）によって説明したと同様の１ｌｌｌｌｌｌｌｌ行動う
ことができる。

また、」二連した各実施例では、遠距離、中距離。

近距離の３点ゾーンをＪＩＩＪ距するようにしたものを
説明したか、２つの反射光束の離間距離をＣＣＤライン
センサ、或いは３個以りの受光素子によってさらに細か
い段階まで読み取れるような構成とすれば、３点に限ら
ず、多点距離を測定することができ、精度の高い７１１
１１距装置を提供することができる。

また、投射光束も２つに限らず、それ以上の投射光束を
用いるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、投射光束の受光パ
ターンを認識して測距を行なっているので、機械的なサ
ーボ要素等を全く必要とせす小ノ（°！、軽量化を図る
ことができ、かつ簡１１１−な構成で高枯庶の測距を行
なうことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を、」りす測距装置のブロ
ック図、 第２図は、Ｉ１己第１図に示す測距装置の投光部および
受光部の配置構成図、 第３図は、上記第２図中の投光部によって投射された光
束の距離に応じた断面図、 第４図（Ａ）〜（Ｃ）は、ＣＣＤラインセンサ」二に結
像された反射光束の各距離に応じたパターンと同結像パ
ターン時のＣＣＤラインセンサの出力電圧図、 第５図は、上記第１図中のマイクロコンピュータの機能
を説明するブロック図、 第６図は、上記第５図に示すマイクロコンビニーりのプ
ログラム動作を説明するフローチャート、第７図は、本
発明の他の実施例を示すｊＰＩ距装置のブロック図、 第８図は、」−２第７図にボす測ｖ巨装置の投光部およ
び受光部の配置構成図、 第９図は、−１−２第８図中の投光部によって投射され
た光束の距離に応じた断面図、 第１０図（Ａ）〜（Ｃ）は、反射光束の各距離に応じた
光電パターンと同パターンに対する受光素子の位置関係
を示す図、 第１１図は、ｄ１１１距装置における投光部および受光
部の変形例を示す配置構成図である。 ２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ−・・投光部（投光手段） ４・・・・・・・・・ＣＣＤラインセンサ（受光手段）
７・・・・・・・・・マイクロコンピュータ（識別手段
）２４ａ、２４ｂ・・・受光素子（受光手段）２８・・
・・・・減算器（識別手段） ｈ２図 ％５図 ７：７６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の投射光束の断面輪郭相互の距離が投射位置から被
   写体へ向けての距離に対し所定の相関をなすように複数
   の光束を投射する投光手段と、この投光手段による投射
   光束の被写体による反射光を受光する受光手段と、 この受光手段の出力に基づき、上記複数の光束が被写体
   に投射されてできる複数の投射パターン相互の近接程度
   から被写体距離を識別する識別手段と、 を具備してなることを特徴とする測距装置。