JPS63140909A - 距離分布測定方法及びこれに用いる輻輳合せ機構 - 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】 ［Ａ業にの利用分野］ 未発１！１１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Ｊ１１定する方υ、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
測定はたとえば日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１ 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こし、これら２つの
測定−ｒ一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１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、ｌ０ＩＡ、１０
２Ａはそれぞれそれらの光軸である。レンズｌｏｔ、１
０２は光軸１０１Ａ、１０２Ａが平行になる様に１１つ
レンズ中心間を結ぶ直線（）、（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
ηにＪ１４定手段１０３が配置されており、レンズ１０
２の後方には距離Ｆだけ隔てられた位とに測定手段１０
４が配ｔ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＋ｈ１０１　Ａ
　Ｊ二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Ｆ段１０３１−での物体１０５の像
ｌＯ６は光軸１０１Ａ上に存在し、同様にレンズ１０２
による３１１Ｉ定「１段Ｌｏｌｌ−での物体１０５の像
１０７は光軸１０２Ａ七に存在する。

第９図（ｂ）においては物体１０５が光軸１ＯＩＡ上に
おいてイｊ限の距離Ｘだけ離れた位とに存在する。この
場合には、レンズ１０１による測定−ｒ−に、＆　１０
３　上テノ物体１０５（７）像１０６　ｉｆ光軸１０１
ＡＩＺに存在するが、レンズ１０２による測定手段１０
ｊＬ−での物体１０５の像１０７は光軸１０２Ａから距
離り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！１１Ｄを
測定手段で検出することによって、レンズｌＯｆ、１０
２と測定手段と１０３，１０４との間の距＃Ｆ及び基線
長りから、測定すべき距＃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°ｆ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
度分布と他力の測定「段１０４における照度分４ｊとの
相関をとることが行なわれる。

第１０図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はこの様な相開法の原
理を説ＩＪＩ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。

ＥＨ１１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個の受光要素を右
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（ｍａｎ）、即ち、光軸１
０１ＡＩ（７）物体まテノ距離を測定するとすれば、レ
ンズｌｏｔ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１
０７は物体までの距離に応じて位置が変化するので、Ｃ
ＣＤ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、Ｃ
ＣＤアレイ１０３を基準視野と称し、ＣＣＤアレイ１０
４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７ｆＳ１０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１倍
率が等しい）ので、像１０６の照度分布と像１０７の照
度分布とは光軸から距＃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、
先ず基準視デナにおける第１−　ｎ番［１の受光要素の
出力Ｓ　（１）〜Ｓ　（ｎ）と参照視野における第１〜
ｎ番口の受光要素の出力Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）との対応す
る出力どうしの差の和を求める０次に同様にして、基準
視野における第１〜ｎ番［１の受光要素の出力Ｓ　（１
）　−３（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。以ド、同様にして ＣＯＲ（ｍ　−ｎ　＋　１） ；Σ［Ｓ　（ｋ）　−Ｒ（ｋ＋ｍ　−ｎ）　］ｋ＝１ 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ＩＩ／ｉ　（理想的にはＯ）となるＧＯＨの番す
を選び、その番号にＣＯＤアレ・ｆの１受光要素の幅を
乗することによりＩ−、記り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ｔ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
相関法に基づく距敲膓定を各方向に関し行なってＪ、’
；］囲環視環境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？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３一定を筒易に実行
し得る光学的距離分布Δ一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ｒ一段］ 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Ｐ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
Ｆ段との間隔及び２つの照度分１１ｒ測定手段の間隔を
変化させながら各１ｉ１１．度分ｌｒｉ測定手段により
照度分布を川定し、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
値具り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一
し位置について物体までの距離を算出することを４５徴
とする、距離分布Ａ一定定法法が提供される。

また１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１；同一の焦点
距離を右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外４ｉ測
定「１段とを有し、上記照度分布測定手段のうちの少な
くとも一方が他方の照度分布測定手段に対し基線方向に
移動可能であり几つ上記光学系が上記照度分布測定手段
に対し光軸方向に移動可清であり、Ｌ記移動可能な照度
分布測定手段と光学系との間が」−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移
動可鋤な照度分布測定ｐ段が基線方向に移動し往つ上記
光学系が光軸方向に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
外ａｉ　Ｊｌｌｌｌ投手段間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］ 以ド１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
れる本発明の輻幀合せ機構の一実施例を示すＪｌ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、ＩＡは
該レンズｌ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ｌの光軸ＩＡ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」−配光軸方向に延びたガイド長穴１
４ａ。

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ビンであり、これら
はそれぞれ［−記ガイド長穴Ｌ４ａ。

１４ｂに嵌合されている。上記付届部材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）に突出せるガイドビ
ン１６が付設されている。

尚、−Ｆ記しンズ１．２の焦点距離はともにＦである。

一力、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１１，１
２を光軸方向に往復移動させるための駆動Ｌ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」二足連結部材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をイ１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２
０ｃ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１ユ記回転軸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、＝一方に記腕２０
ｂの先端部にはト記回転軸２０ｃの中ＩＯ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ビン１６は４二
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
突出せるガイドビン２４が付設されている。そして、該
カイドピンは上記ガイド長穴２１ｂに区会されている。

また、支持体２３にはノ、（線方向に延びたガイド長穴
２５ａ、２５ｂが形成されている。２６ａ、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２５ａ、２５
ｂに嵌合されている。

第１図においては、レンズｌの中心とレンズ２の中心と
は基線方向に距ＭＬを陥てて位置しており、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
に距離りを隔てて位置しており、］Ｌ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ｉＩｌ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０だけ回転させた
状７Ｅを示すものである。この回転により、鏡筒１１，
１２は光軸方向に図中ト方へと距離ΔＦだけ移動する。

一方、二の回転により、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、Ｃ
ＣＤ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７．（Ｖｊ力
方向時に、該クランクレバー２０の回転軸２゜Ｃ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ｒ’、ｇ　）ｉｌ転軸２０ｃ
の中心からＪ−記支持体２３に付設されたガイドピン２
４の中心までの距離をＡ◆Ｌとしておく（ここで、Ａは
比例定数である）。

この場合、 ΔＬ＝ＡａＬＩＩｔａｎＯ ΔＦ＝Ａ拳Ｆ＠ｔａｎＯ となり、従って、 Ｌ’／Ｆ’＝　（Ｌ＋ＡｓＬ＊ｔａｎθ）／　（Ｆ＋Ａ
−Ｆ＠ｔ　ａｎＯ） ＝Ｌ　（１＋Ａａｔ　ａｎＯ） ／Ｆ　　（１＋Ａ　　争　ｔ　　ａｎＯ）＝Ｌ／Ｆ となる。

第３１４は上記第１〜２図に示される輻幀合せ機構を用
いた未発Ｉ！＋１による距離分！τｊ測定方法を実施す
るだめの装置の−・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２
２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
要ぶからの画素上）号が出力され画像情報（１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
情報信号の微分信りがｊすられる。該微分信剥は時系列
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
画素信りに対する増分の時系列的信号を仕法するもので
あり、画像情報信号を−・画、Ｌ分だけラッチしておき
続いて入力される画素（Ｘ号に夕・１し引算することに
より得ることができる。

トー記微分回路３３．３４の出力は差分回路３５に人力
され、ここでは２つの微分値リーの差信号が得られる。

Ｌ記差分回路３５の出力はＡ／Ｄコン八−へ３６に入力
され、ここで上記差信号がデジタル化される。

」−記Ａ／Ｄコン／ヘータ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。

−［−記〃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ＷＫさせる１段が利用される
。従って、Ｌ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、＋＊　Ａ　７　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では人力信号の絶対イＩｆｉと所定の第１
のしきい値との比較が行なわれ、人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コンノ〜−タ３６か
らの入力信号の絶対値と所定の第２のしきいイ〆１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の出力とに記比較回路４０の出力とがＡ
ＮＤ回路４１に人力され、ここで双方の人力信号のＡＮ
Ｄ信号が得られる。

、Ｊ　Ａ　Ｎ　Ｄ回路４１の出力はＣＰＵ４２に人力さ
れる。

一方、［−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５．該信号は距離算出回路４
３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この動作即ち本発明方法の一実施例
を説ＩＪＩする。

第４図（ａ）、（ｂ）は本実施例の測定の詳細を説Ｉｌ
ｌするための光学図である。

物体５は光軸ＩＡ、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とし仕つレン
ズ１．２とＣＣＤアレイ３．４との間の距離をレンズの
焦点孔ｇＩＦ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ｌによるＣＣＤアレイ３−ヒの画
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ｊ息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の出力である微分性−）は
、それぞれ第５図（ｃ）、（ｄ）の様になる０画像情報
信号はＣＣＤアレイ−１−の画像のぼけによりなだらか
な信号であるので、微分信号の絶対イダ１は小さい。

差分回路３５では１．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１５号列が形成され
、該差信ｔ）は第５図（ｅ）の様になる。該出力材りは
上記全分信′−）の絶対イ〆Ｉが小さいことにノｙづき
絶対イｌ１ｌ（が小さい。

該差分回路３５からの出力信号−はＡ／Ｄコン八−へ３
６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Ｌ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７ｐ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３日では該＆に回路からの
人力信号のダミーとしてＡ／Ｄコン八−へ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Ｏの信号となる。

従って、上記比較回路４０への人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Ｏとなる。

−・力、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（Ｉｊが
小ぎいので、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Ｏとなる。

このＡＮＤ回路４１の出力がＣＰＵ４２に入力され、１
１に信号中にはｌ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ｙ島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．
４１＝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７凪に近づいたものとなる。但し、Ｃ
ＣＤアレイ４−ヒでの画像は物体５の像がＬ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ｙＢはＦ：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１−
足温２図の状ｆｆ、に相当する。

木実に例においては、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Δ
Ｌ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こすること
になる。

即ち、］二記の様に、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 が成すケつ、これらの式から。

ｌ／Ｆ＝　１／　［Ｘ−ＣＦ＋ΔＦ）］＋１／（Ｆ＋Δ
Ｆ） 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ｊＢ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にの画像は第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」−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
で中央かられ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−にの画像はＣＣＤアレイ３」
−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ちする。

従って、微分回路３３．３４の出力である微分値ｔ）は
、それぞれ第６図（Ｃ）、（ｄ）の様になる。画像情報
信号はＣＣＤアレイにのｌ１ｌｊ像が殆ど合焦状態であ
ることに基づきエツジ部の傾きがかなり急な信号である
ので、微分信号には該エツジ部に絶対値の比較的大きな
部分があられれる。

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への入力信吟は該比較回路に
設定されているしきいイ１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Ｏ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Ｏとなる。

このＡＮＤ回路４１の出力がＣＰＵ４２に入力され、該
信１）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１ムとなるが、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）
の林になり、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　ｌ
：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にの画像はＣＣＤアレイ３Ｌ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
に基づきエツジ部Ｅの傾きが極めて急であるので、ＷＬ
分信号には該ニー２ジ部Ｅに絶対値の十分に大きな部分
があられれる。

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１ｉｉｉ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の出カイ、−３号−は第
７図（ｅ′）の様になる。

従って、上記比較回路４０への入力値−）には該比較回
路に設定されているしきいイｒｔｉ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への人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に人力され、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）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１次の関係式
Ｘ＝Ｌ′・Ｆ′／ΔＬ ＝Ｌ−Ｆ／ΔＬ を用いて、物体５までの距ｇＩＸを算出する。

該算出された距ａＸの（ｔｉはＣＰＵ４２に入力され、
［二記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）においては各エツジ部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
によりエツ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
る画像のエツジｉ’１１Ｅに石目した場合の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ＯとなるＣＣＤアレ
イ間距離を検出しているので、合焦状ＩＥの検出が容易
であり、几つ検出精度が上方に高い。

以りの実施例においては、物体のエツジ部が等距離で２
箇所である例が示されているか、−・般的には周囲環境
にはこの様な物体エツ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ｊＥ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、各エツジ部ごとに距離測
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ｔ）をｊ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１
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Ｏ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。

」二記実施例においては差分回路３５の出力をＡ／Ｄコ
ン／１−夕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。

ｈ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、Ｕ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幀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１■分布測定−Ｆ段
間の距離検出のためのセンサを別途配置してもよい。

Ｌ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ＣＣＤ７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１本発明においては照度
分ｉＨ３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２！線方向とし、１５４７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］ 以りの様な本発明距離分布測定方法によれば。

照度分４５　ＪＨ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７ｆ、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ｇ１測定
の方向の分解数は照度分４ｊ測定手段の受光安素程度に
まで高めることが回旋である。更に、本発明方法によれ
ば、相関法に比へて演算処理が簡単である。

そして１以上の様な本発明輻幀合せ機構によれば、１つ
の駆動源により光学系及び照度分４ｊ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
輻轢合せを実現することができ、かくして距離分布測定
の際の制御が筒単になりｆ［つ測定精度を向トさせるこ
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未発１
５１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
ブロー２り図である。 第４図（ａ）、（ｂ）は未発１ｊ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（ａ）　〜（ｈ）　、第６図（ａ）　〜（ｈ）及
び第７ｒＡ（ａ）〜（ｈ）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だめの装置におけるＣＣ
Ｄ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（Ｌ）　　、　（ｂ）はステレオ法の原理を説［
５１するための図である。 第１０図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は相関法の原理を、税
引するだめの図である。 ■、２：レンズ、　　　　　ＩＡ、２Ａ：光軸、３．４
：ＣＣＤアレ仁　　５：物体。 ６．７＝像、　　　　　　　１１，１２：鏡筒、２０：
クランフレへ−２ ２２、２３：支持体。 代理人　　弁理士　　山　ド　穣　羽 第１図 第３図 第４図 （０）　　　　　　（ｂ） 第５図 （ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｄ）（ｅ） （ｈ） 第６図 （ｅン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（ｅ′）（ｈ） 第７図 −−［−１−一 第８図 第９図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（ｂンＸ〜＋０５ 第１０図 手続ネ山ｊ】−ミ７！）（方式） ％式％ １　り９件の表示 特願昭６１−２８７７７８号 ２　発明の名称 距離分布測定方法及びこれに用いる輻幀合せ機構３　補
正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　（１００）　　キャノン株式会社４　代理人 昭和６２年　２月２４日 ６　補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７　補正の内容 及び第７図」と訂正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。
3. （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。
4. （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、上記照度分布測
   定手段のうちの少なくとも一方が他方の照度分布測定手
   段に対し基線方向に移動可能であり且つ上記光学系が上
   記照度分布測定手段に対し光軸方向に移動可能であり、
   上記移動可能な照度分布測定手段と光学系との間が上記
   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
   にともない上記移動可能な照度分布測定手段が基線方向
   に移動し且つ上記光学系が光軸方向に移動する様になっ
   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。