FR2784755A1 - Appareil de mesure de distance - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un appareil de mesure de distance destiné à mesurer la distance d'un objet.L'invention concerne un appareil de mesure de la distance d'un objet, qui comporte une ligne d'éléments de dispositif à couplage de charge (30) fonctionnant en combinaison avec un élément (40) émettant de la lumière visible pour une détection active. Une première donnée est obtenue à partir du capteur pendant que l'élément de lumière émet de la lumière et une seconde donnée est obtenue à partir du capteur en l'absence d'émission de lumière. Des éléments (CCD) correspondants de chaque donnée sont comparés et utilisés pour corriger la seconde donnée. La différence entre la seconde donnée corrigée et la première donnée permet de détecter le centre spectral d'une image reçue de l'objet.Domaine d'application : appareils photographiques, caméras vidéo, etc.

Description

L'invention concerne un appareil de mesure de distance destiné à être

utilisé avec des appareils de prise de vues, des caméras vidéo et analogues pour mesurer la distance à laquelle se trouve un objet, et elle a trait plus particulièrement à un tel appareil utilisant un procédé actif de mesure de distance qui fait appel à des capteurs à dispositifs à couplage de charges (CCD) en tant que capteurs

de réception de lumière.

Une technique de mesure de la distance à laquelle se trouve un objet, qui est le procédé passif, utilise deux capteurs recevant de la lumière, ayant le même système

optique. Ils détectent le contraste d'un objet pour déter-

miner la distance en fonction d'un décalage de position provoqué par la parallaxe de l'objet lorsqu'il est projeté sur chaque capteur de réception de lumière. Le procédé passif utilise la lumière ambiante. Il est donc possible d'exécuter une mesure précise de la distance si l'objet est assez lumineux pour que le capteur recevant la lumière détecte l'objet. Cependant, la précision baisse lorsque l'objet ne

présente pas un contraste suffisant ou est sombre.

Une autre technique pour la mesure de la distance à laquelle se trouve l'objet, qui est le procédé actif, utilise de la lumière émise depuis un élément de projection de lumière vers l'objet, laquelle lumière est alors réfléchie par l'objet et détectée au moyen d'éléments de réception de lumière. La position du centre spectral de la lumière réfléchie par l'objet est utilisée pour déterminer la distance par un procédé de triangulation. Avec le procédé actif, bien qu'une mesure de distance soit possible lorsque l'objet est sombre, n'a aucun contraste ou possède des motifs répétés qui réfléchissent la lumière, il est difficile de réaliser une télémétrie de grande précision pour un objet éloigné d'une distance relativement importante en raison d'une diminution de la quantité de lumière revenant de

l'objet par réflexion.

Avec des opérations utilisant le procédé actif, il est apparu difficile de distinguer de façon nette si la lumière revenant par réflexion de l'objet provient de la lumière ambiante et de la lumière émise par l'élément d'émission de lumière. Il est donc difficile de détecter le centre spectral de la lumière réfléchie. La distance ne peut donc pas être mesurée et une mesure de distance de grande

précision est donc impossible.

Dans certains dispositifs de mesure de distance utilisant le procédé actif, une valeur de distance de défaut prédéterminée est utilisée lorsque la luminosité de la lumière ambiante est supérieure à un niveau prédéterminé et qu'une valeur de distance n'est pas mesurable. Cependant, cette valeur de distance de défaut est établie à une valeur fixe. Par conséquent, bien que la distance mesurable puisse avoir varié sous l'effet de variations de la luminosité de la lumière ambiante, la valeur de défaut fixe est encore utilisée, ce qui rend donc impossible une mesure précise de

la distance.

Par conséquent, dans un appareil connu de mesure de distance utilisant le procédé actif, l'élément d'émission de lumière émettant de la lumière infrarouge est utilisé en combinaison avec des éléments de réception de lumière ayant une sensibilité réduite à la lumière visible, afin de permettre de distinguer entre la lumière émise par l'élément

d'émission de lumière et la lumière ambiante.

Cependant, il est alors nécessaire d'utiliser un élément d'émission de lumière et des éléments de réception de

lumière qui sont capables d'émettre et de recevoir respec-

tivement de la lumière infrarouge. Il en résulte l'impossibi-

lité d'utiliser des éléments d'émission de lumière visible ou des éléments de réception de lumière à usage général, et des pièces telles que des filtres pour séparer la lumière infrarouge de la lumière visible sont nécessaires. Ceci rend difficile la réduction du coût de l'appareil de mesure de

distance utilisant le procédé actif.

Si on utilise plutôt de la lumière visible pour une mesure de distance au moyen du procédé actif, les éléments de réception de lumière doivent alors déterminer la différence entre les quantités de lumière reçues dans le cas de la lumière réfléchie par un objet avec et sans émission de lumière par l'élément d'émission de lumière afin que le

centre spectral soit détecté.

Cependant, lorsque les éléments de réception de lumière comprennent des éléments CCD et, en particulier, lorsqu'ils constituent les éléments communs de réception de lumière pour un appareil de mesure de distance utilisant à la fois le procédé passif et le procédé actif, il est difficile de détecter avec précision la lumière émise par l'élément d'émission de lumière simplement en déterminant la différence

entre les quantités de lumière reçue par les éléments CCD.

Bien qu'une commande à temps d'intégration commune puisse être attaquée, ceci peut aboutir à une saturation des éléments CCD, rendant impossible la détection du centre spectral de la lumière émise par l'élément d'émission de lumière et réfléchie par l'objet. Bien que cette commande de la quantité de lumière puisse être exécutée, il en résulte un niveau de sortie maximal constant à la fois dans le cas o la lumière est émise par l'élément d'émission de lumière et revient de l'objet par réflexion et dans le cas o simplement la lumière ambiante revient de l'objet par réflexion sans émission de lumière par l'élément d'émission de lumière. En conséquence, le centre spectral de la lumière émise par l'élément d'émission de lumière est réfléchie par l'objet ne

peut pas être déterminé.

Un objectif de l'invention est donc de procurer un appareil de mesure de distance utilisant le procédé actif avec de la lumière visible, capable d'utiliser les éléments d'émission de lumière et des éléments de réception de lumière à usage général, même lorsque les deux procédés, passif et

actif, sont utilisés dans l'appareil.

Un autre objectif de l'invention est de proposer un appareil de mesure de distance qui utilise le procédé actif avec la lumière visible et qui réalise une mesure très précise de distance malgré des variations de la lumière ambiante. Conformément à l'invention, il est proposé un appareil de mesure de distance destiné à mesurer la distance à laquelle se trouve un objet, l'appareil comportant: un capteur de réception de lumière comportant plusieurs éléments à dispositifs à couplage de charges (CCD); un élément d'émission de lumière destiné à rayonner de la lumière vers un objet; et un système destiné à faire fonctionner le capteur en tant que capteur actif en combinaison avec l'élément d'émission de lumière pour une détection active, le système de fonctionnement obtenant une première donnée provenant du capteur pendant que l'élément d'émission de lumière émet de la lumière, obtenant une seconde donnée provenant du capteur pendant que l'élément d'émission de lumière n'émet pas de la lumière, et détectant un centre spectral d'une image reçue de l'objet en utilisant des données opérationnelles évaluées à partir des première et

seconde données obtenues.

La présente invention propose donc un appareil de mesure de distance par lequel les effets de la lumière

ambiante peuvent être annulés afin que des données correspon-

dant à la lumière émise par l'élément d'émission de lumière puissent être déterminées. Le procédé actif est donc exécuté conformément à ces données, produisant ainsi une mesure de

distance très précise même avec une lumière ambiante intense.

De plus, l'élément d'émission de lumière peut émettre de la

lumière visible plutôt que de la lumière infrarouge.

Le système de fonctionnement utilise avantageuse- ment des régions prédéterminées des éléments pour extraire de la première donnée et de la seconde donnée une donnée de35 correction, applique la donnée de correction pour corriger au moins l'une de la première donnée et de la seconde donnée, et

la donnée opérationnelle est évaluée en fonction d'une dif-

férence entre la première donnée et la seconde donnée après

l'application de la donnée de correction.

Il est avantageux que les régions prédéterminées soient situées dans une partie du capteur qui ne reçoit pas de lumière émise par l'élément d'émission de lumière et

réfléchie par l'objet.

Dans une forme de réalisation, le système de fonctionnement répète l'obtention de la première donnée et de la seconde donnée et l'évaluation de la donnée opérationnelle jusqu'à ce que la donnée opérationnelle atteigne une valeur

de défaut.

Dans une autre forme de réalisation, le système de fonctionnement établit une valeur de distance par défaut

si la donnée opérationnelle n'atteint pas une valeur prédé-

terminée. Par conséquent, dans le cas o la lumière ambiante est trop intense et o il est difficile d'effectuer une mesure efficace de la distance, une valeur de distance

est utilisée.

La valeur de distance par défaut peut être

avantageusement remplacée par une valeur de distance déter-

minée qui est évaluée en fonction d'un niveau de luminosité tandis que l'élément d'émission de lumière n'émet pas de la

lumière.

Par conséquent, même lorsqu'une valeur de distance par défaut doit être utilisée, la valeur de distance par défaut peut être modifiée suivant le niveau de luminosité de la lumière ambiante. Ceci permet à la valeur de distance par défaut d'être rapprochée d'une distance réelle de l'objet. Dans un cas, la valeur de distance par défaut est remplacée par la valeur de distance prédéterminée lorsque cette dernière est plus grande que la valeur de distance de

défaut.

Dans une variante, le niveau de luminosité est

déterminé à partir de la seconde donnée.

Dans une autre variante, le niveau de luminosité

est déterminé par un photomètre extérieur.

Le capteur de réception de lumière peut avanta- geusement être mis en oeuvre en tant que capteur passif pour

une détection passive.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatitfs et sur lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'un appareil de prise de vues auquel un appareil de mesure de distance d'une première forme de réalisation de l'invention est appliqué; la figure 2 est une vue en plan montrant la

configuration de la première forme de réalisation de l'appa-

reil de mesure de distance utilisé dans l'appareil de prise de vues de la figure 1; la figure 3 est un graphique montrant les caractéristiques de la sensibilité spectrale de pièces de l'appareil de mesure de distance représenté sur la figure 2; la figure 4 est un organigramme montrant le fonctionnement de l'appareil de mesure de distance représenté sur la figure 2;

la figure 5 est un diagramme schématique illus-

trant une mesure de distance effectuée par l'appareil de mesure de distance de la figure 2 fonctionnant en utilisant un procédé passif; les figures 6A à 6C illustrent un procédé pour détecter la position d'une image du centre spectral dans le procédé passif; la figure 7A est un diagramme schématique illustrant une mesure de distance effectuée par l'appareil de mesure de distance de la figure 2 fonctionnant en utilisant un procédé actif; la figure 7B montre un agencement d'éléments CCD

lorsque le procédé actif montré sur la figure 7A est utili-

sé; la figure 8 est un organigramme montrant le fonctionnement de l'appareil de mesure de distance de la figure 2 utilisant le procédé actif; les figures 9A à 9D montrent des niveaux de signaux de données obtenues pendant les opérations indiquées sur la figure 8; la figure 10 est une vue en plan montrant la configuration d'une deuxième forme de réalisation d'un appareil de mesure de distance selon l'invention, pouvant être appliqué à l'appareil de prise de vues de la figure 1; la figure 11 est un diagramme schématique illustrant une mesure de distance effectuée par l'appareil de mesure de distance de la figure 10 fonctionnant en utilisant un procédé actif; la figure 12 est un graphique montrant des valeurs de mesure de distance en fonction de valeurs de Lv; la figure 13 est un organigramme montrant le fonctionnement d'une troisième forme de réalisation de l'appareil de mesure de distance de l'invention, pouvant être appliqué à l'appareil de prise de vues de la figure 1, l'appareil de mesure de distance utilisant le procédé actif et faisant varier une valeur par défaut; et les figures 14A à 14B montrent la relation entre des valeurs de distance mesurables et des valeurs de distance

par défaut correspondantes dans le cas de niveaux de lumino-

sité de la lumière ambiante égaux à une valeur Lv spécifique.

En référence à la figure 1, un appareil de prise de vues de dimensions réduites comporte un boîtier ayant un

commutateur 11 de fonctions multiples, une partie d'affichage 12 à cristaux liquides (LCD) et un bouton de déclenchement 13 sur sa surface supérieure.

La face avant de l'appareil de prise de vues contient un objectif photographique 14. De plus, il est prévu une fenêtre 15 de viseur, un analyseur 16 et un appareil 17 de mesure de distance selon l'invention. L'appareil de mesure de distance est destiné à mesurer la distance à laquelle un objet devant être photographié se trouve de l'appareil de prise de vues. L'appareil de mesure de distance, qui est situé à côté de la fenêtre 15 du viseur, comporte un système optique comprenant plusieurs lentilles réalisées sous la forme d'une lentille composée 20, un capteur linéaire 30 sur lequel des images de l'objet sont formées, et une diode émettrice de lumière (DEL) 40 qui projette de la lumière sur l'objet. En référence à la figure 2, le capteur linéaire comporte une partie 31 de réception de lumière comportant plusieurs éléments du type à dispositifs à couplage de charges (CCD) disposés suivant une ligne droite. La lumière arrivant sur la partie 31 de réception de lumière est soumise à une conversion photoélectrique par les éléments pour donner une charge électrique qui y est ensuite accumulée. La charge électrique accumulée est ensuite transférée d'une manière commandée le long de la ligne pour être délivrée en sortie sous la forme d'un signal de tension à partir d'une partie de sortie 32 située à une extrémité de ligne. Le capteur linéaire 30 peut donc détecter l'intensité de lumière reçue

à la partie 31 de réception de lumière.

Dans la présente forme de réalisation, la partie 31 de réception de lumière est divisée en trois régions qui ne se chevauchent pas. Les régions situées à chaque extrémité de la ligne sont constituées sous la forme de capteurs passifs PSA et PSB, et la région centrale est constituée sous la forme d'un capteur actif AS. Un filtre 33 arrêtant la lumière infrarouge, destiné à empêcher le passage de la lumière infrarouge, est prévu sur la surface de réception de lumière du capteur linéaire de façon à couvrir les trois régions précitées. De plus, un filtre 34 arrêtant la lumière visible, destiné à empêcher le passage de la lumière visible, s'étend au-dessus de la surface de réception de lumière dans

la région du capteur actif AS.

La DEL 40 est choisie de façon à émettre une lumière d'une longueur d'onde comprise dans le domaine de la sensibilité spectrale des éléments CCD constituant le capteur linéaire 30, et également proche du domaine de la lumière infrarouge plutôt que la lumière visible. La figure 3 montre

un exemple d'un graphique des caractéristiques de la sen-

sibilité spectrale de l'élément CCD ainsi que les caractéris-

tiques de coupure des filtres de coupure 33 et 34. La DEL 40 est donc sélectionnée pour émettre une lumière d'une longueur d'onde plus grande que la longueur d'onde de coupure de 700 nm du filtre 34 et plus courte que la longueur d'onde de 800 nm du filtre 33. Par exemple, la longueur d'onde peut

être d'environ 750 nm.

La lentille composée 20 comporte deux lentilles passives PLA et PLB qui sont placées de façon à faire face aux capteurs passifs PSA et PSB, une lentille active AL qui est placée de façon à faire face au capteur actif AS, et une lentille formant condenseur CL qui est placée sur l'axe optique de la DEL 40. Chacune des lentilles passives et actives PLA, PLB, AL et la lentille formant condenseur CL sont agencées horizontalement à des intervalles prédéterminés et formées en un seul bloc. La lentille composée 20 peut être réalisée sous la forme d'un bloc de résine transparente, par

exemple.

Le capteur linéaire 30 est connecté à une unité centrale de traitement CPU 50 et à un circuit 51 d'attaque

des éléments du type CCD. Conformément à des signaux d'atta-

que provenant du circuit d'attaque, le signal de sortie provenant de la partie de sortie 32 est appliqué en entrée à l'unité CPU 50. La DEL 40 est également connectée à l'unité

CPU 50 par l'intermédiaire d'un circuit 52 d'attaque de DEL.

Comme décrit ci-dessous, l'unité CPU 50 sélectionne le procédé passif ou le procédé actif en tant qu'opération appropriée pour mesurer la distance pour l'appareil de prise de vues. L'unité CPU 50 active donc la DEL 40 afin qu'elle émette de la lumière à des intervalles prédéterminés dans un fonctionnement selon le procédé actif, tandis qu'elle empêche la DEL 40 d'émettre de la lumière dans un fonctionnement selon le procédé passif, sauf dans des cas spéciaux. Dans chaque mode de fonctionnement, le signal de sortie du capteur linéaire 30 est capté et un calcul de la distance à laquelle se trouve un objet est effectué. L'unité CPU 50 est également connectée à une mémoire vive RAM 53 destinée à stocker divers types de données nécessaires pour

le calcul de mesure de distance.

On expliquera maintenant ci-dessous la mesure

d'une distance effectuée par l'appareil décrit ci-dessus.

La figure 4 est un organigramme qui montre l'opération de mesure de distance. Un ordre de mesure de distance est d'abord appliqué en entrée à l'unité CPU 50 depuis le côté de l'appareil de prise de vues, lequel ordre amène l'unité CPU 50 à exécuter l'opération selon le procédé passif (S101). Dans cette opération selon le procédé passif,

l'unité CPU 50 délivre en sortie un ordre de début d'intégra-

tion au circuit 51 d'attaque des éléments du type CCD.

En conséquence, le capteur linéaire 30 commence une intégration, puis achève l'intégration à la réception d'un ordre de fin d'accumulation provenant du circuit d'attaque 51. Ensuite, la charge électrique accumulée dans la partie 31 de réception de lumière est transférée à la partie de sortie 32 en synchronisme avec un signal d'horloge et en est délivré en sortie en tant que données sous la forme d'un courant ou d'une tension ayant subi une conversion A/N. Les données sont stockées dans la mémoire vive RAM 53 et l'unité CPU 50 calcule ensuite, à partir d'elles, la distance à

laquelle se trouve l'objet.

L'opération de mesure de distance est la même que celle effectuée avec le procédé passif classique, mais elle sera brièvement décrite ci- dessous. En référence à la figure , une image respective de l'objet visé pour une mesure de distance est formée par les deux lentilles passives PLA et PLB sur les capteurs passifs PSA et PSB situés sur les deux

côtés du capteur linéaire 30.

Avec l'agencement illustré, la distance entre les axes optiques des deux lentilles passives PLA et PLB est D, et la distance allant des deux lentilles passives PLA et PLB jusqu'à chaque capteur passif PSA et PSB est d. Les distances de l'axe optique de chacune des lentilles passives PLA et PLB à partir d'un point particulier de chaque image de l'objet formée sur chacun des capteurs passifs PSA et PSB, par exemple, le point central horizontal, sont xl et x2, respectivement, alors que la distance allant de l'objet jusqu'à l'appareil de prise de vues est L. On peut alors déduire l'équation suivante par trigonométrie: (L + d)/L = (D + xl + x2)/D........... (1) On peut en déduire l'équation suivante: L =(D.d)/(xl +x2).................... (2) Le procédé passif exige la détection de la parallaxe résultant d'une différence de position, sur les capteurs passifs PSA et PSB, de l'image provenant du même objet. Comme montré sur la figure 6A, dans cette forme de réalisation, chacun des capteurs passifs PSA et PSB est divisé, dans la direction longitudinale du capteur linéaire 30, en trois régions définies comme étant la région de droite, la région centrale et la région de gauche, leurs

limites se chevauchant légèrement.

Comme montré sur la figure 6B, dans la présente forme de réalisation, la région de droite, la région centrale et la région de gauche de chacun des capteurs passifs PSA et

PSB comportent cinquante-quatre (54) éléments, respec-

tivement. Pour chaque région, un groupe d'éléments du type CCD, en nombre égal ou supérieur à la moitié du nombre total d'éléments dans cette région, est sélectionné en tant que région de calcul RA et RB correspondant aux capteurs PSA et PSB, respectivement. Dans cette forme de réalisation, quarante (40) éléments sont utilisés pour les régions de calcul RA et RB. Les régions de calcul RA et RB sont dispo- sées dans des positions symétriques par rapport à une ligne dans les régions s'étendant sur les deux capteurs passifs PSA5 et PSB. Des différences portant sur le signal de sortie pour chaque élément entre les deux capteurs passifs sont ensuite déterminées par décalage des éléments de chaque région de calcul, un par un et en alternance entre chaque capteur passif. Les différences entre les signaux de sortie sont

également additionnées sur les régions de calcul RA et RB.

Par conséquent, dans le cas présent, seuls quatorze (14) éléments sont décalés à chaque région de calcul RA et RB,

fournissant ainsi vingt-neuf (29) pièces de données compre-

nant des différences dans les signaux de sortie avec des

états non décalés, additionnés.

On appréciera que le nombre d'éléments dans chaque région et dans chaque région de calcul peut être modifié. La figure 6C montre que les données ont pour résultat une valeur minimale à une certaine position de décalage, grâce à quoi on peut déterminer la parallaxe (différence de phase). Par conséquent, les valeurs de xl et x2 dans les équations (1) et (2) peuvent être obtenues sous la forme d'une différence de phase (xl + x2) de façon que la

distance L de l'objet puisse être calculée.

Le calcul précité est effectué pour chacune des

trois régions de chaque capteur passif.

A présent, en référence de nouveau à la figure 4, la fiabilité des données dans le calcul de mesure de distance par le procédé passif, comme décrit précédemment, est estimée dans une étape S102. Lorsqu'il est déterminé que des données fiables sont présentes, les données les plus fiables sont sélectionnées (S106) en tant que données de mesure de distance pour obtenir une valeur de distance (S107), et la

mesure de distance est ensuite finie (S108). Dans l'estima-

tion de la fiabilité, par exemple, le calcul peut être effectué pour chacune des trois régions divisées de chaque capteur passif PSA et PSB, respectivement, plusieurs calculs

étant effectués pour chaque région.

Une valeur moyenne et une variation pour chaque donnée de mesure de distance sont calculées à partir de la

pluralité de données de mesure de distance ainsi obtenues.

Une donnée qui a une valeur moyenne et une valeur de varia-

tion dans une plage prédéterminée d'erreurs est considérée comme étant une donnée fiable. Ensuite, l'une des données les plus fiables est sélectionnée à partir des données fiables, et une mesure de distance est calculée à partir de cette

donnée sélectionnée.

S'il est estimé qu'aucune donnée fiable ne peut être obtenue dans l'étape S102, l'unité CPU 50 exécute

l'opération selon le procédé actif (S104).

Avant d'effectuer l'opération selon le procédé actif, il est déterminé si la luminosité de la lumière

ambiante (valeur Lv) mesurée par un photomêtre (non repre-

senté) est égale ou supérieure à un certain niveau (S103).

Avec une valeur de Lv égale ou supérieure à un certain niveau, tandis que la lumière émise par la DEL 40 est

réfléchie par un objet avec le procédé actif, il est dif-

ficile, pour le capteur linéaire 30 recevant la lumière réfléchie, de distinguer nettement la lumière réfléchie de la

lumière ambiante. Ceci provoque une diminution de la préci-

sion de la mesure de distance, en sorte qu'il est impossible d'obtenir des données fiables. Dans ce cas, lorsque la valeur Lv est égale ou supérieure à un certain niveau, la valeur de mesure de distance est établie à une valeur prédéterminée par défaut (S109). La valeur par défaut est normalement établie à 2 à 3 m. Ceci est basé sur le fait que des images sont souvent prises alors qu'un objet auquel une valeur par défaut est associée, est normalement positionné à 2 à 3 m. Ceci est basé sur le fait que les images sont souvent prises avec un objet espacé de 2 à 3 m d'un appareil de prise de vues. Par conséquent, lorsque les données de mesure de distance ne peuvent pas être considérées comme étant fiables, on adopte la valeur par défaut qui augmente à un certain degré de la probabilité de prise d'une vue au point en même temps que

d'une profondeur de champ convenable.

Lorsque la valeur Lv est inférieure au certain niveau mentionné cidessus, on active le mode utilisant le

procédé actif (S104).

L'opération de mesure de distance pour le procédé

actif sera expliquée ci-dessous en référence à la figure 7.

La DEL 40 émet de la lumière vers un objet. Cette lumière est réfléchie par l'objet d'une lumière diffuse et une image est formée sur le capteur actif AS au moyen de la lentille active AL. L'axe optique de la lumière réfléchie par diffusion par l'objet peut être détectée auparavant pour établir un centre pour l'axe optique, puis le capteur actif AS peut détecter le centre spectral de l'image de l'objet. Dans le cas présent, le centre spectral est détecté en tant que position de l'élément du type CCD ayant la valeur d'intensité lumineuse la plus élevée parmi la pluralité d'éléments CCD constituant

le capteur actif AS.

Si la distance de l'objet à l'appareil de prise de vues est L, la distance de la DEL 40 à l'axe optique de la lentille active AL est Dl, la distance entre la lentille active AL et le capteur actif AS est d et la distance du centre spectral de l'image détectée de l'objet jusqu'à l'axe

optique de la lentille active x3, on en déduit alors l'équa-

tion suivante: (L + d)/L) = (D1 + x3)/D1...............(3) On peut en déduire l'équation suivante: L = (Dl.d)/x3.................

.....(4) Comme mentionné précédemment, lorsque la lumière ambiante est lumineuse, il peut souvent être difficile de distinguer entre la lumière émise par la DEL 40 et réfléchie..DTD: par l'objet et la lumière ambiante réfléchie par l'objet.

Dans la première forme de réalisation de l'inven- tion, on utilise un procédé par lequel on obtient un ensemble de données

en détectant la lumière réfléchie par l'objet dans le cas o la DEL 40 n'émet pas de lumière, et on obtient un autre ensemble de données en détectant la lumière réfléchie par l'objet dans le cas o la DEL 40 émet de la lumière. En soustrayant les deux ensembles de données, on peut extraire la lumière produite uniquement par la DEL 40 et réfléchie par l'objet. Il en résulte que la valeur de Lv dans l'étape S103, à laquelle une valeur de distance par défaut est utilisée, peut être augmentée. Bien que cette forme de réalisation soit décrite avec une DEL 40 émettant de la lumière infrarouge, il faut noter qu'une DEL émettant de la lumière visible peut

être employée à la place.

L'opération de détection de cette manière du centre spectral pour le procédé actif sera maintenant expliqué en référence à l'organigramme de la figure 8 et aux

diagrammes de niveau de signaux de la figure 9.

Tout d'abord, l'unité centrale de traitement CPU délivre en sortie un signal au circuit 52 d'attaque de DEL pour activer la DEL 40 afin qu'elle émette de la lumière de façon que l'objet soit irradié par la lumière émise à travers la lentille formant condenseur CL (S201). De plus, en synchronisme avec cette opération, l'unité CPU 50 délivre en sortie un ordre de commencement d'intégration pour le circuit

51 d'attaque CCD (S202).

En conséquence, le capteur actif AS commence à intégrer la lumière reçue, qui comprend le mélange de lumière émise par la DEL 40 et réfléchie par l'objet ainsi que de lumière ambiante réfléchie par l'objet. L'intégration est arrêtée à la réception d'un ordre de fin d'accumulation provenant du circuit d'attaque 51 (S203). Ensuite, la charge électrique accumulée dans la partie 31 de réception de

lumière est transférée à la partie de sortie 32 en synchro-

nisme avec un signal d'horloge et en est délivrée en sortie en tant que donnée sous la forme d'un courant ou d'une tension ayant subi une conversion A/N. Cette donnée est ensuite stockée dans la mémoire vive RAM 53 (S204) en tant que DONNEEl, montrée à gauche sur la figure 9A, et le circuit

52 d'attaque de la DEL éteint la DEL 40 (S205).

Ensuite, dans des étapes S206 à S208, on répète les processus de l'étape S202 à S204, mais on notera que la DEL 40 n'émet pas de lumière en sorte que le capteur AS ne reçoit que de la lumière ambiante réfléchie par l'objet. La donnée délivrée en sortie par la partie de sortie 32, à ce moment, est stockée dans la mémoire RAM 53 en tant que

DONNEE2, indiquée à droite sur la figure 9A.

Ensuite, l'unité CPU 50 commence une opération pour évaluer le niveau des signaux de plusieurs éléments CCD dans une zone non utilisable NA du capteur actif AS. Comme montré sur la figure 7B, le capteur actif AS est défini dans ce cas de façon à avoir un certain nombre d'éléments CCD dans la région centrale en tant que zone utilisable UA pour une mesure de distance, les éléments CCD situés dans les régions de part et d'autre de la région centrale en tant que zones non utilisables NA ne recevant pas la lumière émise par la

DEL 40 et réfléchie par l'objet.

Dans le cas présent, comme montré sur la gauche de la figure 9B, l'unité CPU 50 contrôle d'abord le niveau du signal de chacun de 10 éléments CCD situés dans la zone non utilisable de la DONNEEl afin de déterminer un niveau moyen LA1. Ensuite, comme montré à droite sur la figure 9B, l'unité CPU 50 contrôle le niveau du signal de chacun de 10 éléments CCD correspondants dans la zone non utilisable de la DONNEE2 pour déterminer un niveau moyen LA2. On appréciera qu'on peut

contrôler un nombre différent d'éléments CCD (S209).

Ensuite, le rapport des niveaux moyens LAl à LA2

est déterminé et la donnée stockée est corrigée par multi-

plication de l'un d'eux par le rapport. Dans le cas présent, la DONNEE2 est corrigée (S210). Par exemple, lorsqu'un rapport des niveaux LAI et LA2 est 1/2, la DONNEE2 est multipliée par 1/2, ce qui donne une donnée corrigée DONNEE2' comme montré sur la droite de la figure 9C. De cette manière, les deux ensembles de données, comme montré sur la figure 9A

à 9D, sont rendus égaux et normalisés.

Ensuite, la différence entre ces données est

déterminée (étape S211) afin que la donnée, DONNEE0, cor-

respondant uniquement à la lumière émise par la DEL 40 et réfléchie par l'objet, soit déterminée, comme montré sur la

figure 9D.

Ensuite, en détectant l'élément CCD qui produit la crête pour la DONNEE0, on peut détecter le centre spectral de l'image de l'objet. A partir de ceci, on peut déterminer la distance de l'objet en évaluant la valeur de x3 dans les

équations (3) et (4) (S213, S214).

Avant l'étape S213, la valeur de crête de la

donnée DONNEE0 est comparée à une valeur de défaut (S212).

Lorsque la valeur de crête est inférieure à la valeur par défaut, les étapes S201 à S211 sont répétées, les niveaux résultant des signaux de données évalués DONNEE0 étant

additionnés entre eux.

Le procédé décrit ci-dessus élimine donc les effets de la lumière ambiante pendant l'exécution du procédé actif et permet donc une augmentation de la précision de la

mesure de distance.

Lorsque l'opération par le procédé actif (S104) est effectuée, il est avantageux que la DEL émette de la lumière de façon répétée pour produire une donnée de mesure de distance à chaque émission de lumière afin que plusieurs

données de mesure de distance soient produites.

Comme montré sur la figure 4, on détermine si une donnée fiable de mesure de distance est obtenue à partir de la pluralité de données, par exemple, d'une manière similaire à celle utilisée pour l'opération par le procédé passif (S105). Lorsqu'il est déterminé qu'une donnée fiable est présente, une donnée de mesure de distance est sélectionnée (S106) et la donnée sélectionnée est utilisée en tant que

valeur de distance (S107).

Si on n'obtient aucune donnée fiable de mesure de distance, par exemple dans le cas o le signal de sortie de la DEL 40 est trop faible ou bien dans le cas o l'objet est trop éloigné pour identifier avec précision la position du centre spectral de l'image, la valeur par défaut précitée est

utilisée en tant que valeur de distance (S109).

La figure 10 illustre une vue en plan montrant la configuration d'une deuxième forme de réalisation d'un appareil 17' de mesure de distance selon l'invention qui peut

être appliqué à l'appareil de prise de vues de la figure 1.

Les constituants qui sont communs à la première forme de

réalisation portent les mêmes références numériques.

L'appareil 17' de mesure de distance, qui est situé sur le côté de la fenêtre 15 du viseur de l'appareil de prise de vues de la figure 1, comporte une lentille composée ', un capteur linéaire 30' sur lequel des images de l'objet sont formées, et une diode émettrice de lumière (DEL) 40' qui est capable d'émettre de la lumière de l'une de longueurs d'ondes comprise dans une région de la lumière visible pour irradier l'objet de lumière. Le capteur linéaire 30' comporte une partie 31 de réception de lumière comprenant plusieurs éléments du type CCD disposés sur une ligne droite. La façon dont les charges électriques s'accumulent et sont transférées à la partie de sortie 32 est identique à celle décrite en référence à la figure 2 et elle ne sera pas répétée ici. Un certain nombre des éléments CCD situés dans la région

centrale du capteur linéaire 30' sont définis comme consti-

tuant une zone utilisable UA pour une mesure de distance, les éléments CCD situés dans les régions de part et d'autre de la région centrale constituant des zones non utilisables NA qui ne reçoivent pas la lumière émise par la DEL 40 et réfléchie

par l'objet.

La lentille composée 20' comprend une lentille formant condenseur 21 qui est placée sur l'axe optique de la DEL 40' afin de condenser la lumière émise par la DEL 40' vers un objet situé en avant de l'appareil de prise de vues, et une lentille convergente 22 destinée à faire converger la lumière réfléchie par l'objet pour former des images sur le capteur linéaire 30' La lentille composée 20' peut être

formée en un bloc, par exemple en résine transparente.

L'opération de mesure de distance par le procédé actif pour la deuxième forme de réalisation est montrée sur

la figure 11 et correspond à l'opération et sa description

données en regard de la figure 7A hormis que la lentille formant condenseur 21 correspond à la lentille formant condenseur CL de la figure 7A et que la lentille convergente 22 correspond à la lentille active AL de la figure 7A. En particulier, les équations 3) et 4) et leur dérivation restent les mêmes et le fonctionnement et la détection des niveaux des signaux sont identiques à ceux décrits en regard

des figures 8 et 9. Par conséquent, la description de ces

éléments ne sera pas reprise ici et il convient de se référer

à la description donnée précédemment.

Comme mentionné précédemment, lorsque la lumino-

sité de la lumière ambiante (valeur Lv) est égale ou supé-

rieure à un certain niveau, il est difficile d'obtenir la

donnée DONNEE0 et ceci provoque une diminution de la préci-

sion de la mesure de distance par le procédé actif, car des

mesures de distance fiable ne sont pas réalisées.

En référence à la figure 12, l'axe y indique des valeurs de distance, en mètre, auxquelles on peut obtenir des données de distance mesurables, en fonction de valeurs Lv de la luminosité données sur l'axe x. Il convient de noter d'après ceci que la valeur de distance mesurable et donc une mesure fiable deviennent plus petites avec un accroissement

de la valeur Lv.

Cependant, bien qu'il soit vrai que la valeur de distance mesurable devient plus petite avec un accroissement de la valeur Lv, inversement, la valeur de distance mesurable et donc fiable devient plus grande après une diminution de la

valeur Lv.

Par conséquent, le but d'obtenir une valeur de mesure des distances très précise n'est pas atteint si une valeur par défaut négligée est établie lorsque la valeur Lv

est supérieure à une valeur de Lv de seuil constante.

Une troisième forme de réalisation vise donc à faire varier la valeur de défaut en fonction de variations

des valeurs Lv.

En référence à la figure 14A, celle-ci montre la relation entre les valeurs de distance mesurables dans le cas de niveaux de luminosité de la lumière ambiante égaux à une valeur Lv spécifique. Autrement dit, des valeurs de distance prédites sont indiquées, lesquelles correspondent à la plus grande distance qu'il est prévu que la lumière de la DEL 40 est censée atteindre tout en étant encore réfléchie par un objet et détectée lorsque le niveau de luminosité ambiant est

égal à la valeur Lv spécifiée.

La figure 13 est un organigramme montrant le fonctionnement de la troisième forme de réalisation d'un appareil de mesure de distance qui utilise le procédé actif et fait varier une valeur par défaut. Dans cet organigramme, les étapes communes à celles de la figure 8 portent les mêmes

références numériques et indiquent des opérations communes.

La description de leurs fonctions ne sera donc pas répétée.

Dans la troisième forme de réalisation, après l'étape S208, la valeur Lv de la lumière ambiante est détectée (S221). Celle-ci peut être soit évaluée sur la base de la donnée DONNEE2 et du temps d'intrégration pour la donnée, soit évaluée par un système d'un photomètre extérieur (non représenté). La valeur Lv détectée est ensuite vérifiée au moyen des caractéristiques montrées sur la figure 12 pour établir une valeur de distance mesurable (S222). Ensuite, la valeur de distance mesurable est comparée à une première valeur de distance par défaut prédéterminée (S223). Comme montré sur la figure 14A, celle-ci est égale à 2,0 m dans

cette forme de réalisation.

Si, à l'étape S223, il apparaît que la valeur de

distance mesurable calculée à l'étape S222 n'est pas supé-

rieure à la première distance de défaut prédéterminée (2,0 m), c'est-àdire si elle est inférieure à la première valeur de distance par défaut, le processus passe aux étapes S209 à S211 comme dans le cas des première et deuxième formes de réalisation. Ensuite, à la différence des première et deuxième formes de réalisation qui comparent la valeur de crête de la donnée DONNEE0 à une valeur prédéterminée (S212) et, lorsque la valeur de crête est inférieure à la valeur prédéterminée, qui répètent les étapes S201 à S211 en additionnant ensemble les niveaux de signaux résultants des

données élevées DONNEE0, dans la troisième forme de réalisa-

tion, lorsque la valeur de crête de la donnée DONNEE0 est inférieure à la valeur prédéterminée, la distance de l'objet est établie immédiatement à la distance de défaut en cours

(S215), dans ce cas 2,0 m.

A l'étape S223, si l'on trouve que la valeur de distance mesurable calculée à l'étape S222 est plus grande que la première valeur de défaut prédéterminée (2,0 m), la valeur de distance mesurable calculée correspondant à la valeur Lv, comme indiquée sur la figure 14A, est multipliée par 1,2 comme montré sur la figure 14B, et cette valeur est considérée comme étant la valeur de distance par défaut. Par exemple, si la valeur Lv détectée à l'étape S221 est égale à Lv12, la valeur de distance mesurable est alors calculée comme étant de 3,9 m à l'étape S210 comme on peut le voir sur la figure 14A. Il en résulte que la réponse à l'estimation à l'étape S223 est "Oui" et, par conséquent, la valeur de distance par défaut, qui est alors la première valeur de distance de 2,0 m, est modifiée en une valeur de distance de 4,7 m correspondant à Lv12, comme montré sur la figure 14B, à l'étape S224. Par conséquent, à l'étape S212, lorsque la valeur de crête de la donnée DONNEE0 est inférieure à la valeur prédéterminée, la distance de l'objet est établie comme étant la distance de défaut en cours (S204), qui est à

présent de 4,7 m.

Il convient de noter que lorsque la valeur Lv est égale ou supérieure à 13,9, la valeur de distance mesurable est établie de façon à être égale ou inférieure à 2 m comme montré sur la figure 14A. Dans ce cas, la distance par défaut n'est pas modifiée dans l'étape S224 et elle reste en tant

que première valeur de distance par défaut.

Par conséquent, la fiabilité de la donnée de mesure de distance est calculée en fonction des données obtenues et s'il est déterminé qu'elle est trop basse pour effectuer une mesure de distance, la valeur de distance par défaut qui peut avoir été modifiée ou non, à l'étape S224, est établie comme étant la donnée de distance, puis le

processus s'achève.

Dans ce système, lorsque la donnée de la lumière réfléchie provenant de l'objet n'est pas égale ou supérieure à une certaine valeur prédéterminée, l'objet est déterminé comme étant situé au-delà de la valeur de distance mesurable et, par conséquent, la valeur de défaut est traitée pour que la distance par défaut soit rapprochée autant que possible de l'objet. Lorsque la donnée de la lumière réfléchie provenant de l'objet est égale ou supérieure à une certaine valeur

prédéterminée, la donnée de distance est calculée et déter-

minée conformément à la donnée opérationnelle à l'étape S213

et à l'étape S214.

Avec la première forme de réalisation, une mesure de distance utilisant le procédé passif et le procédé actif peut avoir lieu individuellement. En outre, le procédé passif est utilisé avec une priorité supérieure pour l'obtention d'une donnée de distance, tandis que le procédé actif est utilisé pour obtenir une donnée de distance dans le cas o la luminosité de la lumière ambiante est inférieure à un niveau prédéterminé, lorsque la donnée de distance fiable n'est pas

disponible avec le procédé passif. Ceci augmente la probabi-

lité d'obtention d'une donnée de distance fiable dans

diverses conditions de photographie.

De plus, une mesure de distance très précise peut être obtenue même avec une lumière ambiante intense. De plus, même avec des éléments CCD utilisés en tant que capteurs de réception de lumière pour le procédé actif, la lumière émise par un élément d'émission de lumière et réfléchie par un objet peut être extraite. En particulier, le procédé actif peut être utilisé en faisant appel à de la lumière visible sans utiliser de lumière infrarouge et il n'est donc pas nécessaire d'utiliser des pièces coûteuses en tant qu'élé- ments d'émission de lumière et de réception de lumière pour l'utilisation de lumière infrarouge. De plus, étant donné qu'un capteur linéaire faisant appel à des éléments CCD est utilisé en tant que capteur de réception de lumière pour le

procédé passif et le procédé actif, il n'est pas indispen-

sable d'utiliser à la fois des capteurs PSD et CCD. Il est donc possible de simplifier la configuration de l'appareil et

de miniaturiser et alléger l'appareil.

* On appréciera que l'appareil de mesure de distance de l'invention peut être appliqué à des appareils de prise de vues utilisant un film argentique, ainsi qu'à divers types d'appareils de prise de vues tels que des appareils de

prise de vues numériques et des caméras vidéo. La combinai-

son de l'appareil de mesure de distance de l'invention avec des dispositifs de mise au point automatique (AF) permet une

photographie avec mise au point automatique très précise.

Avec la troisième forme de réalisation, au lieu des inconvénients de l'appareil précédent de mesure de distance utilisant le procédé actif, une mesure de distance très précise est possible même avec une lumière ambiante intense. De plus, même lorsqu'une distance par défaut doit être utilisée du fait de la luminosité et de la lumière ambiante, il devient possible d'établir une distance par défaut plus proche de la distance réelle de l'objet. En outre, on peut réaliser une télémétrie active avec de la lumière visible sans utilisation de lumière infrarouge, en sorte que les pièces coûteuses associées à la lumière infrarouge ne sont pas indispensables en tant qu'éléments d'émission de lumière et de réception de lumière, ce qui rend

possible de réaliser l'appareil à meilleur marché avec des pièces à usage général.

Comme expliqué précédemment, l'invention utilise une première donnée obtenue lorsque l'élément d'émission de lumière émet de la lumière et une seconde donnée obtenue lorsque l'élément d'émission de lumière n'émet pas de lumière, de façon que la lumière ambiante soit éliminée, grâce à quoi seule la donnée associée à la lumière émise par l'élément d'émission de lumière subsiste. Le procédé actif est ensuite exécuté en conformité avec cette donnée afin qu'une mesure de distance très précise puisse être réalisée même avec une lumière extérieure intense. En outre, lorsque l'appareil de mesure de distance est construit de façon intégrée avec un télémètre passif, des éléments CCD peuvent être utilisés en commun en tant que capteurs de réception de lumière, ce qui permet de miniaturiser l'appareil et d'en

réduire davantage le coût.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil de mesure de distance

décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Appareil de mesure de distance destiné à mesurer la distance d'un objet, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (AS) de réception de lumière comportant plusieurs éléments à dispositifs à couplage de charges (CCD); un élément (40) d'émission de lumière destiné à rayonner de la lumière vers un objet; et un système (50) destiné à faire fonctionner le capteur en tant que capteur actif en combinaison avec l'élément d'émission de lumière pour une détection active, le système de fonctionnement obtenant une première donnée (DONNEEl) à partir du capteur pendant que l'élément d'émission de lumière émet de la lumière, obtenant une seconde donnée (DONNEE2) à partir du capteur pendant que l'élément d'émission de lumière n'émet pas de lumière, et détectant un centre spectral d'une image reçue de l'objet en utilisant une donnée opérationnelle

évaluée à partir des première et seconde données obtenues.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de fonctionnement utilise des régions prédéterminées des éléments pour extraire une donnée de correction de la première donnée et de la seconde donnée, applique la donnée de correction pour corriger au moins l'une des première et seconde données, et la donnée opérationnelle est évaluée en fonction d'une différence entre la première donnée et la seconde donnée après l'application de la donnée

de correction.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les régions prédéterminées sont situées dans une partie (NA) du capteur qui ne reçoit pas de lumière émise par

l'élément d'émission de lumière et réfléchie par l'objet.

4. Appareil selon l'une quelconque des reven-

dications précédentes, caractérisé en ce que le système de fonctionnement répète l'obtention de la première donnée et de la seconde donnée et l'évaluation de la donnée opérationnelle

jusqu'à ce que celle-ci atteigne une valeur prédéterminée.

5. Appareil selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 3, caractérisé en ce que le système de fonc-

tionnement établit une valeur de distance par défaut si la

donnée opérationnelle n'atteint pas une valeur prédéterminée.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé

en ce que la valeur de distance par défaut peut être rem-

placée par une valeur de distance déterminée qui est évaluée en fonction d'un niveau de luminosité tandis que l'élément

d'émission de lumière n'émet pas de lumière.

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de distance par défaut est remplacée par la valeur de distance déterminée lorsque la valeur de distance déterminée est plus grande que la valeur de distance

par défaut.

8. Appareil selon l'une des revendications 6 et

7, caractérisé en ce que le niveau de luminosité est déter-

miné à partir de la seconde donnée.

9. Appareil selon l'une des revendications 6 et

7, caractérisé en ce que le niveau de luminosité est déter-

miné par un photomètre extérieur.

10. Appareil selon l'une quelconque des reven-

dications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de réception de lumière peut fonctionner en tant que capteur

passif pour effectuer une détection passive.