JP2000147604A

JP2000147604A - レンジファインダ

Info

Publication number: JP2000147604A
Application number: JP32421198A
Authority: JP
Inventors: Kenya Uomori; 謙也魚森; Takeo Azuma; 健夫吾妻; Kazuo Nobori; 一生登; Atsushi Morimura; 森村　　淳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光源部の光照度を上げるとすると、手前にある
被写体の反射光の強度が強すぎて、カメラ部での被写体
の映像信号のレベルが飽和するという課題。【解決手段】被写体１０７,１０８に投光するための光
源と、その光源からの光の投射方向を掃引する掃引部と
をそれぞれに有する、設置位置の異なる光源手段１０１
〜１０４と、被写体１０７，１０８に投光された光の反
射光を受光して、画像データを得る複数の画素を有する
カメラ部１０６と、カメラ部１０６により得られた画像
データに基づいて、各画素に入射した前記反射光に対応
する前記光の投射方向を特定し、その特定した投射方向
を利用して前記被写体までの距離を計算する距離計算部
とを備えた構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体の３次元位
置を測定するレンジファインダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレンジファインダは、例えば、図
２５に示すようなものがある。

【０００３】即ち、カメラ部９１０１と光源部９１０２
が被写体の方向に向けて近接配置されている。そして、
光源部９１０２から、被写体９０１２〜９０１３の存在
する方向に向けて、縦に長い線状の光（スリット光）を
照射し、これを横方向に掃引し、その反射光をカメラ部
９１０１が捉えることにより、被写体全体の３次元位置
を計測するものである。図２５では、光源部９１０３の
スリット光の掃引範囲９１０３と、カメラ部９１０１の
視野角９１０４の重複領域を、測定可能範囲９１０５と
測定不可能領域９１０６とに区別して示してある。測定
不可能領域９１０６は、光源部９１０２からの光強度が
弱いため、カメラ部９１０１において計算に必要な反射
光強度を受光出来ない範囲である。従って、被写体９０
１４については、同図のカメラ位置からは、測定不可能
である。

【０００４】図２６を用いて、このような従来のレンジ
ファインダーの動作についてさらに詳しく説明する。

【０００５】光源３からの光をスリット９０１０で縦に
長い線状のスリット光とし、このスリット光の投影方向
を回転ミラー９００４により被写体９０１１に対して水
平方向となる様に掃引する。この回転ミラー９００４
は、回転制御部９００５により、角速度ωで回転する。
被写体１１からの反射光は、レンズ９００１を通して、
ホトセンサを２次元配列したホトセンサアレー９００２
で受光される。その際、掃引開始時刻からホトセンサア
レー９００２上の各ホトセンサに、光が到達するまでの
経過時間ｔを、タイミング測定部９００６により計測す
る。これにより、各ホトセンサに光が到達したときのス
リット光の投影方向θ（ｔ）＝ωｔを知ることが出来
る。

【０００６】そして、投影方向θ（ｔ）と、ホトセンサ
の位置から三角測量の原理で、距離計算部７により被写
体の点Ｐの３次元位置を計測するわけである。

【０００７】ここで、点Ｐの３次元位置の計測の原理を
更に具体的に説明する。

【０００８】図２６に示す一点鎖線９１１１は、回転角
度のリセット位置（即ち、このリセット位置を掃引開始
時刻とする）を示している。又、ここでは、説明の簡単
化のために、被写体１１上の点Ｐが図２６の紙面上にあ
る場合について述べる。この場合、点Ｐと、レンズ９０
０１の中心と、一点鎖線９１１１は、同一平面上にある
ものとする。

【０００９】又、図２６に示したｎ個のホトセンサ
Ｓ₁、Ｓ₂、・・・，Ｓ_nの内、例えば、ホトセンサＳ
₂（又は、Ｓ_i）の受光部とレンズ９００１の中心がなす
視線と、光軸９１１２との角度θ₂（又は、θ_i）は、同
図に示す通り、固定された角度である。この角度に関し
ては、他の各ホトセンサについても同様であり、設計段
階で個々に決まっている。

【００１０】まず、同図に示す様に、点Ｐからの反射光
をホトセンサＳ₂が受光した時刻がｔ₂であったとする。
この時刻ｔ₂は、回転ミラー９００４が上記リセット位
置から角度ωｔ₂回転するまでの経過時間に対応してい
る。従って、時刻ｔ₂において、θ（ｔ）は式１で表せ
る。

【００１１】

【数１】 θ（ｔ₂）＝ωｔ₂ ・・・・・・・・・（式１）他のホトセンサについても、これと同様の関係が成り立
つ。一方、レンズ９００１の中心と回転ミラー９００４
の中心との距離は既知である。

【００１２】従って、式１から、各ホトセンサＳ_i毎に
角度θ（ｔ）を計算することにより、その角度θ
（ｔ）、上記角度θ_i、及びレンズ９００１と回転ミラ
ー９００４との上記距離から、三角測量の原理に基づい
て、このレンジファインダーに対する、被写体９０１１
の各点の３次元位置を計測することができる。

【００１３】次に、このような従来のレンジファインダ
ーの光源部９１０２の構成の別の例を図２７（ａ）、図
２７（ｂ）に示す。図２７（ａ）は、光源部の概略斜視
図であり、図２７（ｂ）は、平面図である。

【００１４】同図に示す様に、半導体レーザ９３０３か
ら出た光は、コリメートレンズ９３０１を通過し、更に
シリンドリカルレンズ（又はロッドレンズ）９３０２を
通過して、スリット光となる。このスリット光は、上述
した方法と同様にして、回転ミラー９００４により被写
体の方向へ向けて掃引される。

【００１５】次に、従来のレンジファインダーのカメラ
部９１０１の視野角を広角にするために、図２６に示す
従来のレンジファインダーのカメラ部９１０１を複数設
けた構成が考えられる。図２８にその概略構成を示す。
図２８では、図２６に示すカメラ部９１０１と同一のカ
メラ部９１０１ａ〜９１０１ｅが５つ、それぞれの視野
角θａ〜θｅを隣接させながら、各カメラ部のレンズ中
心の光軸方向が異なる様に配置されている。これら複数
のカメラ部をまとめてカメラ群９４０１として表した。
尚、回転制御部９００５、距離計算部９００７、ＰＤ信
号増幅部９００９、及び光源部９１０２は、基本的に
は、図２６と同じものである。ただし、距離計算部９０
０７は、各カメラ部９１０１ａ〜９１０１ｅからの画像
データを用いて順次、距離計算を実行する手段である。
又、統合処理部９４０２は、距離計算部９００７から順
次出力されてくる距離計算結果を連続する被写体の距離
画像となる様に所定の処理をして、５つのグループの視
野領域の距離画像を統合する手段である。この様な構成
により、パノラマ距離画像を得ることが出来るものであ
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレンジファインダの構成では、それぞれ以下のよう
な課題が有った。

【００１７】即ち、図２５に示した様な従来のレンジフ
ァインダの構成では、図２５に示した被写体９０１４の
測定が不可能である。そこで、被写体９０１４の測定を
可能とするために、光源部９１０２の光照度を上げると
すると、手前にある被写体９０１２の反射光の強度が強
すぎて、カメラ部９１０１での被写体９０１２の映像信
号のレベルが飽和してしまうという課題があった。

【００１８】又、図２７に示した光源部の構成では、掃
引される光は、コヒーレントな光であるが、被写体表面
で反射してくる反射光は、互いに位相が少しだけずれた
散乱光であるため、互いに干渉しあって、いわゆるスペ
ックルノイズが発生し易いという欠点があった。この場
合、Ｓ／Ｎ比を改善するために、例えば、単純に同じ半
導体レーザ９３０３を２つ用いてこれらの光を混合し、
投射光の光強度を高てめ、入射光の信号レベルを高くす
るというだけでは、このようなスペックルノイズに対し
て、Ｓ／Ｎ比の改善が困難であるという課題が有った。

【００１９】又、図２８に示したパノラマタイプのレン
ジファインダーの構成では、カメラ部が有する各フォト
センサに時間計測回路を備えるため、それ自体で集積回
路の面積が大きくなることに加え、その様な集積回路を
有するカメラ部を複数備えるため、カメラ群が全体とし
て大きくなるという課題が有った。

【００２０】本発明は、従来のこのようなレンジファイ
ンダの課題を考慮し、被写体からの反射光の映像信号の
照度レベルを従来に比べてより一層均一に上げることが
出来るレンジファインダーを提供することを目的とす
る。

【００２１】又、本発明は、Ｓ／Ｎ比の改善が図れるレ
ンジファインダーを提供することを目的とする。

【００２２】又、本発明は、パノラマタイプの広い視野
角を有しながら、カメラ部を従来に比べてより一層小型
化出来るレンジファインダーを提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】第１の本発明（請求項記
載の発明に対応）は、被写体に投光するための光源と、
その光源からの光の投射方向を掃引する掃引部とをそれ
ぞれに有する、設置位置の異なる複数の光源手段と、前
記被写体に投光された光の反射光を受光して、画像デー
タを得る複数の画素を有する撮像手段と、前記撮像手段
により得られた画像データに基づいて、各画素に入射し
た前記反射光に対応する前記光の投射方向を特定し、そ
の特定した投射方向を利用して前記被写体までの距離情
報を計算する距離計算手段とを備えたレンジファインダ
である。

【００２４】又、第７の本発明（請求項７記載の発明に
対応）は、被写体に投光するための光源を有し、その光
源からの光の投射方向を掃引する光源手段と、前記被写
体に照射された光の反射光を受光して、画像データを得
る複数の画素を有する撮像手段と、前記撮像手段による
画像データに基づいて、前記光源手段を移動させる光源
移動手段と、前記撮像手段により得られた画像データに
基づいて、各画素に入射した前記反射光に対応する前記
光の投射方向を特定し、その特定した投射方向を利用し
て、前記被写体までの距離情報を計算する距離計算手段
とを備えたレンジファインダである。

【００２５】又、第１０の本発明（請求項１０記載の発
明に対応）は、それぞれ光の波長が異なる光源を複数有
し、且つ、それら複数光源から出力されるスリット光の
各投射平面が重ねられており、その重ねられたスリット
光を被写体に投射する方向を掃引する掃引部を有する光
源手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光し
て、画像データを得る複数の画素を有する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像データに基づいて、各
画素に入射した前記反射光に対応する前記光の投射方向
を特定し、その特定した投射方向を利用して、前記被写
体までの距離情報を計算する距離計算手段とを備えたレ
ンジファインダである。

【００２６】又、第１１の本発明（請求項１１記載の発
明に対応）は、少なくとも一つの光源と、その光源から
出力されるスリット光を振動させながら、そのスリット
光を被写体に投射する方向を掃引する掃引部とを有する
光源手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光
して、画像データを得る複数の画素を有する撮像手段
と、前記撮像手段により得られた画像データに基づい
て、各画素に入射した前記反射光に対応する前記光の投
射方向を特定し、その特定した投射方向を利用して、前
記被写体までの距離情報を計算する距離計算手段とを備
えたレンジファインダである。

【００２７】又、第１３の本発明（請求項１３記載の発
明に対応）は、被写体に投光するための光源と、その光
源からの光の投射方向を掃引する掃引部とを有する光源
手段と、前記光の投射方向の変化と、その光の特性の周
期的変化との予め定められた対応ルールに基づいて、前
記投射方向と前記光の特性とを変化させる変化制御手段
と、各視野角が隣接した複数のカメラ手段と、前記各カ
メラ手段により得られた画像データの各画素値から、
（１）前記光の特性を決定し、（２）その決定の結果と
前記対応ルールに基づいて、その画素に入射した前記光
の投射方向を特定し、（３）その特定した投射方向を利
用して、前記被写体までの距離情報を計算する距離計算
手段とを備え、前記周期的変化の一周期分に対応する視
野角が、前記複数のカメラ手段の各視野角の内の最大視
野角よりも大きいレンジファインダである。

【００２８】又、第１４の本発明（請求項１４記載の発
明に対応）は、被写体に投光するための光源と、その光
源からの光の投射方向を掃引する掃引部とをそれぞれに
有する、設置位置の異なる複数の光源手段と、前記各光
源のそれぞれについて、前記各光の投射方向の変化とそ
の光の特性の変化との予め定められた対応ルールに基づ
いて、前記投射方向と前記光の特性とを変化させる変化
制御手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光
して、画像データを得る複数の画素を有する撮像手段
と、前記撮像手段により得られた画像データの各画素値
に基づいて前記被写体までの距離情報を獲得する場合、
前記各光源からの光により同一の掃引期間内に場所的に
重複して投射された前記被写体については、（１）前記
予め定められた対応ルールに基づいて前記各光源から第
１の掃引期間に投射された光の反射光を受光した画素の
画素値の第１の総和と、前記対応ルールに基づいて前記
各光源から第２の掃引期間に投射された光の反射光を受
光した前記画素の画素値の第２の総和との比を画素毎に
求め、その求めた比に基づいて、前記距離情報を獲得す
る距離計算部とを備えたレンジファインダである。

【００２９】又、第１６の本発明（請求項１６記載の発
明に対応）は、被写体に投光するための光源と、その光
源からの光の投射方向を掃引する掃引部とをそれぞれに
有する、設置位置の異なる複数の光源手段と、前記各光
源の前面に設けられた、前記掃引方向と実質的に平行な
複数のスリットを有するマスク手段と、前記各光の投射
方向の変化とその光の特性の変化とを、前記光源毎に異
なる予め定められたルールに基づいて対応させる変化制
御手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光し
て、画像データを得る撮像手段と、前記撮像手段により
得られた画像データに基づいて、各画素に入射した前記
反射光に対応する前記光の投射方向を特定し、その特定
した投射方向を利用して前記被写体までの距離情報を計
算する距離計算手段とを備え、前記スリットを通過した
各光源からの光が、前記被写体上で場所的に実質上重複
して照射されないレンジファインダである。

【００３０】又、第１７の本発明（請求項１７記載の発
明に対応）は、被写体に投光するための光源と、その光
源からの光の投射方向を掃引する掃引部とをそれぞれに
有する、設置位置の異なる複数の光源手段と、前記掃引
方向と実質的に平行な複数のスリットを有し、前記スリ
ットを通過した前記光源からの光による前記被写体上の
照射領域が実質上重複しない様に前記各光源の前面にそ
れぞれ設けられたマスク手段と、前記各光の投射方向の
変化とその光の特性の変化とを、前記光源毎に異なる予
め定められたルールに基づいて対応させる変化制御手段
と、前記被写体に投光された光の反射光を受光して、画
像データを得る撮像手段と、（１）前記対応ルールに基
づいた第１の掃引期間内に、前記それぞれのマスク手段
の前記スリットを通過した光の反射光を、受光した画素
の画素値を利用して、前記各マスク手段毎に対応して得
られる画像内で、前記スリットによりマスクされた非受
光領域の画素値を算出し、前記第１の掃引期間内に受光
した画素の前記画素値と前記算出した画素値とを利用し
て、前記得られる画像間での位置的に対応する画素の画
素値の第１の総和を求め、（２）前記対応ルールに基づ
いた第２の掃引期間内に、前記それぞれのマスク手段の
前記スリットを通過した光の反射光を、受光した画素の
画素値を利用して、前記各マスク手段毎に対応して得ら
れる画像内で、前記スリットによりマスクされた非受光
領域の画素値を算出し、前記第２の掃引期間内に受光し
た画素の前記画素値と前記算出した画素値とを利用し
て、前記得られる画像間での位置的に対応する画素の画
素値の第２の総和を求め、（３）前記第１の総和と前記
第２の総和との比を前記画素毎に求め、その求めた比に
基づいて、前記距離情報を獲得する距離計算部とを備え
たレンジファインダである。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のレンジファイン
ダの実施の形態を、図面を用いて説明する。

【００３２】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態におけるレンジファインダの配置構成を
説明するための概略側面図である。又、図２は、同配置
構成を説明するための概略平面図である。

【００３３】図１、図２において、第１光源手段１０１
は、被写体に投光するための第１光源と、その光源から
の光の投射方向を掃引する掃引部（図示省略）とを有す
る光源手段である。第２光源手段１０２〜第４光源手段
１０４も、第１光源手段１０１と同様の構成である。こ
れら４つの光源手段は、床面１０５から一定の高さの位
置に、それぞれ所定の間隔をおいて配置されている。
又、これらの光源手段の照射領域１０１ａ〜１０４ａ
が、床面１０５上において部分的に重なる様に、各光源
の投射方向が調整されている。これら重複領域１０１ｂ
〜１０３ｂは、図２において斜線を施して表した。これ
らの光源手段は、後述する被写体存在判断部１１１から
の信号に従って、それぞれ時分割に異なる空間領域を照
射する手段である。又、カメラ部１０６は、被写体に投
光された光の反射光を受光して、画像データを得る複数
の画素を有する撮像手段である。カメラ部１０６の視野
領域の内、測定可能範囲に符号１０６ａを付した。尚、
距離計算部、及びその他の処理部については後述する。
又、第１被写体１０７は、光源手段１０１の照射領域に
存在する物体であり、第２被写体１０８は、光源手段１
０３及び１０４の双方の照射領域が重なる領域に存在す
る物体である。

【００３４】次に、図３を参照しながら、本実施の形態
のレンジファインダーの構成を更に詳細に説明する。図
３は、本レンジファインダーの構成を示すブロック図で
ある。

【００３５】図３において、距離計算部１０９は、カメ
ラ部１０６により得られた画像データに基づいて、図２
６で説明した従来のレンジファインダーと基本的に同様
の方法により、各画素に入射した反射光に対応する光の
投射方向を特定し、その特定した投射方向を利用して被
写体までの距離を計算する手段である。又、この距離計
算部１０９は、カメラ部１０６から出力されてくる、上
記時分割の光照射により得られた各画像データ毎に上記
距離計算を行うものである。統合部１１０は、距離計算
部１０９から出力されてくる、上記各画像データ毎に計
算した結果を、後述する所定基準に基づいて、連続する
距離画像となる様に統合する手段である。被写体存在判
断部１１１は、４つの光源手段１０１〜１０４に対し
て、それぞれ異なる空間領域を照射させ、その光照射に
より得られた各画像データを利用して被写体の存在の有
無を判断し、被写体が存在しないと判断した空間領域に
対応する光源の点灯を中止する手段である。又、光源パ
ラメータ保持手段１１２は、光源手段１０１〜１０４の
各光出射位置と、カメラ部１０６との距離や位置関係の
データを保持する手段である。

【００３６】以上のように構成された本実施の形態のレ
ンジファインダについて、以下その動作を主に図３，４
を参照しながら説明する。

【００３７】図４に示すように、時刻ｔ_A〜ｔ_Bの間は、
被写体存在判断部１１１が、各照射領域における被写体
の存在の有無を判断するための期間である。

【００３８】そこで、まず、被写体存在判断部１１１
が、被写体の存在の有無を判断するために、各光源手段
１０１〜１０４に対して、順次、時分割で点灯指示信号
を出力する。点灯指示信号を受けた各光源手段は、光源
からの光照射を開始し、スリット光を生成して掃引動作
を行う。ここで、図４は、横軸を時間軸として、各光源
手段１０１〜１０４の上記スリット光の掃引動作の期間
及びその順番を示した図である。同図において、掃引期
間Ｔ１〜Ｔ４は、光源手段１０１〜１０４による掃引動
作の期間を示している。尚、これら掃引期間は、何れも
１／６０ｓｅｃである。

【００３９】この様にして、各光源手段により時分割で
掃引された光の反射光をカメラ部１０６の受光素子が受
光し、上記各掃引期間毎に１画面分の画像データを生成
し、被写体存在判断部１１１に出力する。

【００４０】次に、被写体存在判断部１１１は、各掃引
期間における画像データから、各照射領域における被写
体の存在の有無を画像処理により調べる。本実施の形態
では、上述した通り、第１被写体１０７と第２被写体１
０８が、図２に示す様に存在するので、掃引期間Ｔ１
（照射領域１０１ａに対応）と、掃引期間Ｔ３（照射領
域１０３ａに対応）と、掃引期間Ｔ４（照射領域１０４
ａに対応）とにのみ被写体が存在し、照射領域１０２ａ
には存在しないと判断する。

【００４１】次に、図４に示す時刻ｔ_B以降は、被写体
上の各点とカメラ部１０６との距離を計測するための動
作である。

【００４２】即ち、時刻ｔ_B以降は、被写体存在判断部
１１１が、上記判断に基づいて、光源手段１０１,１０
３，１０４のみに対して、図４に示す様に、光照射及び
掃引の動作を行うよう指令を出す。従って、掃引期間Ｔ
１，Ｔ３，Ｔ４の順番で各光源手段の掃引動作が繰り返
される。これにより、距離測定に必要な領域に限り光照
射を行うことが出来、光源の無駄な使用を避けるととも
に、以下に述べる通り距離測定に要する時間が短縮出来
る。

【００４３】一方、カメラ部１０６は、上記各掃引期間
毎に、対応する照射領域の画像データを距離計算部１０
９に送る。照射領域１０１ａにおける画像データには、
第１の被写体１０７が撮像されている。又、照射領域１
０３ａ及び１０４ａの双方に、第２の被写体１０８が撮
像されている。

【００４４】次に、距離計算部１０９は、カメラ部１０
６から送られてくる各照射領域の画像データをもとに、
各画像データ毎に距離計算を行う。

【００４５】次に、統合部１１０は、距離計算部１０９
から送られてくる各距離データをもとに、それら距離デ
ータの内、重複部分の有無を判断し所定の処理を行い、
その処理後の各距離データを統合し、連続した距離画像
となる様にする。

【００４６】ここで、重複部分の一連の処理について更
に詳細に述べる。この説明では、光源手段１０２を照射
していないので、重複領域１０３ｂ（図２参照）のデー
タが重複部分であると、統合部が判断する。重複部分の
データについては、何れか一方の距離データのみあれば
よいので、ここでは、カメラ部１０６に、より近い方の
照射領域１０３ａの画像の距離データを利用し、遠い方
の照射領域１０４ａ内の重複領域１０３ａに対応する画
像の距離データは採用しない。又、この様にして、重複
部分の処理後、上記の通り統合を行い、カメラ部１０６
の測定可能範囲内に存在する物体の距離画像データを作
成し、出力する。尚、統合は、上記とは別に、遠い方の
照射領域１０４ａを用いても勿論良い。

【００４７】尚、上記実施の形態では、被写体存在判断
手段１１１を備えた構成について説明したが、これに限
らず例えば、この手段１１１を備えず、被写体の存在の
有無に関わらず、距離計測を行う際には、全ての光源手
段１０１〜１０４を動作させる構成でも良い。

【００４８】又、上記実施の形態では、被写体存在判断
手段１１１を備え、被写体は移動しない場合について説
明したが、これに限らず例えば、被写体が異なる照射領
域に移動した場合にも、照射領域における被写体の存在
の有無の変化により適切に対応出来る様に、被写体の存
在の有無を調べるための期間を、上述の様に距離計測開
始の初期段階のみに限らず、適当なタイミングで適宜行
い、被写体の存在の有無の判断結果を更新する構成とし
ても勿論良い。又、これとは別に、被写体の３次元的な
動きから、次の測定期間に、どの領域に被写体が入って
くるかを予測する構成としても良い。

【００４９】又、上記実施の形態では、統合部が距離デ
ータの重複部分の処理を行う場合について述べたが、こ
れに限らず例えば、距離計算部１０９が、カメラ部１０
６から送られてくる各照射領域の画像データをもとに、
画像データの重複部分の処理を行ない、その処理がなさ
れた画像データを用いて、上記距離計算を実行する構成
であっても良い。この場合、統合部は、距離計算部から
送られてきた各距離データを統合すれば良い。

【００５０】又、上記実施の形態では、重複部分の処理
は、重複する何れか一方のデータを採用する場合につい
て述べたが、これに限らず例えば、それら双方の平均値
や中央値を用いても良い。

【００５１】又、上記実施の形態では、光源手段の配置
は、図１，２に示す通り、直線上に配置する場合につい
て述べたが、これに限らず例えば、図５に示す様に、床
面から所定の高さで、カメラ部１０６のレンズ中心を通
る光軸１０６ｂを中心として左右に配置する構成でもよ
い。

【００５２】また、上記実施の形態では、各光源の光波
長が同一の場合について述べたが、これに限らず例え
ば、各光源毎に光波長が異なる構成としても良い。即
ち、この場合、複数の光源手段は、それぞれ異なる空間
領域を同時に照射し、距離計算手段は、上記各光波長の
光照射により得られた各画像データを利用してそれら各
画像データ毎に、カメラから被写体までの距離を上記と
同様に計算する。この様な構成の場合、撮像手段に入射
した複数の波長を含む光から、各光波長毎に光りを分離
し、受光するために、光波長の種類と同数のフィルタ及
び受光部が必要となるが、複数の光を同時に照射出来る
ので、時分割により光を照射する構成に比べて、光照射
から計算処理までの処理を高速に行うことが出来る。（第２の実施の形態）図６は、本発明の第２の実施の形
態におけるレンジファインダの配置構成を説明するため
の概略ブロック図である。尚、同図においては、カメラ
部と光源手段及び被写体の平面的な位置関係も同時に表
している。

【００５３】同図において、光源手段６０１は、被写体
に投光するための光源を有し、その光源からのスリット
光の投射方向を掃引する手段である。この光源手段６０
１は、後述する光源移動装置６０５により移動自在に構
成されている。カメラ部６０２は、被写体に照射された
スリット光の反射光を受光して、画像データを得る複数
の画素を有する撮像手段である。露光制御判定部６０３
は、カメラ部６０２からの被写体の映像信号の輝度レベ
ルを調べ、その輝度値が予め定められた所定の範囲内に
入る様に、光源手段６０１の移動量・移動方向を決定す
る手段である。駆動ドライバー６０４は、決定された移
動量・移動方向の指示を得て、光源移動装置６０５を作
動させる手段である。又、処理部６０６は、カメラ部６
０２により得られた画像データに基づいて、図２６で述
べた方法と同様の方法により各画素に入射した反射光に
対応する光の投射方向を特定し、その特定した投射方向
を利用して、被写体上の各点までの距離を計算する距離
計算手段である。又、処理部６０６は、光源手段６０１
及び被写体の位置情報を露出制御判定部６０３に出力す
る手段である。又、光源位置エンコーダ６０７は、光源
手段６０１の位置情報を検出し、光源パラメータとして
処理部６０６へ出力する手段である。

【００５４】以上の構成において、次に本実施の形態の
動作を図６を参照しながら述べる。

【００５５】同図において、カメラ部６０２の前方のカ
メラ視野６０９内に被写体６０８が存在しているとす
る。斜線で示した照射領域６１０は、光源手段６０１か
らのスリット光の強度があるレベル以上の照射範囲であ
る。又、照射領域６１１は、移動後の光源手段６０１ａ
からのスリット光の照射範囲である。

【００５６】まず、光源手段６０１からのスリット光に
より、カメラ部６０２が撮像した画像データが露出制御
判定部６０３に送られる。この画像データには、被写体
６０８が映っていないので、露出制御判定部６０３は、
被写体の映像信号の輝度値が、予め定められたレベル以
下であると判定する。そして、被写体の位置が遠いと判
断して、駆動ドライバー６０４に対して、カメラ部６０
２からの上記映像信号の輝度値が予められた範囲内に入
るまで、光源手段６０１をカメラ部６０２の前方に移動
させるための指令を繰り返し出す。光源移動装置６０５
は、駆動ドライバ６０４からの指示により、光源手段６
０１を前方に順次移動させる。又、この移動量が大きす
ぎて、輝度値が上記範囲を越えて飽和した場合は、露出
制御判定部６０３は、駆動ドライバ６０４に対して、光
源手段を被写体から遠ざけるために、後方に移動させる
旨の指令を出す。この様にして、光源手段６０１ａの位
置が決定される。

【００５７】次に、処理部６０６が、被写体６０８の距
離画像データを計算する。この計算の際には、光源位置
エンコーダ６０７から送られてきた光源手段６０１ａの
位置情報が使用される。

【００５８】又、処理部６０６は、被写体６０８の距離
データと光源手段６０１ａの位置情報を露出制御判定部
６０３に送る。従って、被写体６０８が更に移動した場
合、移動後の被写体の映像信号の輝度値が上記範囲内に
入る様に、上記光源手段６０１ａの位置情報と、その被
写体６０８の移動後の新たな位置情報とを利用して、露
出制御判定部６０３が光源手段６０１ａの適切な移動量
と移動方向を決定する。この場合の移動方向は、上記の
場合の様に前方と後方の２方向のみに限らず、被写体に
直接向かう方向であり、移動量も一義的に決定される。
尚、光源手段の移動方向は、これに限らず、例えば、前
方、後方の２方向のみしかない構成でも良い。又、カメ
ラ部６０２が移動しても良い。又、上記光源手段の移動
により、光源手段がカメラ視野６０９内に入らないよう
に構成されていることはいうまでもない。

【００５９】（第３の実施の形態）図７は、本発明の第
３の実施の形態におけるレンジファインダの光源手段の
配置構成を説明するための概略斜視図である。本実施の
形態と図２７（ａ）、（ｂ）で述べた従来の構成との主
な相違点は、光波長の異なる光源を２つ設け、これら２
種類の光を混合して投射する点である。

【００６０】以下に、図７を参照しながら、本実施の形
態の構成を説明する。

【００６１】即ち、図７に示す様に、半導体レーザ９３
０３ａ，９３０３ｂは、それぞれの光波長がλ₁、λ₂で
あり、上下に近接して配置されている光源である。又、
コリメートレンズ９３０１ａ，９３０１ｂ、及び、シリ
ンドリカルレンズ（又は、ロッドレンズ）９３０２ａ，
９３０２ｂは、図２７の構成と同様に、半導体レーザ９
３０３ａ，９３０３ｂからの出射光７０１，７０２の光
軸上に配置されたレンズ系である。これらのレンズ系
は、各半導体レーザからの出射光を同一平面上で混合し
て、一つのスリット光７０３を形成するためのものであ
る。回転ミラー９００４は、スリット光７０３を被写体
の方向へ向けて掃引するための手段である。従って、本
実施の形態の光源手段の各部の平面的な配置図は、回転
ミラー以外の各部がそれぞれ２組ずつ設けられている点
を除いて、図２７（ｂ）と基本的に同じである。

【００６２】尚、半導体レーザの光波長としては、λ₁
＝８１０ｎｍ、λ₂＝７９０ｎｍの様に、わずかに異な
る値に設定しておくことが望ましい。この様に設定して
おくことにより、カメラ側に設けるべきスリット光用の
フィルタの設定レンジ幅を小さく出来るので、例えば太
陽光の様な外乱光を効果的に除去出来るという効果を発
揮する。

【００６３】以上の構成において、以下に本実施の形態
の動作を述べる。

【００６４】即ち、２種類の波長λ₁、λ₂を含むスリッ
ト光７０３が、被写体に投射されると、それぞれの波長
毎に上記スペックルノイズが発生する。しかし、これら
双方のスペックルノイズの相互作用により、カメラ側の
撮像画像でのノイズの現れ方が、波長が１種類の場合に
比べて平均化されるため、結果的に信号に対するノイズ
の影響が低減される。

【００６５】従って、光源を２つ同時に使用することに
より、光源が１つの時に比べて、光強度を２倍に出来、
しかも、ノイズは、それぞれ統計的に独立となり、分散
に加法性が成立する。よって、ノイズの平均的な振幅
は、２^1/2倍となる。これにより、簡単な構成でありな
がら、Ｓ／Ｎ比の改善が図れる。

【００６６】（第４の実施の形態）図８は、本発明の第
４の実施の形態におけるレンジファインダの光源手段の
配置構成を説明するための概略斜視図である。本実施の
形態と上記第３の実施の形態３で述べた構成との主な相
違点は、光源の半導体レーザを微振動させる点である。

【００６７】以下に、図８を参照しながら、本実施の形
態の構成を説明する。尚、図７の構成と同じものには、
同じ符号を付し、相違点を中心に説明する。

【００６８】即ち、図８に示す様に、圧電素子８０１、
８０２は、半導体レーザ９３０３ａの上面、背面に取り
付けられた振動手段である。これら圧電素子のサイズ
は、厚みが１ｍｍ程度で、３ｍｍ角の板状素子である。
又、各圧電素子の、半導体レーザとの接着面とは反対の
面に、外部電源から交流電圧を引加するための電極（図
示省略）が２本設けられている。圧電素子８０１は、半
導体レーザ９３０３ａを上下に振動させるため、又、圧
電素子８０２は、半導体レーザ９３０３ａを前後に振動
させるためのものである。

【００６９】又、これと同様に、圧電素子８０３、８０
４は、半導体レーザ９３０４ａの下面、背面に取り付け
られた振動手段である。又、これら圧電素子自体の構成
は、上記のものと同じである。半導体レーザ９３０３ａ
と半導体レーザ９３０３ｂとの間には、振動による接触
を回避するための隙間８０５が設けられている。

【００７０】尚、本実施の形態の場合、振動数は、カメ
ラの露光周波数よりも十分大きい値、例えば、６００Ｈ
ｚ以上に設定することが望まれる。又、振幅は、レーザ
の光軸が大きくずれない程度、即ち、サブミリ以下の振
幅が望ましい。

【００７１】以上の構成において、次に本実施の形態の
動作を述べる。

【００７２】即ち、本実施の形態では、半導体レーザ９
３０３ａ，ｂが共に、圧電素子により、上下方向、及び
前後方向に微振動している。そのため、上記第３の実施
の形態で述べた、スペックルノイズの平均化を更に促進
する効果を発揮する。

【００７３】即ち、半導体レーザの微振動により、反射
光により発生する干渉パターン同士が微妙にずれて発生
する。そのため、カメラ側の撮像画像でのノイズの現れ
方が、波長が２種類で振動のない場合に比べて、更に平
均化されるため、結果的に信号に対するノイズの影響が
より一層低減される。

【００７４】尚、上記の例では、２つの半導体レーザの
双方とも振動させる構成であったが、これに限らず例え
ば、何れか一方のみを振動させる構成であってもよい。

【００７５】又、上記の例では、半導体レーザの上下方
向と前後方向に振動させる構成であったが、これに限ら
ず例えば、上下又は前後の何れか一方の振動としてもよ
い。

【００７６】又、上記の例では、半導体レーザの上下方
向と前後方向に振動させる構成であったが、これに限ら
ず例えば、更に、半導体レーザの横面に圧電素子を取り
付けることにより左右方向への振動を加えても良いし、
それを単独に用いても良いし、あるいは、他の何れかの
方向と組み合わせても良い。

【００７７】又、上記の例では、半導体レーザを２つ備
えた構成について説明したが、これに限らず例えば、半
導体レーザは１つでも良い。この場合、同一の光強度で
ありながら、スペックルノイズを低減出来るので、やは
りＳ／Ｎ比を改善出来るという効果を発揮する。（第５の実施の形態）図９は、本発明の第５の実施の形
態におけるレンジファインダの配置構成を説明するため
の概略ブロック図である。尚、同図においては、カメラ
群９０１の視野角と光源手段９０５の掃引範囲の概略の
関係も同時に表している。

【００７８】ここでは、本実施の形態の構成を説明する
前に、本実施の形態の概要を述べる。

【００７９】本実施の形態は、パノラマタイプの広い視
野角を有しながら、カメラ部を従来に比べてより一層小
型化出来るレンジファインダーを提供することを目的と
している。

【００８０】本実施の形態では、上記目的を達成するた
めに、図１１〜１３に示す構成のレンジファインダーを
用いる。

【００８１】即ち、図１１に示す本実施の形態のレンジ
ファインダーは、カメラ部９０１ａが有する各フォトセ
ンサ１１２０,１１２１に時間計測回路を備えなくても
距離計測が行えるレンジファインダーの構成である。

【００８２】この様な構成とすることにより、カメラ部
において、フォトセンサアレーを含む集積回路の面積を
小型化出来る。従って、図９に示すカメラ群としては、
図１１に示すカメラ部９０１ａと同じ構成のカメラ部を
９０１ｂ〜９０１ｅとして備える構成とすることによ
り、装置全体としても小型化出来ることになる。尚、図
１１は、図９のレンジファインダーのカメラ群９０１内
のカメラ部９０１ｂ〜９０１ｅの記載を省略し、各部の
構成を更に詳細に示した図である。

【００８３】しかし、図９の構成の場合、各カメラ部の
視野角と、光源部において掃引される光の特性の変化の
させ方をどのように対応させるかが問題となる。例え
ば、任意のカメラ部の視野角内における光の特性の時間
的変化が、異なる時刻ｔ_a、ｔ_bにおいて、同じ光特性が
現れるように設定されているとすると、カメラ側で受光
した光の特性から、その光の投射角度を一義的に特定す
ることが出来ないので、距離の計測は困難になる。

【００８４】そこで、本実施の形態の特徴は、上記構成
のカメラ部を複数組み合わせただけにとどまらず、任意
のカメラ部の視野角内における光の特性の時間的変化
が、異なる時刻ｔ_a、ｔ_bにおいて、同じ光特性が現れる
ことがない様に設定されている（図１０参照）点であ
る。これにより、各カメラ部９０１ａ〜９０１ｅで受光
した光の特性から、その光の投射角度を一義的に特定す
ることが出来るので、各視野内の被写体上の点の距離計
測が行える点である。

【００８５】以下に、図９〜図１１を参照しながら、本
実施の形態の構成について、更に述べる。

【００８６】図９に示す通り、カメラ群９０１は、図１
１に示すカメラ部９０１ａと同じ構成のカメラを５つ備
え、各カメラ視野角が隣接する様に配置したものであ
る。各カメラ部９０１ａ〜９０１ｅの視野角をθａ〜θ
ｅとする。ここでは、簡単のため、θａ＝θｂ・・・＝
θｅとする。光源部９０５は、波長の異なる２種類の光
を合成したスリット光を広角度の範囲で掃引する手段で
あり、スリット光を構成する２種類の光Ｉ_A，Ｉ_Bの光強
度比Ｉ_A／Ｉ_Bを図１０に示す様に、時間的に変化させる
ものである。図１０に示す時刻ｔ₀₀〜ｔ₁，ｔ₁〜ｔ₂，
ｔ₂〜ｔ₃，ｔ₃〜ｔ ₄，ｔ₄〜ｔ₅の各掃引期間は、全て同
一時間Ｔｄであり、前から順に、視野角θａ〜θｅの領
域の掃引期間と一対一対応している。即ち、例えば、時
刻ｔ₀₀〜ｔ ₁の掃引期間では、光源部９０５が、カメラ
部９０１ａの視野角θａの範囲を含んで掃引する様に設
定すれば、ある所定の距離の範囲内において、投射先の
方向が光強度に対して一義的に決定される。尚、本実施
の形態では、被写体までの距離が、光源部９０５と、カ
メラ群９０１の中心との距離よりも、十分に大きい場合
を前提条件としている。この前提条件が成立しない場合
でも、ある所定の距離の範囲内において、例えば、何れ
の掃引期間においても光源部９０５からの出射光の１
周期分（Ｔｄ）が、各カメラ部の視野角θａ〜θｅの内
の最大範囲よりも大きな範囲を掃引する期間となる様に
設定すれば良い。尚、本発明の周期的変化の一周期分
は、上記掃引期間に対応する。

【００８７】処理・計算部９０２は、各カメラ部からの
画像信号をもとに、各視野角毎に被写体の距離を計算す
る手段であり、制御手段９０４は、光源部９０５に対し
て、図１０に示す光強度比のスリット光の掃引を行わ
せ、且つ、処理・計算部９０２の制御を行う手段であ
る。又、統合処理部９０３は、処理・計算部９０２から
出力される、各視野毎の被写体の距離データを統合し
て、パノラマタイプの連続した距離画像を形成する手段
である。

【００８８】次に、図１１を参照しながら、図９で述べ
た各部の更に詳細な構成を説明する。

【００８９】即ち、図１１において、１１０１はレン
ズ、１１０４は回転ミラー、１１０５は回転制御部、１
１１１は被写体、１１１２は光源Ａ、１１１３は光源
Ｂ、１１１４は光源コントローラＡ、１１１５はフィル
タＡ、１１１６はフィルタＢ、１１１７はハーフミラー
Ａ、１１１８はハーフミラーＢ、１１１９はハーフミラ
ーＣ，１１２０は撮像素子Ａ、１１２１は撮像素子Ｂ、
１１２２は撮像素子Ｃ、１１２３はカラーカメラ信号処
理回路、１１２４は光源Ｂ画像信号処理回路、１１２５
は光源Ａ画像信号処理回路、１１２６は距離計算部、１
１２７は制御部、１１２８はスリット制御部である。
尚、本発明の変化制御手段は、制御部１１２７、回転制
御部１１０５、光源コントローラＡ（１０１４）等を含
む手段である。

【００９０】以上のように構成された本実施の形態のレ
ンジファインダについて、以下その動作を説明する。

【００９１】ここでは、図１０に示す掃引期間ｔ₀₀〜ｔ
₁における各部の動作を説明する。他の掃引期間におけ
る動作は、以下に示す内容と同じであるのでその説明を
省略する。

【００９２】まず、光源部１１３６において、光源Ａ
（１１１２）と光源Ｂ（１１１３）の光をそれぞれフィ
ルタＡ、フィルタＢを通し、ハーフミラーＡ（１１１
７）で合成する。ここでフィルタＡ、Ｂの特性は図１２
（ａ）に示すようになっており、それぞれ異なった波長
の光が選択されて通過するようになっている。もしく
は、図１２（ｂ）に示すように、光波長の高低によって
２つの光を分離する構成でも良い。

【００９３】次に、この様に合成された光はスリット１
１１０によって縦方向に細長い線状のスリット光に加工
され、回転ミラー１１０４により反射されて出射され
る。出射された光は回転制御部１１０５により制御され
た回転ミラー１１０４により被写体を横方向に掃引され
る。掃引された光は被写体１１に照射され、その反射光
がレンズ１１０１、ハーフミラーＢ（１１１８）、ハー
フミラーＣ（１１１９）により撮像素子Ａ（１１２
０）、撮像素子Ｂ（１１２１）、撮像素子Ｃ（１１２
２）に入射する。

【００９４】この時、撮像素子Ａ、Ｂには、図１１に示
す様に、フィルタＡ（１１１５）、フィルタＢ（１１１
６）が装着されており、光源Ａ（１１１２）及び光源Ｂ
（１１１３）の合成光を、それぞれ分離して受光できる
ようになっている。

【００９５】一般的に、光源Ａ（１１１２）、光源Ｂ
（１１１３）は赤外領域に設定され、これにより距離計
測を行い、撮像素子Ｃは可視領域の光を受光しカラーカ
メラ信号処理部１１２３により被写体のテクスチャを撮
像する。但し、これとは別に、撮像素子Ａ、Ｂにおける
フィルタ特性を可視領域に設定し、撮像素子Ａ，Ｂによ
る撮像時期を撮像素子Ｃの撮像時期と同時ではなく、時
分割にして、これに併せて撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃが動作す
れば光源を赤外領域に設定する必要はない。尚、この様
な工夫が必要となるのは、本実施の形態では、距離計算
に用いる光の強度が時間的に変化しながら掃引されるの
で、仮に、光強度の変化する期間に、その強度の変化す
る光を受光して被写体のテクスチャを撮像すると、テク
スチャ画像の濃淡が上記強度変化に合わせて変化してし
まい、不自然な画像となるからである。

【００９６】ここで、光源コントローラＡ（１１１４）
は、回転ミラー１１０４による合成光の掃引に合わせ
て、図１３（ａ）に示すように各光源の光強度を時間的
に変化させる。この時、光強度の比は、図１３（ｂ）の
ように変化する。この光強度の比を撮像素子Ａ、Ｂで計
測し、距離計算部１１２６が、この反射光のスイープ時
間を測定する。

【００９７】図１３（ｂ）では、光強度比がＩａ／Ｉｂ
（縦軸で示す）の場合、その様な強度の光を出射した光
源部１１３６における掃引時刻ｔ₀（横軸で示す）が算
出できることを示している。ここで、Ｉａ、Ｉｂは、そ
れぞれ光源Ａ，Ｂからの光の強度を示している。

【００９８】従って、Ｉａ／Ｉｂの関数をｆ（ｔ）とお
くと、即ち、Ｉａ／Ｉｂ＝ｆ（ｔ）となり、以下に示す
式２を得る。

【００９９】

【数２】ｔ＝ｆ^-1（Ｉａ／Ｉｂ）・・・・・・・・・（式２）尚、本発明の予め定められた対応ルールは、関数ｆ
（ｔ）及び、リセット時刻、スイープ終了時刻などを含
むものである。

【０１００】一方、リセット時刻ｔ_R（本動作中では、
図１０の時刻ｔ₀₀に対応する）、スイープ終了時刻ｔ_E
（本動作中では、図１０の時刻ｔ₁に対応する）は、制
御部１１２７が保持・管理しており、これら時刻情報に
基づく、制御部１１２７からの指令に合わせて回転制御
部１１０５が回転ミラー１１０４を一定値の角速度ωで
回転し、スリット制御部１１２８がスリットの形状を決
定する。ここではスリットは常に線状の光を出すように
設定されている。

【０１０１】次に、距離計算部１１２６は、光源Ａ画像
信号処理部１１２５、光源Ｂ画像信号処理部１１２４の
出力から、各フォトセンサ（即ち、撮像素子Ａ，Ｂにお
いて、アレイ状に配列された各フォトセンサ）において
受光された、異なる波長の光の強度（Ｉａ、Ｉｂ）を元
に、各フォトセンサ位置での（即ち、各画素毎に）光強
度比（Ｉａ／Ｉｂ）を求める。

【０１０２】この様にして求めた光強度比から、図１３
（ｂ）に示す特性、即ち、式２により、光の入射した時
刻ｔ₀＝ｆ^-1（Ｉａ₀／Ｉｂ₀）を計算する。

【０１０３】この時刻ｔ₀と、リセット時刻、スイープ
終了時刻より、光源部９０５から出射される光の方向θ
（即ち、スリット光の出射角度θ（ｔ）＝ωｔで表せ
る）を計算し、三角測量の原理により、各画素の位置に
写っている被写体の部分の３次元位置を計算する。尚、
リセット時刻ｔ_Rでのスリット光の出射角度θは、θ
（ｔ_R）であり、スイープ終了時刻ｔ_Eでのスリット光の
出射角度θは、θ（ｔ_E）である。ここでは、θ（ｔ_R）
とθ（ｔ_E）とのなす角が、カメラ部９０１ａの視野角
θａに対応している。又、θ（ｔ_R）とθ（ｔ_E）の値
は、それぞれ調整可能となっている。

【０１０４】これによって、カメラ部９０１ａの視野角
θａ内に存在する被写体の距離画像が得られる。同時
に、撮像素子Ｃ２２、カラーカメラ信号処理部２３の出
力によって、得られた距離画像に対応する被写体のテク
スチャ画像が得られる。

【０１０５】上述した動作と同様の動作が、これに続く
掃引期間ｔ₁〜ｔ₂、・・・、ｔ₄〜ｔ₅においても行わ
れ、各掃引期間毎に距離計算部１１２６から、距離画像
データが統合処理部９０３に出力される。統合処理部９
０３では、上述した通り、処理・計算部９０２から出力
される、各視野毎の被写体の距離画像データを統合し
て、パノラマタイプの連続した距離画像を形成する。
又、テクスチャ画像の統合も同様に行う。尚、掃引期間
ｔ₀〜ｔ₅に対応する期間Ｔは、５つのカメラ部９０１ａ
〜９０１ｅにおける総合的な視野角を掃引する期間であ
る。

【０１０６】ところで、以上述べた内容は、被写体表面
の反射率特性が光の波長に依存しない場合のレンジファ
インダの動作である。

【０１０７】しかし、一般的には被写体の表面反射率は
光波長に依存する。

【０１０８】そこで、図１４に示すように、以上説明し
た光源部９０５からの光として、光強度を時間的に変化
させたスリット光である場合（期間Ｔ１）と、光強度を
時間的に変化させない一様光（ここでは、拡散光とも呼
ぶ）である場合（期間Ｔ２）とが交互に繰り返される構
成とする。ここで、期間Ｔ１は、図１０で述べた期間Ｔ
に対応する。従って、図１０の期間Ｔの次に、拡散光を
照射する期間Ｔ２を設ける。これにより、被写体の表面
反射率が、照射される光の波長に依存する場合でも、正
確に距離計測を行うことが出来る。図１４において、横
軸右方向に時間軸をとっているので、まず左から順番に
期間Ｔ２において、処理・計算部９０２により被写体の
表面反射率が各視野角毎に計算され、その次の期間Ｔ１
においてが、統合処理部９０３による１回目の距離画像
データが出力される。その右側の記載された期間Ｔ２，
Ｔ１において、上記と同様の動作が繰り返される。本実
施の形態では、Ｔ１は、１／６０ｓｅｃ又は１／３０ｓ
ｅｃであり、Ｔ２は、ＴＩと同じである。

【０１０９】この場合、基本的に、スリット光計測の動
作時は、これまで説明してきた動作と同じである。

【０１１０】ただし、上述した、距離計算部１１２６に
おける、時刻ｔ₀の算出方法が若干異なる。

【０１１１】即ち、光源部９０５がスリット１１１０を
外し、被写体１１１１に一様な光を投射する拡散光計測
時の、光源Ａ画像信号処理部１１２５、光源Ｂ画像信号
処理部１１２４の出力の比を各フォトセンサ毎に計算す
ることにより、被写体の各光源の光照射時の表面反射率
の比を算出して、これを補正係数とする。

【０１１２】次に、時刻ｔ₀を計算する場合に、光強度
比Ｉａ／Ｉｂに、上記補正係数をかけ算して、その値を
もとに、式２より、ｆ^-1（Ｉａ／Ｉｂ×補正係数）を各
フォトセンサ出力毎に計算し、より正確な光受光時刻を
計測する。

【０１１３】これにより、被写体の表面反射率の光波長
依存性による誤差を補正し、これと掃引開始時刻・掃引
終了時刻をもとに、三角測量の原理によって被写体の３
次元位置を計算する。

【０１１４】以上のように、本実施の形態によれば、既
存の技術を用いて、出射される光の特性を時間的に変化
させることにより、各フォトセンサに時間計測機能を持
たせるようなセンサを用意することなく、簡単な構成
で、実時間で距離計測の出来るレンジファインダを実現
することが出来て、且つ、小型化が図れる。

【０１１５】尚、本実施の形態においては、スリット光
は赤外領域の光を利用すれば、カラーカメラ装置１１２
３によりテクスチャ画像を距離画像計測と同時に撮像す
ることが出来るが、スリット光を可視領域に設定し、ス
リット光投光時以外のタイミングで、時分割処理により
テクスチャ画像を撮像してもよい。

【０１１６】また、本実施の形態において、光源Ａ（１
１１２）、光源Ｂ（１１１３）をランプ状のものとして
説明したが、レーザー光を用いてもよい。この場合はレ
ーザー光の発信波長を異なる値にしておき、これに合わ
せたフィルタを撮像素子側に装着する。この場合、光源
部９０５でのフィルタは省略できる。また、この場合２
種の光の波長を非常に近いものに設定すれば、被写体の
表面反射率が光波長によって急激に変化しない場合に
は、拡散光計測を行うことなく、精度の良い距離画像を
計測することが出来る。

【０１１７】また、本実施の形態において、光源を２種
類としたが、２種類以上の光源を用いて、それらそれぞ
れの光を独立に受光し、各フォトセンサにおいてそれぞ
れの光強度をもとに、光が出射された時刻を計算しても
よい。

【０１１８】また、本実施の形態において、光源部９０
５の各光源の光強度を光源Ａは増やす方向に、光源Ｂは
減らす方向に掃引したが、各距離測定毎に、各光源での
光強度の掃引方向を反転することにより、距離測定の精
度を向上してもよい。この場合、連続する複数の距離計
測結果を用いて平均処理・メディアン処理など、フィル
タ手法を用いて高精度な距離計測結果を出力してもよ
い。また、光強度を直線的に掃引したが、いかなる時間
波形で掃引してもよいし、各距離測定毎に光強度の時間
変化波形を変えても良い。

【０１１９】又、上記実施の形態では、反射光が入射し
た時刻を特定する場合について説明したが、これに限ら
ず、例えば、撮像手段により得られた画像データの各画
素値から、所定のルール（例えば、入射時刻ｔと投射方
向θとの関係）に基づいて、その画素値に対応する画素
に前記反射光が入射した時刻に対応する光の投射方向θ
を特定し、この特定した投射方向θを用いて、被写体ま
での距離を計算する構成でもよい。

【０１２０】又、上記実施の形態では、所定のルールに
基づいて、２種類の光の合成比を時間的に変化させる
（図１３（ｂ）参照）場合について述べたが、これに限
らず例えば、１種類の光の強度を変化させる構成でも良
い。即ち、この場合、光の投射方向の変化と、その光の
強度の変化との予め定められた対応ルールに基づいて、
前記投射方向と前記光の強度とを変化させる変化制御手
段を備える構成となる。又、この場合、光強度の変化
は、例えば、図１３（ａ）に示すＩａ又はＩｂの様に、
掃引方向と共に時間的に変化する構成であってもよい
が、これに限らない。要するに、投射光の光強度と投射
角度（投射方向）との対応関係が一義的に決まりさえす
れば良い。従って、例えば、場所的に見て光強度が異な
るフラッシュ光をフラッシュ的に照射する等、どの様な
手法により光強度を変化させてもかまわない。この様な
構成のレンジファインダー（被写体の距離情報計測装
置）は、表面が白っぽい色の場合の様に反射率が比較的
高い被写体や、被写体の表面での反射光の光強度が、照
射光の光強度と比較して実質上変化しない様な被写体に
ついての距離測定に適している。又、一種類の光強度を
用い、時分割で図１３（ａ）のＩ_A，Ｉ_Bの様に、画像を
２回撮像しても良い。この場合は、被写体の光反射率に
よらない測定が可能となる。

【０１２１】又、上記実施の形態では、光強度比や光強
度などの光特性を、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示す
様に変化させる場合について説明したが、これに限ら
ず、例えば、投射光の光波長を変化させる構成でもよ
い。即ち、上述した通り、要するに、投射光の光特性と
投射角度との対応関係が一義的に決まりさえすれば、光
特性としては、どの様な特性を利用してもよく、又、上
述した通り、その光特性を時間的な変化に限らず、どの
様な手法により変化させてもかまわない。

【０１２２】尚、上記実施の形態では、図１０に示すよ
うに、時刻ｔ₀₀〜ｔ₁，ｔ₁〜ｔ₂，ｔ₂〜ｔ₃，ｔ₃〜
ｔ₄，ｔ₄〜ｔ₅の各掃引期間が、前から順に視野角θａ
〜θｅの領域の掃引期間と一対一対応している場合につ
いて述べたが、これに限らず例えば、光の特性の周期的
変化の一周期分に対応する光源部９０５のスリット光の
投射方向の変化範囲（光源部の視野角）が、複数のカメ
ラ部の各視野角の内、最大視野角よりも大きくなる様に
設定されてあれば良い。

【０１２３】又、上記実施の形態では、光特性の周期的
変化の一周期の長さが全て同一の場合について説明した
がこれに限らず例えば、異なる長さでも良い。

【０１２４】又、上記実施の形態では、各カメラ部の視
野角が全て同一の場合について説明したがこれに限らず
例えば、視野角が異なる構成でも良い。（第６の実施の形態）図１５は、本発明の第６の実施の
形態におけるレンジファインダの配置関係及び構成を説
明するための概略ブロック図である。尚、同図において
は、カメラ部１５０１の視野角と、第１及び第２光源部
１５０２，１５０３の掃引範囲の概略の関係も同時に表
している。

【０１２５】ここでは、本実施の形態の構成を説明する
前に、本実施の形態の概要を述べる。

【０１２６】即ち、被写体とカメラ部との間に別の被写
体がある場合、後ろにある被写体にその前にある被写体
の陰影が映るため、後ろの被写体のその陰影部分の距離
が計測出来ないことがある。この様な場合、例えば、上
記第２の実施の形態で述べた構成のレンジファインダー
において、光源部６０１（図６参照）を移動させること
により、上記陰影が映らないようにすることも可能であ
る。

【０１２７】しかし、上記第２の実施の形態の構成で
は、光源部を移動させるための機構が必要となり、構造
が複雑となる。

【０１２８】そこで、本実施の形態では、カメラ部の両
側に２つ光源部を備え、これら光源部を移動させること
なく簡単な構成により、上記陰影部分も含めて距離計測
を行うものである。又、本実施の形態の重要な点は、同
一の掃引期間内で場所的に重複して投射された領域にお
いて、全く新しい距離計算方法を用いて、距離計測を実
現している点である。

【０１２９】以下、図１５を参照しながら、本実施の形
態の構成を説明する。

【０１３０】第１光源部１５０２は、被写体１５００
ａ，ｂに投光するための光源（図示省略）と、その光源
からの波長λ１のスリット光の投射方向を掃引する掃引
部（図示省略）とを有し、カメラ部１５０１の左側に設
置されている。又、第２光源部１５０３は、光源の波長
がλ２である点を除いて、上記第１光源部と同様の構成
であり、カメラ部１５０１の右側に設置されている。
尚、カメラ部１５０１は、第１光源部１５０２と第２光
源部１５０３との中点に設置されている。又、これら光
源部のスリット光の掃引は、図１５に示す様に、時計方
向であるとする。図１５では、掃引のリセット位置これ
ら第１,第２の光源部から投射されるスリット光の光強
度Ｉ_A，Ｉ_Bは、図１６（ａ）、（ｂ）に示す様にそれぞ
れ時間的に変化するものである。これについては、更に
後述する。カメラ部１５０１は、これら光源部から投射
されたスリット光の反射光（λ１とλ２の合成光）を、
分離して受光できる様にするために、各波長に対応した
フィルタＡ、フィルタＢ（図示省略）及び、撮像素子
Ａ，Ｂ（図示省略）を備えた撮像手段である。又、制御
手段１５０４は、各光源部１５０２，１５０３のそれぞ
れについて、各スリット光の投射方向の時間的変化（即
ち、投射角度の時間的変化に対応）とそのスリット光の
光強度Ｉ_A，Ｉ_Bの時間的変化との予め定められた対応ル
ールに基づいて、上記スリット光の投射方向とその光強
度とを変化させる変化制御手段である。この対応ルール
の詳細については、後述する。尚、本実施の形態のカメ
ラ部１５０１は、上記第５の実施の形態で述べた図１１
に示すカメラ部９０１ａと同じ構成である。

【０１３１】又、重複領域判定部１５０５は、図１１に
示す光源Ｂ画像信号処理部１１２４と光源Ａ画像信号処
理部１１２５と同様の各処理部（図１５中では、図示を
省略）を備えている。これら処理部は、カメラ部１５０
１のフィルタで分離して受光された各波長光毎の画像デ
ータを別々に処理する手段である。更に、重複領域判定
部１５０５は、各処理部からの画像データの輝度レベル
の違いを利用して、同一の掃引期間内で、第１及び第２
の光源部１５０２，１５２０３により、被写体１５００
ａ上で場所的に重複して投射された重複領域１５１１
と、何れか一方の光源部により投射された領域（図１５
中、第１領域１５１０ａ、第２領域１５１０ｂとした）
とを判別し、その判別結果と撮像データとを距離計算手
段１５０６へ出力する手段である。

【０１３２】即ち、重複領域（図１５中、符号１５１１
を付した）には、上記各処理部双方からの画像データの
輝度値を加算して得られた輝度レベルが所定の閾値以上
となる部分が該当する。又、何れか一方の光源部からの
光のみにより照射される領域（図１５中、第１領域１５
１０ａ、第２領域１５１０ｂとした）には、各波長毎に
得られた画像データの領域から、上記重複領域１５１１
を除いた部分が該当する。

【０１３３】又、距離計算手段１５０６は、第１〜第３
距離計算部１５０６ａ〜１５０６ｃを含む手段である。
距離計算手段１５０６は、上記判別結果に応じて、第１
光源部１５０２のみにより投射された第１領域１５１０
ａにおける撮像データについては、第１距離計算部１５
０６ａに計算させ、第２光源部１５０３のみにより投射
された第２領域１５１０ｂにおける撮像データについて
は、第２距離計算部１５０６ｂに計算させ、重複領域１
５１１における撮像データについては、第３距離計算部
１５０６ｃに計算させる手段である。

【０１３４】又、距離統合部１５０７は、第１〜第３距
離計算部により計算された計算結果を統合し、連続した
距離画像データを生成する手段である。

【０１３５】次に、図１６（ａ）、（ｂ）を参照しなが
ら、上述した光強度Ｉ_A，Ｉ_Bの時間的変化のさせ方を説
明する。

【０１３６】図１６（ａ）は、第１光源部１５０２から
投射されるスリット光の光強度Ｉ_Aの時間的変化、即
ち、光強度と投射角度との対応関係を示す図である。
又、同様に、図１６（ｂ）は、第２光源部１５０３から
投射されるスリット光の光強度Ｉ _Bの時間的変化、即
ち、光強度と投射角度との対応関係を示す図である。何
れも横軸に時間を対応させている。尚、横軸の時間は、
光源部の投射角度に対応している。

【０１３７】これらの図から明らかな様に、第１及び第
２光源部１５０２,１５０３では、時刻ｔ１〜ｔ２の期
間（第１掃引期間Ｔ１）と、時刻ｔ２〜ｔ３の期間（第
２掃引期間Ｔ２）とにおいて、それぞれの光強度の時間
的変化特性が互いに入れ替わっている。

【０１３８】即ち、掃引期間Ｔ１における第１光源部の
光強度Ｉ_Aの第１周期変化パターン１６０１と、掃引期
間Ｔ２における第２光源部の光強度Ｉ_Bの第２周期変化
パターン１６０４とが同一パターンであり、掃引期間Ｔ
２における第１光源部の光強度Ｉ_Aの第２周期変化パタ
ーン１６０２と、掃引期間Ｔ１における第２光源部の光
強度Ｉ_Bの周期変化パターン１６０３とが同一パターン
である。

【０１３９】ここで、第１光源部の第１周期変化パター
ン１６０１の光強度をＩ_A1と表し、第２周期変化パター
ン１６０２の光強度をＩ_A2と表す。又、第２光源部の第
１周期変化パターン１６０３の光強度をＩ_B1と表し、第
２周期変化パターン１６０４の光強度をＩ_B2と表す。

【０１４０】又、図１７（ａ）は、横軸に第１光源部１
５０２からのスリット光の投射角度θを対応させ、その
スリット光の第１掃引期間Ｔ１（第１周期期間）及び第
２掃引期間Ｔ２（第２周期期間）における光強度Ｉ_A1，
Ｉ_A2の周期変化パターン１６０１，１６０２を示してい
る。ここで、θ_R1は掃引開始角度（リセット角度）を、
θ_E1は掃引終了角度を示している。図１７（ｃ）は、横
軸に第２光源部１５０３からのスリット光の投射角度θ
を対応させ、そのスリット光の第１掃引期間Ｔ１及び第
２掃引期間Ｔ２における光強度Ｉ_B1，Ｉ_B2の周期変化パ
ターン１６０３，１６０４を示している。又、図１７
（ｂ）は、光強度比Ｉ_A1／Ｉ_A2と、第１光源部１５０２
の投射角度θとの対応関係を示す図である。図１７
（ｄ）は、光強度比Ｉ_B1／Ｉ_B2と、第２光源部１５０３
の投射角度θとの対応関係を示す図である。

【０１４１】カメラ部が受光した光の各画素における光
強度比がわかれば、図１７（ｂ）あるいは、図１７
（ｄ）に示す関係により、その画素に対応する投射角度
θ_A0、あるいはθ_B0が一義的に求められる。

【０１４２】以上の構成において、次に図１６〜図１７
を参照しながら本実施の形態の動作を述べる。

【０１４３】ここでは、被写体１５００ａの重複領域１
５１１の距離計算方法を中心に説明し、何れか一方の光
源部のみにより投射された領域１５１０ａ、１５１０ｂ
については、先願の特願平９−２６９２６１号に開示さ
れているので、ここでは簡単に述べる。

【０１４４】まず、図１６（ａ）、（ｂ）に示す様に、
第１掃引期間Ｔ１では、第１光源部１５０２から第１周
期変化パターン１６０１を示すスリット光（波長λ１）
が、又、第２光源部１５０３から第１周期変化パターン
１６０３を示すスリット光（波長λ２）が同時に掃引さ
れる。尚、第１周期変化パターン１６０１、１６０３
を、それぞれ、関数Ｉ_A1（θ）、Ｉ_B2（θ）と表す。

【０１４５】カメラ部１５０１は、露出状態になってい
るので、期間Ｔ１における被写体１５００ａからの双方
の波長を含む合成光を受光し、その合成光から各フィル
ターにより波長λ１、λ２の光を分離して、画像信号Ｓ
_A1、Ｓ_B1として重複領域判定部１５０５へ送る。重複領
域判定部１５０５では、一旦このデータを保持する。

【０１４６】次に、第２掃引期間Ｔ２では、第１光源部
１５０２から第２周期変化パターン１６０２を示すスリ
ット光（波長λ１）が、又、第２光源部１５０３から第
２周期変化パターン１６０４を示すスリット光（波長λ
２）が同時に掃引される。尚、第２周期変化パターン１
６０２、１６０４を、それぞれ、関数Ｉ_A2（θ）、Ｉ _B2
（θ）と表す。

【０１４７】カメラ部１５０１は、上記期間Ｔ１で述べ
たのと同様に、期間Ｔ２において受光した合成光から波
長λ１、λ２の光に分離して、画像信号Ｓ_A2、Ｓ_B2とし
て重複領域判定部１５０５へ送る。重複領域判定部１５
０５では、一旦このデータを保持する。

【０１４８】重複領域判定部１５０５は、これら保持し
た全ての画像信号Ｓ_A1とＳ_A2、及びＳ_B1とＳ_B2を用い
て、同一光源からの期間Ｔ１〜Ｔ２における反射光の、
同一画素位置毎の各輝度値の和を全画素について計算す
る。即ち、第１光源部１５０２から出た光の反射光によ
り得られた画像信号の合計値Ｓ_A1＋Ｓ_A2、及び、第２光
源部１５０３により得られた画像信号の合計値Ｓ_B1＋Ｓ
_B2により生成された２種類の生成画像の両方において、
予め定めた第１の閾値以上となる部分があるかどうかを
判定し、もし有れば、その画素位置に対応する領域を重
複領域１５１１と判断する。

【０１４９】更に、何れか一方の光源部からの光のみに
より照射される領域（図１５中、第１領域１５１０ａ、
第２領域１５１０ｂとした）の判定は、次の様にして行
う。

【０１５０】即ち、上記の様にして求めた画像信号の合
計値Ｓ_A1＋Ｓ_A2、から、第２の閾値以下となる部分、即
ち、陰影の領域を探す。そして、被写体１５００ａの全
画像領域から、その陰影領域と、上記重複領域１５１１
とを除いた部分を、第１領域１５１０ａと判定する。第
２領域１５１０ｂについては、画像信号の合計値Ｓ_B1＋
Ｓ_B2を用い、上記と同様にして求める。尚、上記Ｓ_A1＋
Ｓ_A2、Ｓ_B1＋Ｓ_B2の何れの生成画像においても、第２の
閾値より小さくなる領域は、光量が小さく、測定不能領
域と判定される。

【０１５１】以上の様にして、画像データにおいて、重
複領域１５１１と、第１、第２領域１５１０ａ、１５１
０ｂが判別される。

【０１５２】次に、重複領域判定部１５０５は、これら
の判別結果と、上記保持している画像データＳ_A1、
Ｓ_A2、Ｓ_B1、及びＳ_B2とを距離計算手段１５０６へ送
る。

【０１５３】距離計算手段１５０６は、重複領域１５１
１の距離計算については、第３距離計算部１５０６ｃ
に、第１，第２領域については、第１，第２距離計算部
１５０６ａ，１５０６ｂにそれぞれ処理させる。

【０１５４】次に、第３距離計算部１５０６ｃでの距離
計算について、図１８〜図２０を参照しながら説明す
る。

【０１５５】図１８は、被写体１８０１上の測定点Ｐを
投射する際の、各光源部１５０２，１５０３における投
射角度θ_A、θ_Bを示している。尚、点Ｐと各光源部を結
ぶ線のなす角度φは、φ＝θ_A−θ_Bと表せる。この角度
φは、カメラ部１５０１との距離が遠くなれば、小さく
なり、近くなれば大きくなる。又、角度φが同じであれ
ば、光源部１５０２、１５０３の中点からの距離は同じ
であるという関係にある。

【０１５６】ここでは、図１８において、カメラ部１５
０１と各光源部１５０２，１５０３との距離Ｗと、点Ｐ
とカメラ部とのＸ方向のずれ量に比べて、点Ｐとカメラ
部１５０１との距離の方が極めて大きいという関係にあ
る場合を考える。ところで、撮像素子が受光した画像デ
ータは、上述した通り、掃引期間Ｔ１中では画像信号Ｓ
_A1、Ｓ_B1として、又、掃引期間Ｔ２中では、画像信号Ｓ
_A2、Ｓ_B2として、重複領域判定部１５０５を経て、第３
距離計算部１５０６ｃに送られてきている。

【０１５７】そこで、まず、図１６（ａ）、（ｂ）に示
す様に、掃引期間Ｔ１〜Ｔ２（例えば、時刻ｔ１〜ｔ４
の期間）中において、各光源部から点Ｐを照射した光の
反射光がカメラ部１５０１の各撮像素子１１２０，１１
２１（図１１参照）上のそれぞれ対応する一つの画素に
より観測されたとする。

【０１５８】この場合、掃引期間Ｔ１中では、図１８に
示す投射角度から、対応するそれぞれの画素の一方が観
測した光強度は、Ｉ_A1（θ_A）であり、他方の光強度は
Ｉ_B1（θ_B）と表せる。又、同様に、掃引期間Ｔ２で
は、上記画素の一方が観測した光強度は、Ｉ_A2（θ_A）
であり、他方の光強度は、Ｉ_B2（θ_B）と表せる。

【０１５９】そこで、これら各掃引期間での光強度値の
和として、Ｉ_A1（θ_A）＋Ｉ_B1（θ_B）と、Ｉ_A2（θ_A）
＋Ｉ_B2（θ_B）とを求め、その比Ｒを求める。尚、前者
が本発明の第１の総和に対応し、後者が本発明の第２の
総和に対応する。

【０１６０】以下、この様にして求めた光強度比Ｒと、
予め求めた、比Ｒと距離との関係（図２０参照）と、こ
こで着目している一つの画素とカメラ部のレンズ中心と
により決まる視線方向とから、測定点Ｐの距離を特定で
きる理由を述べる。尚、比Ｒと距離との関係について
は、図２０を用いて更に後述する。

【０１６１】まず、ここで、図１７（ａ）、（ｃ）で説
明した光強度特性を、以下の様な簡単な一次関数の式で
表し、それを図１９に示す。

【０１６２】

【数３】Ｉ_A1（θ）＝Ｉｍａｘ−ｋθ_A Ｉ_B1（θ）＝ｋθ_B Ｉ_A2（θ）＝ｋθ_A Ｉ_B2（θ）＝Ｉｍａｘ−ｋθ_B 但し、ｋは、比例定数であり、Ｉｍａｘは、一次関数の
Ｙ軸切片である。

【０１６３】次に、数３により、比Ｒは次式で表せる。

【０１６４】

【数４】Ｒ＝｛Ｉ_A1（θ_A）＋Ｉ_B1（θ_B）｝／｛Ｉ_A2（θ_A）＋Ｉ_B2（θ_B）｝＝｛Ｉｍａｘ−ｋ（θ_A−θ_B）｝／｛Ｉｍａｘ＋ｋ（θ_A−θ_B）｝次に、数４を変形して、次式、数５を得る。

【０１６５】

【数５】 θ_A−θ_B＝｛（１−Ｒ）／（１＋Ｒ）ｋ｝Ｉｍａｘ数５において、比例定数ｋ、Ｙ軸（光強度Ｉの縦軸）切
片Ｉｍａｘは何れも一定値であり、比Ｒは、上述の通り
画素毎に測定される光強度比から決まる値であることか
ら、比Ｒが決まれば、θ_A−θ_B（＝φ）は一定値を示す
ことが分かる。

【０１６６】一方、角度φが一定値であれば、その測定
点Ｐとカメラ部（光源部１５０２と１５０３との中点）
との距離は同じであるという関係は、図１８において述
べた通りであるから、ある比Ｒに対して、φ＝θ_A−θ_B
が一定値を示す点Ｐに対応する仮想点は、一定の曲線上
に無数にあることが予想される。

【０１６７】図２０は、この曲線を模式的に示した図で
あり、横軸をｘ座標軸、縦軸をｚ座標軸とし、双方の軸
の交点において、紙面の裏側から表側に向かう軸をｙ座
標軸としている。

【０１６８】従って、一般的には、測定点Ｐの３次元座
標値は、（ｘ，ｙ，ｚ）として表せるが、ここでは、説
明を簡単にするため、被写体上の点Ｐのｙ座標値が０の
場合について述べる。又、この場合、カメラ部１５０１
のレンズ中心と、点Ｐからの反射光を受光する画素によ
り決まる視線方向は、図２０に示したｙ＝０のＺ−Ｘ平
面上に存在する。図２０中では、これを直線Ｌとしてい
る。

【０１６９】即ち、図２０において、第１〜第３曲線２
００１〜２００３は、その角度φが一定値を示す仮想点
の存在し得る領域を、比Ｒの値が仮に、０．３，０．
４，０．５であるとした場合の模式線図である。この第
１〜第３曲線２００１〜２００３上の仮想点とカメラ部
との距離は、予め計算しておくことが出来る。ここで
は、各曲線２００１〜２００３上の仮想点とカメラ部１
５０１との距離は、それぞれ、９０ｃｍ、１００ｃｍ，
１１０ｃｍと計算されているとする。

【０１７０】以上説明したことから、カメラ部１５０１
のある画素が受光した光強度から、数４により計算した
比Ｒが０．４であったとする。

【０１７１】これにより、カメラ部１５０１と、測定点
Ｐとの直線距離は、１００ｃｍであることが分かる。被
写体上の点の位置情報を、球座標系で特定する場合は、
以上の計算でよい。しかし、点Ｐの位置情報を、ＸＹＺ
の３次元座標系で特定するには、（ｘ，ｙ，ｚ）の値が
必要となるので、更に次の様な計算をする。

【０１７２】即ち、この場合、計測対象の点Ｐは、第２
曲線２００２と直線Ｌの双方の線上になければならない
から、交点Ｐ１（ｘ₁，０，ｚ₁）として３次元座標系に
おける位置が特定出来る。

【０１７３】この様に、交点Ｐ１の座標を計算すること
により、カメラ部１５０１からの距離だけでなく、ＸＹ
Ｚの３次元座標系での座標値を計算することが出来る。

【０１７４】以上述べた様にして、後述する他の領域の
計算方法とは全く別のやり方で、重複領域１５１１の距
離計算が行われるものである。

【０１７５】次に、第１距離計算部１５０６ａでの距離
計算について、簡単に述べる。

【０１７６】即ち、第１距離計算部１５０６ａは、上記
画像データＳ_A1、Ｓ_A2から、カメラ部１５０１の撮像素
子の各画素毎に、光強度比Ｉ_A1,0／Ｉ_A2,0を求め、図１
７（ｂ）に示す対応関係から、投射角θ_A0を一義的に特
定する。

【０１７７】この様にして特定した投射角θ_A0と、各画
素とカメラ部のレンズ中心を結ぶ視線方向と、カメラ部
１５０１のレンズ中心と第１光源部１５０２との既知の
距離とを用いて、被写体１５００ａ上の各点との距離を
三角測量の原理から計算する。

【０１７８】第２距離計算部１５０６ｂでの距離計算に
ついては、上記と同様であるのでその説明を省略する。
尚、この場合、光強度比Ｉ_B1,0／Ｉ_B2,0を求め、図１７
（ｄ）に示す、光強度比と投射角度との一対一の対応関
係から、投射角θ_B0を一義的に特定する。尚、上記実施
の形態では、被写体１５００ａでの反射光は、被写体１
５００ｂにより遮られることなく全てカメラ部１５０１
に入射される場合について説明した。

【０１７９】これにより、第１掃引期間Ｔ１及び第２掃
引期間Ｔ２の２回の掃引により、被写体１５００ａ上の
各点とカメラ部１５０１のレンズ中心との距離、又は、
被写体上の各点の３次元座標系の座標値が計測出来る。

【０１８０】尚、上記実施の形態では、先に重複領域を
求めてから、その他の領域を求める場合について述べた
が、これに限らず例えば、先に何れか一方の光源部から
のみにより照射される領域を求め、その後、重複領域を
求める構成でも良い。即ち、この場合、Ｓ_A1＋Ｓ_A2、Ｓ
_B1＋Ｓ_B2の画像の差分が、予め定めた閾値より大きくな
る領域がある場合、その領域を第１領域１５１０ａ又は
第２領域１５１０ｂの何れかであると判断し、更に、そ
の様な領域において、Ｓ_A1＋Ｓ_A2＞Ｓ_B1＋Ｓ_B2の関係が
成り立つ場合は、上記領域は第１領域であると判断し、
その逆の関係にある場合は、第２領域であると判断す
る。次に、Ｓ_A1＋Ｓ_A2、Ｓ_B1＋Ｓ_B2の何れの生成画像に
おいても、上記の場合と同様に、第２の閾値以下となる
領域は、測定不能領域と判定する。被写体１５００ａ上
において、上記第１、第２領域及び測定不能領域以外の
領域を重複領域１５１１と判定する。

【０１８１】又、上記実施の形態では、説明の簡単のた
めに、測定点Ｐがｙ＝０の平面上にある場合について述
べたが、ｙ座標値が０以外の場合であっても同様であ
る。即ち、この場合、θ_A−θ_Bが一定値を示す点Ｐに対
応する仮想点は、カメラ部１５０１を中心とする球面上
に存在する。従って、比Ｒが、０．３，０．４，０．５
である場合、それぞれに対応する相似形状の球面を同様
に形成することが出来る。図２０は、この様な複数の球
面を、ｙ＝０の平面で切断した場合の断面を示している
と見ることが出来る。従って、ｘ，ｙ，ｚ座標値を算出
する場合は、直線Ｌ（注目画素とカメラ部１５０１のレ
ンズ中心とを結ぶ直線）と、比Ｒにより特定される球面
との交点を計算する。

【０１８２】又、上記実施の形態では、各光源部の光波
長が異なる場合について述べたが、これに限らず例え
ば、同一光波長であっても良い。この場合、上述した、
光強度比と投射角度との一対一の対応関係を利用するた
めには、各光源部１５０２，１５０３での光掃引のタイ
ミングは、時分割で行う必要がある。即ち、図１６
（ａ）、で述べた第１光源部１５０２による第１及び第
２掃引期間Ｔ１、Ｔ２の次に、第２光源部１５０３によ
る第３及び第４掃引期間を新たに設ける必要がある。従
ってこの場合、距離計算に際し４回の掃引が必要とな
り、上記に比べて処理時間が２倍かかる。

【０１８３】又、上記実施の形態では、各光源部１５０
２，１５０３から投射する光の波長が異なる場合につい
て述べたが、これに限らず例えば、光波長が同一の場合
でも、光照射が重複して行われた領域についての距離計
算に、上記第３距離計算部１５０６ｃで述べた計算方法
が適用出来る。尚、この場合、光を波長により分離する
必要が無いので、カメラ部の波長分離フィルタは無く、
撮像素子は一つしか備えていない。従って上記実施の形
態の場合と異なり、被写体上の計測点Ｐからの反射光を
受光した、撮像素子上の一つの画素により観測される光
強度は、掃引期間Ｔ１中ではＩ_A1とＩ_B1との和（第１の
総和）として、又、掃引期間Ｔ２中ではＩ_A2とＩ_B2との
和（第２の総和）として得られる。換言すれば、双方の
光源部１５０２，１５０３からの光を区別する手段がな
い本構成では、掃引期間Ｔ１，Ｔ２中に得られた上記値
を、数４で示した式に直接代入することにより簡単に比
Ｒが求まる。後の処理は、上記と同様である。従って、
この様な構成でも、上記重複領域に適用した距離計算の
方法により距離計算が出来るという効果を発揮する。
又、この場合、画像中において、ある閾値以上の明るさ
の部分が、期間Ｔ１，Ｔ２の画像両方で存在する領域を
重複領域として判断する。ただし、この構成は、被写体
の表面反射率が大きく変化しない場合に適用出来る。第
１領域、第２領域の判定は行えないので、重複領域のみ
の距離測定が行える。尚、第１，第２光源部１５０２，
１５０３からの光の掃引を時分割で行えば、第１、第２
領域についても距離計測が行える。

【０１８４】尚、上記実施の形態では、第１光源部１５
０２の期間Ｔ１、Ｔ２における光強度の変化と、第２光
源部１５０３の期間Ｔ２、Ｔ１における光強度の変化と
が同じである場合について述べたが、これに限らず例え
ば、数３で示したＩ_A2（θ）、Ｉ_B2（θ）の比例定数が
ｋ’（≠ｋ）である等、光源部同士で互いに異なってい
ても勿論良い。要するに、少なくとも光の重複領域の距
離測定を行うには、数４〜数５に示す様に、比Ｒの式か
ら、角度θ_A−θ_Bが一定値を示す関係が導き出せさえす
れば、各光源部の光強度は、どのような変化をしても良
い。又、これに加えて、各光源部の各期間における投射
光の光強度と投射角度との対応関係が一義的に特定出来
る様に各投射光の光強度が変化するものであれば、上記
重複領域に加えて、更にそれ以外の領域の距離測定も行
える。

【０１８５】次に、上記実施の形態の変形例を、図面を
用いて説明する。

【０１８６】図２１は、本例のレンジファインダの配置
関係及び構成を説明するための概略ブロック図である。

【０１８７】以下、同図を参照しながら、上記実施の形
態（図１５参照）との相違点を中心に構成を説明する。
尚、その相違点の一つである、光源部の構成について
は、図２２を用いて更に後述する。ここでは、図１５と
同じものには、同じ符号を付し、その説明を省略する。

【０１８８】図２１に示す様に、第１、及び第２光源部
２１０２、２１０３と、カメラ部２１０１の配置構成
は、図１５の場合と同じである。ただし、本例では、第
１及び第２光源部の光波長は同一であるので、カメラ部
２１０１の構成も図１５の場合と異なり、波長により反
射光を分離するためのフィルタが不要であり、従って、
撮像素子及び画像信号処理部（図示省略）もそれぞれ一
つである。距離計算手段２１０６は、第１光源部２１０
２による投射光に基づいて距離計算を行う第１距離計算
部１５０６ａと、第２光源部２１０３による投射光に基
づいて距離計算を行う第２距離計算部１５０６ｂとを備
えている。制御手段１５０４、距離統合部１５０７は、
基本的に図１５で述べた構成と同じである。又、各光源
部からの光照射の動作は、図１６（ａ）、（ｂ）で述べ
た内容と同じである。

【０１８９】次に、図２２（ａ）、（ｂ）を参照しなが
ら、第１光源部２１０２の構成を中心に説明する。図２
２（ａ）は、光源部の概略斜視図であり、図２２（ｂ）
は、平面図である。

【０１９０】同図に示す様に、半導体レーザ２２０３か
ら出た光は、コリメートレンズ２２０１を通過し、更に
ロッドレンズ２２０２を通過して、スリット光２２０６
となる。このスリット光２２０６は、制御手段１５０４
からの指令により回転する回転ミラー２２０４により時
計回りで水平方向（図中のＸ方向に対応）に掃引され
る。マスク手段２２０５は、回転ミラー２２０４からの
反射光の一部の光２２０７が通過できる様に、複数のス
リット２２０５ａが形成された板状部材である。この複
数のスリット２２０５ａは、光が掃引される上記水平方
向と実質上平行である。従って、マスク手段２２０５を
通過した光２２０７が、一掃引期間において被写体表面
を照射する領域は、複数の平行なライン状の照射光によ
る縞状の領域となる。尚、図２２では、各部の形状は、
模式的に表しており、例えば、スリット２２０５ａのス
リットの本数は、実際にはもっと多い。

【０１９１】尚、第２光源部２１０３の構成は、第１光
源部２１０２と基本的には同じである。但し、マスク手
段２２０５に形成されたスリット２２０５ａは、第１光
源部による上記縞状の領域の陰の領域のみを照射する様
に構成されている点が、上記の構成と異なる。

【０１９２】以上の構成による本例の動作を、主に図１
６（ａ）、（ｂ）、及び図２３（ａ）〜（ｃ）を参照し
ながら次に説明する。

【０１９３】図２３（ａ）は、第１光源部２１０２によ
る一掃引期間中の、被写体１５００ａの表面におけるラ
イン状の光照射領域２３０１を模式的に表した図であ
る。又、図２３（ｂ）は、第２光源部２１０３による一
掃引期間中の、被写体１５００ａの表面におけるライン
状の光照射領域２３０２を模式的に表した図である。
又、図２３（ｃ）は、第１、第２光源部による一掃引期
間中の、被写体の表面におけるライン状の光照射領域を
模式的に表した図であり、上記双方の照射領域を統合し
た図となる。尚、図中において、符号１５１０ａ、１５
１０ｂを付した円形領域は、それぞれ被写体１５００ｂ
による第１、第２陰影領域である。又、図２３（ｂ）、
（ｃ）に示したライン状の光照射領域２３０２を二点鎖
線で描いてあるのは、図面を見やすくするためのもので
あり、一つのスリットを通過した光は、連続したライン
状の光となることはいうまでもない。又、図２３（ａ）
〜（ｃ）は、カメラ部１５０１の受光素子により形成さ
れる画像のパターンをも表した図であるといえる。

【０１９４】図２３（ｃ）に示した通り、双方の光源部
２１０２，２１０３による各掃引期間Ｔ１，Ｔ２中の照
射領域において、重複する領域がないため、上記実施の
形態で述べた様な、第３距離計算部１５０６ｃはここで
は不要である。

【０１９５】従って、掃引期間Ｔ１，Ｔ２のそれぞれの
期間中に、第１光源部２１０２により照射された領域２
３０１からの反射光を受光したカメラ部２１０１の撮像
素子上の各画素において観測された光強度Ｉ_A1，Ｉ_A2か
ら、第１距離計算部部１５０６ａが、上記実施の形態と
同様にして光強度比Ｉ_A1／Ｉ_A2を計算し、距離統合部１
５０７へ出力する。

【０１９６】又、これと同様に、掃引期間Ｔ１，Ｔ２の
それぞれの期間中に、第２光源部２１０３により照射さ
れた領域２３０２からの反射光を受光したカメラ部２１
０１の撮像素子上の各画素において観測された光強度Ｉ
_B1，Ｉ_B2から、第２距離計算部部１５０６ｂが、上記と
同様に光強度比Ｉ_B1／Ｉ_B2を計算し、距離統合部１５０
７へ出力する。尚、照射領域２３０１からの反射光を観
測する画素と、照射領域２３０２からの反射光を観測す
る画素とは、重複しないことはいうまでもない。

【０１９７】距離統合部１５０７は、この様にして出力
されてきた距離画像データを統合して、被写体の距離画
像を完成させる。

【０１９８】即ち、図２３（ｃ）に示す通り、陰影領域
１５１０ａ，１５１０ｂ内においても、何れか一方の光
源部からの光照射領域が存在しており、全く光りが当た
らない領域が上下方向に連続して存在することがないの
で、距離計算の出来る領域が拡大する。しかも、光照射
領域が重複していないので、上記の様な領域の区別が不
要で、処理が簡単になる。

【０１９９】尚、陰影領域１５１０ａ，１５１０ｂ内に
は、光の照射領域が他の領域に比べて半分となる。この
様に光が照射されない領域からの反射光は無いので、そ
れに対応する撮像素子上の画素からは、距離計算が出来
ない。しかしその場合でも、その画素の上下に配置され
た各画素の画素値から、観測されなかった値を補間出来
るので実質上問題はない。

【０２００】又、第１、及び第２光源部２１０２，２１
０３から掃引される縞状の照射パターン（図２３
（ａ）、（ｂ）参照）を、モニター画面（図示省略）上
の水平走査線にあわせて交互になる様に、設定しても良
い。

【０２０１】又、上記例の場合、ＣＣＤ撮像素子の水平
方向と、レンズ中心と回転ミラーの中心を結ぶ直線が平
行であることが必要条件となる。

【０２０２】尚、図２１を用いた上記変形例では、画像
領域の判別を必要としない構成例を説明した。しかし、
上記構成において、更に領域の判別を加味することによ
り、次の様な更に別の変形例が実現出来る。

【０２０３】即ち、図２３（ａ）、（ｂ）に示したパタ
ーンの反射光がカメラ部２１０１により受光され、それ
ぞれの画像が得られたとする。この場合、双方の画像
で、輝度が片方の画像のみにおいて大きい値を示す部分
（即ち、双方の画像の輝度の差分が大きい部分）を第１
陰影領域又は第２陰影領域であると判断する。更に、そ
の様に陰影領域として判断された領域について、いずれ
の画像の輝度の方が大きいか、又は小さいかという輝度
の大小関係により、図２３（ａ）に示す画像中に、第２
陰影領域１５１０ｂが存在し、図２３（ｂ）に示す画像
中に第１陰影領域１５１０ａが存在するとの判定が出来
る。但しこの場合、双方の画像の何れか一方について、
ライン状の光照射領域２３０１に対応する画像パターン
の内、非照射領域に対応する画像領域の画素の画素値を
内挿により算出しておく必要がある。内挿の計算として
は、重複領域判定部１５０５が、図２３（ａ）に示す様
に、それぞれ上下に位置している２つの画素２３０１ａ
と画素２３０１ｂとの輝度の平均値から、その中間に位
置する画素２３０１ｃの輝度を算出する。次に、図２３
（ａ）、（ｂ）の双方の画像とも、所定の閾値よりも小
さい場合は、光量が少なく、測定不能な領域であると判
断する。そして、上記、第１，第２陰影領域１５１０
ａ,１５１０ｂ、内挿演算不能な領域、及び測定不能な
領域以外の部分を重複領域と判断する。

【０２０４】従って、図２１のレンジファインダの構成
に、上記の様な内挿演算を用いて、画像領域を判別する
重複領域判定部と、図１５で述べた第１〜第３距離計算
部１５０６ａ〜１５０６ｃを備えることにより、この様
な新たな構成のレンジファインダが実現出来る。

【０２０５】ここで、この様な構成の場合、図１５で述
べた第３距離計算部１５０６の動作と若干異なる点があ
るので、その相違点を中心に、図１６、図２３（ａ）、
（ｂ）、及び図２４（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明
する。図２４（ａ）〜（ｃ）は、マスク手段２２０５に
よりマスクされて非受光領域の画素値を、実際に受光し
た画素値から内挿によりマスク領域の画素値を求める動
作を説明するための説明図である。

【０２０６】図１６の第１掃引期間Ｔ１内に、第１光源
部１５０２からの投射光を受光して形成された画像パタ
ーンが、図２４（ａ）中の領域２３０１であるから、図
２３（ａ）で説明した内挿によりマスク領域２３１１の
各画素の画素値ＩＩ_A1を求める。同図において、点２３
０１ｃは、上記内挿により画素値ＩＩ_A1を算出した画素
位置を示している。同期間Ｔ１内に、第２光源部１５０
３からの投射光を受光して形成された画像パターンが、
図２４（ｂ）中の領域２３０２であるから、上記と同様
にしてマスク領域２３１２の画素値ＩＩ_B1を求める。同
図において、点２３０２ｃは、上下の画素２３０２ａ，
２３０２ｂから上記内挿により画素値ＩＩ_B1を算出した
画素位置を示している。又、第１掃引期間Ｔ１と光強度
の変化特性が異なる第２掃引期間Ｔ２においても、上記
と全く同様にして、マスク領域２３１１、２３１２の画
素値ＩＩ_A2,とＩＩ_B2とが算出される。この内挿処理
は、図１６に示す時刻ｔ２、及び時刻ｔ３から所定時間
内に、重複領域判定部１５０５により行われる。尚、図
２４（ａ）、（ｂ）において、内挿の対象となるマスク
領域を、他との区別のため点線で示した。

【０２０７】次に、第３距離計算部１５０６ｃは、以上
の様に内挿処理されて得られた、図２４（ａ）、（ｂ）
に示した各画像を、同一期間毎に合計し、それら合計同
士の比Ｒを求めることにより、上記重複領域の距離情報
を計算する。従って、ここでの計算方法は、上述した数
４を利用する点では、上記実施の形態６と基本的に同じ
であるが、利用する画素値として、内挿により得られた
ものを用いる点で両者は相違する。

【０２０８】例えば、図２４（ｃ）に示す画素位置２４
０１に対応する被写体上の点の距離情報は、数４を用い
て次のようにして求められる。即ち、画素位置２４０１
では、画素位置２３０１ａにおいて実際に受光された画
素値Ｉ_A1（θ_A）（第２掃引期間Ｔ２では、Ｉ
_A2（θ_A））と、それと同一位置２３０２ｃでの内挿さ
れた画素値ＩＩ_B1（θ_B）（第２掃引期間Ｔ２では、Ｉ
Ｉ_B2（θ_B））とが合計される。

【０２０９】従って、ここでは、上記実施の形態６にお
ける第１の総和のＩ_A1（θ_A）＋Ｉ_B ₁（θ_B）に代わる、
Ｉ_A1（θ_A）＋ＩＩ_B1（θ_B）と、上記第２の総和のＩ_A2
（θ _A）＋Ｉ_B2（θ_B）に代わる、Ｉ_A2（θ_A）＋ＩＩ_B2
（θ_B）とを、数４の分子、分母に代入して、比Ｒを求
める。その後の処理は、既に説明した通りである。尚、
図２４（ｃ）に示す画素位置２４０２に対応する被写体
上の点の距離情報についても、これと同様にして、画素
位置２３０１ｃでの内挿された画素値ＩＩ_A1（θ _A）
（第２掃引期間Ｔ２では、ＩＩ_A2（θ_A））と、それと
同一位置２３０２ｂにおいて実際に受光された画素値Ｉ
_B1（θ_B）（第２掃引期間Ｔ２では、Ｉ_B2（θ_B））とが
合計される。その他の処理は、上記と同様である。尚、
図２４（ｃ）は、上記内挿処理により生じる、画素値の
重複領域を模式的に表した図であり、全て実線で表し
た。

【０２１０】以上述べた様に上記実施の形態によれば、
複数の光源を同時に投光し、重複領域に特別な計算処理
を施すことにより、複数光源による画像をそれぞれ別々
に処理するよりも、信号レベルがより一層高い画像を用
いることが出来、Ｓ／Ｎ比が良く、測定可能な距離も長
いレンジファインダを実現することが出来るという効果
を発揮する。

【０２１１】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、従来に比べてより一層Ｓ／Ｎ比の改善が図れる
という長所を有する。

【０２１２】又、本発明は、パノラマタイプの広い視野
角を有しながら、カメラ部を従来に比べてより一層小型
化出来るという長所を有する。

【０２１３】又、本発明は、複数周期の連続した光パタ
ンを投光しても、それぞれのカメラの視野内で、光源部
からの投光角度を画像から一義的に決定出来、より誤差
の少ないパノラマ距離画像が得られるという長所を有す
る。

【０２１４】又、本発明は、Ｓ／Ｎ比が良く、測定可能
な距離も長いという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施の形態のレンジファ
インダの概略構成を示す側面図

【図２】第１の実施の形態のレンジファインダの概略構
成を示す平面図

【図３】第１の実施の形態のレンジファインダの概略構
成を示すブロック図

【図４】第１の実施の形態の時分割処理を示す図

【図５】本発明における第１の実施の形態のレンジファ
インダの別の例の概略構成を示す平面図

【図６】本発明における第２の実施の形態のレンジファ
インダの概略構成を示す平面図

【図７】本発明における第３の実施の形態のレンジファ
インダの光源手段の配置構成を説明するための概略斜視
図

【図８】本発明における第４の実施の形態のレンジファ
インダの光源手段の配置構成を説明するための概略斜視
図

【図９】本発明の第５の実施の形態におけるレンジファ
インダの配置構成を示す概略ブロック図

【図１０】第５の実施の形態におけるレンジファインダ
の光強度比の時間的変化を示す図

【図１１】第５の実施の形態のレンジファインダーの構
成図

【図１２】（ａ）〜（ｂ）：第５の実施の形態の光学フ
ィルタの特性図

【図１３】（ａ）：第５の実施の形態の光源の光強度の
時間的変化を示す特性図（ｂ）：第５の実施の形態の光源の光強度比の時間的変
化を示す特性図

【図１４】第５の実施の形態の時分割処理を示す図

【図１５】第６の実施の形態におけるレンジファインダ
の配置構成を示す概略ブロック図

【図１６】（ａ）：第６の実施の形態の第１光源の光強
度の時間的変化を示す特性図（ｂ）：第６の実施の形態の第２光源の光強度の時間的
変化を示す特性図

【図１７】（ａ）：第６の実施の形態の第１及び第２掃
引期間における第１光源からの光強度の時間的変化を示
す特性図（ｂ）：本実施の形態の第１及び第２掃引期間における
第１光源からの光の光強度比の時間的変化を示す特性図（ｃ）：本実施の形態の第１及び第２掃引期間における
第２光源からの光の光強度の時間的変化を示す特性図（ｄ）：本実施の形態の第１及び第２掃引期間における
第２光源からの光の光強度比の時間的変化を示す特性図

【図１８】実施の形態６における、被写体上の測定点を
投射する際の、各光源部における投射角度θ_A、θ_Bを示
す図

【図１９】本実施の形態における、光強度特性を表した
図

【図２０】本実施の形態における、φが一定の関係から
得られる曲線を模式的に示した図

【図２１】実施の形態６における、変形例としてのレン
ジファインダの配置関係及び構成を説明するための概略
ブロック図

【図２２】（ａ）：本変形例における光源部の構成を示
す斜視図（ｂ）：同光源部の構成を示す平面図

【図２３】（ａ）：本変形例における、第１光源部によ
る光照射領域を模式的に表した図（ｂ）：本変形例における、第２光源部による光照射領
域を模式的に表した図（ｃ）：双方の光源部による照射領域を統合して模式的
に表した図

【図２４】（ａ）：更に別の変形例における、第１光源
部からの光による形成される画像パターンと、内挿処理
を説明するための模式図（ｂ）：更に別の変形例における、第２光源部からの光
による形成される画像パターンと、内挿処理を説明する
ための模式図（ｃ）：内挿処理により生じる、画素値の重複領域を模
式的に表した図

【図２５】従来のレンジファインダの概略構成図

【図２６】従来のレンジファインダの動作を説明するた
めの構成図

【図２７】（ａ）：従来のレンジファインダーの光源部
の別の例の斜視図（ａ）：同レンジファインダーの光源部の平面図

【図２８】従来のパノラマタイプのレンジファインダー
の構成図

【符号の説明】

１０１第１光源手段１０２第２光源手段１０３第３光源手段１０４第４光源手段１０５床面１０６カメラ部１０７第１被写体１０８第２被写体１０１ａ〜１０４ａ照射領域１１１被写体存在判断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者登一生大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者森村淳大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA04 DD02 DD04 FF01 FF02 FF09 GG23 HH05 HH06 JJ03 JJ26 LL21 LL46 LL62 MM26 NN08 QQ31 UU06 2F112 AD05 BA07 BA10 DA02 DA13 DA15 DA19 DA21 EA03 EA07 FA35 2H011 AA01 BA01 BA12 2H018 AA02 BC08 2H051 BB16 BB27 CB23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体に投光するための光源と、その光
源からの光の投射方向を掃引する掃引部とをそれぞれに
有する、設置位置の異なる複数の光源手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光して、画像デ
ータを得る複数の画素を有する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像データに基づいて、各
画素に入射した前記反射光に対応する前記光の投射方向
を特定し、その特定した投射方向を利用して前記被写体
までの距離情報を計算する距離計算手段と、を備えたこ
とを特徴とするレンジファインダ。
【請求項２】前記複数の光源手段は、それぞれ異なる
空間領域を時分割により照射し、前記距離計算手段は、前記時分割の光照射により得られ
た各画像データを利用して、それら各画像データ毎に前
記距離情報を計算するものであり、前記得られた各画像データの計算の結果を所定基準に基
づいて、統合する統合手段を備えたことを特徴とする請
求項１記載のレンジファインダ。
【請求項３】前記複数の各光源の波長はそれぞれ異っ
ており、前記複数の光源手段は、それぞれ異なる空間領域を同時
に照射し、前記距離計算手段は、前記各光波長の光照射により得ら
れた各画像データを利用してそれら各画像データ毎に前
記距離情報を計算し、前記得られた各画像データの計算の結果を所定基準に基
づいて、統合する統合手段と、を備えたことを特徴とす
る請求項１記載のレンジファインダ。
【請求項４】前記複数の光源手段に対して、それぞれ
異なる空間領域を照射させ、その光照射により得られた
各画像データを利用して被写体の存在の有無を判断し、
被写体が存在しないと判断した空間領域に対応する光源
の点灯を中止する被写体存在判断手段とを備えたことを
特徴とする請求項１記載のレンジファインダ。
【請求項５】前記複数の光源手段は、それぞれ異なる
空間領域を照射するものであり、（１）前記それぞれの光照射により得られた各画像デー
タの内、又は、（２）前記各画像データ毎に計算した距
離情報データの内、重複するデータの有無を判断し、重
複データがあると判断した場合は、それら重複するデー
タの何れか一方のデータを利用することを特徴とする請
求項１記載のレンジファインダ。
【請求項６】前記複数の光源手段は、それぞれ異なる
空間領域を照射するものであり、（１）前記それぞれの光照射により得られた各画像デー
タの内、又は、（２）前記各画像データ毎に計算した距
離情報データの内、重複するデータの有無を判断し、重
複データがあると判断した場合は、それら重複するデー
タの双方を利用することを特徴とする請求項１記載のレ
ンジファインダ。
【請求項７】被写体に投光するための光源を有し、そ
の光源からの光の投射方向を掃引する光源手段と、前記被写体に照射された光の反射光を受光して、画像デ
ータを得る複数の画素を有する撮像手段と、前記撮像手段による画像データに基づいて、前記光源手
段を移動させる光源移動手段と、前記撮像手段により得られた画像データに基づいて、各
画素に入射した前記反射光に対応する前記光の投射方向
を特定し、その特定した投射方向を利用して、前記被写
体までの距離情報を計算する距離計算手段と、を備えた
ことを特徴とするレンジファインダ。
【請求項８】前記光源からの光投射方向は、実質上前
記被写体の方向に向けられており、前記光源移動手段が、前記画像データから前記被写体の
映像信号の輝度が所定基準を満たしていないと判断した
場合には、前記光源手段を前記被写体に近づく方向、又
は前記被写体から遠ざかる方向に移動させることを特徴
とする請求項７記載のレンジファインダ。
【請求項９】前記光源移動手段が、前記光源手段を移
動させる際、前記光源手段と、前記被写体との位置関係
情報に基づいて、前記移動を行わせることを特徴とする
請求項７記載のレンジファインダ。
【請求項１０】それぞれ光の波長が異なる光源を複数
有し、且つ、それら複数光源から出力されるスリット光
の各投射平面が重ねられており、その重ねられたスリッ
ト光を被写体に投射する方向を掃引する掃引部を有する
光源手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光して、画像デ
ータを得る複数の画素を有する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像データに基づいて、各
画素に入射した前記反射光に対応する前記光の投射方向
を特定し、その特定した投射方向を利用して、前記被写
体までの距離情報を計算する距離計算手段と、を備えた
ことを特徴とするレンジファインダ。
【請求項１１】少なくとも一つの光源と、その光源か
ら出力されるスリット光を振動させながら、そのスリッ
ト光を被写体に投射する方向を掃引する掃引部とを有す
る光源手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光して、画像デ
ータを得る複数の画素を有する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像データに基づいて、各
画素に入射した前記反射光に対応する前記光の投射方向
を特定し、その特定した投射方向を利用して、前記被写
体までの距離情報を計算する距離計算手段と、を備えた
ことを特徴とするレンジファインダ。
【請求項１２】前記光源手段は、前記光源を複数有し
ており、それらの光源の内、少なくとも一つの光源から出力され
るスリット光が振動し、そのスリット光による投射平面と、他の光源から出力さ
れるスリット光による投射平面とが実質上重ねられてお
り、その投射平面の重ねられたスリット光を前記被写体
に投射することを特徴とする請求項１１記載のレンジフ
ァインダ。
【請求項１３】被写体に投光するための光源と、その
光源からの光の投射方向を掃引する掃引部とを有する光
源手段と、前記光の投射方向の変化と、その光の特性の周期的変化
との予め定められた対応ルールに基づいて、前記投射方
向と前記光の特性とを変化させる変化制御手段と、各視野角が隣接した複数のカメラ手段と、前記各カメラ手段により得られた画像データの各画素値
から、（１）前記光の特性を決定し、（２）その決定の
結果と前記対応ルールに基づいて、その画素に入射した
前記光の投射方向を特定し、（３）その特定した投射方
向を利用して、前記被写体までの距離情報を計算する距
離計算手段とを備え、前記周期的変化の一周期分に対応する視野角が、前記複
数のカメラ手段の各視野角の内の最大視野角よりも大き
いことを特徴とするレンジファインダ。
【請求項１４】被写体に投光するための光源と、その
光源からの光の投射方向を掃引する掃引部とをそれぞれ
に有する、設置位置の異なる複数の光源手段と、前記各光源のそれぞれについて、前記各光の投射方向の
変化とその光の特性の変化との予め定められた対応ルー
ルに基づいて、前記投射方向と前記光の特性とを変化さ
せる変化制御手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光して、画像デ
ータを得る複数の画素を有する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像データの各画素値に基
づいて前記被写体までの距離情報を獲得する場合、前記
各光源からの光により同一の掃引期間内に場所的に重複
して投射された前記被写体については、（１）前記予め
定められた対応ルールに基づいて前記各光源から第１の
掃引期間に投射された光の反射光を受光した画素の画素
値の第１の総和と、前記対応ルールに基づいて前記各光
源から第２の掃引期間に投射された光の反射光を受光し
た前記画素の画素値の第２の総和との比を画素毎に求
め、その求めた比に基づいて、前記距離情報を獲得する
距離計算部と、を備えたことを特徴とするレンジファイ
ンダ。
【請求項１５】前記距離計算部は、前記距離情報を獲
得する際、前記求めた比が一定となる関係を満たす、予
め求められた距離グループと、前記画素に固有の視線方
向とに基づいて、前記被写体の３次元位置情報を前記距
離情報として獲得することを特徴とする請求項１４記載
のレンジファインダ。
【請求項１６】被写体に投光するための光源と、その
光源からの光の投射方向を掃引する掃引部とをそれぞれ
に有する、設置位置の異なる複数の光源手段と、前記各光源の前面に設けられた、前記掃引方向と実質的
に平行な複数のスリットを有するマスク手段と、前記各光の投射方向の変化とその光の特性の変化とを、
前記光源毎に異なる予め定められたルールに基づいて対
応させる変化制御手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光して、画像デ
ータを得る撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像データに基づいて、各
画素に入射した前記反射光に対応する前記光の投射方向
を特定し、その特定した投射方向を利用して前記被写体
までの距離情報を計算する距離計算手段とを備え、前記スリットを通過した各光源からの光が、前記被写体
上で場所的に実質上重複して照射されないことを特徴と
するレンジファインダ。
【請求項１７】被写体に投光するための光源と、その
光源からの光の投射方向を掃引する掃引部とをそれぞれ
に有する、設置位置の異なる複数の光源手段と、前記掃引方向と実質的に平行な複数のスリットを有し、
前記スリットを通過した前記光源からの光による前記被
写体上の照射領域が実質上重複しない様に前記各光源の
前面にそれぞれ設けられたマスク手段と、前記各光の投射方向の変化とその光の特性の変化とを、
前記光源毎に異なる予め定められたルールに基づいて対
応させる変化制御手段と、前記被写体に投光された光の反射光を受光して、画像デ
ータを得る撮像手段と、（１）前記対応ルールに基づいた第１の掃引期間内に、
前記それぞれのマスク手段の前記スリットを通過した光
の反射光を、受光した画素の画素値を利用して、前記各
マスク手段毎に対応して得られる画像内で、前記スリッ
トによりマスクされた非受光領域の画素値を算出し、前
記第１の掃引期間内に受光した画素の前記画素値と前記
算出した画素値とを利用して、前記得られる画像間での
位置的に対応する画素の画素値の第１の総和を求め、
（２）前記対応ルールに基づいた第２の掃引期間内に、
前記それぞれのマスク手段の前記スリットを通過した光
の反射光を、受光した画素の画素値を利用して、前記各
マスク手段毎に対応して得られる画像内で、前記スリッ
トによりマスクされた非受光領域の画素値を算出し、前
記第２の掃引期間内に受光した画素の前記画素値と前記
算出した画素値とを利用して、前記得られる画像間での
位置的に対応する画素の画素値の第２の総和を求め、
（３）前記第１の総和と前記第２の総和との比を前記画
素毎に求め、その求めた比に基づいて、前記距離情報を
獲得する距離計算部と、を備えたことを特徴とするレン
ジファインダ。