JP2006170702A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 測距対象の位置及び状態によらない正確な測距を、測距時間を冗長させることなく行う多点ハイブリッド測距装置を実現する。
【解決手段】 複数方向に対してアクティブ測距及びパッシブ測距を行うことが可能な多点ハイブリッドタイプの測距装置において、先ずアクティブ測距又はパッシブ測距の一方の測距方式で各測距点に対する測距を行い、信頼できる測距結果の得られた測距点が１点以下であったには、信頼できる測距結果が得られなかった測距点に対してもう一方の測距方式での測距を行い、信頼できる測距結果の得られた測距点が複数あった場合には、もう一方の方式による測距は行わずに得られた測距結果の中から最終的な測距値を選択する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数方向に対してアクティブ測距及びパッシブ測距を行うことが可能なハイブリッドタイプの多点測距装置に関し、例えば、カメラのＡＦ機構に適用して好適なものである。

従来、カメラ等で用いられる測距装置は、測距対象に向けて赤外光等の信号を放射しその測距対象による反射信号により測距対象までの距離を算出するアクティブ型測距装置と、太陽光の反射光等の測距対象から自然に放射される信号を受光しその受光信号により測距対象までの距離を算出するパッシブ型測距装置とに大別できる。更にはアクティブ測距とパッシブ測距の両方の測距方式を兼ね備えることで双方の苦手な測距条件を補い合い、高い測距精度を得ることができるハイブリッドタイプの測距装置もある。

また、近年のカメラ等に用いられている測距装置には、複数の方向に対して測距を行う多点測距装置が多くみうけられる。

ところで、複数方向に対してアクティブ測距、パッシブ測距の双方を行う多点ハイブリッド測距装置において、全ての測距点に対しアクティブ測距、パッシブ測距の両方を行うようなシーケンスにすると、測距時間が長くなり、例えばカメラのオートフォーカス等にこの測距装置を用いる場合、レリーズタイムラグが長くなることで、シャッターチャンスを逃してしまうおそれ等が発生しかねない。

そこで、多点ハイブリッド測距装置においては、各測距点に対しアクティブ測距及びパッシブ測距をどのような順序で行うかでさまざまなシーケンスが考えられる。

例えば、先に一方の測距方式で各測距点の測距を行い、1点でも信頼性のある測距結果が得られたらもう一方の測距方式はまったく用いず、信頼性の得られた測距点の測距結果をもって最終的な測距値とするシーケンスが考えられる。これを多点ハイブリッド測距装置の第一の従来例とする。

図５は多点ハイブリッド測距装置の第一の従来例を説明するフローチャートである。これは、中央と左右の３方向の測距点に対し先ずアクティブ測距を行い、１点でも測距ＯＫの測距点があった場合には、どの測距点に対してもパッシブ測距を行わず、アクティブ測距の結果のみで測距結果を求めるものである。

図５において、先ずS501〜S503で中央測距点、右測距点、左測距点に対するアクティブ測距を順に行う。続けてS504で３点のアクティブ測距の測距結果が信頼性のあるものであるかを判定し、１点でも信頼性がある測距結果を得られていればS508に進む。ここでの信頼性の有無の判定に用いるものとしては、受光信号量の大きさや、位相差検知方式の測距におけるコントラスト及び２像一致度等が挙げられる。S504において３つの測距点全てにおいて信頼性のある測距結果が得らていないと判定された場合には、S505〜S507において中央測距点、右測距点、左測距点に対するパッシブ測距を順に行いS508に進む。最後にS508において、それまでに得られた各測距点の測距結果の中から、主測距対象物の測距結果としてふさわしいものを選び出し、最終的な測距値として出力する。

図６は多点ハイブリッド測距装置の第一の従来例の別の形態を説明するフローチャートである。これは、中央と左右の３方向の測距点に対し先ずパッシブ測距を行い、１点でも測距ＯＫの測距点があった場合には、どの測距点に対してもアクティブ測距を行わず、パッシブ測距の結果のみで測距結果を求めるものである。

図６の形態は、図５を用いて説明したアクティブ測距優先の形態の、アクティブ測距とパッシブ測距を入れ替えたものであるので、図６の詳細な説明は割愛する。

以上のような第一の従来例のシーケンスを用いた場合、最終的な測距値を求めるまでの測距回数が少なくてすむケースが多く発生するので、総合的に見て測距時間を非常に短縮できるという利点をもつ。

また、別のシーケンスとして、先ず一方の測距方式で各測距点の測距を行い、信頼性のある測距結果を得られなかった測距点に対してのみ、もう一方の測距方式による測距を行い、それぞれの測距結果の中から最終的な測距値を選択するシーケンスが考えられる。これを多点ハイブリッド測距装置の第二の従来例とする。

図７は多点ハイブリッド測距装置の第二の従来例を説明するフローチャートである。これは、中央と左右の３方向の測距点に対し先ずアクティブ測距を行い、測距ＮＧの測距点があった場合にはその測距点に対しパッシブ測距を行い、得られた各測距点の測距結果から最終的な測距値として適当と思われるものを選択するものである。

図７において、先ずS701〜S703で中央測距点、右測距点、左測距点に対するアクティブ測距を順に行う。続けてS704で中央測距点のアクティブ測距の測距結果が信頼性のあるものであるかを判定し、信頼性のある測距結果が得られたと判定された場合にはそのままS706に進み、そうでない場合にはS705において中央測距点に対するパッシブ測距を行った後S706に進む。同様にS706において右測距点のアクティブ測距の測距結果の判定し、測距ＯＫならそのままS708に進み、測距ＮＧの場合にはS707において右測距点に対するパッシブ測距を行った後S708に進む。続けてS708において左測距点のアクティブ測距の測距結果の判定し、測距ＯＫならそのままS710に進み、測距ＮＧの場合にはS709において左測距点に対するパッシブ測距を行った後S710に進む。最後にS710において、それまでに得られた各測距点の測距結果の中から、主測距対象物の測距結果としてふさわしいものを選び出し、最終的な測距値として出力する。

また、第二の従来例においてもパッシブ測距を先に行う別の形態が考えられる。

以上のような第二の従来例のシーケンスを用いた場合、各測距点に対して測距結果を求めるので、測距対象の位置及び状態によらず正確な測距値を求めることができるという利点をもつ。

又、従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
特開2001-208536号公報

しかしながら、上記従来例のようなシーケンスを用いる多点ハイブリッド測距装置の場合、以下のような問題点を有している。

すなわち、第一の従来例については、１つの測距点のみ信頼性のある測距結果が得られた場合、その測距結果が必ずしも主測距対象物によるものではない可能性があるという問題がある。例えば図５で説明したようなアクティブ測距を先に行うシーケンスを用いた場合においては、図８のようにアクティブ測距の投射光が主測距対象物にあたらない、いわゆる“抜け”が起こってしまい、後ろの物体を測距してしまうような例が考えられる。また図６で説明したようなパッシブ測距を先に行うシーケンスを用いた場合においては、例えば図９のように夜景をバックにした場合のような、暗い主測距対象物の間から覗く明るい背景を測距してしまうような例が考えられる。

また、第二の従来例については、すでに一方の測距方式の測距結果により主測距対象物が存在する可能性が低いと想定できる測距点に対してももう一方の測距方式の測距を行うことで、無駄に測距時間を延ばしているおそれがあるという問題がある。例えば図７で説明したようなアクティブ測距を先に行うシーケンスを用いた場合において、図１０のような主測距対象物が並んでいる状態で、左右の測距点がそれぞれ主測距対象物を測距し、中央の測距点は間を抜けている場合においては、更に中央の測距点に対しパッシブ測距を行ったとしても、その測距結果が最終的な測距値として選択されることはなく、つまりは無駄に測距時間を延ばしていることになる。

（発明の目的）
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、測距対象の位置及び状態によらない正確な測距を、測距時間を冗長させることなく行う多点ハイブリッド測距装置を実現することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる測距装置は、複数方向に向けて光を投射し、該投射光の測距対象物による反射光を受光することにより、前記測距対象物までの距離を算出するアクティブ測距手段と、複数方向からの自然光を受光することにより、測距対象物までの距離を算出するパッシブ測距手段と、前記アクティブ測距手段及び前記パッシブ測距手段による測距結果により得られた複数方向の測距点の測距結果がそれぞれ信頼性のあるものであるかを判定する信頼性判定手段と、前記アクティブ測距手段及び前記パッシブ測距手段から得られる各測距点の測距結果から、最終的な測距値を選択する測距値選択手段とを有し、先ずアクティブ測距手段もしくはパッシブ測距手段のいずれか一方の測距手段による測距を行い、前記信頼性判定手段によって信頼性のある測距結果が得られなかったと判定された測距点に対してもう一方の測距手段を行う測距装置において、先に行った測距手段で前記信頼性判定手段により信頼性のある測距結果が得られたと判定された測距点の数が複数あった場合には、信頼性のある測距結果が得られなかったと判定された測距点に対してももう一方の測距手段による測距は行わないことを特徴とするものである。

以上説明したように、本発明によれば、複数方向に対してアクティブ測距及びパッシブ測距を行うことが可能な多点ハイブリッドタイプの測距装置において、
先ずアクティブ測距又はパッシブ測距の一方の測距方式で各測距点に対する測距を行い、信頼できる測距結果の得られた測距点が１点以下だった場合には、信頼できる測距結果が得られなかった測距点に対してもう一方の測距方式での測距を行い、信頼できる測距結果の得られた測距点が複数あった場合には、もう一方の方式による測距は行わずに得られた測距結果の中から最終的な測距値を選択することで、測距対象の位置及び状態によらない正確な測距を、測距時間を冗長させることなく行う多点ハイブリッド測距装置の実現を可能とする。

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

図２は本発明に係る測距装置の構成を表すブロック図である。ＩＲＥＤ１、投光レンズ２、アクティブＡＦ受光レンズ３、アクティブＡＦ受光素子４はアクティブ測距を行うための部位である。ＡＦ制御回路８はＣＰＵ９からの命令を受けて、ＩＲＥＤ１を点灯させる。ＩＲＥＤ１は、中央と左右の３方向の測距点に対応する発光部を有し、ＡＦ制御回路８からの指示に従い、それぞれの発光部を発光させる。ＩＲＥＤ１からの投射光は投光レンズ２を通して測距対象物７に当たって反射される。アクティブＡＦ受光素子４（ＰＳＤまたはラインセンサ）はアクティブＡＦ受光レンズ３を通った反射光を受光し、その出力信号はＡＦ制御回路８を介してＣＰＵ９に伝えられる。ＣＰＵ９はその出力信号値から受光素子４上の反射光の重心位置を求め、それにより測距対象物７までの距離を算出し、その結果をメモリ１０に記録する。この時、受光素子４からの出力信号が小さければ、測距信頼性が無いものとして、測距ＮＧとする。

また、パッシブＡＦ受光レンズ５Ｒ，５Ｌ、パッシブＡＦ受光素子６（一対のラインセンサ）はパッシブ測距を行うための部位である。パッシブＡＦ受光素子６は中央と左右の３方向の測距点に対応する受光部を有し、それぞれの受光部がパッシブＡＦ受光レンズ５Ｒ，５Ｌを通して入射される測距対象物の画像の輝度信号を得、その出力信号はＡＦ制御回路８を介してＣＰＵ９に伝えられる。ＣＰＵ９はその左右のセンサの出力信号から相関演算を実施し、それにより測距対象物７までの距離を算出し、その結果をメモリ１０に記録する。この時受光素子６からの出力信号が小さいときまたは出力信号の最大値と最小値の差が所定レベル以上無いとき（所謂低コントラストのとき）、測距信頼性が無いものとして測距ＮＧとする。

図３は本発明に係る別の測距装置で、アクティブ測距部の受光部とパッシブ測距部の受光部を兼用させた装置の構成を表すブロック図である。この図の測距装置において、アクティブ測距時はＩＲＥＤ１、投光レンズ２、受光レンズ５Ｒ,５Ｌ、ＡＦ受光素子６（一対のラインセンサ）を使用する。ＡＦ制御回路８はＣＰＵ９からの命令を受けて、ＩＲＥＤ１を点灯させる。ＩＲＥＤ１は、中央と左右の３方向の測距点に対応する発光部を有し、ＡＦ制御回路８からの指示に従い、それぞれの発光部を発光させる。ＩＲＥＤ１からの投射光は投光レンズ２を通して測距対象物９に当たって反射される。ＡＦ受光素子６の左右のセンサはそれぞれ受光レンズ５Ｒ及び５Ｌを通った反射光を受光し、その出力信号はＡＦ制御回路８を介してＣＰＵ９に伝えられる。ＣＰＵ９はその左右のセンサの出力信号から相関演算を実施し、それにより測距対象物７までの距離を算出し、その結果をメモリ１０に記録する。この時受光素子６からの出力信号が小さいときまたは出力信号の最大値と最小値の差が所定レベル以上無いとき（所謂低コントラストのとき）、測距信頼性が無いものとして測距ＮＧとする。

また、パッシブ測距時は受光レンズ５Ｒ，５Ｌ、ＡＦ受光素子６を使用する。ＡＦ受光素子６は中央と左右の３方向の測距点に対応する受光部を有し、それぞれの受光部が受光レンズ５Ｒ，５Ｌを通して入射される測距対象物の画像の輝度信号を得、その出力信号はＡＦ制御回路８を介してＣＰＵ９に伝えられる。ＣＰＵ９はその左右のセンサの出力信号から相関演算を実施し、それにより測距対象物７までの距離を算出し、その結果をメモリ１０に記録する。この時受光素子６からの出力信号が小さいときまたは出力信号の最大値と最小値の差が所定レベル以上無いとき（所謂低コントラストのとき）、測距信頼性が無いものとして測距ＮＧとする。

本測距装置において、アクティブ測距時は相関演算を用いた左右の受光像の位相差よる測距に限らず、ＡＦ受光素子６の左右のセンサの一方の出力を用いた重心演算による測距を行うものでもよい。

図１は本発明の測距装置の第一の実施例のシーケンスを説明するフローチャートである。

図１において、本測距装置は測距動作をスタートさせると、先ずS101〜S103で中央測距点、右測距点、左測距点に対するアクティブ測距を順に行う。S104においては各測距点におけるアクティブ測距の測距結果の中で信頼性のあるものがいくつあるかを数え、２点以上の測距点において信頼性のある測距結果が得られた場合にはS111に進み、１点以下の場合にはS105に進む。S105では中央測距点のアクティブ測距の測距結果が信頼性のあるものであるかを判定し、信頼性のある測距結果が得られたと判定された場合にはそのままS107に進み、そうでない場合にはS106において中央測距点に対するパッシブ測距を行った後S107に進む。同様にS107において右測距点のアクティブ測距の測距結果の判定し、測距ＯＫならそのままS109に進み、測距ＮＧの場合にはS108において右測距点に対するパッシブ測距を行った後S109に進む。続けてS109において左測距点のアクティブ測距の測距結果の判定し、測距ＯＫならそのままS111に進み、測距ＮＧの場合にはS110において左測距点に対するパッシブ測距を行った後S111に進む。最後にS111において、それまでに得られた各測距点の測距結果の中から、主測距対象物の測距結果としてふさわしいものを選び出し、最終的な測距値として出力する。ここで、測距結果の選択方法としては、単純に最も近側の測距値を選択するような方法でもよいし、ファジー推論等を用いたデータテーブルを用意しておき、そのテーブルに従い測距点を選択するような方法でもよい。

図４は本発明の測距装置の第二の実施例のシーケンスを説明するフローチャートである。第二の実施例はアクティブ測距で中央の測距点のみ信頼性のある測距結果が得られなかった場合には、中央の測距点に対するパッシブ測距は行わず、アクティブの左右の測距点の測距結果から、最終的な測距値を選択するものである。

図４において、本測距装置は測距動作をスタートさせると、先ずS401〜S403で中央測距点、右測距点、左測距点に対するアクティブ測距を順に行う。S404では右測距点のアクティブ測距の測距結果が信頼性のあるものであるかを判定し、信頼性のある測距結果が得られたと判定された場合にはS408に進み、そうでない場合にはS405において右測距点に対するパッシブ測距を行った後S406に進む。同様にS406において左測距点のアクティブ測距の測距結果を判定し、測距ＯＫならそのままS410に進み、測距ＮＧの場合にはS407において左測距点に対するパッシブ測距を行った後S410に進む。S408においても同じように左測距点のアクティブ測距の測距結果を判定し、測距ＮＧの場合にはS409において左測距点に対するパッシブ測距を行った後S410に進むが、測距ＯＫの場合、即ち左右の測距点におけるアクティブ測距の測距結果が共にＯＫの場合には、中央測距点のアクティブ測距結果の判定はとばしてそのままS412に進む。S410においては中央測距点のアクティブ測距の測距結果を判定し、測距ＯＫならそのままS412に進み、測距ＮＧの場合にはS411において中央測距点に対するパッシブ測距を行った後S412に進む。最後にS412において、それまでに得られた各測距点の測距結果の中から、主測距対象物の測距結果としてふさわしいものを選び出し、最終的な測距値として出力する。

以上のような動作を行う実施例によれば、原則として全ての測距点に対して信頼できる測距結果が得られるまでアクティブ測距とパッシブ測距の両方の方式で測距を行うことで測距対象の位置及び状態によらない正確な測距を行うことを可能とする一方で、一方の測距方式での測距結果から改めてもう一方の測距を行う必要がないと判断できるような測距点についてはあえて別の方式の測距を行わないことで測距時間を冗長させることを防ぎ、つまりは高精度かつ測距時間の短い多点ハイブリッド測距装置の実現が可能となる。以下に従来例で問題のあった図８〜１０の例を用いて具体的に説明する。図８の例では左と中央の測距点でアクティブ測距不能だった主被写体の測距も、視野の広いパッシブ測距を行うことで可能になる。図９の例では左右の測距範囲でパッシブ測距不能だった主被写体の測距も、アクティブ測距を行うことで可能となる。図１０の例では、アクティブ測距の結果で左右の測距点で測距結果を得られることで測距ＮＧの中央測距範囲には左右の測距点より手前の測距対象物はないと判断できるため、中央測距範囲に対するパッシブ測距を省くことで、無駄に測距時間を増やさずにすむ。

以上本発明の実施例について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、様々な改良が可能である。例えば本実施例においてはアクティブ測距を先に行い、アクティブ測距で信頼性のある測距結果が得られなかった測距点に対してパッシブ測距を行うシーケンスとしたが、パッシブ測距を先に行うシーケンスとすることも可能である。この場合、アクティブ測距を広義にとり、補助光を用いた測距を含むことも可能である。

また、本実施例ではアクティブ測距時、パッシブ測距とも中央と左右の３方向の測距点に対して測距を行うものであったが、より多くの測距点を有するような構成も可能であり、また、アクティブ測距とパッシブ測距で異なる測距点数を有するような構成にすることも可能である。

本発明の測距装置の第一の実施例のシーケンスを説明するフローチャートである。 本発明に係る測距装置の構成を表すブロック図である。 本発明に係る別の測距装置の構成を表すブロック図である。 本発明の測距装置の第二の実施例のシーケンスを説明するフローチャートである。 多点ハイブリッド測距装置の第一の従来例を説明するフローチャートである。 多点ハイブリッド測距装置の第一の従来例の別の形態を説明するフローチャートである。 多点ハイブリッド測距装置の第二の従来例を説明するフローチャートである。 多点ハイブリッド測距装置の第一の従来例の問題点の例を説明する図である。 多点ハイブリッド測距装置の第一の従来例の別の形態の問題点の例を説明する図である。 多点ハイブリッド測距装置の第二の従来例の問題点の例を説明する図である。

符号の説明

１ ＩＲＥＤ（投光素子）
２ 投光レンズ
３ アクティブＡＦ受光レンズ
４ アクティブＡＦ受光レンズ
５ （パッシブＡＦ）受光レンズ
６ （パッシブＡＦ）受光素子
７ 測距対象物
８ ＡＦ制御回路
９ ＣＰＵ
１０ メモリ

Claims (10)

1. 複数方向に向けて光を投射し、該投射光の測距対象物による反射光を受光することにより、前記測距対象物までの距離を算出するアクティブ測距手段と、複数方向からの自然光を受光することにより、測距対象物までの距離を算出するパッシブ測距手段と、
   前記アクティブ測距手段及び前記パッシブ測距手段による測距結果により得られた複数方向の測距点の測距結果がそれぞれ信頼性のあるものであるかを判定する信頼性判定手段と、
   前記アクティブ測距手段及び前記パッシブ測距手段から得られる各測距点の測距結果から、最終的な測距値を選択する測距値選択手段とを有し、先ずアクティブ測距手段もしくはパッシブ測距手段のいずれか一方の測距手段による測距を行い、前記信頼性判定手段によって信頼性のある測距結果が得られなかったと判定された測距点に対してもう一方の測距手段を行う測距装置において、先に行った測距手段で前記信頼性判定手段により信頼性のある測距結果が得られたと判定された測距点の数が複数あった場合には、信頼性のある測距結果が得られなかったと判定された測距点に対してももう一方の測距手段による測距は行わないことを特徴とする測距装置。
2. 前記先に行った測距手段で前記信頼性判定手段により信頼性のある測距結果が得られたと判定された測距点の数が測距点の総数の過半数に達した場合には、信頼性のある測距結果が得られなかったと判定された測距点に対してももう一方の測距手段による測距は行わないことを特徴とする請求項１記載の測距装置。
3. 前記アクティブ測距手段及び前記パッシブ測距手段は、共に３つの測距点に対し測距を行うものであり、
   前記信頼性判定手段により信頼性のある測距結果が得られたと判定された測距点が２点の場合には、残りの１点に対してはもう一方の測距を行わないことを特徴とする請求項２記載の測距装置。
4. アクティブ測距を先に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の測距装置。
5. 前記アクティブ測距手段及び前記パッシブ測距手段は、共に測距対象面上の中央及び左右の３つの測距点の測距を行うものであり、
   前記信頼性判定手段による判定の結果、前記アクティブ測距手段による右測距点と左測距点の測距において信頼性のある測距結果が得られたと判断された場合には、中央測距点に対して信頼性のある測距結果が得られなかった場合にも前記パッシブ測距手段による中央測距点の測距は行わないことを特徴とする請求項４記載の測距装置。
6. 前記アクティブ測距手段は、光路の異なる前記測距対象物による２つの反射光信号をそれぞれ２つのセンサアレイで受光し、その受光像の位相差に基づき前記測距対象物までの距離を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の測距装置。
7. 前記アクティブ測距手段は、受光センサ上での前記測距対象物からの反射光の重心の位置に基づき三角測距により前記測距対象物までの距離を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の測距装置。
8. 前記パッシブ測距手段は、光路の異なる前記測距対象物からの２つの受光信号をそれぞれ２つのセンサアレイで受光し、その受光像の位相差に基づき前記測距対象物までの距離を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の測距装置。
9. 前記信頼性判定手段は受光信号量をもとに測距結果の信頼性を判定することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の測距装置。
10. 前記信頼性判定手段は前記受光像のコントラスト及び２像の一致度の一方もしくは両方をもとに測距結果の信頼性を判定することを特徴とする請求項６又は請求項８記載の測距装置。

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