JP3197979B2 - 位相差距離検出装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、距離検出方法に関し、
特にカメラの焦点検出等に用いられる、対象物までの距
離を検出する位相差検出型の距離検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３に、従来の技術によるＴＴＬ（th
rough the lens）型の位相差検出型距離検出装置の例を
示す。図１３（Ａ）は構成例を示し、図１３（Ｂ）はそ
の処理回路の例を示す。カメラ用の焦点検出装置を例に
とって説明する。

【０００３】被写体である対象物からの光線は、撮影レ
ンズ５１によって収束され、フィルム等価面５２を通過
し、コンデンサレンズ５３、セパレータレンズ５４に達
する。セパレータレンズ５４は、入射する光を２つの光
束に分け、それぞれ基準ラインセンサ５５および参照ラ
インセンサ５６に投射させる。撮影レンズ５１の光軸５
８上にある対象物の像は、セパレータレンズ５４によっ
て２つの画像となり、ラインセンサ５５、５６上にそれ
ぞれ結像する。

【０００４】ラインセンサ５５は、ｐ個の受光素子を有
し、基準として用いられるため基準ラインセンサと呼ば
れる。ラインセンサ５６は、ｐ個よりも多いｑ個の受光
素子を有し、位相を変化させつつそのｐ個の受光素子か
らの信号を読みだして、基準ラインセンサ５５からの信
号と比較して位相差を検出するためのもので、参照ライ
ンセンサと呼ばれる。

【０００５】基準ラインセンサ５５および参照ラインセ
ンサ５６からの検出信号は、処理回路５７に供給され
る。参照ラインセンサ５６からの検出信号の読み出し位
相を変化させつつ、処理回路５７は後に述べる相関度の
演算を行い、相関度の極値を検出し、合焦位置を検出す
る。

【０００６】なお、撮影レンズ５１を通さず、参照ライ
ンセンサ、基準ラインセンサの前に配置した同一特性の
一対のレンズによって外光を取込み、同様に対象物まで
の距離を測定する方式も提案されている。

【０００７】図１３（Ｂ）は、処理回路５７の構成例を
示す。基準ラインセンサ５５および参照ラインセンサ５
６からの信号は、Ａ／Ｄ変換器５９に供給され、アナロ
グ信号がデジタル信号に変換される。このデジタル信号
は、ＣＰＵ６０を介して一旦、ＲＡＭ６１に記憶され
る。その後、ＲＡＭ６１に記憶されたデジタル信号を読
み出し、ＣＰＵ６０が相関演算を行って相関度の極値を
検出し、対象物までの距離を表す出力信号を発生する。

【０００８】図１３（Ａ）、（Ｂ）に示した焦点検出装
置においては、ホトセンサに蓄積された電荷をそのまま
電荷−電圧変換して検出信号を形成し、デジタル信号に
変換後ＲＡＭ６１に記憶してこの信号を読みだすことに
より、演算を行っている。

【０００９】本出願人は、光を照射することによって蓄
積した電荷を非破壊的に読み出し、アナログ量のまま直
接演算処理する焦点検出装置を提案した。図１４（Ａ）
は、このような焦点検出装置の光センサ部の構成例を示
す。図１４（Ａ）において、光検出部分は、ｎ^- 型シリ
コン基板６４の表面に、ｐ型ウェル６６を形成し、その
一部にｎ⁺ 型領域６８を形成してｐｎ接合６９を形成す
ることによって構成している。このｐｎ接合６９近傍に
光が入射すると、電子・正孔対が形成され、ｐｎ接合周
辺の電位勾配にしたがって、電子と正孔は分離され、蓄
積される。

【００１０】ｐ型ウェル６６は、図中ｐｎ接合６９の左
側に延在し、その上に絶縁されたポリシリコンのゲート
電極７１〜７４、フローティングゲート電極７６が形成
されている。ホトダイオードに隣接して、ゲート電極７
１を備えた障壁部８１が形成されており、障壁部８１の
隣には、ゲート電極７２を備えた蓄積部８２が形成され
ている。すなわち、受光部に入射された光に対応する電
荷が、ｐｎ接合６９近傍から障壁部８１を介して蓄積部
８２に蓄積される。蓄積部８２は、トランスファゲート
電極７３下の電位障壁８３を介してゲート電極７４を備
えたシフトレジスタ部８４に連続しており、シフトレジ
スタ８４部はバイアス印加用アルミニウム電極７５を上
に備えたフローティングゲート電極７６下の読出領域８
６に連続している。

【００１１】すなわち、ホトダイオード部で入射した光
に応答して電子・正孔対が形成されると、キャリアは障
壁部８１を越えてゲート電極７２下の蓄積部８２に蓄積
され、さらにトランスファゲート電極７３下の電位障壁
８３を越えてゲート電極７４下のシフトレジスタ部８４
に転送される。シフトレジスタ部８４に蓄積された電荷
は、ゲート電極７５の電圧に依存してフローティングゲ
ート電極７６下の読出領域８６に転送される。フローテ
ィングゲート電極７６には、転送された電荷に対応する
電荷が誘起され、この電荷量によって入射光量が非破壊
的に読みだされる。読み出し後、キャリアは再びシフト
レジスタ部８４に戻され、シフトされる。このようにし
て、シフトレジスタ部８４の電荷が順次非破壊的に読み
出される。

【００１２】図１４（Ａ）に示すような光センサを用い
た場合には、スイッチトキャパシタ積分回路を用いるこ
とにより検出信号をアナログ量に保ったまま式（１）の
演算を行うことができる。

【００１３】図１４（Ｂ）はスイッチトキャパシタ積分
回路の例を示す。図１４（Ｂ）において、基準光センサ
からの電荷信号Ｂ（ｋ）および、参照光センサからの電
荷信号Ｒ（ｋ）は、それぞれスイッチトキャパシタ積分
回路の入力端子Ｐｂ、Ｐｒに印加され、アンプを介して
差動増幅器８８の反転入力端子および非反転入力端子に
印加される。差動アンプ８８は、入力信号Ｂ（ｋ）、Ｒ
（ｋ）の大小に応じて符号信号Ｓgnを発生し、チャネル
セレクト回路８９に供給する。チャネルセレクト回路８
９は、符号信号Ｓgnに応じて相対関係が反転する一対の
セレクト信号Φ１、Φ２およびＫＡ、ＫＢを発生する。

【００１４】入力端子Ｐｒには、セレクト信号ＫＢで制
御されるスイッチ９０を介して、キャパシタＣS1が接続
され、キャパシタＣS1の両端は、それぞれセレクト信号
ＫＡおよびΦ１で制御されるスイッチ９３、９４を介し
て接地に接続されている。キャパシタＣS1のスイッチ９
４側電極は、さらにセレクト信号Φ２で制御されるスイ
ッチ９１を介してオペアンプ９２の反転入力端子に接続
されている。

【００１５】同様、入力端子Ｐｂは、アンプを介しセレ
クト信号ＫＡで制御されるスイッチ９５を介して、キャ
パシタＣS2に接続されている。キャパシタＣS2の両電極
は、セレクト信号ＫＢおよびΦ１で制御されるスイッチ
９７、９８を介してそれぞれ接地に接続されている。キ
ャパシタＣS2のスイッチ９８側電極は、さらにセレクト
信号Φ２によって制御されるスイッチ９６を介してオペ
アンプ９２の反転入力端子に接続されている。

【００１６】オペアンプ９２の非反転入力端子は接地に
接続されている。また、オペアンプ９２の出力端子９９
は、キャパシタＣ_I とセレクト信号Φ_RST によって制御
されるスイッチ８７の並列接続を介して反転入力端子に
帰還されている。セレクト信号ＫＡとＫＢとは同時にハ
イ状態になることはなく、セレクト信号Φ１とΦ２も同
時にハイ状態になることはない。

【００１７】たとえば、まずセレクト信号ＫＢとΦ１が
ハイ状態になると、スイッチ９０、９４および９７、９
８が閉じる。信号Ｒ（ｋ）は、キャパシタＣS1に充電さ
れる。他のキャパシタＣS2は両極が接地に接続され、ク
リアされる。

【００１８】次に、セレクト信号ＫＡとΦ２がハイ状態
になると、スイッチ９１、９３および９５、９６が閉じ
る。キャパシタＣS1は、図中右側電極が接地されていた
状態から、左側電極が接地され、右側電極がオペアンプ
９２の反転入力端子に接続された状態に変わる。このた
め、実効的にＲ（ｋ）の電位が反転したことになる。キ
ャパシタＣS2は、スイッチ９５、９６を介して入力端子
Ｐｂとオペアンプ９２の反転入力端子間に接続される。
したがって、キャパシタＣS2には信号Ｂ（ｋ）が充電さ
れる。このようにして、オペアンプ９２の反転入力端子
には、信号Ｒ（ｋ）とＢ（ｋ）との差電圧が印加され
る。

【００１９】信号Ｒ（ｋ）とＢ（ｋ）との大小関係が逆
になったときは、チャネルセレクト回路８９は符号信号
Ｓgnに基づいてセレクト信号ＫＡとＫＢおよびΦ１とΦ
２の位相関係を反転させる。すると、信号Ｂ（ｋ）が先
にキャパシタＣS2に充電され、符号が反転してオペアン
プ９２の反転入力端子に印加される。信号Ｒ（ｋ）はキ
ャパシタＣS1を介してオペアンプ９２の反転入力端子に
印加される。

【００２０】したがって、オペアンプ９２の反転入力端
子には常に信号Ｂ（ｋ）とＲ（ｋ）との差の絶対値に対
応する信号が印加される。このようにして、対応する基
準信号と参照信号との差の絶対値を検出し、その和を算
出することによって相関関数Ｈの値を演算することによ
り、位相差を検出し、焦点を検出することができる。

【００２１】ここで、相関演算による位相差検出につい
て図１５を参照してより詳細に説明する。図１５（Ａ）
に示すように、基準ラインセンサ５５には、基準ライン
センサ用レンズにより被写体の画像が結像されている。
また、基準ラインセンサ５５と基線長水平方向に離され
た参照ラインセンサ５６にも、参照ラインセンサ用レン
ズを介して被写体の画像が結像されている。

【００２２】被写体が所定位置にあるときは、基準ライ
ンセンサ５５と参照ラインセンサ５６の対応する受光素
子には同一の画像が結像される。被写体が所定位置から
外れると、基準ラインセンサ５５、参照ラインセンサ５
６上の画像は水平方向に変位する。すなわち、被写体が
近付けば画像間の距離は広がり、被写体が遠ざかれば画
像間の距離は近付く。この画像間の距離の変動を検出す
るために、参照用ラインセンサ５６は基準用ラインセン
サ５５よりも素子数が多く設定されている。

【００２３】画像間の距離の変動を検出するために、相
関演算による位相差検出手法が用いられている。相関演
算による位相検出は、次式（１）に基づく演算によりラ
インセンサ５５、５６上の一対の結像の相関度を求め、
相関度が最小となるまでのこれらの結像の相対移動値
（位相差）を求めることによって合焦状態を識別する。

【００２４】 Ｈ（ｍ）＝Σ（ｋ＝１〜ｎ）｜Ｂ（ｋ）−Ｒ（ｋ＋ｍ）｜ …（１） ただし、Σ（ｋ＝１〜ｎ）はｋが１からｎまでの関数の
和を表し、ｋは基準となるラインセンサ５５内の素子を
指定する。また、ｍはたとえば−６から６までの整数
で、上記の相対移動量を示す。

【００２５】たとえば、Ｂ（ｋ）は基準ラインセンサ５
５の各画素より時系列的に出力される電気信号、Ｒ（ｋ
＋ｍ）は参照ラインセンサ５６の画素より時系列的に出
力される電気信号であり、ｍを−６から６まで順次変化
させる毎に上記式（１）の演算を行えば、図１５（Ｂ）
に示すような相関度Ｈ（−６）、Ｈ（−５）、…、Ｈ
（６）が得られる。たとえば、相関度Ｈ（０）が最小値
となる場合に被写体までの距離が所定の値になるように
あらかじめ設定しておく。これよりずれた位置での相関
度が最小値となれば、そのずれ量すなわちｍ＝０までの
位相差によって被写体の所定位置からのずれ、すなわち
被写体までの距離を検出することができる。

【００２６】ところで、基準ラインセンサ５５、参照ラ
インセンサ５６の受光素子は、たとえば２０μｍのピッ
チで配置されている。相関度は画像面において２０μｍ
を単位とした距離毎に演算される。被写体までの距離
が、受光素子のピッチの中間位置に相当するときは、図
１５（Ｂ）の破線で示すように相関度の極値の右側の相
関度と左側の相関度の値が異なるようになる。このよう
な場合、補間演算を行うことによってピッチ間隔以上の
解像度を得ることができる。

【００２７】図１５（Ｃ）は、３点補間の方法を説明す
るための概略図である。極小の相関度の得られた位置を
ｘ２とし、その両側のサンプル位置をｘ１、ｘ３とす
る。実際に演算で得られた相関度を黒丸で示す。図で示
すように、ｘ３における相関度ｙ３がｘ１における相関
度ｙ１より低い場合、真の極小値はｘ２からｘ３に幾分
進んだところに存在すると考えられる。もし、極小値が
正確にｘ２の位置にある場合、相関度曲線は破線ｆ１で
示すようにｘ２で折れ曲がり、左右対称に立ち上がると
すればｘ３における相関度ｙ３ａはｘ１における相関度
ｙ１と等しくなる。一方、ｘ２とｘ３の中点が真の最小
相関度の位置であるとすれば、相関度曲線は破線ｆ２で
示すようにｘ２とｘ３の中点で折れ曲がり、ｘ２におけ
る相関度ｙ２とｘ３における相関度ｙ３ｂは等しくな
る。図に示すように、これら２つの場合における相関度
の差（ｙ３ａ−ｙ３ｂ）はｘ１とｘ２の間の相関度の差
（ｙ１−ｙ２）に等しい。すなわち、半ピッチ進むこと
によって１単位の相関度が変化する。そこで、実際に演
算で得られた相関度が上に述べた２つの場合のどの中間
位置にあるかを調べることにより、真の相関度最小の位
置を得ることができる。ｘ２からのずれ量ｄは、 ｄ＝（ｙ１−ｙ３）／２（ｙ１−ｙ２） で与えられる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】従来の距離検出装置
は、測定を行う対象範囲である測距エリアに存在する対
象物体に関係なく、尤もらしい測距値を一つ出力するも
のである。しかし、測距エリアの中に距離を異にする対
象物体が２以上存在する場合には、異なる距離に存在す
る対象物体の数だけの測距値が検出できることが望まし
い。

【００２９】従来の距離検出装置においては、そのよう
な場合であっても、複数個の測距値情報が混在した中か
ら１つの測距値のみを出力する。そのために、複数の対
象物体のそれぞれの測距値の中間値を採ることになり、
信頼性の低い測距値が得られることになる。

【００３０】本発明の目的は、測距エリアの中に距離を
異にする２つの物体が存在する場合において、目的とす
る対象物体についての測距値を検出することができる位
相差検出型の距離検出装置を提供することである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明の位相検出装置
は、距離を異にする被計測物が２つ以上存在し得る対象
像に対して、それぞれの被計測物までの測距値を検出す
る位相差検出型の距離検出装置であって、同一対象物が
結像された基準光センサと参照光センサのそれぞれの光
センサ上の画像間の相関度を演算する相関演算手段と、
前記相関度の一階差分値および二階差分値を演算する差
分値演算手段と、前記二階差分値の中において極大値を
表す二階差分極大値を検出する二階差分極大値検出手段
とを有する。

【００３２】

【作用】測距エリアの中に距離を異にする２物体が存在
する場合には、２物体分離法により相関度の２階差分演
算を行うことにより、２物体のそれぞれについて測距値
を検出することができる。

【００３３】

【実施例】図１は、本発明の実施例による位相差距離検
出装置の構成を示すブロック図である。光電変換回路１
は、レンズ２と光センサ３と処理回路４を有する。例え
ば、光センサ３はホトダイオードを直線状に並べたリニ
アセンサであり、処理回路４はリニアセンサから電荷を
読み出す回路である。これらは図１４に示すような構成
で実現できる。

【００３４】外界から入射する光はレンズ２を通り、光
センサ３上に結像する。基準レンズ２Ｂを通過した光は
基準光センサ３Ｂ上に結像され、参照レンズ２Ｒを通過
した光は参照光センサ３Ｒ上に結像される。結像された
像は、電気信号に変換され、処理回路４によって所定形
式の電気信号列に変換される。

【００３５】処理回路４から出力された電気信号は、相
関演算回路５に供給される。相関演算回路５は、２つの
光センサ３Ｂ，３Ｒに結像した像の間での相関演算を行
い、相関度を出力する。相関演算回路５において求めら
れた相関度は、Ｕ字型相関度検出回路６に入力される。
Ｕ字型相関度検出回路６は、測定範囲（測距エリア）内
に位相差距離検出装置からの距離を異にする物体が２以
上存在するかどうかを検出する。

【００３６】相関演算回路５において求められた相関度
曲線が平坦な底部を持つＵ字型になっていれば、測距エ
リア内に距離を異にする物体が２以上存在するとの判断
を行い、２物体信号を発生する。相関度曲線が尖った底
部を持つＶ字型になっていれば、測距エリア内に距離を
異にする物体が２以上存在しないとの判断を行う。

【００３７】Ｕ字型相関度検出回路６から発生する２物
体信号は、警告回路９に入力される。警告回路９が、２
物体信号を受けた時は、従来の３点補間法による測距方
法では信頼性のある測距値を得ることができない旨の警
告を発する。また、２物体信号は切換スイッチＳＷを２
物体分離法測距回路側に切り換える。

【００３８】Ｕ字型相関度検出回路６は、相関度曲線が
Ｖ字型であり、測距エリア内に距離を異にする物体が２
以上存在しないと判断した時には、相関度曲線を３点補
間法測距回路８に入力する。３点補間法測距回路８は、
従来より行われている３点補間法により測距値を求め、
出力する。

【００３９】また、Ｕ字型相関度検出回路６が、測距エ
リア内に距離を異にする物体が２以上存在すると判断し
た時には、相関度曲線を２物体分離法測距回路７に入力
する。２物体分離法測距回路７は、２つの距離を異にす
る物体が存在すると仮定して、その２つの物体のそれぞ
れの測距値を求める。そして、近距離優先か遠距離優先
かの優先順位に応じて測距値を出力する。

【００４０】相関演算回路５において、求められる相関
度曲線について説明する。基準光センサ３Ｂには、基準
光センサ用レンズ２Ｂにより被写体の画像が結像されて
いる。参照光センサ３Ｒには、参照光センサ用レンズ２
Ｒにより被写体の画像が結像されている。これら２つの
画像間の相関度を検出する。参照光センサ３Ｒ上の画像
面内でサンプリングする領域を受光素子のセンサピッチ
づつシフトしつつ、基準光センサ３Ｂ上の画像面内の固
定したサンプリング領域との間で、相関度を演算するこ
とにより位相差相関度曲線が得られる。

【００４１】次に、相関度曲線の３つのパターンを図２
〜４に示す。図２は、Ｖ字型相関度曲線の例を示す。図
２（Ａ）は、センサシフト数が０から９までの相関度を
表した相関度曲線である。この曲線は、センサシフト数
＝４の時に相関度が最小値となる。そして、最小相関度
の値が、他のセンサシフト数における相関度に比べて突
出して小さな値を示している。

【００４２】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の相関度曲線の
一階差分を行った一階差分曲線である。隣接する２位相
での相関度の差分をとっているので、図２（Ｂ）の横軸
は図２（Ａ）の横軸と半位相ずらして示している。セン
サシフト数が０における相関度と、センサシフト数が１
における相関度の差分値が一階差分曲線の第１シフト数
が０における一階差分値である。相関度が減少する間は
一階差分値は負の値であり、相関度が増加に転じると一
階差分値は正の値をとる。また、相関度の最小値に近い
程、差分の絶対値は大きくなっている。一階差分値の最
小値は、第１シフト数が３の時であり、最大値は第１シ
フト数が４の時である。

【００４３】ここで、一階差分最小値を示す第１シフト
数をｍｉｎとし、一階差分最大値を示す第１シフト数を
ｍａｘとする。相関度曲線（１）においては、ｍｉｎ＝
３、ｍａｘ＝４の関係にある。この時、ｍｉｎとｍａｘ
の関係は、次式で与えられる。

【００４４】ｍｉｎ ＋ １ ＝ ｍａｘ つまり、ｍｉｎとｍａｘの値の差は１であり、一階差分
最小値を示す第１シフト数と一階差分最大値を示す第１
シフト数が隣接している関係である。この時は、対象像
が１物体であり、像までの距離に対応するセンサシフト
数は約４．０となる。この場合は、最小相関度とその前
後の相関度に基づき、従来同様の３点補間法により精度
の高い測距値を得る事ができる。

【００４５】図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の相関度曲線の
二階差分を行った二階差分曲線である。図２（Ｃ）で
は、図２（Ｂ）の差分をとっているので、その横軸は図
２（Ｂ）の横軸からさらに半位相ずらして示している。

【００４６】図２（Ｃ）に示す二階差分曲線は、第２シ
フト数＝３における二階差分値が最大値（二階差分最大
値）を示している。この二階差分曲線の場合は、二階差
分最大値が他の第２シフト数における二階差分値に比べ
て突出して大きな値を示している。図２（Ｃ）の二階差
分曲線において第２シフト数＝３で示す二階差分値は、
図２（Ａ）の相関度曲線におけるセンサシフト数＝４の
位置で示す相関度に対応する。

【００４７】つまり、像までの距離に対応する第２シフ
ト数の位置付近に二階差分最大値が現れている。したが
って、二階差分曲線において二階差分最大値を検出し、
その二階差分最大値を示す第２シフト数の値から測距値
を求めることもできる。二階差分最大値とその前後の二
階差分値に基づき３点補間法を行えば、精度の高い測距
値を得る事ができる。

【００４８】図３は、Ｖ字型相関度曲線の他の例を示
す。図３（Ａ）は、センサシフト数が０から９までの相
関度を表した相関度曲線である。この曲線は、センサシ
フト数＝４の時に相関度が最小値となる。その最小相関
度の値は、センサシフト数＝５における相関度の値に極
めて近い値を示している。

【００４９】センサシフト数＝４における相関度とセン
サシフト数＝５における相関度の２つの値が他のセンサ
シフト数における相関度に比べて突出して小さな値を示
している。相関度はセンサシフト数に応じて離散的に分
布している。実際の相関度の最小値はセンサシフト数＝
４とセンサシフト数＝５との中間で生じているであろ
う。

【００５０】図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の相関度曲線の
一階差分を行った一階差分曲線である。一階差分値の最
小値は、第１シフト数が３の時であり、最大値は第１シ
フト数が５の時である。

【００５１】一階差分値の最小値と最大値の関係は、ｍ
ｉｎ＝３、ｍａｘ＝５となり、次式で与えられる。 ｍｉｎ ＋ ２ ＝ ｍａｘ つまり、ｍｉｎとｍａｘの値の差は２であり、一階差分
最小値を示す第１シフト数と一階差分最大値を示す第１
シフト数が２つ隣の関係である。この時は、対象像が１
物体であり、３点補間法による測距を行えば、精度の高
い測距値が得られる。像までの距離に対応するセンサシ
フト数は、４と５の中間辺りの約４．４となる。

【００５２】図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の相関度曲線の
二階差分を行った二階差分曲線である。図３（Ｃ）で
は、図３（Ｂ）の差分をとっているので、その横軸は図
３（Ｂ）の横軸からさらに半位相ずらして示している。

【００５３】図３（Ｃ）に示す二階差分曲線は、第２シ
フト数＝３における二階差分値が二階差分最大値を示し
ている。この二階差分曲線の場合は、二階差分最大値が
第２シフト数＝４における二階差分値の値に近い値を示
している。この相関度曲線の場合は、像までの距離に対
応するセンサシフト数は約４．４である。センサシフト
数＝４．４に対応する第２シフト数＝３．４における二
階差分値を調べてみると、二階差分曲線上において二階
差分値の真の最大値が現れる位置に相当する。

【００５４】つまり、像までの距離に対応する第２シフ
ト数の位置に二階差分の真の最大値が現れていることに
なる。したがって、二階差分曲線において二階差分最大
値を検出し、二階差分最大値とその前後の二階差分値に
基づき３点補間法を行えば、精度の高い測距値を得る事
ができる。

【００５５】図４は、Ｕ字型相関度曲線の例を示す。図
４（Ａ）は、センサシフト数が０から９までの相関度を
表した相関度曲線である。この曲線は、センサシフト数
＝４の時に相関度が最小値となる。その最小相関度の値
は、センサシフト数＝５における相関度とセンサシフト
数＝６における相関度の値に極めて近い値を示してい
る。

【００５６】センサシフト数＝４における相関度とセン
サシフト数＝５における相関度とセンサシフト数＝６に
おける相関度の３つの値が他のセンサシフト数における
相関度に比べて突出して小さな値を示している。もし測
定対象が１物体であれば、図２、図３のように相関度は
１個所で最小値を示し、一階差分の最小値ｍｉｎと最大
値ｍａｘの位相差は１か２となるはずである。

【００５７】図４（Ａ）のような場合は、本来、異なる
距離の２物体の距離情報が相関度曲線の中に含まれてい
るはずである。しかし、３点補間法により得られる測距
値は２物体の距離情報を１物体の距離情報として処理し
てしまうために、２つの測距値の中間値が出力され、信
頼性の低い測距値となってしまう。

【００５８】図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の相関度曲線の
一階差分を行った一階差分曲線である。一階差分値の最
小値は、第１シフト数が３の時であり、最大値は第１シ
フト数が６の時である。

【００５９】一階差分値の最小値と最大値の関係は、ｍ
ｉｎ＝３、ｍａｘ＝６となり、次式で与えられる。 ｍｉｎ ＋ ３ ＝ ｍａｘ つまり、ｍｉｎとｍａｘの値の差は３であり、一階差分
最小値を示す第１シフト数と一階差分最大値を示す第１
シフト数が３つ隣の関係である。この時は、対象像が２
物体以上であり、センサシフト数が３から７までの間に
少なくとも２つの距離を異にする物体が存在すると考え
られる。

【００６０】この相関度曲線が得られた被測定物の像に
おいては、２つの距離を異にする物体が存在するため
に、それぞれの物体に対応する２つの測距値を検出する
必要がある。しかし、図４（Ａ）の相関度曲線から２つ
の距離を異にする物体に対応するそれぞれの測距値を検
出することは、非常に困難である。

【００６１】図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の相関度曲線の
二階差分を行った二階差分曲線である。図４（Ｃ）で
は、図４（Ｂ）の差分をとっているので、その横軸は図
４（Ｂ）の横軸からさらに半位相ずらして示している。

【００６２】図２の相関度曲線（１）と図３の相関度曲
線（２）のＶ字型相関度曲線においては、二階差分曲線
を用いることにより測距値を検出することが可能であっ
た。同様に相関度曲線（３）のＵ字型相関度曲線におい
ても測距値を検出することが可能であることを図４
（Ｃ）は表している。

【００６３】図４（Ｂ）の一階差分曲線を求めたことに
より、相関度曲線においてセンサシフト数が３から７ま
での間に２つの測距値が存在することが推定できた。二
階差分値曲線を調べてみると、第２シフト数＝３とその
２つ隣の第２シフト数＝５において大きな二階差分値が
現れている。これらの第２シフト数に対応して、測距値
を得ることができる。この方法の詳細な説明は後に２物
体分離法として説明する。

【００６４】図１に示すＵ字型相関度検出回路６では、
ｍｉｎとｍａｘの値の差が３以上であればＵ字型相関度
曲線と判断し、２以下であればＶ字型相関度曲線との判
断を行う。

【００６５】Ｖ字型相関度曲線である図２の相関度曲線
（１）や図３の相関度曲線（２）等の場合には、図１に
示す３点補間法測距回路８において、３点補間法による
測距演算を行う。そして、Ｕ字型相関度曲線である図４
の相関度曲線（３）等の場合には、図１に示す２物体分
離法測距回路７において、後述する２物体分離法による
測距演算を行い、信頼性の高い測距値を獲得する。

【００６６】図５は、２物体分離法による測距演算を説
明するための図である。図５（Ａ）は、図１に示す相関
演算回路５において得られる相関度曲線であり、センサ
シフト数が０から９までの相関度を表している。相関度
曲線は、センサシフト数＝５の時に相関度が最小値とな
っている。

【００６７】図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の相関度曲線の
一階差分を行った一階差分曲線である。一階差分値の最
小値は、第１シフト数が３の時であり、最大値は第１シ
フト数が７の時である。つまり、ｍｉｎ＝３、ｍａｘ＝
７となる。この時、ｍｉｎとｍａｘの関係は、次式で与
えられる。

【００６８】ｍｉｎ ＋ ４ ＝ ｍａｘ つまり、ｍｉｎとｍａｘの値の差は４であり、一階差分
最小値を示す第１シフト数と一階差分最大値を示す第１
シフト数が４つ隣の関係である。したがって、この一階
差分曲線におけるｍｉｎとｍａｘの値の差が３以上であ
るので、図１に示すＵ字型相関度検出回路６においてＵ
字型相関度曲線であると判断される。

【００６９】図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の相関度曲線の
二階差分を行った二階差分曲線である。図５（Ｃ）で
は、図５（Ｂ）の差分をとっているので、その横軸は図
５（Ｂ）の横軸からさらに半位相ずらして示している。

【００７０】図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）の二階差分曲線
の示す二階差分値の正負符号を逆にして表した二階差分
負値を縦軸にした二階差分負値曲線である。ここで、相
関度曲線がＵ字型である場合には、対象像に距離を異に
する２物体が存在するとの仮定をする。二階差分負値曲
線において、二階差分負値が小さい方から２つのピーク
値が２物体のそれぞれの測距値に対応する。

【００７１】図５（Ｄ）に示す二階差分負値曲線では、
第２シフト数＝３における二階差分負値が第１最小負値
となり、第２シフト数＝６における二階差分負値が第２
最小負値となる。これより、２物体までのそれぞれの距
離は、第２シフト数が３周辺と６周辺の位置に存在す
る。

【００７２】以上の方法により得られた第１最小値と第
２最小値のそれぞれ前後の第２シフト数における二階差
分負値を用いて３点補間を行い、精度の高い第２シフト
数の位置を求める。図５（Ｄ）に示す二階差分負値曲線
においては、第２シフト数＝２，３，４における３つの
二階差分負値を用いて３点補間を行い、第１測距値を算
出する。そして、第２シフト数＝５，６，７における３
つの二階差分負値を用いて３点補間を行い、第２測距値
を算出する。

【００７３】図１に示す２物体分離法測距回路７におい
て、第１測距値と第２測距値の２つの測距値が得られ
る。この２つの測距値は、必要に応じて１つの測距値を
選択することができる。選択の方法として、近距離優先
であれば第２シフト数の大きい方の測距値を選択し、遠
距離優先であれば第２シフト数の小さい方の測距値を選
択する。

【００７４】図５（Ｄ）においては、近距離優先とすれ
ば第２シフト数が６付近である第２測距値が選択され、
遠距離優先であれば第２シフト数が３付近である第１測
距値が選択される。

【００７５】以上、相関度曲線との類似性を持たせるた
め、図５（Ｄ）に示す二階差分負値曲線において２つの
測距値を求める方法について説明したが、二階差分負値
曲線を用いずに、図５（Ｃ）に示す二階差分曲線を用い
て同様な方法を行っても、２つの測距値を求めることが
できることは言うまでもない。

【００７６】それには、二階差分曲線において、大きい
方の２つの二階差分値を獲得し、その２つの値について
それぞれ３点補間を行い、精度の高い第２シフト数を求
め、２つの測距値を得ることができる。

【００７７】以上のような測距値演算処理の工程を以下
フローチャートを参照しながら説明する。図６は、測距
値演算処理のフローチャートである。

【００７８】処理がスタートすると、ステップＳ１にお
いて、基準光センサ上に結像された被写体の画像と参照
光センサ上に結像された被写体の画像との相関度を演算
する。ここで、参照光センサ上の画像面のサンプリング
領域を受光素子のセンサピッチづつシフトして、センサ
シフト数（位相）を変化させた時の相関度を演算する。
この方法により、センサシフト数＝０〜ｎにおける（ｎ
＋１）個の相関度が得られる。その（ｎ＋１）個の相関
度を相関度配列Ａ（ ）中の相関度Ａ（０）〜Ａ（ｎ）
に記憶させる。

【００７９】次にステップＳ２において、各センサシフ
ト数における（ｎ＋１）個の相関度の一階差分演算を行
う。一階差分配列ＡＡ（ ）は、相関度配列Ａ（ ）を
用いて、次式により求められる。

【００８０】ＡＡ（ｉ）＝Ａ（ｉ＋１）−Ａ（ｉ） （ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ−１） カウンタメモリｉの整数が０からｎ−１まで変化する
間、各整数ｉについて一階差分演算を行い、一階差分値
ＡＡ（０）〜ＡＡ（ｎ−１）の値を求める。これによ
り、（ｎ＋１）個の相関度Ａ（０）〜Ａ（ｎ）からｎ個
の一階差分値ＡＡ（０）〜ＡＡ（ｎ−１）が得られる。
つまり、（ｎ＋１）個のセンサシフト数における相関度
からｎ個の第１シフト数における一階差分値が得られ
る。

【００８１】次にステップＳ３において、まず一階差分
値ＡＡ（０）〜ＡＡ（ｎ−１）の中において最小値であ
る一階差分最小値を求める。その一階差分最小値を示す
第１シフト数の値を極小第１シフト数メモリａａｍｉｎ
に記憶させる。

【００８２】次に、一階差分値ＡＡ（０）〜ＡＡ（ｎ−
１）の中において最大値である一階差分最大値を求め
る。その一階差分最大値を示す第１シフト数の値を極大
第１シフト数メモリａａｍａｘに記憶させる。

【００８３】次にステップＳ４において相関度曲線がＶ
字型であるのかＵ字型であるのかの判断を行う。ステッ
プＳ３において求められた極小第１シフト数メモリａａ
ｍｉｎの値と極大第１シフト数メモリａａｍａｘの値と
の関係を以下の式を用いて調べる。

【００８４】 ａａｍｉｎ＋１＝ａａｍａｘ ・・・（Ｓ４−１） ａａｍｉｎ＋２＝ａａｍａｘ ・・・（Ｓ４−２） 式（Ｓ４−１）および式（Ｓ４−２）の関係が成立しな
い場合には、Ｕ字型相関度曲線であると判断し、ステッ
プＳ５に進む。

【００８５】また、式（Ｓ４−１）または式（Ｓ４−
２）の関係が成立する場合には、Ｖ字型相関度曲線であ
ると判断し、ステップＳ７に進む。ステップＳ５におい
て、Ｕ字型相関度曲線であることの警告を発する。ステ
ップ１において得られた相関度配列Ａ（ ）より、３点
補間法による測距を行ったとしても信頼性の高い測距値
は得られないことを警告し、測距すべき対象像の中に距
離を異にする物体が２以上存在することを表す。これら
等の情報を伝えるために警告信号を発する。

【００８６】次にステップＳ６において、２物体分離法
測距演算を行う。ステップＳ５において、３点補間法に
よる測距では信頼性の高い測距値が得られないとの警告
が発せられたので、対象像の中に距離を異にする２物体
が存在するとの仮定を行い、測距を行う。２物体分離法
測距により測距値が算出された後に測距値演算処理は終
了する。なお、２物体分離法測距処理の詳細な説明は後
にフローチャートを参照しながら行う。ステップＳ７に
おいては、Ｖ字型相関度曲線を基にして３点補間法測距
演算を行う。相関度Ａ（０）〜Ａ（ｎ）の中において最
小値を示す最小相関度を求める。最小相関度を示す極小
センサシフト数の前後両隣のセンサシフト数の計３つの
相関度の値を用いて、３点補間法演算を行い、測距値を
求める。３点補間法により測距値が算出された後に測距
値演算処理は終了する。

【００８７】図７は、２物体分離法測距処理のフローチ
ャートである。ここで、測距すべき対象像の中に距離を
異にする２物体が存在することを仮定する。そこで、以
下のように２物体のそれぞれの測距値を求める。

【００８８】処理がスタートすると、ステップＳ１１に
おいて、各センサシフト数における相関度の二階差分演
算を行う。二階差分配列ＡＡＡ（ ）は、一階差分配列
ＡＡ（ ）を用いて、次式により求められる。ここで、
一階差分配列ＡＡ（ ）中の一階差分値ＡＡ（０）〜Ａ
Ａ（ｎ−１）は、図６のステップＳ２において求められ
た値である。

【００８９】 ＡＡＡ（ｉ）＝ＡＡ（ｉ）−ＡＡ（ｉ＋１） （ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ−２） カウンタメモリｉが０からｎ−２に達するまでの各整数
について相関度の二階差分演算を行い、二階差分負値Ａ
ＡＡ（０）〜ＡＡＡ（ｎ−２）の値を求める。これによ
り、ｎ個の一階差分値ＡＡ（０）〜ＡＡ（ｎ−１）の値
から（ｎ−１）個の二階差分負値ＡＡＡ（０）〜ＡＡＡ
（ｎ−２）の値が得られる。つまり、ｎ個の第１シフト
数における一階差分値から（ｎ−１）個の第２シフト数
における二階差分負値が得られる。

【００９０】次にステップＳ１２において、測距すべき
対象像中に存在する距離を異にする２物体の内の第１物
体の測距値である第１測距値を演算する。二階差分負値
ＡＡＡ（０）〜ＡＡＡ（ｎ−２）の中において最小値で
ある二階差分最小負値を求め、その二階差分最小負値を
示す第２シフト数の値を極小第２シフト数メモリａａａ
ｍｉｎ１に記憶させる。

【００９１】そして、二階差分最小負値を示す極小第２
シフト数と前後両隣の第２シフト数の計３つの二階差分
負値ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ１−１），ＡＡＡ（ａａａｍ
ｉｎ１），ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ１＋１）の値を用いて
３点補間法を行い、第１測距値を算出する。なお、第１
測距値の演算処理の詳細な説明は後にフローチャートを
参照しながら行う。

【００９２】次にステップＳ１３において、二階差分負
値メモリＡＡＡ（ａａａｍｉｎ１−１），ＡＡＡ（ａａ
ａｍｉｎ１），ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ１＋１）の３つの
値を０にセットする。この３つの値は、ステップ１２に
おける第１測距値の演算で用いた３点補間法の３点の値
である。この３点のメモリに０をセットすることによ
り、第１物体に関する情報を消去する。

【００９３】なお、二階差分最小負値と次の二階差分最
小負値とが、２シフト分しかずれていない場合は、二階
差分最小負値のみを０にすればよい。これらの処理は、
第１測距値と同等の手順で第２測距値を求めるためのも
のであり、他の方法を用いてもよい。

【００９４】次にステップＳ１４において、測距すべき
対象像中に存在する距離を異にする２物体の内の第２物
体の測距値である第２測距値を検出する。ステップＳ１
２と同様に、二階差分負値ＡＡＡ（０）〜ＡＡＡ（ｎ−
２）の中において最小値である二階差分最小負値を求め
る。その二階差分最小負値を示す第２シフト数の値を極
小第２シフト数メモリａａａｍｉｎ２に記憶させる。

【００９５】そして、二階差分最小負値を示す極小第２
シフト数と前後両隣の第２シフト数の計３つの二階差分
負値ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ２−１），ＡＡＡ（ａａａｍ
ｉｎ２），ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ２＋１）の値を用いて
３点補間法を行い、第２測距値を算出する。なお、第２
測距値の演算処理の詳細な説明は後にフローチャートを
参照しながら行う。

【００９６】以上により、第１測距値と第２測距値の２
つの測距値が得られた。次にステップＳ１５において、
ステップＳ１２で検出した第１測距値とステップＳ１４
で検出した第２測距値から出力測距値を決定し、計測さ
れた測距値として出力する。

【００９７】必要に応じて出力測距値として、第１測距
値と第２測距値の２つの測距値のうち、１つの測距値を
選択することができる。選択の方法として、近距離優先
と遠距離優先等がある。測距すべき対象像中に存在する
２物体の内の近距離の方の物体の測距値を得たいのであ
れば近距離優先とし、２物体の内の遠距離の方の物体の
測距値を得たいのであれば遠距離優先とする。近距離優
先であれば第２シフト数の大きい方の測距値を選択し、
遠距離優先であれば第２シフト数の小さい方の測距値を
選択する。

【００９８】図８は、第１測距値の演算処理のフローチ
ャートである。処理がスタートすると、ステップＳ２１
において、二階差分負値ＡＡＡ（０）〜ＡＡＡ（ｎ−
２）の中において最小値である二階差分最小負値を求め
る。その二階差分最小負値を示す第２シフト数の値を極
小第２シフト数メモリａａａｍｉｎ１に記憶させる。

【００９９】次にステップＳ２２において、二階差分最
小負値を示す極小第２シフト数と前後両隣の第２シフト
数の計３つの二階差分負値ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ１−
１），ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ１），ＡＡＡ（ａａａｍｉ
ｎ１＋１）の値を用いて３点補間法を行い、極小第２シ
フト数メモリａａａｍｉｎ１からの差を表す第１補間値
を算出する。そして、その第１補間値を第１補間値メモ
リｉｎｔｅｒｐ１に記憶させる。

【０１００】ステップＳ２３において、極小第２シフト
数メモリａａａｍｉｎ１に第１補間値ｉｎｔｅｒｐ１を
加算した第２シフト数に対応する第１極小センサシフト
数を求める。極小第２シフト数メモリａａａｍｉｎ１と
第１補間値ｉｎｔｅｒｐ１の値より、次式を用いて第１
極小センサシフト数を求め、第１極小センサシフト数メ
モリｓｈｉｆｔ１に記憶させる。

【０１０１】 ｓｈｉｆｔ１＝ａａａｍｉｎ１＋１＋ｉｎｔｅｒｐ１ 上式の右辺において１を加算しているのは、相関度の二
階差分を行ったために、１位相分のずれが生じているた
めである。

【０１０２】次にステップＳ２４において、第１極小セ
ンサシフト数の値から第１測距値を算出する。センサシ
フト数は、対象像までの距離の逆数として表される。し
たがって、センサシフト数が大きくなるほど近距離を表
し、センサシフト数が小さくなるほど遠距離を表す。以
上により、第１測距値の演算処理を終了する。

【０１０３】図９は、第２測距値の演算処理のフローチ
ャートである。処理がスタートすると、ステップＳ３１
において、二階差分負値ＡＡＡ（０）〜ＡＡＡ（ｎ−
２）の中において最小値である二階差分最小負値を求め
る。その二階差分最小負値を示す第２シフト数の値を極
小第２シフト数メモリａａａｍｉｎ２に記憶させる。

【０１０４】次にステップＳ３２において、二階差分最
小負値を示す極小第２シフト数と前後両隣の第２シフト
数の計３つの二階差分負値ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ２−
１），ＡＡＡ（ａａａｍｉｎ２），ＡＡＡ（ａａａｍｉ
ｎ２＋１）の値を用いて３点補間法を行い、極小第２シ
フト数メモリａａａｍｉｎ２からの差を表す第２補間値
を算出する。そして、その第２補間値を第２補間値メモ
リｉｎｔｅｒｐ２に記憶させる。

【０１０５】ステップＳ３３において、極小第２シフト
数メモリａａａｍｉｎ２に第２補間値ｉｎｔｅｒｐ２を
加算した第２シフト数に対応する第２極小センサシフト
数を求める。極小第２シフト数メモリａａａｍｉｎ２と
第２補間値ｉｎｔｅｒｐ２の値より、次式を用いて第２
極小センサシフト数を求め、第２極小センサシフト数メ
モリｓｈｉｆｔ２に記憶させる。

【０１０６】 ｓｈｉｆｔ２＝ａａａｍｉｎ２＋１＋ｉｎｔｅｒｐ２ 上式の右辺において１を加算しているのは、相関度の二
階差分を行ったために、１位相分のずれが生じているた
めである。

【０１０７】次にステップＳ３４において、第２極小セ
ンサシフト数の値から第２測距値を算出する。センサシ
フト数は、対象像までの距離の逆数として表される。し
たがって、センサシフト数が大きくなるほど近距離を表
し、センサシフト数が小さくなるほど遠距離を表す。以
上により、第２測距値の演算処理を終了する。

【０１０８】図１０は、測距エリア内に１物体のみを配
置して、本実施例による位相差距離検出方法を用いて測
定を行った結果を示す。測定では、位相差距離検出装置
から１．２［ｍ］の位置に人物のチャートを配置して、
測距を行った。また、位相差距離検出装置の光学系にお
いて、基線長Ｂ［ｍｍ］とレンズ・センサ間距離ｆ［ｍ
ｍ］との積Ｂｆ＝９８．４４６０に設定した。

【０１０９】図１０は、センサシフト数が０から１６ま
での相関度と第１シフト数が０から１５までの一階差分
値を表した表である。相関度は、センサシフト数を０か
ら１６までシフトさせて、それぞれについての相関度Ａ
（０）〜Ａ（１６）を演算することに得られる。一階差
分値は、相関度Ａ（０）〜Ａ（１６）の値の一階差分演
算を行うことによって、一階差分値ＡＡ（０）〜ＡＡ
（１５）が得られる。

【０１１０】一階差分値ＡＡ（０）〜ＡＡ（１５）の中
において最小値である一階差分最小値は、（−３１）で
ある。その一階差分最小値を示す第１シフト数の値は６
である。

【０１１１】一階差分値ＡＡ（０）〜ＡＡ（１５）の中
において最大値である一階差分最大値は、（＋３２）で
ある。その一階差分最大値を示す第１シフト数の値は８
である。

【０１１２】極小第１シフト数ａａｍｉｎと極大第１シ
フト数ａａｍａｘとの差は２であり、次式が成立する。 ａａｍｉｎ＋２＝ａａｍａｘ したがって、Ｖ字型相関度曲線であると判断され、３点
補間法による測距が行われる。

【０１１３】相関度Ａ（０）〜Ａ（１６）の中において
センサシフト数＝８の時、最小相関度は１３３が得られ
ている。最小相関度を示す極小センサシフト数とその前
後両隣のセンサシフト数＝７，８，９の３つの相関度の
値を用いて、３点補間法を行い、補間値が求められる。

【０１１４】この結果、補間値（−０．０４７）が得ら
れた。これにより、最小の相関度を表すセンサシフト数
は７．９５３として算出される。このセンサシフト数の
値より測距値を演算した結果、人物チャート（１．２
［ｍ］）までの距離として１．１９２０［ｍ］の値が得
られた。

【０１１５】図１１は、測距エリア内に２物体を配置し
て、本実施例による位相差距離検出方法を用いて測定を
行った結果を示す。測定では、位相差距離検出装置から
１．２［ｍ］の位置に人物のチャートを配置し、０．７
［ｍ］の位置に黒い棒を配置して、測距を行った。ま
た、位相差距離検出装置の光学系において、基線長Ｂ
［ｍｍ］とレンズ・センサ間距離ｆ［ｍｍ］との積Ｂｆ
は図１０の場合と同様、９８．４４６０に設定した。

【０１１６】図１１は、センサシフト数が０から１６ま
での相関度と第１シフト数が０から１５までの一階差分
値と第２シフト数が０から１４までの二階差分負値を表
した表である。相関度と一階差分値とは図１０の場合と
同様にして求められる。

【０１１７】一階差分値ＡＡ（０）〜ＡＡ（１５）の中
において最小値である一階差分最小値は、（−３４）で
ある。その一階差分最小値を示す第１シフト数の値は７
である。

【０１１８】一階差分値ＡＡ（０）〜ＡＡ（１５）の中
において最大値である一階差分最大値は、（＋２８）で
ある。その一階差分最大値を示す第１シフト数の値は１
１である。

【０１１９】極小第１シフト数ａａｍｉｎと極大第１シ
フト数ａａｍａｘとの差は４であり、次式が成立する。 ａａｍｉｎ＋４＝ａａｍａｘ したがって、Ｕ字型相関度曲線であると判断され、２物
体分離法による測距が行われる。

【０１２０】図１２（Ａ）は、図１１に示す相関度の測
定結果を表したグラフであり、センサシフト数が０から
１６までの値において、検出された相関度の値を示す。
このグラフは、極小第１シフト数と極大第１シフト数と
の差が４であり、Ｕ字型相関度曲線である事を表してい
る。

【０１２１】図１２（Ｂ）は、図１１に示す測定結果よ
り２物体分離法によって算出された測距値を示す。第１
物体の第１極小センサシフト数は８であり、補間値は
（＋０．０６８）が得られ、第２物体の第２極小センサ
シフト数は１１であり、補間値は（−０．３２４）が得
られた。このセンサシフト数の値より測距値を算出した
結果、人物チャート（１．２［ｍ］）までの距離として
１．１５３５［ｍ］の値が得られ、黒い棒（０．７
［ｍ］）までの距離として、０．６６５４［ｍ］の値が
得られた。

【０１２２】以上のように、基準光センサによる画像と
参照光センサによる画像との間の相関度を検出し、その
相関度の一階差分演算を行うことにより、相関度曲線が
Ｕ字型であるかＶ字型であるかの判断を行うことができ
る。この判断の結果として、３点補間法により得られる
測距値が信頼性の高い値であるか否かの評価を行うこと
ができる。

【０１２３】測距エリア中に距離を異にする２物体が存
在する場合には、２物体分離法による相関度の二階差分
演算を行うことにより、２物体のそれぞれの測距値を得
ることができる。必要に応じて、この２つの測距値の内
から近距離優先または遠距離優先として、どちらかの測
距値を選択して出力することも可能である。

【０１２４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【０１２５】

【発明の効果】測距エリアの中に距離を異にする２つの
物体が存在する場合には、相関度の二階差分演算を行う
ことにより、２物体のそれぞれの測距値を得ることがで
きる。測距エリアの中に１物体のみが存在する場合に
は、従来の測距法により測距値を検出することが可能で
あるので、本発明による距離検出装置を用いることによ
り、測距エリアの中に対称物体が１つのみの場合だけで
なく、対称物が２つ存在する場合においても測距値を検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による位相差距離検出装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】Ｖ字型相関度曲線の例を示す。図２（Ａ）は、
相関度曲線であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の相関度
曲線の一階差分を行った一階差分曲線であり、図２
（Ｃ）は、図２（Ａ）の相関度曲線の二階差分を行った
二階差分曲線である。

【図３】Ｖ字型相関度曲線の例を示す。図３（Ａ）は、
相関度曲線であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の相関度
曲線の一階差分を行った一階差分曲線であり、図３
（Ｃ）は、図３（Ａ）の相関度曲線の二階差分を行った
二階差分曲線である。

【図４】Ｕ字型相関度曲線の例を示す。図４（Ａ）は、
相関度曲線であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の相関度
曲線の一階差分を行った一階差分曲線であり、図４
（Ｃ）は、図４（Ａ）の相関度曲線の二階差分を行った
二階差分曲線である。

【図５】２物体分離法による測距を説明するための図で
ある。図５（Ａ）は、相関度曲線であり、図５（Ｂ）
は、図５（Ａ）の相関度曲線の一階差分を行った一階差
分曲線であり、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の相関度曲線
の二階差分を行った二階差分曲線であり、図５（Ｄ）
は、二階差分値の正負符号を逆にした二階差分負値を縦
軸に表した二階差分負値曲線である。

【図６】測距値検出処理のフローチャートである。

【図７】２物体分離法測距処理のフローチャートであ
る。

【図８】第１測距値の演算処理のフローチャートであ
る。

【図９】第２測距値の演算処理のフローチャートであ
る。

【図１０】測距エリア内に１物体のみを配置して、本実
施例による位相差距離検出方法を用いて測定を行った結
果を示す。

【図１１】測距エリア内に２物体を配置して、本実施例
による位相差距離検出方法を用いて測定を行った結果を
示す。

【図１２】図１２（Ａ）は、図１１に示す相関度の測定
結果を表したグラフであり、図１２（Ｂ）は、図１１に
示す測定結果より算出された測距値を示す。

【図１３】従来の技術を示す。図１３（Ａ）は構成例を
示す概略図、図１３（Ｂ）は処理回路の回路図である。

【図１４】従来の技術を示す。図１４（Ａ）は光センサ
の概略断面図、図１４（Ｂ）はスイッチトキャパシタ積
分回路の概略回路図である。

【図１５】相関演算による位相差検出を説明するための
図である。図１５（Ａ）は基準部と参照部に得られる画
像信号を示すグラフ、図１５（Ｂ）は得られる相関度曲
線を示すグラフ、図１５（Ｃ）は３点補間の方法を説明
するための概略図である。

【符号の説明】

１ 光電変換回路 ２ レンズ ３ 光センサ ４ 処理回路 ５ 相関演算回路 ６ Ｕ字型相関度検出回路 ７ ２物体分離法測距回路 ８ ３点補間法測距回路 ９ 警告回路 ＳＷ 切換スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 潤 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会 社内 (72)発明者 三井田 高 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会 社内 (56)参考文献 特開 平５−27161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−30811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−267907（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/40 G01C 3/06 G06T 7/60

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 距離を異にする被計測物が２つ以上存在
   し得る対象像に対して、それぞれの被計測物までの測距
   値を検出する位相差検出型の距離検出装置であって、 同一対象物が結像された基準光センサと参照光センサの
   それぞれの光センサ上の画像間の相関度を演算する相関
   演算手段と、 前記相関度の一階差分値および二階差分値を演算する差
   分値演算手段と、 前記二階差分値の中において極大値を表す二階差分極大
   値を検出する二階差分極大値検出手段とを有する位相差
   距離検出装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記二階差分極大値とその前後
   位相の二階差分値に基づいて補間を行い、補間値を演算
   する補間手段と、 前記補間値から距離値への変換を行う距離値変換手段と
   を有する請求項１記載の位相差距離検出装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記一階差分値の中における極
   大値の位相（極大位相）と隣接する極小値の位相（極小
   位相）とを検出する極値位相検出手段と、 前記極大位相と前記極小位相とが３位相以上離れている
   か否かを判断し、３位相以上離れている場合警告信号を
   発生する手段とを有する請求項１または２記載の位相差
   距離検出装置。
4. 【請求項４】 距離を異にする被計測物が２つ以上存在
   し得る対象像に対して、それぞれの被計測物までの測距
   値を検出する位相差検出手法による距離検出方法であっ
   て、 同一対象物が結像された基準光センサと参照光センサの
   それぞれの光センサ上の画像間の相関度を演算する工程
   と前記相関度の一階差分値および二階差分値を演算する
   工程と、 前記二階差分値の中において極大値を表す二階差分極大
   値を検出する二階差分極大値検出工程と、 を含む位相差距離検出方法。
5. 【請求項５】 さらに、 二階差分極大値とその前後位相の二階差分値に基づいて
   補間を行い、補間値を演算する工程と、 前記補間値を用いて距離値を演算する工程とを含む請求
   項４記載の位相差距離検出方法。
6. 【請求項６】 さらに、前記一階差分値の中における極
   大値の位相（極大位相）と隣接する極小値の位相（極小
   位相）とを検出する工程と、 前記極大位相と前記極小位相とが３位相以上離れている
   か否かを判断し、３位相以上離れている場合警告信号を
   発生する工程とを含む請求項４または５記載の位相差距
   離検出方法。