JP3223863B2 - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JP3223863B2
JP3223863B2 JP30251897A JP30251897A JP3223863B2 JP 3223863 B2 JP3223863 B2 JP 3223863B2 JP 30251897 A JP30251897 A JP 30251897A JP 30251897 A JP30251897 A JP 30251897A JP 3223863 B2 JP3223863 B2 JP 3223863B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の衝突事故
を防止するために使用される車間距離測定装置等の測距
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】先ず、先行車との距離を測定する車間距
離測定装置の従来技術を説明する。従来の車間距離測定
装置としては、左右2つの光学系により結像された像を
電気的に比較して、三角測量の原理により測距を行うも
のが知られている。図9は、この種の従来の車間距離測
定装置50を示す構成図であり、測距対象物51を撮像
する一対の撮像手段52と前記撮像手段52によって得
られた画像から測距対象物51までの距離を計算する演
算手段53を備える。前記撮像手段52は、一対の結像
レンズ61、62と一対の光センサアレイ63、64か
ら構成される。前記演算手段53は、信号処理部65と
距離検出回路66から構成される。
【0003】図9において、結像レンズ61、62は光
軸間隔Bを隔てて配置されている。光センサアレイ6
3、64は、例えばCCDリニアセンサであり、各々結
像レンズ61、62に対して焦点距離fの位置に配置さ
れている。これらの光センサアレイ63、64は、結像
レンズ61、62により各々結像された測距対象物51
の像を像信号s61、s62に変換し、信号処理部65
に出力する。
【0004】信号処理部65は、増幅器67、68、A
/D変換器69、70、記憶装置71からなる。光セン
サアレイ63、64からの像信号s61、s62は、増
幅器67、68により増幅されてA/D変換器69、7
0によりディジタルデータに変換され、像データs6
3、s64として記憶装置71に出力される。
【0005】信号処理部65の出力側に設けられた距離
検出回路66は、マイクロコンピュータにより構成され
ており、記憶装置71に記憶された左右の像データs6
3、s64を比較して測距対象物51までの距離を算出
し、距離信号s65として外部に出力する。
【0006】次に、距離算出の原理を図10を用いて説
明する。各結像レンズ61、62の光軸間の中点を原点
Oとして横軸X、縦軸Yを設定し、結像位置L1、R1
座標を各々(−aL1−B/2、−f)、(aR1+B/
2、−f)とする。ここで、aL1,aR1は図示するよう
に光センサアレイ63、64上の距離である。結像レン
ズ61の中心点OLの座標は(−B/2、0)、結像レ
ンズ62の中心点ORの座標は(B/2、0)であり、
対象物51の点Mの座標を(x、y)とすれば、点Mか
らX軸に下ろした垂線とX軸との交点Nの座標は(x、
0)、点OLから光センサアレイ63に下ろした垂線の
位置L0の座標は(−B/2、−f)、点ORから光セン
サアレイ64に下ろした垂線の位置R0の座標は(B/
2、−f)である。このとき、三角形MOLNと三角形
L10、三角形MORNと三角形OR10は各々相
似であるから、数式1、数式2が成り立つ。
【0007】
【数1】(x+B/2)f=aL1・y
【0008】
【数2】(−x+B/2)f=aR1・y
【0009】数式1、数式2から数式3を得ることがで
きる。この数式3より、結像位置L1、R1に関する距離
L1,aR1がわかれば、測距対象物51までの距離yを
算出することができる。
【0010】
【数3】y=B・f/(aR1+aL1
【0011】次に、距離検出回路66の動作の詳細を説
明する。距離検出回路66は、図11の実線に示すよう
な、左右のデータ63L、64Rを、別途設定した測距
範囲73(図12参照)の部分について比較し、像が一
致しなければ同図の破線のように、例えば左の像63L
を右に、または右の像64Rを左に順次シフトしてい
き、左右の像データが一致した状態に最も近いときのシ
フト量(aR1+aL1)を検出する。左右の像データは完
全に一致するとは限らない。なぜなら、光センサアレイ
63、64の空間的な画素の間に像の一致点がありえる
からである。
【0012】検出回路66は前記シフト量(aR1
L1)から、対象物51までの距離yを前記数式3によ
り算出する。
【0013】図12は、先行車51aとの車間距離検出
における正常時の画像を示す模式図である。同図におい
て、測定視野72内に測距範囲73を設定し、測距範囲
73内の対象物つまり先行車51aに対する距離を、前
述の距離検出の原理に基づき車間距離として検出する。
【0014】車間距離測定装置50を車室内に設置する
利点は、車間距離測定装置を防塵、防水処理する必要が
なくなり、雨天時でも自動車のワイパーを利用すること
ができることである。図13は、車間距離測定装置50
を車室内のルームミラー74とフロントガラス75との
間に設置した外観図である。車間距離測定装置50は、
方向調整金具76を介してルームミラー74に固定され
る。図14は、車間距離測定装置50の角度調整機構の
一例を示したものである。角度調整機構は、方向調整金
具76、平行ピン77、固定用ボルト78、偏芯ドライ
バ79から構成される。方向調整金具76は、図示して
いないルームミラーの一部分に固定される。車間距離測
定装置50の角度調整は、以下のように行われる。固定
用ボルト78をゆるめ、偏芯ドライバ79を回転させ
る。このとき、方向調整金具76に固定された車間距離
測定装置50は、平行ピン77を中心に回転させること
ができる。偏芯ドライバ79を回転させ、車間距離測定
装置50の角度(方向)を調整した後、前記固定用ボル
ト78を締め付ける。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】車間距離測定装置50
を車室内に設置することは、前述したように利点が多い
が、以下のような不都合が存在する。すなわち、測定装
置50と測距対象物51との間に存在するフロントガラ
ス75の影響により、前記距離信号s65に誤差が生
じ、車間距離測定装置50の測距精度が悪化するという
不都合である。上記フロントガラス75の影響として
は、フロントガラス75の厚さが均一ではないこと、結
像レンズ61、62の各々に入射する光線のフロントガ
ラス75に対する入射角が異なること、フロントガラス
75の屈折率の場所によるばらつき等が考えられる。
【0016】図15は、フロントガラス75の厚さが均
一でないことによる測距精度に与える影響を示した図で
ある。図15においては、説明の便宜上、結像レンズ6
1の光軸に対して平行な無限遠からの光線が、厚さの均
一でないフロントガラス75を透過して、結像レンズ6
1及び光センサアレイ63から成る撮像手段52に入射
する場合について図示した。ここでは、フロントガラス
75の表面(第1面)は、結像レンズ61の光軸に対し
て角度αL傾いており、フロントガラス75の裏面(第
2面)は、前記光軸に対して垂直であると仮定する。
【0017】前記光軸に対して平行な無限遠からの光線
は前記フロントガラス75の第1面及び第2面で屈折
し、数式4で与えられる角度θLだけ前記光軸に対して
傾く。
【0018】
【数4】θL≒(n−1)αL
【0019】上記数式4において、nは、入射光線の波
長に対するフロントガラス75の屈折率である。
【0020】したがって、光センサアレイ63上の結像
点の位置は、フロントガラス75が存在しない場合の結
像位置(点線で示した)に対して、数式5で与えられる
Δa L1だけ位置がずれる。
【0021】
【数5】ΔaL1=θL・f
【0022】上記数式5において、fは結像レンズ61
の焦点距離である。
【0023】以上、撮像手段52を構成する一方の結像
レンズ61及び光センサアレイ63について説明した
が、他方の結像レンズ62及び光センサアレイ64につ
いても同様に考えることができる。フロントガラス75
を透過した光線の結像レンズ62の光軸に対する傾きを
θ R、当該光線の光センサアレイ64上での結像位置の
ずれ(フロントガラス75が存在しない場合の結像位置
に対する位置ずれ)をΔaR1とする。図13から明らか
なように、実際上は図15とは異なり、入射光線に対す
るフロントガラス各面の法線の傾きはかなり大きな値と
なる。また、2つの結像レンズ61と結像レンズ62は
距離Bだけ離れて設置されているため、各々の結像レン
ズに入射する光線は、フロントガラス75の異なった位
置(光線通過部)80、81を透過する。このため、位
置80、81でのフロントガラス75の厚さ、各々の入
射光線とフロントガラスの法線とがなす角度は、異なっ
たものとなる。したがって、一般に、ΔaL1とΔaR1
θLとθRは異なった値をとる。前記結像位置のずれ(Δ
L1とΔaR1)の差Δaは、数式6により与えられる。
【0024】
【数6】Δa=ΔaL1−ΔaR1=f(θL−θR
【0025】上記数式6で与えられる量Δaが前記シフ
ト量の誤差となり、最終的には距離信号s65の誤差と
なる。
【0026】そこで本発明は、測距装置と測距対象物と
の間にフロントガラス等の媒質が存在した場合にも、当
該媒質による測距の誤差を補正し、測距精度の高い測距
装置を提供しようとするものである。
【0027】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、一対の結像レンズ及び光セ
ンサアレイから構成される撮像手段と、この撮像手段に
より撮像した測距対象物の2枚の画像から測距対象物ま
での距離を三角測量の原理に基づき計算する演算手段と
を備える測距装置に関するものである。ここで、前記演
算手段は、チャートなどの基準対象物を測距したときに
検出されるシフト量と既知である基準対象物までの距離
とを用いて、測距対象物との間に存在するガラスなどの
媒質による光センサアレイ上の結像位置のずれの差を求
める。そして、この結像位置のずれの差と、目的とする
測距対象物を測距したときに検出されるシフト量とを用
いて、測距対象物までの距離を求めるものである。
【0028】請求項2記載の発明は、前記演算手段が、
基準対象物までの距離を変えて2以上の位置において測
距したときに検出されるシフト量と既知である基準対象
物までの距離とを用いて、測距対象物との間に存在する
媒質による光センサアレイ上の結像位置のずれの差を求
める。そして、この結像位置のずれの差と、目的とする
測距対象物を測距したときに検出されるシフト量とを用
いて、測距対象物までの距離を求めるものである。
【0029】 請求項3記載の発明は、コリメータレン
ズと当該コリメータレンズの焦点位置に配置されたチャ
ートとを備えるコリメータを前述の基準対象物とする。
そして、演算手段は、前記チャートの撮像画像から予め
検出して記憶しておいたシフト量と、目的とする測距対
象物を測距したときに検出されるシフト量とを用いて、
測距対象物までの距離を求めるものである。
【0030】 請求項4記載の発明は、コリメータレン
ズと当該コリメータレンズの焦点位置から所定距離離れ
たチャートを備えるコリメータを前述の基準対象物と
する。そして、演算手段は、コリメータレンズの焦点位
置からチャートまでの距離と、コリメータレンズの焦点
距離とに基づき、測距装置からチャートまでの距離と
擬制した量を求める。この量と、チャートの撮像画
から予め検出したシフト量と、目的とする測距対象物を
測距したときに検出されるシフト量とを用いて、測距対
象物までの距離を求めるものである。
【0031】 請求項5記載の発明は、コリメータレン
ズと、当該コリメータレンズの焦点位置からコリメータ
レンズの光軸に沿って移動可能なチャートと、当該チャ
ートの移動量を検出する測定手段とを備えコリメータ
を前述の基準対象物とする。そして、チャートをコリメ
ータレンズの光軸に沿って移動させ、演算手段は、チ
ートの移動量とコリメータレンズの焦点距離とに基づ
き、測距装置からチャートまでの距離として擬制した量
を求める。この量と、チャートの撮像画像から予め検出
したシフト量と、目的とする測距対象物を測距したとき
に検出されるシフト量とを用いて、測距対象物までの距
離を求めるものである。
【0032】請求項6記載の発明は、請求項3、4また
は5記載の測距装置において、前記コリメータが、コリ
メータの光軸と同軸又は平行な光軸を有するファインダ
を備えるものである。
【0033】請求項7記載の発明は、請求項6記載の測
距装置において、前記ファインダを予め設定された有限
距離にピントが合うように配置する。
【0034】請求項8記載の発明は、請求項6記載の測
距装置において、前記ファインダはピント調整機構を有
するものである。
【0035】請求項9記載の発明は、請求項3、4、ま
たは5記載の測距装置において、前記コリメータは、コ
リメータの光軸と同軸な光軸を有するファインダを備
え、前記ファインダは、コリメータレンズをコリメータ
の光軸に沿って移動させることにより、ピントを調整す
る。
【0036】 請求項10記載の発明は、一対の結像レ
ンズの光軸間距離と同一間隔毎に繰り返される周期構造
のパターンを有する基準対象物の撮像画像から、シフト
量を予め検出し、記憶しておく。そして、前記演算手段
は、上記シフト量を用いて、測距対象物との間に存在す
る媒質による光センサアレイ上の結像位置のずれの差を
求め、当該ずれの差と、測距対象物を測距したときに検
出されるシフト量とを用いて、測距対象物までの距離を
求める。
【0037】請求項11記載の発明は、請求項1、2、
3、4、5、6、7、8、9、または10記載の測距装
置において、前記基準対象物が光センサアレイの所定の
位置に結像するように、測距装置の取付角度を調節する
方向調整機構を有するものである。
【0038】請求項12記載の発明は、請求項1、2、
3、4、5、6、7、8、9、または10記載の測距装
置において、前記結像レンズの光軸と平行な光軸を有す
るファインダを備えたものである。
【0039】請求項13記載の発明は、請求項12記載
の測距装置において、前記ファインダを着脱可能とした
ものである。
【0040】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1は本発明の第1の実施形態を示した
概念図である。先ず、基準対象物1を、自動車2の車内
に取り付けられた測距装置から距離y 0の位置に配置す
る。基準対象物はチャートである。チャートのパターン
としては、暗視野に明視の横線が一本描かれているチャ
ート1a、暗視野に明視の斜めの線が一本描かれている
チャート1b、明視野に暗視の横線3本が描かれている
チャート1c等がある。次に、基準対象物1が車間距離
測定装置3の光センサアレイ63、64上に結像してい
ることを確認する。なお、車間距離測定装置3の光学
的、電気的構成は図9に示したものとほぼ同様であるた
め、以下では必要に応じて図9の参照符号を使用しなが
ら説明する。
【0041】従来技術で説明した手順に従い、基準対象
物1を測距し、検出した前記シフト量(基準対象物を測
定した場合の数式3におけるaR1+aL1に対応する量)
をa 0とする。前記距離検出回路66は、予め設定した
測距装置3から基準対象物1までの距離y0と、基準対
象物1を測距したときに検出されるシフト量a0とを記
憶する。本実施形態では、距離y0とシフト量a0とを用
いて、前述したフロントガラス75による測距の誤差を
補正する。以下、当該測距の誤差の補正について説明す
る。
【0042】フロントガラス75による各光センサアレ
イ上における結像位置のずれをΔa R、ΔaLとし、当該
結像位置のずれを含んだ検出されたシフト量をaとす
る。フロントガラス75による結像位置のずれをを考慮
した場合の車間距離測定装置3から測距対象物51まで
の正確な距離yは、数式7で与えられる。
【0043】
【数7】
【0044】上記数式7において、Δaは、結像位置の
ずれの差(ΔaR−ΔaL)であり、測距の誤差になる量
である。Bは前記結像レンズ61の光軸と結像レンズ6
2の光軸間の距離であり、fは前記結像レンズ61及び
結像レンズ62の焦点距離である。上記光軸間の距離
B、上記焦点距離fは、一般的には、設計値を用いる。
また、yを別の測定手段により実測することによって、
B・fの値を数式7より算出することもできる。したが
って、数式7において、Δaが求まれば、車間距離測定
装置3から測距対象物51までの正確な距離yは求まる
ことになる。
【0045】そこで、本実施形態においては、基準対象
物1を測定したときの前記距離y0とシフト量a0とを用
いて、前記結像位置のずれの差Δaを求める。その結
果、数式7から数式8が導かれる。
【0046】前記距離検出装置66は、数式8に基づい
て、車間距離測定装置3から測距対象物51までの正確
な距離yを求め、距離信号s65として検出する。
【0047】
【数8】
【0048】なお、数式8において、aは、先行車など
の一般の測距対象物51を測距したときに検出されるシ
フト量である。
【0049】次に、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態は、第1の実施形態において、前記所定
の位置に配置された基準対象物1が、車間距離測定装置
3の光センサアレイ63、64の所定の位置に結像する
ように、車間距離測定装置3の前記方向調整機構(図1
1参照)により、車間距離測定装置3の方向を調整する
ことを特徴とする。通常は、光センサアレイ63、64
の各々のほぼ中央に基準対象物1が結像するように、車
間距離測定装置3の方向を調整する。方向調整の手順
は、従来技術に記載した通りである。特に、前記撮像手
段52の視野角が狭い場合には、この実施形態は有効な
ものとなる。
【0050】図2は、本発明の第3の実施形態を示した
概念図である。第3の実施形態では、基準対象物1とし
てコリメータ4を使用する。コリメータの位置は、後述
する理由から任意の位置でよい。周知の通り、コリメー
タ4は焦点距離f1のコリメータレンズ5と、当該レン
ズの焦点位置に配置されたチャート6とを備える。上記
チャート6の照明手段として、自然光、又は前記チャー
ト6を前記コリメータレンズと反対の方向から照明する
バックライト7がある。チャート6は、コリメータレン
ズ5の焦平面上にあるため、車間距離測定装置3にとっ
て、コリメータ4のチャート6の位置は、無限遠に位置
することになる。したがって、車間距離測定装置3から
コリメータ4までの実際の距離は任意で良いことにな
る。測距の手順については、ほぼ第1の実施形態と同様
である。異なる点は、車間距離測定装置3から基準対象
物1までの距離y0の測定が不要であり、車間距離測定
装置3から一般の測距対象物51までの正確な距離yの
測定には、数式8の代わりに、数式9を用いる点にあ
る。
【0051】
【数9】y=B・f/(a−a’)
【0052】上記数式9において、a’はコリメータ4
を基準対象物1として測距したときのシフト量であり、
aは一般の測距対象物51を測距したときのシフト量で
ある。B、fについては、数式7と同様である。
【0053】本実施形態においても、第2の実施形態に
おいて示した車間距離測定装置3の方向の調整は有効で
ある。
【0054】図3は、本発明の第4の実施形態を示した
概念図である。第4の実施形態は、前記第3の実施形態
において、コリメータ4にファインダを付加し、コリメ
ータ4自体の方向を調整することを特徴とする。図3
(a)に示すように、コリメータ4を三脚8に搭載し、
自動車2から見て所定の方向に配置する。コリメータ4
には、図3(b)に示すように、コリメータレンズ5の
光学軸と同軸なファインダ10aと、コリメータレンズ
5を透過した光線をファインダ10aに導くためのハー
フミラー11が設けられている。
【0055】第4の実施形態の測距手順を図3(b)、
図3(c)に基づいて説明する。測定者は、ファインダ
10aを覗き、ピント調整機構13によりコリメータレ
ンズ5を光軸に沿って移動させピントを合わせる(図3
(b))とともに、ファインダ10aの視野の中央に自
動車2に設置された車間距離測定装置3の像が写るよう
に前記三脚8を調整し、コリメータ4の方向を定める。
そして、コリメータ4の方向を保持しつつ、ピント調整
機構13によりコリメータレンズ5によるチャート像が
無限遠に位置するようにコリメータレンズを所定の位置
に固定する(図3(c))。なお、上述した手順は、ピ
ント調整機構13がコリメータレンズ5側に設けられて
いる従来のコリメータの場合であるが、前記チャート像
が無限遠に位置するようにコリメータレンズ5を設定す
る際に、コリメータ4の方向がずれてしまったり、ある
いはチャート像が無限遠からずれてしまい測距精度が悪
化するといった問題を生じていた。そこで、図3(d)
に示すファインダ付きコリメータの第2の実施例によ
り、コリメータの方向を調整するのが望ましい。すなわ
ち、ファインダ10bは、予め設定された有限距離(コ
リメータ4と車間距離測定装置間3との距離)にピント
が合うように設定されており、一方チャート像は固定さ
れたコリメータレンズ5により無限遠に位置するように
設定される。本実施例では、前記予め設定された有限距
離にコリメータ4を配置し(この状態ですでにピントが
合う)、ファインダ10bの視野の中央に自動車2に設
置された車間距離測定装置3の像が写るように、前記三
脚8を調整し、コリメータ4の方向を定めるのみで良い
ため、前述した問題点は解消される。なお、本実施例の
ファインダ10bにピント調整機構(たとえば、ファイ
ンダ10bの接眼レンズを光軸方向に沿って移動させる
機構)を付加することはもちろん可能である。上述した
ようにコリメータ4の方向を定めた後、第2の実施形態
において示した手順に従い、車間距離測定装置3の方向
を調整する。最後に、第3の実施形態に従い、一般の測
距対象物51までの正確な距離を求める。
【0056】図3(e)は、ファインダ付きコリメータ
の第3の実施例を示したものである。ファインダ10c
は、コリメータレンズ5の光学軸とは同軸とせず、当該
光学軸と平行な光学軸を有する。なお、測距の手順は、
先ず、測定者はファインダ10cを覗き、ファインダ1
0cに設けられたピント調整機構(図示せず)によりピ
ントを合わせるとともに、ファインダ10cの視野の中
央に自動車2に設置された車間距離測定装置3の像が写
るように、前記三脚8を調整し、コリメータ4の方向を
定める。つぎに、第2の実施形態において示した手順に
従い、車間距離測定装置3の方向を調整する。最後に、
第3の実施形態に従い、一般の測距対象物51までの正
確な距離を求める。
【0057】図4は、本発明の第5の実施形態を示した
構成図である。第5の実施形態は、車間距離測定装置3
にファインダを設ける。ファインダ12aは、車間距離
測定装置3の2つの結像レンズ61、62との中間に位
置に、ファインダ12aの光軸が前記結像レンズの光軸
と平行になるように設置される。測定者は、ファインダ
12aを覗き、当該視野に基準対象物1又はコリメータ
4のチャート6の像が写るように、前記方向調整機構に
より車間距離測定装置3の方向を調整する。測距の手順
については、第1の実施形態又は第3の実施形態によ
る。
【0058】また、図4には、ファインダの他の実施例
12bも合わせて示した。ファインダ12bは、車間距
離測定装置3の下部に、ファインダ12bの光軸が前記
結像レンズ61、62の光軸と平行になるように配置さ
れ、着脱可能な構造とした。本ファインダ12bは、基
準対象物1又はコリメータ4による測距後、車間距離測
定装置3から取り外される。
【0059】第6の実施形態は、第1の実施形態におい
て、車間距離測定装置3から基準対象物1までの距離を
変えて、2以上の地点で、基準対象物1を測距すること
を特徴とする。以下、2地点で基準対象物を測距する場
合について説明する。それぞれの地点において、車間距
離測定装置3から基準対象物1までの距離をy1、y2
し、測距したときに検出されるシフト量をa1,a2とす
れば、一般の測距対象物51までの正確な距離は、数式
10により与えられる。
【0060】
【数10】
【0061】上記数式10を、第1の実施形態で用いる
数式8と比較すると明らかなように、数式10には、結
像レンズ61、62の光軸間の距離B、結像レンズ6
1、62の焦点距離fが含まれていない。したがって、
前記光軸間の距離B、前記焦点距離fが設計値に対して
誤差を有している場合にも、数式10を用いた本実施形
態によれば、当該誤差の影響を受けることはない。車間
距離測定装置3から基準対象物1までの距離y1、y2
及び測距したときに検出されるシフト量a1,a2の記
憶、並びに数式10に基づく測距対象物51までの距離
yの計算は、距離検出回路66が行う。
【0062】図5は、本発明の第7の実施形態を示した
概念図である。第7の実施形態は、図2、図3に示した
コリメータ4において、チャート6の位置をコリメータ
レンズ5の光軸に沿って、当該コリメータレンズ5の方
向に移動可能としたものであり、当該チャート6を、2
以上の位置において測距することを特徴とする。
【0063】本実施形態においては、チャート6のコリ
メータレンズ5の焦点位置からの移動量xを測定する必
要がある。測定手段としては、例えば、リニアエンコー
ダ(図示していない)等がある。
【0064】前記移動量xが、コリメータレンズ5の焦
点距離f1の値と比較して無視できる量であれば、コリ
メータレンズ5から前記チャート6の虚像ができる面ま
での距離y”は、(f1)2/xで与えられる。さら
に、車間距離測定装置3からコリメータレンズまでの距
離y’(図5参照)が、前記コリメータレンズ5から前
記チャート6の虚像ができる面までの距離y”と比較し
て無視できる量であれば、当該距離y”を車間距離測定
装置3からチャート6までの距離とみなして差し支えな
い。
【0065】以上の条件を満たす場合に、チャート6を
焦点位置以外の1、又は2以上の位置に移動して測距
し、各々の位置で検出したシフト量と、上述した車間距
離測定装置3からチャート6までの距離とみなした量
y”から、前記数式8、又は数式10を用いて、車間距
離測定装置3から一般の測距対象物51までの正確な距
離yを求めることができる。
【0066】つぎに、第8の実施形態(請求項10に係
る発明に相当する)について説明する。前述した第1の
実施形態では、基準対象物1を車間距離測定装置3から
既知の距離y0の位置に正確に配置しなければならず
(図1参照)、基準対象物1を配置するのに手間、時間
を要するという不都合がある。また、前述した第3の実
施形態では、高価な光学装置であるコリメータ4を必要
とし、さらにコリメータの角度調整をしなければならず
(図3(a)参照)、コストの増大、調整作業の手間、
時間を要してしまうという不都合がある。そこで、第8
の実施形態は、車間距離測定装置3と測距対象物との間
にフロントガラス等の媒質が存在した場合も、当該媒質
による測距の誤差を、安価で簡便な装置により補正し、
測距精度の高い測距装置を提供するものである。
【0067】図6は、第8の実施形態を示した概念図で
ある。先ず、基準対象物1を自動車2の車内に取り付け
られた車間距離測定装置3から任意の距離y1の位置に
配置する。基準対象物1上には調整用チャート1dが描
かれている。調整用チャート1dのパターン20として
は、明視野に暗視野の同一の幅w1=w2を有する横線
のパターン20a,20bが、車間距離測定装置3内部
の一対の結像レンズ61、62の光軸間距離B(図9参
照)と同一の間隔で配置される。図6において、パター
ン20は2本の横線から成るが、上記間隔B毎に繰り返
される周期構造のパターンであれば、3本以上の横線か
ら成るパターンや、暗視野に明視野のパターンを持つチ
ャートであっても同様の作用、効果を有する。
【0068】次に、基準対象物1上の調整用チャート1
dの像が、車間距離測定装置3の光センサアレイ63、
64上に結像していることを確認する。
【0069】 第8の実施形態は、基準対象物1の上記
調整用チャート1dを測距したときに検出されて予め記
憶されたシフト量を用いて、演算手段53が、測距対象
物との間に存在する媒質による光センサアレイ63,6
4上の結像位置のずれの差を求め、当該ずれの差と、測
距対象物を測距したときに検出されるシフト量とを用い
測距対象物までの距離を求めるものである。
【0070】第8の実施形態の作用を図7、図8に基づ
いて説明する。前述したように、測距対象物までの距離
yは数式3により与えられる。数式3、及び図10から
明らかなように、理論的には距離y1が無限遠のとき、
シフト量は0になるはずである。しかし、図6のように
フロントガラス75等の媒質を通じて測距した場合に、
当該媒質による誤差が生じ、シフト量は0にならず、値
S∽を有する。従って、上記誤差を考慮した場合の測距
対象物までの距離yは、数式11で与えられる。
【0071】
【数11】y=B・f/(aR1+aL1−S∽)
【0072】 よって、距離y1が無限遠のときのずれ
の差S∽を測定できれば、前記媒質による誤差を補正す
ることが可能である。
【0073】図7は、測距対象物51が車間距離測定装
置3から無限遠離れた位置に存在する場合を示す。図7
において、測距対象物51から結像レンズ61、62に
入射する光束のうち主光線52L、52Rは互いに平行
であり、光センサアレイ63、64上において、結像レ
ンズ61、62の光軸間距離Bだけ隔たった位置L0
0にそれぞれ結像する。
【0074】 図8は、基準対象物1の前記調整用チャ
ート1dを車間距離測定装置3から任意の距離y1に配
置した場合を示している。図8において、距離y1にか
かわらず、調整用チャート1dのパターン20aは光セ
ンサアレイ63上のL0の位置に、パターン20bは光
センサアレイ64上のR0の位置にそれぞれ結像され
る。このとき、パターン20a、パターン20bは同一
形状であるため、図7のごとく基準対象物1が無限遠に
あるのと同様の作用を得ることができる。したがって、
基準対象物1の前記調整用チャート1dを測距した場合
のシフト量は、測距対象物51が車間距離測定装置3か
ら無限遠離れた位置に存在する場合に得られるずれの差
S∽と同一である。このように、結像レンズ61、62
の光軸間距離Bと同一間隔毎に繰り返される周期構造の
パターンを測距することで、ずれの差S∽を求めること
ができる。
【0075】 ずれの差S∽は距離検出回路66(図9
参照)に記憶させる。演算手段53は、前記ずれの差S
∽と、測距対象物を測距したときに検出されるシフト量
とを用いて、測距対象物までの距離yを数式11により
求める。なお、数式11の結像レンズ61、62の光軸
間距離B、結像レンズ61、62の焦点距離fは、一般
的に設計値を用いる。そして、数式11により求めた測
距対象物までの距離yは、距離信号s65として外部に
出力される。
【0076】前記実施形態において、車間距離測定装置
3と測距対象物51との間に存在するフロントガラス7
5による誤差の補正について説明したが、これに限られ
るものではない。たとえば、前記車間距離測定装置3の
筐体の受光部に窓ガラスを設ける場合においても同様
に、当該窓ガラスによる誤差を補正し、測距対象物1ま
での正確な測距が可能となるため、高価な精度の高い硝
子板やプラスチック板を使用する必要はなく、コストを
低減することができる。また、車間距離測定装置3を車
外で、一般的な測距装置として使用することも可能であ
り、このように測距装置と基準対象物1との間に、誤差
要因となるフロントガラス等の媒質が存在しない場合に
は、本発明により、測距装置単体の評価(測距精度の確
認等)や、前記数式8において説明したようにB・fの
値を算出することもできる。
【0077】
【発明の効果】以上のように請求項1、2、3、4、
5、6、7、8、9、10、11、12、または13記
載の発明によれば、測距装置と測距対象物との間にフロ
ントガラス等の媒質が存在する場合にも、当該媒質によ
る測距の誤差を補正することができ、測距精度の高い測
距装置を提供することができる。さらに、フロントガラ
ス等の媒質が存在しても測距精度には影響がないため、
車間距離測定装置を、防塵、防水処理が不要な車内に設
置しても精度が低下することはない。
【0078】請求項2記載の発明によれば、測距装置と
測距対象物との間に存在する媒質以外に、他の誤差要因
(例えば、測距装置を構成する結像レンズの焦点距離に
製造誤差が存在する場合や2つの結像レンズの光軸間距
離が設計値からずれている場合)が存在したとしても、
それらの誤差を補正することができ、より高精度な測距
装置を提供することができる。
【0079】請求項3記載の発明によれば、測距装置か
らコリメータまでの距離は任意とすることができるた
め、広いスペースを必要とせず、便利である。
【0080】請求項7、8、9、11、12、または1
3記載の発明によれば、簡易かつ確実に測距装置の方向
を決定することができ、測定者の負担を軽減するととも
に、測距精度の高い測距装置を提供することができる。
【0081】請求項10記載の発明によれば、測距装置
から基準対象物上の調整用チャートまでの距離を任意と
することができるため、スペースを節約できる。また、
基準対象物の調整用チャートを測距するだけで、測距装
置と測距対象物との間に存在する媒質による誤差を補正
できるため、極めて簡便である。さらに、コリメータを
必要とせず、コストを低減することができる。すなわ
ち、測距装置と測距対象物との間にフロントガラス等の
媒質が存在した場合も、当該媒質による測距の誤差を、
安価で簡便な装置により補正し、測距精度の高い測距装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態を示した概念図である。
【図2】第3の実施形態を示した概念図である。
【図3】図3(a)は第4の実施形態を示した概念図で
ある。図3(b)、(c)は、従来のファインダ付きコ
リメータの測距手順を示した図である。図3(d)は、
ファインダ付きコリメータの第2の実施例を示した図で
ある。図3(e)は、ファインダ付きコリメータの第3
の実施例を示した図である。
【図4】第5の実施形態を示した構成図である。
【図5】第7の実施形態を示した概念図である。
【図6】第8の実施形態を示した概念図である。
【図7】第8の実施形態の作用を示した図である。
【図8】第8の実施形態の作用を示した図である。
【図9】従来の車間距離装置を示す構成図である。
【図10】距離算出の原理を示した説明図である。
【図11】距離検出回路の動作を説明した図である。
【図12】画像を示す模式図である。
【図13】車間距離測定装置の設置状況を示した外観図
である。
【図14】車間距離測定装置の角度調整機構の外観図で
ある。
【図15】フロントガラスの厚さが均一でないことによ
る測距精度に与える影響を示した説明図である。
【符号の説明】
1 基準対象物 1a チャート 1b チャート 1c チャート 1d 調整用チャート 2 自動車 3 車間距離測定装置 4 コリメータ 5 コリメータレンズ 6 チャート 7 バックライト 8 三脚 10a、10b、10c ファインダ 11 ハーフミラー 12a、12b ファインダ 13 ピント調整機構 20 パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G02B 7/30 G02B 7/11 H G03B 13/36 G03B 3/00 A (72)発明者 清水 秀雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 平林 丈英 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−71956(JP,A) 特開 平6−144006(JP,A) 特開 平8−210848(JP,A) 特開 平9−133525(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 3/06 B60R 21/00 G01B 11/00 G02B 7/28

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の結像レンズ及び光センサアレイか
    ら構成される撮像手段と、この撮像手段により撮像した
    測距対象物の2枚の画像から測距対象物までの距離を三
    角測量の原理に基づき計算する演算手段とを備える測距
    装置において、 前記演算手段は、基準対象物を測距したときに検出され
    るシフト量と既知である基準対象物までの距離とを用い
    て、測距対象物との間に存在する媒質による光センサア
    レイ上の結像位置のずれの差を求め、当該結像位置のず
    れの差と、測距対象物を測距したときに検出されるシフ
    ト量とを用いて、測距対象物までの距離を求めることを
    特徴とする測距装置。
  2. 【請求項2】 一対の結像レンズ及び光センサアレイか
    ら構成される撮像手段と、この撮像手段により撮像した
    測距対象物の2枚の画像から測距対象物までの距離を三
    角測量の原理に基づき計算する演算手段とを備える測距
    装置において、 前記演算手段は、基準対象物までの距離を変えて2以上
    の位置において測距したときに検出されるシフト量と既
    知である基準対象物までの距離とを用いて、測距対象物
    との間に存在する媒質による光センサアレイ上の結像位
    置のずれの差を求め、当該結像位置のずれの差と、測距
    対象物を測距したときに検出されるシフト量とを用い
    て、測距対象物までの距離を求めることを特徴とする測
    距装置。
  3. 【請求項3】 一対の結像レンズ及び光センサアレイか
    ら構成される撮像手段と、この撮像手段により撮像した
    測距対象物の2枚の画像から測距対象物までの距離を三
    角測量の原理に基づき計算する演算手段とを備える測距
    装置において、前記演算手段は、 基準対象物としてのコリメータのチャートの撮像画像か
    ら予め検出して記憶した シフト量と、 測距対象物を測距したときに検出されるシフト量と、 を用いて測距対象物までの距離を求めることを特徴とす
    る測距装置。
  4. 【請求項4】 一対の結像レンズ及び光センサアレイか
    ら構成される撮像手段と、この撮像手段により撮像した
    測距対象物の2枚の画像から測距対象物までの距離を三
    角測量の原理に基づき計算する演算手段とを備える測距
    装置において、前記演算手段は、 基準対象物としてのコリメータのチャートの撮像画像か
    ら予め検出して記憶したシフト量と、 前記コリメータのコリメータレンズの焦点距離と当該焦
    点から前記チャートまでの距離とに基づき、前記チャー
    トまでの距離として予め擬制的に検出して記憶した量
    と、 測距対象物を測距したときに検出されるシフト量と、 を用いて測距対象物までの距離を求めることを特徴とす
    る測距装置。
  5. 【請求項5】 一対の結像レンズ及び光センサアレイか
    ら構成される撮像手段と、この撮像手段により撮像した
    測距対象物の2枚の画像から測距対象物までの距離を三
    角測量の原理に基づき計算する演算手段とを備える測距
    装置において、前記演算手段は、 基準対象物としてのコリメータのチャートの撮像画像か
    ら予め検出して記憶したシフト量と、 前記コリメータのコリメータレンズの焦点距離とコリメ
    ータレンズの光軸に沿った前記チャートの移動距離とに
    基づき、前記チャートまでの距離として予め擬制的に検
    出して記憶した量と、 測距対象物を測距したときに検出されるシフト量と、 を用いて測距対象物までの距離を求めることを特徴とす
    る測距装置。
  6. 【請求項6】 請求項3、4または5記載の測距装置に
    おいて、 前記コリメータは、コリメータの光軸と同軸又は平行な
    光軸を有するファインダを備えることを特徴とする測距
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の測距装置において、 前記ファインダを、予め設定された有限距離にピントが
    合うように配置することを特徴する測距装置。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の測距装置において、 前記ファインダはピント調整機構を有することを特徴と
    する測距装置。
  9. 【請求項9】 請求項3、4、または5記載の測距装置
    において、 前記コリメータは、コリメータの光軸と同軸な光軸を有
    するファインダを備え、 前記ファインダは、コリメータレンズをコリメータの光
    軸に沿って移動させることにより、ピントを調整するこ
    とを特徴とする測距装置。
  10. 【請求項10】 一対の結像レンズ及び光センサアレイ
    から構成される撮像手段と、この撮像手段により撮像し
    た測距対象物の2枚の画像から測距対象物までの距離を
    三角測量の原理に基づき計算する演算手段とを備える測
    距装置において、前記演算手段は、 前記一対の結像レンズの光軸間距離と同一間隔毎に繰り
    返される周期構造のパターンを有する基準対象物の撮像
    画像から予め検出して記憶したシフト量と、 このシフト量を用いて検出した、測距対象物との間に存
    在する媒質による光センサアレイ上の 結像位置のずれの
    差と、 測距対象物を測距したときに検出されるシフト量と、 を用いて測距対象物までの距離を求めることを特徴とす
    る測距装置。
  11. 【請求項11】 請求項1、2、3、4、5、6、7、
    8、9、または10記載の測距装置において、 前記基準対象物が前記光センサアレイの所定の位置に結
    像するように、測距装置の取付角度を調節する方向調整
    機構を有することを特徴とする測距装置。
  12. 【請求項12】 請求項1、2、3、4、5、6、7、
    8、9、または10記載の測距装置において、 前記結像レンズの光軸と平行な光軸を有するファインダ
    を備えることを特徴とする測距装置。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の測距装置において、 前記ファインダを着脱可能とすることを特徴とする測距
    装置。
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