JP3332985B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被写体に向けて測距用の
光を照射するアクティブ方式の測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス窓等の透明な板状の物体の
向側にある被写体までの距離をアクティブ方式の測距装
置で測距しようとした場合、ガラスからの反射光の影響
で測距データが間違うことがあり、これを防ぐ方式とし
て、特開昭６２−３２４２７号公報には、撮影レンズの
至近より近くにある物体からの反射光を液晶絞り、メカ
絞り、ＩＲカットフィルタ等により、受光素子の至近側
に入る経路を遮断する方式が提案されている。

【０００３】また、特開昭６２−４９３１１号公報に
は、受光素子として近側を複数に分割した二分割受光素
子を使用し、最至近側に反射光が入射した場合に、遠側
と近側の出力の差により最至近側の出力を用いるかどう
かを決定する方式が提案されている。

【０００４】一方、本発明で用いる蓄積型のイメージセ
ンサをアクティブ測距の受光素子として用いたものとし
ては、特開昭５８−１０６０５号公報に記載されるよう
に、測距用ＬＥＤの点灯時と非点灯時の差信号が最も大
きい受光素子の位置を測距対象物体までの距離とする方
式が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した各公
報に記載される絞りや、二分割受光素子を用いた方式で
は、被写体との間に介在するガラスまでの距離が撮影レ
ンズの撮影範囲内にある場合に、ガラスからの反射光が
受光素子の最至近側以外の位置に入射することがあり、
正しい測距データが得られなくなる。

【０００６】また、ガラス面での反射が正反射であるこ
とから、投射光の広がりや投受光部とガラス面との角度
によっては、撮影レンズの至近よりも近くにガラスがあ
る場合でも、受光素子の遠側や近側にガラスからの反射
光が入射することがあるため、公報で提案するような受
光素子の最至近側に反射光が入射しないように遮光した
り、最至近側のデータだけを無視したり用いたりするだ
けでは、ガラスの反射光による誤測距を防ぐことはでき
ない。

【０００７】従って、従来のようにＰＳＤで受光した場
合、ＰＳＤ上に投影される全ての入射光の重心位置に基
づいて、被写体距離を求める方式であるため、ガラス越
しの被写体を測距した場合に、ガラス面からの正反射光
が、被写体上の赤外スポット光位置とは、異なる位置に
受光して測距誤差が大きくなり、ピンボケの写真となっ
ていた。

【０００８】また、蓄積型のイメージセンサをアクティ
ブ測距の受光素子として用いて、ＬＥＤの点灯時と非点
灯時の差を比べる方式においては、ＬＥＤ以外の光源に
よる誤測距は防ぐことができるが、ガラス等の鏡面状の
物体によるＬＥＤの反射光が原因となる誤測距は防ぐこ
とができない。

【０００９】そこで本発明は、蓄積型のイメージセンサ
を用いて、測距対象物体からの反射光を選択し、ガラス
等の高反射物体が介在しても合焦するアクティブ方式の
測距装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被写体に向けて光束を投射する投光手段
と、前記被写体からの前記光束の反射光を受光し、輝度
分布に応じたイメージ信号を受光手段と、前記反射光の
イメージ信号と、基準イメージ信号を比較する比較手段
と、この比較手段の比較結果に基づいて、前記イメージ
信号における前記被写体からの反射光に応じたピーク位
置を判定する判定手段と、前記判定手段によって判定さ
れたピーク位置から被写体距離を決定する決定手段とを
備える測距装置を提供する。さらに、前記判定手段は、
前記イメージ信号における前記被写体以外の高反射物体
からの反射光に応じたピーク位置を無視する手段を含
む。

【００１１】

【作用】以上のような構成の測距装置は、投光用ＬＥＤ
等の投光手段から赤外スポット光（測距用光）が被写体
に投光され、その反射光が受光手段（ラインセンサ）で
受光され、該受光手段により検出された測距データは比
較手段に入力され、極値検出部が微分演算を行い、複数
の極値が検出され、さらに検出された複数の極値付近の
光量分布の形状と赤外スポット光の基準波形の形状を比
較し、被写体距離が決定される。また、検出された測距
データが被写体以外の高反射物体からの反射光に応じた
ピーク位置であった場合には測距対象とはしない。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１には、本発明による測距装置の概略的
な構成を示し説明する。

【００１３】この測距装置の測距方式は、赤外光を被写
体に向けて照射し被写体で反射された赤外スポット像を
受光して、その赤外スポット像の受光位置によって距離
を測定する三角測距の原理を利用したものである。ここ
では、三角測距の原理については、既に公知の技術なの
で詳述しない。

【００１４】この測距装置は、投光用ＬＥＤ等の投光部
１から赤外スポット光（測距用光）を図示していない測
距対象物体（被写体）に投光し、その被写体からの反射
光を受光部２が受光する。この受光部２は、受光用ライ
ンセンサからなり、例えば、電荷蓄積型ラインセンサ
や、フォトダイオードアレイでもよく、基本的には、受
光したスポット像がラインセンサ上のどの位置にある
か、及びその明るさがわかるものであれば良い。本実施
例では、電荷蓄積型ラインセンサ、例えばＣＣＤのよう
なセンサを用いるものとする。

【００１５】このような受光部２により検出された測距
データから、極値検出部４が微分演算により、通常、複
数の極値を検出する。そして、極値検出部４により検出
された複数の極値付近の光量分布の形状と赤外スポット
光の基準波形の形状をそれぞれ比較部５で比較し、被写
体距離を決定する。それぞれの部材は制御部３により制
御され、前記極値検出部４と比較部５は、ワンチップマ
イクロコンピュータ６上に形成されている。次に図２を
参照して、本発明による測距装置の測距方式について説
明する。

【００１６】この測距方式においては、投光用ＬＥＤか
ら投光光学系を介して、図示しない被写体に照射し、反
射した赤外スポット像が基線長Ｂだけ離れた受光光学系
で結像され、受光用ラインセンサ上に投影される。

【００１７】この受光用ラインセンサは、例えば、ＣＣ
Ｄ等の電荷蓄積型ラインセンサからなり、受光光学系の
光軸から距離ｘ離れた位置に、最も一致度の高い極値が
検出されたとすると、公知な次式、 １／Ｌ＝ｘ／Ｂ×ｆ …（１） に基づいて、被写体距離が決定する。

【００１８】以上のように本発明では、イメージセンサ
の出力分布の形状によりガラス面からの正反射光による
極値をキャンセルし、測距対象物体からの反射光による
極値を用いて被写体距離を決定する。

【００１９】本実施例の測距装置は、受光センサとして
従来使われているＰＳＤではなく、ラインセンサを用い
ることを特徴としている。赤外スポット像のラインセン
サから出力波形は、図３（ａ）に示す波形となる。つま
りスポット中心のセンサデータが大きい波形となり赤外
スポット像の中心が、上に凸の極値波形と一致する。つ
まり、図３（ｂ）に示すような、センサデータを微分し
た微分値の符号が正から負に変るところが、図３（ａ）
の凸の極値と一致する。しかし、前述したように、実際
にはガラス越しに被写体を測距する場合、ガラス面から
の正反射光が受光素子に入射することがあり、このデー
タのみで距離を決定できない。

【００２０】そこで、本実施例では受光センサにライン
センサを用いて、赤外スポット像の光量分布を観測し
て、ガラスからの正反射光の部分を取り除き、実際の被
写体からの反射光を選択してスポット光中心を算出して
いる。次に図４に示すフローチャートを参照して、この
ように構成された測距装置のピーク検出について説明す
る。

【００２１】まず、後述するように、投光ＬＥＤを点灯
させて、測距用の赤外光を被写体に向かって投光した場
合と無点灯の場合との２通りの測距を行い、受光センサ
からセンサデータを取り出す“センサデータの読み出
し”が行われる（ステップＳ１）。読出されたセンサデ
ータは、極値検出部４により“極値検出”が行われる
（ステップＳ２）。比較部５により、図８に示すような
基準データによる赤外スポット波形の基準波形と検出さ
れた極値とで図１１に示すような“相関演算”が行われ
る（ステップＳ３）。この相関演算により得られた相関
値の最も小さい極値を正しい極値とする（ステップＳ
４）。

【００２２】例えば、ガラス越しで測距を行った場合、
センサデータ出力は、図１０に示すようなガラスの正反
射光と実際の被写体から戻ってくる赤外スポット光とが
組み合わされた波形になる。この時、図１１に示すよう
に、ガラスの正反射光と赤外スポット光の極値付近のデ
ータと基準波形データとの差の絶対値の和Ｓ₁ 、Ｓ₂を
それぞれとる。そして、基準データと形状が似ている
方、すなわち、Ｓ₁ 、Ｓ₂ のうち小さい方の極値を正し
い極値として被写体距離を決定すればよい。通常、Ｓ₁
＞Ｓ₂ であるため、ガラスの正反射光の極値は、無視さ
れ赤外スポット光の極値が正しい極値として選択され
る。この正しい極値を用いて、前述した（１）式によ
り、被写体距離が決定される（ステップＳ５）。次に前
述したセンサデータ読み出しについて、図５に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。

【００２３】まず、投光部１の投光ＬＥＤを点灯せず
に、受光部２のラインセンサを動作させ、投光ＬＥＤ像
のない状態のセンサデータを読み出し、センサデータＡ
とする（ステップＳ１１）。そして投光ＬＥＤを点灯さ
せて赤外光を投光させ、受光部２のラインセンサを動作
させて、センサデータを読み出し、センサデータＢとす
る（ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４）。

【００２４】次に、センサデータＢからセンサデータＡ
を減算し、投光ＬＥＤ像だけのセンサデータとする（ス
テップＳ１５）。ここで得られたセンサデータのうち、
最も大きいデータが“１”となるように正規化を行い
（ステップＳ１６）、その後リターンする。次に前述し
た極値検出について、図６に示すフローチャートを参照
して説明する。

【００２５】まず、ｎ−１番目のデータからｎ番目のデ
ータを減じ、即ち、隣り合うセンサデータどうしを減算
し（ステップＳ２１）、その結果が負か否か判定し（ス
テップＳ２２）、さらに正から負に変化しか否か判定す
る（ステップＳ２３）。さらにこの減算により、ヒス幅
以上変化したか否か判定し（ステップＳ２４）、ヒス幅
以上変化したときのセンサ位置をアドレスｍにそのｎ番
号を記憶する（ステップＳ２５）。そして、アドレスｍ
に１を加えて（ステップＳ２６）、またｎ番にさらに１
を加えて（ステップＳ２７）、全データの処理が終了し
たか否か判定し（ステップＳ２８）、未終了であれば、
ステップＳ２１に戻り、引き続き減算処理を行い、終了
したのであれば、極値の有無を確認する（ステップＳ２
９）。この判定で、極値がなかった場合は、無限遠フラ
グをセットして（ステップＳ３０）、リターンする。こ
こで、ガラス越しの測距の場合には、極値は図１０に示
すように複数存在することもあるので、全センサにわた
って検査する。次に前述した相関演算について、図７に
示すフローチャートを参照して説明する。

【００２６】まず初期化するために、データ番号ｎを０
に設定する（ステップＳ７１）。次に図８に示す基準デ
ータを読出し（ステップＳ７２）、アドレス番号ｍを０
に設定する（ステップＳ７３）。次に、実測したｎ番目
に検出された極値データ（ｍ）から赤外スポット波形の
基準データ（ｍ）を減じる（ステップＳ７４）。その結
果が負か否か判定し（ステップＳ７５）、負であれば符
号を反転させ、正に補正する（ステップＳ７６）。さら
に、前回結果に今回の減算結果を積算する（ステップＳ
７７）。

【００２７】次にアドレス番号ｍに１を加え（ステップ
Ｓ７８）、すべての積算が終了したか否か判定し（ステ
ップＳ７９）、未終了であれば（ＮＯ）、ステップＳ７
４に戻り、終了したのであれば（ＹＥＳ）、積算値を記
憶し（ステップＳ８０）、データ番号ｎに１を加えて
（ステップＳ８１）、全センサにわたって検査したか否
か判定する（ステップＳ８２）。この判定で終了してい
ない場合（ＮＯ）、ステップＳ７２にもどり、終了した
場合（ＹＥＳ）、本シーケンスを終了して、リターンす
る。以上の演算処理は、図１に示したワンチップマイコ
ン６によって行われる。次に図１２には、本発明による
第２実施例としての測距装置の構成を示し説明する。

【００２８】前述した第１実施例ではスポット光が被写
体に１００％照射されている場合には有効であるが、１
００％照射されていない時、いわゆるスポット欠けが生
じた場合には、図１３に示すようなセンサデータ出力波
形になり、正しい距離データが得られない。この第２実
施例は、スポット欠けが生じた場合でも、正しい距離デ
ータが得られる測距装置である。図１４は、サブルーチ
ン“ピーク検出”のフローチャートである。

【００２９】まず、第１実施例と同様に、投光ＬＥＤを
点灯させて、測距用の赤外光を被写体に向かって投光し
た場合と無点灯の場合との２通りの測距を行い、受光セ
ンサからセンサデータを取り出す“センサデータの読み
出し”が行われる（ステップＳ３１）。読出されたセン
サデータは、極値検出部４により“極値検出”が行われ
る（ステップＳ３２）。

【００３０】次に、検出されたピーク位置（極値）と、
その周辺のセンサデータの形状から、赤外スポット像か
否か、及びスポット欠けの有無を判定して、真のピーク
位置までの補正量を計算して、ピーク位置を補正する
（ステップＳ３３）。そして、補正された正しいピーク
位置（極値）を用いて、前述した（１）式により、被写
体距離が決定される（ステップＳ３４）。次に図１６を
参照して、前述したピーク位置補正について説明する。

【００３１】図１６（ａ）はスポット欠けが発生したと
きのセンサデータ波形である。このときのスポット欠け
は、赤外スポットの中心が、欠けてしまっているためス
ポット中心以外の場所にピークＰ（極値）がある。その
ため、そのまま、ピーク位置を求めたのでは、真のピー
ク位置に対して、距離ｘだけ、ズレてしまうことにな
る。

【００３２】そこで、得られた波形のピーク（Ｐ）近く
の波形の傾きからどのくらい欠けているかを判断し（図
１６（ｂ），（ｃ））、真のピーク位置までの誤差の距
離ｘを求めれば良い。具体的には、ＰからＬ1 離れたセ
ンサデータの値とＰ位置のデータの値の差をａとし、Ｐ
からＬ2 離れたセンサデータの値とＰ位置のデータの値
の差をｂとし、ａを入力１、ｂを入力２として、真のピ
ークまでの誤差ｘを出力とする次の表１でテーブル参照
を行う。

【００３３】

【表１】

【００３４】入力１、入力２がそれぞれＡ０〜Ａ１、Ｂ
０〜Ｂ１までの６個ずつのラベルを付けてある。ラベル
の意味については、Ａ０、Ｂ０はピーク位置の誤差が０
の場合の入力値、Ａ５、Ｂ５は５／６だけスポットが当
っている場合の入力値、Ａ４、Ｂ４は４／６だけスポッ
トが当っている場合の入力値、以下、３／６、２／６、
１／６について、それぞれラベルが付けられている。

【００３５】参照結果、Ｃ０はピーク位置までの差
“０”を示し、Ｃ５は５／６、Ｃ４は４／６、以下、３
／６、２／６、１／６についてラベルが付けられてお
り、さらに、入力１、入力２の組み合せとして存在しな
い場合には、赤外スポットの波形ではないと判断するた
め、ＮＧというラベルも付けられている。このテーブル
を参照して、補間演算を行い、ピーク位置の誤差ｘが求
まる。次に、図１７に示すフローチャートを参照して、
ピーク位置補正について説明する。

【００３６】まず、ピーク位置補正では観測されたピー
ク位置の左右、どちらが欠けているかを左右、Ｌ2 だけ
離れたセンサデータどうしを比較し、ピーク位置のデー
タからの差が大きい側が欠けていると判断する（ステッ
プＳ４１〜Ｓ４５）。

【００３７】そして、右側が欠けている場合は右欠けフ
ラグをセットする（ステップＳ４６）。次に、欠けてな
い側のセンサデータの内、Ｌ1 ，Ｌ2 離れた点の各デー
タと、ピークのデータとの差を、それぞれａ、ｂとし
て、補正値計算を行う（ステップＳ４７）。この補正値
計算により得られた補正値は、右側が欠けている場合は
正の値、左側が欠けている場合は負の値として出力され
る。

【００３８】そして、出力された補正値の絶対値が基準
値とを比較し（ステップＳ４８）、補正値の絶対値が基
準値とより大きい場合には（ＹＥＳ）、前述したテーブ
ルに示すように、参照結果はＮＧとなり、現在判断して
いるピークは赤外スポットが、被写体に反射されたもの
ではないと判断し、補正値を無効として、ｍに１を加え
て（ステップＳ５０）、全ピーク終了まで同等のピーク
の判断を行う（ステップＳ５１）。前記基準値（基準デ
ータ）は、図９に示すように補正値の絶対値により選択
される。

【００３９】このように検査されたピークのうち、補正
値が確保されたものは、第１実施例でも行ったように赤
外スポット波形の基準波形との相関演算を行い（ステッ
プＳ５２）、最も一致度の良いものを赤外スポット光と
反断し先に計算した補正値を加えて真のピーク位置とす
る（ステップＳ５３，Ｓ５４）。

【００４０】前述した赤外スポット波形の基準波形との
相関演算については、図１５に示すフローチャートによ
るシーケンスで処理され、図７に示す第１実施例の相関
演算とは、ステップＳ７２とステップＳ９２が異なり、
図１６に示される基準データＣ０〜Ｃ５から、ｎ番目の
ピークに対する補正量に基づき、好適する基準データが
選択され用いられる。以外は、図７と同等の処理が行わ
れる。次に図１８に示すフローチャートを参照して、前
述した補正値計算について説明する。

【００４１】このサブルーチンでは、入力１にａ、入力
２にｂをそれぞれ設定して（ステップＳ６１，Ｓ６
２）、テーブルを参照を行い（ステップＳ６３）、補間
演算により補正値を求めて（ステップＳ６４，Ｓ６
５）、得られた補正値は、絶対値で出力されるため右欠
けスポットか否か判定し（ステップＳ６６）、左側が欠
けている場合“０”は、符号を反転する（ステップＳ６
７）。

【００４２】以上で真のピーク位置ｘが求まる。また、
ピーク位置ｘは、第１実施例と同様（１）式により被写
体距離の逆数に比例する値となり、（１）式から距離デ
ータ１／Ｌが求まる。以上の演算処理の各部材の制御
は、図１に示したワンチップマイクロコンピュータ６に
よって行われる。この第２実施例においては、補正値計
算を行うのに、テーブル参照を使用したが、他に近似式
を用いたりファジィ推論を用いても求めることができ
る。

【００４３】以上のことから、公知な受光素子の最至近
側に反射光が入射しないように遮光する方式や、最至近
側のデータだけを無視したり用いたりする方式を採用せ
ず、本実施例の測距装置は、被写体からの反射光を選択
して距離を求めている。

【００４４】従って、本発明の測距装置は、ガラス越し
に撮影を行った場合や、スポット欠けが生じた場合に
も、被写体からの反射光を選択でき、被写体に適正にピ
ントを合わせることができる。また本発明は、前述した
実施例に限定されるものではなく、他にも発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変形や応用が可能であることは
勿論である。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、蓄
積型のイメージセンサを用いて、測距対象物体からの反
射光を選択し、ガラス等の高反射物体が介在しても合焦
するアクティブ方式の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】本発明による測距装置の概略的な構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明による測距装置の測距方式について説明
するための図である。

【図３】図３（ａ）は、赤外スポット像のラインセンサ
から出力波形を示し、図３（ｂ）は、センサデータを微
分した微分値の波形を示す図である。

【図４】第１実施例の測距装置のピーク検出についての
フローチャートである。

【図５】第１実施例の測距装置のセンサデータ読み出し
についてのフローチャートである。

【図６】第１実施例の測距装置の極値検出についてのフ
ローチャートである。

【図７】第１実施例の測距装置の相関演算についてのフ
ローチャートである。

【図８】基準データによる赤外スポット波形の基準波形
を示す図である。

【図９】補正量の基準値により定まる基準データを示す
図である。

【図１０】ガラスの正反射光と実際の被写体から戻って
くる赤外スポット光とが組み合わされたセンサデータ出
力を示す図である。

【図１１】ガラスの正反射光及び赤外スポット光の極値
付近の各データと基準波形データとを比較するための図
である。

【図１２】本発明による第２実施例としての測距装置の
構成を示すブロック図である。

【図１３】スポット欠けを有するセンサデータ出力波形
を示す図である。

【図１４】第２実施例の測距装置のピーク検出について
のフローチャートである。

【図１５】第２実施例の測距装置の相関演算についての
フローチャートである。

【図１６】図１６（ａ）はスポット欠けが発生したとき
のセンサデータ波形であり、図１６（ｂ），（ｃ）は、
得られた波形のピーク（Ｐ）近くの波形の傾きからどの
くらい欠けているかを示す図である。

【図１７】第２実施例の測距装置のピーク位置補正につ
いてのフローチャートである。

【図１８】第２実施例の測距装置の補正値計算について
のフローチャートである。

【符号の説明】

１，１１…投光部（投光用ＬＥＤ）、２，１２…受光部
（受光用ラインセンサ）、３，１３…制御部、４，１４
…極値検出部、５…比較部、６，１７…ワンチップマイ
クロコンピュータ、１５…極値位置補正部、１６…補正
値演算部。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 3/00 - 3/32 G01B 11/00 - 11/30 102 G02B 7/28 - 7/40 G03B 13/32 - 13/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体に向けて光束を投射する投光手段
   と、 前記被写体からの前記光束の反射光を受光し、輝度分布
   に応じたイメージ信号を受光手段と、 前記反射光のイメージ信号と、基準イメージ信号を比較
   する比較手段と、この比較手段の比較結果に基づいて、前記イメージ信号
   における前記被写体からの反射光に応じたピーク位置を
   判定する判定手段と、 前記判定手段によって判定されたピーク位置から被写体
   距離を決定する決定手段と、 を具備することを特徴とする測距装置。
2. 【請求項２】 前記判定手段は、前記イメージ信号にお
   ける前記被写体以外の高反射物体からの反射光に応じた
   ピーク位置を無視する手段を含むことを特徴とする請求
   項１に記載の測距装置。