JP3353865B2

JP3353865B2 - 測距装置

Info

Publication number: JP3353865B2
Application number: JP14355395A
Authority: JP
Inventors: 明鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 2002-12-03
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: JPH08334681A; US5760896A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光電変換素子列を用い
たパッシブ方式の測距装置に関するもので、例えば、一
般用途のカメラ、３Ｄ映像カメラ等に適用可能なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】光電変換素子列を用いたパッシブ方式測
距装置の従来例として、本発明者による特開平４−２７
８１２号公報に記載された発明が知られている。この公
報に記載されているとおり、従来は、基線長方向と検出
方向がずれていると、同一距離にある同一の被写体であ
るにもかかわらず、対をなす左右の光電変換素子の測定
値が異なる測定値となって測定誤差を生じるため、組立
時に基線長方向と検出方向の組立ずれを機械的に調整し
ていた。しかし、機械的な調整は極めて面倒で非能率で
あることから、上記公報あるいは特開平２−５５９１２
号公報に記載されているように、基線長方向と検出方向
のずれによって発生する測距誤差を補正する方法が提案
されている。

【０００３】上記特開平２−５５９１２号公報記載の発
明は、左右対をなす光学系にそれぞれ対応して二つの光
電変換素子列を上下に、従って合計４本の光電変換素子
列を配置し、光電変換素子列に対する被写体像の角度を
所定の相関法を用いて算出し、予め補正量として記憶さ
れている上下のずれ量と上記光電変換素子列に対する被
写体像の角度から補正量を算出し、光電変換素子列から
得られる測距信号の上下ずれによる誤差を上記補正量で
補正するようにしたものである。

【０００４】また、特開平４−２７８１２号公報記載の
発明は、左右一対の光電変換素子列の少なくとも一方の
上又は下に補助光電変換素子列を平行に配置し、左右一
対の光電変換素子列によって得られる測距結果を、補助
光電変換素子列と上記一対の光電変換素子列のうちの他
方の光電変換素子列によって得られる測距結果によって
補正するように構成したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記各公報に記載され
ている従来の測距装置は、何れも演算された測距結果に
対して被写体の大雑把な傾きにより上下像のずれから発
生する測距誤差を補正するもので、被写体が単純な直線
状のコントラスト部分（エッジ）をもっているものには
有効である。しかしながら、実際には単純な直線状のコ
ントラスト部分のみからなる被写体は少なく、様々な角
度のコントラスト部分を含んでいるため、あらゆる形状
の被写体に対する測距を正確かつ容易に行うことは困難
であった。

【０００６】本発明はこのような従来技術の問題点を解
消するためになされたもので、被写体像の上下ずれに基
づく測距結果の誤差を補正するというのではなく、原理
的に被写体像が光電変換素子列に対して上下にずれてい
ても、被写体像の同一部分の画像情報を画像作成部でい
わば仮想的に作成し、この作成された画像情報に対して
一般的な相関法を使用して測距演算をすることにより、
被写体が様々な角度のコントラストエッジを含むあらゆ
る形状の被写体であっても、測距を正確かつ容易に行う
ことができる測距装置を提供することを目的とする。

【０００７】本発明はまた、上下の画像情報の相関性を
高めることができる光電変換素子列を提案し、もって、
測距を正確かつ容易に行うことができる測距装置を提供
することを目的とする。

【０００８】本発明はまた、被写体距離が変化すること
によって変化する上下の像ずれに基づく誤差も補正する
ことができる測距装置を提供することを目的とする。

【０００９】本発明はまた、光電変換素子列及び測距光
学系を水平方向と垂直方向に十字状に配置し、水平又は
垂直方向の測距装置のうち、光電変換素子列に対する被
写体のコントラスト部分の傾きの小さい方の測距装置の
測距結果を使用することにより、一層正確な測距を行う
ことができる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】請求項１記載の発明は、
基線長を有する左右一対の測距光学系により結像された
左右一対の被写体光学像相互のずれ量を検出することに
より被写体までの距離又は撮影光学系の焦点検出を行う
測距装置において、被写体の同一部分の一対の光学像を
検出するために一対の被写体像に対してそれぞれ上下に
複数の光電変換素子列が平行に配置され、この上下複数
の光電変換素子列群により光電変換された画像情報を左
右それぞれ処理し被写体の同一部分の光学像の像ずれ方
向と同一の方向の画像情報を作成する画像情報作成部を
有し、この画像情報作成部より作成された左右一対の画
像情報に基づいて被写体の同一部分の光学像のずれ量を
検出する像ずれ量検出部を有し、検出されたずれ量に基
づいて被写体までの距離又は撮影光学系の焦点検出を行
うことを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、上下複数の光電変
換素子列群を構成する光電変換素子列を、偶数又は奇数
の素子が上下にシフトして配置したものである。請求項
３記載の発明のように、光電変換素子列を構成する素子
の上下のシフト量は、偶数又は奇数の素子のピッチとほ
ぼ同じ大きさとしてもよい。

【００１２】請求項４記載の発明は、画像情報作成部に
おいて、左右それぞれ上側の光電変換素子と下側の光電
変換素子の画像出力に対して部分ごとに相関法を使用
し、上側画像情報と下側画像情報より求めた部分ごとの
像間隔と、測距装置ごとに決まる補正値により被写体の
同一部分の画像情報を求めるようにしたものである。

【００１３】請求項５記載の発明は、画像情報作成部に
おいて、上側画像情報と下側画像情報より同一部分の被
写体像の画像情報を作成するのに、画像情報の間隔を上
下画像情報の値により近似し、測距装置ごとに決まる補
正値により被写体の同一部分の画像情報を求めるように
したものである。上記画像情報作成部は、請求項６記載
の発明のように、上側画像情報ＬＵｍ、ＲＵｍ、下側画
像情報ＬＤｍ、ＲＤｍ、測距装置の調整ずれによって決
まる量Ｋにより、被写体像の同一部分の画像情報Ｌｍ、
Ｒｍを、Ｌｍ＝ＫＬＵｍ＋（１−Ｋ）ＬＤｍ、Ｒｍ＝
（１−Ｋ）ＲＵｍ＋ＫＲＤｍで表すようにしてもよい。

【００１４】請求項７記載の発明は、被写体像の上下ず
れ量Δｈ又は上下光電変換素子列の間隔Ｈｏを、±ｔａ
ｎ^-1０．５傾いた縦縞又はラインのチャートの測距結果
を使用して測定した結果により算出するものである。

【００１５】請求項８記載の発明は、画像情報作成部で
の補正値Ｋを、Ｎ個の上下左右の光電変換素子の物理的
位置を表すアドレスＩと補正係数Ｇ，Ｓによって、左右
の補正関数Ｋ_L＝ＧＩ＋Ｓ，Ｋ_R＝Ｇ（Ｎ−Ｉ）＋Ｓで表
し、これらの補正関数で左右それぞれ独立に補正するこ
とにより画像情報を作成するものである。

【００１６】請求項９記載の発明は、測距装置で被写体
のコントラスト部分の傾きが４５゜を超える部分が多い
と判断したとき、測距装置を備えた撮影装置を縦位置に
構えて測距するように指示するものである。

【００１７】請求項１０記載の発明は、平行に配置され
た２列以上の光電変換素子列が水平と垂直に十字状に配
置され、これに合わせて測距光学系が十字状に配置され
たものである。請求項１１記載の発明のように、水平方
向の測距装置又は垂直方向の測距装置のうち、光電変換
素子列に対する被写体のコントラスト部分の傾きの小さ
いところが多く分布している方の測距装置の測距結果を
使用するようにしてもよい。

【００１８】

【作用】上下複数の光電変換素子列群には、左右一対の
測距光学系により左右一対の被写体光学像が結像され
る。この上下複数の光電変換素子列群により光電変換さ
れた左右の画像情報は、画像情報作成部によって、左右
それぞれ処理され、被写体の同一部分の光学像の像ずれ
方向と同一の方向の画像情報をいわば仮想的に作成す
る。画像情報作成部によって作成された左右一対の画像
情報に基づき、像ずれ量検出部が被写体の同一部分の光
学像のずれ量を検出し、検出されたずれ量に基づいて被
写体までの距離又は撮影光学系の焦点検出を行う。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明にかかる
測距装置の実施例について説明する。図１は、測距装置
の光学配置例を示すもので、測距光学系を構成する左右
一対のレンズ１、１と、これらのレンズ１、１の後方に
配置された光電変換素子列２、２とを有してなる。上記
一対のレンズ１、１は所定の基線長をおいて配置され、
光電変換素子列２、２は上記基線長方向に配列されてい
る。

【００２０】図２に示すように、左右一対の光電変換素
子列２、２は、さらにそれぞれ上下２個ずつの光電変換
素子列からなり、左右でそれぞれ光電変換素子列群を構
成している。より具体的には、左上側、左下側、右上
側、右下側の合計４個の光電変換素子列２からなる。各
光電変換素子列２は、例えば、ＣＣＤセンサを多数直線
上に列設したセンサアレイからなる。各光電変換素子列
２からの画像情報出力ＬＵ，ＬＤ，ＲＵ，ＲＤは画像情
報作成部３に入力されて処理され、画像情報作成部３は
被写体の同一部分の左画像情報Ｌ、右画像情報Ｒを出力
する。この左画像情報Ｌ、右画像情報Ｒは像ずれ量検出
部４に入力され、像ずれ量検出部４は、上記左画像情報
Ｌ、右画像情報Ｒから、被写体までの距離に対応する像
ずれ量を検出する。この像ずれ量に基づいて、被写体ま
での距離又はカメラの撮影光学系の焦点検出を行うこと
ができる。

【００２１】図３は、各光電変換素子列２の各素子の配
置例を示すもので、光電変換素子を多数直線上に配列す
るに当たり、奇数番目の光電変換素子を偶数番目の光電
変換素子に対して上下にシフトして櫛歯状に配置し、上
側にシフトされた光電変換素子ＬＵ，ＲＵと下側にシフ
トされた光電変換素子ＬＤ，ＲＤとでそれぞれ上下の光
電変換素子列を構成したものである。また、上側にシフ
トされた光電変換素子列ＬＵと下側にシフトされた光電
変換素列子ＬＤとで左側の光電変換素子列群を構成し、
上側にシフトされた光電変換素子列ＲＵと下側にシフト
された光電変換素子列ＲＤとで右側の光電変換素子列群
を構成している。光電変換素子列の上下シフト量Ｓは、
偶数又は奇数の素子のピッチＰとほぼ同じ大きさになっ
ている。

【００２２】通常、測距光学系と光電変換素子列２を組
み立てる場合、図４に示すように測距光学系を構成する
レンズ１、１の基線長方向（像ずれ方向）１０と光電変
換素子列２、２による光学像のずれ量検出方向１１がず
れて組み立てられてしまうことが多い。測距光学系の基
線長方向１０と光電変換素子列２、２による光学像のず
れ量検出方向１１がずれていると、光電変換素子列２、
２に投影される被写体の光学像は、図５に示すように、
右と左で互いに上下にずれた光学像４、４となり、これ
により、左右の光電変換素子列２、２は被写体像の異な
った部分を光電変換することになる。図６はこのことを
具体的に示す。

【００２３】図６（ａ）に示すように、光電変換素子列
上に投影される光学像４のコントラスト変化部分、換言
すればコントラストのエッジ部分の方向を６、上記光学
像４のコントラストの変化方向（上記コントラスト変化
部分の方向６に直交する方向）を７とする。測距光学系
と光電変換素子列が理想的に組み立てられ、前記測距光
学系の基線長方向１０と光電変換素子列２、２による光
学像のずれ量検出方向１１相互にずれがない場合、図６
（ｂ）に示すように、左右の光電変換素子列２、２に
は、被写体の光学像４、４が互いに上下にずれることな
く投影され、左右の光電変換素子列２、２は被写体の同
一部分を光電変換することができる。

【００２４】ところが、前記測距光学系の基線長方向１
０と光電変換素子列２、２による光学像のずれ量検出方
向１１が相互にずれて組み立てられた場合、図６（ｃ）
に示すように、左右の光電変換素子列２、２には被写体
の光学像が互いに上下にずれて投影されてしまう。その
ため、被写体の異なった部分が光電変換され、図６
（ｃ）の下半部に示す線図のように、左右の画像情報が
変形し、正確な測距を行うことができない。

【００２５】そこで、光電変換素子列を図２に示すよう
な構成にして、組立上発生する被写体像の上下ずれを補
正し、上下ずれのない左右の画像情報を得て、正確な左
右の像ずれを検出して正確な測距を行うようにした。以
下、より具体的に説明する。

【００２６】まず、図８の上半部に示すように、被写体
像ＯＬ，ＯＲが、間隔Ｈｏをもって配置された上下の光
電変換素子列２、２に対して上下にΔｈだけずれて投影
されているとする（ただし、−Ｈｏ≦Δｈ≦Ｈｏ）。こ
こで、被写体像の本来測距される部分である被写体像の
同一部分の領域は、被写体像のずれと同様に左右間で上
下にΔｈシフトした領域Ｌｏ，Ｒｏとなる。左右間では
Δｈずれていれば絶対的な位置はどこにあっても被写体
に対しては同一部分となるが、ここでは便宜上どちらか
の部分が上下光電変換素子列間の中心Ｏに対して（１／
２）Δｈずれているとすると、中心Ｏに対して左右それ
ぞれ（１／２）Δｈ上下にシフトすることにより、左右
の領域Ｌｏ，Ｒｏ間ではΔｈだけシフトするようにな
る。

【００２７】このような領域Ｌｏ，Ｒｏは図８に示すよ
うにそれぞれ左上側光電変換素子列ＬＵと左下側光電変
換素子列ＬＤとの間に位置し、同様に右上側光電変換素
子列ＲＵと右下側光電変換素子列ＲＤとの間に位置す
る。よって、被写体像の画像情報が線形的に変化するの
であれば、この上下の光電変換素子列ＬＵ，ＬＤで領域
Ｌｏ部分に光電変換素子があった場合の出力を予想する
ことができ、また、上下の光電変換素子列ＲＵ，ＲＤで
領域Ｒｏ部分に光電変換素子があった場合の出力を予想
することができる。図示の実施例では２列の光電変換素
子列が上下に配置されているので、１次近似で光電変換
素子列の出力を予想することができる。複数の光電変換
素子が上下に配置されていれば、ｎ次近似でより正確に
光電変換素子列の出力を予想することができる。

【００２８】この上下光電変換素子列を使って左右それ
ぞれの同一部分の画像情報を作成する部分が図２に示す
画像情報作成部３で、次にこの画像情報作成部の構成に
ついて説明する。まず、便宜的に図７のように被写体の
コントラストの変化部分Ａが角度θだけ傾いているもの
とする。この場合、図９に示すようになり、被写体像の
上下のどの部分を光電変換するかによりコントラスト変
化部分Ａは左右に位置がずれる。このように左右の被写
体像がずれている場合は、左右の光電変換素子列が同一
被写体部分を光電変換していないことになり、正確な測
距ができない。

【００２９】ここで、図９に示す光電変換素子列ＬＵ，
ＬＤの画像出力ＬＵｎ，ＬＤｎより被写体同一部分Ｌｏ
の画像出力Ｌｎを算出する。これは図１０に示すように
前記（１／２）Δｈに対応する画像情報の左右方向のず
れ量Δｄを算出することで、コントラストの変化部分Ａ
が角度θだけ傾いていたとき、光電変換素子列ＬＵ，Ｌ
Ｄの左右へのずれ量Ｄｏは角度θによって決まり、Ｄｏ＝Ｈｏ／ｔａｎθ また、Δｄも同様に Δｄ＝｛（１／２）Δｈ｝／ｔａｎθ より Δｄ＝（Δｈ／２Ｈｏ）Ｄｏとなって被写体部の傾きθの項がなくなり Δｄ＝（Δｈ／Ｈｏ）・（Ｄｏ／２）・・・（１）となる。また、Δｈは前述のとおり製造上に発生する組
立誤差で、測距装置ごとに決まる量である。よって、Ｈ
ｏに対するΔｈの比率が測距装置ごとにわかっていれ
ば、あとはＤｏがわかればΔｄを算出することができ
る。

【００３０】よって、図９に示す画像出力ＬＤｎ，ＬＵ
ｎの間隔Ｄｏを算出すれば、（１）式よりΔｄを算出す
ることができる。さらに画像出力ＬＤｎとＬＵｎの間隔
Ｄｏがわかれば、ＬＤｎ，ＬＵｎをシフトすることによ
り、被写体同一部分Ｌｏの仮想的な画像出力Ｌｎを算出
することができる。例えば、画像出力ＬＤｎをシフトす
るものとすると、シフト量Δｄ’は Δｄ’＝（Ｄｏ／２）−Δｄ Δｄ’＝｛１−（Δｈ／Ｈｏ）｝Ｄｏ／２となる。また、右側の光電変換素子列も同様に、Ｄｏを
算出すればΔｄ又はΔｄ’を算出することができる。ま
た、画像出力のシフトの方向は被写体像のずれΔｈの方
向で決定され、例えば、図９に示すように被写体像が左
より右側の方が上側にずれている場合、左側では画像出
力ＬＤ側へ、右側では画像出力ＲＵ側にシフトすればよ
い。図７に示すＢの部分についても同様に画像出力ＬＤ
ｎとＬＵｎの間隔Ｄｏを求めれば、組立誤差Δｄを算出
することができる。図１１にこれを示す。

【００３１】画像出力ＬＤｎとＬＵｎの間隔Ｄｏは被写
体のコントラスト変化部分の傾きθによって決定され
る。すなわちＤｏ＝Ｈｏ／ｔａｎθである。従って、θ
＝９０゜のときＤｏ＝０となる。よって、光電変換素子
列に投影された被写体像のコントラスト変化部分すなわ
ちコントラストが変化していく方向に対して直交する方
向の角度θによりＤｏが変化する。つまり、Δｄも変化
するので、画像出力ＬＤｎ，ＬＵｎ，ＲＤｎ，ＲＵｎよ
り画像の部分部分でＤｏを求めてΔｄを算出し、Ｌｎ，
Ｒｎを算出することにより被写体の同一部分を光電変換
した画像情報を再現することができる。この画像情報か
ら像ずれ量を算出することにより、正確な像ずれ量を算
出することができる。

【００３２】また、上記Ｄｏを算出するには、画像出力
ＬＤｎ，ＬＵｎ，ＲＤｎ，ＲＵｎを通常の相関法を用い
ることで位相差として算出し、補間法等を適用して離散
的な結果を連続的な結果として決めることができる。こ
の場合、相関法及び補間法は像ずれの算出でも用いるの
で、新たに設ける必要はない。

【００３３】次に、上側と下側の画像情報からΔｄだけ
ずれた同一部分の画像情報を求めるのにΔｄを画像情報
の値の差により近似して求める方法を以下に説明する。
図１２に示すように、左側の画像出力ＬＤｍ，ＬＵｍよ
り画像出力Ｌｍを求める場合は、ＤＯ：Δｄ＝（ＬＵｍ−ＬＤｍ）：Δ Δｄ＝（Δｈ
／Ｈｏ）（Ｄｏ／２）より Δ＝（Δｄ／Ｈｏ）｛（ＬＵｍ−ＬＤｍ）／２｝よって、Ｌｍ＝Δ＋｛（ＬＵｍ−ＬＤｍ）／２｝よりＬｍ＝｛（Δｈ＋Ｈｏ）／２Ｈｏ｝ＬＵｍ＋｛（Ｈｏ−
Δｈ）／２Ｈｏ｝ＬＤｍ｛（Δｈ＋Ｈｏ）／２Ｈｏ｝＝Ｋとすると、Ｌｍ＝ＫＬＵｍ＋（１−Ｋ）ＬＤｍとなり、ＬｍはＬＵｍとＬＤｍで表すことができる。上
記ＫはΔｈ／Ｈｏと同様に測距装置ごとに決まる一定値
である。同様に、右側の被写体像の同一部分の画像情報
Ｒｍも、Ｒｍ＝（１−Ｋ）ＲＵｍ＋ＫＲＤｍのようにＲＵｍとＲＤｍで表すことができる。

【００３４】次に、上記測距装置ごとに決まる一定値で
あるΔｈ／Ｈｏの測定法について説明する。前記特開平
４−２７８１４号公報等には、図１３に示すような傾き
０゜のチャートを用いて測距した場合の像ずれと、図１
４に示す傾き４５゜のチャートを用いて測距した場合の
像ずれより上下のずれを測定する方法が記載されてい
る。この方法は原理的には正しいが実用的ではない。な
ぜなら、基準となる０゜チャートに対して正確に光電変
換素子の位相差検出方向を直角にあわせることができな
いからである。すなわち、測距光学系と光電変換素子は
もともと別部品であり、これが組み立てられるため、光
電変換素子がどのような位置にあるのか厳密にはわから
ない。

【００３５】これをさらに具体的に説明すると、図１６
に示すように、図１３の０゜チャートを測距したときの
像ずれｄｏと４５゜のチャートを測距したときの像ずれｄ＝ｄｏ−Δｈ・ｔａｎθ θ＝４５゜より、０゜チャートの測距結果と４５゜チャートの測距
結果の差はｄｏ−ｄ＝Δｈ・ｔａｎ４５゜＝Δｈとなり、この測距結果の差から上下のずれを求めること
ができる。しかし、実際には、０゜チャートと光電変換
素子列が垂直にならない。例えば１゜程度狂っていると
すると、１゜のチャートと４６゜のチャートとの差とな
り、ｄ１−ｄ４６＝ｄ０−Δｈｔａｎ１−ｄ０＋Δｈｔａｎ
４６ｄ１−ｄ４６＝Δｈ（ｔａｎ４６−ｔａｎ１）≒１．０
１８０８・Δｈより、２％程度の誤差となる。

【００３６】ここで、０゜チャートと４５゜チャートの
差ではなく、図１５に示すようにθ＝±ｔａｎ^-1０．５
のチャートを測距したときの差を使用すると、ｄ（ｔａｎ^-1０．５）−ｄ（−ｔａｎ^-1０．５）＝Δｈ
（２・ｔａｎ（ｔａｎ^-1０．５））＝Δｈさらに、光電変換素子列が１゜狂っているとすると、ｄ（θ＋１）−ｄ（−θ＋１）＝Δｈ（０．５２２０・
・＋０．４７８３・・）＝Δｈ・１．０００３８となり、０．０３８％の誤差、すなわち上記従来例の誤
差の１／４７の誤差で済むことになり、１゜程度の狂い
は問題でなくなる。

【００３７】また、前記±４５゜のチャートを使用し、
差の１／２を使用しても誤差は小さくなるが、上記の方
式の方がより誤差が小さくなることは明らかである。さ
らに、任意の±θチャートとしてθを小さくすれば計算
上は（ｄ（θ＋１）−ｄ（−θ＋１））／（ｔａｎθ−ｔａ
ｎ（−θ））≒Δｈ・１．０００３０程度まで小さくなるが、Δｈの検出精度が低下する（す
なわち（θ＋１）−ｄ（−θ＋１）の値が小さくなる）
割りには誤差が小さくならない。加えて、ｔａｎθ−ｔ
ａｎ（−θ）の計算が必要であるなどの理由から、±θ
＝±ｔａｎ^-1０．５が一番好ましい。また、Ｈｏも同様
に、ＬＵ，ＬＤ，ＲＵ，ＲＤについて±θチャートを投
影することにより、図１７に示すように、ＬＵ，ＬＤの
像ずれ量又はＲＵ，ＲＤの像ずれ量ｄは、ｄ＝Ｈｏ・ｔａｎθ で同様に求めることで（Δｄ／Ｈｏ）を求めることがで
きる。また、これにより１．０００３８Δｈ／１．０００３８Ｈｏ＝Δｄ／Ｈｏとなって上記誤差はキャンセルされるが、Ｈｏは製作工
程のパターンニングによって決まるので、個々に測定す
るより一定値を使用するのがよい。このように、図２に
示すような構成でΔｄ／Ｈｏがわかれば、正確な測定を
行うことができる。

【００３８】また、図４に示すように、基線長方向と光
電変換素子列によるずれ検出方向が違っていると、既に
説明したとおり上下方向への被写体像のずれが発生する
ため、近距離の被写体の光学像の上下ずれと、遠距離の
被写体の光学像の上下ずれとが異なる。そこで、図１８
に示すように、近距離で±θチャートを使用してΔｈを
測定し、御距離でも±θチャートを使用してΔｈを測定
して、左右ともに１／２Δｈ_N、１／２Δｈ_Fを左右に振
り分けるとすると、被写体像の位置によりΔｈを変える
ことにより、上下にずれのない正確な被写体像を作成す
ることができる。つまり、図１８に示すように、Ｐ１で
はΔｈはΔｈ_Nを使用し、Ｐ２ではΔｈはΔｈ_Fを使用し
て左側の画像情報を作成する。これについては、ゲイン
をＧ、シフトをＳ、センサアドレスをＰとしたとき、Δ
ｈ＝Ｇ・Ｐ＋Ｓのように光電変換素子のアドレスに関係
してゲインとシフトを規定しておいてもよい。

【００３９】また、上記のように二つの距離でΔｈを測
定しなくても、一つの距離のΔｈとその像の位置とで基
線長方向と光電変換素子列の検出方向との傾きθは、 θ＝ｔａｎ^-1（Δｈ／ｌ）（ただし、ｌは像の位置）で求めることができるので、他の距離での上下像ずれ量
Δｈ＝ｌ・ｔａｎθで算出することができる。しかし、
２点間の距離を用いた方が、被写体距離によって変化す
る変化するΔｈをより正確に求めることができる。

【００４０】図示の例のように、光電変換素子列を左右
それぞれ２ラインずつ使用した場合、左側の光電変換素
子列ＬＤ，ＬＵの画像情報ＬＤｎ，ＬＵｎより同一被写
体部分Ｌｎを一次近似で予想しているため、コントラス
ト部分（コントラストが変化していく方向に対して直交
する方向）がほぼ直線である必要がある。これが曲線で
急に変化している場合は、Ｌｎを正確に予想することは
できない。図１、図８に示すように、光電変換素子列が
上下に２ラインある場合、図１９に示すように上下の光
電変換素子列の間隔Ｈｏは、光電変換素子列の太さＴ
（素子列の幅）よりも小さくすることはできない。この
ような光電変換素子列の配置においてＴをあまり小さく
すると、被写体の小さな変化を拾ってノイズになる。通
常、上下方向の測距範囲の拡大のため上記Ｔはセンサー
ピッチの４倍から５倍程度に設定されている。そのた
め、Ｈｏは大きな値となり、このＨｏ間では上記コント
ラスト部分の直線性が期待できない。

【００４１】そこで、図３に示すように、左側の光電変
換素子列ＬＤ，ＬＵ及び右側の光電変換素子列ＲＤ，Ｒ
Ｕを構成する素子を、奇数番目の素子と偶数番目の素子
との間で互いに上下にシフトし、櫛歯状に配置する。こ
うすれば、実質的に光電変換素子列の太さＴを大きくし
ながらＨｏを小さくすることができる。このＨｏを光電
変換素子列ＬＤ，ＬＵのセンサーピッチＰ程度に設定す
ることにより、コントラスト部分が４５゜程度傾いた被
写体でも、Δｈが１センサーピッチ程度上下にずれた測
距装置であっても前述のように１センサーピッチ分左右
にずれるため、演算しやすくなる。Δｈが１センサーピ
ッチ以上ずれると、左右にシフト演算してシフトし探す
必要があるが、１センサーピッチ以内であれば問題な
い。図２０に示すように、上側センサー（素子）Ｌ１，
Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７と下側センサーＬ０，Ｌ２，Ｌ４，Ｌ
６を上下にシフトして配列したものにおいて、センサー
Ｌ１とＬ３の間の上側センサーを（Ｌ１＋Ｌ３）／２と
して予想すると、Ｌｏ≦（Ｌ１＋Ｌ３）／２≦Ｌ４であれば、１センサー以内であると判断することができ
る。

【００４２】コントラスト部分が４５゜以上傾いたとこ
ろが多い被写体は、上下にあまり相関がないので、測距
すべきでなく、後述するように警告を発するか、又は図
２２に示すように光電変換素子列を十字状に配置して縦
方向の光電変換素子列で測距するのが望ましい。Δｈが
１センサー分以上ずれているような測距装置では、隣り
合った上下センサー（例えば、図２０において、センサ
ーＬ２に注目しているときはセンサーＬ０又はＬ４）を
使って被写体像の予想される同一部分ｌ２を作成するの
で、１センサー以上上下にずれているような測距装置は
予測が不確実になる。

【００４３】ここで、ｌｏからｌｎ等の同一部分の画像
の作成について説明する。前述のように、Ｌｍ＝｛（ＬＤｍ＋ＬＵｍ）／２｝＋（Δｈ／Ｈｏ）・
｛（ＬＵｍ−ＬＤｍ）／２｝を使用し、Δｈ／Ｈｏ＝ｋとすると、ｌ１の場合、ＬＤ
ｍ＝（Ｌｏ＋Ｌ２）／２を代用する。ＬＵｍ＝Ｌ１よ
り、ｌ１＝（Ｌ０＋Ｌ２）／４＋Ｌ１／２＋ｋ｛（Ｌ１／
２）−（Ｌ０＋Ｌ２）／４｝ｌ１＝（１／４）｛Ｌ０＋Ｌ２＋２Ｌ１−ｋ（Ｌ０＋Ｌ
２−２Ｌ１）｝同様に、ｌ２の場合、ｌ２＝（Ｌ２／２）＋｛（Ｌ１＋Ｌ３）／４｝＋ｋ
｛（（Ｌ１＋Ｌ３）／４）−（Ｌ２／２）｝ｌ２＝（１／４）｛Ｌ１＋Ｌ３＋２Ｌ２＋ｋ（Ｌ１＋Ｌ
３−２Ｌ２）｝一般的に、ｌ_m＝（１／４）（Ｌ_m-1＋Ｌ_m+1＋２Ｌ_m）＋（−１）^m
（ｋ／４）（Ｌ_m-1＋Ｌ_m+1＋２Ｌ_m）で表すことができ、前記図２０に示すような配列の上下
センサーを使うことで同一部分の出力ｌｎを作成するこ
とができる。

【００４４】同様に右側の光電変換素子列についても、
光学像の同一部分の出力ｒ_mは、Ｒｍ＝｛（ＲＤｍ＋ＲＵｍ）／２｝＋（Δｈ／Ｈｏ）・
｛（ＲＤｍ−ＲＵｍ）／２｝を使用し、Δｈ／Ｈｏ＝ｋとすると、ｒ_m＝（１／４）（ｒ_m-1＋ｒ_m+1＋２ｒ _m）＋（−１）^m
（ｋ／４）（ｒ_m-1＋ｒ_m+1＋２ｒ_m）で表すことができる。このように、図２０に示すような
配列の上下光電変換素子列を使うことで、正確かつ簡単
に被写体像の同一部分の画像情報を作成することができ
る。

【００４５】図２１は、前記画像情報作成部３における
以上説明した画像情報作成のフローチャートである。図
２０に示すような形態で光電変換素子列が左右に配置さ
れているものとすると、被写体像の上下ずれΔｈ／Ｈｏ
に対応する補正関数の係数値Ｇ，ＳをＥＥＰＲＯＭ等の
メモリーから読み出す。ここで、Ｇ，Ｓは前述のように
２点間の距離等で±ｔａｎ^-1０．５チャート等を測定し
て求めた係数で、前述のように、光電変換素子列の位置
に対応して補正関数Ｋ_L＝ＧＩ＋Ｓ，Ｋ_R＝Ｇ（Ｎ−Ｉ）
＋Ｓを作成する。次に、被写体像の同一部分の画像出力
左側Ｌ_I、右側Ｒ_Iを作成する。この演算をＩ＝１からＩ
＝Ｎ−２まで行い、Ｎ−１個の画像出力を左右それぞれ
得る。この画像情報作成部で作成した左右の画像出力
は、上下のずれのない被写体像の同一部分であるため、
これを一般的相関法を使って左右の光学象のずれを検出
することにより、正確な測距を行うことができる。

【００４６】また、図２２に示すように、４対の光電変
換素子列２を十字型に配置すると共に、これに合わせて
測距光学系を構成するレンズ１を十字線上に配置した場
合、従来の技術思想によれば、光電変換素子列を水平方
向に配置したものと同様に、基線長方向と光電変換素子
列の検出方向とを合わせる必要があり、しかも、測距光
学系を構成する４個のレンズ１は一体化した形態で作成
することが多いため、４個のレンズのうち水平方向のレ
ンズを合わせたとしても、垂直の基線長方向に製作誤差
があるとその分垂直側にずれを生じる。従って、水平方
向も垂直方向も共に正確な測距を行うためには、４個の
レンズ１を独立させ、それぞれ個別に調整する必要があ
り、調整作業が面倒である。

【００４７】その点本発明の技術思想を適用すれば、ず
れのない被写体像の同一部分の画像を仮想的に作成して
測距に供するため、図２２に示す４つのレンズは一体で
あってもよく、しかも組立精度も調整の精度もラフでよ
い。また、このように４対の光電変換素子列を十字状に
配置した測距装置によれば、被写体の垂直方向及び水平
方向のコントラスト部分の光電変換素子列に対する傾き
を検出することができるため、コントラスト部分の傾き
の小さい方を選択して用いることにより、精度の高い測
距を行うことができる。

【００４８】また、水平方向に配置した光電変換素子列
で測距を行う従来の測距装置であっても、これに本発明
の技術思想を適用し、コントラスト部分の傾きが大きい
と判断したときは撮影装置を横位置から縦位置にするよ
うに警告を発することにより、より精度の高い測距を行
うことができる。本発明は、あらゆるパッシブ方式、例
えば、外光三角測距方式、ＴＴＬ位相差測距方式等の測
距装置に適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、被写体像
の同一部分の画像情報を得て測距に供するため、被写体
像が様々な傾きをもったコントラスト部分を有していて
も、被写体像の上下方向のずれの影響を受けることなく
正確な測距を行うことができる。

【００５０】請求項２記載の発明によれば、一つの光電
変換素子列を構成する素子の奇数番目と偶数番目を上下
にシフトして配置したため、従来のように上下にそれぞ
れ１列ずつ配置したものよりも、実質的に上下のライン
間隔を小さくすることができ、上下の相関関係がより高
く正確に近似した画像情報を得ることができ、正確な測
距を行うことができる。また、ＣＣＤ等を用いて光電変
換素子列を構成した場合、上下の光電変換素子列の転送
ラインは光電変換素子列の一方側に１本のラインとして
設置することが可能になるため、転送ラインの配置が容
易になるし、ＤＣ段差が発生しないという効果もある。

【００５１】請求項３記載の発明によれば、上記のよう
に一つの光電変換素子列を構成する素子の奇数番目と偶
数番目を上下にシフトして配置したものにおいて、上下
の光電変換素子列の間隔を上下の列に属する素子のピッ
チと同程度にしたため、被写体像のコントラスト部分の
傾きが４５゜のとき１素子ピッチ分左右にずれることに
なり、被写体が４５゜傾いているかどうか検出しやす
い。４５゜以上傾いている部分については上下の相関性
が悪く、測距精度が低下するので、４５゜以上傾いてい
ることを検出したら使用せず、警告を発する等の対策を
とることにより精度の高い測距を行うことができる。

【００５２】請求項４記載の発明によれば、画像情報作
成部の演算と像ずれ演算部の演算とを兼用することがで
き、それぞれ個別に演算部を設ける必要はない。

【００５３】請求項５記載の発明によれば、上下の光電
変換素子列の画像出力の位相ずれを検出するのに、上下
の光電変換素子列の出力の大小を近似することで検出す
るため、演算が容易になる利点がある。

【００５４】請求項６記載の発明によれば、単に上下の
光電変換素子列の画像出力に補正値を乗ずるだけで同一
部分の画像情報を得ることができ、上下の光電変換素子
列の画像出力の間隔を求める複雑な演算は不要であるか
ら、演算が簡単になる利点がある。

【００５５】請求項７記載の発明によれば、所定のチャ
ートを測距結果を使用して測定した結果により被写体像
の上下ずれ量を算出するため、正確な画像出力を得るこ
とができる。

【００５６】請求項８記載の発明によれば、光電変換素
子列の物理的位置に対応した関数で左右独立に補正する
ことにより、被写体距離が異なっても上下ずれによる影
響を正確に補正することができる。

【００５７】請求項９記載の発明によれば、被写体のコ
ントラスト部分の傾きを検出することができるため、水
平線など測距しにくい被写体を検出した場合などには、
縦位置にすることを促すアラームを出すなどして、正確
な測距をすることができなかったというような失敗を防
止することができる。

【００５８】請求項１０記載の発明によれば、２列以上
の対をなす光電変換素子列を水平と垂直に十字状に配置
し、これに対応して測距光学系を配置したため、より精
度の高い測距装置を得ることができる。

【００５９】請求項１１記載の発明によれば、上記のよ
うに２列以上の対をなす光電変換素子列を水平と垂直に
十字状に配置したものにおいて、コントラスト部分の傾
きが小さい方の測距結果を用いるようにしたため、より
正確な測距を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる測距装置の実施例を示す斜視図
である。

【図２】本発明にかかる測距装置の実施例を示すブロッ
ク図である。

【図３】本発明に適用可能な光電変換素子列の例を示す
正面図である。

【図４】基線長と光電変換素子列とのずれの様子を示す
正面図である。

【図５】上記ずれの結果左右光電変換素子列に投影され
る光学像の例を示す正面図である。

【図６】被写体像のコントラスト方向と光電変換素子列
の画像出力の例を左右光電変換素子列にずれがない場合
とずれがある場合とに分けて示す線図である。

【図７】左右光電変換素子列にずれがない場合の光電変
換素子列上の被写体像と光電変換素子列の出力の例を示
す線図である。

【図８】同じく左右光電変換素子列にずれがある場合の
光電変換素子列上の被写体像と光電変換素子列の出力の
例を示す線図である。

【図９】左右光電変換素子列にずれがある場合の光電変
換素子列上の被写体像のコントラスト部分の傾きと光電
変換素子列の画像出力のずれとの関係を示す線図であ
る。

【図１０】同じく左右光電変換素子列にずれがある場合
の光電変換素子列上での被写体光学像のずれの演算を説
明するための線図である。

【図１１】同じく左右光電変換素子列にずれがある場合
の光電変換素子列の画像出力の例を示す線図である。

【図１２】左右光電変換素子列にずれがあって画像出力
にずれを生じた場合にずれのない画像出力に近似の出力
を得ることを説明した線図である。

【図１３】本発明装置の補正に用いるチャートの例を示
す正面図である。

【図１４】本発明装置の補正に用いるチャートの別の例
を示す正面図である。

【図１５】本発明装置の補正に用いるチャートのつさら
に別の例を示す正面図である。

【図１６】光電変換素子列上の被写体像の傾きによって
測距結果に差が生じることを説明する線図である。

【図１７】上下光電変換素子列の間隔と被写体像との関
係を示す線図である。

【図１８】基線長方向と左右光電変換素子列方向とにず
れがある場合の近距離被写体像と遠距離被写体像との関
係を示す線図である。

【図１９】上下光電変換素子列の間隔と各光電変換素子
列の厚さとの関係を示す正面図である。

【図２０】本発明に適用可能な光電変換素子列の素子の
配置例を示す正面図である。

【図２１】本発明に適用可能な画像情報作成の例を示す
フローチャートである。

【図２２】本発明にかかる測距装置の別の実施例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１測距光学系を構成するレンズ２光電変換素子列３画像情報作成部４被写体光学像

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基線長を有する左右一対の測距光学系に
より結像された左右一対の被写体光学像相互のずれ量を
検出することにより被写体までの距離又は撮影光学系の
焦点検出を行う測距装置において、上記被写体の同一部分の一対の光学像を検出するために
上記一対の被写体像に対してそれぞれ上下に複数の光電
変換素子列が平行に配置され、この上下複数の光電変換素子列群により光電変換された
画像情報を左右それぞれ処理し上記被写体の同一部分の
光学像の像ずれ方向と同一の方向の画像情報を作成する
画像情報作成部を有し、この画像情報作成部より作成された左右一対の画像情報
に基づいて上記被写体の同一部分の光学像のずれ量を検
出する像ずれ量検出部を有し、この像ずれ量検出部によって検出されたずれ量に基づい
て被写体までの距離又は撮影光学系の焦点検出を行うこ
とを特徴とする測距装置。
【請求項２】上下複数の光電変換素子列群を構成する
光電変換素子列は、偶数又は奇数の素子が上下にシフト
して配置されている請求項１記載の測距装置。
【請求項３】光電変換素子列を構成する素子の上下の
シフト量は、偶数又は奇数の素子のピッチとほぼ同じ大
きさである請求項２記載の測距装置。
【請求項４】画像情報作成部は、左右それぞれ上側の
光電変換素子と下側の光電変換素子の画像出力に対して
部分ごとに相関法を使用し、上側画像情報と下側画像情
報より求めた部分ごとの像間隔と、測距装置ごとに決ま
る補正値により被写体の同一部分の画像情報を求める請
求項１記載の測距装置。
【請求項５】画像情報作成部は、上側画像情報と下側
画像情報より同一部分の被写体像の画像情報を作成する
のに、画像情報の間隔を上下画像情報の値により近似
し、測距装置ごとに決まる補正値により被写体の同一部
分の画像情報を求める請求項１記載の測距装置。
【請求項６】画像情報作成部は、上側画像情報ＬＵ
ｍ、ＲＵｍ、下側画像情報ＬＤｍ、ＲＤｍ、測距装置の
調整ずれによって決まる量Ｋにより、被写体像の同一部
分の画像情報Ｌｍ、Ｒｍを、Ｌｍ＝ＫＬＵｍ＋（１−Ｋ）ＬＤｍ、Ｒｍ＝（１−
Ｋ）ＲＵｍ＋ＫＲＤｍで表す請求項５記載の測距装置。
【請求項７】被写体像の上下ずれ量Δｈ又は上下光電
変換素子列の間隔Ｈｏを、±ｔａｎ^-1０．５傾いた縦縞
又はラインのチャートの測距結果を使用して測定した結
果により算出する請求項１記載の測距装置。
【請求項８】画像情報作成部での補正値Ｋを、Ｎ個の
上下左右の光電変換素子の物理的位置を表すアドレスＩ
と補正係数Ｇ，Ｓによって、左右の補正関数Ｋ _L＝ＧＩ
＋Ｓ，Ｋ_R＝Ｇ（Ｎ−Ｉ）＋Ｓで表し、これらの補正関
数で左右それぞれ独立に補正することにより画像情報を
作成する請求項１記載の測距装置。
【請求項９】測距装置で被写体のコントラスト部分の
傾きが４５゜を超える部分が多いと判断したとき、測距
装置を備えた撮影装置を縦位置に構えて測距するように
指示する請求項３記載の測距装置。
【請求項１０】平行に配置された２列以上の光電変換
素子列が水平と垂直に十字状に配置され、これに合わせ
て測距光学系が十字状に配置された請求項１記載の測距
装置。
【請求項１１】水平方向の測距装置又は垂直方向の測
距装置のうち、光電変換素子列に対する被写体のコント
ラスト部分の傾きの小さいところが多く分布している方
の測距装置の測距結果を使用する請求項１０記載の測距
装置。