JPH0747687Y2 - 距離検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、距離検出装置に関し、より詳細には、投光
素子と、この投光素子と一定基線長だけ離隔して配置し
た受光素子とを備え、上記投光素子の光による被写体か
らの反射光の上記受光素子への入射位置を検出すること
で測距情報を得る距離検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、投光素子からの光を被写体に照射し、その反
射光を投光素子から所定の基線長だけ隔てて配設した受
光素子で検出して被写体距離を計測する、いわゆる三角
測距方式はよく知られた技術である。

この三角測距方式を応用した広視野測距カメラが特開昭
60−140306号公報により開示されている。

この広視野測距カメラの場合の投受光系は、第10図に示
すように、同一基板上に形成した複数個の投光素子1,2,
3で投光素子アレイ４を構成している。この投光素子ア
レイ４の前方に投光レンズ５が配置されており、投光素
子アレイ４から発生する光をこの投光レンズ５で集光
し、測距対象６に光ビームを照射するようになってい
る。

この投光レンズ５で集光される投光光と基線長Ｌだけ離
れた位置に受光レンズ７が配置されている。受光レンズ
７は、測距対象６からの反射光を受光素子としてのPSD8
（Position Sensitive Device）上に集光させるように
なっている。

このPSD8は、投光素子１から投光され、測距対象６で反
射された反射光を受光レンズ７を経て「Ａ」の位置で受
光され、以下、同様にして、投光素子2,3から投光さ
れ、測距対象６で反射された反射光をPSD8の「Ｂ」、
「Ｃ」の位置でそれぞれ受光する。

これにより、どの投光素子が発光したかを検出し、PSD8
のどの位置に投光素子の反射光が入射したかを検出する
ことにより測距対象６の距離を検出することができる。

すなわち、投光素子１〜３を時系列的に点滅させること
により、第11図に示すように時点t1で投光素子１を発光
させ、その消灯後の所定時間経過後の時点t2で投光素子
２を発光させ、その消灯後の所定時間経過後の時点t3で
発光素子３を発光させるようにしている。

かくして、投光素子１〜３から測距対象６までの距離に
おいて、α１からβ１によって示される区間による測距
対象６の測距が行える。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の広視野測距カメラにおいて
は、測距精度を上げるために配置位置を変えて複数個の
投光素子１〜３を使用し、複数の位置から光を測距対象
６に照射するようにしているが、このように複数個の投
光素子１〜３を使用することは、コストアップ要因とな
るばかりか、省スペース化を妨げるものである。

加えて、これらの投光素子１〜３を発光させるために
は、その投光素子１〜３の数だけのコンデンサが必要で
あり、このコンデンサは周知のごとく、形状が大きく、
この点からも小型化を妨げるという問題があった。

この考案は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、小型かつ安価にできるとともに、
複数個の投光素子を使用した場合と同等の測距精度が得
られる距離検出装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、上記の目的を達成させるため、単一の投光
素子と、この投光素子から一定基線長だけ離隔して配置
した投光素子とを備え、上記投光素子の光による被写体
からの反射光の上記受光素子への入射位置を検出するこ
とで測距情報を得る距離検出装置において、上記投光素
子の前方に配置され複数個の光透過孔を有する固定板
と、この固定板に沿ってスライドさせて上記固定板の上
記光透過孔に１個の光透過孔を順次位置を合致させるこ
とにより上記投光素子からの光を時系列的に透過させる
可動板と、上記固定板と上記可動板の合致した上記光透
過孔を透過した光を集光して測距対象に照射する投光レ
ンズと、上記測距対象からの反射光を集光して上記受光
素子に受光させる受光レンズとをもって構成したことを
特徴とするものである。

〔作用〕

このように構成された距離検出装置の可動板を、複数の
光透過孔を持つ固定板に沿ってスライドさせてその光透
過孔を固定板の光透過孔に順次合致させて単一の投光素
子からの光を時系列的に発生させ、その光を投光レンズ
で集光して測距対象に投射し、測距対象からの反射光を
受光レンズで受光して受光素子に受光させて測距を行
う。このようにすることで、異なった位置に設けた複数
の投光素子から複数回発光させて測距を行うのと同等の
精度で測距することができるのである。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。

第１図は、この考案に係る距離検出装置の投受光系の原
理図である。この第１図において、11は投光部であり、
第２図に示すように構成されている。

この第２図は、投光部11の原理図であり、単一の光源と
しての投光素子12と、反射板13と、可動板14と、固定板
15とから構成されている。

すなわち、投光素子12の後方には反射板13が配置されて
おり、反射板13は、投光素子12から発生した光を投光素
子12の前方に反射して放射状に拡散させるようになって
いる。

また、投光素子12の前方には、可動板14が配置されてお
り、可動板14にはスリットなどの光透過孔141が１個の
み穿設され、図示しない移動装置により、矢印X1方向に
移動するようになっている。

この可動板14の前方には微小間隙を存して固定板15が配
置されている。固定板15には所定の間隔をもって複数個
の光透過孔151,152,153が穿設されている。光透過孔15
1,152,153の形状は、可動板14の光透過孔141と同じ形状
を有し、この実施例ではスリットが形成されている。

このようにして投光部11が形成されており、可動板14が
第２図の矢印X1方向に移動することにより、可動板14の
光透過孔141の位置が固定板15の光透過孔151,152,153と
順次合致して、投光素子12から発生する光が前方、すな
わち第１図に示す測距対象16に向けて投光するようにな
っている。

ここで、説明を第１図に戻す。投光部11の前方には投光
レンズ17が配設されており、上述のように可動板14の光
透過孔141と固定板15の光透過孔151,152,153とが合致し
たときに投光される光を投光レンズ17により集光して、
測距対象16に照射するようになっている。

測距対象16から反射された光は、受光レンズ18で集光し
て、受光素子19に受光されるようになっている。この受
光レンズ18は、投光レンズ17と基線長Ｌだけ離れて配置
されている。また、受光素子19は、例えばPSDまたはラ
インセンサなどが使用されている。

第３図は、上記公報に記載の公知の情報処理回路のブロ
ック図であり、上記受光素子19の二つの端子より出力さ
れる電流Ia,Ibが受光位置検出回路20に入力されるよう
になっている。この受光位置検出回路20は、電流Ia,Ib
の比から受光素子19のどの位置に反射光が入射したかを
検出するものである。

この受光位置検出回路20の構成は、第４図に示すように
構成されている。受光素子19の二つの端子19a,19bより
出力される電流Ia,Ibは、公知の信号処理回路20aで電圧
信号Va,Vbに変換するようになっている。この受光位置
検出回路20は、特開昭58−87543号公報に開示される如
きプリアンプ、バッファ回路、加算器、減算器等から構
成され、信号線20bに反射光の入射位置に相応した電圧
（Va−Vb）／（Va＋Vb）を出力するようになっている。

この電圧（Va−Vb）／（Va＋Vb）は、アナログ／ディジ
タル（以下、「A/D」という）変換器20cに加え、そこで
３ビットのディジタル情報にA/D変換して信号線21,22,2
3に出力するようになっている。

ここで、説明を再び第３図に戻す。信号線21〜23に出力
された３ビットのディジタル情報（受光位置情報）は、
測距信号変換回路24に送られ、そこで測距信号に変換す
るようになっている。

この測距信号は、信号線25,26を介して測距信号評価回
路27に出力されるようになっている。測距信号評価回路
27は、後に詳述するが、測距信号から最適な測距信号を
得るものである。

また、28は測距制御回路であり、より詳しくは第５図に
示すように構成されている。

すなわち、この第５図において、Ｄ形フリップ・フロッ
プ（以下、「Ｄ−FF」という）28a〜28fによりシフトレ
ジスタを構成し、Ｄ−FF28a〜28eの出力Ｑはそれぞれ信
号線29,30,31,32,33を通して投光素子12のコントロール
信号として出力するようになっている。

一方、Ｄ−FF28a〜28fの出力Ｑは、NORゲート28gの入力
端にも接続されており、このＤ−FF28a〜28fの出力Ｑが
すべて「Ｌ」レベルのとき、NORゲート28gの出力端より
「Ｈ」レベルの信号をＤ−FF28aの入力端Ｄに加えるよ
うになっている。

さらに、カウンタ28hは、基準クロックCPをクロック入
力として受け、端子Q2,Q3,Q4からそれぞれの基準クロッ
クCPを2²，2³，2⁴分周した信号を出力するようにしてい
る。

カウンタ28hの端子Q4からの出力信号とＤ−FF28fの出力
はアンドゲート28iでアンドをとっており、Ｄ−FF28f
の出力が「Ｈ」レベルの期間カウンタ28hの端子Q4の
出力をシフトレジスタのクロックとしてアンドゲート28
iから出力し、Ｄ−FF28a〜28fののクロック端子に与え
るようになっている。

さらに、カウンタ28hの端子Q4の出力は、インバータ28j
を介して、また、カウンタ28hの端子Q2,Q3の出力と共に
アンドゲート28kに加えるようになっている。このアン
ドゲート28kの出力は、信号線34を通して、第３図の測
距信号評価回路27に出力するようになっている。

なお、カウンタ28hとＤ−FF28a〜28fのすべてはパワー
アップクリア回路（図示せず）によりリセットされるよ
うになっており、通電開始時にはＤ−FF28a〜28fの出力
Ｑはすべて「Ｌ」レベルになるように構成されている。

上記信号線29〜33に出力されるＤ−FF28a〜28fの出力Ｑ
は、第３図に示すように、測距信号変換回路24、測距信
号評価回路27および投光素子駆動回路35に出力するよう
になっている。この投光素子駆動回路35は、上記投光素
子12を駆動するための回路である。

上記測距信号評価回路27は、第６図に示すように構成さ
れており、測距信号変換回路24の信号線25,26からの測
距信号は、シフトレジスタ27a〜27eの端子D1,D2にそれ
ぞれ入力されるようになっている。

また、測距制御回路28からの信号線29〜33の信号と信号
線34の信号とのアンドをアンドゲート27f〜27jでとるよ
うになっており、このアンドゲート27f〜27jの出力が
「Ｈ」レベルのとき、シフトレジスタ27a〜27eの端子Ｐ
が「Ｈ」レベルとなり、レフトレジスタ27a〜27eが端子
D1,D2の測距信号をラッチするようになっている。

シフトレジスタ27a〜27eのクロック端子にタイミング信
号T6〜T10が入力されるようになっており、このタイミ
ング信号T6〜T10により、ラッチされた測距信号を順次
出力Ｑからアンドゲート27k〜27oに転送するようになっ
ている。

このアンドゲート27k〜27oは、測距信号とタイミング信
号T1〜T5とのアンドをとり、その出力をオアゲート27p
を通してシフトレジスタ27qに出力するようになってい
る。

シフトレジスタ27qは、タイミング信号T11に応じてその
入力端子Ｄにオアゲート27pの出力を取り込み、その出
力Q1,Q2から２ビットのディジタルコンパレータ27rの端
子B1,B2に出力を転送するようになっている。

ディジタルコンパレータ27rは、さらにシフトレジスタ2
7sの端子B1,B2の出力を端子A1,A2に取り込むようになっ
ている。ディジタルコンパレータ27rの端子A1,A2から取
り込んだデータが端子B1,B2から取り込んだデータより
大のとき、端子Ａ＜Ｂから「Ｈ」レベルの信号を出力す
るようになっている。

ディジタルコンパレータ27rの端子Ａ＜Ｂの出力は、Ｄ
−FF27tのＤ端子に送出され、タイミング信号T13により
ラッチされるようになっている。

上記シフトレジスタ27sの端子B2の信号とＤ−FF27tの出
力の信号のアンドをアンドゲート27uでとり、オアゲ
ート27wに出力するようになっているとともに、Ｄ−FF2
7tの出力Ｑの信号とシフトレジスタ27qの端子Q2の信号
のアンドをアンドゲート27vでとって、その出力をオア
ゲート27wに出力するようになっている。

アンドゲート27u,27v、オアゲート27wは、シフトレジス
タ27sのＤ端子への入力信号のセレクトゲートを構成
し、オアゲート27wの出力はこのシフトレジスタ27sのＤ
端子に送出するようになっている。

このように構成された実施例の動作を説明する。第７図
（ａ）〜（ｉ）は、測距制御回路28のタイムチャートで
あり、第７図（ａ）〜第７図（ｃ）のQ2〜Q4はカウンタ
28hの端子Q2〜Q4の出力波形、第７図（ｄ）〜第７図
（ｈ）の29〜33はＤ−FF27a〜27fの出力Ｑ、すなわち、
信号線29〜33の信号波形を示し、第７図（ｉ）の34はア
ンドゲート28k、すなわち、信号線34の信号波形を示
す。

第７図（ｄ）〜第７図（ｈ）に示す信号線29〜33の信号
が測距制御回路28から順次投光素子駆動回路35に加えら
れることにより、投光素子駆動回路35は投光素子12を発
光させ、この第７図（ｄ）〜第７図（ｈ）の信号が発生
されている間、単一の投光素子12は第８図（ａ）に示す
ように発光を続行している。

この投光素子12の発生する光は、反射板13により反射さ
れて、放射状に拡散される。この状態で可動板14が矢印
X1方向に移動することにより、その光透過孔141が固定
板15の光透過孔151の位置に合致すると、投光素子12か
らの光は二つの光透過孔141,151を順次介して第８図
（ｂ）に示すように透過される。

次いで、可動板14の矢印X1方向の移動により、可動板14
の光透過孔141が固定板15の光透過孔151の位置から移動
して、この光透過孔151が可動板14により遮光され、固
定板15からの光が透過されなくなる。

以下、同様にして、可動板14が矢印X1方向に移動するに
つれて、その光透過孔141が固定板15の光透過孔152,153
に順次合致するごとに、第８図（ｃ）、第８図（ｄ）に
示すように光が間欠的に透過され、あたかも複数個の投
光素子が時系列的に駆動されて順次間欠的に発光するの
と同じ結果が得られる。

このようにして、固定板15の光透過孔151,152,153から
順次第８図（ｂ）〜第８図（ｄ）に示すように透過され
た光は、投光レンズ17で集光され、測距対象16に照射さ
れる。測距対象16に照射された光は、照射順に順次第８
図（ｅ）〜第８図（ｇ）に示すように、投射光に対応し
て反射され、受光レンズ18で集光された後、受光素子19
で受光される。

この受光に際しても、投光素子12を複数個配置したとき
の反射光と同じように受光され、従って、情報処理回路
では、投光素子を複数個配置したときの反射光と同じ処
理を行えばよいことになる。

そこで、第３図に示すように、受光素子19の二つの信号
端子19a,19bより出力される電流Ia,Ibを受光位置検出回
路20内の第４図に示す信号処理回路20aに入力する。こ
の信号処理回路20aは、電流Ia,Ibを電圧信号Va,Vbに変
換し、反射光の入射位置に相応した電圧（Va−Vb）／
（Va＋Vb）を信号線20bに出力し、A/D変換器20cで３ビ
ットのディジタル化した受光位置情報を信号線21〜23を
介して、第３図の測距信号変換回路24に出力する。

測距信号変換回路24では、信号線21〜23を介して入力さ
れた受光位置情報を２進−８進変換回路で変換して、受
光素子19上の位置に対応した信号を出す。

この信号と測距制御回路28から信号線29〜33を介して出
力される投光素子12のコントロール信号とにより、測距
対象16の距離を演算し、測距信号として信号線25,26を
介して測距信号評価回路27に出力する。

測距信号評価回路27では、第６図に示すように、上記信
号線29〜33に送られてくる投光素子12へのコントロール
信号と測距制御回路28から信号線34を介して送られてく
る信号とのアンドをアンドゲート27f〜27jでとり、その
出力が「Ｈ」レベルのとき、シフトレジスタ27a〜27eは
そのD1,D2端子に信号線25,26の測距信号を取り込んで、
投光部11から第８図（ｂ）〜第８図（ｄ）に示す光の透
過時に得られる測距信号がラッチされる。

第９図（ａ）〜（ｎ）は、測距信号評価回路27のタイミ
ングチャートであり、このうち、第９図（ａ）は、クロ
ックCPを示し、第９図（ｂ）〜第９図（ｎ）はタイミン
グ信号T1〜T13を示す。

第９図（ｂ）〜第９図（ｆ）に示すタイミング信号T1〜
T5とシフトレジスタ27a〜27eにラッチされた測距信号と
のアンドがアンドゲート27k〜27oでとられ、このタイミ
ング信号T1〜T5に基づき、順次測距信号がオアゲート27
pを介してシフトレジスタ27q入力される。

この場合、最初にシフトレジスタ27aにラッチされてい
た測距信号がタイミング信号T1でシフトレジスタ27qに
入力を完了してラッチされる。この時点では、シフトレ
ジスタ27qはリセットされているため、ディジタルコン
パレータ27rの端子Ａ＜Ｂの出力は「Ｈ」レベルであ
る。

従って、第９図（ｎ）に示すタイミング信号T13の
「Ｈ」レベルの信号が出力されたときから、シフトレジ
スタ27qの情報がアンドゲート27v、オアゲート27wを介
してシフトレジスタ27sに入力して、第９図（ｎ）に示
す１回目と２回目のパルスでラッチされる。

シフトレジスタ27qの情報がシフトレジスタ27sに入力し
て行くと同時に、シフトレジスタ27bの情報が第９図
（ｈ）のタイミング信号T7でシフトレジスタ27qに入力
してラッチされ、シフトレジスタ27qの情報とシフトレ
ジスタ27sの情報とがディジタルコンパレータ27rで比較
され、第９図（ｎ）に示すタイミング信号T13の２回目
のパルスで比較結果がＤ−FF27tにラッチされる。

ここで、シフトレジスタ27qの情報がシフトレジスタ27s
の情報より大きいときは、ディジタルコンパレータ27r
の端子Ａ＜Ｂから「Ｈ」レベルの信号が出力されるた
め、Ｄ−FF27tの出力Ｑは「Ｈ」レベルになり、アンド
ゲート27vは開き、シフトレジスタ27qの情報がシフトレ
ジスタ27sに入力する。

シフトレジスタ27qの情報がシフトレジスタ27sの情報よ
りも大きくない場合は、ディジタルコンパレータ27rの
端子Ａ＜Ｂから「Ｌ」レベルの信号が出力されるため、
Ｄ−FF27tの出力Ｑは「Ｌ」レベル、出力は「Ｈ」レ
ベルになり、アンドゲート27vは閉じ、アンドゲート27u
が開く。

これにより、シフトレジスタ27qの情報は、シフトレジ
スタ27sに入力せず、シフトレジスタ27sの情報はアンド
ゲート27uを介して再びシフトレジスタ27sに入力して保
持される。

以下、同様の処理が行われ、シフトレジスタ27sには、
シフトレジスタ27a〜27eの情報のうちで、最も大きい情
報がラッチされることになる。従って、シフトレジスタ
27sの出力する測距信号が最も大きい測定距離を示すも
のとなる。

このように、この実施例によれば、可動板14の１個の光
透過孔141を、移動させて固定板15の複数個の光透過孔1
51,152,153に順次合致させて単一の投光素子12からの光
を時系列的に発生させて測距対象16に投光し、測距対象
からの反射光を受光素子で受光するように構成したか
ら、投光素子12の数とコンデンサの数を減少でき、小型
かつ安価に構成できる利点がある。

なお、この考案は、上述した実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が
可能である。

例えば、上記実施例では、投光素子12として発光ダイオ
ードを例にして述べたが、レーザ光、その他の光源を用
いてもよい。

また、可動板14は、単に横方向にスライドするのみなら
ず、測距対象16への照射光の光軸に対して直交する方向
に移動して巻き取る構成にすれば、スペース的に有利に
なるとともに、可動板14の光透過孔141、固定板15の光
透過孔151〜153の形状は、スリットに限定されるもので
なく、円形、楕円形、その他任意の形状であってもよ
い。そして、可動板14と固定板15の配置は、第２図とは
逆にしてもよい。

さらに、受光素子19としては、PSD、ラインセンサのほ
か、受光素子アレイなども使用できることは言うまでも
ない。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、この考案によれば、複数個の光透
過孔を有する固定板に対して１個の光透過孔を有する可
動板を固定板に沿ってスライドさせて、順次可動板の光
透過孔の位置を固定板の光透過孔に合致させて、単一の
発光素子で発生する光を時系列的に測距対象に照射し、
測距対象からの反射光を受光素子で受光するように構成
したから、投光素子の数とそれに電流を供給するコンデ
ンサの数をそれぞれ１個に減少でき、安価に製作できる
とともに、コンデンサの配置個所に制約されず小型化が
可能となり、しかも複数個の投光素子を使用したのと同
等の測距精度が得られる距離検出装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る距離検出装置の投受光系の原
理を示す原理図、第２図は、第１図に示す実施例の投光
部の構成をより詳しく示す原理図、第３図は、第１図の
実施例に適用される情報処理回路の全体構成を示すブロ
ック図、第４図は、第３図に示した情報処理回路の受光
位置検出回路の構成を示すブロック図、第５図は、第３
図に示した情報処理回路の測距制御回路の構成を示すブ
ロック図、第６図は、第３図に示した情報処理回路の測
距信号評価回路の構成を示すブロック図、第７図は、第
５図に示した測距制御回路の動作を説明するためのタイ
ミングチャート、第８図は、第１図に示した実施例の動
作を説明するためのタイミングチャート、第９図は、第
６図に示した測距信号評価回路の動作を説明するための
タイミングチャート、第10図は、従来の広視野測距カメ
ラの投受光系の原理を示す原理図、第11図は、第10図に
示した投受光系の動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。 11……投光部、12……投光素子、13……反射板、14……
可動板、15……固定板、141,151〜153……光透過孔、16
……測距対象、17……投光レンズ、18……受光レンズ、
19……受光素子、20……受光位置検出回路、24……測距
信号変換回路、27……測距信号評価回路、28……測距制
御回路、35……投光素子駆動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−140306（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−38311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−158308（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−218411（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−206811（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−117510（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−123632（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】単一の投光素子と、この投光素子から一定
   基線長だけ離隔して配置した受光素子とを備え、上記投
   光素子の光による被写体からの反射光の上記受光素子へ
   の入射位置を検出することで測距情報を得る距離検出装
   置において、上記投光素子の前方に配置され複数個の光
   透過孔を有する固定板と、この固定板に沿ってスライド
   させて上記固定板の上記光透過孔に１個の光透過孔を順
   次位置を合致させることにより上記投光素子からの光を
   時系列的に透過させる可動板と、上記固定板と上記可動
   板の合致した上記光透過孔を透過した光を集光して測距
   対象に照射する投光レンズと、上記測距対象からの反射
   光を集光して上記受光素子に受光させる受光レンズとを
   具備したことを特徴とする距離検出装置。