JPH0798205A - 距離計測装置 - Google Patents
距離計測装置Info
- Publication number
- JPH0798205A JPH0798205A JP24177693A JP24177693A JPH0798205A JP H0798205 A JPH0798205 A JP H0798205A JP 24177693 A JP24177693 A JP 24177693A JP 24177693 A JP24177693 A JP 24177693A JP H0798205 A JPH0798205 A JP H0798205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distance
- distance measuring
- lens
- mirror
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 三角測距方式を用いた距離計測装置に関し、
装置上における基線長Bを大きく設定することにより精
度の高い距離値を計測することができる距離計測装置を
提供することを目的とする。 【構成】 照射される光量を電荷量に変換する第1光セ
ンサ(3B)と、仮想中心軸に対して第1光センサと対
称な位置に配置され、照射される光量を電荷量に変換す
る第2光センサ(3R)と、第1光センサ上に測距対象
物を結像させる第1レンズ(2B)と、第2光センサ上
に測距対象物を結像させる第2レンズ(2R)と、測距
対象物からの2経路の入射光の光束を中心軸に近付く方
向に光路変更し、かつ第1レンズ及び第2レンズを通過
させるように光路変更を行う光路変更手段と、第1光セ
ンサにより生成された電荷量と第2光センサにより生成
された電荷量との間の相関演算を行い、相関値に基づい
て三角測距方式により測距対象物までの距離を演算する
手段とを有する。
装置上における基線長Bを大きく設定することにより精
度の高い距離値を計測することができる距離計測装置を
提供することを目的とする。 【構成】 照射される光量を電荷量に変換する第1光セ
ンサ(3B)と、仮想中心軸に対して第1光センサと対
称な位置に配置され、照射される光量を電荷量に変換す
る第2光センサ(3R)と、第1光センサ上に測距対象
物を結像させる第1レンズ(2B)と、第2光センサ上
に測距対象物を結像させる第2レンズ(2R)と、測距
対象物からの2経路の入射光の光束を中心軸に近付く方
向に光路変更し、かつ第1レンズ及び第2レンズを通過
させるように光路変更を行う光路変更手段と、第1光セ
ンサにより生成された電荷量と第2光センサにより生成
された電荷量との間の相関演算を行い、相関値に基づい
て三角測距方式により測距対象物までの距離を演算する
手段とを有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、距離計測装置に関し、
特に三角測距方式を用いた距離計測装置に関する。
特に三角測距方式を用いた距離計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4(A)は、位相差検出型測距装置の
外光三角方式光学系を説明するための概略図である。測
距対象物133から発せられる光ビーム134B,13
4Rは、2つのレンズ131B,131Rを通して、2
組の光センサ132B,132R上に写し出される。
外光三角方式光学系を説明するための概略図である。測
距対象物133から発せられる光ビーム134B,13
4Rは、2つのレンズ131B,131Rを通して、2
組の光センサ132B,132R上に写し出される。
【0003】基準レンズ131Bを通る光ビーム134
Bは、基準光センサ132B上に結像され、測距対象物
133の像が写し出される。参照レンズ131Rを通る
光ビーム134Rは、参照光センサ132R上に結像さ
れ、測距対象物133の像が写し出される。測距対象物
133の像は、基準光センサ132B上と参照光センサ
132R上にそれぞれ写し出される。
Bは、基準光センサ132B上に結像され、測距対象物
133の像が写し出される。参照レンズ131Rを通る
光ビーム134Rは、参照光センサ132R上に結像さ
れ、測距対象物133の像が写し出される。測距対象物
133の像は、基準光センサ132B上と参照光センサ
132R上にそれぞれ写し出される。
【0004】測距対象物がレンズ131から無限遠に位
置すれば、基準光センサ132B上に結像される像と参
照光センサ上に結像される像との間隔は、基線長Bとな
る。図に示すように測距対象物133がレンズ131か
ら距離Lだけ離れている場合には、基準光センサ132
B上に結像される像と参照光センサ132R上に結像さ
れる像の間隔は、B+xの距離となる。つまり、基線長
Bに加え位相差xの長さだけ離れて、光センサ132上
に結像される。
置すれば、基準光センサ132B上に結像される像と参
照光センサ上に結像される像との間隔は、基線長Bとな
る。図に示すように測距対象物133がレンズ131か
ら距離Lだけ離れている場合には、基準光センサ132
B上に結像される像と参照光センサ132R上に結像さ
れる像の間隔は、B+xの距離となる。つまり、基線長
Bに加え位相差xの長さだけ離れて、光センサ132上
に結像される。
【0005】レンズ・センサ間距離fは、レンズ131
から測距対象物の光像が光センサ132上に写し出され
る面までの長さである。測距距離Lは、測距対象物13
3からレンズ131までの距離であり、この距離が測距
装置から測距対象物までの距離として測定される。
から測距対象物の光像が光センサ132上に写し出され
る面までの長さである。測距距離Lは、測距対象物13
3からレンズ131までの距離であり、この距離が測距
装置から測距対象物までの距離として測定される。
【0006】図に示すように、測距対象物133が基準
レンズ131Bの光軸上にあるとする。この時参照レン
ズ131Rの光軸、測距対象物133から参照レンズ1
31Rの中心を通る光線、測距対象物133を含む物平
面、光センサ132上の像平面が作る2つの三角形は相
似となり、
レンズ131Bの光軸上にあるとする。この時参照レン
ズ131Rの光軸、測距対象物133から参照レンズ1
31Rの中心を通る光線、測距対象物133を含む物平
面、光センサ132上の像平面が作る2つの三角形は相
似となり、
【0007】
【数1】L/B=f/x の関係が成り立つ。
【0008】すなわち、図4(B)に示すように
【0009】
【数2】 L=B・f/x ‥‥‥(2) が成立する。xをセンサピッチpの数nで表すと
【0010】
【数3】 L=B・f/(n・p) ‥‥‥(3) となる。センサピッチpは、光センサを構成する複数の
受光素子の間隔であり、例えば20[μm]程度の値を
とる。この時は、分母がセンサピッチpの整数倍の精度
を表す。
受光素子の間隔であり、例えば20[μm]程度の値を
とる。この時は、分母がセンサピッチpの整数倍の精度
を表す。
【0011】センサピッチpをさらに補間法を用いてk
分割して、その小区分でxを表したときi個に相当する
とすれば、x=i(p/k)となり、
分割して、その小区分でxを表したときi個に相当する
とすれば、x=i(p/k)となり、
【0012】
【数4】 L=B・f/(i/k)p ‥‥‥(4) となる。つまり、補間法により分母がp/kの整数倍の
精度を表すことができ、数式(3)よりも高精度の測距
距離Lが得られる。
精度を表すことができ、数式(3)よりも高精度の測距
距離Lが得られる。
【0013】次に、基準光センサ132B上の像と参照
光センサ132R上の像との位相差xを求めるために行
う相関演算について説明する。図5は、相関演算による
位相差検出について説明するための概念図である。
光センサ132R上の像との位相差xを求めるために行
う相関演算について説明する。図5は、相関演算による
位相差検出について説明するための概念図である。
【0014】図5(A)は、光センサ上に結像される像
を表す。光センサ132B,132Rは、フォトダイオ
ードを1次元に複数個配置したラインセンサである。光
センサ132を構成するフォトダイオードの数は、光セ
ンサ132上に結像される画像の画素数に相当する。参
照光センサ132Rの画素数は、基準光センサ132B
の画素数に比べて同じかそれよりも多い。
を表す。光センサ132B,132Rは、フォトダイオ
ードを1次元に複数個配置したラインセンサである。光
センサ132を構成するフォトダイオードの数は、光セ
ンサ132上に結像される画像の画素数に相当する。参
照光センサ132Rの画素数は、基準光センサ132B
の画素数に比べて同じかそれよりも多い。
【0015】基準光センサ132Bには、基準レンズ1
31Bを介して測距対象物の画像が結像されている。ま
た、基準光センサ132Bと基線長水平方向に離された
参照光センサ132Rには、参照レンズ131Rを介し
て測距対象物の画像が結像されている。
31Bを介して測距対象物の画像が結像されている。ま
た、基準光センサ132Bと基線長水平方向に離された
参照光センサ132Rには、参照レンズ131Rを介し
て測距対象物の画像が結像されている。
【0016】測距対象物が無限遠位置にあるときは、基
準光センサ132Bと参照光センサ132Rの対応する
フォトダイオードの受光素子には同一の画像が結像され
る。測距対象物が無限遠位置になければ、光センサ13
2B,132R上の画像は水平方向に変位する。すなわ
ち、測距対象物が近付けば画像間の距離は広がり、測距
対象物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、参照光センサ132R
は基準光センサ132Bよりも画素数が多く設定されて
いる場合が多い。
準光センサ132Bと参照光センサ132Rの対応する
フォトダイオードの受光素子には同一の画像が結像され
る。測距対象物が無限遠位置になければ、光センサ13
2B,132R上の画像は水平方向に変位する。すなわ
ち、測距対象物が近付けば画像間の距離は広がり、測距
対象物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、参照光センサ132R
は基準光センサ132Bよりも画素数が多く設定されて
いる場合が多い。
【0017】基準光センサ132B上の画像と参照光セ
ンサ132R上の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法が用いられている。相
関演算による位相差検出は、次式(5)に基づく演算に
より光センサ132B,132R上の一対の結像の相関
値H(n)を求め、相関値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。
ンサ132R上の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法が用いられている。相
関演算による位相差検出は、次式(5)に基づく演算に
より光センサ132B,132R上の一対の結像の相関
値H(n)を求め、相関値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。
【0018】
【数5】 H(n)=Σ(j=1〜l)|B(j)−R(j+n)| ‥‥(5) ただし、Σ(j=1〜l)はjが1からlまでの関数の
和を表す。jは基準光センサ132B内の画素を指定す
る。また、nはたとえば−6から6までの整数で、参照
光センサ内の上記の相対移動量を示す。
和を表す。jは基準光センサ132B内の画素を指定す
る。また、nはたとえば−6から6までの整数で、参照
光センサ内の上記の相対移動量を示す。
【0019】B(j)は基準光センサ132Bの各画素
より時系列的に出力される電気信号であり、R(j+
n)は参照光センサ132Rの画素より時系列的に出力
される電気信号である。
より時系列的に出力される電気信号であり、R(j+
n)は参照光センサ132Rの画素より時系列的に出力
される電気信号である。
【0020】図5(B)は、画素シフト量と相関値の関
係を示す。画素シフト量nを−6から6まで順次変化さ
せる毎に上記数式(5)の演算を行えば、図に示すよう
な相関値H(−6)、H(−5)、・・・、H(6)が
得られる。例えば、相関値H(0)が最小値となる場合
に測距対象物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値が最
小値となれば、そのずれ量によって測距対象物の所定位
置からのずれ、すなわち測距対象物までの距離を検出す
ることができる。
係を示す。画素シフト量nを−6から6まで順次変化さ
せる毎に上記数式(5)の演算を行えば、図に示すよう
な相関値H(−6)、H(−5)、・・・、H(6)が
得られる。例えば、相関値H(0)が最小値となる場合
に測距対象物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値が最
小値となれば、そのずれ量によって測距対象物の所定位
置からのずれ、すなわち測距対象物までの距離を検出す
ることができる。
【0021】ところで、基準光センサ132B、参照光
センサ132Rの受光素子は、例えば20[μm]のピ
ッチで配置されている。相関値は画像面において20
[μm]を単位とした距離毎に演算される。測距対象物
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、図の破線で示すように相関値の極値の右側の相
関値と左側の相関値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。
センサ132Rの受光素子は、例えば20[μm]のピ
ッチで配置されている。相関値は画像面において20
[μm]を単位とした距離毎に演算される。測距対象物
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、図の破線で示すように相関値の極値の右側の相
関値と左側の相関値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。
【0022】図5(C)は、3点補間の方法を説明する
ための概略図である。極小の相関値の得られた位置をx
2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値を黒丸で示す。図で示すよ
うに、x3における相関値y3がx1における相関値y
1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。
ための概略図である。極小の相関値の得られた位置をx
2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値を黒丸で示す。図で示すよ
うに、x3における相関値y3がx1における相関値y
1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。
【0023】もし、極小値が正確にx2の位置にある場
合、相関値曲線は破線g1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における相関値
y3aはx1における相関値y1と等しくなる。
合、相関値曲線は破線g1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における相関値
y3aはx1における相関値y1と等しくなる。
【0024】一方、x2とx3の中点が真の最小相関値
の位置であるとすれば、相関値曲線は破線g2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
値y2とx3における相関値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値の差(y
3a−y3b)はx1とx2の間の相関値の差(y1−
y2)に等しい。すなわち、半ピッチ進むことによって
1単位の相関値が変化する。そこで、実際に演算で得ら
れた相関値が上に述べた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、真の相関値最小の位置を得る
ことができる。x2からのずれ量dは、隣接するサンプ
ル点間の距離を1としたとき、
の位置であるとすれば、相関値曲線は破線g2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
値y2とx3における相関値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値の差(y
3a−y3b)はx1とx2の間の相関値の差(y1−
y2)に等しい。すなわち、半ピッチ進むことによって
1単位の相関値が変化する。そこで、実際に演算で得ら
れた相関値が上に述べた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、真の相関値最小の位置を得る
ことができる。x2からのずれ量dは、隣接するサンプ
ル点間の距離を1としたとき、
【0025】
【数6】d=(y1−y3)/2(y1−y2) で与えられる。
【0026】以上により、最小の相関値を表す位置の位
相差xを検出することができ、数式(2)より、測距距
離Lは、基線長Bとレンズ・センサ間距離fとの積Bf
を位相差xで除算した商により表される。
相差xを検出することができ、数式(2)より、測距距
離Lは、基線長Bとレンズ・センサ間距離fとの積Bf
を位相差xで除算した商により表される。
【0027】数式(2)より、位相差xを表す式に書き
換えると、
換えると、
【0028】
【数7】x=Bf/L となる。Lの変化によるxの変化を見るため、両辺の微
分をとると、
分をとると、
【0029】
【数8】 ∂x=(−Bf/L2 )∂L ‥‥‥(8) となる。測距精度は測距距離Lの変化に対するセンサ上
の変位∂x/∂Lで表せるので、測距距離Lの自乗に反
比例し、Bf積に比例する。
の変位∂x/∂Lで表せるので、測距距離Lの自乗に反
比例し、Bf積に比例する。
【0030】このように、Bfの値を大きくするほど距
離の分解能は高くなる。距離計測において、高い分解能
を必要とする場合には、Bfの値を大きく設定すればよ
い。また、測距距離LとBfは比例関係にあるので、も
っと遠距離にある像を計測する必要がある場合にも、B
fの値を大きく設定すればよい。
離の分解能は高くなる。距離計測において、高い分解能
を必要とする場合には、Bfの値を大きく設定すればよ
い。また、測距距離LとBfは比例関係にあるので、も
っと遠距離にある像を計測する必要がある場合にも、B
fの値を大きく設定すればよい。
【0031】図4(A)に示す構成の場合、基線長B又
はレンズ・センサ間距離fの値を大きく設計配置する
と、レンズ131および光センサ132を含む測距モジ
ュール全体が大きくなってしまう。
はレンズ・センサ間距離fの値を大きく設計配置する
と、レンズ131および光センサ132を含む測距モジ
ュール全体が大きくなってしまう。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】従来の距離計測装置に
おいて、測距精度を向上させるために基線長Bを大きく
設置すると、レンズ間の距離が離れる。また、レンズ・
センサ間距離fを大きく設置すると、レンズと光センサ
間の距離が離れる。このように、基線長B又はレンズ・
センサ間距離fを大きくすると、測距モジュールが大型
化してしまい、2つの光センサを1チップにしにくい。
おいて、測距精度を向上させるために基線長Bを大きく
設置すると、レンズ間の距離が離れる。また、レンズ・
センサ間距離fを大きく設置すると、レンズと光センサ
間の距離が離れる。このように、基線長B又はレンズ・
センサ間距離fを大きくすると、測距モジュールが大型
化してしまい、2つの光センサを1チップにしにくい。
【0033】本発明の目的は、装置上における基線長B
を大きく設定することにより精度の高い距離値を計測す
ることができる距離計測装置を提供することである。
を大きく設定することにより精度の高い距離値を計測す
ることができる距離計測装置を提供することである。
【0034】
【課題を解決するための手段】本発明の距離計測装置
は、照射される光量を電荷量に変換する第1光センサ
と、仮想中心軸に対して第1光センサと対称な位置に配
置され、照射される光量を電荷量に変換する第2光セン
サと、第1光センサ上に測距対象物を結像させる第1レ
ンズと、第2光センサ上に測距対象物を結像させる第2
レンズと、測距対象物からの2経路の入射光の光束を中
心軸に近付く方向に光路変更し、かつ第1レンズ及び第
2レンズを通過させるように光路変更を行う光路変更手
段と、第1光センサにより生成された電荷量と第2光セ
ンサにより生成された電荷量との間の相関演算を行い、
相関値に基づいて三角測距方式により測距対象物までの
距離を演算する手段とを有する。
は、照射される光量を電荷量に変換する第1光センサ
と、仮想中心軸に対して第1光センサと対称な位置に配
置され、照射される光量を電荷量に変換する第2光セン
サと、第1光センサ上に測距対象物を結像させる第1レ
ンズと、第2光センサ上に測距対象物を結像させる第2
レンズと、測距対象物からの2経路の入射光の光束を中
心軸に近付く方向に光路変更し、かつ第1レンズ及び第
2レンズを通過させるように光路変更を行う光路変更手
段と、第1光センサにより生成された電荷量と第2光セ
ンサにより生成された電荷量との間の相関演算を行い、
相関値に基づいて三角測距方式により測距対象物までの
距離を演算する手段とを有する。
【0035】
【作用】測距対象物からの光線を光学系手段を用いて光
路変更することにより、レンズ間の距離を大きくするこ
となく基線長Bを大きく設置することができる。したが
って、小型の測距モジュールにて測距精度を向上させる
ことができる。
路変更することにより、レンズ間の距離を大きくするこ
となく基線長Bを大きく設置することができる。したが
って、小型の測距モジュールにて測距精度を向上させる
ことができる。
【0036】
【実施例】数式(8)に示すように、測距精度は測距距
離Lの自乗に反比例し、Bf積に比例する。したがっ
て、一定距離範囲を対象とした計測における測距精度
は、基線長Bを拡大することにより向上させることがで
きる。
離Lの自乗に反比例し、Bf積に比例する。したがっ
て、一定距離範囲を対象とした計測における測距精度
は、基線長Bを拡大することにより向上させることがで
きる。
【0037】自動車に測距装置を搭載し、前方の車や障
害物までの距離を測定しようとする場合、前方50〜1
00[m]程度でかなりの分解能を持つことが望まれ
る。この場合、Bf積は少なくとも200程度、好まし
くは約400以上あることが望まれる。ところで、カメ
ラ用に開発された位相差型相関式測距装置のBf積はた
かだか100であった。
害物までの距離を測定しようとする場合、前方50〜1
00[m]程度でかなりの分解能を持つことが望まれ
る。この場合、Bf積は少なくとも200程度、好まし
くは約400以上あることが望まれる。ところで、カメ
ラ用に開発された位相差型相関式測距装置のBf積はた
かだか100であった。
【0038】図1は、ミラーを用いることにより基線長
Bの拡大を行った測距装置の構成例を示す。同一測距対
象物から、光線1Bと光線1Rが測距装置に入射する。
光線1Bは、ミラー5Bで反射し、装置の内側に光路変
更される。反射した光線1Bは、さらにミラー6Bで反
射し、基準レンズ2Bの方向に光路変更される。ミラー
6Bで反射した光線1Bは、基準レンズ2Bを通過し、
基準光センサ3B上に照射される。
Bの拡大を行った測距装置の構成例を示す。同一測距対
象物から、光線1Bと光線1Rが測距装置に入射する。
光線1Bは、ミラー5Bで反射し、装置の内側に光路変
更される。反射した光線1Bは、さらにミラー6Bで反
射し、基準レンズ2Bの方向に光路変更される。ミラー
6Bで反射した光線1Bは、基準レンズ2Bを通過し、
基準光センサ3B上に照射される。
【0039】同様に、光線1Rは、ミラー5Rで反射
し、装置の内側に光路変更される。反射した光線1R
は、さらにミラー6Rで反射し、参照レンズ2Rの方向
に光路変更される。ミラー6Rで反射した光線1Rは、
参照レンズ2Rを通過し、参照光センサ3R上に照射さ
れる。
し、装置の内側に光路変更される。反射した光線1R
は、さらにミラー6Rで反射し、参照レンズ2Rの方向
に光路変更される。ミラー6Rで反射した光線1Rは、
参照レンズ2Rを通過し、参照光センサ3R上に照射さ
れる。
【0040】基準光センサ3Bには、基準レンズ2Bを
介して測距対象物の画像が結像され、参照光センサ3R
には、参照レンズ2Rを介して測距対象物の画像が結像
される。基準光センサ3B上に結像される画像と参照光
センサ3R上に結像される画像との間で相関演算を行
い、最小の相関値となる位相差を検出する。検出された
位相差から測距距離を演算し、対象物までの測距値を出
力する。
介して測距対象物の画像が結像され、参照光センサ3R
には、参照レンズ2Rを介して測距対象物の画像が結像
される。基準光センサ3B上に結像される画像と参照光
センサ3R上に結像される画像との間で相関演算を行
い、最小の相関値となる位相差を検出する。検出された
位相差から測距距離を演算し、対象物までの測距値を出
力する。
【0041】測距対象物からの光線1B,1Rは、それ
ぞれミラー5B,5Rにより内側に光路変更された上
で、ミラー6B,6Rによりさらに光路変更され、光セ
ンサ3B,3R上に照射される。ミラー5とミラー6
は、互いに反射面が平行になるよう構成される。ミラー
5Bに入射する光線1Bとミラー5Rに入射する光線1
Rの間隔が基線長Bである。
ぞれミラー5B,5Rにより内側に光路変更された上
で、ミラー6B,6Rによりさらに光路変更され、光セ
ンサ3B,3R上に照射される。ミラー5とミラー6
は、互いに反射面が平行になるよう構成される。ミラー
5Bに入射する光線1Bとミラー5Rに入射する光線1
Rの間隔が基線長Bである。
【0042】従来の測距装置では、無限遠の対象物から
基準光センサ3B上に照射される光線と参照光センサ3
R上に照射される光線の光センサ3上での間隔距離B’
が基線長となる。つまり、図において、ミラー5及びミ
ラー6を取り除いたときに、測距対象物からの光線はミ
ラーを介することなく、レンズ2を通過して光センサ3
上に照射される。この時の基線長は、距離B’となる。
基準光センサ3B上に照射される光線と参照光センサ3
R上に照射される光線の光センサ3上での間隔距離B’
が基線長となる。つまり、図において、ミラー5及びミ
ラー6を取り除いたときに、測距対象物からの光線はミ
ラーを介することなく、レンズ2を通過して光センサ3
上に照射される。この時の基線長は、距離B’となる。
【0043】ミラー5B,5Rに入射する光線1B,1
Rの間隔距離である基線長Bは、光センサ3上の光線の
間隔距離B’に比べ大きく広げることができる。測距モ
ジュール4は、レンズ2B,2Rと光センサ3B,3R
を有する。測距モジュール4の大きさは小型の従来の大
きさに留めた上で、ミラー5,6の光学系を用いること
により、基線長Bの拡大を行うことができる。
Rの間隔距離である基線長Bは、光センサ3上の光線の
間隔距離B’に比べ大きく広げることができる。測距モ
ジュール4は、レンズ2B,2Rと光センサ3B,3R
を有する。測距モジュール4の大きさは小型の従来の大
きさに留めた上で、ミラー5,6の光学系を用いること
により、基線長Bの拡大を行うことができる。
【0044】測距精度は、測距距離Lの自乗に反比例し
Bf積に比例するので、遠距離用測距装置においてはB
f積を大きくすることにより、一定の測距精度を保つこ
とができる。そこで、数式(3)において、測距装置を
Bf=400に設定し、所定のセンサピッチpを有する
光センサを用いた場合の測距距離Lの計測結果を示す。
Bf積に比例するので、遠距離用測距装置においてはB
f積を大きくすることにより、一定の測距精度を保つこ
とができる。そこで、数式(3)において、測距装置を
Bf=400に設定し、所定のセンサピッチpを有する
光センサを用いた場合の測距距離Lの計測結果を示す。
【0045】センサシフト数nを0から14まで変化さ
せた時の計測可能な被測定物までの距離は、133
[m]から1.12[m]までの範囲である。測距距離
が50[m]の位置にある被測定物は、数式(4)にお
けるi/k=2/8とi/k=3/8のどちらかで検出
される。つまり、測距距離は、L=66.7またはL=
44.4[m]として得られる。この測距距離の誤差
は、最大±22.3/2[m]と考えられる。
せた時の計測可能な被測定物までの距離は、133
[m]から1.12[m]までの範囲である。測距距離
が50[m]の位置にある被測定物は、数式(4)にお
けるi/k=2/8とi/k=3/8のどちらかで検出
される。つまり、測距距離は、L=66.7またはL=
44.4[m]として得られる。この測距距離の誤差
は、最大±22.3/2[m]と考えられる。
【0046】これに対し、Bf=1100の時には、測
距距離が50[m]の位置にある被測定物は、i/k=
7/8とi/k=8/8のどちらかで検出される。この
時の測距距離は、L=52.381またはL=45.8
33[m]として得られる。この測距距離の誤差は、最
大±6.548/2[m]と考えられる。
距距離が50[m]の位置にある被測定物は、i/k=
7/8とi/k=8/8のどちらかで検出される。この
時の測距距離は、L=52.381またはL=45.8
33[m]として得られる。この測距距離の誤差は、最
大±6.548/2[m]と考えられる。
【0047】このように、Bfの値を大きくするほど距
離の分解能は高くなる。距離計測において、高い分解能
を必要とする場合には、Bfの値を大きく設定すればよ
い。カメラ用においては、対象となる被写体までの距離
は近距離ほど正確に測定する必要があるために、Bfの
値は100位である。車載用の場合は、比較的離れた物
体までの距離を精度高く測定する必要がある。このた
め、Bf=100では目的に合わず、Bf=200以上
が必要である。好ましくは、Bfは約400以上とす
る。
離の分解能は高くなる。距離計測において、高い分解能
を必要とする場合には、Bfの値を大きく設定すればよ
い。カメラ用においては、対象となる被写体までの距離
は近距離ほど正確に測定する必要があるために、Bfの
値は100位である。車載用の場合は、比較的離れた物
体までの距離を精度高く測定する必要がある。このた
め、Bf=100では目的に合わず、Bf=200以上
が必要である。好ましくは、Bfは約400以上とす
る。
【0048】例えば、従来のカメラ用の測距モジュール
がBf=100であるとすると、この測距モジュールを
用いてBf=400とするには、ミラー5とミラー6を
用いてB=4×B’とした測距装置を構成すればよい。
また、Bf=1100として、さらに遠距離用の測距装
置を構成するには、B=11×B’となるように、ミラ
ー5とミラー6を配置し、光路変更による基線長の拡大
を行えばよい。
がBf=100であるとすると、この測距モジュールを
用いてBf=400とするには、ミラー5とミラー6を
用いてB=4×B’とした測距装置を構成すればよい。
また、Bf=1100として、さらに遠距離用の測距装
置を構成するには、B=11×B’となるように、ミラ
ー5とミラー6を配置し、光路変更による基線長の拡大
を行えばよい。
【0049】図2は、プリズムミラーを用いることによ
り基線長Bの拡大を行った測距装置の構成例を示す。同
一測距対象物から、光線11Bと光線11Rが測距装置
に入射する。光線11Bは、プリズムミラー17Bの鏡
面15Bで反射し、装置の内側に光路変更される。反射
した光線11Bは、さらに鏡面16Bで反射し、基準レ
ンズ2Bの方向に光路変更される。鏡面16Bで反射し
た光線11Bは、基準レンズ2Bを通過し、基準光セン
サ3B上に照射される。
り基線長Bの拡大を行った測距装置の構成例を示す。同
一測距対象物から、光線11Bと光線11Rが測距装置
に入射する。光線11Bは、プリズムミラー17Bの鏡
面15Bで反射し、装置の内側に光路変更される。反射
した光線11Bは、さらに鏡面16Bで反射し、基準レ
ンズ2Bの方向に光路変更される。鏡面16Bで反射し
た光線11Bは、基準レンズ2Bを通過し、基準光セン
サ3B上に照射される。
【0050】同様に、光線11Rは、プリズムミラー1
7Rの鏡面15Rで反射し、装置の内側に光路変更され
る。反射した光線11Rは、さらに鏡面16Rで反射
し、参照レンズ2Rの方向に光路変更される。鏡面16
Rで反射した光線11Rは、参照レンズ2Rを通過し、
参照光センサ3R上に照射される。
7Rの鏡面15Rで反射し、装置の内側に光路変更され
る。反射した光線11Rは、さらに鏡面16Rで反射
し、参照レンズ2Rの方向に光路変更される。鏡面16
Rで反射した光線11Rは、参照レンズ2Rを通過し、
参照光センサ3R上に照射される。
【0051】測距対象物からの光線11B,11Rは、
それぞれプリズムミラー17B,17Rの鏡面15B,
15Rにより内側に光路変更された上で、鏡面16B,
16Rによりさらに光路変更され、光センサ3B,3R
上に照射される。プリズムミラー17Bに入射する光線
11Bとプリズムミラー17Rに入射する光線11Rの
間隔が基線長Bである。
それぞれプリズムミラー17B,17Rの鏡面15B,
15Rにより内側に光路変更された上で、鏡面16B,
16Rによりさらに光路変更され、光センサ3B,3R
上に照射される。プリズムミラー17Bに入射する光線
11Bとプリズムミラー17Rに入射する光線11Rの
間隔が基線長Bである。
【0052】基線長Bは、光センサ3上の光線の間隔距
離B’に比べ大きく広げることができる。小型の測距モ
ジュール4のままで、プリズムミラー17の鏡面15,
16の光学系を用いることにより、基線長Bの拡大を行
うことができる。
離B’に比べ大きく広げることができる。小型の測距モ
ジュール4のままで、プリズムミラー17の鏡面15,
16の光学系を用いることにより、基線長Bの拡大を行
うことができる。
【0053】図3は、プリズムを用いることにより基線
長Bの拡大を行った測距装置の構成例を示す。同一測距
対象物から、光線21Bと光線21Rが測距装置に入射
する。光線21Bは、プリズム27の入射面25Bに入
射し、屈折により装置の内側に光路変更される。屈折し
た光線21Bは、射出面26Bから射出し、基準レンズ
2Bの方向に屈折し、光路変更される。射出面26Bか
ら射出した光線21Bは、基準レンズ2Bを通過し、基
準光センサ3B上に照射される。
長Bの拡大を行った測距装置の構成例を示す。同一測距
対象物から、光線21Bと光線21Rが測距装置に入射
する。光線21Bは、プリズム27の入射面25Bに入
射し、屈折により装置の内側に光路変更される。屈折し
た光線21Bは、射出面26Bから射出し、基準レンズ
2Bの方向に屈折し、光路変更される。射出面26Bか
ら射出した光線21Bは、基準レンズ2Bを通過し、基
準光センサ3B上に照射される。
【0054】同様に、光線21Rは、プリズム27の入
射面25Rに入射し、屈折により装置の内側に光路変更
される。屈折した光線21Rは、射出面26Rから射出
し、参照レンズ2Rの方向に屈折し、光路変更される。
射出面26Rから射出した光線21Rは、参照レンズ2
Rを通過し、参照光センサ3R上に照射される。
射面25Rに入射し、屈折により装置の内側に光路変更
される。屈折した光線21Rは、射出面26Rから射出
し、参照レンズ2Rの方向に屈折し、光路変更される。
射出面26Rから射出した光線21Rは、参照レンズ2
Rを通過し、参照光センサ3R上に照射される。
【0055】測距対象物からの光線21B,21Rは、
それぞれプリズム27の入射面25B,25Rにより内
側に光路変更された上で、射出面26B,26Rにより
さらに光路変更され、光センサ3B,3R上に照射され
る。プリズム27の入射面25Bに入射する光線21B
と入射面25Rに入射する光線21Rの間隔が基線長B
である。ここで、入射面25と射出面26は平行であ
る。
それぞれプリズム27の入射面25B,25Rにより内
側に光路変更された上で、射出面26B,26Rにより
さらに光路変更され、光センサ3B,3R上に照射され
る。プリズム27の入射面25Bに入射する光線21B
と入射面25Rに入射する光線21Rの間隔が基線長B
である。ここで、入射面25と射出面26は平行であ
る。
【0056】基線長Bは、光センサ3上の光線の間隔距
離B’に比べ大きく広げることができる。小型の測距モ
ジュール4のままで、プリズム27の光学系を用いるこ
とにより、基線長Bの拡大を行うことができる。
離B’に比べ大きく広げることができる。小型の測距モ
ジュール4のままで、プリズム27の光学系を用いるこ
とにより、基線長Bの拡大を行うことができる。
【0057】以上のように、光学系システムを配置する
ことにより、測距モジュールを大型化することなく、基
線長Bを拡大し、測距精度を向上させることができる。
なお、車載用の測距装置のように遠距離測距を行う必要
がある場合において、ミラーを用いて基線長を拡大する
実施例を例に述べたが、これはプリズムミラーを用いた
測距装置でもプリズムを用いた測距装置でも同様にして
所望の精度にて遠距離測距を行うことができる。
ことにより、測距モジュールを大型化することなく、基
線長Bを拡大し、測距精度を向上させることができる。
なお、車載用の測距装置のように遠距離測距を行う必要
がある場合において、ミラーを用いて基線長を拡大する
実施例を例に述べたが、これはプリズムミラーを用いた
測距装置でもプリズムを用いた測距装置でも同様にして
所望の精度にて遠距離測距を行うことができる。
【0058】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。例えば、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。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、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。
【0059】
【発明の効果】レンズ間の距離を大きくすることなく基
線長Bを大きく設置することができるので、2つの光セ
ンサを1チップに収めた高精度の距離計測装置を実現す
ることができる。
線長Bを大きく設置することができるので、2つの光セ
ンサを1チップに収めた高精度の距離計測装置を実現す
ることができる。
【図1】ミラーを用いることにより基線長Bの拡大を行
った測距装置の構成例を示す概略図である。
った測距装置の構成例を示す概略図である。
【図2】プリズムミラーを用いることにより基線長Bの
拡大を行った測距装置の構成例を示す概略図である。
拡大を行った測距装置の構成例を示す概略図である。
【図3】プリズムを用いることにより基線長Bの拡大を
行った測距装置の構成例を示す概略図である。
行った測距装置の構成例を示す概略図である。
【図4】測距距離の計測方法を説明するための概略図で
ある。図4(A)は、位相差検出型測距装置の外光三角
方式光学系の概略図であり、図4(B)は、測距距離を
算出するための演算式である。
ある。図4(A)は、位相差検出型測距装置の外光三角
方式光学系の概略図であり、図4(B)は、測距距離を
算出するための演算式である。
【図5】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5(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5(B)は得られる相関値曲線を示
すグラフ、図5(C)は3点補間の方法を説明するため
の概略図である。
である。図5(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5(B)は得られる相関値曲線を示
すグラフ、図5(C)は3点補間の方法を説明するため
の概略図である。
1,11,21 入射光 2 レンズ 3 光センサ 4 測距モジュール 5, 6 ミラー 15,16 鏡面 17 プリズムミラー 27 プリズム
Claims (4)
- 【請求項1】 照射される光量を電荷量に変換する第1
光センサ(3B)と、 仮想中心軸に対して前記第1光センサと対称な位置に配
置され、照射される光量を電荷量に変換する第2光セン
サ(3R)と、 前記第1光センサ上に測距対象物を結像させる第1レン
ズ(2B)と、 前記第2光センサ上に測距対象物を結像させる第2レン
ズ(2R)と、 測距対象物からの2経路の入射光の光束を前記中心軸に
近付く方向に光路変更し、かつ前記第1レンズ及び前記
第2レンズを通過させるように光路変更を行う光路変更
手段と、 前記第1光センサにより生成された電荷量と前記第2光
センサにより生成された電荷量との間の相関演算を行
い、相関値に基づいて三角測距方式により測距対象物ま
での距離を演算する手段とを有する距離計測装置。 - 【請求項2】 前記光路変更手段が各光センサに対して
2つのミラー(5,6)を含む請求項1記載の距離計測
装置。 - 【請求項3】 前記光路変更手段が各光センサに対して
平行なミラー面を有するプリズムミラー(17)を含む
請求項1記載の距離計測装置。 - 【請求項4】 前記光路変更手段が光軸に対して傾いた
面法線を有する平行な入射面、射出面を2組有するプリ
ズム(27)を含む請求項1記載の距離計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24177693A JPH0798205A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 距離計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24177693A JPH0798205A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 距離計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0798205A true JPH0798205A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17079360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24177693A Withdrawn JPH0798205A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 距離計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0798205A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5531985A (en) * | 1991-02-05 | 1996-07-02 | Sunsmart, Inc. | Visibly transparent UV sunblock compositions and cosmetic products containing the same |
US5733531A (en) * | 1991-02-05 | 1998-03-31 | Sunsmart, Inc. | Composite UV sunblock compositions |
DE102012020457A1 (de) | 2011-11-28 | 2013-05-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optische Abstandsmess- oder Ortungseinrichtung und elektronisches Gerät, welches mit demselben ausgebildet ist |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP24177693A patent/JPH0798205A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5531985A (en) * | 1991-02-05 | 1996-07-02 | Sunsmart, Inc. | Visibly transparent UV sunblock compositions and cosmetic products containing the same |
US5733531A (en) * | 1991-02-05 | 1998-03-31 | Sunsmart, Inc. | Composite UV sunblock compositions |
DE102012020457A1 (de) | 2011-11-28 | 2013-05-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optische Abstandsmess- oder Ortungseinrichtung und elektronisches Gerät, welches mit demselben ausgebildet ist |
US8902410B2 (en) | 2011-11-28 | 2014-12-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical ranging device and electronic equipment installed with the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3205477B2 (ja) | 車間距離検出装置 | |
JP4647867B2 (ja) | センサの測定用アパーチャーよりも大きなターゲットの評価に用いる装置及び方法 | |
JP2913984B2 (ja) | 傾斜角測定装置 | |
US4947202A (en) | Distance measuring apparatus of a camera | |
JPH07509782A (ja) | 乱れた環境における目標表面の光学的距離計測の妥当性検査法 | |
JPS61200409A (ja) | 透明物体の壁厚測定方法及び装置 | |
JPH09280859A (ja) | 傾斜センサ及びこれを使用した測量機 | |
US4037958A (en) | Apparatus for determining photoelectrically the position of at least one focusing plane of an image | |
JPH0798205A (ja) | 距離計測装置 | |
JPH0771956A (ja) | 距離計測装置 | |
JPH0345322B2 (ja) | ||
JPH0798429A (ja) | 距離計測装置 | |
JPS6341402B2 (ja) | ||
JPH08101338A (ja) | 多点測距装置 | |
JP2966568B2 (ja) | 干渉計 | |
KR19990023868A (ko) | 거리 측정 방법 | |
JPH03218442A (ja) | 示差屈折率計 | |
JP3463967B2 (ja) | 測距装置と方法 | |
JPS63138204A (ja) | 形状測定方法 | |
JPH0413619Y2 (ja) | ||
JP3192461B2 (ja) | 光学的測定装置 | |
JP2885703B2 (ja) | 光学式距離測定装置 | |
JP3039623U (ja) | 測距装置 | |
JPH1026525A (ja) | 測距方法 | |
JPH04258712A (ja) | 撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |