JPH09138124A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速に測距を行うことができる測距装置を提
供することを課題とする。 【解決手段】 それぞれ複数画素によって構成される第
１および第２の光センサが出力するセンサデータを受け
取るデータ入力端子と、第１の光センサが出力するセン
サデータについて、複数の画素領域に分割して重ね合わ
せ加算し第１の折り畳みデータを生成し、第２の光セン
サが出力するセンサデータについて、該第１の折り畳み
データに対応する複数の画素領域に分割して重ね合わせ
加算し第２の折り畳みデータを生成するセンサデータ折
り畳み部（５Ｒ，５Ｌ）と、第１の折り畳みデータと第
２の折り畳みデータとの相関度を演算する相関演算手段
（７）と、相関演算手段による演算結果に応じて測距値
を演算する測距値演算手段（８）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測距装置に関し、
特に三角測距方式を用いた測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２（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，１
３４Ｒ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。

【０００４】測距対象物１３３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１３２Ｒ上に結像される像との間隔
は、レンズ１３１Ｂと１３１Ｒとの光軸間の距離である
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１３２Ｂ上に結像される像と参照光センサ１３２
Ｒ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１３３の光像が写し出される光センサ
１３２の面までの長さである。測距距離Ｌは、測距対象
物１３３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、 Ｌ／Ｂ＝ｆ／ｘ ・・・（１） の関係が成り立つ。

【０００７】すなわち、図１２（Ｂ）に示すように Ｌ＝Ｂ・ｆ／ｘ ・・・（２） が成立する。

【０００８】ｘをセンサピッチｐの数ｎで表すと Ｌ＝Ｂ・ｆ／（ｎ・ｐ） ・・・（３） となる。

【０００９】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、分母はセンサピッチｐの整数倍の
精度で表わされる。

【００１０】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、 Ｌ＝Ｂ・ｆ／（ｉ／ｋ）ｐ ・・・（４） となる。つまり、補間法により分母をｐ／ｋの整数倍の
精度で表すことができ、式（３）よりも高精度の測距距
離Ｌが得られる。

【００１１】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１３は、相関演算によ
る位相差検出を説明するための概念図である。

【００１２】図１３（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１３２
Ｂの画素数に比べて同じかそれよりも多い。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】 Ｈ（ｍ）＝Σ（ｋ＝１〜ｉ）｜Ｂ（ｋ）−Ｒ（ｋ＋ｍ）｜ ‥‥（５） ただし、Σ（ｋ＝１〜ｉ）はｋが１からｉまでの関数の
和を表す。ｋは基準光センサ１３２Ｂ内の画素を指定す
る。また、ｍ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。

【００１７】Ｂ（ｋ）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（ｋ＋
ｍ）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。

【００１８】図１３（Ｂ）は、画素シフト量と相関値の
関係を示す。画素シフト量ｍを−６から６まで順次変化
させる毎に上記式（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。

【００１９】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］を単位としたシフト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。

【００２０】図１３（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
ｘ２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ｙ１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。

【００２１】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。

【００２２】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、 ｄ＝（ｙ１−ｙ３）／２（ｙ１−ｙ２） ・・・（６） で与えられる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】現在、多数の画素を有
する測距装置が、望まれている。例えば、２次元の画素
領域を有する測距装置がある。２次元の測距装置は、２
次元領域内において複数のエリアについての測距値を検
出することができる。測距に用いる相関演算は、式
（５）に示すように、画素数ｋが多くなるほど、多くの
演算を必要とする。

【００２４】式（５）の相関演算の回数は、画素数ｋと
画素シフト数ｍの積である。２次元の測距装置は、複数
のエリアについて相関演算を繰り返すので、演算時間が
膨大になり、測距値を得るのに長時間を要する。

【００２５】本発明の目的は、高速に測距を行うことが
できる測距装置を提供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の測距装置は、そ
れぞれ複数画素によって構成される第１および第２の光
センサが出力するセンサデータを受け取るデータ入力端
子と、第１の光センサが出力するセンサデータについ
て、複数の画素領域に分割して重ね合わせ加算し第１の
折り畳みデータを生成し、第２の光センサが出力するセ
ンサデータについて、該第１の折り畳みデータに対応す
る複数の画素領域に分割して重ね合わせ加算し第２の折
り畳みデータを生成するセンサデータ折り畳み部と、第
１の折り畳みデータと第２の折り畳みデータとの相関度
を演算する相関演算手段と、相関演算手段による演算結
果に応じて測距値を演算する測距値演算手段とを有す
る。

【００２７】センサデータを画素分割して重ね合わせ加
算し折り畳みデータを生成すれば、情報をほとんど減ら
すことなく、データ量を少なくすることができる。折り
畳みデータについて相関演算を行えば、演算量を少なく
することができ、高速な測距が可能になる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例による測
距装置の機能を説明するための図である。センサユニッ
トは、右センサユニット１Ｒと左センサユニット１Ｌか
らなる。右センサユニット１Ｒは、右用レンズ２Ｒと２
次元光センサ３Ｒを有する。左センサユニット１Ｌは、
左用レンズ２Ｌと２次元光センサ３Ｌを有する。光セン
サ３Ｒ，３Ｌは、それぞれレンズ２Ｒ，２Ｌを介して入
射される光の量を画素毎に電気信号に変換する。

【００２９】右センサデータ取り込み部４Ｒは、光セン
サ３Ｒにより生成される電気信号を取り込み、右センサ
データＤＲとして出力する。左センサデータ取り込み部
４Ｌは、光センサ３Ｌにより生成される電気信号を取り
込み、左センサデータＤＬとして出力する。

【００３０】センサデータ折り畳み部５Ｒ，５Ｌは、２
次元画素のセンサデータについて、１ライン単位で折り
畳み処理を行う。右センサデータ折り畳み部５Ｒは、右
センサデータＤＲを例えば４つに折り畳み、重ねて加算
する。左センサデータ折り畳み部５Ｌは、左センサデー
タＤＬを例えば４つに折り畳み、重ねて加算する。

【００３１】図２は、右センサデータ折り畳み部５Ｒの
構成例を示す。右センサデータＤＲは、右センサデータ
取り込み部４Ｒから受け取るデータである。データＤＲ
を１次元の画素領域について４分割し、４分割したデー
タを、それぞれＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４とする。

【００３２】加算器６は、４つのデータＷ１，Ｗ２，Ｗ
３，Ｗ４を重ね合わせ、対応する画素の電気信号をそれ
ぞれ加算する。そして、加算結果を、データＤＤＲとし
て出力する。すなわち、データ長は１／４になる。次
に、具体例を示す。

【００３３】なお、左センサデータ折り畳み部５Ｌも、
同様な構成である。相違点については、後に説明する。
図３に、センサデータＤＲ，ＤＬの具体例を示す。横軸
は画素位置であり、縦軸はセンサデータである。センサ
データは、本来２次元データであるが、処理はラインデ
ータ毎に行うので、以下、ラインデータについて説明す
る。

【００３４】ＤＲは、右センサデータ取り込み部４Ｒか
ら出力される右センサデータである。ＤＬは、左センサ
データ取り込み部４Ｌから出力される左センサデータで
ある。右センサデータＤＲと左センサデータＤＬのずれ
量（位相差）は、ｄである。右センサのある画素のデー
タｃ１は、左センサにおいてはｄだけずれ、ｃ２として
取り込まれる。相関演算に使用する画素を、以下有効画
素と呼ぶ。

【００３５】右センサデータＤＲにおいて、有効画素を
４分割したデータを、それぞれＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４
とする。データＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の画素数は、そ
れぞれａである。右センサＤＲの全有効画素数は４ａで
ある。

【００３６】左センサデータＤＬにおいて、右センサデ
ータの有効画素に対応する位置の有効画素を４分割した
データを、それぞれＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４とする。左
センサデータの有効画素は、データＷ１，Ｗ２，Ｗ３，
Ｗ４の他、画素シフトのためのデータＳＨを有する。デ
ータＳＨの画素数はｓとする。

【００３７】相関演算において使用される左センサデー
タは、シフト数ｎ＝０の時Ｗ１〜Ｗ４であるが、シフト
数増加と共に右側にずれる。最大シフト数の時は、使用
画素の最後がＳＨの右端となる。

【００３８】図４は、センサデータの折り畳みを行う方
法を示す図である。右センサデータＤＲは、データＷ
１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４からなる。図に示すように、デー
タＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４をそれぞれ折り畳みの領域
、、、とする。

【００３９】図５に示すように、データＤＲの領域、
、、を重ねて加算し、データＤＤＲを求める。デ
ータＤＤＲは、データＤＲの０〜ａ−１番目のデータ
（領域）、データＤＲのａ〜２ａ−１番目のデータ
（領域）、データＤＲの２ａ〜３ａ−１番目のデータ
（領域）、データＤＲの３ａ〜４ａ−１番目のデータ
（領域）をそれぞれ重ねて加算したデータである。

【００４０】右センサデータ折り畳み部５Ｒは、センサ
データＤＲ（ｎ）を基に、折り畳みデータＤＤＲ（ｎ）
を出力する。センサデータＤＲ（ｎ）は、右センサの画
素位置ｎにおけるセンサデータである。折り畳みデータ
ＤＤＲ（ｎ）は、次式で表すことができる。

【００４１】 ＤＤＲ（ｎ）＝ＤＲ（ｎ）＋ＤＲ（ｎ＋ａ）＋ＤＲ（ｎ＋２ａ）＋ＤＲ（ｎ＋ ３ａ） ・・・（７Ｒ） データＤＤＲ（ｎ）は、画素位置ｎが０からａ−１の範
囲について演算する。ａは、データＷ１，Ｗ２，Ｗ３，
Ｗ４のそれぞれについて共通の画素数である。

【００４２】次に、左センサデータＤＬについて説明す
る。図４に示すように、データＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４
のそれぞれの後ろにシフト用画素数ｓのセンサデータを
付加して、、、とし、領域、、、を重
ねて加算し、データＤＤＬを求める。画素数ｓだけ多め
にとったのは、相関演算の際のシフトに必要だからであ
る。

【００４３】図５に示すように、データＤＬの領域、
、、を重ねて加算し、データＤＤＬを求める。デ
ータＤＤＬは、データＤＬの０〜ａ＋ｓ−１番目のデー
タ（領域）、データＤＬのａ〜２ａ＋ｓ−１番目のデ
ータ（領域）、データＤＬの２ａ〜３ａ＋ｓ−１番目
のデータ（領域）、データＤＬの３ａ〜４ａ＋ｓ−１
番目のデータ（領域）をそれぞれ重ねて加算したデー
タである。

【００４４】左センサデータ折り畳み部５Ｌは、センサ
データＤＬ（ｎ）を基に、折り畳みデータＤＤＬ（ｎ）
を出力する。折り畳みデータＤＤＬ（ｎ）は、次式で表
すことができる。

【００４５】 ＤＤＬ（ｎ）＝ＤＬ（ｎ）＋ＤＬ（ｎ＋ａ）＋ＤＬ（ｎ＋２ａ）＋ＤＬ（ｎ＋ ３ａ） ・・・（７Ｌ） データＤＤＬ（ｎ）は、画素位置ｎが０からａ＋ｓ−１
の範囲について演算する。ｓは、最大シフト数である。

【００４６】図１において、相関演算部７は、折り畳み
データＤＤＲとＤＤＬとの間の相関値を求める。相関値
Ｈ（ｍ）は、 Ｈ（ｍ）＝Σ（ｋ＝０〜ａ−１）｜ＤＤＲ（ｋ）−ＤＤＬ（ｍ＋ｋ）｜ ・ ・・（８） により、求めることができる。つまり、相関値Ｈ（ｍ）
は、シフト数ｍに対してｋを０から（ａ−１）まで変化
させ、各ｋでのＤＤＲとＤＤＬの差の絶対値を加算する
ことによって求める。画素数ａは、折り畳まれたデータ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の各画素数である。

【００４７】相関演算の演算量は、折り畳みを行わない
場合に比べ激減する。折り畳みを行わない場合には、ｋ
が０から４ａ−１までの範囲の加算を行う必要がある。
つまり、折り畳みを行わない場合には、次式のように、
ｋの値を変えて４ａ回の演算が必要であるのに対し、４
回の折り畳みを行う場合には、式（８）のように、ａ回
で済む。演算量は１／４になる。

【００４８】Ｈ（ｍ）＝Σ（ｋ＝０〜４ａ−１）｜ＤＲ
（ｋ）−ＤＬ（ｍ＋ｋ）｜ 相関値Ｈ（ｍ）は、シフト数ｍを０からｓまで変化さ
せ、各シフト数ｍについて求める。相関値Ｈ（ｍ）の中
で、最小の相関値Ｈ（ｍ）を求め、そのときのシフト数
ｍを求める。その後、式（６）による３点補間を行い、
高精度のシフト数（位相差）を求める。

【００４９】測距値演算部８は、相関演算部７で求めら
れた位相差を基に、式（４）により測距値Ｌを求め、出
力する。図６は、以上の演算過程のデータを簡単化した
モデルである。

【００５０】右データＤＲは、画素データα１と画素デ
ータα２を有する。左データＤＬは、画素データβ１と
画素データβ２を有する。同一の対象物が、右センサ上
にデータα１，α２として、左センサ上にデータβ１，
β２として表される。右データα１，α２と左データβ
１，β２のずれ量（位相差）は、ｄである。

【００５１】右折り畳みデータＤＤＲは、右データＤＲ
を４つに折り畳んで加算したデータである。左折り畳み
データＤＤＬは、左データＤＬを４つに折り畳んで加算
したデータである。右データα１，α２と左データβ
１，β２の位相差は、やはりｄである。

【００５２】センサデータＤＲ，ＤＬは、実際上、図の
データα１，α２，β１，β２のように、ある画素にお
いて鋭いピークを示す。ピークの数は少なく、そのピー
クにピントがあって、それに対応する対称物までの測距
値が検出される。

【００５３】したがって、４つに折り畳んでも、センサ
データのピークが頻繁に重なることはない。重なったと
しても、後に示す理由により、適正な測距値を検出する
ことができる。

【００５４】折り畳みデータＤＤＲとＤＤＬの間で相関
演算を行えば、センサデータＤＲとＤＬの間で相関演算
を行う場合に比べ、１／４で済む。折り畳みを行うこと
により、相関演算の演算量を少なくすることができる。

【００５５】折り畳み回数は、４回に限定されない。折
り畳み回数を多くするほど、演算量は少なくなる。演算
量は、１／（折り畳み回数）で済む。本実施例では、有
効画素１００画素について４重の折り畳み（４分割）を
行い、折り畳みデータの画素数（分割領域画素数）ａを
２５とした。分割数は２〜８、分割領域画素数は１０以
上が好ましい。

【００５６】次に、センサデータの加算原理について説
明する。右センサデータＤＲと左センサデータＤＬの間
における相関演算を行えば、正しい位相差ｄが得られる
ことは、図１３（Ａ）〜（Ｃ）で示した通りである。本
実施例では、それに代わり、折り畳みデータＤＤＲとＤ
ＤＬとの間における相関演算を行うことを示した。この
場合においても、正しい位相差ｄが得られることを説明
する。つまり、センサデータの加算を行ったデータＤＤ
ＲとＤＤＬの間においても、位相差ｄが保存される。

【００５７】図７は、一般的な基本関数ｆ（ｘ），ｆ
（ｘ−ｄ），ｇ（ｘ），ｇ（ｘ−ｄ）を示す。関数ｆ
（ｘ）と関数ｇ（ｘ）は、相互に独立である。関数ｆ
（ｘ−ｄ）は、関数ｆ（ｘ）に対してｄだけずれた関数
である。関数ｇ（ｘ−ｄ）は、関数ｇ（ｘ）に対してｄ
だけずれた関数である。

【００５８】ここで、関数ｆ（ｘ）はデータＤＲ中の
に相当し、関数ｆ（ｘ−ｄ）はデータＤＬ中のに相当
する。関数ｇ（ｘ）はデータＤＲ中のに相当し、関数
ｇ（ｘ−ｄ）はデータＤＬ中のに相当する。

【００５９】図８は、基本関数を加算した関数Ｈ
（ｘ），Ｈ（ｘ−ｄ）を示す。関数Ｈ（ｘ）を、 Ｈ（ｘ）＝ｆ（ｘ）＋ｇ（ｘ） で表すと、関数Ｈ（ｘ−ｄ）は、 Ｈ（ｘ−ｄ）＝ｆ（ｘ−ｄ）＋ｇ（ｘ−ｄ） で表すことができる。

【００６０】この際、関数Ｈ（ｘ）と関数Ｈ（ｘ−ｄ）
との間においても、位相差ｄは保存されることが証明さ
れる。したがって、関数Ｈ（ｘ）と関数Ｈ（ｘ−ｄ）の
間において相関演算を行っても、正しい位相差ｄを検出
することができる。

【００６１】以上より、データＤＲ，ＤＬについての分
割データ，，，をそれぞれ加算してデータＤＤ
Ｒ，ＤＤＬを求め、データＤＤＲとデータＤＤＬとの間
で相関演算を行った場合にも、正しい位相差ｄを検出す
ることができる。

【００６２】なお、データＤＤＲ，ＤＤＬは、それぞれ
距離の異なる対象物についてのセンサデータが加算され
ることになるので、その点に問題がないか否かが問題と
なる。

【００６３】しかし、元来、センサ上に投影される２次
元画像は、遠近の対象物が混在したものであり、遠近の
混在は当初から是認されている。したがって、センサデ
ータについても、距離情報の異なるデータを加算しても
特別な問題は生じない。

【００６４】図９は、本実施例による測距装置の全体構
成を示す。センサユニットは、右センサユニット１Ｒと
左センサユニット１Ｌからなる。右センサユニット１Ｒ
は、右用レンズ２Ｒと２次元光センサ３Ｒを有し、左セ
ンサユニット１Ｌは、左用レンズ２Ｌと２次元光センサ
３Ｌを有する。光センサ３Ｒ，３Ｌは、例えば１００画
素の１次元ラインセンサが複数並列に配置されたもので
あり、それぞれレンズ２Ｒ，２Ｌを介して入射される光
の量を電気信号に変換する。

【００６５】システムコントローラ１４は、例えばマイ
コンであり、センサ制御系１２が生成するタイミングパ
ルスを受け取り、センサ制御信号をセンサ制御系１２へ
返す。センサ制御系１２は、センサ制御信号を基に、駆
動パルスを駆動回路１１Ｒ，１１Ｌに供給する。

【００６６】駆動回路１１Ｒ，１１Ｌは、駆動パルスに
応じて、センサ３Ｒ，３Ｌを駆動する。センサデータ
は、センサ３Ｒ，３Ｌからセンサデータ量子化部１３へ
供給される。センサデータ量子化部１３は、センサデー
タの量子化を行う。

【００６７】システムコントローラ１４は、書き込み制
御信号と書き込みアドレスを画像メモリ１５に供給し、
書き込み制御を行う。画像メモリ１５は、例えばＳＲＡ
Ｍであり、書き込み制御信号に応じて、センサデータ量
子化部１３で量子化された量子化データを記憶する。

【００６８】演算部１６は、例えばＲＩＳＣマイコンで
あり、転送制御信号をパラレル入出力回路（パラレルＩ
Ｏ）１８に供給する。パラレル入出力回路１８は、測距
を行いたいエリア等の条件を外部機器１９から取り込
み、データ転送メモリ１７に転送する。データ転送メモ
リ１７は、例えばＳＲＡＭである。

【００６９】また、演算部１６は、読み出し書き込み制
御信号およびアドレスを、画像メモリ１５またはデータ
転送メモリ１７へ供給する。演算部１６は、画像メモリ
１５からセンサデータＤＲ，ＤＬを読み出して、センサ
データの折り畳み処理を行い、折り畳みデータＤＤＲ，
ＤＤＬを生成し、演算部１６内のバッファに記憶する。

【００７０】その後、データＤＤＲとデータＤＤＬとの
間における相関演算を行う。相関演算の後、３点補間を
行い、高精度の位相差ｄを求める。位相差ｄを求めた
後、測距値を演算する。

【００７１】演算部１６は、求めた測距値をデータ転送
メモリ１７に書き込む。パラレル入出力回路１８は、演
算部１６から転送制御信号を受けて、データ転送メモリ
１７に記憶されている測距値を外部機器１９に転送す
る。

【００７２】図１０は、本実施例による測距装置の処理
手順を示すフローチャートである。測距装置は、２次元
領域中の複数エリアにおいて、各エリアにおける測距値
を検出することができる。

【００７３】ステップＳ１では、光センサ３Ｒ，３Ｌか
ら得られるセンサデータを、２次元の画像データとして
画像メモリ１５へ書き込む。ステップＳ１の処理は、シ
ステムコントローラ１４が行う。この後の処理は、演算
部１６が行う。

【００７４】ステップＳ２では、外部機器１９から得ら
れる諸条件を、データ転送メモリ１７へ取り込む。諸条
件とは、例えば、測距を行いたいエリアの指定や、エリ
アの大きさの指定や、折り畳みの回数の指定等を含み、
後に測距値の演算を行う際に用いられる。

【００７５】ステップＳ３では、全ラインの処理が終了
したか否かを判定する。２次元画像データは、複数のラ
インからなり、ライン毎に処理を行う。全てのラインに
ついての演算処理が終了していないときには、ステップ
Ｓ４へ進む。

【００７６】ステップＳ４では、画像メモリ１５から１
ラインのデータを取り込む。ステップＳ５では、取り込
んだラインデータの折り畳み処理を行う。この折り畳み
処理が本実施例における重要な処理である。演算部１６
は、式（７Ｒ）、（７Ｌ）に従い、画像メモリ１５から
取り込んだセンサデータＤＲ，ＤＬを基に、折り畳みデ
ータＤＤＲ，ＤＤＬを生成する。

【００７７】ステップＳ６では、全エリアの処理が終了
したか否かを判定する。ラインデータは、複数のエリア
を含む。ラインデータ中の全てのエリアについて、演算
処理を行っていないときには、ステップＳ７へ進む。

【００７８】ステップＳ７では、１エリアの相関演算を
行う。相関演算は、式（８）を用いて、データＤＤＲと
データＤＤＬとの間において行う。その後、式（６）に
よる３点補間を行い、高精度の位相差ｄを求める。そし
て、式（４）を用いて、距離演算を行い、測距値を求め
る。

【００７９】ステップＳ８では、求めた測距値のデータ
を転送メモリ１７へ書き込む。その後、ステップＳ６へ
戻り、次のエリアについての測距値を求める。ステップ
Ｓ６において、ラインデータ中の全てのエリアについて
の演算が終了したと判断されたときには、ステップＳ３
へ戻り、次のラインについての処理を繰り返す。

【００８０】ステップＳ３において、全てのラインにつ
いての演算が終了したと判断されたときには、処理を終
了する。次に、本発明の他の実施例を示す。センサデー
タ折り畳み部５Ｒは、図２の構成の代わりに、以下の構
成を有する。

【００８１】図１１は、右センサデータ折り畳み部５Ｒ
の他の構成例を示す。右センサデータＤＲを４分割し、
４分割したデータを、それぞれＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４
とする。符号反転器２１，２２は、データＷ２，Ｗ４を
それぞれ符号反転し、加算器６に供給する。加算器６
は、データＷ１，Ｗ３そのものとデータＷ２，Ｗ４を符
号反転したものを加算する。そして、加算結果を、デー
タＤＤＲとして出力する。

【００８２】データＷ２，Ｗ４について符号反転するこ
とにより、データのオフセットを補正することができ
る。つまり、データＷ１〜Ｗ４を符号反転せずに加算し
た場合（図２）は、全体的なレベル、すなわちオフセッ
トが大きくなる。加算するデータの数が多くなるほど、
オフセットは大きくなる。オフセットが大きくなると、
Ａ／Ｄ変換を行う際等に、ダイナミックレンジを有効に
活用することができない。

【００８３】本実施例では、２つのデータＷ１，Ｗ３を
正の値とし、他の２つのデータＷ２，Ｗ４を負の値とす
ることにより、４つのデータを加算した際、オフセット
を小さくする。オフセットを小さくすることにより、演
算精度を向上させることができる。

【００８４】なお、データの符号反転を行うのは、デー
タＷ２，Ｗ４に限らない。全領域に均一なオフセットが
ある場合には、分割したデータの内の任意の半分のデー
タについて、符号反転を行えばよい。

【００８５】また、左センサデータ折り畳み部５Ｌも同
様な構成である。ただし、前述のように、データＷ１〜
Ｗ４にそれぞれシフト画素領域が加わる点のみが異な
る。以上のように、左右のセンサデータのそれぞれにつ
いて、折り畳み加算を行った後に、相関演算を行うこと
により、相関演算量を減らすことができる。例えば、４
回の折り畳みを行えば、演算量は１／４になる。結果と
して、高速な測距が可能になる。画素数が多いセンサを
有する測距装置には、非常に効果的である。

【００８６】なお、本実施例による測距装置は、一般カ
メラ用にも車載用にも用いることができる。車載用に用
いれば、高速に多点測距を行うことができ、そのメリッ
トは大きい。

【００８７】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、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサデータを基に折り畳みデータを生成し、折り畳み
データについて相関演算を行えば、演算量を少なくする
ことができ、高速な測距が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による測距装置の機能を説明す
るためのブロック図である。

【図２】右センサデータ折り畳み部の構成を示す回路図
である。

【図３】センサデータＤＲ，ＤＬの具体例を示すグラフ
である。

【図４】センサデータの折り畳みを行う方法を示す図で
ある。

【図５】折り畳みデータを示す概略図である。

【図６】本実施例の演算過程のデータを簡単化した概略
図である。

【図７】一般的な基本関数ｆ（ｘ），ｆ（ｘ−ｄ），ｇ
（ｘ），ｇ（ｘ−ｄ）を示すグラフである。

【図８】基本関数を加算した関数Ｈ（ｘ），Ｈ（ｘ−
ｄ）を示すグラフである。

【図９】本実施例による測距装置の全体構成を示すブロ
ック図である。

【図１０】本実施例による測距装置の処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図１１】右センサデータ折り畳み部の他の構成を示す
回路図である。

【図１２】測距距離の計測方法を説明するための概略図
である。図１２（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１２（Ｂ）は、測距
距離を算出するための演算式である。

【図１３】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１３（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１３（Ｂ）は得られる相関値曲
線を示すグラフ、図１３（Ｃ）は３点補間の方法を説明
するための概略図である。

【符号の説明】 １ センサユニット ２ レンズ ３ 光センサ ４ センサデータ取り込み部 ５ センサデータ折り畳み部 ６ 加算器 ７ 相関演算部 ８ 測距値演算部 １１ 駆動回路 １２ センサ制御系 １３ センサデータ量子化部 １４ システムコントローラ １５ 画像メモリ １６ 演算部 １７ データ転送メモリ １８ パラレル入出力回路 １９ 外部機器 ２１，２２ 符号反転器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉 晶雄 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ複数画素によって構成される第
   １および第２の光センサが出力するセンサデータを受け
   取るデータ入力端子と、 前記第１の光センサが出力するセンサデータについて、
   複数の画素領域に分割して重ね合わせ加算し第１の折り
   畳みデータを生成し、前記第２の光センサが出力するセ
   ンサデータについて、該第１の折り畳みデータに対応す
   る複数の画素領域に分割して重ね合わせ加算し第２の折
   り畳みデータを生成するセンサデータ折り畳み部（５
   Ｒ，５Ｌ）と、 前記第１の折り畳みデータと前記第２の折り畳みデータ
   との相関度を演算する相関演算手段（７）と、 前記相関演算手段による演算結果に応じて測距値を演算
   する測距値演算手段（８）とを有する測距装置。
2. 【請求項２】 前記センサデータ折り畳み部は、前記分
   割する第１の光センサのセンサデータのうち一部の分割
   領域のセンサデータについて符号反転を行い重ね合わせ
   加算を行い第１の折り畳みデータを生成し、第２の光セ
   ンサのセンサデータのうち該符号反転を行う第１の光セ
   ンサの分割領域に対応する一部の分割領域のセンサデー
   タについて符号反転を行い重ね合わせ加算を行い第２の
   折り畳みデータを生成する請求項１記載の測距装置。
3. 【請求項３】 それぞれ複数画素によって構成される第
   １および第２の光センサが出力するセンサデータを受け
   取る工程と、 前記第１の光センサが出力するセンサデータについて、
   複数の画素領域に分割して重ね合わせ加算し第１の折り
   畳みデータを生成し、前記第２の光センサが出力するセ
   ンサデータについて、該第１の折り畳みデータに対応す
   る複数の画素領域に分割して重ね合わせ加算し第２の折
   り畳みデータを生成する工程と、 前記第１の折り畳みデータと前記第２の折り畳みデータ
   との相関度を演算する工程と、 前記相関演算の演算結果に応じて測距値を演算する工程
   とを含む測距方法。
4. 【請求項４】 前記第１および第２の折り畳みデータを
   生成する工程は、前記分割する第１の光センサのセンサ
   データのうち一部の分割領域のセンサデータについて符
   号反転を行い重ね合わせ加算を行い第１の折り畳みデー
   タを生成し、第２の光センサのセンサデータのうち該符
   号反転を行う第１の光センサの分割領域に対応する一部
   の分割領域のセンサデータについて符号反転を行い重ね
   合わせ加算を行い第２の折り畳みデータを生成する請求
   項３記載の測距方法。