JPH11132713A

JPH11132713A - 測距装置および自動焦点制御撮影装置および凹凸検出装置

Info

Publication number: JPH11132713A
Application number: JP29859897A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Oda; 高広小田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】距離測定装置の小型化ができるようにする。【解決手段】メインフレーム１に切り欠き１ａを介し
て発光側アーム１ｂと切り欠き１ｄを介して受光側アー
ム１ｅを形成し、発光側アーム１ｂに被写体Ｈに光を発
光する発光部２を取り付けると共に受光側アーム１ｅに
光を受光する受光部３を取り付ける。発光部２と受光部
３を、それらの光軸が装置自身のセンター軸上に交差す
るように設置する。発光側アーム１ｂの他端１ｃと受光
側アーム１ｅの他端１ｆを圧電素子４の伸縮運動を利用
して移動すると、発光部２からの照射光Ｌｉは被写体Ｈ
により正反射されたときにのみ反射光Ｌｒとして受光部
３に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測距装置および自
動焦点制御撮影装置および凹凸検出装置に関し、さらに
詳しくは、被写体までの距離を求める測距装置およびこ
の測距装置を用いてレンズの焦点を被写体に自動的に合
わせる自動焦点制御撮影装置およびこの測距装置を用い
て被写体の表面形状を求める凹凸検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラやビデオカメラにおいて、被写体
までの距離に基づいてレンズの位置を調整して被写体に
焦点を合わせるようなことが行われている。従来、被写
体までの距離を求めるために、図１２に示すように、三
角測定方式を用いる測距装置が使われている。

【０００３】この測距装置１０００では、９０，９１は
被写体Ｈからの乱反射光Ｌｄを収集する対物レンズ、９
２は固定ミラー、９３は可動ミラー、９４，９５は光を
電気的信号に変換する光センサ、９６は前記可動ミラー
を回転させるモータ、９７は前記光センサ９４，９５の
電気的信号を比較してその結果に基づいて前記モータを
制御する信号比較部、被写体Ｈまでの距離Ｓを算出する
演算部９８である。

【０００４】前記固定ミラー９２と可動ミラー９３は、
基準距離ｋを隔てて配置されている。被写体Ｈの映像
は、対物レンズ９０と固定ミラー９２を経て光センサ９
４に結像すると共に対物レンズ９１と可動ミラー９３を
経て光センサ９５に結像する。光センサ９４，９５は、
結像された映像を電気信号に変換し、その電気信号を信
号比較部９７に渡す。

【０００５】信号比較部９７は、光センサ９４の電気信
号と光センサ９５の電気信号を比較し、両信号がほぼ同
一になるように前記モータ９６により前記可動ミラー９
３の角度を調整する。そして、信号比較部９７は、両信
号が同一になったときにその旨を前記演算部９８に通知
する。演算部９８は、光センサ９４の電気信号と光セン
サ９５の電気信号が同一になったときの前記可動ミラー
９３の角度βを取得し、その角度βと前記基準距離ｋと
に基づいて被写体Ｈまでの距離Ｓを算出して出力する。
なお、基準距離ｋが大きければ大きいほど被写体Ｈまで
の距離Ｓを正確に求めることができることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の測距装置１
０００では、前記固定ミラー９２と可動ミラー９３の間
の基準距離ｋが大きければ大きいほど被写体Ｈまでの距
離Ｓを正確に求めることができる。しかしながら、基準
距離を大きくすると測距装置が大型化してしまう問題点
がある。

【０００７】また、上記従来の測距装置１０００では、
電気的信号の比較に被写体Ｈからの乱反射光Ｌｄを用い
ている。しかしながら、被写体の表面状態や、反射角度
により乱反射光の量が変動するから測定精度が低下する
問題点がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、回転可能に一端で支持された第１アーム
と、前記第１アームに取り付けられ被写体に光を照射す
る発光手段と、回転可能に一端で支持された第２アーム
と、前記第２アームに取り付けられ被写体からの光を受
光して電気的信号に変換する受光手段と、前記第１アー
ムと前記第２アームの他端を移動することにより光の照
射角と反射角を変化させるアーム駆動手段と、前記受光
手段からの電気的信号がピーク値に達したときの前記第
１アームと前記第２アームの他端の移動量に基づいて被
写体までの距離を算出する距離演算手段とを具備したこ
とを特徴とする測距装置を提供する。

【０００９】また、上記問題を解決するため、本発明
は、被写体からの光を少なくとも１つのレンズにより収
集する光学手段と、収集した光に基づいて被写体の映像
を取得する画像処理手段と、被写体までの距離が与えら
れたときにその距離に基づいて前記光学手段のレンズの
位置を調整して被写体に焦点を合わせる焦点制御手段と
を有する自動焦点制御撮影装置において、上記構成の被
写体までの距離を求める測距装置を具備し、その測距装
置で求めた被写体までの距離を前記焦点制御手段に与え
ることを特徴とする自動焦点制御撮影装置を提供する。

【００１０】また、上記問題を解決するため、本発明
は、上記構成の被写体までの距離を求める測距装置と、
直交する２方向に前記測距装置を移動させる移動手段
と、前記測距装置の移動量を検出する移動量検出手段
と、前記測距装置で求めた被写体までの距離と測距装置
の前記移動量に基づいて被写体の表面形状を求めるデー
タ処理手段とを具備したことを特徴とする凹凸検出装置
を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施の形態により
本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発
明が限定されるものではない。 −第１実施形態− 図１は、本発明の第１実施形態の測距装置の構成図であ
る。

【００１２】この測距装置１００は、光学部１０１と制
御部１０２とを具備して構成されている。前記光学部１
０１では、１はメインフレーム、２は発光部、３は受光
部、４は圧電素子、５は力点、６は駆動面である。前記
メインフレーム１は、切り欠き１ａを介して設けられた
発光側アーム１ｂと、切り欠き１ｄを介して設けられた
受光側アーム１ｅとを有する。

【００１３】前記発光部２は、前記発光側アーム１ｂに
取り付けられ、発光側レンズ２ａと発光側スリット板２
ｂと光を発光する発光素子２ｃを具備して構成されてい
る。前記発光素子２ｃから発光された光（以下、照射光
と言う）Ｌｉは、前記発光側スリット板２ｂと前記発光
側レンズ２ａを介して平行光に近いかたち被写体Ｈを照
射する。受光側で外乱光の影響を少なくするために、前
記照射光Ｌｉを近赤外光（例えば、波長＝８５０nm〜９
１０nm）とする。なお、前記発光素子２ｃの定格出力
は、測定する距離に応じて最適化する。例えば、レンズ
と被写体の間の距離Ｓが５００±５０mmとなる場合は、
発光素子２ｃの定格出力を３０mW以上をする。図示しな
いが、発光素子２ｃ付近の外乱射から発生する可視光を
カットするために、発光側レンズ２ａから発光素子２ｃ
までの空間に、可視光をカットするエポキシ樹脂が充填
されている。

【００１４】前記受光部３は、前記受光側アーム１ｅに
取り付けられ、受光側レンズ３ａと受光側スリット板３
ｂと光を受光する受光素子３ｃを具備して構成されてい
る。前記受光素子３ｃは、被写体Ｈにより反射された光
（以下、反射光と言う）Ｌｒを前記受光側レンズ３ａと
前記受光側スリット板３ｂを介して受光する。なお、図
示しないが、外乱光の影響を少なくするために、受光側
レンズ３ａから受光素子３ｃまでの空間に、可視光をカ
ットするエポキシ樹脂が充填されている。

【００１５】前記メインフレーム１と前記発光側アーム
１ｂの接点には切り欠き１ａが形成されているため、発
光側アーム１ｂの他端１ｃを移動すると、発光部２が切
り欠き１ａを支点に回転する。同じく、受光側アーム１
ｅの他端１ｆを移動すると、受光部３が切り欠き１ｄを
支点に回転する。なお、前記メインフレーム１の材質と
しては、アームの回転により変形してももとに戻る復元
力がある弾性特性をもつものであれば、金属や非金属で
もよい。なお、図１のような形状を加工する際の加工性
から黄銅が最適である。

【００１６】前記発光部２と受光部３は、それぞれの光
軸が装置自身のセンター軸上に交差するように設置され
ている。つまり、発光部２からの照射光Ｌｉは、被写体
Ｈにより正反射されたときにのみ反射光Ｌｒとして受光
素子３ｃに到達するようになっている。前記圧電素子４
は、圧電を加えられたときに、図中の矢印で示す方向に
伸縮運動をする。

【００１７】前記発光側アーム１ｂの他端１ｃと前記受
光側アーム１ｅの他端１ｆと前記力点５と前記駆動面６
と前記圧電素子４は、接着連結されている。このため、
圧電素子４が伸縮運動をすると力点５が変形し、前記発
光側アーム１ｂと前記受光側アーム１ｅが回転すると共
に前記発光部２と前記受光部３が回転する。なお、発光
部２と受光部３が回転すると、前記照射光Ｌｉと装置自
身のセンター軸との角度（以下、照射角と言う）と、前
記反射光Ｌｒと装置自身のセンター軸との角度（以下、
反射角と言う）が変化する。なお、前記発光部２と受光
部３の光軸が装置自身のセンター軸上に交差するように
設置されているため、照射角と反射角は同じ値（＝θ）
になる。

【００１８】前記制御部１０２は、受光素子３ｃからの
電気信号を増幅するアンプ２０と、圧電素子４を伸縮運
動させる圧電素子駆動部２１と、発光素子２ｃを点灯さ
せる発光素子駆動部２２と、中央制御部２３と、データ
記憶部２４と、表示部２５と、電源部２６と、データ出
力部２７とを具備して構成されている。次に、図１から
図３を用いて、測距装置１００の動作についてを説明す
る。

【００１９】まず、中央制御部２３は、発光素子駆動部
２２を介して、発光素子２ｃを点灯させる。次に、中央
制御部２３は、圧電素子駆動部２１を介して、圧電素子
４を図２中の矢印の方向に、伸び量δ＝０（最小伸び
量）からδmax （最大伸び量）まで徐々に伸び運動させ
る。なお、圧電素子駆動部２１は、圧電素子４に加える
圧電を変化させることによりその圧電素子４を伸び運動
させる。一般的に、圧電素子の圧電と伸び量の特性はほ
ぼリニアであるために、加えられた圧電に基づいて伸び
量を推定できる。なお、測定精度を上げるために、圧電
素子４の実際の伸び量を測定して目標の伸び量と比較
し、その差に基づいて圧電をフィードバック制御するよ
うにしてもよい。

【００２０】受光素子３ｃは、被写体Ｈからの反射光Ｌ
ｒを受光して電気的信号（例えば、圧電または電流）に
変化する。アンプ２０は、この電気的信号を増幅して中
央制御部２３に渡す。中央制御部２３は、この電気的信
号をデータ記憶部２４に記憶させる。図２では、発光部
２と受光部３の初期状態（圧電素子の伸び量δ＝０の状
態）を破線で示す。この初期状態では、発光部２と受光
部３の光軸が点Ｒ１で交差するが、点Ｒ１には光を反射
する物体がないため、受光素子３ｃには光が到達しな
い。

【００２１】圧電素子４が伸び運動をすると力点５が変
形し、前記発光部２と前記受光部３が回転し、発光部２
と受光部３の光軸の交差点が装置自身のセンター軸上で
遠くへ徐々に移動する。なお、発光部２と受光部３の光
軸の交差点が点Ｒ２に到達すると、そこには照射光Ｌｉ
を反射する被写体Ｈがあるため反射光Ｌｒが受光素子３
ｃに到達し、受光素子３ｃの電気信号がピーク値とな
る。一般的に、正反射したときの反射光量は乱反射した
ときの反射光量よりも大きいため、たとえ被写体Ｈの表
面状態（色、あらさ等）によって乱反射として受光素子
に到達しても、正反射したときの反射光量と区別でき
る。

【００２２】図２では、Ｓ０は受光部の初期位置から点
Ｒ１までの距離、Ｓは受光部の初期位置から被写体Ｈ
（点Ｒ２）までの距離、Ｓ１は圧電素子４の伸び量＝δ
のときの被写体Ｈまでの距離である。なお、図示しない
が、受光部の初期位置( 伸び量＝０）から点Ｒ１までの
距離Ｓ０と圧電素子４の伸び量がδmax のときの発光部
２と受光部３の光軸の交差点との差ΔＳが本装置による
測定範囲となる。

【００２３】次に、中央制御部２３は、データ記憶部２
４に記憶されている電気的信号のピーク値を求め、電気
的信号がピーク値に達したときに圧電素子駆動部２１が
圧電素子４に加えている圧電に基づいて前記圧電素子４
の伸び量δを推定する。そして、前記伸び量δに基づい
て、次式により被写体Ｈまでの距離Ｓを算出し、前記デ
ータ出力部２７を介して出力する。

【００２４】

【数１】

【００２５】（但し、ｒ１：切り欠き１ａから発光部２
の光軸までの距離ｒ２：発光側アーム１ｂの長さｈ２：切り欠き１ａと圧電素子４との接触面との高低差ａ：切り欠き１ａから装置自身のセンター軸までの水平
距離）具体的には、ｒ１＝５mm、ｒ２＝１２mm、ｈ２＝１mm、
ａ＝１５mmとし、δを０mmから０．２mmまで変化させた
ときのδと被写体までの距離Ｓとの関係を図４に示す。
なお、伸び量の範囲（０からδmax ）が大きい圧電素子
を用いれば測定範囲ΔＳを広くすることができる。

【００２６】前記表示部２５は、圧電素子４への入力圧
電と受光素子３ｃの電気的信号のグラフや、被写体まで
の距離Ｓや、圧電素子４への入力圧電より中央制御部２
３が推定した伸び量δなどを表示する。前記電源部２６
は、前記制御部１０２の各部に電源を供給する。上記測
距装置１００では、発光部２と受光部３を圧電素子４の
伸び運動により同期して回転させ、発光部２からの照射
光Ｌｉが正反射したときにのみ反射光Ｌｒとして受光部
３に到達するから、発光部２と受光部３の回転角度を決
める圧電素子４の伸び量δと被写体までの距離Ｓとが１
対１の関係を持つ。この結果、従来の三角方式のように
測定精度を向上させるために基準距離を大きくする必要
がなくなるから、装置の小型化ができることとなる。

【００２７】上記では、圧電素子４を伸び運動させるよ
うに説明したが、圧電素子４を縮み運動、または伸縮運
動させるようにしてもよい。また、上記では、圧電素子
４からの電気的信号を一旦データ記憶部２４に書き込む
ように説明したが、中央制御部２３の処理速度が圧電素
子４の伸縮動作速度よりも十分に速い場合は、電気的信
号の大小の確認をリアルタイムで行ってピーク値である
ことを判明してもよい。 −第２実施形態− 図５は、本発明の第２実施形態の測距装置２００の構成
図である。

【００２８】上記測距装置１００では圧電素子４の伸び
運動により力点５を移動しているのに対し、測距装置２
００ではモータと送りネジを用いて力点５を移動する。
この測距装置２００は、光学部１０３と制御部１０４と
を具備して構成されている。前記光学部１０３では、１
はメインフレーム、２は発光部、３は受光部、１３ａは
モータ、５は力点、８は駆動面である。

【００２９】前記メインフレーム１と前記発光部２と前
記受光部３の構成は、上記測距装置１００と同様である
ためその説明を省略する。前記モータ１３ａは、送りネ
ジ１０と、軸連結部１１と、連結ネジ１２と、モータシ
ャフト１３ｂと、スライダ１４と、回転止め部１５と、
摺動シャフト１６と、回転検出部１７を具備して構成さ
れる。

【００３０】前記回転検出部１７は、モータシャフト１
３ｂに取り付けられかつ円周に一定の間隔で多数のスリ
ットが形成されたスリット円板１８と、そのスリット円
板１８が回転しているときに通過するスリット数を検出
するスリット検出センサ１９とを具備して構成されてい
る。なお、スリット検出センサ１９は、例えば光を用い
て通過するスリット数を検出する。

【００３１】前記モータ１３ａが回転すると、前記モー
タシャフト１３ｂに連結されている前記送りネジ１０が
回転し、駆動面８が図中の矢印で示す方向に上下移動す
る。図６に示すように、スライダ１４に連結されている
摺動シャフト１６が回転止め部１５に引っ掛かるので、
モータ１３ａ自体がモータシャフト１３ｂの周りに回転
してしまうことはない。なお、スライダ１４と摺動シャ
フト１６と回転止め部１５の構成は、モータ１３ａが回
転方向を切り替えたときにバックラッシュなどを起こさ
ない構成とする。また、回転止め部１５に弾力性がある
材質を用いれば、摺動シャフト１６に常にばね力が作用
する。

【００３２】駆動面８と送りネジ１０の間にガタ，バッ
クラッシュあるいは間隔が生じないように、前記駆動面
８の下面には送りネジ１０を受けるためのネジ受け７が
設けられている。前記発光側アーム１ｂの他端１ｃと前
記受光側アーム１ｅの他端１ｆと前記力点５と前記駆動
面８と前記送りネジ１０は、接着連結されている。

【００３３】送りネジ１０が上下運動をすると力点５が
変形し、前記発光側アーム１ｂと前記受光側アーム１ｅ
が回転すると共に前記発光部２と前記受光部３が回転す
る。発光部２と受光部３が回転すると、前記照射光Ｌｉ
の照射角と、前記反射光Ｌｒの反射角が変化する。な
お、前記発光部２と受光部３の光軸が装置自身のセンタ
ー軸上に交差するように設置されているため、照射角と
反射角は同じ値（＝θ）になる。

【００３４】前記制御部１０４は、モータ１３ａを駆動
するモータ駆動部２８と、前記回転検出部１７のスリッ
ト検出センサ１９からの信号に基づいて送りネジ１０移
動量を算出する移動量算出部２９を具備する。これ以外
の構成は上記制御部１０２と同様であるためその説明を
省略する。次に、測距装置２００の動作について説明す
る。

【００３５】まず、中央制御部２３は、発光素子駆動部
２２を介して、発光素子２ｃを点灯させる。次に、中央
制御部２３は、モータ駆動部２８を介してモータ１３ａ
を駆動する。これにより、送りネジ１０は、図中の矢印
の方向に、移動量δ＝０（最小移動量）からδmax （最
大移動量）まで徐々に上に移動する。

【００３６】なお、モータ１３ａが駆動すると、回転検
出部１７のスリット円版１８が回転し、スリット検出セ
ンサ１９が通過するスリット数を検出して移動量算出部
２９に渡す。移動量算出部２９には、スリット円版１８
に形成されているスリットの間隔と送りネジ１０のピッ
チなどのデータが予め与えられている。そして、移動量
算出部２９は、前記データと前記移動量算出部２９から
のスリット数に基づいて送りネジ１０の移動量δを算出
し、中央制御部２３に渡す。中央制御部２３は、この送
りネジ１０の移動量δをデータ記憶部２４に記憶させ
る。

【００３７】受光素子３ｃは、被写体Ｈからの反射光を
受光して電気的信号に変化する。アンプ２０は、この電
気的信号を増幅して中央制御部２３に渡す。中央制御部
２３は、この電気的信号をデータ記憶部２４に記憶させ
る。送りネジ１０が上に移動すると力点５が変形し、前
記発光部２と前記受光部３が回転し、発光部２と受光部
３の光軸の交差点が装置自身のセンター軸上で遠くへと
徐々に移動する。なお、発光部２と受光部３の光軸の交
差点が被写体Ｈの表面に到達すると、発光部２からの照
射光Ｌｉが被写体Ｈにより反射して受光素子３ｃに到達
し、受光素子３ｃの電気信号がピーク値となる。

【００３８】次に、中央制御部２３は、データ記憶部２
４に記憶されている電気的信号のピーク値を求めると共
に電気的信号がピーク値に達したときの送りネジ１０の
移動量δをデータ記憶部２４から取得する。そして、前
記移動量δに基づいて、上記式１により被写体Ｈまでの
距離Ｓを算出し、前記データ出力部２７を介して出力す
る。

【００３９】具体的には、ｒ１＝５mm、ｒ２＝１２mm、
ｈ２＝１mm、ａ＝１５mmとし、δを０mmから０．８mmま
で変化させたときのδと被写体までの距離Ｓとの関係を
図７に示す。なお、圧電素子の伸縮量に比べて、送りネ
ジ１０の移動範囲が大きいため測定範囲ΔＳが広くな
る。前記表示部２５は、受光素子３ｃの電気的信号のグ
ラフや、被写体までの距離Ｓや、移動量算出部２９で算
出された送りネジ１０の移動量δなどを表示する。

【００４０】前記電源部２６は、前記制御部１０２の各
部に電源を供給する。上記測距装置２００では、力点５
を送りネジ１０の回転により上下移動する。このため、
圧電素子に比べて測定範囲を広くすることができる。上
記では、送りネジ１０を上に移動するように説明した
が、送りネジ１０を下に移動するようにしてもよい。 −第１使用例− 図８に、本発明の測距装置を用いる焦点自動制御撮影装
置のブロック図を示す。

【００４１】この自動焦点制御撮影装置３００は、測距
装置１００と、画像取得部１１０と、画像処理部１１５
と、制御部１２０とを具備した構成である。なお、この
自動焦点制御撮影装置３００は、例えば、カメラやビデ
オカメラである。前記測距装置１００は、被写体Ｈまで
の距離Ｓを算出して出力する。なお、測距装置１００の
構成は、上記第１実施形態の測距装置１００の構成と同
様であるためその説明を省略する。

【００４２】前記画像取得部１１０は、レンズ１１１，
１１２と、撮影素子１１３とを具備した構成である。前
記レンズ１１１を図中の破線に沿って移動させることに
より撮影素子１１３に結像する被写体Ｈの画像の倍率を
変更することができる。また、前記レンズ１１２を図中
の破線に沿って移動させることにより焦点を調整するこ
とができる。前記撮影素子１１３は、結像された被写体
Ｈの画像を電気的信号に変換し、その電気的信号を画像
処理部１１５に渡す。

【００４３】前記画像処理部１１５は、前記電気的信号
を、例えばＮＴＳＣやＣＣＩＲなどの書式に変換し、信
号Ｐとして外部へ出力する。前記制御部１２０は、レン
ズ１１１，１１２の位置を調整するレンズ移動部１２１
と、装置の動作を制御する中央制御部１２２と、被写体
までの距離に応じたレンズ１１１，１１２の移動量の最
適値などを記憶するデータ記憶部１２３と、制御部１２
０の各部に電源を供給する電源部１２４とを具備した構
成である。

【００４４】次に、上記自動焦点制御撮影装置３００の
動作について説明する。まず、測距装置１００が被写体
Ｈまでの距離Ｓを求めると共にその距離Ｓを制御部１２
０の中央制御部１２２に渡す。すると、中央制御部１２
２は、距離Ｓに応じたレンズ１１１，１１２の移動量の
最適値を前記データ記憶部１２３から取得し、その最適
値に基づいて前記レンズ移動部１２１を制御することに
よりレンズ１１１，１１２を移動させる。これにより、
被写体Ｈに自動的に焦点を合わせることができる。

【００４５】上記自動焦点制御撮影装置３００では、被
写体Ｈまでの距離を求めるために本発明の測距装置１０
０を用いるから、装置の小型化ができることとなる。上
記では、被写体Ｈまでの距離を求めるために測距装置１
００を用いるように説明したが、本発明の測距装置２０
０を用いるようにしてもよい。また、上記では、測距装
置１００のセンター軸と画像取得部１１０の光軸が平行
になるように図示したが、図９に示す自動焦点制御撮影
装置４００のように、ミラー１３０，１３１を設け、測
距装置１００のセンター軸と画像取得部１１０の光軸が
一致するようにしてもよい。これにより、距離測定位置
と撮影位置が同一になり、撮影距離が短く、しかも被写
体が小さい場合、あるいは狭い撮影範囲を拡大撮影する
場合でも正確な焦点制御が可能となる。

【００４６】また、上記では、第１実施形態の測距装置
１００をそのまま用いるように図示したが、測距装置１
００の中央制御部２３、データ出力部２４、表示部２
５、電源部２６が行う動作を制御部１２０で行うように
すれば測距装置１００の中央制御部２３、データ出力部
２４、表示部２５、電源部２６が不要となり、装置のコ
ストを抑えることが可能となる。 −第２使用例− 図１０に、本発明の測距装置を用いる凹凸検出装置の構
成図を示す。

【００４７】この凹凸検出装置５００は、測距装置１０
０と、制御部１４０とを具備した構成である。前記測距
装置１００は、被写体Ｈまでの距離Ｓを算出して出力す
る。なお、測距装置１００の構成は、上記第１実施形態
の測距装置１００の構成と同様であるためその説明を省
略する。

【００４８】前記制御部１４０は、前記測距装置１００
をＸ軸やＹ軸方向に自由自在に移動する二軸方向移動部
１４１と、装置の動作を制御する中央制御部１４２と、
被写体までの距離や測距装置１００のＸ軸やＹ軸方向の
移動量を記憶するデータ記憶部１４３と、検出した被写
体の表面形状を表する表示部１４４と、制御部１４０の
各部に電源を供給する電源部１４５とを具備した構成で
ある。なお、１００ａはＸ軸方向に移動された測距装置
と示し、１００ｂはＹ軸方向に移動された測距装置と示
す。

【００４９】次に、上記凹凸検出装置５００の動作につ
いて説明する。制御部１４０は、二軸方向移動部１４１
を制御することにより、データ記憶部１４３に予め記録
されている座標（Ｘｎ，Ｙｎ）（ｎ＝１，..，Ｎ）に測
距装置１００を移動させる。測距装置１００は、前記座
標（Ｘｎ，Ｙｎ）における被写体Ｈまでの距離Ｓｎを求
めると共に前記データ記憶部１４３に書き込む。

【００５０】次に、制御部１４０は、前記データ記憶部
１４３に記録されている前記座標（Ｘｎ，Ｙｎ）と前記
距離Ｓｎに基づいて被写体Ｈの表面形状を求めて前記表
示部１４４にて表示させる。この凹凸検出装置５００
は、例えば、基板に実装されたＩＣチップの足の半田つ
けの検査に用いることができる。半田不良の場合は、足
先に半田の形状がないか、その足が他の足よりも浮き上
がってしまうので、凹凸検出装置５００により足の形状
を測定すればＩＣチップの足の半田不良を判明すること
ができる。

【００５１】上記凹凸検出装置５００では、被写体Ｈま
での距離を求めるために本発明の測距装置１００を用い
るから、装置の小型化ができることとなる。上記では、
被写体Ｈまでの距離を求めるために測距装置１００を用
いるように説明したが、本発明の測距装置２００を用い
るようにしてもよい。 −第３使用例− 図１１に、本発明の測距装置を用いる別の凹凸検出装置
の構成図を示す。

【００５２】この凹凸検出装置６００は、複数の測距装
置１００を一方向（図中はＸ軸方向）に配置してなる測
距アレイ２５０と、制御部１５０とを具備した構成であ
る。前記測距アレイ２５０の各測距装置１００は、被写
体Ｈまでの距離Ｓを算出して出力する。なお、測距装置
１００の構成は、上記第１実施形態の測距装置１００の
構成と同様であるためその説明を省略する。

【００５３】前記制御部１５０は、前記測距アレイ２５
０をＹ軸方向に自由自在に移動する一軸方向移動部１５
１と、装置の動作を制御する中央制御部１５２と、被写
体までの距離や測距アレイ２５０のＹ軸方向の移動量や
測距アレイ２５０中の各測距装置１００の相対的な位置
などを記憶するデータ記憶部１５３と、検出した被写体
の表面形状を表する表示部１５４と、制御部１５０の各
部に電源を供給する電源部１５５とを具備した構成であ
る。

【００５４】次に、上記凹凸検出装置６００の動作につ
いて説明する。制御部１５０は、一軸方向移動部１５１
を制御することにより、データ記憶部１５３に予め記録
されている座標（Ｘｎ，Ｙｎ）（ｎ＝１，..，Ｎ）に測
距アレイ２５０を移動させる。測距アレイ２５０の各測
距装置１００は、前記座標（Ｘｎ，Ｙｎ）における被写
体Ｈまでの距離Ｓｎｍ（ｍは、測距アレイ２５０中の測
距装置１００の数）を求めると共に前記データ記憶部１
４３に書き込む。

【００５５】次に、制御部１４０は、前記データ記憶部
１４３に記録されている前記座標（Ｘｎ，Ｙｎ）と前記
測距アレイ２５０中の各測距装置１００の相対的な位置
と前記距離Ｓｎｍに基づいて被写体Ｈの表面形状を求め
て前記表示部１５４にて表示させる。この凹凸検出装置
６００は、上記凹凸検出装置５００と同様にＩＣチップ
の足の半田つけの検査に用いることができるが、測距ア
レイを一方向にのみ移動するので検査を高速に行うこと
ができる。また、この凹凸検出装置６００を、例えば、
キャッシュカードにエンボス形成されている文字を読み
取るためにも用いることができる。

【００５６】上記凹凸検出装置６００では、被写体Ｈま
での距離を求めるために本発明の測距装置１００を用い
るから、装置の小型化ができることとなる。上記では、
被写体Ｈまでの距離を求めるために測距装置１００を用
いるように説明したが、本発明の測距装置２００を用い
るようにしてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の測距装置
では、発光部と受光部を同期して回転させたときに、発
光部からの照射光が正反射したときにのみ反射光として
受光部に到達する。このため、発光部と受光部の回転角
度と被写体までの距離とが１対１の関係を持つから、従
来の三角方式のように測定精度を向上させるために基準
距離を大きくする必要がなくなり、装置の小型化が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の測距装置の構成図であ
る。

【図２】図１の測距装置の発光部と受光部の回転の説明
図である。

【図３】距離算出の原理説明図である。

【図４】圧電素子の伸縮量と被写体までの距離の関係を
示す説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態の測距装置の構成図であ
る。

【図６】図５の測距装置のモータの断面図である。

【図７】送りネジの移動量と被写体までの距離の関係を
示す説明図である。

【図８】本発明の自動焦点制御撮影装置のブロック図で
ある。

【図９】本発明の別の自動焦点制御撮影装置のブロック
図である。

【図１０】本発明の凹凸検出装置の構成図である。

【図１１】本発明の別の凹凸検出装置の構成図である。

【図１２】従来の測距装置の構成図である。

【符号の説明】

１００，２００測距装置１０１光学部２発光部３受光部４圧電素子５力点６駆動面１０２制御部２０アンプ２１圧電素子駆動部２２発光素子駆動部２３中央制御部２４データ記憶部２５表示部２６電源部２７データ出力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能に一端で支持された第１アーム
と、前記第１アームに取り付けられ被写体に光を照射す
る発光手段と、回転可能に一端で支持された第２アーム
と、前記第２アームに取り付けられ被写体からの光を受
光して電気的信号に変換する受光手段と、前記第１アー
ムと前記第２アームの他端を移動することにより光の照
射角と反射角を変化させるアーム駆動手段と、前記受光
手段からの電気的信号がピーク値に達したときの前記第
１アームと前記第２アームの他端の移動量に基づいて被
写体までの距離を算出する距離演算手段とを具備したこ
とを特徴とする測距装置。
【請求項２】回転可能に一端で支持された第１アーム
と、前記第１アームに取り付けられ被写体に光を照射す
る発光手段と、回転可能に一端で支持された第２アーム
と、前記第２アームに取り付けられ被写体からの光を受
光して電気的信号に変換する受光手段と、前記第１アー
ムと前記第２アームの他端を所定の範囲内で連続的に移
動させることにより光の照射角と反射角を変化させるア
ーム駆動手段と、前記受光手段からの電気的信号のピー
ク値を決定するピーク値決定手段と、前記電気的信号が
ピーク値に達したときの前記第１アームと前記第２アー
ムの他端の移動量に基づいて被写体までの距離を算出す
る距離演算手段と、前記電気的信号と前記ピーク値と移
動量に基づいて被写体までの距離を算出するためのプロ
グラムと被写体までの前記距離を記憶する記憶手段と、
前記距離を外部へ出力する出力手段と、前記各手段に電
源を供給する電源供給手段とを具備したことを特徴とす
る測距装置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記
アーム駆動手段として圧電素子を用い、その圧電素子に
圧電を加えたときに生じるひずみを利用して前記第１ア
ームと前記第２アームとを駆動することを特徴とする測
距装置。
【請求項４】請求項１または請求項２において、前記
アーム駆動手段として送りネジとモータを用い、その送
りネジをモータで回転させることにより前記第１アーム
と前記第２アームとを駆動することを特徴とする測距装
置。
【請求項５】被写体からの光を少なくとも１つのレン
ズにより収集する光学手段と、収集した光に基づいて被
写体の映像を取得する画像処理手段と、被写体までの距
離が与えられたときにその距離に基づいて前記光学手段
のレンズの位置を調整して被写体に焦点を合わせる焦点
制御手段とを有する自動焦点制御撮影装置において、請求項１から請求項４のいずれかに記載の被写体までの
距離を求める測距装置を具備し、その測距装置で求めた
被写体までの距離を前記焦点制御手段に与えることを特
徴とする自動焦点制御撮影装置。
【請求項６】請求項５において、前記光学手段の光軸
と前記測距装置のセンター軸を一致させることを特徴と
する自動焦点制御撮影装置。
【請求項７】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の被写体までの距離を求める測距装置と、直交する２方
向に前記測距装置を移動させる移動手段と、前記測距装
置の移動量を検出する移動量検出手段と、前記測距装置
で求めた被写体までの距離と測距装置の前記移動量に基
づいて被写体の表面形状を求めるデータ処理手段とを具
備したことを特徴とする凹凸検出装置。
【請求項８】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の被写体までの距離を求める測距装置を並列に複数配置
してなる測距アレイ手段と、測距装置の配置方向に直交
する方向に前記測距アレイ手段を移動させる移動手段
と、前記測距アレイ手段の移動量を検出する移動量検出
手段と、各測距装置で求めた被写体までの距離と測距ア
レイ手段の前記移動量に基づいて被写体の表面形状を求
めるデータ処理手段とを具備したことを特徴とする凹凸
検出装置。