JPH11174316A

JPH11174316A - 測距装置及び焦点検出装置

Info

Publication number: JPH11174316A
Application number: JP36332897A
Authority: JP
Inventors: Osamu Harada; 修原田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】相関シフト量を最小限に抑え、演算時間を大
幅に短縮する。【解決手段】それぞれ複数の光電変換センサが配列さ
れ、測定対象物から反射光を受光する一対の光電変換手
段と、該一対の光電変換手段から出力される像信号のう
ち少なくとも一方の像信号をシフトし、一対の像信号の
相関量の変移から一対の像情報の位相差を検出する相関
演算手段とを有し、前記像信号の位相差から測距情報を
算出するものにおいて、前記相関演算手段の像信号のシ
フト開始ポイント及びシフト終了ポイントを決定する為
に、前記一対の光電変換手段から出力される像信号の特
徴点を抽出する（＃１０６）特徴抽出手段を有してい
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、一対の像信号の位
相差から測距情報や焦点検出情報を検出する測距装置及
び焦点検出装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より被測定物に対して投光素子から
スポット光を投射し、その反射光を位置検出素子（ＰＳ
Ｄ等）で受光し、その受光出力を用いて三角測量の原理
により距離を測定するものがある。また、投光素子を所
定の周期で点滅発光させたスポット光を積分するために
ＣＣＤ等の電荷転送素子をリング状に構成して循環動作
を行い、スポット光以外の外光成分の電荷を一定量排斥
する動作（以下、スキム動作と記す）を備えた測距装置
が、例えば、特公平５−２２８４３号公報、特願平７−
４０５４２号等で提案されている。更にこの装置を用い
て、二つの受光系を持ち、二つの受光像のずれ量により
距離を求める方式が特開平９−１０５６２３号により提
案されている。このような測距装置はカメラのＡＦ（自
動焦点調節）等で用いられている。

【０００３】図１２に、上記特開平９−１０５６２３号
により提案され、かつ、以下の本発明の実施の形態にも
適用し得る、上記スキム動作を行うと共に二つの受光系
を持ち、二つの受光像のずれ量により距離を求める方式
の測距装置を示す。

【０００４】図１２において、１は第１の光路を形成す
る第１の受光レンズ、２は第２の光路を形成する第２の
受光レンズ、３は被測定物にスポット投光を行う投光レ
ンズ、４はオン・オフ動作して発光を行う投光素子であ
る。５は複数のセンサがリニアに配列される第１のセン
サアレイ、６は複数のセンサがリニアに配列される第２
のセンサアレイ、７は前記第１のセンサアレイ５の各セ
ンサで光電変換された電荷を捨てる電子シャッタ機能で
あるところの第１のクリア部であり、ＩＣＧパルスによ
って電荷が捨てられる。８は前記第２のセンサアレイ６
の各センサで光電変換された電荷を捨てる電子シャッタ
機能であるところの第２のクリア部であり、ＩＣＧタイ
ミングによって第１の電子シャッタ部７と同様に電荷が
捨てられる。

【０００５】９は第１の電荷蓄積部であり、オン蓄積部
とオフ蓄積部とを含み、前記第１のセンサアレイ５から
投光素子４のオンとオフの期間に同期して得られる電荷
をＳＴ１パルスとＳＴ２パルスとによってそれぞれ各画
素単位で蓄積する。１０は第２の電荷蓄積部であり、前
記第１の電荷蓄積部９と同様に、前記第２のセンサアレ
イ６から投光素子４のオンとオフの期間に同期して得ら
れる電荷をＳＴ１パルスとＳＴ２パルスとによってそれ
ぞれ各画素単位で蓄積する。１１は第１の電荷転送ゲー
トであり、第１の電荷転送部９に蓄積されている電荷を
後述する電荷転送手段、例えばＣＣＤにＳＨパルスによ
ってパラレルに転送する。１３は第１の電荷転送手段で
あり、一部または全体がリング状を成し、電荷が循環す
ることにより順次第１の電荷蓄積部９のオンとオフの期
間に得られる電荷をそれぞれ加算していく。この循環部
を形成するところをリングＣＣＤとする。１２は第２の
電荷転送ゲートであり、前記第１の電荷転送ゲート１１
と同様のものである。１４は第２の電荷転送手段であ
り、前記第１の電荷転送手段１３と同様のものである。

【０００６】１５は第１の初期化手段であり、ＣＣＤＣ
ＬＲパルスによって第１の電荷転送手段１３の電荷を排
斥して初期化を行う。１７は一定量の電荷排斥を行う第
１のスキム手段である。１８は前記第１のスキム手段１
７と同様の第２のスキム手段である。１９は一定量の電
荷の排斥を行うかどうかを判別する為のＳＫＯＳ１信号
を出力する第１の出力手段であり、第１の電荷転送手段
１３内の電荷量を非破壊で電荷を残したまま読み出すも
のである。２０も同様なＳＫＯＳ２信号を出力する第２
の出力手段である。２１は前記第１の電荷転送手段１３
内の電荷を順次読み出し、ＯＳ１信号として出力する出
力手段である。２２も同様に第２の電荷転送手段１４か
らＯＳ２信号を出力する出力手段である。２３はＳＫＯ
Ｓ１信号による第１のコンバータ、２４はＳＫＯＳ２信
号による第２のコンバータである。２５は全体的な制御
および演算を行うマイコンを含む制御部である。

【０００７】図１３は、第１のセンサアレイ５の出力信
号ＯＳ１と第２のセンサアレイ６の出力信号ＯＳ２をそ
れぞれ増幅し、量子化した後の画像情報（Ａ像及びＢ像
とする）を示すものである。

【０００８】各々のセンサ出力信号において、受光像の
当たっていない部分の画素の信号レベルは０になってい
る。本装置では、この二つの画像情報のずれ量を検出す
ることにより、被測定物までの距離を求めるようにして
いる。このずれ量を検出方法の一例としては、少なくと
も一方の画像情報を所定のずらし量（以降、相関シフト
量と記す）の範囲で１ｂｉｔ（ビット）単位でずらし、
その時の相関量を演算し、何ｂｉｔずらしたときに一対
の画像情報が一致するかを検出するものであり、該相関
量ＣＯＲは、以下のような数式で求められる。

【０００９】…………（１）ここで、ＩＡ（）：Ａ像の（）番目の画素の画像情報ＩＢ（）：Ｂ像の（）番目の画素の画像情報ｃｓ：相関シフト量ｃｐ：演算画素数とし、上記演算画素数ｃｐは、ｃｐ＝（センサ画素数）−（相関シフト量の絶対値）−
（定数）とする。

【００１０】図１４及び図１５は各相関シフトにおける
相関量を求める際のフローチャートであり、図１３のよ
うな画像データが得られたときの処理を示している。

【００１１】先ず、ステップ＃５０１，＃５０２におい
て、各変数の初期設定を行っている。ここで、ＭＡは、最も信頼性のある相関量ゼロクロス時の相関値
の変化量ＪＢは、相関量がゼロクロスした手前の相関シフトでの
相関量の絶対値ＺＲは、相関量がゼロクロスした手前の相関シフト値ＬＳは、前回の相関シフト値での相関量ＣＳは、相関シフト値で、開始ｂｉｔをＳＢ、終了ｂｉ
ｔをＳＥとしている。

【００１２】ＣＰは、相関演算時の演算画素数ＮＰＸは受光センサの画素数ＣＯＲ１は、（１）式のΣの前半の式ＣＯＲ２は、（１）式のΣの後半の式である。

【００１３】次のステップ＃５０３，＃５０４，＃５０
５においては、相関シフト値の正負により、相関量算出
時の画素情報の開始アドレスＰＡ，ＰＢを設定する。続
くステップ＃５０６〜＃５１５は、上記（１）式の演算
をしており、ステップ＃５０６〜＃５１４にて、ある相
関シフト値におけるΣ（ＣＯＲ１とＣＯＲ２）を求め、
次のステップ＃５０７にて、両者の差となる相関量ＣＯ
Ｒを求めている。そして、次の図１５のステップ＃５１
６〜＃５２１においては、ゼロクロスポイントの検出を
しており、今回の相関量ＣＯＲが０より大きく（＃５１
６）、前回の相関量ＬＳが０以下（＃５１７）であれ
ば、相関量がゼロクロスしているのでゼロクロス時の相
関値の変化量ＤＥを求め、更に前回のゼロクロスポイン
ト（複数のゼロクロスポイントがある場合）よりも大き
いときは、前回のゼロクロス時の変化量より２像の合致
信頼性が高いので、ＭＡにＤＥを、ＺＲにゼロクロスし
た時の相関シフト値の１ｂｉｔ手前の値を、ＪＢに前回
の相関シフト値での相関量の絶対値を書き込む（＃５２
０）。そしてステップ＃５２１へ進み、前回の相関シフ
ト値での相関量ＬＳに今回の相関シフトでの相関量ＣＯ
Ｒを書き込む。

【００１４】ここで、ＭＡとＪＢは２像の位相差量の分
解能をより高くするために、ゼロクロスする相関シフト
間の補間を行うために求めており、該補間Ｈは、Ｈ＝ＪＢ／ＭＡ …………（２）で求められる（不図示）。

【００１５】一方、上記ステップ＃５１６，＃５１７，
＃５１９にて前述した条件を満足しない時はステップ＃
５２１へ進み、前回の相関シフトでの相関量ＬＳに今回
の相関シフトでの相関量ＣＯＲを書き込み、ステップ＃
５２２へ進む。

【００１６】上記ステップ＃５０２〜＃５２１が相関シ
フト１ｂｉｔ分の動作であり、これを相関シフト値ＣＳ
が相関終了シフト値ＳＥになるまで（＃５２２でＣＳ＝
ＳＥと判別するまで）繰り返し実行する。

【００１７】図１３の様な画像情報の場合、図１４及び
図１５のフローチャートに従って相関量を計算した結果
をグラフ化すると、図１６のようになる。

【００１８】図１６において、縦軸に相関量を、横軸に
片側の画像情報の相関シフト量（単位：ｂｉｔ）をとる
と、相関量が負の値から正の値に変移する（ゼロクロス
する）ｂｉｔ間に、一対の画像情報が一致するポイント
がある。また、相関量が負の値から正の値に変移するゼ
ロクロスポイントが二つ以上ある場合は、前記変移の量
が最も大きいポイントをもって一対の画像情報の一致す
るポイントとすることになる。図１３の様な画像情報の
場合、ゼロクロスするポイントは相関シフト量が１〜２
ｂｉｔの間であり、このずらし量が１ｂｉｔと２ｂｉｔ
の時の相関量を使って補間を行うことで、一対の画像情
報の像ずれ量を検出しており、図１３の画像情報の場合
の像ずれ量は図１６に示す様に 1.5ｂｉｔとなる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】図１６の様に像ずれ量
が 1.5ｂｉｔであっても、相関シフト量は２ｂｉｔで終
了する訳ではない。これはゼロクロスポイントが複数存
在する場合がある為で、所定量までシフトして各ビット
毎の相関量を求めなくてはならない。ここで、相関シフ
ト量の範囲は、相関演算終了シフトから相関演算開始シ
フトの差であり、前記開始シフト及び終了シフトは、図
１２における第１の受光レンズ１と第２の受光レンズ２
の主点間距離Ｂ（図示せず）、第１及び第２の受光レン
ズ１，２の焦点距離ｆｊ（図示せず）、第１及び第２の
センサアレイ５，６のセンサピッチｐ（図示せず）、測
距範囲Ｌ（図示せず）の各要素で決まり、相関演算開始シフト＝（Ｂ×ｆｊ）／｛（Ｌの遠距離側）×ｐ｝相関演算終了シフト＝（Ｂ×ｆｊ）／｛（Ｌの近距離側）×ｐ｝ …………（３）という式で表すことができる。

【００２０】上記（３）式の数値を代入すると、例え
ば、Ｂ＝５ｍｍ，ｆｊ＝１０ｍｍ，ｐ＝ 0.05 ｍｍ，Ｌ
＝２００ｍｍ〜∞の時、相関演算開始シフト＝５×１０／（∞× 0.05 ） ≒０［ｂｉｔ］相関演算終了シフト＝５×１０／（２００× 0.05 ） ≒ 16.7 ［ｂｉｔ］となる。ここで相関終了シフト量は、上式では 16.7 ｂ
ｉｔであるが、これは１６ｂｉｔから１７ｂｉｔの間に
ゼロクロス点があるということなので、相関終了シフト
は１７ｂｉｔとなる。よって、上記の条件において、相
関演算時は必ず１７ｂｉｔ分の相関シフトを行い、相関
量を求めなくてはならない。図１３及び図１４のフロー
チャートでいうと、ステップ＃５０２〜＃５２３までの
動作を１７回繰り返すことになる。

【００２１】また、測距装置に用いられるセンサアレイ
の画素数は、多いものでは６０画素近くになるため、各
相関シフトでの相関量の演算にかなりの時間を要する。
図１３及び図１４のフローチャートでいうと、画素数６
０のセンサの場合では、ステップ＃５０７〜＃５１４ま
での動作を最大６０回（ｊ＝０〜ｃｐで、ｃｐ＝ＮＰＸ
−｜ＣＳ｜−１＝６０−０−１）、最小でも４３回（ｊ
＝０〜ｃｐで、ｃｐ＝ＮＰＸ−｜ＣＳ｜−１＝６０−１
７−１）行わなくてはならない。

【００２２】上記の条件でステップ＃５０１〜＃５２３
の全てを実行する為には、アセンブラのコマンドで約２
２０００コマンド、１コマンドの処理時間が 0.5μsec
とすると約１１ｍsec もの処理時間が必要となる。この
処理時間は１点測距の測距装置で考えると短いものかも
しれないが、例えば５点の多点測距装置ではこの処理だ
けでトータル５５ｍsec もの時間を要し、カメラのレリ
ーズタイムラグを長くする大きな要因となってしまう。

【００２３】（発明の目的）本発明の第１の目的は、相
関シフト量を最小限に抑え、演算時間を大幅に短縮する
ことのできる測距装置及び焦点検出装置を提供しようと
するものである。

【００２４】本発明の第２の目的は、上記第１の目的を
達成しつつ、像信号の重心やピークの位置を求め易く、
誤検出も極めて少ない測距装置を提供しようとするもの
である。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１〜８記載の本発明は、それぞれ複数
の光電変換センサが配列され、測定対象物から反射光を
受光する一対の光電変換手段と、該一対の光電変換手段
から出力される像信号のうち少なくとも一方の像信号を
シフトし、一対の像信号の相関量の変移から一対の像情
報の位相差を検出する相関演算手段とを有し、前記像信
号の位相差から測距情報を算出する測距装置において、
前記相関演算手段の像信号のシフト開始ポイント及びシ
フト終了ポイントを決定する為に、前記一対の光電変換
手段から出力される像信号の特徴点を抽出する特徴抽出
手段を有した測距装置とするものである。

【００２６】具体的には、一対の像信号のそれぞれの画
素データの総和の略中心に相当する位置を検出し、これ
らの位置のずれ量をもとに、相関演算手段の像信号のシ
フト開始ポイント及びシフト終了ポイントを決定した
り、一対の像信号のそれぞれのピークに相当する位置を
検出し、これらの位置のずれ量をもとに、前記相関演算
手段の像信号のシフト開始ポイント及びシフト終了ポイ
ントを決定するようにしている。

【００２７】一方、一対の像信号の大きさ（ピーク値や
コントラスト値）が所定値に満たない時や、一対の像信
号のピーク値に相当する位置が光電変換手段の所定範囲
内に無い時は、上記特徴抽出手段による像信号のシフト
開始ポイント及びシフト終了ポイントの決定に基づいて
の相関演算によって誤検出する恐れがある事から、この
ような場合には特徴抽出手段の使用は禁止し、通常の一
対の像信号のそれぞれの画素データ全てを用いての相関
演算を実行するようにしている。

【００２８】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項２記載の本発明は、測定対象物にスポット光を投
光する投光手段を有した測距装置とするものである。

【００２９】上記構成においては、測定対象物に投射さ
れたスポット光の、前記測定対象物でのでの反射光を一
対の光電変換手段で受光し、一対の像信号を得るように
している。

【００３０】また、上記第１の目的を達成するために、
請求項９〜１５記載の本発明は、それぞれ複数の光電変
換センサが配列され、焦点検出対象から反射光を受光す
る一対の光電変換手段と、該一対の光電変換手段から出
力される像信号のうち少なくとも一方の像信号をシフト
し、一対の像信号の相関量の変移から一対の像情報の位
相差を検出する相関演算手段とを有し、前記像信号の位
相差から焦点状態を検出する焦点検出装置において、前
記相関演算手段の像信号のシフト開始ポイント及びシフ
ト終了ポイントを決定する為に、前記一対の光電変換手
段から出力される像信号の特徴点を抽出する特徴抽出手
段を有した焦点検出装置とするものである。

【００３１】具体的には、一対の像信号のそれぞれの画
素データの総和の略中心に相当する位置を検出し、これ
らの位置のずれ量をもとに、相関演算手段の像信号のシ
フト開始ポイント及びシフト終了ポイントを決定した
り、一対の像信号のそれぞれのピークに相当する位置を
検出し、これらの位置のずれ量をもとに、前記相関演算
手段の像信号のシフト開始ポイント及びシフト終了ポイ
ントを決定するようにしている。

【００３２】一方、一対の像信号の大きさ（ピーク値や
コントラスト値）が所定値に満たない時や、一対の像信
号のピーク値に相当する位置が光電変換手段の所定範囲
内に無い時は、上記特徴抽出手段による像信号のシフト
開始ポイント及びシフト終了ポイントの決定に基づいて
の相関演算によって誤検出する恐れがある事から、この
ような場合には特徴抽出手段の使用は禁止し、通常の一
対の像信号のそれぞれの画素データ全てを用いての相関
演算を実行するようにしている。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００３４】図１は本発明の実施の第１の形態に係る測
距装置の概略構成を示すブロック図であり、従来例で説
明したスキム動作を行うＣＣＤを用いた測距装置を例に
し、同一機能を持つ部品には同一の符号を付してある。

【００３５】同図において、１は第１の光路を形成する
第１の受光レンズ、２は第２の光路を形成する第２の受
光レンズ、３は被測定物にスポット投光を行う投光レン
ズ、４はオン・オフ動作して発光を行う投光素子、２８
は後述する制御部２５からの指令を受けて投光素子４を
駆動するための投光駆動回路である。２６はスキム動作
を行い、一対のセンサアレイを持つＣＣＤであり、この
詳細については既に図１２を用いて説明している為、こ
こではその詳細は省略する。２９は例えば一対の画像情
報のそれぞれの画像データの略中心に相当する位置を検
出し、２像の大まかなずれ量を求める特徴抽出部であ
り、後述する制御部２５に含まれる。２７は、前記ＣＣ
Ｄ２６の一対の画像情報を増幅し、Ａ／Ｄ変換する処理
回路、２５は全体的な制御及び演算を行うマイコン、諸
データを一時的に記憶するメモリ、前記特徴抽出部２９
等を含む制御部である。

【００３６】次に、図２のフローチャートを用いて、上
記構成における測距装置の動作について説明する。

【００３７】先ず、ＣＣＤ２６内の残留した電荷を全て
クリアする為に、所定時間だけ初期化を行う（＃１０
１）。初期化した後は駆動回路２８を介して投光素子４
のパルス点灯を開始し（＃１０２）、ＣＣＤ２６の蓄積
を所定期間またはＣＣＤ２６の出力値が所定量に達する
まで行う（＃１０３）。ＣＣＤ２６の蓄積が前記二つの
条件のいずれかを満足したら該ＣＣＤ２６の蓄積を終了
し、又前記投光素子４のパルス点灯を停止する（＃１０
４）。蓄積したＣＣＤ２６の一対の画像情報は処理回路
２７で増幅し、その後Ａ／Ｄ変換して制御部２５内にあ
る不図示の記憶手段に記憶する（＃１０５）。ここで、
この一対の画像情報のうち、一方の画像情報をＡ像、も
う一方の画像情報をＢ像と定義する。

【００３８】次に、特徴抽出部２９により、それぞれの
画像情報について各画素のＡ／Ｄ変換値を足しあわせた
総和の略中心に相当する位置を検出し、２像の大まかな
ずれ量を求める（＃１０６）。

【００３９】図３及び図４のフローチャートは上記ステ
ップ＃１０６での動作の詳細を示すものであり、ステッ
プ＃２０１〜＃２１０において、Ａ像の、ステップ＃２
１１〜＃２２０において、Ｂ像の、それぞれ画像データ
の総和の略中心に相当する位置を検出しており、続くス
テップ＃２２１，＃２２２で２像の大まかな像ずれ量を
求めている。以下、詳細に説明する。

【００４０】先ず、ステップ＃２０１において、Ａ像の
画素データの総和Ｓａを初期化（０にする）し、Ａ像の
画素データが格納されている不図示の記憶手段の先頭ア
ドレスＡＤａｓｔをアドレスＡＤＤにセットしている。

【００４１】次のステップ＃２０２，＃２０３，＃２０
４においては、Ａ像の画素データが格納されている不図
示の記憶手段のアドレスＡＤａｓｔから最終アドレスＡ
Ｄａｅｎｄまでの画素データを加算していき、Ａ像の画
素データの総和を求めている。ここで、ステップ＃２０
２のＩＡ（ＡＤＤ）は、アドレスＡＤＤに格納されてい
るＡ像の画素データを指す。

【００４２】次のステップ＃２０５，＃２０６において
は、後述のステップ＃２０７，＃２０８，＃２０９にて
実行されるＡ像の画素データの総和の略中心に相当する
位置を求める為の初期設定をしており、ステップ＃２０
５ではＡ像の画素データの総和ＳａをＳに設定し、ステ
ップ＃２０６ではＡ像の画素データが格納されている不
図示の記憶手段の先頭アドレスＡＤａｓｔをアドレスＡ
ＤＤにセットしている。

【００４３】ステップ＃２０７，＃２０８，＃２０９に
おいては、上記ステップ＃２０５にてＡ像の画素データ
の総和が代入されたＳから画素データを減算し、その差
をＳに格納していき、「Ｓ≦Ｓａ／２」になるまで、こ
のステップ＃２０７〜＃２０９での動作を繰り返す。

【００４４】上記ステップ＃２０７〜＃２０９の実行ル
ープを脱した時の不図示の記憶装置のアドレスに、Ａ像
の画素データの総和の略中心があり、次のステップ＃２
１０においては、ステップ＃２０７〜＃２０９のループ
を脱した時のアドレスＡＤＤは不図示の記憶手段の格納
アドレスであるから、このアドレスＡＤＤから先頭アド
レスＡＤａｓｔを引くことで、この略中心に相当する位
置が何画素目（Ｐａ）にあるかを求めている。

【００４５】次のステップ＃２１１〜＃２２０において
は、上記ステップ＃２０１〜＃２１０と同様にして、Ｂ
像の画素データの総和の略中心に相当する画素（Ｐｂ）
を求めている。

【００４６】そして、ステップ＃２２１，＃２２２にお
いて、相関演算時の相関シフトの開始ポイントＳＢと終
了ポイントＳＥを求めている。

【００４７】（Ｐａ−Ｐｂ）が２像の大まかな像ずれ量
であり、相関演算時の相関シフト開始ポイントは、前記
Ｐａと前記Ｐｂの差に１を引いたもの、終了ポイント
は、前記ＰａとＰｂの差に１を加えたものとしている。
尚、本実施の形態では、前記開始ポイントＳＢ、終了ポ
イントＳＥは（Ｐａ−Ｐｂ）±１としているが、Ｐａ，
Ｐｂの検出精度が荒い場合は、例えば（Ｐａ−Ｐｂ）±
３のようにシフト範囲を広げることは可能である。

【００４８】この演算方法の一例を、前述の図１３を用
いて説明する。

【００４９】図１３は、センサアレイが１５画素で構成
されたＣＣＤ２６の出力をＡ／Ｄ変換した後の画像情報
をセンサアレイの画素を横軸にして示したもので、上段
の像がＡ像、下段がＢ像とする。また、それぞれの像の
下部にある表は、センサアレイの各画素に対応するＣＣ
Ｄ２６の出力をＡ／Ｄ変換した後の画素データである。

【００５０】先ず、画素データの総和を求める。Ａ像の
画素データＳａは、Ｓａ＝０＋０＋０＋２０＋４０＋６０＋８０＋１００＋８０＋６０＋４０＋２０＋０＋０＋０＝５００となる。同様に、Ｂ像の画素データの総和も「Ｓｂ＝５
００」となる。

【００５１】次に、前記各々の総和Ｓａ，ＳｂからＡ
像，Ｂ像の画素データをそれぞれ、１（または１５）画
素目から減算していき、１画素分減算する度にＡ像はＳ
ａ／２、Ｂ像はＳｂ／２と比較し、それぞれの減算値が
Ｓａ，Ｓｂの半分以下になった時の画素を検出する。こ
れが画素情報のそれぞれの画素データの総和の略中心に
相当する位置であり、図１３におけるＡ像の画素データ
の総和の略中心の相当する位置Ｐａは、８画素目にあ
り、Ｂ像の画素データの総和の略中心の相当する位置Ｐ
ｂは、６画素目にある。これより、２像の大まかな像ず
れ量は、Ｐａ−Ｐｂ＝８−６＝２ｂｉｔとなり、図３及び図４のフローチャートによると、相関
演算時の相関シフト開始ポイントＳＢは１ｂｉｔ、終了
ポイントＳＥは３ｂｉｔとなる。

【００５２】図２に戻って、次のステップ＃１０７にお
いては、上記ステップ＃１０６で求めた相関シフトの開
始ポイントＳＢから終了ポイントＳＥの範囲で相関演算
が実行され、演算された相関量が負の値から正の値に変
移する時のゼロクロスポイントを検出している。図１４
及び図１５は、上記ステップ＃１０７の詳細を説明する
為のフローチャートに相当するものであるが、これは既
に従来例にて説明しているので、ここではその説明を省
略する。

【００５３】図５は、図１３の様な画像情報の時に、Ｂ
像をＳＢ（１ｂｉｔ）かＳＥ（３ｂｉｔ）までずらした
ときの相関量をグラフ化したもので、前述したように一
対の画像情報が一致するのは、相関量が負の値から正の
値に変移する時のゼロクロスポイントであるから、図１
３の画像情報のゼロクロスポイントは１ｂｉｔから２ｂ
ｉｔの間にあることがわかる。

【００５４】上記ステップ＃１０７で求めた相関量か
ら、上記ステップ＃１０８で相関量がゼロクロスするポ
イントを直線補間により求め、最終的な高精度の像ずれ
量としている。図１３に挙げた画像情報の最終的な像ず
れ量を求めると、１＋｜−９０｜／（｜−９０｜＋９０）＝ 1.5［ｂｉ
ｔ］となる。

【００５５】最後にこの像ずれ量を距離相当する値に換
算する（＃１０９）。これは、例えば測距装置を制作す
るときに、ある距離での像ずれ量を不図示のＥＥＰＲＯ
Ｍ等に記憶しておき、この記憶値を基にして、距離換算
を行ったりする。

【００５６】上記の実施の第１の形態によれば、図３及
び図４に示した様に、画像情報の特徴抽出部２９を使っ
て、一対の画像情報のそれぞれの画素データの総和の略
中心に相当する位置を求め、これらの位置のずれ量をも
とにして、一対の画素情報の相関量の演算をするための
相関シフトの開始ポイント及び終了ポイントを決定する
ことで、相関量の演算時間を短縮している。

【００５７】尚、この実施の第１の形態における一対の
画像情報の特徴抽出部２９の動作（図２のステップ＃１
０６）では、一対の画像情報のそれぞれの画素データの
総和の略中心に相当する位置を検出して２像の大まかな
ずれ量を求める手法を例に説明したが、これに限らず、
例えば、一対の画像情報のそれぞれのピーク値に相当す
る位置を検出して２像の大まかなずれ量を求めても、実
施の形態中の手法同様に簡単なプロセスでの処理が可能
である。

【００５８】また、この実施の形態では、投光手段を備
えたアクティブ測距として説明してきたが、投光手段を
投光せずに測距対象物のコントラストにより測距を行う
パッシブ測距方式の装置への適用も可能である。

【００５９】（実施の第２の形態）上記実施の第１の形
態では、一対の画像情報のそれぞれの画素データの総和
の略中心に相当する位置を求め、これらの位置のずれ量
をもとにして、一対の画像情報の相関量の演算をするた
めの相関シフトの開始ポイント及び終了ポイントを決定
することで、相関量の演算時間を短縮していた。

【００６０】ところで、被測定物にスポット光を投光し
て測距するアクティブ方式の測距装置の場合、被測定物
が測距能力外の遠距離や、低反射率であると、得られる
画像情報は小さくなる。更にノイズの影響も受け易くな
るので、画像データの総和の中心は本来あるべき位置を
求めることが出来なくなることがある。

【００６１】例えば、図６の様な画像情報において、ハ
ッチングで示したものが真の画像情報であり、そうでな
いものは外的に加わったノイズである。このような場
合、それぞれの画像情報の画素データの総和の略中心に
相当する位置は、Ａ像，Ｂ像ともに６画素目となる。該
条件で実施の第１の形態と同じ手法で相関量を求めてい
くと、図７のように相関量が負の値から正の値へ変移す
る時のゼロクロスポイントが無いことがわかる。本来
は、相関シフト量が２ｂｉｔのところで負の値から正の
値の方向にゼロクロスする筈であるが該部分の相関量の
演算が省略された為に、一対の画像情報は一致しないも
のであると誤った判別をしてしまうことになる。

【００６２】そこで、本発明の実施の第２の形態におい
ては、Ａ／Ｄ変換された一対の画像情報のそれぞれのピ
ーク値を検出し、これらの値が所定値より小さい時は、
実施の第１の形態のような手法による演算を禁止し、従
来行ってきた手法を使って一対の像ずれ量を検出するも
のである。

【００６３】図８は、本発明の実施の第２の形態に係る
測距装置の動作を示すフローチャートであり、以下これ
に従って説明する。なお、回路構成は上記実施の第１の
形態における図１と同様であるものとし、又図２と同じ
動作を行う部分は同一ステップ番号を付してある。

【００６４】先ず、ＣＣＤ２６内の残留した電荷を全て
クリアするために、所定時間だけ初期化を行う（＃１０
１）。初期化した後は投光素子４のパルス点灯を開始し
（＃１０２）、ＣＣＤ２６の蓄積を所定期間またはＣＣ
Ｄ２６の出力値が所定量に達するまで行う（＃１０
３）。ＣＣＤ２６の蓄積が前記二つの条件のいずれかを
満足したら該ＣＣＤ２６の蓄積を終了し、投光素子４の
パルス点灯を停止する（＃１０４）。蓄積したＣＣＤ２
６の一対の画像情報は処理回路２７で増幅した後にＡ／
Ｄ変換し、制御部２５内にある不図示の記憶手段に記憶
する（＃１０５）。ここで、この一対の画像情報のう
ち、一方の画像情報をＡ像、もう一方の画像情報をＢ像
と定義する。

【００６５】次のステップ＃３０１においては、Ａ像，
Ｂ像それぞれの画像情報のうちの最大値を検出し（不図
示）、これらの最大値を所定の比較レベルと比較する。
一対の画像情報のどちらの最大値も所定の比較レベル以
上である時は、画像情報が図１３の様に相関演算時にノ
イズ等に影響されない十分大きな信号であるから、実施
の第１の形態と同様に、Ａ像及びＢ像それぞれの画素デ
ータの総和の略中心に相当する位置Ｐａ，Ｐｂを検出し
（＃１０６）、２像の大まかなずれ量を求め、第一の実
施例同様に、相関演算（＃１０７）、直線補間（＃１０
８）、距離情報への変換を行う（＃１０９）。

【００６６】一方、一対の画像情報のいずれかの最大値
が所定の比較レベルより小さい時は、画像情報が図６の
様に相関演算時にノイズ等に影響される可能性の高い小
信号であるから、実施の第１の形態と同様な手法により
ずれ量を検出すると誤測距する可能性がある為にステッ
プ＃３０２へ進み、従来例にて説明した手法により、相
関演算時の相関シフトの開始ポイントＳＢ、終了ポイン
トＳＥを所定の値に各々設定し、相関演算（＃１０
７）、直線補間（＃１０８）、距離情報への変換を行う
（＃１０９）。

【００６７】このステップ＃３０２を介した時の例とし
て、図６の画像情報の場合、図９の様に、Ｂ像をＳＢ＝
−４ｂｉｔからＳＥ＝＋６ｂｉｔまで１ｂｉｔ単位でず
らしていき、相関量が負の値から正の値に変移する時の
ゼロクロスポイントを検出し、ゼロクロスした前後のｂ
ｉｔの相関量により直線補間して一対の画像情報のずれ
量を求める。この場合、一対の画像情報のずれ量は、−
２ｂｉｔとなる。ここで、図９の場合、相関量が負の値
から正の値に変移するゼロクロスポイントが２か所ある
のに、−２ｂｉｔが一対の画像情報の像ずれ量を−２ｂ
ｉｔとしたのは、従来例で説明した様に相関量が負の値
から正の値に変移するゼロクロスポイントが２か所以上
ある時は、ゼロクロスポイントでの相関量の変移量が、
最も大きいものが２像の合致信頼性が高いからである。

【００６８】以上述べたように一対の画像情報のそれぞ
れのピーク値を求め、これらの値がノイズの影響を受け
そうなレベルである時は、画像情報の特徴抽出部２９を
使った像ずれ量の検出を禁止することで、誤測距を回避
することができる。

【００６９】尚、この実施の第２の形態では、一対の画
像情報の特徴抽出部２９の使い分けの判別手段（図８の
ステップ＃３０１）として、画像情報のピーク値により
決定していたが、この判別方法はこれに限らず、例えば
公知のコントラスト演算から一対の画像情報のそれぞれ
のコントラスト値を求め、これらの値と所定値を比較す
ることで前記判別を決定することも可能であり、この手
法では特にコントラストに依存するパッシブ測距方式の
装置にも適用可能である。

【００７０】（実施の第３の形態）上記実施の第２の形
態では、Ａ／Ｄ変換された一対の画像情報のそれぞれの
ピーク値を検出し、これらの値が所定値より小さい時
は、実施の第１の形態のような手法による画像情報の特
徴抽出部２９を使った像ずれ量の検出を禁止し、従来行
ってきた手法を使って一対の像ずれ量を検出するように
していた。

【００７１】この実施の第２の形態の他にも、実施の第
１の形態の手法で像ずれ量を検出すると誤測距する可能
性のあるケースがある。例えば、画像情報が図１０の様
な場合である。これは、アクティブ測距装置において、
測定対象物が非常に近い所にある時でＣＣＤ２６から受
光スポットがはみ出している時である。同図の破線部は
ＣＣＤ２６からはみ出した画像情報であり、実際にはＡ
／Ｄ変換されない。

【００７２】このような測距条件で、画像情報の特徴抽
出部２９を使って像ずれ量を検出すると、本来は図１０
中の〇印の位置が画像情報のそれぞれの重心であった
り、ピーク位置であるので、２像の大まかなずれ量は３
ｂｉｔとなるが、Ａ／Ｄ変換された画像は図１０の実線
部であるから演算結果としては、１ｂｉｔとなり、これ
を基に相関演算時の相関シフトの開始、及び、終了シフ
トを設定すると誤測距することになる。

【００７３】そこで、本発明の実施の第３の形態におい
ては、像ずれ量を検出する前に一対の画像データのピー
ク位置がＣＣＤ２６上で所定の範囲外にある時は、受光
スポットの少なくとも一部がＣＣＤ２６上から外れてい
るものとして、画像情報の特徴抽出部による２像のずれ
量を禁止するものである。

【００７４】図１１は、本発明の実施の第３の形態に係
る測距装置の動作を示すフローチャートであり、以下こ
れに従って説明する。なお、回路構成は上記実施の第１
の形態における図１と同様であるものとし、又図２及び
図８と同じ動作を行う部分は同一ステップ番号を付して
ある。

【００７５】先ず、ＣＣＤ２６内の残留した電荷を全て
クリアするために、所定期間だけ初期化を行う（＃１０
１）。初期化した後は投光素子４のパルス点灯を開始し
（＃１０２）、ＣＣＤ２６の蓄積を所定期間、または、
ＣＣＤ２６の出力値が所定量に達するまで行う（＃１０
３）。ＣＣＤ２６の蓄積を前記二つの条件のいずれかを
満足したら該ＣＣＤ２６の蓄積を終了し、投光素子４の
パルス点灯を停止する（＃１０４）。蓄積したＣＣＤ２
６の一対の画像情報は処理回路２７で増幅し、その後に
Ａ／Ｄ変換し、制御部２５内にある不図示の記憶手段に
記憶する（＃１０５）。ここで、この一対の画像情報の
うち、一方の画像情報をＡ像、もう一方の画像情報をＢ
像と定義する。

【００７６】次に、Ａ像，Ｂ像それぞれの画像情報の最
大値に相当する位置を検出し（不図示）、これらが所定
の画素の範囲内にあるかどうかをステップ＃４０１で判
定する。一対の画像情報のうち、いずれの最大値に相当
する位置も所定の画素の範囲内にある時は、ＣＣＤ２６
上からはみ出すことなく受光スポットがあることになる
ので、実施の第１の形態と同様に、Ａ像及びＢ像それぞ
れの画素データの総和の略中心に相当する位置Ｐａ，Ｐ
ｂを検出し（＃１０６）、２像の大まかなずれ量を求
め、実施の第１の形態と同様に、相関演算（＃１０
７）、直線補間（＃１０８）、距離情報への変換を行う
（＃１０９）。

【００７７】一方、一対の画像情報のいずれかの最大値
に相当する位置が所定の画素の範囲外にある時は、図１
０の様にＣＣＤ２６上から受光スポットの少なくとも一
部がはみ出している場合である。よって、実施の第１の
形態と同様な手法でずれ量を検出すると誤測距する可能
性がある為にステップ＃３０２へ進み、従来例で説明し
た手法により、相関演算時の相関シフトの開始ポイント
ＳＢ、終了ポイントＳＥを測距可能領域を充分満足する
ような所定の値に各々設定し、相関演算（＃１０７）、
直線補間（＃１０８）、距離情報への変換を行う（＃１
０９）。

【００７８】以上の実施の第３の形態によれば、一対の
画像情報のそれぞれのピーク値に相当する位置からＣＣ
Ｄ２６上の受光スポットのはみ出しを検出し、ＣＣＤ２
６上から受光スポットの少なくとも一部がはみ出したよ
うな測距条件の場合は、画像情報の特徴抽出部２９を使
った像ずれ量の検出を禁止することで、誤測距を回避し
ている。

【００７９】尚、以上に説明してきた実施の各形態のう
ちの、一対のセンサアレイをスキム動作を具備したＣＣ
Ｄとしているが、ＣＣＤの出力の外光成分を除去する手
段を付加できれば、どのようなセンサアレイでも構わな
い。

【００８０】以上の実施の各形態によれば、特徴抽出部
２９で一対の画像情報のそれぞれの画素データの総和の
略中心に相当する位置を検出したり、または、一対の画
像情報のそれぞれのピーク値に相当する位置を検出し
て、一対の画像情報の大まかなずれ量を求め、この大ま
かなずれ量を基準に正負の方向に所定の量だけ一方の画
像情報をずらして、一対の画像情報の真のずれ量を求め
るので、最小限の相関演算を行い、演算時間を短縮する
ことができる。

【００８１】また、一対の画像情報が相関演算時にノイ
ズ等に影響されるような小信号の時や、ＣＣＤ２６上か
ら受光スポットの少なくとも一部がはみ出したような時
は、上記の方式による演算を禁止し、従来行ってきた方
式により一対の画像情報の像ずれ量を求めることで、誤
測距を回避できるようにしている。

【００８２】（変形例）上記実施の各形態のうちの、一
対のセンサアレイをスキム動作を具備したＣＣＤとして
いるが、ＣＣＤの出力の外光成分を除去する手段を付加
できれば、どのようなセンサアレイでも構わない。

【００８３】また、本発明は、測距装置に適用した例を
述べているが、焦点検出装置への適用もできるものであ
る。

【００８４】更に、本発明は、以上の実施の各形態、又
はそれらの技術を適当に組み合わせた構成にしてもよ
い。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
相関シフト量を最小限に抑え、演算時間を大幅に短縮す
ることができる測距装置及び焦点検出装置を提供できる
ものである。

【００８６】また、本発明によれば、像信号の重心やピ
ークの位置を求め易く、誤検出も極めて少ない測距装置
を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態に係る測距装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の第１の形態に係る測距装置の動
作を示すフローチャートである。

【図３】図２のステップ＃１０６での動作の一部の詳細
を示すフローチャートである。

【図４】図３の動作の続きを示すフローチャートであ
る。

【図５】図３及び図４の動作説明を助ける為の図であ
る。

【図６】本発明の第１の実施の形態の測距装置が苦手と
する画像情報の一例を示す図である。

【図７】図６の画像情報を第１の実施の形態にて実行し
た際について説明する為の図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る測距装置の動
作を示すフローチャートである。

【図９】図８のステップ＃３０２での動作説明を助ける
為の図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態の測距装置が苦手
とする画像情報の他の例を示す図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る測距装置の
動作を示すフローチャートである。

【図１２】従来及び本発明に適用可能なスキム動作を行
うＣＣＤを備えた測距装置の構成を示す図である。

【図１３】一対の画像信号の各画素データを示す図であ
る。

【図１４】従来の測距装置の動作の一部を示すフローチ
ャートである。

【図１５】図１４の動作の続きを示すフローチャートで
ある。

【図１６】図１４及び図１５の動作説明を助ける為の図
である。

【符号の説明】

１，２第１，第２の受光レンズ３投光レンズ４投光素子２５制御部２６ＣＣＤ２７処理回路２８駆動回路２９特徴抽出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０２Ｂ 7/32 Ｇ０２Ｂ 7/11 ＢＧ０３Ｂ 13/36 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ複数の光電変換センサが配列さ
れ、測定対象物から反射光を受光する一対の光電変換手
段と、該一対の光電変換手段から出力される像信号のう
ち少なくとも一方の像信号をシフトし、一対の像信号の
相関量の変移から一対の像情報の位相差を検出する相関
演算手段とを有し、前記像信号の位相差から測距情報を
算出する測距装置において、前記相関演算手段の像信号のシフト開始ポイント及びシ
フト終了ポイントを決定する為に、前記一対の光電変換
手段から出力される像信号の特徴点を抽出する特徴抽出
手段を有したことを特徴とする測距装置。
【請求項２】測定対象物にスポット光を投光する投光
手段を有したことを特徴とする請求項１記載の測距装
置。
【請求項３】前記特徴抽出手段は、前記一対の像信号
のそれぞれの画素データの総和の略中心に相当する位置
を検出し、これらの位置のずれ量をもとに、前記相関演
算手段の像信号のシフト開始ポイント及びシフト終了ポ
イントを決定することを特徴とする請求項１又は２記載
の測距装置。
【請求項４】前記特徴抽出手段は、前記一対の像信号
のそれぞれのピークに相当する位置を検出し、これらの
位置のずれ量をもとに、前記相関演算手段の像信号のシ
フト開始ポイント及びシフト終了ポイントを決定するこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項５】前記一対の像信号の大きさが所定値に満
たない時は、前記相関演算手段の像信号のシフト開始ポ
イント及びシフト終了ポイントを、前記特徴抽出手段か
ら求めることを禁止するようにしたことを特徴とする請
求項１，２，３又は４記載の測距装置。
【請求項６】前記一対の像信号の大きさとは、像信号
のピーク値であることを特徴とする請求項５の測距装
置。
【請求項７】前記一対の像信号の大きさとは、像信号
のコントラスト量であることを特徴とする請求項５の測
距装置。
【請求項８】前記一対の像信号のピーク値に相当する
位置が前記光電変換手段の所定範囲内に無い時は、前記
相関演算手段の像信号のシフト開始ポイント及び終了ポ
イントを、前記特徴抽出手段から求めることを禁止する
ようにしたことを特徴とする請求項１，２，３又は４記
載の測距装置。
【請求項９】それぞれ複数の光電変換センサが配列さ
れ、焦点検出対象から反射光を受光する一対の光電変換
手段と、該一対の光電変換手段から出力される像信号の
うち少なくとも一方の像信号をシフトし、一対の像信号
の相関量の変移から一対の像情報の位相差を検出する相
関演算手段とを有し、前記像信号の位相差から焦点状態
を検出する焦点検出装置において、前記相関演算手段の像信号のシフト開始ポイント及びシ
フト終了ポイントを決定する為に、前記一対の光電変換
手段から出力される像信号の特徴点を抽出する特徴抽出
手段を有したことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】前記特徴抽出手段は、前記一対の像信
号のそれぞれの画素データの総和の略中心に相当する位
置を検出し、これらの位置のずれ量をもとに、前記相関
演算手段の像信号のシフト開始ポイント及びシフト終了
ポイントを決定することを特徴とする請求項９記載の焦
点検出装置。
【請求項１１】前記特徴抽出手段は、前記一対の像信
号のそれぞれのピークに相当する位置を検出し、これら
の位置のずれ量をもとに、前記相関演算手段の像信号の
シフト開始ポイント及びシフト終了ポイントを決定する
ことを特徴とする請求項９記載の焦点検出装置。
【請求項１２】前記一対の像信号の大きさが所定値に
満たない時は、前記相関演算手段の像信号のシフト開始
ポイント及びシフト終了ポイントを、前記特徴抽出手段
から求めることを禁止するようにしたことを特徴とする
請求項９．１０又は１１記載の焦点検出装置。
【請求項１３】前記一対の像信号の大きさとは、像信
号のピーク値であることを特徴とする請求項１２の焦点
検出装置。
【請求項１４】前記一対の像信号の大きさとは、像信
号のコントラスト量であることを特徴とする請求項１２
の焦点検出装置。
【請求項１５】前記一対の像信号のピーク値に相当す
る位置が前記光電変換手段の所定範囲内に無い時は、前
記相関演算手段の像信号のシフト開始ポイント及び終了
ポイントを、前記特徴抽出手段から求めることを禁止す
るようにしたことを特徴とする請求項９，１０又は１１
記載の焦点検出装置。