JPS58113807A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光などの信号を、距離測定される対象物に発
信し、該対象物から反射される光などの信号を受信して
、当該対象物の距離をＩｌｌ定する温圧装置に関する。

％、＝三角測距の原理を応用した投射光式の測距装置に
おいて、測距用測光回路からのアナログ信号を適格に処
理し、連続的な距離の検出信号を出力するため、電気回
路系等の演算処理手段を備えた皿１距装置に関する。

従来、光ビーム投射手段と、抑］距対象物から反射さね
た光を受光すべく列状に並べられた受光素子アレイとを
そねぞね備え、受光素子に対応するｌ１ｌＩｌ＋光回路
１てより、どの素子が受光したかを検出するいわゆる三
角副圧方式の測距装置が提案されている。通常、これら
の′ｒｆ４１１距装置では、−個の受光素子が、−個の
距離ゾーンに対応しており、各受光素子の受光信号を一
定の閾値によって受光信号の有無に還元し、１ｌｊｌ距
対象物の存在する距離ゾーンを判別する。たとえば第１
図に示す装置は、３つのゾーンを恢出する。第１図で／
けＬ　Ｅ　Ｄ等の光源、ノは光ビーム（ｂ、＞の投射用
のレンズ、３は列状に並べらｈた受光素子のアレイ、Ｊ
は受光用のレンズ、夕は泪１１距の対象物を表わす。

この種の測距装置にお−で、最も遠い距離ゾーンにある
対象物（ｊ）からの反射光は、極めて弱いので、上述の
閾値に達する受光信号がどの受光素子（３ａ、３ｂ、３
ｃ’）においても得られなかった場合に、最も遠い距離
ゾーンと判断する方法が提案されており、この場合には
、前出第１図の抑１距装置は、μつのゾーンを判別する
装置として動作させることが可能である。

上の受光素子が測距対象物からの反射光を検知した場合
には、当該受光信号が対応している距離ゾーンの中央を
測距対象物の存在する距離ゾーンとして判断する方法力
！特開昭ｊ乙−！乙−２ノ、？に開示されている。これ
によれば、各受光素子が対応している距離ゾーンの他に
、それらの中間に位置する新たな距離ゾーンの設定が可
能である。たとえば前出第１図の測距装置はｊつのゾー
ンを判別する装置として動作させることが可能である。

しかし、いづれにせよ上述した従来の方法では、判別可
能々距離のゾーン数は受光素子の個数の２倍を上限とし
ており、判別可能な距離のゾーン数を増加し、精密な測
距を行なうためには受光素子の個数を増加させるほかは
ない。しかし同一の光学配置を有するこの種の測距装置
で、受光素子数を増すためには、各受光素子の面積を減
少させねばならず、−個の受光素子に入射する光量の減
少が伴なう。すなわち泪１］距装置の耐ノイズ性が劣化
する。寸た、光ビーム投射系と受光光学系のデフォーカ
ス、および収差のため受光素子アレイに入射する光強度
分布は、有限の幅を有しており受光素子の個数を増し、
受光素子アレイの分解能を高めても、実質的に判別可能
な距離ゾーン数は増加しないという問題があった。

本発明では、上述の三角仰１距の原理を応用した投射光
式用１１距装置において、列状ｒ（並べられた受光素子
の各受光信号を、従来法のように到達光の有無に）値化
せず、量的な情報才で保持して取り扱う。その結果、受
光信号に含まわる情報を最大限にオリ用することができ
、泪１１距精度の大幅な改善が可能に々つた。

以下、第２図を用いて本発明の一実施例を詳しく説明す
る。測距の対象物体（夕）からの反射光（ｒ）が、受光
素子のアレイ（３）上に、第２図に示した如くの光強度
分布（乙）をなすとき、その距離は当該光強度分布（乙
）のピーク（ｐ）の位置によって示されると考えられる
。尚、第２図で７〜ｌ−２は各受光素子の受光信号を表
わす。このビーク（ｐ）の位置を正確に求める一方法と
して、上記光強度分布（乙）を適当な連続関数で近似し
、然る後その極値（ｐ）もしくは少なくともその近傍の
点を数値的に求める手順が考えられる。手順の一例ン以
下に示す。ｊ番目の受光素子の位置をＸＪ％％光信号を
ｙｊとするとき、最小二乗法を適用して、メーΣ（ｆ（
ａｌ、ａ２．−・、ａｋＨｘｊ）−ｙ））　　　−（１
）なるグを最小にする。上式において和は、適当に設定
されたレベルを超える受光信号を得た素子についてとれ
ばよい。〆を最小にするＫ１−１、関数ｆ（Ｘ）のパラ
メータ”１＊ａ２＋・・・、ａｋ　　を連立方程式の解
として求める。然るのち、たとえばＮｅｗｔｏｎ−１（
ａｐｈｓｏｎ法のような遂次近似手段によりｄ　ｆ　　
　　　　　　　　　　　、、、　、、、　、、、　、（
３、ｘ の解Ｘを求めれば、これは上記光強度分布のビーク位置
の良い近似を与える。尚、（３）の解を求める手法はほ
かにも数値微分等の方法が用いうるのは勿論である。本
実施例を用いれば、受光素子アレイ（３）のピッチ（△
Ｘ）によって距離検出精度を制限されず、かつ皿１距対
象物（５）からの反射光（ｒ）が、受光素子アレイ（３
）上でブロードな光強度分布（乙）を有する際において
も、高精度の距離検出機能を保障する。前出第２図の光
強度分布（乙）を近似する連続関数ｆ　（ｘ）を求める
手段は、最小二乗法に制約されないことは勿論である。

Ｌａｇｒａｎｇｅの補間式など離散的な点をつなげる補
間手段、およびＦｏｕｒｉｅｒ級数など連続関数列の和
によって表わす級数手段が一般的に利用できる。

カメラ々ど携帯用の小型光学機器に組み込む場合、電気
回路的にあまり複雑な処理を要するものは不適当である
。前述の方法を比較的簡単な回路処理で実現できるよう
にしたのが、以下に示す実施例である０前出第１図の光
強度分布（乙）が受光素子アレイ（３）上にあるとき、
各受光信号（Ｙｌ。

ｙｌ、・・・ｙ」、・・・）中、最大のものをｙｍとす
る。このｙｍおよびその両側の素子の信号Ｙｍ　−１＋
　Ｙｍ＋＋を用い、上記光強度分布（乙）の最大値付近
を、二次関数で近似するとその極値の位置は で表わされる。ただしＸｍ１ｌ−１：上記最大の受光信
号ｙｍを出力する受光素子（３’ｍ”）の位置、また△
Ｘは受光素子アレイ（３）のピッチで、 △Ｘ”Ｘｍ＋ｔ　　Ｘｍ”Ｘｍ−Ｘｍ−１・−−＝（５
）である。上記（〃）式ないし、これに類似した関係式
の演算ベデジタル的にもアナログ的にも、カメラなど携
帯用の小型光学機器内蔵の電気回路によって、容易に実
現できるものである。

第３図に示すように、受光素子のアレイ（３）上にでき
る光強度分布（１３，１ｌｊ−）が、適当な幅のひろが
りを有するよう、測距装置の光ビーム投射系、受光用光
学系のピント位置、収差補正状態を設定することにより
、少数の受光素子で極めて高精度かつ副路範囲の広い測
距装置が実現できる。

上記（μ）式をアナログ演算回路で構成した一例が、第
α図に示されている。

（／乙）ならびにアナログマルチプレクサ人力される。

最大値の判別回路（／乙）はアレイ（ノヨ）からのアナ
ログ受光信号群を人力判別し、これら受光信号のうち、
最大の値を有する受光信号（ｙｍ）を判別し、該最大信
号（ｙｍ）が５個の受光素子のいずれから出力されたか
を指定するアドレス信号を、回路線（３））に出力する
と共に、アドレス番号に対応したアナログ電圧、すなわ
ち上記体）式第３項のｘｍに対応したアナログ電圧を回
路線（３０’）　ＶＣ出力する。アナログマルチプレク
サ（１７）は、回路線（３））のアドレス信号ニ基づき
、最大値の受光信号（ｙｍ）ならびに該受光信号に近接
するＪつの受光信号（　Ｙｍ−１−ｔ　ｌ　ｙｍ−　１
）をそれぞれ選択し、順に回路線．２３．、！α，，！
乙に出力する。こね−らの信号は回路（ＲＮ）による所
定の重み付けで加算されたのち、除算器，２０で除算さ
れ、上記（μ）式第−項に対応した電圧出力が回路線（
！９）に現れる。本 この結果は、上記Ｃμ）式の右辺第１項に対応する回路
線３０の信号と加算され、測距信号となって回路線３３
に現われる。コンパレータ群．２．、２および排他的オ
ア群（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ　−　ＯＲ）　２　３は、上
記測距信号を有限のゾーン信号に対応させるためのもの
である。

本発明はまた以下のように構成することが可能である。

第５図（ａ）に示すよう々光強度分布（３３）が、受光
素子アレイ（３）上に入射するとき、受光信号の内最大
のもの（３μ）をＹｍ、その次に犬であるもの（３夕）
をｙｌとすると共に、各々の信号を出力する受光素子の
位置をＸｍ　＋　Ｘ　Ｉと表わすものとする。このとき
たとえば対象物の位置を、上記二個の受光信号（Ｖｍ，
３’ｌ）　　の大きさで内分した位置と考え、 Ｙｍ＋Ｙｌ で与えることができる。

通常、前出第夕図（ａ）に示す如ぐｙｍと３’ｌは隣接
する二個の受光素子（３ｍ．３１）から出力さｈ５るが
，　ｆＡｌ＋距視野の中に遠近の異なる二物体がはいる
場合には、第５［Ｒ１（ｂ）に示すとうり、隣接したい
二個の受光素子（３Ｉ，３ｋ）から出力されることがあ
る。この場合でも本実施例によれば、出力値の内分比に
より両者（３１．３ｋ）の中間に適切な測距結果を得る
ことができる。

本発明では受光素子アレイ上の光パターンにより、上記
実施例で述べたいくつかの手段、寸たは他の考えうる数
学手段に切り換えることが可能である。また従来法との
併用により極めて連用性の　　　　′高い測距装置とす
ることができる。

以上述べてきた手法は、受光信号が各受光素子への入射
光量と直線関係にある必要はなく、入射光量と電気的出
力に一対一の関数関係があれば用いることができる。た
とえば抑１光回路のダイナミックレンジを増大させるた
め、受光信号を対数圧縮する構成においても、本発明を
利用できるのは勿論である。

以上詳しく説明したように、本発明は測距装置に少数の
受光素子を用い、それらの受光信号を有効に活用するこ
とにより連続的々測距信号を得ることができ、丑だゾー
ンフォーカス式側距装置においても、本発明を用い、判
別可能な距離ゾーン数を著しく増大させることができる
。

本発明は測距装置の高精度化、とりわけ自動焦点カラン
など携帯用の光学機器に組み込まれる測距装置の性能改
善に寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は投射光式の測距装置を説明する概略図第２、第
３、第５図はそｈぞれ受光素子アレイ上の光強度分布を
説明する図、第４図は本発明の実施例を示すブロック回
路図である。 ／；光源（発信手段）、 ３；受光素子のアレイ（受信手段）、 ３−；対象物。 特許出願人 キャノン株式会社 代　　理　　人 第　　１　　図 ｔｌＥ２　　　図 第　　３ ω了り耶Ｘ２゜ ・・Ｊ１４ ゛・８． ５Ｍ戸く襖

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 距離泄Ｉ定される対象物に信号を発信する手段と、の処
   理により、上認対象物の距離を測定する装置において、 上記少なくとも列状に並べらねた複数の受信手段のうち
   、少々くともノ以上の受信手段から得られる信号により
   、上記対象物の距離を、連続的に測定するようにしたこ
   とを特徴とする距離測定装置０