JPS5834313A - 能動型測距装置 - 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】 本発明は能動型測距装置、特に、投光器と、該投光器か
ら投射された後、物体に、しって反射されて来る光を受
けるための受光器とをｆｆ　Ｉ、、該受光器に対する反
射光の入射位１〃が物体距離に依存する様に為した能動
型測距装置に関するものである。

上に述べた様な能動型測距装置については既に種々提案
され、又、そのうちの幾つかは実際にカメラ等の自動焦
点調節装置値に於て実施されている。

既に知られている斯種能動＾’Ｉ　１ｌｌｌｌ距装置の
代表的な例は、投光器の投光軸及び又は受光器の受光軸
を可動（スイープ可能）と為して受光器の出力が例えば
ピークを示す様になる迄、スイープを行い、ピークに達
した時点での投光軸及び又は受光軸のスイープ角からこ
の時の物体距離を特定するものである。勿論、この外に
も受光器に一対の並置された受光素子を備えてその出力
差が零になるか、若しくは双方の素子の出力が共に零に
なる迄−に記のスイープを行う様な型式のもの等、種々
ある。

しかし乍ら、従来知られているものけいずれも受光器の
アナログ出力をアナログ的に処理して距離情報を得るも
のであり、従って、測距のための信号の正確な取り扱い
が難しく、精度的に劣化し易いものであり、殊に上述の
ピーク検出の形式にあっては正確なピーク位置を見つけ
ることが実際は仲々困難で、しかも、受光器出力のレベ
ルが全体として低下した場合などには往々にして誤測距
を起し易いものである。

この様な信号のアナログ的取り扱いに伴う不利を解決す
るために先ず思い着くことは受光器のアナログ出力を一
度ディジタル信号に変換して、これを処理することによ
り距離情報を得る様な方法であるが、しかし乍ら、この
場合には、信号の前処理のためのアナログ処理系、アナ
ログ−ディジタル変換系及びディジタル処理系と云う様
に、回路が大規模化し、安価な装置が得られなくなると
云った不都合を生ずることになる。

本発明は斯かる事情に鑑み為されたもので、投光器と、
該投光器から投射された後、物体によって反射されて来
る光を受けるための受光器とを有し、該受光器に対する
反射光の入射位置が物体距離に依存する様に為した能動
型測鉗装置として、従来の受光器出力のアナログ的処理
に伴う上述の如き不都合、或いは又、受光器からのアナ
ログ出力を一度デイジタル信号に変換してから処理する
様にする場合に見られるＪ：述の如き不都合を良好に回
避して、非常に簡学な構成で、従って、非常に安価に出
来、１１つ、直接的なディジタル信号の生成により測距
精度を格段に向上させ得、しかも、複雑な信＋Ｊ処理系
を必要としない新規な装置を提供することを目的とし、
斯かる目的の下で、本発明は、Ｆ記受光器に、上記反射
光の入射位置をディジタル・コード信号の形で示すだめ
の構造を備えたことを特徴とするものである。

尚、上記のディジタル・コード信号は実施例によればグ
レイ・コード信号であるが、グレイ・コード信号の場合
には受光器上での反射光の入射位置の特定の際に例えば
バイナリ−・コード信号の様に大きな誤差を生じないと
云う点で有利なものである。

以下、本発明の好ましい一実施例について添附の図面を
参照して説明する。

先ず第１図は本発明の一実施例の光学的配置構成の概略
を示すもので、同図に於て、ｌは例えばＩ　ＲＥＤ　（
Ｉｎｆｒａ　−ＴＩ、ｅｄ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｊ）ｉ
ｏｄｅ　　−赤外発光ダイオード）の様な発光素子、２
は該発光素子ｌの発光光を後述する基線に対して略垂直
な光束として投射するための投光用シリンドリカル・レ
ンズ、３はその投光軸、４は本発明に従って後に詳述す
る様な構造を有する受光センサ、５は物体からの反射光
を集光して該受光センサ４に入射させるための受光レン
ズで、投光レンズ２に対して所定の基線間隔ｄを隔てて
並置されており、且つ、物体距離に依存する反射光の角
度情報を失う事なく該反射光を基線に対して略直角方向
の線状像として結像するべくシリンドリカル・レンズと
なっている。６は物体が無限遠に在る場合の受光軸、７
は至近に在る場合の受光軸で、上記受光センサ４け無限
遠から至近迄の範囲の物体からの反射光をセンスし得る
様に図示の如く基線に沿って細長く形成されている。又
、ここでは以上に説明した１゜２．４及び５で示される
要素はいずれも不動のものであシ、従って、受光センサ
４上では物体が無限遠に在る場合には反射光が４Ａの位
置に入射し、至近の場合には４Ｂの位置に入射すると云
う具合に、受光センサ４に対する物体からの反射光の入
射位置が物体距離に依存する様になる。

尚、以上の如き構成に於て、例えば受光レンズ５に対し
てはその集光性と共に角度選択性を増すだめのレンズや
集光光束の配光を改善して受光センサ４上に明るく集光
するだめのコンデンサ・レンズ等を附加しても良いもの
である。

さて、本発明の改良に従えば上記受光センサ４は反射光
の入射位置（４Ａ、４Ｂ等）をディジタル・コード信号
の形で示すだめの構造を有するものであるが、これにつ
いて第１表及び第２図を参照して説明する。

第１表け６ビツトのグレイ・コード信号の例であり、斯
かるグレイ・コード信号を得るための上記受光センサ４
の構造を第２図に示す。

第１表 第２図に於て、８は光の入射に応答して第１表の°°ｌ
”の信号を発生するべく各番地に対する′１”の位置に
相当する様に、例えばマスキング等の手法により形成さ
れた受光センサ・エレメントで、各エレメントは各回位
ビット毎に配線９．１０間で互いに電気的に並列となる
様に接続されている。１１及び１４は参照信号発生用の
受光センサ・エレメントで、博地０を除く他の全ての番
地に対応して各１個づつ、図示の如く、センサ・エレメ
ント８の配列を挾む様にして配列され、且つ、夫々配線
１２．１３並びに１５．１６間で互いに電気的に並列と
なる様に接続されている。尚、センサ・エレメント１１
．１４１ｄセンサ・エレメント８と略同−特性を有する
ものである。ＬＲ，Ｎ及びＬ几Ｐは参ＪＲＨＭ号用セン
ナ・エレメント１１の用通出力端子、ＵＲ，Ｎ及びＵＲ
Ｐけ参照信号用センサ・エレメント１４の共通出力端子
、ＳｎＮ及び５ｎＰ（但し、ｎ　＝　０．１．・・・、
（必要ビット故−１）で、実施例ではｎ　＝　０．１．
・・・、５である）は各回位ビット毎のセンサ・エレメ
ント８の共通出力端子で、本実施例では５ｏ−８５の６
ビツトのグレイ・コード信号が形成される。

斯かる構成の受光センサ４に対し、物体からの反射光は
受光レンズ５により基線に対して略垂直な線状像１７と
して受光センサ４上で物体距離に依存した位置に形成さ
れる。例えば今、図示の如く番地゛２０”の位置に結像
されたとすれば、この時、受光センサ４からは５ｏ（Ｌ
ＳＢ）〜Ｓ　５　（ＭＳＢ　）の６ビツトのグレイ・コ
ード信号として”０１１１１０”なる信号が得られ、そ
して、」二記の番地″″２０”は１つの有限距離に対応
しているから、結局、斯かるディジタル信号によりこの
時の物体距離が特定されること釦なる訳である。

次に第３図を参照して本実施例の電気回路系について説
明することにする。

同図に於て、５２は正のパルス列を発生するパルス・ジ
ェネレータ、５３け核上のパルス列を員のパルス列に反
転させるためのインバータ・バッファで、該インバータ
・バッファ５３からのパルス信号は発光制限用抵抗５４
を介して発光素子１に附与され、斯くして該発光素子ｌ
が点滅駆動されてパルス状の光の投射がレンズ２を介し
て行われることに々る。１８はセンサ・エレメント出力
の前処理回路ブロックで、その入力端子にセンサ・エレ
メント出力を附与されるととＫより演舞、増幅器１９及
びダイオード２０によって該入力信号を圧縮・増幅し、
そして、パルス・ジェネレータ５２からのパルスに応答
して発光素子１の発光前の増幅器１９の出力をサンプル
・ホールド回路２１でホールドすることにより差動増幅
器２２を通じて発光時の出力から非発光時の出力を差し
引いた分の信号、即ち、投射した信号光に対するセンサ
・エレメントの応答出力分のみを出力する様に構成され
ている。

先ず、基準信号を生成するため１８及びこれと同様の構
成を有する２４で示される回路ブロックに夫々舅２図の
出力端子Ｕ　ＲＰ　−Ｕ　Ｉｆ、　Ｎ及びＬ　ｎ、　ｌ
）　−１Ｌ　ＲＮからの出力信号を与え、両回路ブロッ
ク１８．２４の出力を差動増幅２５に附与して両出力の
差分を検出し、該差分出力を比較器２６．２７及び抵抗
２８，２９．３０の図示の如き接続から成るウィンド・
コンパレータに附与する。ことで、上記の差分が犬なる
時は比９１！５２６．２７のいずれか一方の出力がノ・
イ・レベルとなる訳であるが、これは、即ち、受光セン
サ４」二での反射光の傾き、強度のばら課 つき、成いは外光、７光等に起因する誤動作の危惧の事
前のチェックの機能を果すもので、該比ｌ鮫器２６又は
２７の出力のハイは異常を表わすことになる。父、これ
と共に、両回路ブロック１８．２４の出力の和を増幅器
３３及び抵抗３］、３２より成る加算回路により検出し
て反射光受光時の光量の増加分の信号を求め、そして、
該和出力を比較器３４により抵抗３５．３６によって定
められている所定のレベルに対して比較し、和出力のレ
ベルが該所定のレベルに達しない場合には該比較器３４
より異常を表わすハイ・レベル出力を得る様にする。

一方、出力端子５ｎＰ−８ｎＮからの出力（８号はいず
れも上記回路ブロック１８及び２４と同様の構成を有す
る回路ブロック３７，３８゜３９、・・・・・・・・・
に夫々入力し、各回路ブロック３７゜３８．３９．・・
・・・・の出力は夫々比較器４３，４４゜４５、・・・
・・・により上記加算回路（増幅器３３）の出力に対し
て比較して加算回路からの和出力のレベルを越える場合
にのみハイ・レベルｍ力を得る様にすることにより各回
路ブロック３７゜３８．３９．・・・・・・からの出力
の正規化を行う様にする。４９は比較器４３，４４，４
５．・・曲の出力を受けるＮＯＲ回路で、比較器４３，
４４゜４５、−・・・・・の出力が全てロウ・レベルで
ある場合に異常を表わすハイ・レベル信けを出力する。

５０け上記比較器２６，２７．３４及びＮｔＪｌｊ回１
＆　４９　ノ出力ヲ’ｌｔルＯＴＬ開回路５　］　Ｖ、
ｔ　該ｏａｔ回路５０の出力をパルス・ジェネレータ５
２がらのパルスの各立下り（即ち、これは各発光の終了
に相当する）に同期してラッチするためのＤ型フリップ
、フロップで、以上の構成により該クリップ・フロップ
５】のＱ出力のノへイは何らかの異常引伸を示すことに
なる。

５５はインバータ、５６は該インバータ５５の出力とパ
ルス・ジェネレータ５２からのノくルスとを受けるＡＮ
Ｄ回路、５７は該Ａ　Ｎ　１）回路５６からのパルスの
立下り（タイミングとしては」二記クリップ・フロップ
５１の場合と同様、発光の終了に相当する）により比較
器４３，４４゜４５、・・・・・・の出力をラッチする
コード信号用ラッチ回路で、斯くして受光センサ４の出
力端子５ｎＰ−８ｎＮからの、物体距離に依存する６ビ
ツトのグレイ・コード信号は該ラッチ回路５７のＱ、、
Ｑ、、、Ｑ、、・・・・・・とじて再現されて出力され
ることになる。尚、とこで、ＯＲ回路５０の出力をイン
バータ５５を介してＡＮＤ回路５６に附与しているのは
、上述の種々の異常事態のうちの１つが発生した場合に
はラッチ回路５７による比較器４３，４４，４５．・・
・・・・　の更新ラッチを禁止して前のデータを保持さ
せる様にするためである。

さて本発明の一実施例は（ソ、−にの通りであるが、こ
こで、実際上は、無限遠での反射は門侍出来ないもので
あるから第２図の受光センサ４では番地″０”の位置を
無限遠に対応さぜる様にすれば良いし、父、第４図の回
路では比較器３４及びＮ０７１回路４９は省略した方が
現実的ではある。又、発光中の物体の移動及び節電等を
考慮して発光時間は短かい程、良く、又、その方が２１
で代表されるサンプル・ホールド回路も短時間の信号の
ホールドで済むため構成が簡単なもので済む。一方、上
記比較器３４の出力によυ発光量を可変制御する様にし
ても良いものである。即ち、例えば、低レベルの発光よ
りスタートして比較器出力が十分確定する迄、目４つ、
成る限度内で次第に発光量を増す様にすることにより、
余分な発光を行う必要もなくなり極めて合理的になる。

又、上記フリップ・フロップ５１からの異常事態の発生
を表わす信号は訃告表示等の間に供しても良いものであ
る。又、うツチ回路５７の出力であるグレイ・コード信
号は、勿論、その用途に応じて他の異なる適宜のコード
信号に変換して用い得るものである。又、各センサ・エ
レメント８，１１．１４は同一形状、同一感度の前提で
説明したが、反射光強度の問題や入射角から距離信号コ
ードへの変換のために同一面積乃至は類似形状で形成す
る様にしても良いものである。

本発明Ｋ　ｉｆ／の適用例としては特に好適にはカメラ
等の光学機器に於ける自動焦点調節装置等が挙げられる
が、具体的には、最も簡単な例としては、撮影レンズの
調節撮影距離を上記ラッチ回路５７の出力のコードと同
様のグレイ・コード信号にて示す手段を設けて該撮影距
離の信号とラッチ回路５７の出力とを比較し、その比較
結果に基づき撮影レンズの撮影距離をその時の物体距離
に符号する様に調節する様なサーボ系を構成する様にす
れば良い。又、他の方法と１２ては投光系（１，２）の
投光軸３及び又は受光系（４，５）の受光軸６を撮影レ
ンズの移動に関係して基線を含む面内でスィーブ可能と
為し、その除、ラッチ回路５７の出力が常に断電の値に
維持される様に千最影レンズ並びに投光ｔｌｉ１１３及
び又は受光軸６を調節する（子な系を構成する様にして
も良いものである。

以上詳述した様に本発明によれば、投光器と、該投光器
から投射された後、物体によって反ｑ、ｌされて来る光
を受けるだめの受光器とを有し、該受光器に対する反射
光の入射位１ｉ！７が物体即離に依存する様に為した能
動型測距装置として、従来の受光器出力のアナログ的処
理に伴う不都合、或いは又、受光器からのアナログ出力
を一度デイジタル信号に変換してから処理する様にする
場合に見られる不都合を良好に同ｊｉｒして、非常に簡
単な構成で、従って、非常に安価に出来、且つ、直接的
なディンタル信号の生成により徂１１距精度を格段に向
上させＴｉＬＬかも、？、１７１’（ｆな信号処理系を
必要としない新Ｊｕｔな装置がイ）Ｉられるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の特に光学的配置構成の概略
を示す模式的斜視図、 第２図は第１図に於ける受光センサの貝１体的構成例を
示す模式図、 第３図は該実施例の銃猟回路系の構成を示すブロック図
である。 １．２・・・投光器、４，５・・・受光器、８・・・受
光センサ・エレメント、５７・・・ラッチ回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）投光器と、該投光器から投射された後、物体によ
   って反射されて来る光を受けるだめの受光器とを有し、
   該受光器に対する反射光の入射位置が物体距離に依存す
   る様に為した能動型測距装置であって、上記受光器に、
   上記反射光の入射位置をディジタル・コード信号の形で
   示すための構造を備えたことを特徴とする能動型測距装
   置。
2. （２）　　上記のディジタル・コード信号がグレイ・コ
   ード信号である特許請求の範囲第（１）項記載の能動型
   測距装置。
3. （３）上記受光器に更に上記ディジタル・コード信号と
   共に参照信号を発生する構造を備える様にし、該参照信
   号によシ上記ディジタル・コード信号を正規化し得る様
   にした特許請求の範囲第（１）項又は同第（２）項記載
   の能動型測距装置。