JPS5895208A - 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】 この発明は、例えばオートフォーカスカメラ等に用いる
ことができる距離測定装置に関する。

、第１図はかかる従来や距離測定装置における測定原理
を示す鳳理図である。同図において、１は被写体、２，
３はレンズ、４はレンズの焦点面、５．６．７は儂、８
は第１の受光素子列、９は第２の受光素子列である〇 被写体１は２つのレンズ２および３によシ、それぞれ焦
点面４上に＠５および６を結ぶ。なお、被写体ｌが無限
遠にある場合は、被写体ｌからの光線は光路ｔに沿って
入射し、像７を結ぶ。したがって、ｇＲ６と儂７との間
隔Ｘが検出できれば、被写体ｌまでの距離ａは周知の三
角測量法を利用して、次のように求めることができる。

こζで、ｆｏはレンズ２および３の焦点距離、Ｂはレン
ズ２と３との光軸間距離である。なお、焦点面４上に鮮
明な像を得るようにするため、ｆ、＜ａとされる＠通常
は、無限遠にある被写体［７は不明であるので、この場
合はレンズ２によるＩＩ５を用いる。そして、これらの
像の位置または間隔を求めるには、焦点面４のレンズ２
および３による結惚位置近傍に第１および第２の受光素
子列８゜９を配置するとともに、これら受光素子列にお
ける各受光素子の被写体が無限遠にあると仮定したと龜
に同じ像点を結ぶもの同志をベア（組）として考え、こ
れを基準として各受光素子の出力の相関ｉたは比較によ
）行゛なう。

第２１１は、上述の如き無限遠にある被写体像７と現実
の像６との間隔！を求める良めの具体的な構成を示すブ
ロック図である。同図において、８訃よび９は第１図と
同様゛の受光素子列であ）、１０゜１１は受光素子８．
９からの出力を所定のしきい値レベルで２僅化する２値
化−路列、１２．１３はシフトレジスタ、１４は一致検
出回路列、１５はカウンタ、１６は判断回路である。

受光素子列８および９の各受光素子のアナログ出力は、
２＠Ｉ化回路列１０およびＩＩＫより、適宜なスレッシ
ュホールドレベルで＠０”またｄ”１″に判別され、シ
フトレジスタ１２訃よび１３に書き込まれる。１２と１
３はともにシフトレジスタである必要はないが、少なく
とも一方はシフトレジスタであることが望ましい。シフ
トレジスタ１２および１３の各ビットの出力線、前述の
ような所定の組み合わせで一致検出回路列１４に入力さ
れている。一致検出回路列１４の台回路は、２つの入力
が同じものであったら“ｌ”を、また、異なるものであ
ったら“０″を出力する。この一致検出回路列１４の出
力のうちの“１２の数はカウンタ１５によ〕計数され、
判断回路１６に与えられる。判断回路１６はこの数を記
憶した後、シフトレジスタ１２または１３を１ビツトシ
フトさせて再びカウンタ１５の出力を読み取〕、記憶す
る。このようなシフトレジスタ１２．１３のシフトと、
カウンタ１５の読取シ／記憶を所定回数繰り返した後、
記憶されているカウンタ１５の絖取り儲のうち最大のも
のを求める。この場合が受光素子列８および９０ｇＩＩ
が最も一致しているわけで、この最大一致を与えるとき
の初期状態からのシフトレジスタのシフト回数が上記（
１）式で示されるｘＫ８当する。

ところで、受光素子出力を２値化する２値化回路は、例
えば次の如く構成される。

第３図は、かかる２値化回路の実施例を示す回路図であ
る。なお、同図には１ビット分しか示されていないが、
これらを所定数設けることによシ受光素子列に対応する
２値化回路列が形成される。

同図において、１７はフォトダイオード（受光素−０，
１８，１９はスイッチングトランジスタ、ｚｏ［Ｆｔ（
コンデンサ）、２１はインバータである。

その動作は、まず、ＣＬＥＡＲ入力によりスイッチング
トランジスタ１８をＯＮ（オン）させ、容量Ｃの電荷を
放電させることにより開始される。その後、ＣＩＪＡＲ
入力によりスイッチングトランジスタ１８をＯ，ＦＦ（
オフ）させ、次に入力Ｇによりスイッチングトランジス
タ１９をＯＮさせる。すると、容量２０には、フォトダ
イオード１７よシスイツチングトランジスタ１９を通し
て光の強度（受光量）にはｙ比例した電流量が流れ込む
。スイッチングトランジスタ１９をＯＮさせ良後、成る
時間ｔたったら今度社、入力Ｇを操作してスイッチング
トランジスタ１９をオフさせる。このとき容量２０には
、略ＩＸｔの電荷がたまっておシ、その結果インバータ
２１０入力ｔｃａ、Ｖｉｍ−１ｔ／Ｃの電圧が加えられ
るととＫなる０インバータ２１のスレッシュホールド電
圧をｖｔｈとすると、Ｖｉａ≧ｖｔｈならばインバータ
の出力は“Ｏ″とな力、Ｖｉａ　（Ｖｔｈならばインバ
ータの出力は°ｌ＃となる。

９３図の２値化回路はコンデンサの充電を利用するもの
であるが、その放電作用を利用することもできる＠ 第４図はかかる２値化回路を示す回路図である０同図に
おいて、フォトダイオード１７、コンデンサ２０訃よび
インバータ２１は９３図と同様のものであ）、１８’、
１９’ａスイツチングトクンジスタである。

その動作は、まず、制御入力Ｃ１によシスイツチングト
ランジスタｌ　８’がＯＮされ、コンデンサ２０が充電
されることＫよって開始される。所定時Ｍ＊にスイッチ
ングトランジスタ１ｇ”１−ＯＦＦすせ、次いで制御人
力Ｃ２によりスイッチングトランジスタ１９’をＯＮさ
せる・これによ）、コンデンサ２０の電荷を、フォトダ
イオード１７を介して光の強度にはソ比例した電流ｉで
放電させる。

なか、スイッチングトランジスタ１９’は所定時間ｔだ
けＯＮされ７’ｔＬ　ＯＦＦされる。このとき、コンデ
ンサ２０からは略ｔＸｔの電荷が放電されてお）、ソの
結果インバータ２１の入力には、コンテン′ｙ″２０の
容量をＣ１またその充電々圧をｖ。

とすれば Ｖｌｎ　−Ｖｏ　　１　ｔ／ｃ の電圧が加えられることになる。したがって、インバー
タ２１のスレッシュホールド電圧をｖｔｈトすると、Ｖ
１ｎ≧ｖｔｈならばインバータ２１の出力値は＠０″と
なシ、Ｖｉａ　（Ｖｔｈならばインバータ２１の出力値
は“ｌ″となって、第３図の場合と同様にして２僅化す
ることができる。な）、第３図および第４図のいずれの
場合においても、インバータ２１の次段にもう１つのイ
ンバータを接続してＶｉａとｖｔｈの大小関係によ−る
出力値を上記とは逆にすることもできる。

ここで大切なことはスイッチングトランジスタ１９　、
１９’の導通時間ｔであって、これが長ずざると全ての
受光素子において容量２０が充電（放電）されすぎるた
め、インバータ２１の入力（Ｖｔｎ）がスレッシュホー
ルド電圧（ｖｔｈ）を越えてしまうし、逆に短かすぎる
と容量２０が殆んど充電（放電）されないので、どの受
光素子においてもインバータ２１の入力がスレッシュホ
ールド電圧を越えることができなくなる、ということで
ある・すなわち、上記のようにして２値化すると、例え
ば全てが＠０″または°ｌ″つパターンしか得られず、
したがって何′らの情報をも得ることができなくなるお
それがある。このため、時間ｔの最適制御は受光素子列
全体の受光量、換言すれば周囲の状況等を考慮して行な
う必ｌ！があるが、この種の制御は例えば、別途受光量
検出用のフォトダイオードを設ける等の付加的な構成を
必要とす・るばかシでなく、一般に複雑であるという欠
点を有している・この発明は上記に＊みなされたもので
、光学像を電気信号に変換する変換素子からの出力を、
その光学ｇＩまえは周囲の明、暗等にか＼わ夛なく安定
に、しかも簡単な手段にて得るようにすることを目的と
する。

この発明の特徴は、光学像を電気信号に変換する受光素
子の出力を所定のしきい値レベルで２１１化し、＃２値
化された論理２値信号のいずれか一方の数が所定の値に
達したとき、２値化された信号を光学像の検知信号とし
て以後の処理を進めるととＫよ〕、光学像または周囲の
明、暗等の状態にかかわ〕なく受光素子出力を安定に取
シ出しうるようＫし要点にある。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第５図は、この発明の実１１１＠を示すブロック図であ
る。同図において、２２は第２図における受光素子列８
．９のいずれかまたは両者をまとめて示す受光素子列、
２３は第２図における２値化回路列１０，１１のいずれ
かまたは両者をまとめて示す２値化回路、２４は集計回
路、２５Ｆ！比較−路、２６は定数設定回路、２７はレ
ジスタ、２８は論理回路である。なお、集計回路２４の
入力は、ここでは受光素子列８または９を表わす２２お
よび２値化回路ｌＯまたは１１を表わす２３の出力を利
用するよう（したが、受光素子列２２または２値化回路
２３はこれらと全く別個に設けられるものでもよい。

以下、主として第５図および第３図を参照してその動作
を説明する。− 受光素子列２２の各受光素子のアナログ出力は、２値化
回路列２３によって０／ＩＫデイジタル化される。集計
回路２４の２値化回路列２３の出力のうち”１″がいく
つあるかをカウントし、その結果のｍ（″ｌ″の個数）
を出力する。比較回路２５は集計回路２４の出力ｍと、
あらかじめ定数設定回路２６にセットしてシいた定数ｎ
との比較を常時性ない、ｍ≧ｎとなった時点で出力を出
す。すなわち、第３図で説明したように、まず、受光素
子列２２の各容量（尾３図の符号２０参照）は鍛初に放
電されるので、初期の受光素子列２２の出力は低レベル
であり、したがって、２値化回路列２３の出力は全て′
０″である（ここでは、２値化回路列２３を入力がスレ
ッシュホールド以上で出力°０１人力がスレッシュホー
ルド以上で＠１″であるタイプのものとする）。時間が
経過するＫつれ受光素子列２２の各容量が充電されてい
き、受光量分布にしたがって２値化回路列２３のスレッ
シュホールド電圧を越えるものが順次生じてくる◎これ
を受けて集計回路２４Ｃ）出力ｍは単調増加する・比較
回路２５はこの出力ｍと、定数設定回路２６の出力鳳と
を比較し、ｍ≧ｎとなった時点でｍ≧ｎ≧号をレジスタ
２７に入力する。レジスタ２７は、９２図のシフトレジ
スタ１２′ｓｉ−よび１３に相当するもので、ｍ≧鳳傷
信号出力された時点で第２図の２値化崗路列ｌＯ訃よび
１１の出力を読み込む。

その後、データは論理回路２８によって処理されるが、
これはｊｌ！２図の場合と同様であるので、省略する。

したがって、レジスタ２７に＠み込すれたデータ中の＠
Ｏ“とｌ″の数の割合はほぼ設定値に等しく、このため
どのような条件においても１０″。

“１＃の数の割合を最適にした出カバターンを得ること
ができる。なお、ｍ≧ｎ≧号が出力窟れた時に受光素子
の充電は止めても止めなくても良いが、次回の測定時に
放電されるまで放置しておく方が制御は簡単である。

以上のように、この発明によれば、受光素子列のディジ
タル化された出カバターンを読み込むタイｉングを、そ
の出カバターン中に含まれる°１゜の数によって制御す
るようにし九から、どのような条件の下でも最大の情報
を含むパターンを得ることができるという効果がある・ なお、この発明はいままで説明した距離測定装置だけで
なくイメージセンナ、パターン認識等。

分野においても適用することができる。

【図面の簡単な説明】

篤１図は三角測量法にもとづく距離測定原理を示す鳳埋
図、９２図は距離測定原理を示すブロック図、第３図は
充電素子出力を所定のしきい値レベルで２値化する２値
化崗路を示す回路図、１８４図は２値化回路の別の実施
例を示す回路図、第５図はこの発明の実施例を示すブロ
ック図である。 符号説明 １・・・被写体、２．３・・・レンズ、４・・・焦点面
、５゜６．７・−・像、８，９．２２・・・受光素子列
、１０゜１１　、２３−・・２値化−路列、１２．１３
・・・シフトレジスタ、１４・・・一致検出胞路列、１
５・・・カウンタ、１６・・・判断回路、１７・・・フ
ォトダイオード、１８．１８’、１９．１９’・・・ス
イッチングトランジスタ、２０−・容量（コンデンサ）
、２１・・・インバータ、２４・・・集計回路、２５・
・・比較回路、２６・・・定数設定回路、２７・・・レ
ジスタ、２８・・・論理回路。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 第１図 第２図 第３図　　　　　　第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ′ＩＩｔ＃Ｉ４定休からの反射光を互いに異なる個別の
   光路を介してそれぞれ受は入れて所定の焦点面上に被測
   定体像を個々に形成する第１′ｓ？よび第２の光学的手
   段と、該焦点面上の被測定体像に対応してそれぞれ所定
   個数ずつ配列され前記被測定体像を電気信号に変換する
   第１）よび第２の変換素子群と、該９に対応して設けら
   れ各変換素子からの出力を所定の論理値に２値化する第
   １およびＩＩＩ！２の２値化手段とを有してな）、該２
   値化手段よシ得られる各２値化出力の相関に係から前記
   被測定体との距離を測定するようにした距離測定装置に
   おいて、前記第１．第２の２値化手段の少なくとも一方
   にて２値化畜れる論！１２値信号群中のいずれか一方の
   論理値を有する信号の数を計数する計数手段を設け、該
   計数手段の出力が所定の設定値に達したときの前記第１
   および第２の２値化手段の出力を被測定体像を表わす検
   出信号として該両手段からの検出信号の相関をとるよう
   にした仁とを特徴とする距離測定装置。