JPS6012563B2 - distance detection device - Google Patents

distance detection device

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JPS6012563B2
JPS6012563B2 JP13119475A JP13119475A JPS6012563B2 JP S6012563 B2 JPS6012563 B2 JP S6012563B2 JP 13119475 A JP13119475 A JP 13119475A JP 13119475 A JP13119475 A JP 13119475A JP S6012563 B2 JPS6012563 B2 JP S6012563B2
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JP
Japan
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output
image sensor
shift register
conversion circuit
image
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JP13119475A
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JPS5255658A (en
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修 市橋
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Kyocera Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は離れた物体までの距離を検出するための距離検
出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a distance detection device for detecting the distance to a distant object.

従来、距離検出装置は種々提案されているが、2個の光
学系のうちの少なくとも一個を機械的に動かしたり、あ
るいは光学系の前または後でスリットを振動させたりす
るなど機械的手段が必要であった。
Various distance detection devices have been proposed in the past, but they require mechanical means such as mechanically moving at least one of the two optical systems or vibrating a slit before or after the optical system. Met.

例えば袴公昭47−34352、特公昭47−3337
4などに示されている装置は、複数個の受光素子の対を
構成させ、その前方にレンズを贋き互の受光素子上に同
一の画像が投影されるように一方の光学系を移動させる
ことにより焦点一致、あるいは距離検出を行なうように
したものである。
For example, Hakamako Sho 47-34352, Tokuko Sho 47-3337
The device shown in 4 etc. consists of a plurality of pairs of light-receiving elements, and the optical system of one is moved so that the same image is projected onto each light-receiving element by interchanging lenses in front of the pairs. This allows focus matching or distance detection to be performed.

このため機械的手段によって光学系を移動させる必要が
有った。従って距離検出までに要する時間も長くなるな
どの欠点を有している。また移動部分の精度を十分に高
くしておかなければ正しい測定ができない。本発明の目
的は機械的な可動部分、その可動部分を含めて構成され
る負帰還系を必要としない「改良された距離検出装置を
提供することにある。
Therefore, it was necessary to move the optical system by mechanical means. Therefore, it has drawbacks such as a longer time required to detect the distance. Also, accurate measurements cannot be made unless the accuracy of the moving parts is sufficiently high. An object of the present invention is to provide an improved distance detection device that does not require mechanical movable parts or a negative feedback system that includes the movable parts.

前記目的を達成するために、本発明による距離検出装置
は、主光軸に対して直角な線に沿って一定距離離れて配
置されている第1のイメージセンサおよび前記第1のイ
メージセンサよりもビット数の大きい第2のイメージセ
ンサと、前記各イメージセンサの前方に互いに光軸を平
行にして配置されている収束光学系とト前記各イメージ
センサ出力をAD変換するAD変換回路と、各イメージ
センサ上の検出物体像パターンの分布をそれぞれ記憶す
る第1および第2のシフトレジスタと、当初前記第1の
イメージセンサの出力を前記AD変換回路に接続し、前
記AD変換回路の出力を前記第1のシフトレジスタに接
続し「次いで前記第2のイメージセンサの出力を前記A
D変換回路に接続し、前許必D変換回路の出力を前記第
2のシフトレジスタに接続する切換接続スイッチと、前
記第2のシフトレジスタに前記AD変換回路の出力が逐
次入力されているときに前記各シフトレジスタの出力を
比較し一致したときに一致出力を発生するコンパレータ
と「前記第2のイメージセンサの前期AD変換された出
力が前記第2のシフトレジス外こ入力されてから前記一
致出力発生までの時間をカウントして被検出物体までの
距離を検出するカゥンタから構成されている。このよう
な構成によれば、機械的手段は全く使用されず電気的手
段によるため距離検出時間はクロック周波数で決まり、
この時間は例えば1肌sec以下にすることも可能であ
る。
In order to achieve the above object, the distance detection device according to the present invention includes a first image sensor disposed a certain distance apart along a line perpendicular to the main optical axis, and a second image sensor with a large number of bits; a converging optical system disposed in front of each of the image sensors with their optical axes parallel to each other; an AD conversion circuit for AD converting the output of each of the image sensors; First and second shift registers each storing the distribution of the detected object image pattern on the sensor; initially, the output of the first image sensor is connected to the AD conversion circuit; the output of the AD conversion circuit is connected to the first image sensor; 1 shift register and then connect the output of the second image sensor to the A shift register.
a changeover connection switch connected to the D conversion circuit and connecting the output of the D conversion circuit to the second shift register; and when the output of the AD conversion circuit is sequentially input to the second shift register; A comparator that compares the outputs of each of the shift registers and generates a match output when they match; It consists of a counter that counts the time until the occurrence and detects the distance to the object to be detected.With this configuration, no mechanical means are used, but electrical means are used, so the distance detection time is determined by the clock. Determined by frequency,
This time can also be set to, for example, one skin second or less.

以下図面等を参照してさらに詳しく説明する。A more detailed explanation will be given below with reference to the drawings and the like.

第1図は本発明による装置の光学系を略図的に示した図
である。距離夕だけ離れた位置に光軸の平行なしンズL
1,L2が配置されておりその後方aの距離にイメージ
センサR1,R2をそれぞれ配設してある。基準となる
レンズLIの後方に配設されているイメージセンサRI
に対してイメージセンサR2のビット数を大きくしてあ
る。図面のようにDだけ離れた位置の被検出物○の像は
各々のイメージセンサ上に結像する。LIの光軸上の物
体の像はLIの光軸と交Xするイメージセンサ上に結像
する「 しかしL2による像の位置は被検出物体までの
距離Dによって異なる。D=的のときはL2の光軸とR
2の交点上に結像するがDが小さくなるに従って交点か
らずれて来る。このずれの大きさdはd=aそ/Dで与
えられる。従って「 dがわかればDが測定できること
になる。第1図において「矢印の像がRIには1,2,
3の素子上に結像されている。一方、R2には3#,亀
′? 溝′上に結像されている。すなわち2素子分のず
れが生じている。このようにずれの数を知ることによっ
て距離Dを知ることができる。本発明による装置はこの
ようなずれの数を電気的に検出することにより被写体ま
での距離を測定しようとするものである。第2図に検出
回路の構成の略図を示してある。
FIG. 1 schematically shows the optical system of a device according to the invention. Parallel optical axis lens L located at a distance of 100 m
1 and L2 are arranged, and image sensors R1 and R2 are respectively arranged at a distance a behind them. Image sensor RI located behind the reference lens LI
In contrast, the number of bits of the image sensor R2 is increased. As shown in the drawing, an image of the object to be detected ○ located at a distance D apart is formed on each image sensor. The image of the object on the optical axis of LI is formed on the image sensor X that intersects with the optical axis of LI. However, the position of the image based on L2 differs depending on the distance D to the detected object. When D = target, L2 optical axis and R
The image is formed on the intersection point of 2, but as D becomes smaller, it shifts away from the intersection point. The magnitude d of this deviation is given by d=aso/D. Therefore, if d is known, D can be measured.
The image is formed on the 3rd element. On the other hand, R2 has 3#, turtle'? The image is formed on the groove'. In other words, a shift of two elements has occurred. By knowing the number of shifts in this way, the distance D can be known. The apparatus according to the present invention attempts to measure the distance to the object by electrically detecting the number of such shifts. FIG. 2 shows a schematic diagram of the configuration of the detection circuit.

R1,R2は前述したイメージセンサである。SWIは
クロックを通過させたり、止めたりするスイッチ、SW
2〜SW5はRIの系統とR2の系統を切り替えるため
のスイッチであってこれ等は全て同期して作動する。最
初aポジションにあってRIの走査が終るとbポジショ
ンに切り替える。SWI〜SW4は実際には論理回路お
よびアナログスイッチで置き変えることができるが理解
を容易にするために機械スイッチで説明する。最初SW
Iは閉じているので、クロックはSW2、aを通ってイ
メージセンサRIへ入る。イメージセンサはクロック毎
に1ビットづっ信号を送り出す。イメージセンサを電荷
モードで使用するとィンパルス状の電流が発生するので
そのピークを取り出すためピークホールド回路Pを用い
てある。ピーク値は次のクロツクが来るまでの間にA/
D変換されシフトレジスタSRIに並列に入力される。
またピークホールド回路Pはクロツク毎にリセットされ
る。AノD変換はNビットのデジタルデー外こ変換する
。このデータは次のクロツクが来る迄の間にシフトレジ
スタSRIから送り出されてスイッチSW4を通してシ
フトレジス夕SR2に記憶される。RIのビット数をK
ビットとするとトRIの走査が終了したときSR2には
KNビットのデータが送り込まれる。RIの走査が終っ
たときすなわちSR2にKNビットのデータが送り込ま
れたときSW2〜5はbポジションに切り替わって、R
2にクロツクが入りはじめ、シフトレジスタSR3にデ
ジタルデータが送り込まれる。SRIとSR3の各対応
するビットには例えばェクスクルーシブOR回路が設け
られており、SRIとSR3の対応するビットが全て等
しくなったときだけ信号が出るKNビットのコンパレー
夕を構成している。SR3に順次デジタルデータが送り
込まれて来てRI‘こ結像している画像と同一の画像が
R2に結像している部分SR3に達したときコンパレー
タから信号が発生してSWIを開き、クロック入力を停
止する。SW2〜5がa→bに切り替えられたとき以後
カウンタCIはクロックの数を教えているので、クロッ
クが停止したときのカウン夕の内容は距離の関数として
与えられる。このカウンタに記憶された距離情報により
、自動焦点整合を行なうには、パルスモータを使用しコ
ンパレ−夕を介して距離情報と対比させたり、アップダ
ウンカワンタとパルスモータとを使用すればよい。なお
、カウンターこは無限遠からの距離情報が記憶されるた
め撮影レンズを常時は無限遠におきコンパレータとの信
号と同期して撮影レンズを駆動すればよい。従って、カ
ウンタの内容によって被検出物までの距離を知り、制御
することができる。ここでは、デジタル的処理で説明し
たが、ピークホールドした後にアナログ的シフトレジス
夕例えばチャージカップルドデバイスシフトレジスタを
用い、コンパレータとしてアナログコンパレータを用い
てもよい。
R1 and R2 are the aforementioned image sensors. SWI is a switch that passes or stops the clock.
2 to SW5 are switches for switching between the RI system and the R2 system, and these all operate synchronously. Initially, it is in the a position, and when the RI scan is completed, it is switched to the b position. Although SWI to SW4 can actually be replaced with logic circuits and analog switches, mechanical switches will be described for ease of understanding. First SW
Since I is closed, the clock enters the image sensor RI through SW2,a. The image sensor sends out a signal of one bit per clock. When the image sensor is used in charge mode, an impulse-like current is generated, so a peak hold circuit P is used to extract the peak of the current. The peak value will be A/
It is D-converted and input into the shift register SRI in parallel.
Furthermore, the peak hold circuit P is reset every clock. A/D conversion converts N-bit digital data. This data is sent out from the shift register SRI and stored in the shift register SR2 through the switch SW4 until the next clock arrives. The number of bits of RI is K
In the case of bits, when the scanning of the RI is completed, KN bit data is sent to SR2. When the RI scan is finished, that is, when KN bit data is sent to SR2, SW2 to SW5 are switched to the b position, and the R
A clock starts to enter the shift register SR3, and digital data is sent to the shift register SR3. For example, an exclusive OR circuit is provided for each corresponding bit of SRI and SR3, forming a KN-bit comparator that outputs a signal only when all corresponding bits of SRI and SR3 are equal. Digital data is sequentially sent to SR3, and when it reaches the part SR3 where the same image as the image being imaged on RI' is imaged on R2, a signal is generated from the comparator to open SWI and clock Stop typing. Since the counter CI tells the number of clocks after SW2 to SW5 are switched from a to b, the contents of the counter when the clock stops are given as a function of distance. In order to perform automatic focusing using the distance information stored in this counter, a pulse motor may be used and compared with the distance information via a comparator, or an up-down counter and a pulse motor may be used. Note that since the counter stores distance information from infinity, it is sufficient to keep the photographic lens at infinity at all times and drive the photographic lens in synchronization with the signal from the comparator. Therefore, the distance to the object to be detected can be known and controlled based on the contents of the counter. Although digital processing has been described here, an analog shift register such as a charge-coupled device shift register may be used after peak holding, and an analog comparator may be used as the comparator.

イメージセンサから出力されたアナログ出力をチヤージ
カツプルドデバイス(CCD)、シフトレジスタ(SR
)にロードする。
The analog output from the image sensor is transferred to a charge coupled device (CCD) and a shift register (SR).
).

CCDはアナログ量のま)でのロックに従って入力信号
をシフトできるので「上記デジタルと同様に、SR1,
SR2,SR3をCCD、SRで構成すればA/D変換
することなくSR2,SR3に信号をロードすることが
できる。コンパレータは、アナログコンパレータとすれ
ばよく回路の作動はデジタルの時と全く同様に作動する
。以上のように本発明による装置は被検出物体上のコン
トラスト変化が存在しておりLその被検出物体からの光
により各イメージセンサ上に光のパターンが生じること
に基づくものであるから周囲が暗くなったときはイメー
ジセンサの感度が低下し検出困難になるので、レンズL
Iの光軸の近傍にLIの光軸と平行に可視または赤外光
を発生する光源を設ける。
Since the CCD can shift the input signal according to the lock (up to the analog value), ``Similar to the above digital
If SR2 and SR3 are configured with CCD and SR, signals can be loaded into SR2 and SR3 without A/D conversion. The comparator may be an analog comparator, and the circuit operates in exactly the same way as when it is digital. As described above, the device according to the present invention is based on the fact that there is a contrast change on the object to be detected, and the light from the object creates a light pattern on each image sensor, so the surroundings are dark. When this occurs, the sensitivity of the image sensor decreases and detection becomes difficult, so the lens L
A light source that generates visible or infrared light is provided near the optical axis of I and parallel to the optical axis of LI.

周囲の明るさは別の受光素子を設けるか、あるいはRI
またはR2の出力レベルの平均値出力を検出するなどの
手段によって自動的に光源のON,OFFをさせること
もできる。第3図にそのような構成の例を示してある。
SPDIは例えばシリコン受光素子で抵抗RIまたはR
2あるいはRIとR2に併置しておく。
To determine the ambient brightness, install another light receiving element or use RI.
Alternatively, the light source can be turned on and off automatically by detecting the average value output of the output level of R2. An example of such a configuration is shown in FIG.
SPDI is, for example, a silicon photodetector with a resistor RI or R.
2 or placed side by side in RI and R2.

被検出物が暗いときは光電流が少ないためTrlのコレ
クタ電流は少なく、RIOとTrlのェミツ夕の結合点
の電位は低下する。このためコンパレータ出力はLレベ
ルになりF/Fはセットされ、FノFのQ出力はHレベ
ルになる。B−1はバッファであり、Tr2をONとす
るため、LEDIは点灯する。LEDIの明るさを一定
にするため、LEDIを定電流で駆動してもよいことは
勿論である。R40CIOは電源リセツト回路で電源が
SW’0の投入によって供給される裏にF/Fをリセッ
トする信号を作るための目的である。このように、被検
出物が暗くなったとき被検出物を照明し、照明光によっ
てSPD1の光電流が増大してもLEDIが消灯されな
いようにF/Fなどのメモリー素子を用いると良い。ま
た、照明光源はLEDに限らずランプまたはストロボフ
ラッシュでもよく、さらに被写体の明るさに応じて発光
の強さを変化させてもよい。
When the object to be detected is dark, the photocurrent is small, so the collector current of Trl is small, and the potential at the connection point between RIO and the emitter of Trl decreases. Therefore, the comparator output becomes L level, the F/F is set, and the Q output of F/F becomes H level. B-1 is a buffer, and since Tr2 is turned on, the LEDI is lit. Of course, in order to keep the brightness of the LEDI constant, the LEDI may be driven with a constant current. R40CIO is a power supply reset circuit whose purpose is to generate a signal to reset the F/F after power is supplied by turning on SW'0. In this way, it is preferable to use a memory element such as an F/F so that the object to be detected is illuminated when it becomes dark and the LEDI is not turned off even if the photocurrent of the SPD 1 increases due to the illumination light. Further, the illumination light source is not limited to an LED, but may be a lamp or a strobe flash, and the intensity of light emission may be changed depending on the brightness of the subject.

上述のように、本発明によれば純電気的処理のため側距
時間は極めて短か〈、また周囲の明るさに拘らず額8距
できる利点を有する距離検出器を提供できる。以上、詳
しく説明した実施例装置につき、本発明の範囲内で種々
の変形を施すことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a distance detector which has the advantage that the side distance time is extremely short due to purely electrical processing, and the distance can be measured by eight distances regardless of the surrounding brightness. Various modifications can be made to the embodiment apparatus described above in detail within the scope of the present invention.

例えば、レンズLj,L2はシリンドリカルレンズであ
っても良い。要するに本発明の範囲はそれ等の変形例を
含めて特許請求の範囲記載のすべてにおよぶものである
For example, the lenses Lj and L2 may be cylindrical lenses. In short, the scope of the present invention extends to all of the claims, including any modifications thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による装置の光学系の略図、第2図は回
路構成を示すブロック図「第3図は周囲の明るさが低下
したときに使用する補助発光回路の略図である。 L1,L2・・・・・・収束光学系「 ○・・…・被測
定物体位置、R1,R2…・・・イメージセンサ、CI
.・・.・,力ウンタ、SR1,SR2,SR3...
.・・シフトレジスタ、1/N……分周回路、A/D…
…AD変換回路。 オー髄 矛2図 才3肉
Fig. 1 is a schematic diagram of the optical system of the device according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing the circuit configuration, and Fig. 3 is a schematic diagram of the auxiliary light emitting circuit used when the ambient brightness decreases. L2... Convergent optical system ○... Measured object position, R1, R2... Image sensor, CI
..・・・.・, Force counter, SR1, SR2, SR3. .. ..
..・・Shift register, 1/N……divider circuit, A/D…
...AD conversion circuit. Oh pith spear 2 figure size 3 meat

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 主光軸に対して直角な線に沿って一定距離離れて配
置されている第1のイメージセンサおよび前記第1のイ
メージセンサよりもビツト数の大きい第2のイメージセ
ンサと、前記各イメージセンサの前方に互いに光軸を平
行にして配置されている収束光学系と、前記各イメージ
センサ出力をAD変換するAD変換回路と、各イメージ
センサ上の検出物体像パターンの分布をそれぞれ記憶す
る第1および第2のシフトレジスタと、当初前記第1の
イメージセンサの出力を前記AD変換回路に接続し、前
記AD変換回路の出力を前記第1のシフトレジスタに接
続し、次いで前記第2のイメージセンサの出力を前記A
D変換回路に接続し、前記AD変換回路の出力を前記第
2のシフトレジスタに接続する切換接続スイツチと、前
記第2のシフトレジスタに前記AD変換回路の出力が逐
次入力されているときに前記各シフトレジスタの出力を
比較し一致したときに一致出力を発生するコンパレータ
と、前記第2のイメージセンサの前記AD変換された出
力が前記第2のシフトレジスタに入力されてから前記一
致出力発生までの時間をカウントして被検出物体までの
距離を検出するカウンタから構成した距離検出装置。
1. A first image sensor arranged a certain distance apart along a line perpendicular to the main optical axis, a second image sensor having a larger number of bits than the first image sensor, and each of the image sensors. a converging optical system disposed in front of the image sensor with optical axes parallel to each other; an AD conversion circuit for AD converting the output of each of the image sensors; and a first optical system for storing the distribution of detected object image patterns on each image sensor. and a second shift register, initially connecting the output of the first image sensor to the AD conversion circuit, connecting the output of the AD conversion circuit to the first shift register, and then connecting the output of the first image sensor to the first shift register, and then connecting the output of the first image sensor to the AD conversion circuit. The output of A
a changeover connection switch connected to the D conversion circuit and connecting the output of the AD conversion circuit to the second shift register; a comparator that compares the outputs of each shift register and generates a match output when they match; and a time from when the AD-converted output of the second image sensor is input to the second shift register to when the match output is generated. Distance detection device consisting of a counter that counts the time and detects the distance to the detected object.
JP13119475A 1975-10-31 1975-10-31 distance detection device Expired JPS6012563B2 (en)

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JPS5255658A JPS5255658A (en) 1977-05-07
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