JPS63127110A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は距離測定装置に関するものである。

（従来の技術） 従来この種の装置として第６図に示すような方式のもの
が知られている。

即ち、従来方式の場合、被測距体５３の像は受光レンズ
５４．５５によってそれぞれ受光素子列５６．５７上に
結像される。このとき、受光素子列５６．５７は無限遠
の被測距５３に対してその像が受光素子列５６．５７上
のそれぞれの対応する位置に結像するようにセットされ
る。

ここで受光レンズ５４．５５から被測距体５３までの距
離がＤのとぎ、受光素子列５６．５７上の被測距体像が
両受光素子列５６と５７の間で受光素子のＮ画素だけず
れて結像された場合、光学系の基線長をり、受光レンズ
の焦点距離をｆ、受光素子の画素のピッチをλとすると
、三角測量の原理により、 Ｘｆ Ｄ　に□ λ　×　Ｎ で距離りが求められる。

この受光素子上の被測距体像のずれ量λ×Ｎを検出する
手段として受光素子列５６．５７からの出力をディジタ
ル値に量子化し、これをマイコンなどによって演算する
方式が一般的である。

このように被測距体像を量子化する方式として受光素子
列上の受光強度の最大値を基準にする方式が特開昭５９
−２０４７０号公報で既に提案されている。この提案に
よ、１）ば、２つの受光素子列のそれぞれにおいて、受
光強度の最大値を基準に量子化を行っている。この方式
による量子化について第３図を用いて説明する。

まず、２つの受光素子列を左と右というように区別する
。この左右の受光素子列上の受光強度が第３図（ａ）の
ような場合、これを受光強度の最大値（図にＭＡＸと示
す）を基準に４値化すると第３図（ｂ）のようになる。

このように受光強度の最大値が左右の受光素子列で等し
ければ問題ないが、この最大値が異なる場合適切な量子
化ができなくなることがある。

同じ被測距体に対しても距離測定装置との方向、距離に
よってその受光素子列上の像の位置、ずれ量は変化する
。第３図（ａ）と同じ被測距体の像が第４図（ａ）のよ
うに結像した場合を考える。第４図（ａ）の右の像にお
ける受光強度最大の部分（ＭＡＸ）は左側では受光素子
列上からはずれて、ＩＪす、左の受光素子列における最
大値はＭＡＸａの部分である。ここで左右のそれぞれの
最大受光強度（左ではＭＡＸａ、右ではＭＡＸの部分）
を基準に４値化を行うと第４図（ｂ）のようになる。左
右の像は量子化の基準となる値が異なるため全く異なる
像に量子化され、ずれ量の検出ができなくなり距離測定
は不能、あるいは誤測定となる。

このような欠点を除くため、基準となる値を左右の受光
素子列全体における最大値とした場合の結果を第４図（
ｃ）に示す。第４図（ａ）の場合左右の受光素子列上で
最も受光強度の強い部分は右のＭＡＸの部分である。こ
の値を基準に量子化を行うと、量子化のダイナミックレ
ンジが左右の受光強度の差（ＭＡＸとＭＡＸａの差）よ
りも小さいため、左の像のコントラストは検出できなく
なる。量子化のダイナミックレンジを広げればよいがこ
れはコストアップ、ずれ検出演算の複雑化を生ずる。

また距１ｔｌｆ測定装置はカメラのオートフォーカス機
構に使用する場合子１辰れ、レリーズのタイムラグ等を
考えると、距離測定に用する時間が短い方が望ましい。

この種の装置では被測距体像の輝度が低い場合、量子化
に要する時間が距離いわゆる距離測定能力の低輝度限界
を生じる。

前述の特開昭５９−２０４７０４号公報の方式は、受光
素子の光電流によるコンデンサの一定電圧までの充電時
間であるから基準となる光電流に対する充電時間にコン
トラストを検出するための時間を加えたものとなる。従
って基準レベルの光電流が小さいほど量子化の時間、ひ
いては距離測定時間が長くなる。このため、量子化の基
準となる光電流は距離測定に有効な量子化が可能な範囲
でできるだけ大きい値を選ぶことが望ましい。

〔目的〕

本発明は、量子化の基準値として、２つの受光素子列の
受光強度の１゛１コ火１１１°（の小さい方の値を用い
る場合と、上記受光強度の最大値の差が一定値以下のと
きは上記受光強度の大きい方の値を用いる場合とを併用
することにより、上述した欠点を除去した距１ｉｆｔ測
定装雪を提供することを目的とする。

〔実施例〕

第１図は第６図示の様に構成された本発明の一実施例を
示す電気回路図である。

第１図において１〜６は第６図示の様に配置された受光
素子であるフォトダイオードである。

該フォトダイオード１〜３および４〜６はそれぞれ受光
素子列を構成し、この２つの受光素子列上の像のずれ量
によって被測距体までの距離を測ることができる。尚語
例ではそれぞれの受光素子列の素子数を３としたが、こ
れは−例であって、これに限定されるものではない。

フォトダイオード１〜６のカソードはそれぞれ電源電圧
ＶＣＣにアノードはそれぞれ直列接続されたスイッチン
グトランジスタ７〜１２、コンデンサ１９〜２４を介し
てＧＮＤに接続されている。

スイッチングトランジスタ１３〜１８はそれぞれコンデ
ンサ１９〜２４に並列に接続されている。

またスイッチングトランジスタ１３〜１８の入力端は信
号線ＣＬＥＡＲに接続され、７〜１２の入力端は信号線
りに接続されている。

スイッチングトランジスタ７〜１２とコンデンサ１９〜
２４のそれぞれの接続点にはインバータ２５〜３０が接
続され、インバータ２５〜２７の出力はそれぞれＮＯＲ
ゲート３１〜３３、ＮＡＮＤゲート３７に接続され、イ
ンバータ２８〜３０の出力はそれぞれＮ　ＯＲ，”ｉ”
−ト３４〜３６に、そしてＮＡＮＤゲート３８に人力さ
れている。

ＮＡＮＤゲート３７．３８（７）出力はＯＲゲート６１
およびＮＡＮＤゲート６２に入力されている。ＯＲゲー
ト６１の出力はインバータ４２およびＤ−ＦＦ６４のク
ロック入力に、ＮＡＮＤゲート６２の出力はＲＥＳ　Ｅ
Ｔ信号と共にＡＮＤゲート６３に入力されている。Ｄ−
ＦＦ６４゜６６はクロック入力の立ち上がりに同期して
Ｄ入力の状態がＱ出力に出力されるものである。

またＤ−ＦＦ６４，６６はそれぞれＱ出力がＤ入力に接
続され、Ｒ入力にはＡＮＤゲート６３の出力が入力され
ている。Ｄ−ＦＦ６４のＱ出力はカウンタ６５のＲ人力
に、カウンタ６５のＱｎ出力はＤ−ＦＦ６６のクロック
入力に接続されている。またカウンタ６５のクロック入
力には信号φが入力されている。

Ｄ−ＦＦ６６のＱ出力はＲＥＳＥＴ信号と共にＡＮＤゲ
ート６７に入力され、その出力はカウンタ４４　、　Ｒ
Ｓ　−Ｆ　Ｆ　４０　、カウンタ４７〜５２の百人力に
それぞれ接続されている。

インバータ４２の出力はＲ３−ＦＦ３９のセット人力Ｓ
に入力され、そのリセット人力Ｒには信号ＲＥＳＥＴが
入力されている。

Ｒ３−ＦＦ３９の出力ＱはＡＮＤゲート４３に信号φと
共に入力され、ＡＮＤゲート４３の出力はカウンタ４４
のＣＬＫに入力されている。

カウンタ４４の出力Ｑ０〜Ｑ２はＮＡＮＤゲート４５に
入力され、その入力はＮＯＲゲート３１〜３６に人力さ
れている。カウンタ４４の出力Ｑｓ、ＱａはＮＡＮＤゲ
ート４６に入力され、その出力はＲ５−ＦＦ４０のＳ入
力に入力されており、Ｒ３−ＦＦ４０のＱ出力はＮＯＲ
ゲート３１〜３６に入力されている。

さらに、ＮＯＲゲート３１〜３６の出力はそれぞれカウ
ンタ４７〜５２に入力されている。

次に第１図示回路の動作を説明する。まず信号線ＣＬＥ
ＡＲに信号ＣＬＥＡＲが入力することによってスイ・ン
ヂン′グトランジスタ１３〜１８がオンし、コンデンサ
１９〜２４の電荷が放電される。またこれと同じタイミ
ングでＲ３−ＦＦ３９，４０、Ｄ−ＦＦ６４，６６、各
カウンタ４４．４７〜５２がＲＥＳＥＴ信号によってリ
セットされる。このＲＥＳＥＴ信号は、動作開始時にＬ
ｏｗレベル（以下Ｌｏｗと略す）となり、その後Ｈｉｇ
ｈレベル（以下Ｈｉｇｈと略す）に固定される。Ｒ３−
ＦＦ３９のＱ出力はこの状態ではＬｏｗであるため、Ａ
ＮＤゲート４３は信号φを出力せずカウンタ４４の出力
Ｑ　ｏ　ＮＱ　４はＬｏｗのままである。

次に、信号ＣＬＥＡＲの入力によりスイッチングトラン
ジスタ１３〜１８をオフさせた後、Ｄ入力によりスイッ
チングトランジスタ７〜１２をオンさせる。これにより
、各フォトダイオード１〜６から光電流がコンデンサ１
９〜２４に流れ込み、インバータ２５〜３０への入力電
圧が増加していき、この電圧がインバータ２５〜３０の
しきい値を越えると、その出力はＨｉｇｈからＬｏｗに
反中云する。このコンデンサ１９〜２４の充電が始まっ
てからインバータ２５〜３０が反転するまでの時間は、
フォトダイオード１〜６からの光電流がその受光強度に
比例するため、受光強度に反比例し、受光強度が強いほ
ど短くなる。

この充電過程でフォトダイオード１〜６の中で最も光電
流の大きいものに対応するインバータが反転する。ここ
で例えばインバータ２５が最初に、これに糸売いてイン
バータ２８が２番目に反転した場合について説明する。

まずインバータ２５の出力がＨｉｇｈからＬｏｗへ反転
するとＮＡＮＤゲート３７の出力はＬｏｗからＨｉｇｈ
へと変化する。これによってＯＲゲート６１の出力はＬ
ｏｗから１（ｉｇｈ。

インバータ４２の出力はＨｉｇｈからＬｏｗとなりＲ５
−ＦＦ３９はセットされ、そのＱ出力がＨｉｇｈになり
信号φがＡＮＤＮＯゲートを介してカウンタ４４のＣＬ
Ｋ入力される。

ＮＡＮＤケート４５の出力はカウンタ４４の出力Ｑ。−
Ｑ２の出力が全てＨｉｇｈになるごとにＬｏｗとなる。

従って、ＮＯＲゲート３１〜３６のうちこの時点でイン
バータ２５〜３０からＬｏｗ信号を受けているものの出
力はＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がる。この動作は、カ
ウンタ４４の出力Ｑ３　、Ｑ４が共にＨｉｇｈになり、
ＮＡＮＤゲート４６の出力がＬｏｗになり、Ｒ３−ＦＦ
４０がセットされてそのＱ出力がＨｉｇｈになってＮＯ
Ｒゲート３１〜３６に入力されるまで続く。

この動作時間中に各ＮＯＲゲート３１〜３６の出力は最
大３回立ち上がる。すなわち、カウンタ４７〜５２の計
数値は°“００″、’０１”。

１０”、”１１’（２進数）のいずれかをとり、２つの
受光素子列に対応するカウンタ４７〜４９およびカウン
タ５０〜５２において少なくとも１つは″１１°°をと
る。このため、フォトダイオード１〜６の出力（光電流
）は、２つの受光素子列フォトダイオード１〜３および
フォトダイオード４〜６の中の出力の最大値の大きい方
を基準にして４値化されることになる（第３図ｂ）。

ＯＲゲート６１の出力はＲ３−ＦＦ３９のセットと同時
にＤ−ＦＦ６４のＣＬＫ入力にＬｏｗからＨｉｇｈの立
ち上がりパルスを入力しＤ−ＦＦ６４をセットする。Ｄ
−ＦＦ６４のＱ出力はＬｏｗからＨｉｇｈへ変化しカウ
ンタ６５のリセットが解除され計数が開始される。カウ
ンタ６５のＱｎ比出力計数が開始されてからＴｎｎ後後
Ｈｉｇｈに変化する出力であるが、Ｔｎ秒以内に再びカ
ウンタ６５がリセットされれば、もちろんＨｉｇｈに変
化しない。

次にインバータ２８が反転する。ここでインバータ２５
とインバータ２８が反転する時間の差をＴ秒とする。こ
の時間Ｔと前記時間Ｔｎとの関係によって量子化の動作
が異なる。これをＴＮＴ、、とＴ＞Ｔｎの２つの場合に
分けて説明する。

フォトダイオードｌとフォトダイオード４の受光強度の
差が小さく、ＴＮＴ。の関係にあった場合、カウンタ６
５の出力ＱｎがＬｏｗからＨｉｇｈへ変化する前にイン
バータ２８の出力がＬｏｗからＨｉ３ｈ、ＮＡＮＤゲー
ト３８の出力がＬｏｗからＨｉｇｈ、ＮＡＮＤゲート６
２の出力がＨｉｇｈからＬｏｗ、ＡＮＤＮＯゲートの出
力がＨｉｇｈからＬｏｗと変化し、Ｄ−ＦＦ６４がリセ
ットされカウンタ６５がリセットされる。従ってＱｎ比
出力Ｈｉｇｈへと変化しないため、以降の回路に信号の
伝達はなく、量子化は完了する。従って、この場合量子
化の基準となる値は前述のようにフォトダイオード１〜
３およびフォトダイオード４〜６の中の受光強度の最大
値、例えばフォトダイオード１の光電流となる。

次にフォトダイオード１とフォトダイオード４の受光強
度の差が太きくＴ＞Ｔｎとなる場合、つまり第４図に示
したように量子化が不適切になる可能性がある場合を説
１１１１する。

インバータ２５が反転し・カウンタ６５の計数が開始さ
れてからＴ。砂径に出力ＱｒｌがＨｉｇｈへ変化し、こ
れによってＤ−ＦＦ６６はセットされそのＱ出力はＨｉ
ｇｈからＬｏｗへとなる。

ＡＮＤゲート６７の出力はＨｉｇｈからＬｏｗへ変化し
、カウンタ４４．Ｒ３−ＦＦ４０．カウンタ４７〜５２
はリセットされる。そしてインバータ２５の反転からＴ
秒後にインバータ２８、ＮＡＮＤ　　ゲ　−　　ト　　
３Ｂ、　　　　ＮＡＮＤ　　ゲ　−　　ト　　６　２　
。

ＡＮＤゲート６３が反転しＤ−ＦＦ６４．カウンタ６５
．Ｄ−ＦＦ６６がリセットされ、ＡＮＤゲート６７の出
力がＬｏｗからＨｉｇｈとなりカウンタ４４．カウンタ
４７〜５２．Ｒ５−ＦＦ４０のリセットが解除される。

この時点から再びカウンタ４４．カウンタ４７〜５２の
計数が開始され、量子化が行われる。この場合量子化の
基準となるのはフォトダイオード４の受光強度、すなわ
ち２つの受光素子列を構成するフォトダイオード１〜３
およびフォトダイオード４〜６のそれぞれの最大受光強
度の小さい方の値となる。

以上説明したように、２つの受光素子列のそれぞれの最
大値のうち、その差が小さい場合は、大きい方の値を基
準に量子化が行われるため距１１１ｆｌ測定時間は速く
なる。またその差が大きい場合は、前述したように小さ
い方の最大値を基準とするため距離測定に有効でない量
子化が行われることはない。

２つの受光素子列の最大値の差をいかに評価するかはそ
の距離測定システムによフて異なるが、その差によって
どちらの最大値を基準にして量子化をするかはカウンタ
６５の出力Ｑ。のとり方で設定ができる。

第２図は第１図示の回路によって被測距体像が４値化さ
れる例であり、その受光素子上の像は第４図におけるも
のと同じ場合である。左側の受光素子例では受光強度の
最大値はＭＡＸａの部分、右側におシ）てはＭ　Ａ　Ｘ
の部分であるが、第１図のＮＡＮＤゲート６２によって
論理積をとるため、左右それぞれの受光素子列上の受光
強度は左右の２つの最大値ＭＡＸａ、ＭＡＸの部分のう
ち、小さい方のＭＡＸａの部分の受光強度を基準に４値
化される。このため第４図（ｂ）のように左右の基準値
が異なるために異なるコントラスト像に４値化されたり
、第４図（ｅ）のように片側のコントラストが検出され
なくなることはなく、左右同じレベルでコントラストが
検出されることになる。

次に前記実施例とは異なり量子化に要する時間を短くす
ることを優先させるためまず２つの受光素子列の受光強
度の最大値の大きい方の値を基準にとり、これで問題が
あると思われる程２つの最大値の差が大きい場合は自動
釣に小さい方の値を基準にとるように量子化することも
可能である。このようにどちらの最大値を基準にするか
は第１図の回路の中の情報のみによって決定されたが、
この量子化回路をカメラ等のシステムに使用した場合、
そのシスう”ノ、から・［１１報も入る。

システムとして２つの最大値のどちらを基準にとるかを
決定する場合も考えられる。そこで、どちらを基準にと
るかを、量子化回路の外部から入力することによってシ
ステムに適した量子化を行うことができる。これを実現
する回路を第５図に示す。

この第５図において、第１図と同じ構成要素には同一符
号を向けその説明は省略する。

ＮＡＮＤゲート３７．３８の出力はＯＲゲート７１およ
びＡＮＤゲート７２に入力され、それぞれのゲートの出
力はＡＮＤゲー）−７４，７５、インバータ７３．ＯＲ
ゲート７６から成る２人力１出力のマルチプレクサに人
力されている。

このマルチプレクサの出力はインバータ４２に人力され
以降の信号の伝達は第１図の場合と同じである。

インバータ７３に入力される５ＥＬＥＣＴ信号がＨｉｇ
ｈの場合ＡＮＤデート７２の出力がインバータ４２に入
力され、前述のように２つの受光素子列の最大値の小さ
い方の値が基準となって量子化される。逆に５ＥＬＥＣ
Ｔ信号がＬｏｗの場合ＯＲゲート７１の出力がインバー
タ４２に人力され、最大値の大きい方の値が基準となっ
て量子化される。

このように５ＥＬＥＣＴ信号によって量子化の基準とな
る値を選択することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、２つの受光素子列の受光強度の最
大値の差が一定値以下のときは受光強度の大きい方の値
を量子化の基準値とすることにより量子化に要する時間
の短縮化を図り、又、上記量子化の基準レベルが不適切
であるために、量子化の基準値として、２つの受光素子
列の受光強度の最大値の小さい方の値を基準値に量子化
する場合を併用することにより、量子化を迅速に行うと
共に、２つの受光素子列でレベルの異なる量子化を行っ
たり、距離測定に必要なコントラスト・［情報を消して
しまうことなく、距；２（Ｉ測定に有効なコントラスト
情報を得るための量子化が可能である。

又、上記２つの方式を適宜、選択して行うことにより、
最適の量子化が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第２図は
本発明による受光素子列上の像の量子化を説明する図、
第３図及び第４図は従来の量子化手段による受光素子列
上の像の量子化を説明する図、第５図は本発明の他の実
施例を示す電気回路図、第６図は本発明による距離測定
装置の測定原理を示す説明図である。 １〜６　−−−−−−−−−−フォトダイオード７〜１
８　−−−−−−−−スイッチングトランジスタ２５〜
３０　−−−−−−−−インバータ１９〜２４−−−−
−−−−コンデンサ３７．３８．６２　−−　ＮＡＮＤ
ゲート６１〜−−−−−−−−−−−−−　ＯＲゲート
４４．４７〜５２−　カウンタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測距体からの反射光を互いに異なる光路を介し
   てそれぞれ受光し、所定の焦点面上に被測距像を形成さ
   せる第１及び第２の光学的手段と、該焦点面上の被測距
   体像に対応してそれぞれ所定個数ずつ受光素子が配列さ
   れた第１及び第２の受光素子列と、該第１及び第２の受
   光素子列内の各受光素子の光電流を量子化する量子化手
   段とを有し、該量子化手段の出力の前記第１の受光素子
   列に対するものと、前記第２の受光素子列に対するもの
   の相関関係から、前記被測距体までの距離を測定する距
   離測定装置において、前記量子化手段として前記第１及
   び第２の受光素子列内の光電流を、前記第１及び第２の
   それぞれの受光素子列内の光電流の最大値の小さい方の
   値を基準にして量子化を行い、前記第１及び第２のそれ
   ぞれの受光素子列内の光電流の最大値の差が所定の値よ
   り小さい場合は、前記２つの光電流の最大値の大きい方
   の値を基準にして量子化を行うことを特徴とする距離測
   定装置。
2. （２）外部からの選択信号入力により、量子化の基準値
   として第１及び第２のそれぞれの受光素子列内の光電流
   の最大値の大きい方の値を選択できるようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の距離測定装置。