JP2614446B2 - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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JP2614446B2
JP2614446B2 JP62112022A JP11202287A JP2614446B2 JP 2614446 B2 JP2614446 B2 JP 2614446B2 JP 62112022 A JP62112022 A JP 62112022A JP 11202287 A JP11202287 A JP 11202287A JP 2614446 B2 JP2614446 B2 JP 2614446B2
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高道 竹花
賢次 小松
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チノン株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、光学製品のオートフォーカス機構や自動化
組立装置の位置センサー等として用いられる三角測量原
理による距離測定装置に関する。
(従来の技術) 自動焦点カメラ等に用いられるこの種の距離測定装置
として、対象物への発光部と対象物からの反射光の受光
部とを基線長を隔てて設け、三角測量の原理により対象
物までの距離を測定するものがある。このような装置で
は、なるべく遠方まで距離測定が行なえるように発光部
から対象物に照射される赤外光を絞っている。このため
画面内での距離測定範囲は狭く、例えば人物2人が並ん
でいる場合、ファインダの中央部を2人の間に合わせる
と赤外光は2人の間に照射され、人物の背景までの距離
を測定してしまい、正確な距離を測定しにくい問題点が
ある。
このような問題を解決するための手段として、本出願
人による提案(特願昭61−67459号)が成されている。
この手段は、発光部として前記基線長と直交する水平方
向に沿って複数の発光素子を配列した発光素子列を用
い、受光部として基線長に沿う方向の受光位置変化に対
応した電気信号を生じる1次元半導***置検出素子(以
下1次元PSDと呼ぶ)を用いたものである。そして、前
記複数の発光素子を順次点灯させることにより被写界を
水平に走査し、対象物からの反射光を1次元PSDに受光
させている。
この方式は1次元PSDが基線長方向にのみ位置検出能
力を有し、基線長と直角方向の位置は検出しないことを
うまく利用している。すなわち、同一距離の被写体(対
象物)に対して被写体の画角位置(画面の中央か、右寄
か、左寄か)に左右されずに三角測量を行ない、正しい
距離を測定することができる。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、上記方式ではカメラをかまえる角度(フレー
ミング)が規制されてしまう問題がある。すなわち、縦
長のフレーミングでは、被写界を水平に走査できないの
で、測距エラーが生じることがある。この方式の距離測
定装置を2系統設ければ上記問題は解決するが、装置が
2倍になり、装置全体が大型化してしまう。
本発明の目的は、ひとつの測距光学系によって2方向
成分の測距を行なうことにより、測距エラーを確実に防
止した距離測定位置を提供することにある。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明による距離測定装置は、対象物15への発光部13
と対象物15からの反射光の受光部14とを基線長を隔てて
設け、三角測量の原理により対象物15までの距離を測定
するもので、前記発光部13は、複数の発光素子を互いに
直交する直線方向にそれぞれ配置したX方向発光素子列
13XおよびY方向発光素子列13Yを有し、また、受光部14
には、2次元半導***置検出素子を用いている。この2
次元半導***置検出素子は、前記X方向発光素子列13X
およびY方向発光素子列13Yに対し、これら発光素子列
と直交するY方向およびX方向にそれぞれ所定の基線長
を保って配置されており、かつこのY方向およびX方向
に沿う受光位置に対応した電気出力をそれぞれ生じる。
さらに、前記各発光素子列13X,13Yを順次点灯制御する
と共に、X方向発光素子列13Xの点灯時は前記Y方向の
受光位置に対応した電気出力を、またY方向発光素子列
13Yの点灯時はX方向の受光位置に対応した電気出力を
2次元半導***置検出素子からそれぞれ入力し、これら
入力値毎に距離演算を行なう演算制御装置を設けてい
る。
(作用) 本発明では、対象物を互いに直交するX方向およびY
方向の2方向についてそれぞれ走査し、かつ各方向毎に
距離演算を行ない、対象物までの距離を常に正しく測定
する。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
なお、この実施例はカメラの距離測定装置として用いた
例である。
第1図、第2図、第3図において、11は投光レンズ、
12は受光レンズで、これらは第2図で示すように、撮影
レンズ27の近傍に基線長Lを隔てて配置される。13は発
光部で、投光レンズ11に対しその焦点距離f1を保った位
置に設けられる。この発光部13は、互いに直交するX方
向およびY方向に沿って設けられたX方向発光素子列13
XおよびY方向発光素子列13Yから成る。これら各発光素
子列13Xおよび13Yは上記X方向およびY方向に沿って複
数個の発光素子、例えば赤外発光ダイオードIRx1……IR
xnまたはIRy1……IRynを配設したものである。なお、こ
れら各発光素子列13X、13Yはその直交列が図示しないカ
メラ本体の水平方向および垂直方向と一致するように設
置する。
受光部14には、2次元半導***置検出素子(以下2次
元PSDと呼ぶ)を用いており、その受光面が前記受光レ
ンズ12に対し、その焦点距離f2を隔てた位置に設けられ
る。この2次元PSD14は、互いに直交するX方向、Y方
向につきそれぞれ受光位置検出機能を持っており、第4
図で示すように、各方向の両端には対応する電極端子
X1,X2およびY1,Y2を設けている。また、その中心は、第
2図で示すように前記X方向発光素子列13Xに対してそ
れと直交するY方向に所定の基線長Lyを保ち、かつY方
向発光素子13Yに対してそれと直交するX方向に所定の
基線長Lxを保って位置する。したがって前記基線長Lの
長さおよび角度はこれら各基線長Lx、Lyの長さによって
決まる。ここでは上記両基線長Lx,Lyの長さは等しく設
定している。
15は位置Mにおける対象物(被写体)を表わす。ま
た、図中の各光線軸は各位置N,M,Fにおける被写体15へ
のX方向発光素子列13Xによる照射光および被写体15か
らの反射光を表わす。各反射光は受光レンズ12を介して
2次元PSD14のY方向に沿う各位置にそれぞれ受光させ
る。この場合、X方向発光素子列13Xを構成する赤外発
光ダイオードIRx1……IRxnから照射された光は、同一位
置、例えばMの位置の平面状の被写体15によって反射さ
れると、第4図の実線で示すように、2次元PSD14上で
はY方向の同一位置でX方向に一列となって結像する。
2次元PSD14のY方向電極端子Y1,Y2には、Y方向の受光
位置変化に応じた電気出力(第3図および第5図のΔIy
1,ΔIy2)が生じる。なお、X方向の受光位置変化に対
しては、電極端子Y1,Y2における電気出力の変化として
は生じない。
このことはY方向発光素子列13Yにより被写体15を照
射した場合も同じである。すなわち、Y方向発光素子列
13Yの照射による被写体15からの反射光は、第4図の破
線で示すように、2次元PSD14上において、X方向の同
一位置でY方向に一列となって結像する。2次元PSD14
のX方向電極端子X1,X2にはX方向の受光位置変化に応
じた電気出力(第5図のΔIx1,ΔIx2)が生じる。
第5図は上述した三角測量手段の制御回路を示してお
り、図において、20は演算制御装置で、CPU20A、点灯制
御回路20B、入力用のスイッチ回路20C、距離演算回路20
Dからなる。上記CPU20Aは、指令回路24からの指令に基
づき、全体を統括制御する。点灯制御回路20Bは、CPU20
Aからの選択コードに従って前記X方向発光素子列13Xま
たはY方向発光素子列13Yのいずれかを選択する。ま
た、CPU20Aによって距離演算回路20Dと同期して与えら
れるタイミング信号により選択された発光素子列、例え
ば13Xの各赤外発光ダイオードIRx1……IRxnを順次点灯
制御する。
入力用のスイッチ回路20Cは、2次元PSD14の各電極端
子X1,X2およびY1,Y2に生じる電気信号ΔIRx1,ΔIRx2
よびΔIRy1,ΔIRy2をCPU20Aからのモード選択信号に応
じて選択し、距離演算回路20Dに対して入力ΔI1,ΔI2
して加えるものである。そのために4個のアナログスイ
ッチa,b,c,dと、これらのオン・オフ制御用のインバー
タeとを持つ。すなわち、アナログスイッチaの入力端
(図示左端)は電極端子X1に、アナログスイッチdの入
力端は電極端子Y2にそれぞれ接続し、これらの出力端
(図示右側)は共通接続した後、距離演算回路20Dの一
方の入力端子に接続する。また、アナログスイッチcの
入力端は電極端子X2に、アナログスイッチbの入力端は
電極端子Y1にそれぞれ接続し、これらの出力端は共通接
続した後、距離演算回路20Dの他方の入力端子に接続す
る。また、インバータeはCPU24Aから「H」および
「L」レベルの相互に反転するモード選択信号を図示右
側に入力し、図示左端には反転出力、すなわち「H」レ
ベルの入力に対しては「L」レベルの出力を、「L」レ
ベルの入力に対しては「H」レベルの出力をそれぞれ生
じる。前記アナログスイッチa,cのゲートはインバータ
eの出力端子(図示左端)に接続し、アナログスイッチ
b,dのゲートはインバータeの入力端子(図示右端)に
接続する。アナログスイッチa,b,c,dはそれぞれ対応す
るゲートが「H」レベルとなることでオン動作する。し
たがって、CPU20Aから「H」レベルのモード選択信号が
出力されるとアナログスイッチb,dがオンとなり、ΔI
y1,ΔIy2がΔI2,ΔI1として距離演算回路20Dに入力され
る。また、反対にCPU20Aから「L」レベルのモード選択
信号が出力されると、アナログスイッチa,cがオンとな
り、ΔIx1,ΔIx2がΔI1,ΔI2として距離演算回路20Dに
入力される。
距離演算回路20Dは上記2つの入力値ΔI1,ΔI2から2
次元PSD14の受光位置を検出し、その受光位置と所定の
基線長LxまたはLyとから被写体15までの距離を求め、そ
の値をmビットのディジタル信号としてCPU20Aに与え
る。
CPU20Aは前述した選択コードやモード選択信号、タイ
ミング信号等を生じるほか距離演算回路20Dから順次与
えられる距離値を一時的に記憶し、これらの最小値、最
頻出値、平均値を演算により求め、これらのいずれかを
レンズ駆動回路26に与える。レンズ駆動回路26はCPU20A
からの出力値に応じてレンズ27を動作させる。
前記指令回路24はCPU20Aに対し、その始動はもちろん
レンズ27の画角に対応した測距幅、すなわち発光素子列
13X,13Yの発光幅の指示情報やレンズ駆動回路26に対し
前記最小値、最頻出値、平均値のいずれかを出力するか
の指示を行なう。
上記構成において、指令回路24からの始動信号により
CPU20Aが始動し、まずカメラの垂直方向(Y方向)の基
線長Lyに基づく距離測定を行なう。すなわち、選択コー
ドによりX方向発光素子列13Xを選択し、かつモード選
択信号によりアナログスイッチb,dをオンさせる。この
状態でX方向発光素子列13Xの各赤外発光ダイオードIRx
1……IRXnを順次点灯させ、被写界を水平方向に走査す
る。このとき各赤外発光ダイオードIRx1……IRXnが1個
ずつ点灯する毎に距離演算回路20Dは距離演算を行な
い、そのたびにCPU20A出力する。
次に、カメラの水平方向(X方向)の基線長Lxに基づ
く距離測定を行なう。すなわち、選択コードによりY方
向発光素子列13Yを選択し、かつモード選択信号により
アナログスイッチa,cをオンにする。この状態でY方向
発光素子列13Yの各赤外発光ダイオードIRy1……IRYnを
順次点灯させ、その点灯毎に距離演算回路20Dで距離演
算を行なう。そして、得られた距離値をそのたびにCPU2
0Aに出力する。
このようにしてY方向、X方向の各距離測定を行なっ
た後、CPU20Aは前述の距離測定動作により入力された各
距離値から最小値、最頻出値、平均値等を求め、指令回
路24の指令に基づきこれらのいずれかをレンズ駆動回路
26に出力する。このためレンズ駆動回路26は与えられた
距離値に応じてレンズ27を駆動する。
上記実施例では各方向の基線長Lx,Lyを等しくした
が、これらは異なっていてもよい。すなわち2次元PSD1
4の入射光位置と基線長は比例するためである。また、
前記実施例ではX方向およびY方向をカメラ本体の水平
方向垂直方向と合わせており、第6図に示す如く、画面
上を十字状に走査しているが、第7図で示すようにX方
向およびY方向をカメラ本体の水平、垂直方向に対して
45゜傾けてもよい。この場合、画面上ではX字状に走査
が行なわれる。いずれにしてもカメラのフレーミングは
何ら規制を受けることはない。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、1組の距離検出系によ
り装置の大形化を伴うことなく実質2方向にわたる距離
測定を行なうことができ、測距誤差のない正しい距離測
定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による距離測定装置の一実施例を示す斜
視図、第2図は第1図における発光部と受光部との関係
を示す正面図、第3図は第1図の装置によるY方向の測
距状態を示す側面図、第4図は第1図で示した2次元PS
Dとそこに結像される反射光との関係を示す正面図、第
5図は第1図で示した装置の制御回路図、第6図および
第7図は本発明におけるX方向、Y方向の設定例を示す
図である。 13……発光部、13X……X方向発光素子列、13Y……Y方
向発光素子列、14……2次元半導***置検出素子、15…
…対象物、20……演算制御装置。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対象物への発光部と対象物からの反射光の
    受光部とを基線長を隔てて設け、三角測量の原理により
    対象物までの距離を測定する装置において、 前記発光部は、複数の発光素子を互いに直交する直線方
    向にそれぞれ配置したX方向発光素子列およびY方向発
    光素子列を有し、 前記受光部には、前記X方向発光素子列およびY方向発
    光素子列とそれぞれ直交するY方向およびX方向の受光
    位置に対応した電気出力をそれぞれ生じる2次元半導体
    位置検出素子を用い、 さらに、前記各発光素子列を順次点灯制御すると共に、
    X方向発光素子列の点灯時は前記Y方向の受光位置に対
    応した電気出力を、またY方向発光素子列の点灯時はX
    方向の受光位置に対応した電気出力を2次元半導***置
    検出素子からそれぞれ入力し、これら入力値毎に距離演
    算を行なう演算制御装置を設けた ことを特徴とする距離測定装置。
JP62112022A 1987-01-27 1987-05-08 距離測定装置 Expired - Lifetime JP2614446B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02287113A (ja) * 1989-04-27 1990-11-27 Asahi Optical Co Ltd 測距装置
JPH02272313A (ja) * 1989-04-14 1990-11-07 Asahi Optical Co Ltd 測距装置
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