JP3289563B2 - 測距装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車追突防止装
置等に採用可能の外光三角方式の測距装置に関し、特
に、単一ランセンサ又は多段形ラインセンサを用いるに
好適な測距装置に関する。
置等に採用可能の外光三角方式の測距装置に関し、特
に、単一ランセンサ又は多段形ラインセンサを用いるに
好適な測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動焦点カメラ等に搭載される外
光三角方式（ステレオ方式）の測距装置は、図４に示す
ように、被写体（被測定物）に臨んで両眼視差を作る左
右一対の結像レンズ（正のレンズ）１R ，１L を含む複
眼結像光学系と、距離測定半導体集積回路（オートフォ
ーカス用ＩＣ）５とから成る。ＩＣ５は、結像レンズ１
R ，１L の焦平面上に配置されてその結像（照度分布）
を電気信号列に変換する光電変換素子としてのラインセ
ンサ（例えばフォトセンサアレイ）２R ，２L と、ライ
ンセンサ２R ，２L のセンサ（セグメント）毎の出力信
号を順次量子化する量子化回路３R ，３L と、その量子
化信号に基づいて所要の演算処理を行い距離信号を算出
する論理部４とを有している。
光三角方式（ステレオ方式）の測距装置は、図４に示す
ように、被写体（被測定物）に臨んで両眼視差を作る左
右一対の結像レンズ（正のレンズ）１R ，１L を含む複
眼結像光学系と、距離測定半導体集積回路（オートフォ
ーカス用ＩＣ）５とから成る。ＩＣ５は、結像レンズ１
R ，１L の焦平面上に配置されてその結像（照度分布）
を電気信号列に変換する光電変換素子としてのラインセ
ンサ（例えばフォトセンサアレイ）２R ，２L と、ライ
ンセンサ２R ，２L のセンサ（セグメント）毎の出力信
号を順次量子化する量子化回路３R ，３L と、その量子
化信号に基づいて所要の演算処理を行い距離信号を算出
する論理部４とを有している。
【０００３】図５に示すように、左右一対の結像レンズ
１R ，１L は光軸ｌ1,ｌ2 が平行で焦点距離ｆe が同一
であり、同一面上に配置された両眼結像光学系を構成し
ており、被写体は基準長（光軸間隔又は眼幅）Ｂだけ隔
てた左右一対の結像レンズ１R ，１L により結像され、
焦平面に相当するラインセンサ２R ，２L 上にはそれぞ
れ倒立実像の被写体像（照度分布）Ｒ，Ｌが得られる。
被写体Ｔが無限遠に存在する場合、結像点は光軸ｌ1,ｌ
2 上の焦点Ｏ1,Ｏ2 に一致するが、被写体Ｔまでの距離
が有限長ｄの場合は三角測量の原理（三角形の相似）に
基づいて次式で与えられる。
１R ，１L は光軸ｌ1,ｌ2 が平行で焦点距離ｆe が同一
であり、同一面上に配置された両眼結像光学系を構成し
ており、被写体は基準長（光軸間隔又は眼幅）Ｂだけ隔
てた左右一対の結像レンズ１R ，１L により結像され、
焦平面に相当するラインセンサ２R ，２L 上にはそれぞ
れ倒立実像の被写体像（照度分布）Ｒ，Ｌが得られる。
被写体Ｔが無限遠に存在する場合、結像点は光軸ｌ1,ｌ
2 上の焦点Ｏ1,Ｏ2 に一致するが、被写体Ｔまでの距離
が有限長ｄの場合は三角測量の原理（三角形の相似）に
基づいて次式で与えられる。
【０００４】 ｄ＝Ｂ・ｆe ／（Ｘ1 ＋Ｘ2 ）＝Ｂ・ｆe ／Ｘ …（１） 但し、Ｘ1 ，Ｘ2 は被写体中の代表物点Ｐの像点Ｐ1 ，
Ｐ2 と結像レンズ１R ，１L の光軸ｌ1,ｌ2 との距離
（結像位置）、ＸはＸ1 とＸ2 の和で、被写体像の相対
的なズレ量（位相差）である。従って、この空間点な位
相差Ｘを測定することにより距離ｄを求めることができ
る訳である。
Ｐ2 と結像レンズ１R ，１L の光軸ｌ1,ｌ2 との距離
（結像位置）、ＸはＸ1 とＸ2 の和で、被写体像の相対
的なズレ量（位相差）である。従って、この空間点な位
相差Ｘを測定することにより距離ｄを求めることができ
る訳である。
【０００５】ところが、被写体（被測定物）は物点Ｐと
して存在するのではなく空間的広がりを持っているた
め、ラインセンサ２R ，２L 上では多数のセンサ範囲に
跨がる被写体像面（照度分布）が結像されることにな
り、同一被写体上の同一物点の像点をにわかに特性する
ことはできない。そのため、論理部４では、一方のライ
ンセンサ２R の出力列と他方のラインセンサ２L の出力
列との相関性を調べて同じ被写体像のパターンになるゾ
ーンを見つけ出すことにより、位相差Ｘをラインセンサ
のセンサピッチ数の形で求めるようにしている。
して存在するのではなく空間的広がりを持っているた
め、ラインセンサ２R ，２L 上では多数のセンサ範囲に
跨がる被写体像面（照度分布）が結像されることにな
り、同一被写体上の同一物点の像点をにわかに特性する
ことはできない。そのため、論理部４では、一方のライ
ンセンサ２R の出力列と他方のラインセンサ２L の出力
列との相関性を調べて同じ被写体像のパターンになるゾ
ーンを見つけ出すことにより、位相差Ｘをラインセンサ
のセンサピッチ数の形で求めるようにしている。
【０００６】上記の外光三角方式測距装置では、光軸中
心線Ｌ上に被写体Ｔが斉一して存在する場合は勿論のこ
と、ラインセンサ２R ，２L に平行な方向に揃う被写体
Ｔが存在する場合にも、距離ｄが等しければ、結像レン
ズ１R ，１L による被写体Ｔの結像がそれぞれ得られ、
個々のズレ量Ｘ1 ，Ｘ2 は異なっていても、それらの和
Ｘは一定となる。即ち、原理的には測距装置から見てい
ずれの方位に存在する被写体Ｔでも距離ｄが等しけれ
ば、同一の測定結果をもたらす。
心線Ｌ上に被写体Ｔが斉一して存在する場合は勿論のこ
と、ラインセンサ２R ，２L に平行な方向に揃う被写体
Ｔが存在する場合にも、距離ｄが等しければ、結像レン
ズ１R ，１L による被写体Ｔの結像がそれぞれ得られ、
個々のズレ量Ｘ1 ，Ｘ2 は異なっていても、それらの和
Ｘは一定となる。即ち、原理的には測距装置から見てい
ずれの方位に存在する被写体Ｔでも距離ｄが等しけれ
ば、同一の測定結果をもたらす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
外光三角方式の測距装置を用いる場合には、次のような
問題点が生じる。
外光三角方式の測距装置を用いる場合には、次のような
問題点が生じる。
【０００８】 図６（ａ）の平面図に示すように、ラ
インセンサ２R ，２L の１次元アレイ方向は光軸中心線
Ｌに対し直交する焦平面ＦＰと光軸ｌ1,ｌ2 を含む面
（図５，図６の紙面に相当）との交叉線Ｙ上にあるた
め、被写体が光軸ｌ1,ｌ2 を含む面から外れた位置にあ
ると、図６（ｂ）の側面図に示すように、被写体からの
斜光線（破線で示す）はラインセンサ２R ，２L のライ
ン幅から外れて結像されることになる（横方向の結像ズ
レΔ）。測距装置を写真カメラに搭載した場合は、被写
体Ｔに対して写真カメラ即ち測距装置の結像レンズ
１R ，１L を向き合わせるアングル操作が自ずと伴って
いるため、横方向の結像ズレΔは起こり難くいものの、
自動車衝突防止装置の測距装置は車両のフロントボディ
側で車両前方の一定方向（例えば車両中心線）に向けて
固定されているため、光軸ｌ1,ｌ2 を含む面上に整合し
ない被測定物は横方向の結像ズレΔや像面の欠けを生じ
る。この結像ズレは不観測結果となり、データ脱落を招
く。
インセンサ２R ，２L の１次元アレイ方向は光軸中心線
Ｌに対し直交する焦平面ＦＰと光軸ｌ1,ｌ2 を含む面
（図５，図６の紙面に相当）との交叉線Ｙ上にあるた
め、被写体が光軸ｌ1,ｌ2 を含む面から外れた位置にあ
ると、図６（ｂ）の側面図に示すように、被写体からの
斜光線（破線で示す）はラインセンサ２R ，２L のライ
ン幅から外れて結像されることになる（横方向の結像ズ
レΔ）。測距装置を写真カメラに搭載した場合は、被写
体Ｔに対して写真カメラ即ち測距装置の結像レンズ
１R ，１L を向き合わせるアングル操作が自ずと伴って
いるため、横方向の結像ズレΔは起こり難くいものの、
自動車衝突防止装置の測距装置は車両のフロントボディ
側で車両前方の一定方向（例えば車両中心線）に向けて
固定されているため、光軸ｌ1,ｌ2 を含む面上に整合し
ない被測定物は横方向の結像ズレΔや像面の欠けを生じ
る。この結像ズレは不観測結果となり、データ脱落を招
く。
【０００９】 ところで、式（１）から理解できるよ
うに、測距精度は基準長Ｂ，焦点距離ｆe が共に長い方
が高精度になる。衝突防止に適した測距分解能を得るに
は、例えば基準長Ｂは１０cm前後、焦点距離ｆe は５cm
前後がそれぞれ適当であるとデザインされるが、その
分、結像レンズ１R ，１L やラインセンサ２R ，２L を
収めた光学筐体は比較的大形になる。運転席近傍にその
光学筐体を設置固定する方法として、一対の結像１R ，
１L が水平に揃う横置きにする場合、一対の結像１R ，
１L が鉛直状態となるよう縦置きにする場合、或いは斜
向置きにする場合が考えられるが、光学筐体自体が運転
者の前方視界をできるだけ遮らないようにするために
は、縦置きが好ましい。また、砂漠，平原，海浜部等を
走行する場合は別にして、市街地や山間地等の通常車道
では、走行視界に出現する前方被測定物は、水平方向よ
りも鉛直方向に延びる物（建物，樹木の縦線）の方が遙
かに多い。このような縦線物体が距離測定の好適対象物
となるので、縦線物体を結像させるためには、縦長像を
ライン長方向に合わせるよう縦置きとする必要がある。
しかし、例えば電柱や照明灯のような鉛直方向に長く延
びた物の縦長状結像はラインセンサ２R ，２L のライン
長内に収まりきれず、縦長状結像の端縁がセンサ域外に
なってコントラストの強い部分がライン長内に入らない
（縦方向の結像ズレ）。ラインセンサ２R ，２L の１次
元配列のセンサ数を増やしてライン長を長くし、縦方向
の結像ズレを少なくすることは可能であるが、縦線物体
が至近距離になると、縦長状結像の端縁がライン長から
外れてしまうことになるから、次元配列のセンサ数を増
やす利益はさほど大きくはない。
うに、測距精度は基準長Ｂ，焦点距離ｆe が共に長い方
が高精度になる。衝突防止に適した測距分解能を得るに
は、例えば基準長Ｂは１０cm前後、焦点距離ｆe は５cm
前後がそれぞれ適当であるとデザインされるが、その
分、結像レンズ１R ，１L やラインセンサ２R ，２L を
収めた光学筐体は比較的大形になる。運転席近傍にその
光学筐体を設置固定する方法として、一対の結像１R ，
１L が水平に揃う横置きにする場合、一対の結像１R ，
１L が鉛直状態となるよう縦置きにする場合、或いは斜
向置きにする場合が考えられるが、光学筐体自体が運転
者の前方視界をできるだけ遮らないようにするために
は、縦置きが好ましい。また、砂漠，平原，海浜部等を
走行する場合は別にして、市街地や山間地等の通常車道
では、走行視界に出現する前方被測定物は、水平方向よ
りも鉛直方向に延びる物（建物，樹木の縦線）の方が遙
かに多い。このような縦線物体が距離測定の好適対象物
となるので、縦線物体を結像させるためには、縦長像を
ライン長方向に合わせるよう縦置きとする必要がある。
しかし、例えば電柱や照明灯のような鉛直方向に長く延
びた物の縦長状結像はラインセンサ２R ，２L のライン
長内に収まりきれず、縦長状結像の端縁がセンサ域外に
なってコントラストの強い部分がライン長内に入らない
（縦方向の結像ズレ）。ラインセンサ２R ，２L の１次
元配列のセンサ数を増やしてライン長を長くし、縦方向
の結像ズレを少なくすることは可能であるが、縦線物体
が至近距離になると、縦長状結像の端縁がライン長から
外れてしまうことになるから、次元配列のセンサ数を増
やす利益はさほど大きくはない。
【００１０】このような結像ズレを防止するために、特
公平４−６７６０７号公報に示されるような２次元照度
分布測定手段として２次元ＣＣＤを用いることが考えら
れるが、一般に３０万程度の画素数の２次元（面）イメ
ージセンサとなってしまうため、データ処理の大規模化
を招き、コスト高になることをはじめとして、素子数が
増えると制御信号を生成する迄の応答遅れが問題とな
る。特に、衝突防止装置に上記測距装置を採用する場
合、高速応答が要求される。
公平４−６７６０７号公報に示されるような２次元照度
分布測定手段として２次元ＣＣＤを用いることが考えら
れるが、一般に３０万程度の画素数の２次元（面）イメ
ージセンサとなってしまうため、データ処理の大規模化
を招き、コスト高になることをはじめとして、素子数が
増えると制御信号を生成する迄の応答遅れが問題とな
る。特に、衝突防止装置に上記測距装置を採用する場
合、高速応答が要求される。
【００１１】そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題
は、単一ラインセンサ又は多段ラインセンサを用いなが
らも、側方視野（両光軸を含む面から外れた方位にある
コントラスト部分）をもラインセンサ部に取り込むこと
を可能とする測距装置を提供することにある。
は、単一ラインセンサ又は多段ラインセンサを用いなが
らも、側方視野（両光軸を含む面から外れた方位にある
コントラスト部分）をもラインセンサ部に取り込むこと
を可能とする測距装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】ラインセンサ部は狭いラ
イン幅と長いライン長とからなる細長矩形面である。
イン幅と長いライン長とからなる細長矩形面である。
【００１３】そのため、本発明の講じた手段は、ライン
幅方向の視野を拡大するべく、視野異方性光学系を用い
たことにある。即ち、本発明は、互いに平行の光軸及び
同一の焦点距離を有し、測距対象に臨んで結像間に視差
を作る一対の結像光学系と、上記結像光学系の焦平面と
上記両光軸を含む面との交叉線又は上記焦平面上で上記
交叉線に対する平行線の線上にて配列された少なくとも
一対のラインセンサ部を持つ光電変換手段とを有する測
距装置において、上記結像光学系は上記両光軸を含む面
上での視野角に比して上記交叉線に直交する面上での視
野角が大きい視野異方性光学系であることを特徴とす
る。
幅方向の視野を拡大するべく、視野異方性光学系を用い
たことにある。即ち、本発明は、互いに平行の光軸及び
同一の焦点距離を有し、測距対象に臨んで結像間に視差
を作る一対の結像光学系と、上記結像光学系の焦平面と
上記両光軸を含む面との交叉線又は上記焦平面上で上記
交叉線に対する平行線の線上にて配列された少なくとも
一対のラインセンサ部を持つ光電変換手段とを有する測
距装置において、上記結像光学系は上記両光軸を含む面
上での視野角に比して上記交叉線に直交する面上での視
野角が大きい視野異方性光学系であることを特徴とす
る。
【００１４】この視野異方性光学系としては、上記両光
軸を含む面内の光線束で生じる第１焦点及び上記交叉線
に直交する面内の光線束で生じる第２焦点を持つ非点収
差光学系であって、上記焦平面が第１焦点を含むように
配置する。非点隔差はある程度大きい方が望ましい。
軸を含む面内の光線束で生じる第１焦点及び上記交叉線
に直交する面内の光線束で生じる第２焦点を持つ非点収
差光学系であって、上記焦平面が第１焦点を含むように
配置する。非点隔差はある程度大きい方が望ましい。
【００１５】この非点収差光学系はトーリックレンズを
用いることができる。このトーリックレンズは正のレン
ズであって、その上記交叉線と直交する面内での屈折力
が上記両光軸を含む面内での屈折力よりも強いものでも
良いし、また弱いものでも良い。
用いることができる。このトーリックレンズは正のレン
ズであって、その上記交叉線と直交する面内での屈折力
が上記両光軸を含む面内での屈折力よりも強いものでも
良いし、また弱いものでも良い。
【００１６】また、非点収差光学系としては、正のレン
ズと、シリンドリカルレンズとの組合せを用いることが
きる。シリンドリカルレンズは母線方向が上記交叉線と
平行になるよう配置し、正のレンズでも負のレンズでも
構わない。共用シリンドリカルレンズを正のレンズの双
方の直前に跨がって配した構成でも良い。
ズと、シリンドリカルレンズとの組合せを用いることが
きる。シリンドリカルレンズは母線方向が上記交叉線と
平行になるよう配置し、正のレンズでも負のレンズでも
構わない。共用シリンドリカルレンズを正のレンズの双
方の直前に跨がって配した構成でも良い。
【００１７】このように、本発明では結像光学系が視野
等方性光学系ではなく、上記交叉線に直交する面上での
視野角を拡大した視野異方性光学系である点を特徴とし
ているため、両光軸を含む面上にある被測定物はライン
センサ部のライン長方向に鮮明に結像されると共に、ラ
インセンサ部のライン幅方向の側方視野にある被測定物
も圧縮歪みがあるもののラインセンサ部上に投影され
る。このため、電柱等の縦線物体の像がライン長方向に
結像された場合でも、拡大された側方視野にあるコント
ラスト部分もラインセンサ部上に取り込まれるので、被
測定物のパターン識別が可能となる。多段形ラインセン
サを用いた場合でも、視野異方性光学系により側方視野
が拡大されているので、隣接段違いのラインセンサ部の
側方視野とオーバーラップする程に前方視界を不感領域
が無く稠密にカバーすることができる。換言すれば、２
次元センサを用いずに、多方位にある被測定物の測定が
可能であり、速い応答特性を実現した衝突防止装置を低
コストで提供できる。
等方性光学系ではなく、上記交叉線に直交する面上での
視野角を拡大した視野異方性光学系である点を特徴とし
ているため、両光軸を含む面上にある被測定物はライン
センサ部のライン長方向に鮮明に結像されると共に、ラ
インセンサ部のライン幅方向の側方視野にある被測定物
も圧縮歪みがあるもののラインセンサ部上に投影され
る。このため、電柱等の縦線物体の像がライン長方向に
結像された場合でも、拡大された側方視野にあるコント
ラスト部分もラインセンサ部上に取り込まれるので、被
測定物のパターン識別が可能となる。多段形ラインセン
サを用いた場合でも、視野異方性光学系により側方視野
が拡大されているので、隣接段違いのラインセンサ部の
側方視野とオーバーラップする程に前方視界を不感領域
が無く稠密にカバーすることができる。換言すれば、２
次元センサを用いずに、多方位にある被測定物の測定が
可能であり、速い応答特性を実現した衝突防止装置を低
コストで提供できる。
【００１８】視野異方性光学系としては積極的に非点隔
差のある第１焦点及び第２焦点を持つ非点収差光学系を
用いることができる。第１焦点（焦線）と第２焦点（焦
線）は子午像点又は球欠像点とも称されるが、それらの
前後関係は問題とならない。
差のある第１焦点及び第２焦点を持つ非点収差光学系を
用いることができる。第１焦点（焦線）と第２焦点（焦
線）は子午像点又は球欠像点とも称されるが、それらの
前後関係は問題とならない。
【００１９】上記ラインセンサ部を置く焦平面は第１焦
点を含むように配置すると、ラインセンサ部では両光軸
を含む面内に整合した被測定物の像がライン長方向に鮮
明に結像される。交叉線に直交する面内の光線束で生じ
る第２焦点は第１焦点から非点隔差だけ積極的に離れた
前後位置にあるため、第２焦点が第１焦点の前方にある
場合は側方視野の被測定物からの斜光線が第２焦点を通
過した後、その斜光線の少なくとも一部がラインセンサ
部内に投影されることになり、また第２焦点が第１焦点
の後方にある場合は側方視野の被測定物からの斜光線が
第２焦点を通過する前にその少なくとも一部がラインセ
ンサ部内に投影される。非点収差光学系は焦点深度が見
かけ上広くなっているが、像面湾曲により側方視野の被
測定物はある程度ボケのある圧縮像としてラインセンサ
部のライン幅内に取り込まれる。このため、従前に比
べ、側方視野のコントラスト部分の捕捉可能性が増す。
点を含むように配置すると、ラインセンサ部では両光軸
を含む面内に整合した被測定物の像がライン長方向に鮮
明に結像される。交叉線に直交する面内の光線束で生じ
る第２焦点は第１焦点から非点隔差だけ積極的に離れた
前後位置にあるため、第２焦点が第１焦点の前方にある
場合は側方視野の被測定物からの斜光線が第２焦点を通
過した後、その斜光線の少なくとも一部がラインセンサ
部内に投影されることになり、また第２焦点が第１焦点
の後方にある場合は側方視野の被測定物からの斜光線が
第２焦点を通過する前にその少なくとも一部がラインセ
ンサ部内に投影される。非点収差光学系は焦点深度が見
かけ上広くなっているが、像面湾曲により側方視野の被
測定物はある程度ボケのある圧縮像としてラインセンサ
部のライン幅内に取り込まれる。このため、従前に比
べ、側方視野のコントラスト部分の捕捉可能性が増す。
【００２０】トーリックレンズを用いる場合、交叉線と
直交する面内での屈折力を両光軸を含む面内での屈折力
よりも強くしたものを用いると、第２焦点は第１焦点の
前方に位置し、逆に屈折力を弱くすると、第２焦点は第
１焦点の後方に位置する。
直交する面内での屈折力を両光軸を含む面内での屈折力
よりも強くしたものを用いると、第２焦点は第１焦点の
前方に位置し、逆に屈折力を弱くすると、第２焦点は第
１焦点の後方に位置する。
【００２１】正のレンズと、シリンドリカルレンズとの
組合せた場合、正のシリンドリカルレンズにすると、第
２焦点は第１焦点の前方に位置し、負のシリンドリカル
レンズにすると、第２焦点は第１焦点の後方に位置す
る。
組合せた場合、正のシリンドリカルレンズにすると、第
２焦点は第１焦点の前方に位置し、負のシリンドリカル
レンズにすると、第２焦点は第１焦点の後方に位置す
る。
【００２２】共用シリンドリカルレンズを用いた場合、
部品点数の削減及び位置決めの容易化が達成でき、安価
な光学系で済む。
部品点数の削減及び位置決めの容易化が達成でき、安価
な光学系で済む。
【００２３】
【００２４】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００２５】〔実施例１〕図１（ａ）は本発明の実施例
１に係る測距装置の光学系を示す平面図、図１（ｂ）は
その側面図である。
１に係る測距装置の光学系を示す平面図、図１（ｂ）は
その側面図である。
【００２６】本例の測距装置は、互いに平行の光軸ｌ1,
ｌ2 と同一の焦点距離（第１焦点距離）ｆe を有し、測
距対象に臨んで結像間に視差を作る上下一対の結像レン
ズ２０R ，２０L と、結像レンズ２０R ，２０L の焦平
面（第１焦点平面）ＦＰと両光軸ｌ1,ｌ2 を含む面との
交叉線Ｙの線上にて配列された上下一対のラインセンサ
部２R ，２L を持つ単一ラインセンサとを有している。
本例の結像レンズ２０R ，２０L は正のトーリックレン
ズであり、図１（ｂ）に示す如く交叉線Ｙと直交する面
内での曲率半径ｒ2 は図１（ａ）に示す如く両光軸ｌ1,
ｌ2 を含む面内での曲率半径ｒ1 よりも小さくなってい
る。このため、両光軸ｌ1,ｌ2 を含む面内の光線（図１
（ａ）の実線）によって第１焦点Ｏ1,Ｏ2 が生じ、交叉
線Ｙと直交する面内の光線（図１（ｂ）の実線）によっ
て第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の前方に第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′を
生じる。第１焦点Ｏ1,Ｏ2 と第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′の
距離Ｚは非点隔差である。つまり、交叉線Ｙに直交する
面上での視野角が拡大された視野異方性光学系となって
いる。
ｌ2 と同一の焦点距離（第１焦点距離）ｆe を有し、測
距対象に臨んで結像間に視差を作る上下一対の結像レン
ズ２０R ，２０L と、結像レンズ２０R ，２０L の焦平
面（第１焦点平面）ＦＰと両光軸ｌ1,ｌ2 を含む面との
交叉線Ｙの線上にて配列された上下一対のラインセンサ
部２R ，２L を持つ単一ラインセンサとを有している。
本例の結像レンズ２０R ，２０L は正のトーリックレン
ズであり、図１（ｂ）に示す如く交叉線Ｙと直交する面
内での曲率半径ｒ2 は図１（ａ）に示す如く両光軸ｌ1,
ｌ2 を含む面内での曲率半径ｒ1 よりも小さくなってい
る。このため、両光軸ｌ1,ｌ2 を含む面内の光線（図１
（ａ）の実線）によって第１焦点Ｏ1,Ｏ2 が生じ、交叉
線Ｙと直交する面内の光線（図１（ｂ）の実線）によっ
て第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の前方に第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′を
生じる。第１焦点Ｏ1,Ｏ2 と第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′の
距離Ｚは非点隔差である。つまり、交叉線Ｙに直交する
面上での視野角が拡大された視野異方性光学系となって
いる。
【００２７】ラインセンサ部２R ，２L では両光軸を含
む面ｌ1,ｌ2 を内に整合した被測定物の像がライン長方
向に鮮鋭に結像される。本例では第２焦点Ｏ1 ′
, Ｏ2 ′が第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の前方にあるため、側方視
界の被測定物からの斜光線（図１（ｂ）の破線）は第２
焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′から軸外に外れた第２像点Ｐ1 ′,
Ｐ2′に収斂したのち拡射するので、その拡射光線側の
少なくとも一部がラインセンサ部２R ，２L 内に投影さ
れる。非点隔差Ｚ→小のときは、拡射光線の周囲がライ
ンセンサ部２R ，２L にかかりにくくなり、非点隔差Ｚ
→大のときは拡射光線の拡射光線の捕捉光量が増大す
る。側方視界の被測定物は第１焦点（焦線）近辺で結像
するため、ラインセンサ部２R ，２L では像面湾曲によ
りある程度ボケのある圧縮像として取り込まれ、鮮鋭度
は落ちるものの、側方視界の判別できるコントラスト部
分の捕捉可能性が増す。
む面ｌ1,ｌ2 を内に整合した被測定物の像がライン長方
向に鮮鋭に結像される。本例では第２焦点Ｏ1 ′
, Ｏ2 ′が第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の前方にあるため、側方視
界の被測定物からの斜光線（図１（ｂ）の破線）は第２
焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′から軸外に外れた第２像点Ｐ1 ′,
Ｐ2′に収斂したのち拡射するので、その拡射光線側の
少なくとも一部がラインセンサ部２R ，２L 内に投影さ
れる。非点隔差Ｚ→小のときは、拡射光線の周囲がライ
ンセンサ部２R ，２L にかかりにくくなり、非点隔差Ｚ
→大のときは拡射光線の拡射光線の捕捉光量が増大す
る。側方視界の被測定物は第１焦点（焦線）近辺で結像
するため、ラインセンサ部２R ，２L では像面湾曲によ
りある程度ボケのある圧縮像として取り込まれ、鮮鋭度
は落ちるものの、側方視界の判別できるコントラスト部
分の捕捉可能性が増す。
【００２８】従来は図３（ａ）に示すように、ラインセ
ンサ部の視野（実視界）１０の如く、前方車両のルーフ
と空とに跨がったコントラスト部１０ａを含むときに
は、照度分布の識別が可能であるが、ややもすると、視
野１１の中に電柱１２が重なってコントラスト部が消失
してしまう場合があり、測定不可能となるが、本実施例
は図３（ｂ）に示すように、ラインセンサ部では側方視
野が拡大された視野１３を持つため、その側方視野内に
コントラスト部１３ａを取り込むことができる。
ンサ部の視野（実視界）１０の如く、前方車両のルーフ
と空とに跨がったコントラスト部１０ａを含むときに
は、照度分布の識別が可能であるが、ややもすると、視
野１１の中に電柱１２が重なってコントラスト部が消失
してしまう場合があり、測定不可能となるが、本実施例
は図３（ｂ）に示すように、ラインセンサ部では側方視
野が拡大された視野１３を持つため、その側方視野内に
コントラスト部１３ａを取り込むことができる。
【００２９】例えば２本のラインセンサ部を有する多段
ラインセンサを用いた場合、一方の視野１３と他方の視
野１４とがオーバーラップ１５を以て重なるようにさせ
ることもできるので、前方視界の不感領域を無くすこと
もできる。別言すれば、２次元センサを用いず、多段ラ
インセンサでも多方位にある被測定物の測定が可能とな
る。２次元センサを必要としないので、処理時間の短縮
化を実現でき、速い応答特性の衝突防止装置を低コスト
で提供できる。
ラインセンサを用いた場合、一方の視野１３と他方の視
野１４とがオーバーラップ１５を以て重なるようにさせ
ることもできるので、前方視界の不感領域を無くすこと
もできる。別言すれば、２次元センサを用いず、多段ラ
インセンサでも多方位にある被測定物の測定が可能とな
る。２次元センサを必要としないので、処理時間の短縮
化を実現でき、速い応答特性の衝突防止装置を低コスト
で提供できる。
【００３０】なお、上記実施例では第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の
前方に第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′を形成させるように曲率
半径ｒ2 を曲率半径ｒ1 よりも小さくしてあるが、曲率
半径ｒ2 を曲率半径ｒ1 よりも大きくすることで、第１
焦点Ｏ1,Ｏ2 の後方に第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′を形成さ
せるようにしも良い。
前方に第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′を形成させるように曲率
半径ｒ2 を曲率半径ｒ1 よりも小さくしてあるが、曲率
半径ｒ2 を曲率半径ｒ1 よりも大きくすることで、第１
焦点Ｏ1,Ｏ2 の後方に第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′を形成さ
せるようにしも良い。
【００３１】〔実施例２〕図２（ａ）は本発明の実施例
２に係る測距装置の光学系を示す平面図、図２（ｂ）は
その側面図である。
２に係る測距装置の光学系を示す平面図、図２（ｂ）は
その側面図である。
【００３２】本例の結像光学系は、上下一対の正の結像
レンズ１R ，１L と、母線方向が前記交叉線と平行して
おり、各正のレンズ１R ，１L の直前に配した正の共用
シリンドリカルレンズ３０とから成る。本例の場合も実
施例１と同様に、第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の前方に第２焦点Ｏ
1 ′, Ｏ2 ′を持つ非点隔差の非点収差光学系である。
このため、側方視野を拡大することができる。
レンズ１R ，１L と、母線方向が前記交叉線と平行して
おり、各正のレンズ１R ，１L の直前に配した正の共用
シリンドリカルレンズ３０とから成る。本例の場合も実
施例１と同様に、第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の前方に第２焦点Ｏ
1 ′, Ｏ2 ′を持つ非点隔差の非点収差光学系である。
このため、側方視野を拡大することができる。
【００３３】本例では安価な正の結像レンズ１R ，１L
と、安価な共用シリンドリカルレンズ３０を用いている
ため、光学系の低コスト化を図ることができる。特に、
結像レンズ１R ，１L の前にそれぞれ独立のシリンドリ
カルレンズを用いる場合に比べ、共用シリンドリカルレ
ンズ３０を用いているため、部品点数の削減及び位置決
めの容易化が達成でき、安価な光学系で済む。
と、安価な共用シリンドリカルレンズ３０を用いている
ため、光学系の低コスト化を図ることができる。特に、
結像レンズ１R ，１L の前にそれぞれ独立のシリンドリ
カルレンズを用いる場合に比べ、共用シリンドリカルレ
ンズ３０を用いているため、部品点数の削減及び位置決
めの容易化が達成でき、安価な光学系で済む。
【００３４】なお、負のシリンドリカルレンズを用いる
と、第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の後方に第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′
を持つ非点収差光学系を構成でき、同様に、側方視野を
拡大することができる。
と、第１焦点Ｏ1,Ｏ2 の後方に第２焦点Ｏ1 ′, Ｏ2 ′
を持つ非点収差光学系を構成でき、同様に、側方視野を
拡大することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の結像光学
系は視野等方性光学系ではなく、ラインセンサを配する
交叉線に直交する面上での視野角を拡大した視野異方性
光学系である点を特徴としているため、次の効果を奏す
る。
系は視野等方性光学系ではなく、ラインセンサを配する
交叉線に直交する面上での視野角を拡大した視野異方性
光学系である点を特徴としているため、次の効果を奏す
る。
【００３６】 側方視野が拡大されるため、従来に比
して側方視野に存在するコントラスト部分を細長ライン
センサ部上に取り込む確率が高くなる。また、多段形ラ
インセンサを用いた場合でも、隣接段違いのラインセン
サ部の側方視野とオーバーラップする程に前方視界を不
感領域が無く稠密にカバーすることができる。換言すれ
ば、２次元センサを用いずに、単一ラインセンサ又は多
段形ラインセンサを用いても多方位にあるコントラスト
部分の識別が可能となり、また素子数の少なさによる演
算処理時間の短縮化によって、速い応答特性を実現した
衝突防止装置を低コストで提供できる。
して側方視野に存在するコントラスト部分を細長ライン
センサ部上に取り込む確率が高くなる。また、多段形ラ
インセンサを用いた場合でも、隣接段違いのラインセン
サ部の側方視野とオーバーラップする程に前方視界を不
感領域が無く稠密にカバーすることができる。換言すれ
ば、２次元センサを用いずに、単一ラインセンサ又は多
段形ラインセンサを用いても多方位にあるコントラスト
部分の識別が可能となり、また素子数の少なさによる演
算処理時間の短縮化によって、速い応答特性を実現した
衝突防止装置を低コストで提供できる。
【００３７】 視野異方性光学系を実現する非点収差
光学系として一対の結像レンズに跨がる共用シリンドリ
カルレンズを用いた場合、部品点数の削減及び位置決め
の容易化が達成でき、安価な光学系で済む。
光学系として一対の結像レンズに跨がる共用シリンドリ
カルレンズを用いた場合、部品点数の削減及び位置決め
の容易化が達成でき、安価な光学系で済む。
【図１】（ａ）は本発明の実施例１に係る測距装置の光
学系を示す平面図、（ｂ）はその側面図である。
学系を示す平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施例２に係る測距装置の光
学系を示す平面図、（ｂ）はその側面図である。
学系を示す平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】（ａ）は従来の測距装置を自動車追突防止装置
に採用した場合のラインセンサ部の視界を示す説明図、
（ｂ）は本発明の実施例に係る測距装置を自動車追突防
止装置に採用した場合のラインセンサ部の視界を示す説
明図である。
に採用した場合のラインセンサ部の視界を示す説明図、
（ｂ）は本発明の実施例に係る測距装置を自動車追突防
止装置に採用した場合のラインセンサ部の視界を示す説
明図である。
【図４】外光三角方式の測距装置の概略構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】外光三角方式の測距装置の測定原理を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図６】（ａ）は従来の測距装置の光学系を示す平面
図、（ｂ）はその側面図である。
図、（ｂ）はその側面図である。
ｌ1,ｌ2 …光軸 ｆe …焦点距離（第１焦点距離） ＦＰ…焦平面（第１焦点平面） Ｙ…交叉線 Ｚ…非点隔差 ｒ1 ，ｒ2 …曲率半径 Ｏ1,Ｏ2 …第１焦点（焦線） Ｏ1 ′, Ｏ2 ′…第２焦点（焦線） Ｐ1 ′, Ｐ2 ′…第２像点 ２R ，２L …ラインセンサ部 １R ，１L …正の結像レンズ ２０R ，２０L …結像レンズ（正のトーリックレンズ） ３０…正の共用シリンドリカルレンズ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−91011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280726（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−24313（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 3/06 G08G 1/16 G02B 7/28 - 7/40 G03B 13/36
Claims (7)
- 【請求項１】 互いに平行の光軸及び同一の焦点距離を
有し、測距対象に臨んで結像間に視差を作る一対の結像
光学系と、前記結像光学系の焦平面と前記両光軸を含む
面との交叉線又は前記焦平面上で前記交叉線に対する平
行線の線上にて配列された少なくとも一対のラインセン
サ部を持つ光電変換手段とを有する測距装置において、 前記結像光学系は前記両光軸を含む面上での視野角に比
して前記交叉線に直交する面上での視野角が大きい視野
異方性光学系であることを特徴とする測距装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の測距装置において、前
記視野異方性光学系は前記両光軸を含む面内の光線束で
生じる第１焦点及び前記交叉線に直交する面内の光線束
で生じる第２焦点を持つ非点収差光学系であって、前記
焦平面は第１焦点を含むことを特徴する測距装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の測距装置において、前
記非点収差光学系は、一対の正のレンズであって、前記
交叉線と直交する面内での屈折力は前記両光軸を含む面
内での屈折力よりも強いトーリックレンズであることを
特徴とする測距装置。 - 【請求項４】 請求項２に記載の測距装置において、前
記非点収差光学系は、一対の正のレンズであって、前記
各レンズは前記交叉線と直交する面内での屈折力は前記
両光軸を含む面内での屈折力よりも弱いトーリックレン
ズであることを特徴とする測距装置。 - 【請求項５】 請求項２に記載の測距装置において、前
記非点収差光学系は、一対の正のレンズと、母線方向が
前記交叉線と平行しており、前記各正のレンズの直前に
配した正のシリンドリカルレンズとから成ることを特徴
とする測距装置。 - 【請求項６】 請求項２に記載の測距装置において、前
記非点収差光学系は、一対の正のレンズと、母線方向が
前記交叉線と平行しており、前記各正のレンズの直前に
配した負のシリンドリカルレンズとから成ることを特徴
とする測距装置。 - 【請求項７】 請求項５又は請求項６に記載の測距装置
において、前記シリンドリカルレンズは前記両正のレン
ズの直前に跨がって配した共用シリンドリカルレンズで
あることを特徴とする測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21382595A JP3289563B2 (ja) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21382595A JP3289563B2 (ja) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | 測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961155A JPH0961155A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3289563B2 true JP3289563B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=16645654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21382595A Expired - Fee Related JP3289563B2 (ja) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | 測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289563B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7436391B2 (ja) * | 2019-01-23 | 2024-02-21 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 車載カメラ、及び車載カメラシステム |
-
1995
- 1995-08-22 JP JP21382595A patent/JP3289563B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0961155A (ja) | 1997-03-07 |
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