JPH0771956A - 距離計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相差検出型の距離計測装置に関し、振動を
生ずる場所に設置しても精度の高い測距値を得ることが
できる距離計測装置を提供することを目的とする。 【構成】 基準対象物（１）と、測距対象物及び基準対
象物の像を結像させる第１レンズ系（２Ｂ）と、測距対
象物及び基準対象物の像を結像させる第２レンズ系（２
Ｒ）と、第１レンズ系及び第２レンズ系により結像され
た像を電気信号に変換する光センサ（３）と、光センサ
上に結像された基準対象物の像の位置を検出する基準位
置検出手段と、基準位置検出手段により検出された基準
対象物の像の位置から所定の初期基準位置とのずれ量を
検出するずれ検出手段と、光センサ上に結像された測距
対象物の像から三角測距方式により測距値を検出し、ず
れ検出手段により検出されるずれ量に基づいて測距値に
補正を行う手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、距離計測装置に関し、
特に位相差検出型の距離計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７（Ａ）は、位相差検出型測距装置の
外光三角方式光学系を説明するための概略図である。測
距対象物１３３から発せられる光ビーム１３４Ｂ，１３
４Ｒは、２つのレンズ１３１Ｂ，１３１Ｒを通して、２
組の光センサ１３２Ｂ，１３２Ｒ上に写し出される。

【０００３】基準レンズ１３１Ｂを通る光ビーム１３４
Ｂは、基準光センサ１３２Ｂ上に結像され、測距対象物
１３３の像が写し出される。参照レンズ１３１Ｒを通る
光ビーム１３４Ｒは、参照光センサ１３２Ｒ上に結像さ
れ、測距対象物１３３の像が写し出される。測距対象物
１３３の像は、基準光センサ１３２Ｂ上と参照光センサ
１３２Ｒ上にそれぞれ写し出される。

【０００４】測距対象物がレンズ１３１から無限遠に位
置すれば、基準光センサ１３２Ｂ上に結像される像と参
照光センサ上に結像される像との間隔は、基線長Ｂとな
る。図に示すように測距対象物１３３がレンズ１３１か
ら距離Ｌだけ離れている場合には、基準光センサ１３２
Ｂ上に結像される像と参照光センサ１３２Ｒ上に結像さ
れる像の間隔は、Ｂ＋ｘの距離となる。つまり、基線長
Ｂに加え位相差ｘの長さだけ離れて、光センサ１３２上
に結像される。

【０００５】レンズ・センサ間距離ｆは、レンズ１３１
から測距対象物の光像が光センサ１３２上に写し出され
る面までの長さである。測距距離Ｌは、測距対象物１３
３からレンズ１３１までの距離であり、この距離が測距
装置から測距対象物までの距離として測定される。

【０００６】図に示すように、測距対象物１３３が基準
レンズ１３１Ｂの光軸上にあるとする。この時参照レン
ズ１３１Ｒの光軸、測距対象物１３３から参照レンズ１
３１Ｒの中心を通る光線、測距対象物１３３を含む物平
面、光センサ１３２上の像平面が作る２つの三角形は相
似となり、

【０００７】

【数１】Ｌ／Ｂ＝ｆ／ｘ の関係が成り立つ。

【０００８】すなわち、図７（Ｂ）に示すように

【０００９】

【数２】 Ｌ＝Ｂ・ｆ／ｘ ‥‥‥（２） が成立する。ｘをセンサピッチｐの数ｎで表すと

【００１０】

【数３】 Ｌ＝Ｂ・ｆ／（ｎ・ｐ） ‥‥‥（３） となる。センサピッチｐは、光センサを構成する複数の
受光素子の間隔であり、例えば２０［μｍ］程度の値を
とる。この時は、分母がセンサピッチｐの整数倍の精度
を表す。

【００１１】センサピッチｐをさらに補間法を用いてｋ
分割して、その小区分でｘを表したときｉ個に相当する
とすれば、ｘ＝ｉ（ｐ／ｋ）となり、

【００１２】

【数４】 Ｌ＝Ｂ・ｆ／（ｉ／ｋ）ｐ ‥‥‥（４） となる。つまり、補間法により分母がｐ／ｋの整数倍の
精度を表すことができ、数式（３）よりも高精度の測距
距離Ｌが得られる。

【００１３】次に、基準光センサ１３２Ｂ上の像と参照
光センサ１３２Ｒ上の像との位相差ｘを求めるために行
う相関演算について説明する。図８は、相関演算による
位相差検出について説明するための概念図である。

【００１４】図８（Ａ）は、光センサ上に結像される像
を表す。光センサ１３２Ｂ，１３２Ｒは、フォトダイオ
ードを１次元に複数個配置したラインセンサである。光
センサ１３２を構成するフォトダイオードの数は、光セ
ンサ１３２上に結像される画像の画素数に相当する。参
照光センサ１３２Ｒの画素数は、基準光センサ１３２Ｂ
の画素数に比べて同じかそれよりも多い。

【００１５】基準光センサ１３２Ｂには、基準レンズ１
３１Ｂを介して測距対象物の画像が結像されている。ま
た、基準光センサ１３２Ｂと基線長水平方向に離された
参照光センサ１３２Ｒには、参照レンズ１３１Ｒを介し
て測距対象物の画像が結像されている。

【００１６】測距対象物が無限遠位置にあるときは、基
準光センサ１３２Ｂと参照光センサ１３２Ｒの対応する
フォトダイオードの受光素子には同一の画像が結像され
る。測距対象物が無限遠位置になければ、光センサ１３
２Ｂ，１３２Ｒ上の画像は水平方向に変位する。すなわ
ち、測距対象物が近付けば画像間の距離は広がり、測距
対象物が遠ざかれば画像間の距離は近付く。この画像間
の距離の変動を検出するために、参照光センサ１３２Ｒ
は基準光センサ１３２Ｂよりも画素数が多く設定されて
いる場合が多い。

【００１７】基準光センサ１３２Ｂ上の画像と参照光セ
ンサ１３２Ｒ上の画像間の距離の変動を検出するため
に、相関演算による位相差検出法が用いられている。相
関演算による位相検出は、次式（５）に基づく演算によ
り光センサ１３２Ｂ、１３２Ｒ上の一対の結像の相関値
Ｈ（ｎ）を求め、相関値が最小となるまでのこれらの結
像の相対移動値（位相差）を求める。

【００１８】

【数５】 Ｈ（ｎ）＝Σ（ｊ＝１〜ｌ）｜Ｂ（ｊ）−Ｒ（ｊ＋ｎ）｜ ‥‥（５） ただし、Σ（ｊ＝１〜ｌ）はｊが１からｌまでの関数の
和を表す。ｊは基準光センサ１３２Ｂ内の画素を指定す
る。また、ｎはたとえば−６から６までの整数で、上記
の相対移動量を示す。

【００１９】Ｂ（ｊ）は基準光センサ１３２Ｂの各画素
より時系列的に出力される電気信号であり、Ｒ（ｊ＋
ｎ）は参照光センサ１３２Ｒの画素より時系列的に出力
される電気信号である。

【００２０】図８（Ｂ）は、画素シフト量と相関値の関
係を示す。画素シフト量ｎを−６から６まで順次変化さ
せる毎に上記数式（５）の演算を行えば、図に示すよう
な相関値Ｈ（−６）、Ｈ（−５）、・・・、Ｈ（６）が
得られる。例えば、相関値Ｈ（０）が最小値となる場合
に測距対象物までの距離が所定の値になるようにあらか
じめ設定しておく。これよりずれた位置での相関値が最
小値となれば、そのずれ量によって測距対象物の所定位
置からのずれ、すなわち測距対象物までの距離を検出す
ることができる。

【００２１】ところで、基準光センサ１３２Ｂ、参照光
センサ１３２Ｒの受光素子は、例えば２０［μｍ］のピ
ッチで配置されている。相関値は画像面において２０
［μｍ］を単位とした距離毎に演算される。測距対象物
までの距離が、受光素子のピッチの中間位置に相当する
ときは、図の破線で示すように相関値の極値の右側の相
関値と左側の相関値の値が異なるようになる。このよう
な場合、補間演算を行うことによってピッチ間隔以上の
解像度を得ることができる。

【００２２】図８（Ｃ）は、３点補間の方法を説明する
ための概略図である。極小の相関値の得られた位置をｘ
２とし、その両側のサンプル位置をｘ１、ｘ３とする。
実際に演算で得られた相関値を黒丸で示す。図で示すよ
うに、ｘ３における相関値ｙ３がｘ１における相関値ｙ
１より低い場合、真の極小値はｘ２からｘ３に幾分進ん
だところに存在すると考えられる。

【００２３】もし、極小値が正確にｘ２の位置にある場
合、相関値曲線は破線ｇ１で示すようにｘ２で折れ曲が
り、左右対称に立ち上がるとすればｘ３における相関値
ｙ３ａはｘ１における相関値ｙ１と等しくなる。

【００２４】一方、ｘ２とｘ３の中点が真の最小相関値
の位置であるとすれば、相関値曲線は破線ｇ２で示すよ
うにｘ２とｘ３の中点で折れ曲がり、ｘ２における相関
値ｙ２とｘ３における相関値ｙ３ｂは等しくなる。図に
示すように、これら２つの場合における相関値の差（ｙ
３ａ−ｙ３ｂ）はｘ１とｘ２の間の相関値の差（ｙ１−
ｙ２）に等しい。すなわち、半ピッチ進むことによって
１単位の相関値が変化する。そこで、実際に演算で得ら
れた相関値が上に述べた２つの場合のどの中間位置にあ
るかを調べることにより、真の相関値最小の位置を得る
ことができる。ｘ２からのずれ量ｄは、隣接するサンプ
ル点間の距離を１としたとき、

【００２５】

【数６】ｄ＝（ｙ１−ｙ３）／２（ｙ１−ｙ２） で与えられる。

【００２６】以上により、最小の相関値を表す位置の位
相差ｘを検出することができ、数式（２）より、測距距
離Ｌは、基線長Ｂとレンズ・センサ間距離ｆとの積Ｂｆ
を位相差ｘで除算した商により表される。

【００２７】数式（２）より、位相差ｘを表す式に書き
換えると、

【００２８】

【数７】ｘ＝Ｂｆ／Ｌ となる。Ｌの変化によるｘの変化を見るため、両辺の微
分をとると、

【００２９】

【数８】 ∂ｘ＝（−Ｂｆ／Ｌ² ）∂Ｌ ‥‥‥（８） となる。測距精度は測距距離Ｌの変化に対するセンサ上
の変位∂ｘ／∂Ｌで表せるので、測距距離Ｌの自乗に反
比例し、Ｂｆ積に比例する。

【００３０】このように、Ｂｆの値を大きくするほど距
離の分解能は高くなる。距離計測において、高い分解能
を必要とする場合には、Ｂｆの値を大きく設定すればよ
い。また、センサ上の変位ｘを一定とすると、測距距離
ＬとＢｆは比例関係にあるので、遠くにある像を計測す
る必要がある場合にも、Ｂｆの値を大きく設定すればよ
い。

【００３１】図７（Ａ）に示す構成の場合、レンズ・セ
ンサ間距離ｆの値を大きくするには、レンズ１３１又は
光センサ１３２を含むセンサモジュール全体を大きくし
なければならない。

【００３２】したがって、一定距離を計測する上で、そ
の精度を上げるには現実的には基線長Ｂを拡大すること
が好ましい。しかしながら、例えばＢ＞１［ｍ］の光学
系を作成しようとする場合には、基準レンズと参照レン
ズの相対的なアライメント精度が確保できず、結果とし
て測距誤差が増大してしまう。

【００３３】このため、車間距離測距センサとして応用
した場合、物理的には車幅まで基線長を拡大することは
可能だが走行時の振動により、また経年変化により基準
部と参照部の光学系の光軸が変化してしまい測距精度が
保てないという問題がある。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】車載用車間測距装置に
おいて測距精度を向上させるため２つの光学系の基線長
を車幅程度まで拡大した場合に、走行時の振動等により
２つの光学系の光軸が変動して、正確な車間距離を計測
することができない。

【００３５】本発明の目的は、振動を生ずる場所に設置
しても精度の高い測距値を得ることができる距離計測装
置を提供することである。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明の距離計測装置
は、基準対象物と、測距対象物及び基準対象物の像を結
像させる第１レンズ系と、測距対象物及び基準対象物の
像を結像させる第２レンズ系と、第１レンズ系及び第２
レンズ系により結像された像を電気信号に変換する光セ
ンサと、光センサ上に結像された基準対象物の像の位置
を検出する基準位置検出手段と、基準位置検出手段によ
り検出された基準対象物の像の位置から所定の初期基準
位置とのずれ量を検出するずれ検出手段と、光センサ上
に結像された測距対象物の像から三角測距方式により測
距値を検出し、ずれ検出手段により検出されるずれ量に
基づいて測距値に補正を行う手段とを有する。

【００３７】

【作用】基準対象物を設けて、光センサ上に結像される
基準対象物の像がずれた量を検出することにより、基準
及び参照両光学系のずれ量を得ることができる。検出さ
れたずれ量を用いて、三角測距方式より得られた測距値
を補正することにより、精度の高い測距値を得ることが
できる。

【００３８】

【実施例】測距装置を自動車に搭載し、前方を走行する
車との車間距離、後方を走行する車との車間距離又は障
害物までの距離を計測することができる。

【００３９】数式（８）に示すように、測距精度は測距
距離Ｌの自乗に反比例し、Ｂｆ積に比例する。したがっ
て、一定距離範囲を対象とした計測における測距精度
は、基線長Ｂを拡大することにより向上させることがで
きる。

【００４０】図４は、自動車の車体に測距装置を取付け
た例を示す。車体の前部に光センサ３Ｂ，３Ｒを取り付
け、自車の前方を走行する車との車間距離等を計測する
場合の例である。

【００４１】測距精度の向上のために、基線長Ｂを大き
くするには、基準光センサ３Ｂと参照光センサ３Ｒとの
間隔を広くすればよい。車載用の測距装置の場合には、
車体の両脇に光センサ３Ｂ，３Ｒをそれぞれ取り付ける
ことにより、基準光センサ３Ｂと参照光センサ３Ｒとの
間隔を車幅にまで拡大することができる。つまり、基線
長Ｂは、車体の車幅付近にまで拡大し、測距精度を向上
させることができる。

【００４２】車の走行時には、それに伴う測距装置の振
動により、基準光センサ３Ｂを含む光学系の光軸と参照
光センサ３Ｒを含む光学系の光軸の相対的ずれが生じ得
る。そのずれを補正するために、ベース部材９上に基準
光センサ３Ｂ及び参照光センサ３Ｒの他に基準光源１を
固定する。基準光源１はベース部材９に取り付けられ、
基準光センサ３Ｂと参照光センサ３Ｒとの中間辺りに位
置する。基準光源１の像は、基準光センサ３Ｂ上及び参
照光センサ３Ｒ上にそれぞれ結像される。

【００４３】図１は、本発明の実施例による測距装置の
構成を示す。ベース部材９には、レンズ２Ｂ，２Ｒと光
センサ３Ｂ，３Ｒと更に基準光源１が固定設置されてい
る。基準レンズ２Ｂ及び基準光センサ３Ｂはベース部材
９の一端に設けられ、参照レンズ２Ｒ及び参照光センサ
３Ｒはベース部材９の他端に設けられている。これによ
り、基準光センサ３Ｂと参照光センサ３Ｒの間隔に相当
する基線長Ｂは、大きな値をとることができる。

【００４４】ベース部材９は、基準レンズ２Ｂ、基準光
センサ３Ｂを有する基準部の光学系と参照レンズ２Ｒ、
参照光センサ３Ｒを有する参照部の光学系とを両端に固
定する。ベース部材９は、基準部の光学系と参照部の光
学系との間における相対的位置関係がなるべく変化しな
いように、剛性の大きな材質より構成するのが好まし
い。車のボディの一部を利用してもよい。

【００４５】基準光源１は、基準レンズ２Ｂと参照レン
ズ２Ｒの間に位置する。基準部と参照部の光学系は、そ
れぞれ約９０°のレンズ画角を有する場合について説明
する。

【００４６】基準光源１から発せられる光は、ある視野
角を有する基準光源受像領域７Ｂ，７Ｒ内を通過し、レ
ンズ２Ｂ，２Ｒを介して、光センサ３Ｂ，３Ｒ上に結像
される。基準レンズ２Ｂを通過した光は基準光センサ３
Ｂ上に結像され、参照レンズ２Ｒを通過した光は参照光
センサ３Ｒ上に結像される。

【００４７】基準光源１は、例えば赤外線光源、赤色Ｌ
ＥＤ等であり、自然光と容易に識別できるように、光セ
ンサが十分に感ずる範囲内で波長の長い光を発するもの
が好ましい。基準光源１は、必ずしも光を発するもので
ある必要はなく、車のエンブレム等を用いてもよい。そ
の場合は、エンブレムの像が基準光源受像領域７を通過
して、光センサ上に結像される。

【００４８】基準光源受像領域７は、本来は基準光源１
を受像対象とする領域である。したがって、車の走行中
であっても基準光源受像領域７内の対象物は、基準光源
や車体等の特定されたものであることが望ましい。ま
た、車の走行中には周辺の風景は変化するが、そのよう
な風景が基準光源受像領域７内に含まれている場合に
は、風景から受ける影響が極力少ない基準光源を用いる
のがよい。

【００４９】測距対象物から入射する光は、ある視野角
を有する測距対象物受像領域４Ｂ，４Ｒ内を通過し、レ
ンズ２Ｂ，２Ｒを通り、光センサ３Ｂ，３Ｒ上に結像す
る。基準レンズ２Ｂを通過した光は基準光センサ３Ｂ上
に結像され、参照レンズ２Ｒを通過した光は参照光セン
サ３Ｒ上に結像される。

【００５０】測距対象物受像領域４の視野角は、例え
ば、光学系のレンズ画角９０°の内の３０°〜４０°程
度であり、測距対象物受像領域４の対象物を測距する。
基準光源受像領域７と測距対象物受像領域４とは、重な
った領域を有しない。したがって、基準光源受像領域７
を通過して光センサ３上に結像される像の領域と測距対
象物受像領域４を通過して光センサ３上に結像される像
の領域とは、異なる領域であり、重なりはない。つま
り、光センサ３の受光素子の内の一部を測距対象物の像
領域として使用し、他の一部を基準光源の像領域に使用
する。

【００５１】光センサ３上に結像された測距対象像は、
それぞれ時系列的にＡ／Ｄ変換出力される。そして、基
準光センサ３Ｂ上の結像位置と参照光センサ３Ｒ上の結
像位置から、相関演算により位相差が検出される。

【００５２】また、光センサ３Ｂ，３Ｒ上の基準光源の
結像位置をそれぞれ求める。基準部と参照部の光学系が
正しくアライメントされた時の基準光源の結像位置は信
号処理系の定数として持っているため、求められた基準
光源の結像位置より、光軸のずれを検出することができ
る。

【００５３】相関演算により得られた測距対象像の位相
差は、検出された光軸のずれから、補正が行われる。そ
して、補正された位相差から、数式（２）を用いて、測
距距離の演算が行われ、測距値が出力される。

【００５４】次に、光センサ３Ｂ，３Ｒ上に結像された
２つの像から、光軸のずれを検出し、補正を行い、測距
値を算出する手順をより詳細に説明する。図５は、光学
系の光軸がずれた場合の光センサ上に結像される像を説
明するための概念図である。

【００５５】まず、基準光センサ３１Ｂと参照光センサ
３１Ｒは、車幅程度の間隔で離れて設置され、正しくア
ライメントされた状態であるとする。つまり、ベース部
材に変形はなく、基準設定された状態であり、光軸のず
れはない。

【００５６】基準光源像３２Ｂは、基準光源受像領域を
通過し、基準光センサ３１Ｂ上に結像される。測距対象
像３３Ｂは、測距対象物受像領域を通過し、基準光セン
サ３１Ｂ上に結像される。

【００５７】同様に、基準光源像３２Ｒは、基準光源受
像領域を通過し、参照光センサ３１Ｒ上に結像される。
測距対象像３３Ｒは、測距対象物受像領域を通過し、参
照光センサ３１Ｒ上に結像される。

【００５８】光センサ３１Ｂ，３１Ｒ上に測距対象物が
結像されるべき２つの領域について、相関演算を行うこ
とにより、測距対象像３３Ｂと測距対象像３３Ｒの間隔
距離ａを得る。光軸にずれがない場合には、距離ａから
測距距離を算出することにより測距値を得ることができ
る。

【００５９】以上のようにアライメントされた状態にお
ける、基準光源像３２Ｂ及び基準光源像３２Ｒの光セン
サ上の位置を予め記憶保持しておく。次に、光軸が傾い
た状態において、光センサ上に像が結像された場合を示
す。

【００６０】車の走行時には、振動により基準部の光学
系と参照部の光学系を固定するベース部材が変形し、基
準部の光学系の光軸又は参照部の光学系の光軸に相対的
ずれが生じ得る。

【００６１】そのような振動により、基準光センサ４１
Ｂと参照光センサ４１Ｒには、アライメントされた状態
に比べてずれた位置に像が結像される。基準光源像４２
Ｂは、基準光源受像領域を通過し、基準光センサ４１Ｂ
上に結像される。測距対象像４３Ｂは、測距対象物受像
領域を通過し、基準光センサ４１Ｂ上に結像される。

【００６２】同様に、基準光源像４２Ｒは、基準光源受
像領域を通過し、参照光センサ４１Ｒ上に結像される。
測距対象像４３Ｒは、測距対象物受像領域を通過し、参
照光センサ４１Ｒ上に結像される。

【００６３】光センサ４１Ｂ，４１Ｒ上の測距対象物が
結像されるべき２つの領域について、相関演算を行うこ
とにより、測距対象像４３Ｂと測距対象像４３Ｒの間隔
距離ａ’を検出する。

【００６４】また、基準光源像４２Ｂの光センサ４１Ｂ
上での結像位置を検出する。検出された基準光源像４２
Ｂの位置と、予め記憶されているアライメントされた状
態における基準光源像３２Ｂの位置の比較を行う。基準
光源像４２Ｂは、アライメントされた状態での基準光源
像３２Ｂの結像位置と一致している。したがって、基準
部の光学系の光軸のずれはないことが検出される。

【００６５】同様に、基準光源像４２Ｒの光センサ４１
Ｒ上での結像位置を検出する。検出された基準光源像４
２Ｒの位置と、予め記憶されているアライメントされた
状態における基準光源像３２Ｒの位置の比較を行う。基
準光源像４２Ｒは、アライメントされた状態での基準光
源像３２Ｂの結像位置に比べて、Δｒだけ基準光センサ
４１Ｂ側にずれた位置に結像されていることが検出され
る。

【００６６】つまり、アライメントされた状態での基準
光源像３２の結像位置と比較して、基準光源像４２Ｂの
ずれはなく、基準光源像４２ＲのずれはΔｒであるこが
検出される。

【００６７】基準光源像４２のずれ量から、前述のよう
に検出された測距対象像４３Ｂと測距対象像４３Ｒの間
隔距離ａ’について補正を行い、真の距離ａを次式によ
り算出する。

【００６８】

【数９】ａ＝ａ’＋Δｒ 補正された測距対象像間の距離ａより、測距距離を演算
し、測距値を出力する。

【００６９】以上は、基準部の光学系の光軸のずれがな
く、参照部の光学系の光軸のみがずれた場合の例を説明
した。次は、両方の光学系の光軸にずれが生じた場合の
例を説明する。

【００７０】図６は、両方の光学系の光軸がずれた場合
の光センサ上に結像される像を説明するための概念図で
ある。基準光センサ３１Ｂと参照光センサ３１Ｒは、ア
ライメントされた状態を示す。光センサ３１Ｂ，３１Ｒ
上には、基準光源像３２Ｂ，３２Ｒと測距対象像３３
Ｂ，３３Ｒがぞれぞれ結像されている。

【００７１】光センサ３１上の像について相関演算を行
うことにより、測距対象像３３Ｂと測距対象像３３Ｒの
間隔距離ａが得られる。アライメントされた状態におけ
る、基準光源像３２Ｂ及び基準光源像３２Ｒの光センサ
上の位置は、予め記憶保持されている。

【００７２】次に、光軸がずれた状態において、光セン
サ上に像が結像された場合を示す。振動等により、基準
光センサ４１Ｂと参照光センサ４１Ｒには、アライメン
トされた状態に比べてずれた位置に像が結像されてい
る。

【００７３】基準光源像５２Ｂは、基準光源受像領域を
通過し、基準光センサ５１Ｂ上に結像される。測距対象
像５３Ｂは、測距対象物受像領域を通過し、基準光セン
サ５１Ｂ上に結像される。

【００７４】同様に、基準光源像５２Ｒは、基準光源受
像領域を通過し、参照光センサ５１Ｒ上に結像される。
測距対象像５３Ｒは、測距対象物受像領域を通過し、参
照レンズを介して、参照光センサ５１Ｒ上に結像され
る。

【００７５】光センサ５１Ｂ，５１Ｒ上の測距対象物が
結像されるべき２つの領域について、相関演算を行うこ
とにより、測距対象像５３Ｂと測距対象像５３Ｒの間隔
距離ａ”を検出する。

【００７６】また、基準光源像５２Ｂの光センサ５１Ｂ
上での結像位置を検出する。検出された基準光源像５２
Ｂの位置と、予め記憶されているアライメントされた状
態における基準光源像３２Ｂの位置の比較を行う。基準
光源像４２Ｂは、アライメントされた状態での基準光源
像３２Ｂの結像位置に比べて、Δｂだけ参照光センサ５
１Ｒ側にずれた位置に結像されていることが検出され
る。

【００７７】同様に、基準光源像５２Ｒの光センサ５１
Ｒ上での結像位置を検出する。検出された基準光源像５
２Ｒの位置と、予め記憶されているアライメントされた
状態における基準光源像３２Ｒの位置の比較を行う。基
準光源像５２Ｒは、アライメントされた状態での基準光
源像３２Ｂの結像位置に比べて、Δｒだけ基準光センサ
５１Ｂ側にずれた位置に結像されていることが検出され
る。

【００７８】つまり、アライメントされた状態での基準
光源像３２の結像位置と比較して、基準光源像５２Ｂの
ずれはΔｂであり、基準光源像５２ＲのずれはΔｒであ
るこが検出される。

【００７９】基準光源像５２のずれ量から、前述のよう
に検出された測距対象像５３Ｂと測距対象像５３Ｒの間
隔距離ａ”について補正を行い、真の距離ａを次式によ
り算出する。

【００８０】

【数１０】ａ＝ａ”＋Δｒ＋Δｂ 補正された測距対象像間の距離ａより、測距距離を演算
し、測距値を出力する。

【００８１】図２は、本発明の他の実施例による測距装
置の構成を示す。ベース部材１９には、基準光学系ユニ
ット１８Ｂと参照光学系ユニット１８Ｒと更に基準光源
１１が固定設置されている。

【００８２】基準光学系ユニット１８Ｂはベース部材１
９の一端に設けられ、参照光学系ユニット１８Ｒはベー
ス部材１９の他端に設けられている。これにより、基準
光学系ユニット１８Ｂと参照光学系ユニット１８Ｒの間
隔に相当する基線長Ｂは、大きな値をとることができ
る。ベース部材１９は、基準光学系ユニット１８Ｂと参
照光学系ユニット１８Ｒとの相対的位置関係がなるべく
変化しないように、剛性の大きな材質より構成されてい
る。

【００８３】基準光学系ユニット１８Ｂは、測距用基準
レンズ１２Ｂ、測距用基準光センサ１３Ｂ及び基準光源
用基準レンズ１５Ｂ、基準光源用基準光センサ１６Ｂを
有する。参照光学系ユニット１８Ｒは、測距用参照レン
ズ１２Ｒ、測距用参照光センサ１３Ｒ及び基準光源用参
照レンズ１５Ｒ、基準光源用参照光センサ１６Ｒを有す
る。

【００８４】光学系ユニット１８内の測距用光センサ１
３と基準光源用光センサ１６は、相対位置が変動しない
ように固定設置されている。光学系ユニット１８内の測
距用光センサ１３と基準光源用光センサ１６は近接させ
ることができるので、光センサ１３，１６の相対位置が
変動しないよう固定することは難しくない。

【００８５】基準光源１１は、基準光源用基準レンズ１
５Ｂと基準光源用参照レンズ１５Ｒの間に位置する。基
準光源１１から発せられる光は、基準光源受像領域１７
Ｂ，１７Ｒ内を通過し、基準光源用レンズ１５Ｂ，１５
Ｒを介して、基準光源用光センサ１６Ｂ，１６Ｒ上にそ
れぞれ結像される。基準レンズ１５Ｂを通過した光は基
準光センサ１６Ｂ上に結像され、参照レンズ１５Ｒを通
過した光は参照光センサ１５Ｒ上に結像される。

【００８６】そして、基準光源用光センサ１６上に結像
される基準光源の結像位置を検出し、アライメントされ
た状態と比較して、基準光源像の結像位置のずれを算出
する。

【００８７】測距対象物から入射する光は、測距対象物
受像領域１４Ｂ，１４Ｒ内を通過し、測距用レンズ１２
Ｂ，１２Ｒを通り、測距用光センサ１３Ｂ，１３Ｒ上に
結像する。基準レンズ１２Ｂを通過した光は基準光セン
サ１３Ｂ上に結像され、参照レンズ１２Ｒを通過した光
は参照光センサ１３Ｒ上に結像される。

【００８８】そして、測距用光センサ１３上に結像され
た測距対象像から、相関演算により位相差が検出され
る。検出された測距対象像の位相差は、基準光源像のず
れ量に応じて、補正が行われる。そして、補正された位
相差から、測距距離の演算が行われ、測距値が出力され
る。

【００８９】以上のように、測距対象物と基準光源１１
とは、異なるレンズ１２，１５を介して、異なる光セン
サ１３，１６上にそれぞれ像が結像される。図３は、本
発明の他の実施例による測距装置の構成を示す。ベース
部材２９には、基準光学系ユニット２８Ｂと参照光学系
ユニット２８Ｒと更に基準光源２１がそれぞれ固定設置
されている。

【００９０】光学系ユニット２８は、測距用レンズ２
２、光センサ２３、基準光源用レンズ２５及び反射板２
０を有する。基準光源２１は、基準光源用基準レンズ２
５Ｂと基準光源用参照レンズ２５Ｒの間に位置する。基
準光源２１から発せられる光は、基準光源受像領域２７
Ｂ，２７Ｒ内を通過し、基準光源用レンズ２５Ｂ，２５
Ｒを介して、反射板２０Ｂ，２０Ｒにより全反射され
る。反射された光は、光センサ２３Ｂ，２３Ｒ上にそれ
ぞれ結像される。

【００９１】そして、光センサ２３上に結像される基準
光源の結像位置を検出し、アライメントされた状態と比
較して、基準光源像の結像位置のずれを算出する。測距
対象物から入射する光は、測距対象物受像領域２４Ｂ，
２４Ｒ内を通過し、測距用レンズ２２Ｂ，２２Ｒを通
り、光センサ２３Ｂ，２３Ｒ上に結像される。

【００９２】そして、測距用光センサ２３上に結像され
た測距対象像から、相関演算により位相差が検出され
る。検出された測距対象像の位相差は、基準光源像のず
れ量に応じて、補正が行われる。そして、補正された位
相差から、測距距離の演算が行われ、測距値が出力され
る。

【００９３】反射板２０は、測距用レンズ２２を通過し
た光を透過し、基準光源用レンズ２５を通過した光を反
射するハーフミラーを用いてもよい。以上のように、測
距対象物と基準光源とは、異なるレンズ２２，２５を介
して、共通の光センサ２３上にそれぞれ像が結像され
る。

【００９４】本実施例による測距装置のように基準光源
を利用して測距値を検出すれば、基準部の光学系と参照
部の光学系の相対位置がずれても精度の高い測距値に補
正することができる。これにより、基準部の光学系と参
照部の光学系の間隔に相当する基線長Ｂを物理的に大き
くとり、測距精度を向上させることが可能となる。

【００９５】なお、三角測距方式を用いる測距装置であ
れば車載用に限らず本実施例の方式を適用することがで
きる。以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明
はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変
更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に自明であ
ろう。

【００９６】

【発明の効果】三角測距方式において、２つの光学系の
光軸間にずれが生じる場合でも、高精度を保つことがで
きるので、基線長Ｂを大きくして測距精度を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による測距装置の構成を示す
概略図である。

【図２】本発明の実施例２による測距装置の構成を示す
概略図である。

【図３】本発明の実施例３による測距装置の構成を示す
概略図である。

【図４】自動車の車体に測距装置を取付けた例を示す。

【図５】片方の光学系の光軸がずれた場合の光センサ上
に結像される像の概念図である。

【図６】両方の光学系の光軸がずれた場合の光センサ上
に結像される像の概念図である。

【図７】測距距離の計測方法を説明するための概略図で
ある。図７（Ａ）は、位相差検出型測距装置の外光三角
方式光学系の概略図であり、図７（Ｂ）は、測距距離を
算出するための演算式である。

【図８】相関演算による位相差検出を説明するための図
である。図８（Ａ）は基準部と参照部に得られる画像信
号を示すグラフ、図８（Ｂ）は得られる相関値曲線を示
すグラフ、図８（Ｃ）は３点補間の方法を説明するため
の概略図である。

【符号の説明】

１，１１，２１ 基準光源 ２，１２，１５，２２，２５ レンズ ３，１３，１６，２３ 光センサ ４，１４，２４ 測距対象物受像領域 ７，１７，２７ 基準光源受像領域 １８，２８ 光学系ユニット ９，１９，２９ ベース部材 ２０ 反射板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準対象物（１）と、 測距対象物及び前記基準対象物の像を結像させる第１レ
   ンズ系（２Ｂ）と、 測距対象物及び前記基準対象物の像を結像させる第２レ
   ンズ系（２Ｒ）と、 前記第１レンズ系及び前記第２レンズ系により結像され
   た像を電気信号に変換する光センサ（３）と、 前記光センサ上に結像された基準対象物の像の位置を検
   出する基準位置検出手段と、 前記基準位置検出手段により検出された基準対象物の像
   の位置から所定の初期基準位置とのずれ量を検出するず
   れ検出手段と、 前記光センサ上に結像された測距対象物の像から三角測
   距方式により測距値を検出し、前記ずれ検出手段により
   検出されるずれ量に基づいて測距値に補正を行う手段と
   を有する距離計測装置。
2. 【請求項２】 前記光センサは、前記第１レンズ系によ
   り結像される像を受光する受光素子（３Ｂ）と、前記第
   ２レンズ系により結像される像を受光する受光素子（３
   Ｒ）を含む請求項１記載の距離計測装置。
3. 【請求項３】 前記第１レンズ系及び前記第２レンズ系
   の少なくとも一方は、前記光センサ上に前記基準対象物
   の像を結像させるレンズ部（２５）と三角測距方式によ
   り測距演算する測距対象物の像を結像させるレンズ部
   （２２）を含む請求項１ないし２記載の距離計測装置。
4. 【請求項４】 前記光センサは、前記基準対象物の像を
   受光する受光素子（１６）と、測距対象物の像を受光す
   る受光素子（１３）を含む請求項１〜３のいずれかに記
   載の距離計測装置。
5. 【請求項５】 測距対象物の像を結像させる工程と、 基準対象物の像を結像させる工程と、 結像された基準対象物の像の位置を検出する工程と、 検出された基準対象物の像の位置から所定の初期基準位
   置とのずれ量を検出する工程と、 結像された測距対象物の像から三角測距方式により測距
   値を検出する工程と、 初期基準位置とのずれ量に基づいて測距値の補正を行う
   工程とを含む距離計測方法。