JPH09229680A - 測距装置 - Google Patents

測距装置

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JPH09229680A
JPH09229680A JP8032503A JP3250396A JPH09229680A JP H09229680 A JPH09229680 A JP H09229680A JP 8032503 A JP8032503 A JP 8032503A JP 3250396 A JP3250396 A JP 3250396A JP H09229680 A JPH09229680 A JP H09229680A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
measuring device
distance measuring
standardized
light
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JP8032503A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Miyanari
洋 宮成
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to US08/808,970 priority patent/US5864720A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02Details
    • G01C3/06Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08Use of electric radiation detectors
    • G01C3/085Use of electric radiation detectors with electronic parallax measurement

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Details Of Television Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 2つのセンサーアレイを用いるアクティブA
Fにおいて、2つのセンサーの感度、出力段のゲイン、
光学系の明るさ等のバラツキによる精度劣化を補正す
る。 【解決手段】 2つのセンサーアレイ5、6の受光像3
1、32に対応するセンサー出力信号波形上の受光像3
5、36は上記のバラツキによってその最大値S R ,S
L と最小値が異なっている。そこで両者の最小値をゼロ
レベルに規格化すると共に、小さい方の最大値SR を大
きい方の最大値SL に規格化した後、両者の相関演算を
行って被測距物までの距離を求める。 【効果】 予め記憶手段に補正係数を記憶することな
く、補正を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は測定対象までの距離
を測定対象の光学像を光電変換した信号に基づいて測定
する測距装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より被測距物に対して発光素子から
スポット光を投光し、その反射光を位置検出手段(PS
D等)で受光し、その受光出力を用いて三角測量の原理
により距離を測定するものがある。また、発光素子を点
滅して投光されたスポット光を積分するためにCCD等
の電荷転送手段をリング状に構成して巡回動作させるこ
とを行い、スポット光以外の外光部分の電荷を一定量排
斥するスキム動作を備えた測距装置が、例えば、特公平
5−22843号公報、特願平7−40542号等で提
案されている。さらにこの装置を用い、2つの受光系を
持ち、2つの受光像の相関により距離を求める方式が特
願平7−263182号により提案されている。このよ
うな測距装置はカメラのAF(自動焦点調節)等で用い
られている。
【0003】図6に上記特願平7−263182号によ
り提案され、かつ本発明を適用し得る上記スキム動作を
備えると共に2つの受光系を持ち2つの受光像の相関に
より距離を求める方式の測距装置を示す。
【0004】図6において、1は第1の光路を形成する
第1の受光レンズ、2は第2の光路を形成する第2の受
光レンズ、3は被測距物にスポット投光を行う投光レン
ズ、4はオン・オフ動作してスポット投光を行う発光素
子である。5は多数のセンサがリニアに配列される第1
のセンサーアレイ、6は同じく第2のセンサーアレイ、
7は第1のセンサーアレイ5の各センサーで光電変換さ
れた電荷を捨てる電子シャッター機能であるところの第
1のクリアー部であり、ICGパルスによっで電荷が捨
てられる。8は第2のセンサーアレイ6の各センサーで
光電変換された電荷を捨てる電子シャッター機能である
ところの第2のクリアー部であり、ICGパルスによっ
て第1の電子シャッター部7と同様に電荷が捨てられ
る。
【0005】9は第1の電荷蓄積部であり、オン蓄積部
とオフ蓄積部とを含み第1のセンサーアレイ5から発光
素子4のオンとオフの期間の電荷をST1パルスとST
2パルスとによってそれぞれ各画素単位で蓄積する。1
0は第2の電荷蓄積部であり、第1の電荷蓄積部9と同
様に第2のセンサーアレイ6のオンとオフの期間の電荷
をST1パルスとST2パルスとによってそれぞれ各画
素単位で蓄積する。11は第1の電荷転送ゲートであ
り、第1の電荷蓄積部9に蓄積されている電荷を後述す
る電荷転送手段、例えばCCDにSHパルスによってパ
ラレルに転送する。13は第1の電荷転送手段で、一部
又は全体がリング状の構成をなし、電荷が循環すること
により順次第1の電荷蓄積部9のオンとオフの期間の電
荷をそれぞれ加算していく。この循環部を形成するとこ
ろをリングCCDとし、循環部を構成しない部分をリニ
アCCDとする。12は第2の電荷転送ゲートであり、
第1の電荷転送ゲート11と同様である。14は第2の
電荷転送手段であり、第1の電荷転送手段13と同様で
ある。
【0006】15は第1の初期化手段であり、CCDC
LRパルスによって第1の電荷転送手段13の電荷を排
斥して初期化を行う。17は一定量の電荷排斥を行う第
1のスキム手段である。18は同様な第2のスキム手段
である。19は一定量の電荷の排斥を行うかどうかを判
別するためのSKOS1信号の第1の出力手段であり、
第1の電荷転送手段13内にある電荷量を被破壊で電荷
を残したまま読み出すものである。20も同様なSKO
S2信号の第2の出力手段である。21は第1の電荷転
送手段13内の電荷を順次読み出しOS1信号として出
力する出力手段である。22も同様に第2の電荷転送手
段14からOS2信号を出力する出力手段である。23
はSKOS1信号からスキム動作を行うかどうかを判断
する第1のコンパレータである。24は同様にSKOS
2信号による第2のコンパレータである。また25は全
体的な制御及び演算を行うマイコンを含む制御部であ
る。
【0007】図7は第1のセンサーアレイ5上の受光像
31と第2のセンサーアレイ6上の受光像32とそれに
対応した各センサー出力信号OS1、OS2におけるそ
れぞれの信号波形としての受光像33、34を示すもの
である。各々のセンサー出力信号で受光像の当たってい
ない部分の画素の信号レベルはCCDのリセットレベル
RDになっている。本装置では、この2つの像の相関を
とることにより距離を求めるようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら実際には
図8のように、2つのセンサー間のリセットレベルの違
いによるRDの差(RDL 、RDR )やセンサーの感
度、出力手段21、22のゲイン及び光学系の明るさ等
の違いによる受光出力の差(SL 、SR )が生じること
になり、2つの受光像35、36の形が違ってくる。R
とLの像のどちらが大きいかの差の違いのは固体差で決
まる。このような図8に示す2像で相関をとると、図7
の2像が同じ形の理想的なセンサー出力の相関結果に比
較して相関の信頼度が悪くなり、測定精度が低下すると
いう問題があった。
【0009】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、相関演算の結果の信頼性を高めるこ
とのできる測距装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明においては、測定
対象に投光する投光手段と、それぞれ複数の光電変換セ
ンサが配列され上記測定対象からの反射光を受光するよ
うに成された第1、第2の光電変換手段と、上記第1、
第2の光電変換手段から電動雲台される第1、第2の信
号波形の最大値及び最小値を規格化し、規格化された第
1、第2の信号波形の相関演算を行うことにより上記測
定対象までの距離を求める演算手段とを設けている。
【0011】
【作用】本発明によれば、受光像はあらかじめ分かって
いるので、図8のMaxL とMaxR 、MinL とMi
R 各々を規格化することで感度差の補正を行い相関結
果の信頼度の向上をはかることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明による測距装置の実施の形
態は図6が用いられる。個々の説明は前述したので省略
する。図6の装置から出力された実際のセンサー出力は
図8について説明したように2つのセンサー間のリセッ
トレベルの違いによるRDの差(RDL 、RDR )やセ
ンサーの感度、出力手段21、22のゲイン及び光学系
の明るさ等の違いによる受光出力の差(SL 、SR )が
生じた形の違うL像とR像としての受光像35、36が
出力される。
【0013】まず図8の受光像の当たっていない画素の
出力部分(斜線の部分)は、相関をとる場合はDC成分
のRD(RDL 、RDR )以下の部分だけで、受光信号
出力は0で相関結果に影響は及ぼすことはないので、M
inの規格化として図1のようにMinL とMinR
を各々0になるようオフセット調整をする。この調整は
L像はRDL を、R像はRDR をセンサー出力の各画素
から引くことにより行われる。すなわち2像は受光像の
ある画素だけ出力されることとなるが、受光出力の差
(SL 、SR )は生じている。これはセンサー、光学系
を含む2つの受光系の感度の差が原因となる。
【0014】図2に補正方法の第1の実施の形態を示
す。図2では図1からMaxの規格化として2像のMa
x値を高い方の値(この場合はSL )に規格化したもの
である。内容は K=SL /SR で求められる係数をSR 側のセンサー出力の各画素に掛
けたものである。すなわち受光像の当たっていない画素
の出力にKを掛けても0になり、感度の低いセンサー側
の受光像の当たっている画素だけ感度補正を行い、図1
のSL 、SR を図1のようにSL =SR にすることにな
る。
【0015】このようにMinとMaxの規格化を行う
ことにより、予め補正係数を持つことなく感度補正がで
き、2像の形を比較的同じにできるので、相関結果の信
頼度を向上させることができる。
【0016】次に第2の実施の形態について説明する。
第1の実施の形態で説明したように、MinとMaxの
規格化を行うことで感度補正ができ、2像の形を比較的
同じにできるので、相関結果の信頼度を向上させること
ができるが、さらに条件を付けることにより、誤ったM
axの規格化を未然に防ぎ、相関結果の信頼度をさらに
向上させることができる。
【0017】被測距物が至近にあるときは、図6の近側
光線のように光軸に対して大きな角度を持った入射光線
となる。このため図3や図4のように一方の受光像35
がセンサー上からはみ出してしまう。このときMinの
規格化は可能であるが、図3のように片側のセンサーの
Max値がセンサーからはみ出てしまいMax値が分か
らない場合は、Maxの規格化を行わない。また図4の
ように一応Max値は分かるがセンサーの端の方の画素
に位置している場合は、外乱光及びノイズの影響を受け
たときMax値であるかどうかの信頼性が薄く図3のよ
うな像であることも考えられるため、Maxの規格化を
行わない。
【0018】次に第3の実施の形態について説明する。
第1、第2の実施の形態の場合の他に、正反射被写体に
より片側の受光系だけに正反射光が受光されたときや、
片側の受光経路を障害物で一部もしくは全部をふさがれ
た場合には、図5のように片側の受光出力がかなり低い
ことがある。すなわち明らかに距離が異常であるのにM
axの規格化を行うと相関結果の信頼度が見かけ上向上
してしまい、あたかも正しい距離結果が得られたように
なることがある。そこで2像各々のMax値の差の絶対
値をとり、ある値以下ならMaxの規格化をしないよう
にする。 |SL −SR |≦L 上記のLはMaxの規格化をしても誤測距とならないと
確認された実験値である。
【0019】尚、上述した第1、第2、第3の実施の形
態による補正は図6における制御部25において行われ
る。
【0020】また、以上は被測距物にスポット投光する
アクティブ測距方式の場合について説明したが、スポッ
ト投光を行わないパッシブ測距方式の場合は、2つの受
光系の感度差を補正するための係数を予め記憶手段に記
憶しておき、この補正係数を用いて補正を行うようにす
ればよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2つのセンサー間の感度差の補正値をあらかじめ求めて
記憶すること無しに相関演算時に補正できるので、量産
時における補正値を求める工程の短縮及び補正値を記憶
するためのメモリを省略することができ、生産コストの
削減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】2つの受光出力の規格化を説明するための受光
像及びセンサー出力信号波形を示す構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態による感度補正を説
明するための受光像及びセンサー出力信号波形を示す構
成図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態による感度補正を説
明するための受光像及びセンサー出力信号波形を示す構
成図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態による感度補正を説
明するための受光像及びセンサー出力信号波形を示す構
成図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態による感度補正を説
明するための受光像及びセンサー出力信号波形を示す構
成図である。
【図6】従来及び本発明を適用し得る測距装置を示す構
成図である。
【図7】測距の原理を説明するための受光像及びセンサ
ー出力信号波形を示す構成図である。
【図8】従来の測距装置の問題点を説明するための受光
像及びセンサー出力信号波形を示す構成図である。
【符号の説明】
4 発光素子 5 第1のセンサーアレイ 6 第2のセンサーアレイ 25 制御部 31、32 受光像 35、36 信号波形上の受光像

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定対象に投光する投光手段と、 それぞれ複数の光電変換センサが配列され上記測定対象
    からの反射光を受光するように成された第1、第2の光
    電変換手段と、 上記第1、第2の光電変換手段から出力される第1、第
    2の信号波形の最大値及び最小値を規格化し、規格化さ
    れた第1、第2の信号波形の相関演算を行うことにより
    上記測定対象までの距離を求める演算手段とを備えたこ
    とを特徴とする測距装置。
  2. 【請求項2】 上記第1、第2の光電変換手段の少なく
    とも一方から出力される信号波形上の受光像の少なくと
    も一部がその光電変換手段の光電変換面上からはみ出し
    ている場合は、上記最大値の規格化を行わないようにし
    た請求項1記載の測距装置。
  3. 【請求項3】 上記第1、第2の光電変換手段の少なく
    とも一方から出力される信号波形上の受光像がその光電
    変換手段の光電変換面上の端の近くにあるときは上記最
    大値の規格化を行わないようにした請求項1記載の測距
    装置。
  4. 【請求項4】 上記第1、第2の光電変換手段から出力
    される第1、第2の信号波形の最大値の差が所定量以上
    あるときは上記最大値の規格化を行わないようにした請
    求項1記載の測距装置。
  5. 【請求項5】 上記第1、第2の信号波形の各最大値の
    うち大きい方の最大値に小さい方の最大値を規格化し、
    上記第1、第2の信号波形の各最小値を所定の大きさに
    規格化するようにした請求項1記載の測距装置。
JP8032503A 1996-02-20 1996-02-20 測距装置 Pending JPH09229680A (ja)

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JP8032503A JPH09229680A (ja) 1996-02-20 1996-02-20 測距装置
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Effective date: 20040511