JP2625716B2

JP2625716B2 - 自動距離測定装置

Info

Publication number: JP2625716B2
Application number: JP62086673A
Authority: JP
Inventors: 潤長谷川; 寿夫糊田
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1987-04-08
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPS63252214A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、被測定物体までの距離の測定値を高精度
で得ることができる自動距離測定装置に関する。

＜従来の技術＞従来、カメラ等に使用され、光学的に被測定物体まで
の距離を測定する距離測定装置として、第19図に示すよ
うなものがある。この距離測定装置においては、主レン
ズ51を通過して入射した被測定物体52からの光束を、絞
りマスク53によって光軸に関して対称な２本の光束54a,
54bに分割し、セパレータレンズ55,56によって再度集束
し、CCD（チャージ・カップルド・デバイス）イメージ
センサ57上に被測定物体52の２つの像58,59を結び、上
記CCDイメージセンサ57からの電気信号を用いて、上記
像58と59の間の距離を求めている。そして、光学系の各
要素の位置を固定しているから、被測定物体52までの距
離と被測定物体52の像58,58の間の距離には一定の関係
があり、この関係を利用して、上記像58と59の間の距離
に基づいて、被測定物体52までの距離を求めるようにし
ている。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかしながら、上記従来の距離測定装置では、CCDイ
メージセンサ57上に被測定物体52の像58,59を光学的に
結像させ、光電変換して得られた電気信号を用いてその
像58と59の間の距離を検出することによって、上記被測
定物体52までの距離を測定しているので、上記被測定物
体52からの反射光の強弱，コントラスト，パターン等に
よって、距離の測定結果の信頼度が著しく異なり、単に
得られた距離値を出力するだけではその値の信頼度が不
明であり、信頼度に応じた対処ができないという問題が
ある。

そこで、この発明の目的は、被測定物体までの距離値
を求めると共にその信頼度を算出して、上記求めた距離
値とその信頼度を出力することができる自動距離測定装
置を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞上記目的を達成するため、この発明の自動距離測定装
置は、光学系と、上記光学系が結像する被測定物体を受
光する光電変換素子と、上記光電変換素子の出力により
被測定物体までの距離を求める距離測定手段と、上記光
電変換素子の出力により上記測定された距離の信頼度を
求める信頼度算出手段と、他の装置と接続されることに
よって，上記測定された距離に対応した信号と上記距離
の信頼度を表わす信号を本装置外に出力するための接続
手段を備えて、被測定物体までの距離とその信頼度を得
ることができることを特徴としている。

＜作用＞距離測定手段によって被測定物体までの距離が求めら
れ、信頼度算出手段によって上記測定された距離の信頼
度が算出される。そして、接続手段が外部の他の装置と
接続されることによって、上記測定された距離に対応し
た信号と上記距離の信頼度を表わす信号が本装置外に出
力される。したがって、上記他の装置では、測定された
距離の信頼度に応じた対処が可能になる。

＜実施例＞以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例の概略構成を示すブロ
ック図である。光学系１は、被測定物体２からの光束を
２つに分割し、CCDリニアイメージセンサ（以下、CCDと
言う）３上に２つの上記被測定物体２の像を結像する。
CCD制御部４は、上記CCD3を駆動する回路およびCCD3よ
り得られた信号をA/D変換して内部信号線５に出力する
回路等を有する。演算部６は、上記CCD制御部４より出
力されたデータから被測定物体２の２つの像の位置を検
出してその間隔を算出することにより、被測定物体２ま
での距離値とその信頼度を算出し、得られた距離値およ
びその信頼度を外部のホストコンピュータ７に、インタ
ーフェースバス８（この実施例ではGP−IBを使用）を介
して出力する。

以下に上記構成をさらに詳細に説明する。第２図は、
第１図における光学系１を示す図であり、この光学系
は、主レンズ１′、コンデサレンズ10、絞りマスク11を
備えた一対の再結像レンズ12a,12bおよび上記再結像レ
ンズ12a,12bの結像面に設けられた上記CCD3等で構成し
ている。上記CCD3はフォトセンサアレイおよび電荷結合
素子等から構成し、光電変換機能を持つ。

上記光学系１における距離測定は、次のような原理に
基づいている。すなわち、上記主レンズ１′を通過して
入射した被測定物体２からの光束は、上記絞りマスク11
によって光軸に関して対称な２本の光束13a,13bに分割
され、上記再結像レンズ12a,12bによって集束されて、C
CD3上に２つの被測定物体２の像14a,14bを結ぶ。ここ
で、光学系１の各要素の位置が固定されている場合は、
第３図に示すように、主レンズ１′から被測定物体２ま
での距離に応じて被測定物体２の像14a,14bの間の距離
（以下、像間隔と言う）15,15′は変化する。すなわ
ち、上記主レンズ１′から被測定物体２までの距離と像
間隔15,15′は、光学系１に固有の関係で対応づけられ
ており（第13図（ｃ）参照）、したがって、この像間隔
15,15′を求めることによって被測定物体２までの距離
が求められる。

第４図は、第１図におけるCCD制御部４を示す図であ
り、上記CCD3を駆動するためのCCD駆動回路16と、被測
定物体２の輝度に応じてCCD3から入力されたCCD信号を
×1,×2,×4,×８のいずれかの倍率で増幅し、常に適正
なレベルでCCD信号を出力するAGC（オートマチック・ゲ
イン・コントロール）回路17と、連続的に上記AGC回路1
7から出力されるアナログ信号を順次１バイトのディジ
タル信号に変換するA/Dコンバータ18と、ディジタル信
号に変換されたCCDデータおよび上記AGC回路17でCCD信
号を増幅した際のゲイン（以下、AGCデータと言う）等
を上記内部信号線５に出力するI/O回路20等で構成して
いる。上記内部信号線５によって伝送される信号には次
のようなものがある。すなわち、CCD制御部４に供給す
る電源電圧V_CC、CCD制御部４内の回路をリセットし、さ
らにCCD3の初期動作を行わせるリセット信号RESET、CCD
制御部４からのCCDデータ,AGCデータの送信開始を外部
へ知らせるスタート信号START、上記各データの送信を
行う際の同期信号SYNCおよび送信されるデータ信号DATA
1,DATA2であり、各信号は第５図に示すタイミングで送
信される。なお、送信されるCCDデータを構成する上記C
CD3の各画素からの画素データは８ビットであり、この
８ビットのデータは第５図に示すように、b₇,b₆,…b₂,b
₁,b₀のうちb₆,b₄,b₂,b₀（以下、偶数ビットと言う）は
内部信号線５のデータライン１に、また、b₇,b₅,b₃,b₁
（以下、奇数ビットと言う）はデータライン２に出力さ
れる。

第６図は第１図における演算部６を示す図であり、こ
の演算部６はタイマー回路26,I/Oポート22,CPU23,メモ
リ24およびインターフェイス回路25から構成し、夫々は
アドレスバス，データバスによって相互に接続してい
る。上記タイマー回路26は、CCD制御部４から送信され
るデータを受信する場合のタイムアウトエラー（後述）
を検知するために、上記I/Oポート22の出力ポート22gか
ら出力されるセット信号SETによって“L"になり、一定
時間経過後“H"になる信号TFLGをI/Oポート22の入力ポ
ート22hに出力する。I/Oポート22は、CCD制御部４に電
源電圧V_CCを供給するための出力ポート22a、CCD制御部
４をリセットする信号RESETを送信するための出力ポー
ト22b、CCD制御部４から送信される信号START,SYNC,DAT
A1およびDATA2を入力するポート22c,22d,22eおよび22
f、上記タイマー回路26をセットするセット信号SETを出
力する出力ポート22g、タイマー回路26からの上記信号T
FLGを受信する入力ポート22hの各入出力ポートを有す
る。上記CPU23は、I/Oポート22によって入力されたCCD
データに基づいて距離と信頼度を算出し、その結果をメ
モリ24に格納する。上記インターフェイス回路25は、CP
U23によって算出された結果をホストコンピュータに上
記インターフェイスバス８を介して送信するための回路
である。

上記構成の自動距離測定装置における被測定物体２ま
での平均距離演算のアルゴリズムの概略を、第７図のフ
ローチャートに従って説明する。

ステップS₁で、電源投入後、上記演算部６のI/Oポー
ト22の入出力モードの設定、インターフェイス回路25の
初期化、およびインターフェイスバス８のアドレスの設
定等の初期設定を行う。

ステップS₂で、測定開始のトリガー信号の入力を待っ
て待機し、トリガー信号が入力されるとステップS₃に進
む。

ステップS₃で、この自動距離測定装置（以下、本装置
と言う）の初期動作を行う。すなわち、出力ポート22a
に“H"を出力してCCD制御部４に電源を投入し、続いて
出力ポート22bから出力されるリセット信号RESETを“H"
にしてCCD制御部４の初期化およびCCD3の初期動作を行
わせる。その後、CCD3は光電変換を行い、CCD制御部４
から上記AGCデータと共にCCD3の画素数に応じたＮ個の
画素データからなるCCDデータが演算部６へ送信され
る。

ステップS₄で、CCD制御部４から出力された上記各デ
ータを入力する。

ステップS₅で、ハードウェアのチェックを行い、異常
があればステップS₆へ進み、上記ホストコンピュータ７
に告知する。

ステップS₇で、ハードウェアの異常がない場合は、正
しく入力されたCDDデータに基づいて、被測定物体２ま
での原距離計算の処理を後述のように実行する。

ステップS₈で、上記ステップS₇で求められた距離値の
信頼度を後述の方法によって算出する。

ステップS₉で、上記ステップS₇で求めた最新のｍ個の
距離値と、上記ステップS₈で求めたｍ個の信頼度により
後述の平均処理を行って平均距離値を算出する。

このように、平均処理を行って得られた平均距離値の
データの出力は、上記ホストコンピュータ７の要求によ
り、任意のタイミングで出力する必要がある。そのた
め、この実施例では、次のようにしている。

ステップS₁₀で、１回の平均距離値算出のループによ
り得られた各データを、一旦、上記演算部６内のメモリ
24のRAMに書き込み、ｍ個をこえる前のデータを更新す
る。

ステップS₁₁で、ホストコンピュータ７より、インタ
ーフェイスバス８を介して出力要求があった場合に、上
記CPU23に割り込みをかけ、出力サブルーチンへ処理を
移行する。データの出力が完了した後は、元のメインル
ーチンへ復帰する。これにより、ホストコンピュータ７
は出力要求をした際に、すぐにRAM24に格納された最新
の平均距離値のデータを得ることができる。

以下、上記平均距離演算のアルゴリズムのうち、主な
ステップについて詳細に説明する。

第７図のステップS₄,S₅におけるデータ入力とハード
ウェアのチェックを、第８図のフローチャートに従って
詳細に説明する。演算部６はCCD制御部４により出力さ
れるスタート信号STARTをモニタしている。ここで、ス
タート信号STARTはレベル“L"でデータ送信の開始を知
らせる信号であり、このスタート信号STARTを受信後、
演算部６はデータの入力を開始する。

ステップT₁で、タイマー回路26にセット信号SETを出
力してタイマーをセットする。

ステップT₂で、スタート信号STARTを読み込む。

ステップT₃で、読み込んだスタート信号STARTがレベ
ル“L"であるか否かを判定する。その結果、“L"である
と判定した場合は、ステップT₆に進む。

ステップT₄で、上記ステップT₃において、スタート信
号STARTが“L"でないと判定した場合は、タイマー回路2
6から出力される信号TFLGを読み込む。

ステップT₅で、信号TFLGが“H"であるか否かを判定
し、タイマー回路26で設定した十分長い時間が経過した
かどうかを判定する。その結果、“H"であればスタート
信号STARTのラインの断線あるいはCCD制御部４の異常と
みなし、異常処理ルーチンのステップT₅₁に移行する。
また、信号TFLGが“L"であればステップT₂に戻り、ステ
ップT₂〜ステップT₅のルーチンをスタート信号STARTが
“L"になるか、またはタイマー回路26からの信号TFLGが
“H"になるまで繰り返す。ここで、スタート信号START
と信号TFLGが共に“H"のときに、ハードウェアに異常が
あるとみなす理由は次による。第６図に示すように、ス
タート信号STARTがレベル“H"にプルアップされている
ため、CCD制御部４と演算部６間のバスライン５の断線
あるいはCCD制御部４の異常があった場合には、スター
ト信号STARTがレベル“L"になることはない。したがっ
て、セット信号SETを出力してから十分長い時間が経過
して信号TFLGが“H"となっても、スタート信号STARTが
“L"にならないと言うことは、スタートラインの断線あ
るいはCCD制御部４に異常があると判定するのである。

ステップT₆で、再びタイマー回路26にセット信号SET
を出力して、タイマーをセットする。

ステップT₇で、スタート信号STARTを読み込む。

ステップT₈で、スタート信号STARTが“H"に戻ったか
否かを判定する（第５図参照）。その結果、“H"であれ
ばステップT₁₁に進み、同期信号SYNCに同期して出力さ
れるCCDデータおよびAGCデータの入力処理に移る。

ステップT₉で、スタート信号STARTが“L"のままのと
きは、信号TFLGを読み込む。

ステップT₁₀で、信号TFLGが“H"か否かを判定し、そ
の結果“H"である場合、すなわち、一定時間経過後もス
タート信号STARTが“H"にならなければ、上記内部バス
ライン５の断線の有無には無関係にCCD制御部４のみの
異常と判断して、上記異常処理ルーチンに移行する。ま
た、信号TFLGが“L"の場合はステップT₇に戻る。

ステップT₁₁で、入力するデータの総数、すなわち、C
CD3の画素データ数Ｎ個とAGCデータ１個の計Ｎ＋１をレ
ジスタBYTCにセットする。

ステップT₁₂で、１つのデータを入力するのに必要な
入力サイクル数をレジスタBITCにセットする。この実施
例の場合、上述のように１つのデータは８ビットで構成
され、１サイクルでの入力されるビット数は偶数，奇数
の２ビットであるため、入力サイクル数は４である。

ステップT₁₃〜T₁₅で、上述と同様にスタート信号STAR
Tのラインの断線チェックを行い、スタート信号STARTが
レベル“L"であればCCD制御部４の異常と判断して上記
異常処理ルーチンに進む。

ステップT₁₆,T₁₇で同期信号SYNCをモニタし、同期信
号SYNCがレベル“L"になるのを待つ。その際に、上述と
同様に、ステップT₁₃〜T₁₉でタイムアウトエラーをチェ
ックし、同期信号SYNCのラインの断線の有無あるいはCC
D制御部４の異常をチェックし、異常があれば異常処理
ルーチンに進む。

ステップT₂₁,T₂₂で、上記ステップT₁₇において同期信
号SYNCがレベル“L"になったのに引き続いてレベル“H"
になるのを待つ。その際に、上述と同様に、ステップT
₂₀〜T₂₄で、タイムアウトエラーをチェックしCCD制御部
４の異常の有無を確認し、異常があれば、異常処理ルー
チンに進む。

ステップT₂₅,T₂₆で、上記ステップT₂₂において、同期
信号SYNCがレベル“H"になると、データライン1,データ
ライン２で伝送されるデータ信号DATA1,DATA2がポート2
2e,22fから入力される。このとき、データライン１から
は画素データまたはAGCデータである各１バイトデータ
中の偶数ビットが順次入力され、データライン２からは
奇数ビットが入力される。このビット情報は第９図に示
すように順次レジスタに上位ビット側から格納される。

このように、上記ステップT₁₃〜T₂₆によって、本装置
の異常をチェックしながら、各データの偶数奇数２ビッ
トの入力が終了する。

ステップT₂₇,T₂₈で、上記ステップT₁₃〜ステップT₂₆
で行われるデータ２ビットの入力を、レジスタBITCの内
容が“0"になるまで、すなわち、この実施例では４回繰
り返すことにより、１バイトのデータが入力される（第
９図参照）。

ステップT₂₉で、入力された１バイトのデータを演算
部６内のメモリ24に格納する。

ステップT₃₀,T₃₁で、上記ステップT₁₂〜ステップT₂₉
で行われる１バイトのデータ入力を、レジスタBYTCの内
容が“0"になるまで、すなわち、Ｎ＋１回繰り返すこと
によって1CCDデータの入力が完了する。

次に、得られたＮ個の画素データからなる１つのCCD
データからデータライン１とデータライン２の断線チェ
ックと、後述の測定値の信頼度算出で用いる上記CCDデ
ータのピーク値選出を行う。上記データラインの断線チ
ェックは以下の方法で行う。すなわち、データライン１
は画素データの偶数ビットb₆,b₄,b₂,b₀からなるデータ
信号DATA1を送信しており、また、データライン２は奇
数ビットb₇,b₅,b₃,b₁からなるデータ信号DATA2を出力し
ている。また、上記各データライン1,2は第６図に示す
ように、グランドにプルダウンされており、データライ
ン1,2が断線した場合は、その出力はすべて“L"にな
る。すなわち、得られたＮ個の画素データのうち１個の
画素データでも、その偶数ビットが全てゼロであれば、
データライン１が断線していると判断し、同様に、奇数
ビットが全てゼロであればデータライン２が断線してい
ると判断する。以上の処理を第８図（ｂ）のフローチャ
ートに沿って説明する。

ステップT₃₂で、１つのCCDデータにおける画素データ
の個数Ｎをセットする。

ステップT₃₃で、CCDデータのピーク値“peak"を格納
するメモリエリアをクリアする。

ステップT₃₄,T₃₅で、データライン１の断線の有無を
判定するためのフラグDATA1FLGと、データライン２の断
線の有無を判定するためのDATA2FLGをクリアする。

ステップT₃₆で、画素データの値Ｄ（Ｉ）とメモリに
格納しているピーク値“peak"の比較を行う。

ステップT₃₇で、画素データの値Ｄ（Ｉ）がピーク値
“peak"より大きい場合にはメモリに格納しているピー
ク値“peak"を更新し、そうでない場合はステップT₃₇を
スキップする。

ステップT₃₈で、画素データＤ（Ｉ）と信号“0101010
1"とのANDを取り、その結果を“EVN"とする。

ステップT₃₉で、上記“EVN"がゼロか否かを判定す
る。

ステップT₄₀で、上記“EVN"がゼロでなければ偶数ビ
ットが出力されていることになり、データライン１が断
線していないことを示すフラグDATA1FLGに１をセットす
る。また、“EVN"がゼロの場合はステップT₄₀をスキッ
プする。

ステップT₄₁〜T₄₃で、奇数ビットについても同様の処
理を行う。

ステップT₄₄,T₄₅で、上記ステップT₃₆〜ステップT₄₃
の動作をＮ個のデータについて繰り返す。したがって、
全ての画素データの偶数ビットがゼロである場合は、フ
ラグDATA1FLGは“0"にクリアされたままである。

ステップT₄₆で、フラグDATA1FLGが“1"か否かを判別
し、“1"でなければデータライン１は断線していると判
断して異常処理ルーチンに進む。

ステップT₄₇で、同様にフラグDATA2FLGが“1"か否か
を判別し、“1"でなければ異常処理ルーチンに進む。

上記異常処理ルーチンにおいては、次のような処理を
実行する。

ステップT₅₁で、異常の原因についてその内容をコー
ド化したデータとサービス要求フラグを合わせてステー
タスバイトに書き込む。

ステップT₅₂で、ホストコンピュータ７にサービス要
求を行い、異常の発生をホストコンピュータ７に告知す
る。

ステップT₅₃で、サービス要求を検知したホストコン
ピュータ７は、シリアルポールを行って各装置のステー
タスバイトを読み込み、サービス要求フラグを調べるこ
とによって、インターフェイスバス８に接続した１台ま
たは複数台の装置のうちどの装置がサービス要求を行っ
たかを探す。そして、本装置のステータスバイトを読み
込むことにより、ホストコンピュータ７は、本装置がサ
ービス要求を行ったことを知り、それと同時にステータ
スバイトの内容によっていかなる異常が発生したかを知
り、ステップT₅₄に進む。

ステップT₅₄で、その後、本装置は測定を中止する。

このように、演算部６はCCD制御部４から出力される
各信号START,SYNC,DATA1およびDATA2を受けとる毎に、
ハードウェアの故障や異常をモニターすると共に、故障
や異常の発生を検知したときはホストコンピュータ７に
告知するようにしているので、故障や異常の発生を現場
でオペレータが確認する必要が無く、無人操作が可能と
なる。また、サービス要求フラグを調べることによって
いかなる故障や異常が発生したかを知ることができ、作
業時間や作業内容の軽減が可能となる。

以上のようにしてデータ入力とハードウェアのチェッ
クが完了する。

第７図のステップS₇における被測定物体２までの原距
離計算を第10図のフローチャートに従って詳細に説明す
る。

ステップT₆₁で、CCD3上に結像された２つの像に対応
するCCD3上の連続した画素列からの画素データ列を選び
出し、それを基準部と称する。参照部は上記基準部を一
定画素データ数だけシフトした状態で、その基準部を含
んでおり、上記基準部よりも多くの画素データから成
る。上記基準部および参照部からの上記各画素データに
基づいて、夫々について、次のように差分処理を行う。

今、CCDデータの基準部をＤ′ｌ（ｉ′）とし、参照
部をＤ′ｒ（ｊ′）とし、その個数をＮ′l,N′ｒ個と
する。また、上記基準部Ｄ′ｌ（ｉ′）と参照部Ｄ′ｒ
（ｊ′）とに対する差分処理によって得られたデータ
（以下、差分データと言う）をそれぞれDl（ｉ）,Dr
（ｊ）とし、その個数をNl,Nr個とすると、Dl（ｉ）,Dr
（ｊ）は、 Dl（ｉ）＝Ｄ′ｌ（ｉ′）−Ｄ′ｌ（ｉ′＋ｋ） Dr（ｊ）＝Ｄ′ｒ（ｊ′）−Ｄ′ｒ（ｊ′＋ｋ）ただし、k:定数、１≦ｉ≦Nl＝Ｎ′ｌ−k, １≦ｊ≦Ｎ′ｒ−ｋとなる。このようにして求めた差分データを用いて像間
隔の計算を行う。

ステップT₆₂で、CCD3上の像のコントラストを表わす
コントラスト値を計算する。上記コントラスト値は、次
式で算出する。

ステップT₆₃で、相関演算を行い、各相関値を求め
る。この相関演算は、CCD3上に結像された２つの像の像
間隔を算出するための演算であり、次のようにして行な
う。すなわち、第11図に示すように、上記参照部を上記
基準部と同じ位置から基準部に対して順次シフトさせ、
各シフト位置において、夫々参照部上の画素データと基
準部上の画素データとの相関値を求める。上記相関値は
次式で算出する。

ただし、１≦Ｉ≦Nr−Nl＋１ I:シフト画素数ステップT₆₄で、上記相関値HF（Ｉ）のうち、最小の
相関値HFNを算出する。

ステップT₆₅で、上記最小相関値HFNを与えるシフト画
素数Ｉの値IMを求め、このIMをもって像間隔IMとする。
このようにして、CCD3の画素１ピッチの精度で像間隔IM
を求めることができる。

ステップT₆₆で、上記ステップT₆₅で求めたIM値に対し
て補間演算を行って、さらに精度の高い像間隔XMを算出
する。これはHFN＝HF（IM）と、そのときのＩ（すなわ
ちIM）の前後の相関値HFM＝HF（IM−１）,HFO＝HF（IM
＋１）の３つの値を用いて、次式で算出する（第12図参
照）。

HFM≦HFOのとき、 XM＝IM＋1/2（HFM−HFO）／（HFM−HEN） HFM＜HFOのとき、 XM＝IM＋1/2（HFM−HFO）／（HFO−HFN）このようにして求めた上記XMにCCD3の画素のピッチを
乗ずることにより実際のCCD上像間隔が求められる。以
上によって得られた像間隔と被測定物体２までの距離と
はこの光学系１に固有の関係で対応づけられている（第
13図（ｃ）参照）。

ステップT₆₇で、上記ステップT₆₆で求めた実際の像間
隔より、次のようにして被測定物体２までの距離を求め
る。すなわち、像間隔から距離に換算する際には、ま
ず、一旦像間隔からピントのズレ量（デフォーカス量）
を求め、このデフォーカス量から距離を算出する。像間
隔とデフォーカス量の関係は、第13図（ａ）に示すよう
に像間隔が大きくなるほどリニアリティが悪化するため
に、曲線をゾーン分割して直線近似する。上記像間隔と
デフォーカス量の関係は、テーブルとしてメモリ24に格
納しており、このテーブルを用いて像間隔からデフォー
カス量を求め、さらに距離値が求められる。以上のよう
にして原距離値計算が完了する。

第７図のステップS₈における信頼度の算出方法につい
て述べる。この実施例における原距離値の測定結果は、
次に示す要因によってその信頼度が左右される。すなわ
ち、被測定物体の輝度，被測定物体のコントラスト,YM/
Con値（後述），原距離値である。上記夫々の要因はそ
の程度によりそれぞれ０〜ｎの値を割り当てるフラグで
評価する（各フラグは値が小さいほど測定の精度は低
い）。また、上記各要因別のフラグの組み合わせによ
り、１つのCCDデータの総合的な信頼度の算出を行い、
上記各要因別のフラグおよび総合信頼度はホストコンピ
ュータ７に送信され、ホストコンピュータ７は上記総合
信頼度が一定値より低下した場合、各要因別フラグをチ
ェックすることによってその状況に応じた処理を行うこ
とが可能となり、無人操作が可能となる。以下に上記各
要因別のフラグの意味および総合信頼度の算出例を示
す。

被測定物体２の輝度が低下している場合、CCD3上の像
の暗い部分に対応する画素からの出力が影響して相関演
算の精度が悪化してしまう。したがって、被測定物体２
の輝度を低い方から順に0,1,…n1のｎ段階に判定するこ
とによって得られる輝度フラグを設ける。被測定物体２
の輝度は上記AGCデータおよびCCD出力データのピーク値
により判定される。AGCデータは上述のようにAGC回路17
において低輝度時にどれだけゲインをかけたかを表わし
ており、この値が大きい程、被測定物体２の輝度が低い
と判定される。さらに、ゲインが最大値まで達した場合
には、それ以上被測定物体２の輝度が低下した場合は、
CCD出力データの第８図（ｂ）におけるステップT₃₆,T₃₇
において求めたピーク値が低下する。したがって、被測
定物体２の輝度は上記AGCデータとCCD出力データピーク
値により判定される。

被測定物体２のコントラストは、第10図の原距離計算
のフローチャートのステップT₆₂で求めたコントラスト
値Conによって判定する。上記コントラスト値Conが低い
場合は、ステップT₆₃の相関演算で求めた相関値HF
（Ｉ）が全体に低くなり、第12図におけるHFN,HFO,HFM
の差が小さくなり、補間計算の精度が低下する。したが
って、被測定物体２のコントラスト値HF（Ｉ）を低い方
から順に0,1,…n2のｎ段階に判定することによって得ら
れるコントラストフラグを設ける。

上記YM/Con値について説明する。ここで、YM値は第12
図に示す通り、補間によって求めた最小相関値YM＝HF
（XM）の値をコントラスト値で規格化した値であり、こ
の値が大きい場合は第14図のように補間用の直線の傾斜
が緩やかであり、HFN,HFM,HFOの値の小さな変動が補間
計算の精度に大きな影響を与える。したがって、YM/Con
値を高い方から順に0,1,…n3のｎ段階に判定することに
よって得られたYM/Conフラグを設ける。

原距離値については、第13図（ｃ）から明らかなよう
に像間隔が小さくなる程、像間隔に対する原距離値の変
動が大きくなり精度が低下する。したがって、原距離値
に応じて原距離値の大きい方から順に0,1,…n4のｎ段階
に判定することによって得られる距離値フラグを設け
る。また、距離が測定可能範囲を越えた場合には、上記
距離値フラグを０にする。

以上のようにして算出した各要因別のフラグの組み合
わせから算出した上記原距離値の総合信頼度が０〜ｎの
値で求められる。第15図に各要因別のフラグを0,1,2の
３段階で判定し、かつ、総合信頼度0,1,2の３段階で判
定した例を示す。

第７図のステップS₉における平均処理について述べ
る。この平均処理は上述のように像間隔と距離との関係
は非線形であるので、まず、像間隔について平均処理を
行い、その後、平均像間隔を距離値に変換し平均距離値
を得る。像間隔の平均処理は、求められた同一の被測定
物体２からの像間隔値をｍ回分ストックし、新しい像間
隔値が得られる度に最も古いデータを捨て新しい像間隔
を繰り入れ、常にｍ個のデータで平均処理を行ってい
る。第16図に平均距離値算出のフローを示す。

ステップT₇₁で、ｍ個のデータｄ（１）〜ｄ（ｍ）の
中でバラツキの大きい値を排除するために、上記ｍ個の
データｄ（１）〜ｄ（ｍ）から単純平均あるいは他の手
段により基準値d₀を選び出す。

ステップT₇₂で、データの個数ｍをセットする。

ステップT₇₃で、この基準値d₀にあるマージンΔｄを
設定し、ステップT₇₃,T₇₄で、各入力データｄ（ｉ）とd₀±Δ
ｄの比較を行う。

ステップT₇₅で、ｄ（ｉ）がd₀±Δｄの範囲に入って
いる場合は、バラツキフラグf₁（ｉ）に１を入れる。

ステップT₇₆で、ｄ（ｉ）がd₀±Δｄの範囲に入って
いない場合は、f₁（ｉ）＝０とする。

ステップT₇₇,T₇₈で、ｉ＝０になるまで、すなわちｍ
個のデータについてステップT₇₃〜T₇₈を繰り返し行う。

ステップT₇₉で、各入力データｄ（ｉ）に対して上述
のようにして求められた原距離値の総合信頼度（０〜ｎ
の値）を信頼度値f₂（ｉ）とし、 f₁（ｉ）,f₂（ｉ）およびｄ（ｉ）によりを算出する。

ステップT₈₀で、さらにを求める。

ステップT₈₁で、これらを次式に代入して平均距離値
を算出する。

このようにして、信頼度が高く他のデータに対しバラ
ツキの少ないデータに重みを持たせた重みづけ平均処理
によって、信頼度の低いデータあるいは他のデータに対
しバラツキの大きいデータの影響を小さくした精度の高
い平均距離値が得られる。

ステップT₈₂で、平均処理によって求めた平均距離値
の信頼度を求める。すなわち、上記ステップT₈₀で算出されたこれが大きい程、そのデータの信頼度が高く、かつ、他
のデータに対してバラツキが小さいということになり、
この値をもってこの平均距離の信頼度とする。

上記実施例においては、算出された原距離値とその信
頼度に基づいて重みづけ平均処理を実行して真の値によ
り近い測定値を得ているが、さらに、安定した測定値を
得るために較正機能を持たせた実施例を示す。第17図に
示すように、主レンズ１′からの真の距離がl₀の物体ま
での距離を測定し、得られた像間隔XMに基づいて原距離
値ｌ′を得た場合（破線に相当）、このXMに実線で示し
た像間隔と距離の関係とのオフセット値−ΔXMを加えて
測定値をl₀に補正することによって精度良く測定するこ
とができる。このオフセット値はDIP（デュアル・イン
ライン・パッケージ）スイッチ等により外部から入力す
ることも可能であり、また、距離値演算のメインルーチ
ンに較正ルーチンを設けて自動的に較正を行うことも可
能である。

上記実施例においては、１セットの光学系１によって
距離測定を行っている。しかし、第18図に示すように、
焦点距離および主レンズ１′から予定焦点面９までの距
離が異なる複数の主レンズ１′を用いて広範囲の距離測
定を行うことができる。この実施例は、その複数の主レ
ンズ１′に応じて像間隔と距離の関係を表わすテーブル
をメモリ24内に、上記主レンズ１′の数だけ格納し、測
定する距離に応じて主レンズ１′を交換したときに、像
間隔−距離変換のテーブルを主レンズ１′に対応したテ
ーブルに、外部に設けたスイッチ等によって切り換える
ことによって、広範囲に渡る距離測定を行うことができ
る。

上記実施例では、光学系１を用いて光学的に距離を測
定している。しかし、本発明はこれに限定されるもので
はなく、三角形の２点間を結ぶ直線の長さとその両側の
二角を測定して他の点までの距離を求める、いわゆる三
角測距方式や音波を用いた測距方式等を用いても差し支
えない。

＜発明の効果＞以上より明らかなように、この発明の自動距離測定装
置は、距離測定手段と、信頼度算出手段と、接続手段と
を備えて、被測定物までの距離と、測定された距離の信
頼度を求め、上記接続手段を他の装置と接続することに
よって、上記測定された距離に対応した信号と上記距離
の信頼度を表わす信号とを本装置外に出力するようにし
ているので、上記他の装置は、被測定物体までの距離値
と信頼度を合わせて知ることができる。

また、上記測定された距離に対応した信号を、上記距
離測定手段で求めた複数の距離に対して信頼度による重
みづけ平均値を算出したものにすれば、信頼度の低い測
定された距離の影響を小さくして、より精度の高い測定
値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の自動距離測定装置の一実施例のブロ
ック図、第２図は第１図における光学系のブロック図、
第３図は第１図における距離測定の原理の説明図、第４
図は第１図におけるCCD制御部のブロック図、第５図はC
CD制御部からの出力信号を示す図、第６図は第１図にお
ける演算部のブロック図、第７図は平均距離演算のフロ
ーチャート、第８図（ａ），（ｂ）はデータ入力および
ハードウェアチェックのフローチャート、第９図は画素
データのレジスタへの格納状態の説明図、第10図は原距
離値演算のフローチャート、第11図は像間隔算出方法の
説明図、第12図は補間演算の説明図、第13図は像間隔，
デフォーカス量，距離の対応を示す図、第14図はYM/Con
の説明図、第15図は総合信頼度の判定例を示す図、第16
図は平均距離算出のフローチャート、第17図は測定値補
正の説明図、第18図は複数レンズを用いる場合の、夫々
の像間隔と距離との関係を示す図、第19図は従来の距離
測定装置を示す図である。１……光学系、１′……主レンズ、２……被測定物体、３……CCDリニアイメージセンサ、４……CCD制御部、６
……演算部、７……ホストコンピュータ、８……インタ
ーフェイスバス、 12a,12b……再結像レンズ、16……CCD駆動回路、17……
AGC回路、18……A/Dコンバータ、20……I/O回路、22…
…I/Oポート、 23……CPU、24……メモリ、25……インターフェイス回
路、 26……タイマー回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系と、上記光学系を介して被測定物体を受光する光電変換素子
と、上記光電変換素子の出力により被測定物体までの距離を
求める距離測定手段と、上記光電変換素子の出力により上記測定された距離の信
頼度を求める信頼度算出手段と、他の装置と接続されることによって、上記測定された距
離に対応した信号と上記距離の信頼度を表す信号を本装
置外に出力するための接続手段を備えたことを特徴とす
る自動距離測定装置。
【請求項２】上記信頼度算出手段が、上記測定された距
離自身に基づいて上記測定された距離の信頼度を求める
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の自動距離測定装置。
【請求項３】上記測定された距離に対応した信号が、上
記測定された距離と、上記測定された距離の信頼度とに
基づいて算出されたものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第２項のいずれかに記載の自動距離
測定装置。
【請求項４】上記測定された距離に対応した信号が、上
記距離測定手段で求めた複数の距離と、上記複数の距離
に対応して上記信頼度算出手段で求めた信頼度に基づい
て算出される、上記複数の距離の重み付け平均値を表す
信号であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第３項のいずれかに記載の自動距離測定装置。