JP3559638B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測距対象までの距離を光学的に測定するためのカメラ等で用いられる測距装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の測距装置には、測距対象にスポット投光を行うアクティブ方式とスポット投光を行わないパッシブ方式とがある。また、近年カメラ等では、アクティブ方式とパッシブ方式とを兼備し、それらを必要に応じて使い分けるようにしたハイブリット方式の測距装置を持つものが発表されている。このようなハイブリット方式による測距装置としてスキムＣＣＤセンサを用いたものが本出願人から特願平７−第２６３１８３号により提案されている。
【０００３】
次に上記提案されたハイブリット方式による測距装置の一部について図６〜９と共に説明する。
図６において、１は測距対象、２はスポット投光を行う発光素子としてのＩＲＥＤ、３はＩＲＥＤ２からの光を通して測距対象１に投光する投光レンズ、４、５は測距対象１の反射光を通す受光レンズ、６、７は受光レンズ４、５を通過した反射光を受光する第１、第２のセンサアレイである。この第１、第２のセンサアレイ６、７の後段には図示せずも各センサアレイ６、７の電荷をそれぞれ一旦蓄積する電荷蓄積部、ＣＣＤ等の電荷転送部、スキム動作を行う電荷排斥部等が設けられており、これらとセンサアレイ６、７と共にスキムＣＣＤセンサを構成している。
【０００４】
図７は上記構成による測距装置でアクティブ方式の測距を行う場合の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ７０１でＩＲＥＤ２をオン、オフさせてスポット投光を行う。次にステップＳ７０２で、投光オン時と投光オフ時の各スキムＣＣＤセンサの受光信号の差分出力を求める。そしてステップＳ７０３でセンサアレイ６、７の各電荷を投光のオン、オフに同期して循環させながら加算することにより積分し、この積分を行いながら投光成分以外の外光成分を排斥するスキム動作を行う。
【０００５】
次に信号出力をモニタし、各差分出力が一定量を越えたらステップＳ７０４で投光を停止させる。そしてステップＳ７０５で、差分出力からスポット投光の信号の相関演算を行う。即ち各差分出力の２つのセンサアレイ上での位置の相対値に基づいて三角測距の原理により測定対象までの距離を求める。
【０００６】
図８は図６の測距装置でパッシブ測距を行う場合の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ８０１でＩＲＥＤ２を消灯状態として受光信号を出力する通常出力モードとした後、ステップＳ８０２で電荷排斥（スキム動作）を禁止する。次にステップＳ８０３で各センサアレイ６、７から上記投光１回分の時間に相当する受光信号を得る。次にステップＳ８０４で、ステップＳ８０３で得られた受光信号の相関演算を行う。即ち、２つのセンサアレイからの受光信号のこれらのセンサアレイ上での位置の相関値に基づいて三角測距の原理により測距対象までの距離を求める。
【０００７】
図９は、上記スキムＣＣＤセンサを利用したハイブリッド方式の測距装置における測距動作を説明するフローチャートである。
まず、測距が始まると、ステップＳ９０１において、スキム可能かどうか判断する。そして、スキム可能であればステップＳ９０２に進む。一方、スキム不可能であればステップＳ９０４に進む。
次にステップＳ９０２において、投光オン、オフを用いたアクティブ測距を行う。アクティブ測距の動作については、前記図７の通りである。ステップＳ９０３では、ステップＳ９０２で測距値が得られたか否かが判断される。もし、測距対象物が遠距離に存在したり、測距対象物の反射率が低いなどの理由でスポット光の信号が得られない場合は、測距不能としてステップＳ７０４に進む。もし測距可能であれば、測距を終了する。次にステップＳ９０４において、スポット投光を禁止してパッシブ測距を行う。パッシブ測距動作については、前記図８の通りである。ここで、測距値を求めた後、測距動作を終了する。
【０００８】
ところで、一般にパッシブ測距方式はカメラなどで窓ガラス越しに遠景を測距する場合、誤測距もなく良好な測距結果が得られるのに対して、アクティブ測距方式では、必ずしも良好な測距結果が得られるとは限らない。これはアクティブ測距方式は投光した光の反射光を受光することにより測距しており、窓ガラス越しに遠景を測距する場合、窓ガラスに反射したわずかな投射光の反射光が測距結果に悪影響を与えるためである。
アクティブ測距方式による上記悪影響に対して、本出願人は窓ガラス面での反射光を専用の受光センサを用いて検出することにより、窓ガラス越しに遠景を測距しても適切な測距結果を得るようにした技術を提案している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術では、専用のセンサで受光するようにしているため、通常測距のためのセンサ以外に専用センサが必要である。また、例えば窓ガラスと測距装置の距離が若干離れている場合（例えば０．４ｍ程度）、窓ガラスとカメラ本体（または測距装置）との間での投光による反射光がほとんど無く、上記専用センサに反射光が受光されず、正しく窓ガラスの検出ができないばかりか、窓ガラスからの正反射光によって窓ガラスを測距してしまう。その測距結果（例えば０．４ｍ）がカメラの撮影連動範囲外（例えば至近）となった場合は、通常のカメラであれば至近警告表示をしたり、撮影を禁止したりしてしまう。このため窓ガラス越しの遠景写真を撮影できなくなり、非常に取り扱いにくいものとなる。
さらに、上記技術などでは、測距結果（または撮影レンズ）を遠景撮影に適した所定の距離にセットしているだけなので、測距結果としては精度の良いものとはいえない等の問題があった。
【００１０】
本発明は窓ガラス越しに測距を行う場合に、専用センサを用いずに精度の高い測距を行うことのできる測距装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の測距装置は、測距対象にスポット投光する投光手段と、第１の受光手段と第２の受光手段とから成り、上記測距対象の反射光を受光する受光手段と、上記投光手段のスポット投光による上記受光手段の出力信号に基づいて、上記測距対象までの距離を算出する第１の演算手段と、上記第１の演算手段で算出された距離と所定距離とを比較する第１の比較手段と、上記算出された距離が上記所定距離より小さいときの上記第１の比較手段の比較結果に応じて、上記投光手段のスポット投光による上記受光手段の受光量と所定光量とを比較する第２の比較手段と、上記受光量が上記所定光量より小さいときの上記第２の比較手段の比較結果に応じて、上記投光手段を消灯した状態で上記受光手段から所定時間に得られる出力信号に基づいて上記測距対象までの距離を再度算出する第２の演算手段とを設けている。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、アクティブ測距により測距した結果が所定距離より小さくかつそのときの受光量が所定量より小さいときは窓ガラス越しの測距であると判断して、パッシブ測距に切り換えて精度の高い測距を行う。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態についての説明の前に本発明を原理的に説明する。アクティブ測距装置によって例えば０．４ｍ先にある窓ガラス越しの遠景を測距しようとしたとき、投射光が窓ガラスに反射してきた光により、誤って窓ガラスの距離を測距したとしても、その反射光は窓ガラス面での正反射光でない限り、かなり弱い光量である。また、例えば０．４ｍ先にある通常の測距対象物を測距した場合投射光が測距対象物にあたって反射してきた反射光は非常に強い光量である。
【００１６】
これらのことに着目し、本発明では、
（１）アクティブ測距の測距結果が所定距離（例えば０．６ｍ）よりも近く且つ、受光信号量が所定値よりも少ないときは、窓ガラス越しの遠景を測距しているものとして、測距結果を遠距離（無限遠）にセットすることにより、窓ガラス越しの遠景であっても適切な測距結果を得ることができるようにしている。
（２）アクティブ測距方式とパッシプ測距方式の両方の方式で測距可能なハイブリッド測距装置において、アクティブ測距の測距結果が所定距離（例えば０．６ｍ）よりも近く且つ、受光信号量が所定値よりも少ないときは、窓ガラス越しの遠景を測距しているものとして、パッシブ測距の測距結果を採用するようにして窓ガラス越しの遠景を精度よく測距できるようにしている。
【００１７】
図１は上記原理に基づく本発明による測距装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
図１において、１〜７は図６の同一符号部分と対応するので説明を省略する。８は全体を制御すると共に、測距のための演算を行うＣＰＵである。９は図６について前述した電荷蓄積部、電荷転送部、電荷排斥部等を含む受光信号処理部であり、センサアレイ６、７と共にスキムＣＣＤセンサを構成する。
【００１８】
１０は受光信号量が所定量より大きいか小さいかを判定する信号量判定部、１１はＩＲＥＤ２をオン、オフ駆動するＩＲＥＤ駆動部である。１２は窓ガラスであり、測距装置から若干離れた位置（例えば０．４ｍ）に存在する。測距対象物は本測距装置に対してかなりの遠距離に存在するものとし図示しない。また、このときＩＲＥＤ２から投射された光はそのほとんどが窓ガラス１２を透過していくが、その一部が窓ガラスに反射されてセンサーアレイ６、７に受光されるものとする。
【００１９】
図２は上記測距装置の上記（１）による測距方法を示すフローチャートである。
まず、測距が始まると、ステップＳ１０１において、スキム可能かどうか判断する。そして、スキム可能であればステップＳ１０２に進む。一方スキム不可能であればステップＳ１０８に進む。
次にステップＳ１０２において、投光オンオフを用いたアクティブ測距を行う。アクティブ測距の動作については、前記図７の通りである。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で測距値が得られたか否かが判断される。もし、測距対象物が遠距離に存在したり、測距対象物の反射率が低いなどの理由でスポット光の信号が得られない場合には、測距不能として、ステップＳ１０８に進む。もし測距可能であれば、ステップＳ１０４で測距結果が所定の距離（例えば０．６ｍ）よりも遠いか近いかが判定される。測距結果が所定の距離よりも近い場合はステップＳ１０５へ進み、遠い場合はステップＳ１０７へ進み、測距結果（ＡＦＤＴ）をステップＳ１０２で得られたアクティブ測距の結果として測距動作を終了する。
【００２０】
ステップＳ１０５では、信号量判定部１０の出力により信号の受光信号が所定量よりも多いか少ないかを判定する。ここで、受光信号量が所定値よりも多ければステップＳ１０７に進み測距結果（ＡＦＤＴ）をステップＳ１０２で得られたアクティブ測距の結果として測距動作を終了する。受光信号量が所定値よりも少ない場合は、ステップＳ１０６に進み、窓ガラスからの反射光により測距したものとして、測距結果（ＡＦＤＴ）を遠距離（無限遠）とし測距動作を終了する。
【００２１】
また、ステップＳ１０８では、アクティブ測距不可能または不能であるので、スポット投光を禁止してパッシブ測距を行う。パッシプ測距動作については、前記図８の通りである。その後ステップＳ１０９で測距結果（ＡＦＤＴ）をステップＳ１０８で得られたパッシブ測距の結果として測距動作を終了する。
【００２２】
ここで図１の様な状況で窓ガラスからの反射光により測距したとすると、ステップＳ１０２での測距結果は０．４ｍとなり、ステップＳ１０３で測距可能で、ステップＳ１０４へ進み、０．６ｍよりも近いので、ステップＳ１０５に進む。さらに窓ガラスから反射された信号光は少ないので、ステップＳ１０６に進み、測距結果（ＡＦＤＴ）は、この状況において適切な距離である遠距離（無限遠）にセットされる。
また、０．４ｍの距離にある測距対象を測距したとすると、受光される信号光は非常に多い（強い）ので、ステップＳ１０５でステップＳ１０７へ移行するため、正しい測距結果を得ることができる。
【００２３】
図３は上記（２）の測距方法の動作を説明するフローチャートである。
まず、測距が始まると、ステップＳ２０１において、スキム可能かどうか判断する。そして、スキム可能であればステップＳ２０２に進む。一方スキム不可能であればステップＳ２０６に進みパッシブ測距を行う。次にステップＳ２０２において、投光オンオフを用いたアクティブ測距を行う。アクティブ測距の動作については、前記図７の通りである。ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で測距値が得られたか否かが判断される。もし、測距対象物が遠距離に存在したり、測距対象物の反射率が低いなどの理由でスポット光の信号が得られない場合には、測距不能としてステップＳ２０６に進みパッシブ測距を行う。もし測距可能であれば、ステップＳ２０４で測距結果が所定の距離（例えば０．６ｍ）よりも遠いか近いかが判定される。測距結果が所定の距離よりも近い場合はステップＳ２０５へ進み、遠い場合はステップＳ２０８へ進み測距結果（ＡＦＤＴ）をステップＳ２０２で得られたアクティブ測距の結果として測距動作を終了する。
【００２４】
ステップＳ２０５では、前記信号量判定部１０の出力により信号の受光信号が所定量よりも多いか少ないかを判定する。ここで、受光信号量が所定値よりも多ければステップＳ２０８に進み測距結果（ＡＦＤＴ）をステップＳ２０２で得られたアクティブ測距の結果として測距動作を終了する。受光信号量が所定値よりも少ない場合は、ステップＳ２０６に進み、窓ガラスからの反射光により測距したものとして、パッシブ測距を行う。
ステップＳ２０６では、アクティブ測距不可能または、不能または、窓ガラス越し測距であるので、スポット投光を禁止してパッシブ測距を行う。パッシブ測距動作については、前記図８の通りである。その後ステップＳ２０７で測距結果（ＡＦＤＴ）をステップＳ２０６で得られたパッシブ測距の結果として測距動作を終了する。
【００２５】
ここで図１の様な状況で窓ガラスからの反射光により測距したとすると、ステップＳ２０２での測距結果は０．４ｍとなり、ステップＳ２０３で測距可能で、ステップＳ２０４へ進み、０．６ｍよりも近いので、ステップＳ２０５に進む。さらに窓ガラスから反射された信号光は少ないので、ステップＳ２０６に進み、窓ガラス越し測距に強い、パッシブ測距を行うようにしている。このため、前記第１の方法に比べてより高精度なガラス越し撮影が可能となる。
【００２６】
尚、本実施の形態では、スキムＣＣＤセンサーを用いたハイブリッド方式の測距装置を使用しているが、本発明はこの方式の測距装置に限定されるものではなく、アクティブ測距装置とパッシブ測距装置を独立して持つハイブリッド方式の測距装置を使用して同様の制御を行ってもよい。
【００２７】
図４は本発明の第２の実施の形態によるアクティブ方式測距装置を示す。
図４においては、図１と同様にＣＰＵ８、ＩＲＥＤ駆動部１１、ＩＲＥＤ２、投光レンズ３、窓ガラス１２、信号量判定部１０及び受光レンズ４が設けられると共に、受光センサとしてのＰＳＤ（半導体位置検出素子）１３が設けられている。ＰＳＤ１３の出力は距離演算部１４に入力されるようになされている。
【００２８】
距離演算部１４は、Ｉ／Ｖ変換器、増幅器、公知の２重積分回路などを含むと共に、電荷蓄積部、電荷転送部、電荷排斥部を含み、ＰＳＤ１３により光電変換された信号電流から測距対象までの距離を算出するようになされている。
【００２９】
尚、測距対象物は本測距装置に対してかなりの遠距離に存在するものとし図示しない。また、このときＩＲＥＤ２から投射された光はそのほとんどが窓ガラス１２を透過していくが、その一部が窓ガラス１２に反射されてＰＳＤ１３に受光される。
【００３０】
図５は、本測距装置の動作を説明するフローチャートである。
まず、測距が始まるとステップＳ３０１において、ＩＲＥＤ２を発光させスポット光を測距対象に向けて投射し、公知の２重積分動作によりアクティブ測距を行う。ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で測距値が得られたか否かが判断される。もし、測距対象物が遠距離に存在したり、測距対象の反射率が低いなどの理由でスポット光の信号が得られない場合には測距不能としてステップＳ３０７に進み測距結果（ＡＦＤＴ）を遠距離（無限遠）にセットする。もし測距可能であれば、ステップＳ３０３で測距結果が所定の距離（例えば０．６ｍ）よりも遠いか近いかが判定される。測距結果が所定の距離よりも近い場合はステップＳ３０４へ進み、遠い場合はステップＳ３０６へ進み測距結果（ＡＦＤＴ）をステップＳ３０１で得られたアクティブ距離の結果として距離動作を終了する。
【００３１】
ステップＳ３０４では、信号量判定部１０の出力により信号光の受光信号が所定量よりも多いか少ないかを判定する。ここで、受光信号量が所定値よりも多ければステップＳ３０６に進み、測距結果（ＡＦＤＴ）をステップＳ３０１で得られたアクティブ測距の結果として測距動作を終了する。受光信号量が所定値よりも少ない場合は、ステップＳ３０５に進み、窓ガラスからの反射光により測距したものとして、測距結果（ＡＦＤＴ）を遠距離（無限遠）とし測距動作を終了する。
【００３２】
尚、ステップＳ３０５とステップＳ３０７で測距結果（ＡＦＤＴ）を共に無限遠としているが、この距離は同距離であっても、またそれぞれ異なった遠距離の値でも良い。
また、ステップＳ３０２でＹＥＳ、ステップＳ３０４で小と判断された場合に、パッシブ測距を行ってより精度の高いＡＦＤＴを求めるようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アクティブ測距方式とパッシブ測距方式の両方の方式で測距可能なハイブリッド測距において、アクティブ測距の測距結果が所定距離よりも近く且つ、受光信号量が所定値よりも少ないときは、窓ガラス越しの遠景を測距しているものとして、窓ガラス越し測距であっても良好な測距結果が得られるパッシブ測距の測距結果を採用することにより、窓ガラス越しの遠景を精度よく測距することができる。
また、本発明によれば、窓ガラスからの反射光を受光するための専用センサを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】第１の測距方法を示すフローチャートである。
【図３】第２の測距方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図５】測距方法を示すフローチャートである。
【図６】従来の測距装置を示す構成図である。
【図７】従来のアクティブ測距動作を示すフローチャートである。
【図８】パッシブ測距動作を示すフローチャートである。
【図９】アクティブ測距とパッシブ測距とを行う場合の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 測距対象
２ 発光素子（ＩＲＥＤ）
６ 第１のセンサアレイ
７ 第２のセンサアレイ
８ ＣＰＵ
９ 受光信号処理部
１０ 信号量判定部
１３ ＰＳＤ
１４ 距離演算部

Claims (2)

1. 測距対象にスポット投光する投光手段と、
   第１の受光手段と第２の受光手段とから成り、上記測距対象の反射光を受光する受光手段と、
   上記投光手段のスポット投光による上記受光手段の出力信号に基づいて、上記測距対象までの距離を算出する第１の演算手段と、
   上記第１の演算手段で算出された距離と所定距離とを比較する第１の比較手段と、
   上記算出された距離が上記所定距離より小さいときの上記第１の比較手段の比較結果に応じて、上記投光手段のスポット投光による上記受光手段の受光量と所定光量とを比較する第２の比較手段と、
   上記受光量が上記所定光量より小さいときの上記第２の比較手段の比較結果に応じて、上記投光手段を消灯した状態で上記受光手段から所定時間に得られる出力信号に基づいて上記測距対象までの距離を再度算出する第２の演算手段とを備えた測距装置。
2. 上記第１、第２の受光手段はスキムＣＣＤセンサであることを特徴とする請求項１記載の測距装置。

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