(57)【要約】【目的】三角測距の原理に基づく距離測定において、２つのフォトセンサアレイ出力の相関を表す評価関数が最小値近傍で左右対称にならないことに起因する不具合を検出するための信頼性判定を行うことのできる距離測定方法を提供する。【構成】真の最小値ｆ（ｘ）を推定して所定値Ｈと比較することにより信頼性評価を行なう。所定値Ｈについては、フォトセンサのランダムばらつき（a％）、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化されたフォトセンサ出力の平均ビット数（ｎ）、評価関数の計算に適用する１フォトセンサアレイあたりのフォトセンサ数（ｍ）を考慮して決める。さらに、低コントラスト被写体などフォトセンサ出力のＳＮ比が低い場合などに対処するため、推定された真の相対変位とフォトセンサピッチ毎に離散的に求められた評価関数の最小値を与えるシフト値ｉ０との位置関係による信頼性評価も実施する。【選択図】        図１
2005114581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体から放射または反射される光束のうちの互いに異なる部分の光束を少なくとも２つのフォトセンサアレイ上にそれぞれ投影し、該各センサアレイ上に形成される被写体像の相対変位から前記被写体までの距離を求めるために、
前記フォトセンサアレイのセンサピッチのｉ（整数）倍の変位量に対する前記２つの像の不一致度を示す尺度ｆ（ｉ）とその最小値を与えるｉの値ｉ０、そのときの関数値ｆ（ｉ０）および該ｉ０の前後のｉ０−１，ｉ０−２，ｉ０＋１，ｉ０＋２に対応する関数値ｆ（ｉ０−１），ｆ（ｉ０−２），ｆ（ｉ０＋１），ｆ（ｉ０＋２）をそれぞれ求め、されにこれらの値から前記相対変位量を補間計算により求めるとともに、補間計算の信頼度を示す関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）に対し前記関数値ｆ（ｉ０−１）とｆ（ｉ０＋１）とを比較して、
イ）ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）
ロ）ｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）
ハ）ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）
のいずれの関係であるかを判定し、
前記イ）の場合はｘ０＝ｆ（ｉ０−１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ３＝ｆ（ｉ０＋２）として関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）を計算し、
ロ）の場合はｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝ｆ（ｉ０）とし、
ハ）の場合はｘ０＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０−１），ｘ３＝ｆ（ｉ０−２）として関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）を計算し、該関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）の値が所定値Ｈを超えるときに前記補間計算の信頼性が低いと判断することを特徴とする距離測定方法。
【請求項２】
前記関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）が下記（Ｉ）式により表されることを特徴とする請求項１に記載の距離測定方法。
(数１)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝Ａ１／Ａ２
Ａ１＝２ｘ０・ｘ２−ｘ０・ｘ３＋２ｘ１・ｘ３−３ｘ１・ｘ２
Ｂ１＝ｘ０−ｘ１−ｘ２＋ｘ３                              ・・・（Ｉ）
【請求項３】
前記関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）が下記（ＩＩ）式により表されることを特徴とする請求項１に記載の距離測定方法。
(数２)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝（２ｘ１−ｘ０＋ｘ２−ｋ１（ｘ３−ｘ２））／２
ｋ１＝０〜０．５の定数                                    ・・・（ＩＩ）
【請求項４】
前記フォトセンサの出力をｎビットのＡＤ変換器によりデジタル化し、該デジタル化したフォトセンサ出力を一つのフォトセンサアレイあたりｍデータを使って前記２つの像の不一致度を示す前記尺度ｆ（ｉ）を計算し、フォトセンサ出力の平均ランダムばらつきをａ％とするときに前記所定値Ｈが下記（ＩＩＩ）式により表されることを特徴とする請求項２または３に記載の距離測定装置。
(数３)
Ｈ＝ｋ２・（ａ／１００）・２ｎ・ｍ
ｋ２＝０．１〜１．０の定数                          ・・・（ＩＩＩ）
【請求項５】
前記関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）が下記（ＩＶ）式により表されるとともに、前記所定値Ｈが０であることを特徴とする請求項１に記載の距離測定方法。
(数４)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝ｘ１＋ｘ３−２ｘ２      ・・・（ＩＶ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカメラ等の自動焦点装置に用いられる、距離測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、三角測距の原理に基づく距離測定原理図である。被写体５５の光がレンズ５１、５２を通して、フォトセンサアレイ５３、５４上に被写体像５６、５７として結像する。点Ｐ６、点Ｐ７は、正面の無限遠からレンズ５１、５２の中心点Ｐ２、Ｐ３を通過する光線（光軸５８、５９）とフォトセンサアレイ５３、５４との交点である。点Ｐ６と点Ｐ７の間の距離をＢ、フォトセンサアレイ５３、５４とレンズ５１、５２との距離をｆ（レンズ５１、５２の焦点距離と略等しい）とする。また、光軸５８、５９からの被写体像５６、５７のずれをＸ１、Ｘ２とし、このＸ１とＸ２を足した長さをＸとする。尚、６１は測定系を示す。
ここで三角Ｐ１Ｐ２Ｐ４と三角形Ｐ２Ｐ５Ｐ６および三角形Ｐ１Ｐ４Ｐ３と三角形Ｐ３Ｐ７Ｐ８はそれぞれ相似であることから、被写体５５までの距離ｄは次式で求められる。
【０００３】
(数５)
ｄ＝Ｂ・ｆ／（Ｘ１＋Ｘ２）＝Ｂ・ｆ／Ｘ
Ｘは被写体５５が無限遠にあるとき、すなわち二つの被写体像５６、５７がレンズ５１、５２の光軸５８、５９とフォトセンサアレイの交点にある場合を基準とした２像の相対変移である。Ｂとｆは定数であるので、Ｘを検出することで距離ｄを求めることができる。
測距精度を上げるためには、２像の相対変位Ｘを精密に求めることが必要になる。しかしながら、フォトセンサの物理的配置（ピッチ）にて決まる精度・分解能以上には直接求めることはできないので、まずフォトセンサピッチの精度で相対変位を求め、その後に補間計算を行うことにより、センサピッチ以上の精度を求める技術が特許文献１などに示されている。以下、その従来技術について説明する。
【０００４】
図４は距離検出装置の一般的な例を示す構成図、図５は補間方法の第１の従来例を説明するための図、図６は補間方法の第２の従来例を説明するための図である。図４において、５３，５４は図３に示すものと同じフォトセンサアレイであり、６２，６３はＡ／Ｄ変換器である。フォトセンサアレイ５３，５４内の各センサからのアナログ出力はＡ／Ｄ変換器６２，６３によりデジタル信号に変換される。また、６４はマイクロコンピュータのような演算処理装置（以下、マイコンという）で、２つの像の相対変位Ｘを求め、このＸにより撮像レンズの制御を行う。このように、かかる距離検出装置はマイコンを用いてシステムを組むのが一般的である。いま、Ａ／Ｄ変換されたフォトセンサアレイ５３，５４の出力値をそれぞれＬ（１），Ｌ（２），・・・，Ｌ（Ｍ１）， Ｒ（１），Ｒ（２），・・・，Ｒ（Ｍ２）とし、Ｘ＝ｉ・p（pはフォトセンサピッチ）という２つの像の相対変位に対する、像の不一致度を示す評価関数ｆ（ｉ）は例えば（１）式や（２）式で与えられる。
【０００５】
(数６)
ｆ（ｉ）≡Σ｜Ｌ（ｊ）−Ｒ（ｊ+ｉ）|  ・・・（１）
j
【０００６】
(数７)
ｆ（ｉ）≡Σ｜Ｌ（ｊ−ｓ）−Ｒ（ｊ＋ｔ）|
j
ｓ＋ｔ＝ｉ                              ・・・（２）
もし、フォトセンサアレイ５３，５４上の２つの像が相対的にｉ０フォトセンサピッチずれているとすれば、ｆ（ｉ０)＝０となる。ただし、前記Ｘが完全に光センサピッチの整数倍になることは稀なため、通常はｆ（ｉ０）＞０となる。
ｉの所定の範囲において、ｆ（ｉ）の最小値を求めることはマイコンで容易に実行できるが、これは上述のように、通常は第１次近似でしかないので、高精度の検出を行うためには補間計算が必要になる。この補間方法に関する第１の従来例を図５に示す。
【０００７】
図５および発明の実施の形態を含む以下の説明において、ｉ０はフォトセンサピッチ毎ではｆ（ｉ）の最小値を与えるｉであり、
【０００８】
(数８)
ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１） ・・・（３）
であるとする。（３）式の条件は真の相対変位Ｘがｉ０とｉ０＋１の間にあると判断するためのもので、ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）の場合はｉ０−２およびｉ０−１とｉ０＋２およびｉ０＋１の立場を入れ替えて以下同様にすればよい。
補間方法の第１の従来例は図５のように、まず点（ｉ０−１，ｆ（ｉ０−１））と点（ｉ０，ｆ（ｉ０））を結ぶ直線Ｌ０に対しその傾き−Ｂ１を求め、また点（ｉ０＋１，ｆ（ｉ０＋１））と点（ｉ０＋２，ｆ（ｉ０＋２））を結ぶ直線に対しその傾きＢ２を求める。次に点（ｉ０，ｆ（ｉ０））を通り傾きが−｛Ｂ１＋Ｋ１（Ｂ１−Ｂ２）｝である直線Ｌ２をひき、点（ｉ０＋１，ｆ（ｉ０＋１））を通り傾きがＢ１＋Ｋ１（Ｂ１−Ｂ２）である直線Ｌ３をひく。そして直線Ｌ２とＬ３の交点の横座標Ｘの値を最終的に補間された相対変位とするものである。
【０００９】
第１の従来例による補間方法を定式化すると次のようになる。すなわち、関数値ｆ（ｉ０−１）とｆ（ｉ０＋１）とを比較して、イ）ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）、ロ）ｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）、ハ）ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）のいずれの関係であるかを判定し、前記イ）の場合は下記（Ｉ）式、ロ）の場合はｘ＝ｉ０、ハ）の場合は下記（ＩＩ）式、にてそれぞれ与えられるｘまたはこれにフォトセンサピッチを乗じた値を前記相対変位量とする。
【００１０】
(数９)
ｘ＝ｉ０＋１／２−{ｆ（ｉ０＋１）−f（ｉ０）}／Ａ
Ａ＝２{Ｂ１＋Ｋ１（Ｂ１−Ｂ２）}
Ｂ１＝ｆ（ｉ０−１）−f（ｉ０）
Ｂ２＝ｆ（ｉ０＋２）−ｆ（ｉ０＋１）
（Ｋ１＝０〜０．５なる定数）                  ・・・（４）
【００１１】
(数１０)
ｘ＝ｉ０−１／２＋{ｆ（ｉ０−１）−f（ｉ０）}／Ｃ
Ｃ＝２{Ｄ１＋Ｋ１（Ｄ１−Ｄ２）}
Ｄ１＝ｆ（ｉ０＋１）−f（ｉ０）
Ｄ２＝ｆ（ｉ０−２）−ｆ（ｉ０−１）
（Ｋ１＝０〜０．５なる定数）                  ・・・（５）
この第１の従来例は、以下に説明する第２の従来例を改良するものとして発明されたものである。すなわち、補間方法の第２の実施例は、図６のように点（ｉ０−１，ｆ（ｉ０−１））と点（ｉ０，ｆ（ｉ０））を結ぶ直線Ｌ０をひき、この直線Ｌ０の傾き−Ｂ１に対し絶対値が逆で符号が逆の＋Ｂ１という傾きを持つ直線Ｌ４を点（ｉ０＋１，ｆ（ｉ０＋１））を通るようにひき、直線Ｌ０とＬ４の交点の横座標Ｘの値を最終的に補間された相対変位とするものである。ここで、補間計算の考え方には、ｆ（ｘ）のグラフはｆ（ｘ）の真の最小値を与えるx＝x０の近傍では左右対称であり、また一次式で表されるグラフ（直線）ではないという前提があり、これによると第２の従来例は以下の問題を内在している。なお、第１および第２の従来例とも、上述以外に、x＝x０の近傍でｆ（ｘ）は、ｘ＜x０の範囲では単調減少でｘ＞x０の範囲では単調増加である、という前提もおいている。
【００１２】
すなわち上述の内在する問題とは、点（ｉ０，ｆ（ｉ０））を通る傾き−Ｂ１の直線と点（ｉ０＋１，ｆ（ｉ０＋１））を通る傾き＋Ｂ１の直線の交点の横座標が（ｘ）の真の最小値を与えるx＝x０と一致するのは、ｆ（ｉ０）＝ｆ（ｉ０＋１）の場合しかない、ということである。通常はｆ（ｉ０）とｆ（ｉ０＋１）は等しくないため、第２の従来例では基本的には誤差を免れないものとなっている。これに対し、第1の従来例では、点（ｉ０，ｆ（ｉ０））および点（ｉ０＋１，ｆ（ｉ０＋１））をそれぞれ通る２つの直線の傾きの絶対値を、第２の従来例のＢ１に対し修正項Ｋ１（Ｂ１−Ｂ２）を付加してＢ１＋Ｋ１（Ｂ１−Ｂ２）と修正することにより（Ｋ１＝０〜０．５なる定数）、ｆ（ｉ０）とｆ（ｉ０＋１）が等しくない場合でも、２つの直線の交点の横座標が真の最小値を与えるx＝x０に近い補間値となるようにしたものである。
【００１３】
一方、補間計算に関しその信頼性を評価して、その補間計算が真の相対変位を与えるものかを判断する手法も提案されている。これは、遠近混在被写体や繰り返しパターンを含む被写体などがいわゆる偽合焦を引き起こすことがあるためで、f（ｉ０）が所定値より大きい場合は像の一致度が低く、信頼性が低いと判断する手法などが知られている（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特公平７−５４３７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４５２１号公報（第４，６頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように相対変位Ｘが完全に光センサピッチの整数倍になることは稀であるため、f（ｉ０）により信頼性の判断を行う場合は判定値のその分余裕をとっておく必要がある。例えば、図７に示すようにf（ｉ０）がf（ｉ０＋１）とほとんど等しいときが最も真の最小値とf（ｉ０）の差が大きいと考えられるが、この場合でも像の一致度が低いと誤判定しないようにしなければならない。図７に示す評価関数の真の最小値は、例えば図７に示すように点（ｉ０−１，f（ｉ０−１））と点（ｉ０，f（ｉ０））を結ぶ直線と点（ｉ０＋１，f（ｉ０＋１））と点（ｉ０＋２，f（ｉ０＋２））を結ぶ交点の高さ（y座標の値）ｆｍｉｎとして推定され、ｆｍｉｎは十分小さく像の一致度は高いと判断することができる。一方、f（ｉ０）自体の値はさほど小さいものではないが、このケースに対して像の一致度が低いと誤判定しないようにするために、f（ｉ０）に対する判定値はある程度大きくせざるを得ない。このように判定値が大きめになっているため、図７のケースとは逆に、f（ｉ０−１）がf（ｉ０＋１）とほとんど等しくf（ｉ０）が真の最小値とほとんど等しいと考えられる場合に対しては、本当は像の一致度が低いのにも関わらず一致度が高いと判断されてしまうことがあるなど、信頼性が正しく判断されない場合が出てしまうという課題がある。
【００１５】
また、上述の第１の従来例および第２の従来例で示した補間方法では、ｆ（ｘ）の真の最小値を与えるx＝x０の近傍におけるｆ（ｘ）が、x＝x０に対し左右対称であることを前提としている。これを根拠に、背景技術で説明した補間方法および、ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）の場合はｉ０とｉ０＋１の間に真の相対変位が存在し、ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）の場合はｉ０−１とｉ０の間に真の相対変位が存在するという判断を行っている。すなわち、従来の距離測定方法はこの左右対称性に拠るところ大であるが、この左右対称性が崩れる場合がある。以下に左右対称性が崩れる場合について説明する。
通常２つのフォトセンサアレイの出力は相対変位を除いて等しい。ｊをフォトセンサアレイ中のフォトセンサ番号、Ｉｍｇ（ｊ）をイメージ信号を表わす関数、ｚを相対変位とすると、２つのフォトセンサアレイの出力Ｌ（ｊ），Ｒ（ｊ）は、Ｌ（ｊ）＝Ｉｍｇ（ｊ＋ｚ），Ｒ（ｊ）＝Ｉｍｇ（ｊ）というように表わされる。これより、例えば（１）式中の｜Ｌ（ｊ）−Ｒ（ｊ+ｉ）|は|Ｉｍｇ（ｊ＋ｚ）−Ｉｍｇ（ｊ＋ｉ）|となり、（１）式のｆ（ｉ）のグラフがｉ＝ｚに対し対称になることがわかる。逆にＬ（ｊ），Ｒ（ｊ）が同一の関数Ｉｍｇ（ｊ）により表わせない場合、評価関数も左右対称とならない場合が出てくる。
【００１６】
Ｌ（ｊ），Ｒ（ｊ）が同一の関数Ｉｍｇ（ｊ）により表わせない第１の場合が距離の異なる複数の被写体の映像を同時にフォトセンサアレイに受けた、いわゆる遠近混在の場合である。この場合Ｌ（ｊ），Ｒ（ｊ）は、Ｌ（ｊ）＝Ｉｍｇ１（ｊ＋ｚ１）＋Ｉｍｇ２（ｊ＋ｚ２），Ｒ（ｊ）＝Ｉｍｇ１（ｊ）＋Ｉｍｇ２（ｊ）というように表わされる。なお、これは距離の異なる２つの被写体が存在し、それぞれの相対変位がそれぞれｚ１，ｚ２である場合を想定している。この場合、評価関数として｜（Ｉｍｇ１（ｊ＋ｚ１）＋Ｉｍｇ２（ｊ＋ｚ２））−（Ｉｍｇ１（ｊ＋ｉ）＋Ｉｍｇ２（ｊ＋ｉ））｜＝｜（Ｉｍｇ１（ｊ＋ｚ１）−Ｉｍｇ１（ｊ＋ｉ））＋（Ｉｍｇ２（ｊ＋ｚ２）−Ｉｍｇ２（ｊ＋ｉ））｜の計算を行う必要があるが、全体を把握するためにこれを｜Ｉｍｇ１（ｊ＋ｚ１）−Ｉｍｇ１（ｊ＋ｉ）｜＋｜Ｉｍｇ２（ｊ＋ｚ２）−Ｉｍｇ２（ｊ＋ｉ）｜で置換して、考察を行う。これはすなわち２つの被写体に関する評価関数をそれぞれ独立に求め、最後に足し合わすことに相当する。図８にその例を示すが、グラフＩｍｇ１，Ｉｍｇ２はそれぞれ対称であるにも関わらず、グラフＩｍｇ１＋Ｉｍｇ２は左右対称になっていない。なお、上の絶対値式に関する置換が正しくないのは２つのグラフＩｍｇ１，Ｉｍｇ２の最小値を与える相対変位ｚ１とｚ２の間の区間のみであり、全体の傾向を把握するのに上の置換は問題ない。
【００１７】
Ｌ（ｊ），Ｒ（ｊ）が同一の関数Ｉｍｇ（ｊ）により表わせない第２の場合が、点光源などの被写体映像の急峻な変化にフォトセンサが追随しきれない場合である。すなわち、被写体像のもつ周波数成分が高すぎて、フォトセンサアレイのフォトセンサピッチで決まるサンプリングでは被写体像を再現しきれず、Ｌ（ｊ），Ｒ（ｊ）が異なる関数形となってしまう場合である。この場合の例を、図９〜１５に示す。図９に示すように、同じ点光源に対し２つのフォトセンサアレイＬＥＦＴ，ＲＩＧＨＴで異なるフォトセンサ出力を得て、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように２つの像の相対変位を順次シフトさせて評価関数を求めていくと図１１のように左右非対称なグラフになる。
上記以外にも、低コントラストの被写体は正規の信号とノイズの差が小さい、いわゆるＳＮ比が小さい状態のためＬ（ｊ），Ｒ（ｊ）が同形になりにくく、左右対称性が崩れる場合がある。さらに、縞模様などの繰り返しパターンの被写体では被写体像の繰り返しピッチとフォトセンサセンサピッチの関係でモアレが生じたり、繰り返しパターンに例えばグラデーションなどのパターンが重畳されて、上述のＩｍｇ１（ｊ）が繰り返しパターン、Ｉｍｇ２（ｊ）がモアレやグラデーションなどのパターンといった組み合わせになり、評価関数の左右対称性の崩れに繋がることがある。
【００１８】
このように評価関数の左右対称性が崩れることは上述の補間方法に対する根拠を失うことでもあり、さらに左右対称性の崩れが激しくなると図１２に示すように（ｉ０−１，ｆ（ｉ０−１））と（ｉ０，ｆ（ｉ０））を結ぶ直線と（ｉ０＋１，ｆ（ｉ０＋１））と（ｉ０＋２，ｆ（ｉ０＋２））を結ぶ直線の交点がｉ０とｉ０＋１の間に存在しなくなり、ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）の場合はｉ０とｉ０＋１の間に真の相対変位が存在し、ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）の場合はｉ０−１とｉ０の間に真の相対変位が存在するという上述の判断にも疑義が生じることに繋がり、左右対称性の崩れは補間計算の結果の信頼性に問題を生じさせることになる。
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、上述の信頼性に問題があることを検出することにより、問題のある被写体にも対処することのできる距離測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そこで、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、被写体から放射または反射される光束のうちの互いに異なる部分の光束を少なくとも２つのフォトセンサアレイ上にそれぞれ投影し、該各センサアレイ上に形成される被写体像の相対変位から前記被写体までの距離を求めるために、
前記フォトセンサアレイのセンサピッチのｉ（整数）倍の変位量に対する前記２つの像の不一致度を示す尺度ｆ（ｉ）とその最小値を与えるｉの値ｉ０、そのときの関数値ｆ（ｉ０）および該ｉ０の前後のｉ０−１，ｉ０−２，ｉ０＋１，ｉ０＋２に対応する関数値ｆ（ｉ０−１），ｆ（ｉ０−２），ｆ（ｉ０＋１），ｆ（ｉ０＋２）をそれぞれ求め、されにこれらの値から前記相対変位量を補間計算により求めるとともに、補間計算の信頼度を示す関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）に対し前記関数値ｆ（ｉ０−１）とｆ（ｉ０＋１）とを比較して、
イ）ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）
ロ）ｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）
ハ）ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）
のいずれの関係であるかを判定し、
前記イ）の場合はｘ０＝ｆ（ｉ０−１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ３＝ｆ（ｉ０＋２）として関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）を計算し、
ロ）の場合はｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝ｆ（ｉ０）とし、
ハ）の場合はｘ０＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０−１），ｘ３＝ｆ（ｉ０−２）として関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）を計算し、該関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）の値が所定値Ｈを超えるときに前記補間計算の信頼性が低いと判断する距離測定方法であることを特徴とする。
【００２０】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）が下記（Ｉ）式により表されることを特徴とする。
【００２１】
(数１１)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝Ａ１／Ａ２
Ａ１＝２ｘ０・ｘ２−ｘ０・ｘ３＋２ｘ１・ｘ３−３ｘ１・ｘ２
Ｂ１＝ｘ０−ｘ１−ｘ２＋ｘ３                              ・・・（Ｉ）
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）が下記（ＩＩ）式により表されることを特徴とする。
【００２２】
(数１２)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝（２ｘ１−ｘ０＋ｘ２−ｋ１（ｘ３−ｘ２））／２
ｋ１＝０〜０．５の定数                                    ・・・（ＩＩ）
請求項４に係る発明は、請求項２または３に係る発明において、前記フォトセンサの出力をｎビットのＡＤ変換器によりデジタル化し、該デジタル化したフォトセンサ出力を一つのフォトセンサアレイあたりｍデータを使って前記２つの像の不一致度を示す前記尺度ｆ（ｉ）を計算し、フォトセンサ出力の平均ランダムばらつきをａ％とするときに前記所定値Ｈが下記（ＩＩＩ）式により表されることを特徴とする。
【００２３】
(数１３)
Ｈ＝ｋ２・（ａ／１００）・２ｎ・ｍ
ｋ２＝０．１〜１．０の定数                          ・・・（ＩＩＩ）
請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記関数ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）が下記（ＩＶ）式により表されるとともに、前記所定値Ｈが０であることを特徴とする。
【００２４】
(数１４)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝ｘ１＋ｘ３−２ｘ２      ・・・（ＩＶ）
【発明の効果】
【００２５】
この発明の距離測定方法は、三角測距の原理に基づき被写体までの距離を測定する際に計算される２つの被写体像の相関を示す評価関数に関し、真の最小値を推定して真の最小値自体や真の最小値を与える相対変位を評価することにより、距離測定結果の信頼性評価精度を向上することのできる距離測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、補間計算により真の相対変位ｘを求めるだけではなく、真の最小値ｆ（ｘ）も推定して所定値Ｈと比較することにより信頼性評価を行なう。所定値Ｈについては、フォトセンサのランダムばらつき（a％）、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化されたフォトセンサ出力の平均ビット数（ｎ）、評価関数の計算に適用する１フォトセンサアレイあたりのフォトセンサ数（ｍ）を考慮して決めるとよい。さらに、低コントラスト被写体などフォトセンサ出力のＳＮ比が低い場合などに対処するため、推定された真の相対変位と背景技術の項で説明したｉ０との位置関係による信頼性評価も実施するとよい。
以下、詳細について実施例により説明を行なう。
【実施例１】
【００２７】
実施例１は、ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）が成り立ち、真の相対変位がｉ０と（ｉ０＋１）の間にあると判断されるとき、図７に示すように点（ｉ０−１，f（ｉ０−１））と点（ｉ０，f（ｉ０））を結ぶ直線と点（ｉ０＋１，f（ｉ０＋１））と点（ｉ０＋２，f（ｉ０＋２））を結ぶ交点の高さ（y座標の値）ｆｍｉｎをもとめて所定値Ｈと比較を行なうものである。ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）という条件は真の相対変位Ｘがｉ０とｉ０＋１の間にあると判断するためのもので、ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）の場合はｉ０−２およびｉ０−１とｉ０＋２およびｉ０＋１の立場を入れ替えて以下同様にすればよい。なお、ｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）の場合は補間を行なわず、f（ｉ０）が真の最小値であるとする。
計算の詳細は省略するが、ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）の場合、ｘ０＝ｆ（ｉ０−１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ３＝ｆ（ｉ０＋２）とすると、ｆｍｉｎ＝ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）は次式で与えられる。
【００２８】
(数１５)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝Ａ１／Ａ２
Ａ１＝２ｘ０・ｘ２−ｘ０・ｘ３＋２ｘ１・ｘ３−３ｘ１・ｘ２
Ｂ１＝ｘ０−ｘ１−ｘ２＋ｘ３                                ・・・（Ｉ）
上述のように、ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）の場合はｉ０−２およびｉ０−１とｉ０＋２およびｉ０＋１の立場を入れ替えて、ｘ０＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０−１），ｘ３＝ｆ（ｉ０−２）とすればよい。なお、上述のようにｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）の場合は、ｆｍｉｎ＝ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝ｆ（ｉ０）とおく。
【００２９】
所定値Ｈの決め方としては、フォトセンサのランダムばらつき（a％）、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化されたフォトセンサ出力の平均ビット数（ｎ）、評価関数の計算に適用する１フォトセンサアレイあたりのフォトセンサ数（ｍ）を考慮して、次式のように決めるとよい。なお、ｋ１は調整用の定数である。
【００３０】
(数１６)
Ｈ＝ｋ２・（ａ／１００）・２ｎ・ｍ
ｋ２＝０．１〜１．０の定数                          ・・・（ＩＩＩ）
（ＩＩＩ）式は、真の最小値はランダムばらつきを除けばゼロになるはず、という考え方に基づいている。求めたｆｍｉｎ＝ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）が所定値Ｈより大きいと相関が低く、信頼性が低いと判断する。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は、背景技術の項で説明した補間計算に関する第１の従来例の考え方に基づき、真の最小値を推定するものである。すなわち、図５に示すｆｍｉｎを求めて所定値Ｈと比較を行なう。計算の詳細は省略するが、実施例１と同様に、ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）の場合、ｘ０＝ｆ（ｉ０−１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ３＝ｆ（ｉ０＋２）とし、ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）の場合は、ｘ０＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０−１），ｘ３＝ｆ（ｉ０−２）とすれば、ｆｍｉｎ＝ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）は次式で与えられる。
【００３２】
(数１７)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝（２ｘ１−ｘ０＋ｘ２−ｋ１（ｘ３−ｘ２））／２
ｋ１＝０〜０．５の定数                                    ・・・（ＩＩ）
なお、ｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）の場合は、実施例１と同様に、ｆｍｉｎ＝ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝ｆ（ｉ０）とおく。また、ｋ１＝０の場合は、上述の補間計算に関する第２の実施例に対応したものになる。
所定値Ｈの決め方についても実施例１と同様である。
【実施例３】
【００３３】
低コントラストの被写体は上述のＬ（ｊ）とＲ（j）の変化が乏しくほぼ同一の値をとるため、評価関数の算出において計算される｜Ｌ（j）−Ｒ（ｊ＋ｉ）｜や｜Ｌ（j−ｓ）−Ｒ（ｊ＋ｔ）｜もほとんどゼロに近い値となり、結局評価関数自体の値も小さなものになる。（Ｉ）式や（ＩＩ）式中のｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３がゼロに近い値だと、評価関数の左右対称性が崩れても（Ｉ）式や（ＩＩ）式で推定される真の最小値が所定値Ｈを下回ってしまう可能性がある。この場合、左右対称性が崩れていて上述のように信頼性に問題ありと判断すべきところを、問題なしと誤判断してしまうことになる。このような場合には、直接評価関数の左右対称性の崩れを評価するのが有効である。但し、低コントラストの被写体に対する評価関数はＳＮ比が小さいため、はっきりと左右対称性が崩れているものだけを検出するとよい。すなわち、図１２に示すように、ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）が成り立ち、真の相対変位がｉ０と（ｉ０＋１）の間にあるにもかかわらず、点（ｉ０−１，f（ｉ０−１））と点（ｉ０，f（ｉ０））を結ぶ直線と点（ｉ０＋１，f（ｉ０＋１））と点（ｉ０＋２，f（ｉ０＋２））を結ぶ交点がｉ０と（ｉ０＋１）の間にないという場合を検出するものである。実施例１と同様、ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）という条件は真の相対変位Ｘがｉ０とｉ０＋１の間にあるはずと判断するためのもので、ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）の場合はｉ０−２およびｉ０−１とｉ０＋２およびｉ０＋１の立場を入れ替えて以下同様にすればよい。なお、ｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）の場合、以下の判断は行なわない。
【００３４】
計算の詳細は省略するが、実施例１や２と同様に、ｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）の場合、ｘ０＝ｆ（ｉ０−１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ３＝ｆ（ｉ０＋２）とし、ｆ（ｉ０−１）＜ｆ（ｉ０＋１）の場合は、ｘ０＝ｆ（ｉ０＋１），ｘ１＝ｆ（ｉ０），ｘ２＝ｆ（ｉ０−１），ｘ３＝ｆ（ｉ０−２）として、次式のｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）が正であると、上記の直線の交点があるべき範囲から外れるため（図１２の場合、交点がｉ０より左に存在する）信頼性に問題ありと判断する。
【００３５】
(数１８)
ｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）＝ｘ１＋ｘ３−２ｘ２      ・・・（ＩＶ）
【実施例４】
【００３６】
図１に第４の実施例として、本発明に係わり図４のマイコン６４により実行される信頼性判定に関するフローチャートを示す。
図１に示すフローチャートにおいて、Ｓ１〜Ｓ３でマイコン６４がフォトセンサアレイ５３，５４のアナログ出力をＡ／Ｄ変換器６２，６３によりデジタル変換したデータを取り込み、不一致度を示す評価関数f（ｉ）およびその最小値を与えるｉ＝ｉ０を求める。次にＳ４で４つのフラグＦＬＧ１，ＦＬＧ２，ＦＬＧ３，ＥＱＦをゼロに初期化する。ＦＬＧ１，ＦＬＧ２，ＦＬＧ３は、それぞれ上述の実施例１，２，３で示した判断を行なって信頼性に問題ありと判断されると”１”となるフラグである。フラグＥＱＦはｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）のときに”１”となり、それ以外のときには”０”となるフラグである。Ｓ５でｆ（ｉ０−１）とｆ（ｉ０＋１）の大小比較を行い、等しいと判断されるとＳ６に分岐し、ＥＱＦが”１”にセットされてサブルーチンＳＩＮＲＡＩＳＥＩをコールする。一方、Ｓ５でｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）もしくはＳ５でｆ（ｉ０−１）＞ｆ（ｉ０＋１）と判断されると、Ｓ７もしくはＳ８に分岐してそれぞれｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３の値がセットされてサブルーチンＳＩＮＲＡＩＳＥＩをコールする。サブルーチンＳＩＮＲＡＩＳＥＩで信頼性が判定され、その結果に従いフラグＦＬＧ１，ＦＬＧ２，ＦＬＧ３の値が決定されると、動作を終了する。
【００３７】
図２にサブルーチンＳＩＮＲＡＩＳＥＩに関するフローチャートを示す。まず、Ｓ９でＥＱＦ＝０か、すなわちｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）が成り立つかの判定を行い、成り立つと判断されるとＳ１０に分岐する。ｆ（ｉ０−１）＝ｆ（ｉ０＋１）が成り立つ場合は補間処理を行なう意味がないと判断し、Ｓ１０ではｆ（ｉ０）が真の最小値であると見なして所定値Ｈとの大小関係を比較する。ｆ（ｉ０）＞Ｈであると判断されると、ＦＬＧ１およびＦＬＧ２を”１”にセットして、サブルーチンの処理を終了する。Ｓ１０においてｆ（ｉ０）≦Ｈであると判断されると、そのまま（ＦＬＧ１およびＦＬＧ２が”０”のまま）サブルーチンの処理を終了する。
Ｓ９でＥＱＦが０でない、すなわちｆ（ｉ０−１）とｆ（ｉ０＋１）が等しくないと判断されると、Ｓ１２に分岐する。Ｓ１２において真の最小値に関しｇ１，ｇ２の２つの推定値を計算するとともに、実施例３にて説明した評価関数の左右対称性の崩れを判断するｇ３を計算する。なお、ｇ１，ｇ２，ｇ３はそれぞれ実施例１，２，３で説明したｇ（ｘ０，ｘ１，ｘ２，ｘ３）に対応する。
【００３８】
Ｓ１３でｇ１を所定値Ｈと比較し、ｇ１＞ＨであればＳ１４に分岐してＦＬＧ１を”１”にセットしてＳ１５に進む。Ｓ１３でｇ１≦Ｈと判断されればそのままＳ１５に分岐する。Ｓ１５ではｇ２を所定値Ｈと比較し、ｇ２＞ＨであればＳ１６に分岐してＦＬＧ２を”１”にセットしてＳ１７に進む。Ｓ１５でｇ２≦Ｈと判断されればそのままＳ１７に分岐する。Ｓ１７ではｇ３を所定値”０”と比較し、ｇ３＞０であればＳ１８に分岐してＦＬＧ３を”１”にセットしてサブルーチンの処理を終了する。Ｓ１７でｇ１≦０と判断されると、そのままサブルーチンの処理を終了する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態を説明するためのフローチャートである。
【図２】サブルーチンＳＩＮＲＡＩＳＥＩについて説明するためのフローチャートである。
【図３】三角測距の原理に基づく距離測定原理図である。
【図４】距離検出装置の一般的な例を示す構成図である。
【図５】補間方法に関する第1の従来例を説明するための図である。
【図６】補間方法に関する第２の従来例を説明するための図である。
【図７】f（ｉ０）がf（ｉ０＋１）とほとんど等しい場合について説明するための図である。
【図８】評価関数が左右対称にならない場合について説明するための図である。
【図９】点光源に対し２つのフォトセンサアレイの出力が等しくない例を説明するための図である。
【図１０】図９に示すフォトセンサアレイ出力の相対位置を変化させて比較する図である。
【図１１】図９に示すフォトセンサアレイ出力から得られる評価関数について説明するための図である。
【図１２】本発明の実施例３について説明するための図である。
【符号の説明】
【００４０】
５１，５２                                レンズ
５３，５４                                フォトセンサアレイ
５５                                      被写体
５６，５７                                被写体像
５８，５９                                光軸
６２，６３                                Ａ／Ｄ変換器
６４                                      演算処理装置（マイコン）
ＦＬＧ１，ＦＬＧ２，ＦＬＧ２，ＥＱＦ      フラグ
ｆｍｉｎ                                  推定された真の最小値
Ｈ                                        信頼性評価の基準値
ｋ１，ｋ２                                定数
【図１】
2005114581.tif 000003
【図２】
2005114581.tif 000004
【図３】
2005114581.tif 000005
【図４】
2005114581.tif 000006
【図５】
2005114581.tif 000007
【図６】
2005114581.tif 000008
【図７】
2005114581.tif 000009
【図８】
2005114581.tif 000010
【図９】
2005114581.tif 000011
【図１０】
2005114581.tif 000012
【図１１】
2005114581.tif 000013
【図１２】
2005114581.tif 000014