JP2000249907A

JP2000249907A - 測距装置及び測距方法

Info

Publication number: JP2000249907A
Application number: JP5181599A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ichinomiya; 敬一宮
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】循環シフトレジスタを用いた測距装置の測距時
間を短縮する。【解決手段】ステップＳ２０３からＳ２０５の外光飽和
制御時の蓄積時間の制御量（１／２）よりも、ステップ
Ｓ２０６からＳ２０８のオートゲインコントロール（Ａ
ＧＣ）時の蓄積時間の制御量（１／４）を大きくするこ
とで、全体の処理時間を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象との距離
を光学的に測定する測距装置及び測距方法に関し、例え
ば、カメラのＡＦ機構に適用して特に好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】測定対象との距離を測定する測距装置
は、従来よりよく知られている。例えば、本出願人は、
センサーアレイと、このセンサーアレイからの電荷を蓄
積転送可能な、スキム機能を備えた循環シフトレジスタ
（以下、「スキムＣＣＤセンサー」と言う。）を用いた
測距装置を提案している。この測距装置は、信号光を測
距対象に投射する投光部と、その測距対象からの反射光
を受光する第１及び第２のセンサーアレイ並びに信号転
送及び加算用のＣＣＤを含む受光部とを有し、投光部の
オン／オフに同期して測距対象から得られた反射光を光
電変換して蓄積、加算するようになっている。また、不
要な外光成分によってセンサー出力が飽和しないよう
に、１回の蓄積時間を制御する電子シャッター機能を有
している。

【０００３】図６に、この測距装置の構成を示す。同図
において、１０１は、第１の光路を形成する第１の受光
レンズ、１０２は、第２の光路を形成する第２の受光レ
ンズ、１０３は、測距対象にスポット投光を行う投光レ
ンズ、１０４は、オン／オフ動作してスポット投光を行
う発光素子（ＩＲＥＤ）である。１０５は、多数の光電
変換素子がリニアに配列された第１のセンサーアレイ、
１０６は、同様に構成された第２のセンサーアレイ、１
０７は、第１のセンサーアレイ１０５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を実行す
る第１のクリアー部であり、ＩＧＣパルスにより駆動さ
れる。１０８は、同様に、第２のセンサーアレイ１０６
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
ター機能を実行する第２のクリアー部であり、やはりＩ
ＧＣパルスにより駆動される。

【０００４】１０９は、オン蓄積部とオフ蓄積部を含む
第１の電荷蓄積部であり、発光素子１０４のオンとオフ
の期間に夫々第１のセンサーアレイ１０５から得られた
電荷をＳＴ１パルスとＳＴ２パルスにより各画素単位で
蓄積する。１１０は、同様に構成された第２の電荷蓄積
部であり、発光素子１０４のオンとオフの期間に夫々第
２のセンサーアレイ１０６から得られた電荷を、やはり
ＳＴ１パルスとＳＴ２パルスにより各画素単位で蓄積す
る。１１１は、ＣＣＤ等からなる第１の電荷転送ゲート
であり、第１の電荷蓄積部１０９に蓄積されている電荷
を、後続する電荷転送手段１１３にＳＨパルスによりパ
ラレルに転送する。１１３は、例えば、ＣＣＤからなる
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、その中を電荷が循環することにより、第１の電
荷蓄積部１０９のオンとオフの期間の電荷を夫々に順次
加算していく。この循環部を形成するリング状の部分が
リングＣＣＤ１１３ｂ、循環部を構成しない部分がリニ
アＣＣＤ１１３ａとなっている。１１２は、第１の電荷
転送ゲート１１１と同様の第２の電荷転送ゲートであ
り、１１４は、第１の電荷転送手段１１３と同様の第２
の電荷転送手段である。

【０００５】１１５は、第１の初期化手段であり、ＣＣ
ＤＣＬＲパルスにより、第１の電荷転送手段１１３から
電荷を排斥して、その初期化を行う。１１６は、その第
１の初期化手段１１５と同様の第２の初期化手段であ
る。１１７は、一定量の電荷の排斥を行う第１のスキム
手段であり、１１８は、同様の第２のスキム手段であ
る。１１９は、その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１１３内の電荷量を非破壊で、
即ち、電荷を残したまま読みだすものである。１２０
は、同様の第２の出力手段である。１２１は、第１の電
荷転送手段１１３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。１２２は、同様に、第
２の電荷転送手段１１４からＯＳ２信号を出力するため
の出力手段である。また、１２５は、全体的な制御及び
測距に必要な各種演算を行うＣＰＵを含む制御部であ
る。

【０００６】図７に、この測距装置によってアクティブ
方式の測距を行う場合の従来の動作を示す。

【０００７】まず、ステップＳ１０１で、発光素子（Ｉ
ＲＥＤ）を所定周期で点滅投光（投光オン／オフ）させ
る。

【０００８】次に、ステップＳ１０２で、スキムＣＣＤ
センサーと制御部との間で通信を行い、スキムＣＣＤセ
ンサーの電子シャッター開時間を最大に設定する。

【０００９】次に、ステップＳ１０３において、例え
ば、Ａ／Ｄ変換器等を用いて、１回の蓄積によるスキム
ＣＣＤセンサーの出力のうち、投光オフ時の出力信号が
いくらあるかを検出することにより、発光素子からの信
号光以外の外光量を検出する。

【００１０】次のステップＳ１０４では、上記ステップ
Ｓ１０３で検出した外光量が、予め設定した第１の所定
値よりも大きいか否かを判別する。外光量が第１の所定
値よりも大きくない時には、スキムＣＣＤセンサー出力
等が外光成分により飽和しないものとして、ステップＳ
１０６に進む。

【００１１】一方、上記ステップＳ１０４で、外光成分
の量が第１の所定値よりも大きい時には、スキムＣＣＤ
センサー出力等が外光成分により飽和するものとして、
ステップＳ１０５に進む。

【００１２】ステップＳ１０５では、１回の蓄積時間を
短くするために、電子シャッター開時間を１／２に設定
し、ステップＳ１０３に戻る。

【００１３】このステップＳ１０３からステップＳ１０
５までの動作を、外光によりスキムＣＣＤセンサーの出
力等が飽和しなくなるまで繰り返し、センサーの蓄積時
間を適正な値に設定する（外光飽和制御）。

【００１４】そして、ステップＳ１０６において、例え
ば、１回の蓄積によるスキムＣＣＤセンサーの出力信号
（投光オン信号及び投光オフ信号）を夫々Ａ／Ｄ変換
し、そのＡ／Ｄ変換値を基に、制御部で、（投光オン信号）−（投光オフ信号）を演算して、測定対象からの反射光（信号光）の量を検
出する。

【００１５】次のステップＳ１０７では、上記ステップ
Ｓ１０６で検出した測定対象からの反射光成分の量が、
予め設定した第２の所定値よりも大きいか否かを判別す
る。測定対象からの反射光成分の量が第２の所定値より
も大きくない時には、測定対象からの反射光成分により
スキムＣＣＤセンサーの出力等が飽和しないものとし
て、ステップＳ１０９に進む。

【００１６】一方、上記ステップＳ１０７で、測定対象
からの反射光成分の量が第２の所定値よりも大きい時に
は、測定対象からの反射光成分によりスキムＣＣＤセン
サーの出力等が飽和するものとして、ステップＳ１０８
に進む。

【００１７】ステップＳ１０８では、１回の蓄積時間を
短くするために、電子シャッター開時間を更に１／２に
設定し、ステップＳ１０６に戻る。

【００１８】このステップＳ１０６からステップＳ１０
８までの動作を、測定対象からの反射光成分によりスキ
ムＣＣＤセンサーの出力等が飽和しなくなるまで繰り返
し、センサーの蓄積時間を適正な値に設定する（ＡＧ
Ｃ：オートゲインコントロール）。

【００１９】そして、ステップＳ１０９で、上述した外
光飽和制御及びＡＧＣにより適正に制御された蓄積時間
で本来の測距動作を行い、続くステップＳ１１０で、Ｉ
ＲＥＤを消灯し、一連の動作を終了する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述した制御動作にお
いて、外光飽和制御時に外光量のみを判定して蓄積時間
を短くすると、以降の測定において、外光量は減るが、
測定対象からの反射光量も同様に減ってしまうため、Ｓ
／Ｎ比が悪くなる。そこで、一般的には、この蓄積時間
の変更は小刻みに行う必要が有る。

【００２１】一方、ＡＧＣ時に測定対象からの反射光量
を判定して蓄積時間を短くする割合を、上述した外光飽
和制御時と同様に小刻みにすると、例えば、近距離の測
定対象を測距する場合など、測定対象からの反射光が大
きい時、適正な反射光量まで制御する（蓄積時間を短く
する）のに非常に時間がかかり、結果的に、測距時間全
体が長くなってしまう。

【００２２】そこで、本発明の目的は、蓄積時間制御に
かかる時間を短縮して、測距時間全体を短縮することが
できる測距装置及び測距方法を提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の測距装置は、距離を測定したい測定対象に光を
投射する投光手段と、前記測定対象からの反射光を受光
する受光手段と、その受光手段での受光量に基づいて生
成された信号を蓄積しながら転送する蓄積転送手段と、
前記投光手段の非投光時における前記受光手段での受光
量に基づいて生成された信号を蓄積しながら転送して得
られた前記蓄積転送手段の出力を第１の所定値と比較
し、その比較結果に基づいて、前記蓄積転送手段による
蓄積時間を第１の割合で制御し、一方、前記投光手段の
投光時における前記受光手段での受光量に基づいて生成
された信号を蓄積しながら転送して得られた前記蓄積転
送手段の出力を第２の所定値と比較し、その比較結果に
基づいて、前記蓄積転送手段による蓄積時間を、前記第
１の割合とは異なる第２の割合で制御し、これらの制御
の結果、前記投光手段の投光時と非投光時に夫々得られ
た前記蓄積転送手段の出力に基づいて前記測定対象まで
の距離を算出する制御手段と、を有する。

【００２４】本発明の一態様では、前記蓄積転送手段が
循環シフトレジスタを含む。

【００２５】本発明の一態様では、前記蓄積転送手段が
電子シャッター手段を含み、前記制御手段が、その電子
シャッター手段を制御する。

【００２６】本発明の一態様では、前記第２の割合が前
記第１の割合よりも大きい。

【００２７】また、本発明の測距方法は、距離を測定し
たい測定対象に投光手段により光を投射し、前記測定対
象からの反射光を受光手段により受光し、前記受光手段
での受光量に基づいて生成された信号を蓄積転送手段に
より蓄積しながら転送し、前記投光手段の投光時と非投
光時に夫々得られた前記蓄積転送手段の出力に基づいて
前記測定対象までの距離を算出する測距方法において、
前記投光手段の非投光時における前記受光手段での受光
量に基づいて生成された信号を蓄積しながら転送して得
られた前記蓄積転送手段の出力を第１の所定値と比較
し、その比較結果に基づいて、前記蓄積転送手段による
蓄積時間を第１の割合で制御し、一方、前記投光手段の
投光時における前記受光手段での受光量に基づいて生成
された信号を蓄積しながら転送して得られた前記蓄積転
送手段の出力を第２の所定値と比較し、その比較結果に
基づいて、前記蓄積転送手段による蓄積時間を、前記第
１の割合とは異なる第２の割合で制御し、これらの制御
の結果、前記投光手段の投光時と非投光時に夫々得られ
た前記蓄積転送手段の出力に基づいて前記測定対象まで
の距離を算出する。

【００２８】本発明の一態様では、前記第２の割合が前
記第１の割合よりも大きい。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施の形
態に従い説明する。

【００３０】なお、以下に説明する実施の形態におい
て、測距装置の構成は、基本的には、図６に示したもの
と同様である。

【００３１】図２に、本発明の一実施の形態による測距
装置の要部の構成を示す。なお、ここでは、図６に示し
た一対の受光部のうちの一方のみを図示するが、他方も
同様の構成である。

【００３２】センサーアレイ１１はセンサーブロックＳ
₁〜Ｓ₅からなり、各センサーブロックＳ₁〜Ｓ₅で光
電変換された信号電荷は積分部１２で積分される。な
お、センサーアレイ１１は、図示の例の５画素に限定さ
れるものではなく、一般に、Ｎ画素（Ｎ：自然数）であ
ってよい。各積分部１２には、ＩＣＧパルスで駆動され
る電子シャッターとしてのクリア部１３が設けられてい
る。

【００３３】ＣＣＤで構成された第１の蓄積部１５と第
２の蓄積部１４がセンサーアレイ１１に並行して交互に
配列されており、各積分部１２に各一対の蓄積部１４、
１５が対応している。そして、各積分部１２で積分され
た電荷は、パルスＳＴ₁、ＳＴ₂により、それら一対の
蓄積部１４、１５に交互に転送される。

【００３４】一対の蓄積部１４、１５の出力端は、ＳＨ
パルスで駆動されるシフト部１６を介して、電荷転送手
段の第１の電荷転送部であるリニアＣＣＤ１７に接続し
ている。また、リニアＣＣＤ１７は、電荷転送手段の第
２の電荷転送部であるリングＣＣＤ１８に結合してい
る。これらのリニアＣＣＤ１７及びリングＣＣＤ１８
は、各段が、２相クロックＣＫ₁、ＣＫ₂で駆動される
２相ＣＣＤで構成されている。なお、各段は、３相ＣＣ
Ｄ、４相ＣＣＤ等で構成されてもよい。また、リニアＣ
ＣＤ１７は、ＣＣＤ１_A〜１２_Aで示される１２段、リ
ングＣＣＤ１８は、ＣＣＤ１_B〜１２_Bで示される１２
段に夫々構成されている。なお、センサーアレイ１１が
Ｎ画素の場合には、リニアＣＣＤ１７及びリングＣＣＤ
１８はいずれも（２Ｎ＋２）段になる。

【００３５】ここで、図３及び図５を参照して、センサ
ーアレイ１１からリニアＣＣＤ１７への電荷の転送動作
を説明する。

【００３６】センサーアレイ１１の各センサーブロック
Ｓ₁〜Ｓ₅で光電変換されて生成された信号電荷は、各
々の積分部１２に転送されて積分されるが、それに先立
って、図３に示すように、ＩＣＧパルスにより各積分部
１２の電荷がクリアされ、各積分部１２が初期化される
（図５の太線矢印）。

【００３７】不図示の発光ダイオード（ＩＲＥＤ）の投
光オンの期間にセンサーアレイ１１の各センサーブロッ
クＳ₁〜Ｓ₅から各積分部１２に送られて積分された電
荷は、ＳＴ₁パルスによって第１の蓄積部１５に転送さ
れる（図５の細線矢印）。次に、ＩＲＥＤの投光オフの
期間にセンサーアレイ１１の各センサーブロックＳ₁〜
Ｓ₅から各積分部１２に送られて積分された電荷は、Ｓ
Ｔ₂パルスによって第２の蓄積部１４に転送される（図
５の波線矢印）。従って、ＩＣＧパルスによる各積分部
１２のクリアからパルスＳＴ₁、ＳＴ₂による転送まで
の期間ｔ₁、ｔ ₂が積分時間になる。即ち、積分部１２
に設けられたクリア部１３は、ＩＣＧパルスの発生タイ
ミングによって各積分部１２での積分時間を制御する電
子シャッターとしての機能も有する。例えば、ＩＣＧパ
ルスのタイミングを、測定対象の輝度に応じて前後さ
せ、輝度が高くなるに従ってＳＴパルスのタイミングに
近づけて、積分時間を短くすることができる。

【００３８】ＳＴ₁パルスによって第１の蓄積部１５に
転送された投光オン時の外光＋信号光による電荷及びＳ
Ｔ₂パルスによって第２の蓄積部１４に転送された投光
オフ時の外光のみによる電荷は、ＳＨパルスによってリ
ニアＣＣＤ１７のＣＣＤ３_A〜１２_Aに夫々転送され
る。これにより、例えば、ＣＣＤ３_Aには、センサーブ
ロックＳ₁で投光オフ時に発生した電荷が転送され、Ｃ
ＣＤ４_Aには、センサーブロックＳ₁で投光オン時に発
生した電荷が転送され、ＣＣＤ５_Aには、センサーブロ
ックＳ₂で投光オフ時に発生した電荷が転送され、…と
いうように、リニアＣＣＤ１７のＣＣＤ３_A〜１２
_Aに、投光オフ時の電荷と投光オン時の電荷とが交互に
転送され、クロックＣＫ₁、ＣＫ₂によりリニアＣＣＤ
１７内を転送されていく。

【００３９】この時、投光オフ時の電荷と投光オン時の
電荷を別の蓄積部１４、１５を介して転送するようにし
ているので、投光オンとオフとでの蓄積部における暗電
流のアンバランスを低減することができる。また、投光
オフ時と投光オン時の電荷を蓄積部１４、１５で夫々所
定時間遅延させて並行的に且つ同時にリニアＣＣＤ１７
に転送するので、リニアＣＣＤ１７を駆動するクロック
ＣＫ₁、ＣＫ₂に停止期間を設ける必要がなくなるとと
もに、リニアＣＣＤ１７への転送をクロックＣＫ₁の１
クロックに同期させて行えばよいため、パルスＳＴ₁、
ＳＴ₂のタイミングを設計する上で、自由度が大きい。
また、ＳＴ₁パルスとＳＴ₂パルスをＩＲＥＤ信号の高
低に応じて発生させるようにすると、投光のオンとオフ
を逆転した場合でも、リニアＣＣＤ１７内において、１
つのセンサーブロックで発生した電荷のペアが常にオフ
→オンの順番で転送されるようにすることができる。

【００４０】図２において、リニアＣＣＤ１７のうちＣ
ＣＤ１_A、２_Aは、リニアＣＣＤ１７とリングＣＣＤ１
８との結合レイアウト上追加されたＣＣＤであるが、空
ＣＣＤとしてオフセット調整用に用いることができる。
具体的に説明すると、リングＣＣＤ１８において、電荷
は、１２_B→１１_B→１０_B→…→２_B→１_B→１２ _B
と周回するが、第２の蓄積部１４又は第１の蓄積部１５
からリニアＣＣＤ１７に電荷を転送するためのＳＨパル
スはこのリングＣＣＤ１８の１周の周期に同期してい
る。即ち、図３に示すように、リングＣＣＤ１８内で電
荷を転送するためのクロックＣＫ₁（ＣＫ₂も同じ。）
の１２クロック毎にＳＨパルスが発生する。一方、投光
のオン／オフ及びそれに同期したパルスＳＴ₁、ＳＴ₂
は全てＳＨパルスに同期しており、これにより、投光の
オン時及びオフ時に夫々各センサーブロックＳ₁〜Ｓ₅
で発生した信号電荷が、リングＣＣＤ１８内を周回する
毎に加算されていく。この時、リニアＣＣＤ１７の段数
も１２段とすることにより、このリニアＣＣＤ１７をリ
ングＣＣＤ１８と同じクロックＣＫ₁、ＣＫ₂で駆動す
ることができる。即ち、リニアＣＣＤ１７のうち、一対
の蓄積部１４、１５から電荷を受け取るための１０段の
ＣＣＤ３_A〜１２_AにＣＣＤ１_A、２_Aを加えて１２段
とすることにより、ＣＣＤ１_A、２_Aが、リニアＣＣＤ
１７とリングＣＣＤ１８とのオフセット調整用として機
能する。

【００４１】リングＣＣＤ１８のうちＣＣＤ９_Bのゲー
トはフローティングゲートになっていて、出力部２０に
接続されている。出力部２０では、ＣＣＤ９_Bにある電
荷量を電圧に変換してアンプ１０１からＯＳ信号として
出力する。また、ＲＤはリセット電位であり、パルスＲ
Ｓ₁で駆動されるＭＯＳゲートを介してＣＣＤ９_Bのフ
ローティングゲートがリセットされる。

【００４２】リングＣＣＤ１８のＣＣＤ１_Bに設けられ
ているＣＣＤＣＬＲ端子は、ＣＣＤＣＬＲパルスにより
ＣＣＤ１_Bの電荷をクリアするためのもので、デバイス
の初期化時に、この部分で、リニアＣＣＤ１７及びリン
グＣＣＤ１８の電荷をクリアする（図４参照）。

【００４３】次に、リングＣＣＤ１８に設けられたスキ
ム部１９の構成を説明する。リングＣＣＤ１８のＣＣＤ
５_BとＣＣＤ４_Bは夫々スキム用素子ＳＫ₁、ＳＫ₂に
構成されている。即ち、第１のスキム用素子ＳＫ₁に
は、一定量の電荷のみを溜めるポテンシャル井戸が構成
されており、前段のＣＣＤ６_Bから転送されてきた電荷
量が井戸の容量を越えている場合には、溢れた電荷が素
子ＤＣ₁に流れ込むようになっている。そして、ＣＣＤ
６_Bからの電荷が第１のスキム用素子ＳＫ₁と素子ＤＣ
₁に振り分けられた後、それらの電荷は、ＣＫ₂パルス
によって、第２のスキム用素子ＳＫ₂と素子ＤＣ₂に夫
々転送される。第２のスキム用素子ＳＫ₂には、第１の
スキム用素子ＳＫ₁よりも小さな容量のポテンシャル井
戸が構成されていて、そこで溢れた電荷が素子ＤＣ₂に
流れ込み、素子ＤＣ₁から転送されてきた電荷に加算さ
れるようになっている。

【００４４】このスキム部１９に設けられたアンプ１０
２は、上述した出力部２０のアンプ１０１と同様に構成
されており、素子ＤＣ₂からスキム部１９の出力段のＣ
ＣＤに転送された電荷量を電圧に変換してＳＫＯＳ信号
として出力する。また、スキム部１９の出力段のＣＣＤ
のフローティングゲートはリセット信号ＲＳ₂によりＲ
Ｄレベルにリセットされる。そして、アンプ１０２の出
力ＳＫＯＳを見ることにより、スキム用素子ＳＫ₁、Ｓ
Ｋ₂で電荷が溢れたかどうかを判別することができ、電
荷が溢れた場合には、ＳＫＣＬＲパルスによって、第２
のスキム用素子ＳＫ₂から次段のＣＣＤ３_Bに転送され
た電荷がクリアされる。更に、素子ＤＣ ₂にある溢れ分
の電荷がＣＣＤ２_Bに転送されて、リングＣＣＤ１８を
周回する。一方、スキム用素子ＳＫ₁、ＳＫ₂で電荷が
溢れなかった場合には、ＳＫＣＬＲパルスは形成され
ず、第２のスキム用素子ＳＫ₂にある電荷がリングＣＣ
Ｄ１８を周回する。

【００４５】このスキム動作を図４を参照してより詳細
に説明する。

【００４６】ここで、投光のオンとオフに対応する電荷
は、オフに対応するものが先にリングＣＣＤ１８を周回
しており、まず、オフの部分でＳＫＯＳ出力を見て、Ｓ
ＫＣＬＲパルスを出力するか否かを判定する。そして、
そのオフの部分でＳＫＯＳ出力があれば、ＳＫＣＬＲパ
ルスを出して、第２のスキム用素子ＳＫ₂からＣＣＤ３
_Bに転送された電荷をクリアする。一方、投光のオンに
対応する電荷は、その前のオフの部分で電荷をクリアす
る判定があった場合にのみ、同様のクリア処理を行う。
これにより、投光のオフとオンのペアで常に同じ量の電
荷がクリアされることになる。即ち、転送されている信
号から除かれるのは外光成分に相当する部分であり、信
号光の部分はそのままリングＣＣＤ１８を周回して積分
されていく。よって、最後にそれらオフ／オンのペアの
電荷出力の差分を求めれば、信号光を検出することがで
きる。なお、上述した第１のスキム用素子ＳＫ₁である
ＣＣＤ５_BからＣＣＤ２_Bまでがスキム部１９を構成す
る。

【００４７】図４のＲＳ₁パルスとＯＳ出力には、夫
々、通常と差分の２つが示されているが、これは、出力
部２０のＲＳ₁パルスを出力するタイミングによって、
各ＣＣＤの絶対値を出力する場合と、上述した投光オフ
／オンのペアの差分を出力する場合とを夫々示してい
る。即ち、前者の場合には、出力段であるＣＣＤ９_Bに
電荷が無い時にＲＳ₁パルスを出してリセットすること
により、転送されてくる電荷の絶対値が順次出力され
る。一方、後者の場合には、ＣＣＤ９_Bに投光オフ時の
電荷がある時にＲＳ₁パルスを出してリセットすること
により、投光オン時の電荷が転送されてきた時に、それ
から投光オフ時の電荷分を差し引いた差分信号が出力さ
れる。

【００４８】以上に説明した測距装置では、デバイス上
にリングＣＣＤ１８を構成し、このリングＣＣＤ１８を
周回させることで、電荷の加算を行うことができるの
で、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、リング
ＣＣＤ１８から外光成分を除去するスキム部１９を設け
たので、電荷の加算によってリングＣＣＤ１８が飽和す
ることを防止できるとともに、Ｓ／Ｎ比を更に向上させ
ることができる。

【００４９】上述したように、図２に示した受光部の積
分部１２に設けられたクリア部１３は、ＩＣＧパルスの
発生タイミングによって各積分部１２での積分時間を制
御する電子シャッターとしての機能も有する。そこで、
次に、この電子シャッターを制御して、外光飽和制御及
びＡＧＣを行う本発明の測距方法を説明する。

【００５０】図１は、本発明の実施の形態による測距装
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。

【００５１】まず、ステップＳ２０１で、発光素子（Ｉ
ＲＥＤ）を所定周期で点滅投光（投光オン／オフ）させ
る。

【００５２】次に、ステップＳ２０２で、スキムＣＣＤ
センサーと制御部との間で通信を行い、スキムＣＣＤセ
ンサーの電子シャッター開時間を最大に設定する。

【００５３】次に、ステップＳ２０３において、例え
ば、Ａ／Ｄ変換器等を用いて、１回の蓄積によるスキム
ＣＣＤセンサーの出力のうち、投光オフ時の出力信号が
いくらあるかを検出することにより、発光素子からの信
号光以外の外光量を検出する。

【００５４】次のステップＳ２０４では、上記ステップ
Ｓ２０３で検出した外光量が、予め設定した第１の所定
値よりも大きいか否かを判別する。外光量が第１の所定
値よりも大きくない時には、スキムＣＣＤセンサー出力
等が外光成分により飽和しないものとして、ステップＳ
２０６に進む。

【００５５】一方、上記ステップＳ２０４で、外光成分
の量が第１の所定値よりも大きい時には、スキムＣＣＤ
センサー出力等が外光成分により飽和するものとして、
ステップＳ２０５に進む。

【００５６】ステップＳ２０５では、１回の蓄積時間を
短くするために、電子シャッター開時間を１／２に設定
し、ステップＳ２０３に戻る。

【００５７】このステップＳ２０３からステップＳ２０
５までの動作を、外光によりスキムＣＣＤセンサーの出
力等が飽和しなくなるまで繰り返し、センサーの蓄積時
間を適正な値に設定する（外光飽和制御）。

【００５８】そして、ステップＳ２０６において、例え
ば、１回の蓄積によるスキムＣＣＤセンサーの出力信号
（投光オン信号及び投光オフ信号）を夫々Ａ／Ｄ変換
し、そのＡ／Ｄ変換値を基に、制御部で、（投光オン信号）−（投光オフ信号）を演算して、測定対象からの反射光（信号光）の量を検
出する。

【００５９】次のステップＳ２０７では、上記ステップ
Ｓ２０６で検出した測定対象からの反射光成分の量が、
予め設定した第２の所定値よりも大きいか否かを判別す
る。測定対象からの反射光成分の量が第２の所定値より
も大きくない時には、測定対象からの反射光成分により
スキムＣＣＤセンサーの出力等が飽和しないものとし
て、ステップＳ２０９に進む。

【００６０】一方、上記ステップＳ２０７で、測定対象
からの反射光成分の量が第２の所定値よりも大きい時に
は、測定対象からの反射光成分によりスキムＣＣＤセン
サーの出力等が飽和するものとして、ステップＳ２０８
に進む。

【００６１】ステップＳ２０８では、１回の蓄積時間を
短くするために、電子シャッター開時間を更に１／４に
設定し、ステップＳ２０６に戻る。

【００６２】このステップＳ２０６からステップＳ２０
８までの動作を、測定対象からの反射光成分によりスキ
ムＣＣＤセンサーの出力等が飽和しなくなるまで繰り返
し、センサーの蓄積時間を適正な値に設定する（ＡＧ
Ｃ：オートゲインコントロール）。

【００６３】そして、ステップＳ２０９で、上述した外
光飽和制御及びＡＧＣにより適正に制御された蓄積時間
で本来の測距動作を行い、続くステップＳ２１０で、Ｉ
ＲＥＤを消灯し、一連の動作を終了する。

【００６４】この本発明の実施の形態による測距方法で
は、外光飽和制御時に外光量のみを判定して蓄積時間を
短くする割合（１／２）よりも、ＡＧＣ時に測定対象か
らの反射光量を判定して蓄積時間を短くする割合（１／
４）を大きくしている。

【００６５】例えば、今、センサーの蓄積時間が６０ｍ
ｓの時、測定対象からの反射光量が、センサー出力で６
００ｍＶ有るとする（センサー出力等が飽和し始める反
射光量：１０ｍＶ）。

【００６６】この時、本来のセンサーの蓄積時間では、
センサー出力等が飽和するため、蓄積時間の制御を行わ
なければならないが、図７に示した従来の方法では、Ａ
ＧＣ時の蓄積時間の制御を６回（蓄積時間：１２０ｍｓ
→６０ｍｓ→３０ｍｓ→１５ｍｓ→７．５ｍｓ→３．７
５ｍｓ→１．８７５ｍｓ）行わなければならない。これ
に対し、図１に示した本発明の方法では、ＡＧＣ時の蓄
積時間の制御を３回（蓄積時間：１２０ｍｓ→３０ｍｓ
→７．５ｍｓ→１．８７５ｍｓ）行うだけで、適正な蓄
積時間に設定することができる。

【００６７】なお、以上の説明では、スキムＣＣＤセン
サーを用いた測距装置について説明したが、同様に蓄積
時間の制御を行っている他の測距装置にも本発明は適用
が可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、測定対象からの反射光により飽和する場合には充分
なＳ／Ｎ比が得られることが分かっているので、例え
ば、外光飽和制御時に外光量のみを判定して蓄積時間を
短くする割合よりも、ＡＧＣ時に測定対象からの反射光
を判定して蓄積時間を変えていく割合を大きくすること
で、測定対象が近距離に在った場合等で反射光量により
センサー出力が飽和する場合でも、測距時間全体を短縮
することができる。これにより、例えば、オートフォー
カス装置を備えたカメラで近距離を撮影する場合のレリ
ーズタイムラグが長くなってしまうという問題も解決で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による測距方法を示すフ
ローチャートである。

【図２】本発明の一実施の形態による測距装置の要部を
示す概略図である。

【図３】図２の装置において、各センサーブロックから
リニアＣＣＤへ電荷を転送する時の各部の動作タイミン
グを示すタイミングチャートである。

【図４】図２の装置のリングＣＣＤの各部の動作タイミ
ングを示すタイミングチャートである。

【図５】図２の装置の積分部及び蓄積部の動作を示す概
略図である。

【図６】スキムＣＣＤセンサーを用いた測距装置の主要
構成を示す概略図である。

【図７】従来の測距方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１：センサーアレイ、１２：積分部、１３：クリア部
（電子シャッター）、１４、１５：蓄積部、１６：シフ
ト部、１７：リニアＣＣＤ、１８：リングＣＣＤ、１
９：スキム部、２０：出力部、１０４：発光素子（ＩＲ
ＥＤ）、１０５、１０６：センサーアレイ、１０９、１
１０：電荷蓄積部、１１１、１１２：電荷転送ゲート、
１１３、１１４：電荷転送手段、１２５：制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】距離を測定したい測定対象に光を投射す
る投光手段と、前記測定対象からの反射光を受光する受光手段と、その受光手段での受光量に基づいて生成された信号を蓄
積しながら転送する蓄積転送手段と、前記投光手段の非投光時における前記受光手段での受光
量に基づいて生成された信号を蓄積しながら転送して得
られた前記蓄積転送手段の出力を第１の所定値と比較
し、その比較結果に基づいて、前記蓄積転送手段による
蓄積時間を第１の割合で制御し、一方、前記投光手段の
投光時における前記受光手段での受光量に基づいて生成
された信号を蓄積しながら転送して得られた前記蓄積転
送手段の出力を第２の所定値と比較し、その比較結果に
基づいて、前記蓄積転送手段による蓄積時間を、前記第
１の割合とは異なる第２の割合で制御し、これらの制御
の結果、前記投光手段の投光時と非投光時に夫々得られ
た前記蓄積転送手段の出力に基づいて前記測定対象まで
の距離を算出する制御手段と、を有することを特徴とす
る測距装置。
【請求項２】前記蓄積転送手段が循環シフトレジスタ
を含むことを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】前記蓄積転送手段が電子シャッター手段
を含み、前記制御手段が、その電子シャッター手段を制
御することを特徴とする請求項１又は２に記載の測距装
置。
【請求項４】前記第２の割合が前記第１の割合よりも
大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
記載の測距装置。
【請求項５】距離を測定したい測定対象に投光手段に
より光を投射し、前記測定対象からの反射光を受光手段
により受光し、前記受光手段での受光量に基づいて生成
された信号を蓄積転送手段により蓄積しながら転送し、
前記投光手段の投光時と非投光時に夫々得られた前記蓄
積転送手段の出力に基づいて前記測定対象までの距離を
算出する測距方法において、前記投光手段の非投光時における前記受光手段での受光
量に基づいて生成された信号を蓄積しながら転送して得
られた前記蓄積転送手段の出力を第１の所定値と比較
し、その比較結果に基づいて、前記蓄積転送手段による
蓄積時間を第１の割合で制御し、一方、前記投光手段の
投光時における前記受光手段での受光量に基づいて生成
された信号を蓄積しながら転送して得られた前記蓄積転
送手段の出力を第２の所定値と比較し、その比較結果に
基づいて、前記蓄積転送手段による蓄積時間を、前記第
１の割合とは異なる第２の割合で制御し、これらの制御
の結果、前記投光手段の投光時と非投光時に夫々得られ
た前記蓄積転送手段の出力に基づいて前記測定対象まで
の距離を算出することを特徴とする測距方法。
【請求項６】前記第２の割合が前記第１の割合よりも
大きいことを特徴とする請求項５に記載の測距方法。