JPH08304540A - 画像および距離検知システム用センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、小型、低コストで高精度化するこ
とを目的とする。 【構成】 各画素に、イメージセンサ機能部の構成要素
により構成され発光部ＬＡからの発光時刻から所定時間
だけずれた時刻での被検知物体から反射した信号光成分
を読み取ることにより所定距離における被検知物体の有
無を検知する距離センサ機能部を具備させたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像および距離検知シ
ステム用センサに関し、特に、例えば自動車の予防安全
装置や自動運転装置等のイメージセンサを距離センサと
しても使えるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像および距離検知システムとし
ては、例えば図１２に示すようなものがある（［「トヨ
タの高速道路自動運転システム」橘彰英、青木啓二 Ｔ
ＯＹＯＴＡ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ，Vol.
43，No.1，May 1993，pp.20-25）。構成および作用は次
のようになっている。即ち、レーンキーピング等に必要
な白線検出のために、ＣＣＤカメラからなるイメージセ
ンサ１１と画像処理装置１２とで構成されたイメージセ
ンササブシステム１３が設けられている。また先行車両
までの距離を算出するためにレーザ光を使った光レーダ
１４と演算装置１５とで構成された距離センササブシス
テム１６が別に設けられている。これらイメージセンサ
サブシステム１３と距離センササブシステム１６の出力
はホストマイクロコンピュータ１７に入力され、最終的
にはアクセル、ステアリング、ブレーキ等の制御に用い
られる。イメージセンサ１１の内部構成は、図１３
（ａ）のようになっている。即ち、多数のフォトダイオ
ードＤ１からなる受光部が１ないし２次元状に配置さ
れ、それぞれの出力が垂直転送用ＣＣＤ１８および水平
転送用ＣＣＤ１９を介してアンプ２０に入力され、アン
プ２０からセンサ出力が得られるようになっている。フ
ォトダイオードＤ１には静電容量Ｃが寄生している。そ
の結果あるフレームの間の入力光によってできた光電流
が静電容量Ｃによって積分され、電荷が静電容量Ｃに蓄
積される。フレーム終了時にフレームシフト動作により
静電容量Ｃの蓄積電荷が垂直転送用ＣＣＤ１８に転送さ
れる。次のフレームが始まると静電容量Ｃによる光電流
の積分が再び始まる。またフレーム中に垂直転送用ＣＣ
Ｄ１８に移動した電荷がクロック毎に順次水平転送用Ｃ
ＣＤ１９へ転送され、出力される。従ってイメージセン
サ１１の出力は同図（ｂ）に示されているように、クロ
ック毎に各画素毎の電荷が出力されるようになってい
る。このように、イメージセンサ１１では各画素の信号
を順次出力する間に光電流の積分が同時に行われ、時間
を有効に活用している。その結果、微弱な光でも積分動
作によって十分大きな電荷が得られる。即ち、イメージ
センサ１１の感度が高いと云える。

【０００３】次に、光レーダ１４の内部構成は、図１４
（ａ）のようになっている。即ち、ＬＥＤやレーザなど
の発光手段２１と、フォトダイオードＤ２からなる受光
部２２とで構成され、フォトダイオードＤ２の出力電流
は負荷抵抗Ｒ_L によって電圧に変換され、アンプ２３を
経て出力となる。従って出力は図１４（ｂ）に示されて
いるように時間的に連続している。このとき距離は発光
時から受光時までの時間差ｔ₀ を使って演算装置１５で
算出される。

【０００４】このように自動車の予防安全装置や自動運
転装置には、イメージセンサと距離センサを必要として
おり、従来ではこれらのセンサを別々に用意していた。
しかしながらイメージセンサと、距離センサである光レ
ーダとはフォトダイオードを持っているという点で共通
している。もしイメージセンサを使って光レーダと同じ
ように距離を計測できればシステムの構成要素を減らす
ことができて、コスト低減および寸法を小型化できると
考えられる。しかし従来の光レーダの出力は時間的に連
続している必要があるのに対してイメージセンサの出力
は時間的に離散的であってイメージセンサをそのまま従
来の光レーダとして使うことは難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の画像
および距離検知システムにあっては、イメージセンサと
光レーダの機能を同一のセンサで実現できないため、そ
れぞれのセンサを個別に設ける必要があり、その結果２
つの受光部およびそれらの受光部に光を導入するための
２つのレンズ系などの光学系を設けなければならず、装
置が大きくなってしまい、コストが高くなるという問題
があった。また２つの光学系の相対位置を精度よく合わ
せることが難しいという問題点があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、同一センサで画像および距離につ
いての情報を得ることができ、小型、低コストで高精度
の画像および距離検知システム用センサを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、各画素に、定常光および発
光部からの発光が被検知物体で反射した信号光を含む入
射光を受光する受光部および前記定常光成分を除去する
手段により前記被検知物体の画像を検知するイメージセ
ンサ機能部と、該イメージセンサ機能部の構成要素によ
り構成され前記発光部からの発光時刻から所定時間だけ
ずれた時刻での前記信号光成分を読み取ることにより所
定距離における前記被検知物体の有無を検知する距離セ
ンサ機能部とを具備させてなることを要旨とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の画像および距離検知システム用センサにおいて、前記
イメージセンサ機能部の画像信号出力と、前記距離セン
サ機能部の前記被検知物体の有無に関する検知信号出力
とが同じ経路を経て出力されるように構成してなること
を要旨とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の画像および距離検知システム用センサにおいて、前記
距離センサ機能部における前記信号光成分を読み取る時
刻が前記全画素で共通であり、かつ可変に構成してなる
ことを要旨とする。

【００１０】請求項４記載の発明は、上記請求項１，２
又は３記載の画像および距離検知システム用センサにお
いて、前記距離センサ機能部における前記信号光成分を
複数回加算積分するように構成してなることを要旨とす
る。

【００１１】請求項５記載の発明は、上記請求項４記載
の画像および距離検知システム用センサにおいて、前記
信号光成分の加算回数は、前記発光時刻から前記信号光
成分を読み取る時刻までの時間が短かいほど少なくなる
ように構成してなることを要旨とする。

【００１２】請求項６記載の発明は、上記請求項１，
２，３，４又は５記載の画像および距離検知システム用
センサにおいて、前記イメージセンサ機能部は、前記各
画素に、前記入射光を光電流に光電変換する受光部と、
前記光電流に対応した電荷を一時的に蓄積する蓄積用静
電容量と、該蓄積用静電容量に蓄積された電荷から前記
定常光に対応した定常光電荷成分を減じた信号光電荷成
分を加算蓄積する保持用静電容量と、前記蓄積用静電容
量に蓄積された電荷から前記定常光電荷成分を減算して
前記信号光電荷成分を前記保持用静電容量に転送する転
送手段とを具備させてなることを要旨とする。

【００１３】請求項７記載の発明は、上記請求項１，
２，３，４又は５記載の画像および距離検知システム用
センサにおいて、前記イメージセンサ機能部は、前記各
画素に、前記入射光を光電流に光電変換する受光部と、
前記定常光に対応した定常光電流成分を記憶する定常光
電流記憶手段と、該定常光電流記憶手段から再生された
定常光電流成分を前記光電流から減じて信号光電流成分
を取り出し、該信号光電流成分に対応した信号光電荷成
分を加算蓄積する保持用静電容量とを具備させてなるこ
とを要旨とする。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明において、イメージセンサ
機能部により定常光成分が除去された画像情報が得られ
る。定常光成分を除去して信号光成分のみを処理するこ
とにより、信号電荷蓄積用静電容量等の小型化が可能と
なる。また距離センサ機能部により所定距離における被
検知物体有無の検出情報が得られる。このように、同一
のセンサで画像および距離についての情報を得ることが
可能となる。

【００１５】請求項２記載の発明において、画像信号出
力と被検知物体の有無に関する検知信号出力とが同じ経
路を経て出力されるように構成することにより、構成要
素および配線等を別個に設ける必要がなく、小型化が可
能となる。

【００１６】請求項３記載の発明において、距離センサ
機能部における信号光成分を読み取る時刻を全画素で共
通とすることにより、制御容易性とともに検出感度を高
めることが可能となる。また、この読み取る時刻を可変
とすることにより、被検知物体の有無の判定のみなら
ず、被検知物体までの距離を検出することが可能とな
る。

【００１７】請求項４記載の発明において、距離センサ
機能部における信号光成分を複数回加算積分することに
より、検出感度およびＳ／Ｎ比を向上させることが可能
となる。

【００１８】請求項５記載の発明において、一般に光の
強度は、距離の２乗に反比例する。したがって近い距離
における被検知物体有無の判定の際は、上記信号光成分
の加算回数を少なくすることにより、検出感度を一定レ
ベルに保ちながら全体の処理時間を短縮することが可能
となる。

【００１９】請求項６記載の発明において、イメージセ
ンサ機能部は、入射光が受光部で光電流に変換され、そ
の光電流に対応した電荷が蓄積用静電容量に一時的に蓄
積される。この蓄積用静電容量に蓄積された電荷のうち
定常光に対応して定常光電荷成分が減じられ、信号光電
荷成分のみが保持用静電容量に転送されて保持される。
保持用静電容量への信号光電荷成分の加算蓄積は１フレ
ーム中行われ、１フレームに１回の読み出しが行われ
る。蓄積用静電容量への電荷蓄積時間は、画素読み出
し、即ち保持用静電容量からの電荷読み出しのタイミン
グから独立して設定することができるので、超高速スイ
ッチングをしなくても蓄積電荷の飽和を抑えることが可
能となる。したがって蓄積用静電容量を小型化すること
が可能となる。また保持用静電容量には、信号電荷成分
のみが１フレーム中に加算蓄積されるので飽和を抑える
ことができて上記と同様に小型化することが可能になる
とともに、大きな信号出力が得られる。

【００２０】請求項７記載の発明において、イメージセ
ンサ機能部は、定常光に対応した定常光電流成分のみが
予め定常光電流記憶手段に記憶される。そしてこの定常
光電流記憶手段から再生された定常光電流成分が受光部
で光電変換された光電流から減じられて信号光電流成分
とされ、この信号光電流成分に対応した信号光電荷成分
のみが保持用静電容量に加算蓄積される。前記と同様
に、保持用静電容量には、信号光電荷成分のみが１フレ
ーム中に加算蓄積されるので、小型化が可能となるとと
もに、大きな信号出力が得られる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２は、本発明の第１実施例を示す図
である。図１はセンサ構成、図２（ａ）は定常光除去作
用を伴なったイメージセンサ機能部の動作、図２（ｂ）
は所定距離における被検知物体（以下、単に物体とも云
う）の有無を検知する距離センサ機能部の動作をそれぞ
れ示している。まず、図１を用いてセンサ構成を説明す
る。各画素に、定常光（太陽光などの外来光）および発
光部ＬＡからの発光が物体で反射した信号光を含む入射
光を光電流に光電変換するための受光部としてＰＩＮフ
ォトダイオードＰＤＡが設けられ、その出力側がスイッ
チＳＡ１，ＳＡ３を介して電荷を一時的に蓄積するため
の蓄積用静電容量ＣＡの正電極と負電極にそれぞれ接続
されている。蓄積用静電容量ＣＡの正電極はスイッチＳ
Ａ４を介して接地され、負電極はスイッチＳＡ２を介し
て接地されている。また蓄積用静電容量ＣＡの正電極は
スイッチＳＡ５を介して信号光電荷成分を加算蓄積する
ための保持用静電容量ＣＩの正電極に接続されている。
保持用静電容量ＣＩの負電極は接地されている。ＴＡは
出力部となるソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタで
あり、保持用静電容量ＣＩの正電極が、そのゲートに接
続され、蓄積用静電容量ＣＡの負電極がスイッチＳＡ６
を介してそのソースに接続されている。ＭＯＳトランジ
スタＴＡの比較的大きなゲート容量を保持用静電容量Ｃ
Ｉとして用いることが可能である。Ｒは負荷抵抗、ＳＲ
１は保持用静電容量ＣＩのリセット用スイッチであり、
ＭＯＳトランジスタＴＡのゲート電圧を初期値Ｖｂに設
定するために用いられている。Ｖｄは電源である。ＭＯ
ＳトランジスタＴＡのソース電位（＝出力電位）Ｖｏｕ
ｔは、保持用静電容量ＣＩの正電極での電位Ｖｃ−ＴＡ
の閾値電圧Ｖｔと等しいために、ＭＯＳトランジスタＴ
Ａは単位利得バッファとして動作する。本実施例のセン
サは上述のように構成されており、スイッチＳＡ１，Ｓ
Ａ２，ＳＡ３，ＳＡ４の制御の仕方によりイメージセン
サ機能部又は距離センサ機能部として動作する。即ち、
イメージセンサ機能部と距離センサ機能部とが共通の構
成要素により一体に構成されている。次に、このイメー
ジセンサ機能部又は距離センサ機能部としての動作を、
図２の（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

【００２２】定常光除去を伴なったイメージセンサ機能
部としての動作。図２（ａ）に示すように、期間（１）
において発光部ＬＡをオンさせ、スイッチＳＡ１，ＳＡ
と２を導通、スイッチＳＡ３，ＳＡ４を遮断するように
制御される。その結果、蓄積用静電容量ＣＡには定常光
と信号光の両方の和に相当する光電荷が蓄積される。次
に、期間（２）において発光部ＬＡをオフさせ、スイッ
チＳＡ１，ＳＡ２を遮断、スイッチＳＡ３，ＳＡ４を導
通するように制御する。すると蓄積用静電容量ＣＡに蓄
積された光電荷から定常光に対応した定常光電荷成分が
減算される。従って期間（２）の終りには信号光電荷成
分のみが蓄積用静電容量ＣＡに残る。これを繰り返せば
蓄積用静電容量ＣＡには信号光電荷成分のみが加算蓄積
され、十分な大きさになるまで増幅される。信号を読み
出すには、一定の周期でスイッチＳＡ５，ＳＡ６を導通
し、蓄積用静電容量ＣＡからの信号光電荷成分を保持用
静電容量ＣＩへ転送する。即ちスイッチＳＡ５，ＳＡ６
は、蓄積用静電容量ＣＡに蓄積された信号光電荷成分を
保持用静電容量ＣＩへ転送する転送手段を構成してい
る。

【００２３】距離センサ機能部としての動作。図２
（ｂ）に示すように、発光部ＬＡから光パルスを発射す
る。光パルスが物体に当ると反射して戻ってくる。図に
示すように発光時から受光時までの時間をｔ₀ とすると
物体までの距離ｄは、Ｃ・ｔ₀ ／２と算出できる。Ｃは
光束である。しかし、図１に示す構成のセンサは直接ｔ
₀を計測できない。そこで発光時から所定時間ｔ₁ だけ
経た後に時間Δｔの間だけスイッチＳＡ１，ＳＡ２を導
通させる。図ではこれを期間（６）として示している。
期間（６）が反射パルスを含まない場合には蓄積用静電
容量ＣＡに定常光のみが蓄積する。一方例えば期間
（７）のように反射パルスを含む場合には蓄積用静電容
量ＣＡに定常光と反射パルスの両方が蓄積する。さらに
十分な時間が経った後、投光周期の終りで次の投光の前
に（図中期間（１１））、今度はスイッチＳＡ３，ＳＡ
４を導通させる。すると蓄積用静電容量ＣＡに蓄積した
電荷から定常光の分だけが差し引かれる。その結果時刻
ｔ₁ から時刻ｔ₁ ＋Δｔまでの間に反射パルスがあれば
蓄積用静電容量ＣＡに電荷が残るが、反射パルスがなけ
れば蓄積用静電容量ＣＡには電荷が残らない。これを云
い換えれば蓄積用静電容量ＣＡに残る電荷の有無によっ
て距離Ｃ・ｔ₁ ／２から距離Ｃ（ｔ₁ ＋Δｔ）／２まで
の範囲内の物体の有無を判定できることになる。このと
き蓄積用静電容量ＣＡに残っている電荷の読み出しにつ
いては、前記イメージセンサ機能部の動作で説明したの
と同様にして行われる。

【００２４】このようにして、実施例では次のような３
種類の動作ができる。即ち、 発光部ＬＡに無関係に、スイッチＳＡ１，ＳＡ２を導
通、スイッチＳＡ３，ＳＡ４を遮断し、従来のＣＣＤカ
メラと同じようなイメージセンサとしての動作、 図２（ａ）のような定常光除去のイメージセンサとし
ての動作、 図２（ｂ）に示すようなある距離での物体の有無を判
定する距離センサとしての動作、である。このようにイ
メージセンサと距離センサを同一のセンサ構成によって
実現でき、システムの構成要素を減らすことができる。
その結果コストが低減され、また小型化し易いという効
果が得られる。また２重の光学系が必要ないので、さら
に小型化、コスト低減ができるとともに光軸合わせが不
要になるので精度が良く光軸合わせの分だけコストを低
減できるという利点もある。

【００２５】ここで一般に反射光が非常に弱いために１
回の受光だけで反射パルスの有無を判定するのは難し
い。その場合、図２（ｂ）に示すように複数回サンプリ
ングすれば蓄積用静電容量ＣＡに反射パルスを加算積分
でき、その有無が判断しやすい十分な大きさまで増幅で
きる。その結果、感度およびＳ／Ｎ比が向上する。また
物体の有無ではなく、物体までの距離を算出するにはｔ
₁ を変化させて反射パルスの有無判定をし、あったとこ
ろを記憶しておけばよい。例えば図２（ｂ）に示すよう
に投光周期を短い期間に分けて期間（５），（６），
（７），…の順にサンプリングしていけばｔ₀ を見つけ
出すことができる。

【００２６】図３は、１又は２次元状に配置したセンサ
３を用いて物体までの距離情報を得るための距離検知シ
ステムを示す。４は制御部、５は上記の（５），
（６），（７），…等のサンプリングタイミング信号を
出力するレジスタ、６は上記の反射パルスを記憶する距
離画像メモリである。

【００２７】また、図４は、図１に示した構成のセンサ
１を２次元状に配置した例を示す。２は前段増幅器、Ｃ
Ｓは配線や前段増幅器２の入力寄生静電容量である。こ
のようにイメージセンサ（イメージセンサ機能部）の出
力および距離センサ（距離センサ機能部）の出力の両方
とも同じ走査用スイッチＳ１１，Ｓ１を介して出力でき
るのでそれぞれ別々の走査用スイッチおよび配線を用意
する必要がなく、センサチップを小型化できる。またこ
のように距離センサを２次元状に配置できるので発光部
ＬＡを機械的に走査しなくても２次元の距離画像を得る
ことができる。また２次元状に配列した場合には各画素
のサンプリング制御を共通にすれば制御を簡単にでき
る。

【００２８】図５に距離センサとして働かせるときの信
号光成分（反射パルス）の加算積分の回数を示す。一般
に光の強度は距離の２ないし４乗に反比例して距離が離
れれば離れるほど強度が小さくなる。従って近いところ
（例えば図のｔ₁ ）における物体の有無判定には少ない
加算回数でよく、遠くなればなるほど同じレベルの信号
を得るのに加算回数を多くしなければならない。このよ
うに加算回数を、検索している距離によって変えるよう
にすれば感度を保ちながら全体の処理時間を短くできる
効果がある。この他に距離に応じて投光パルスのパワー
を変える方法も考えられるが一般には投光パルスのパワ
ーは容易には制御できない。それに比べて加算回数を変
える方法は処理手順を変えるだけで任意に加算回数を決
めることができるという利点がある。

【００２９】図６および図７には、本発明の第２実施例
を示す。図６は構成、図７は動作タイミングチャートを
示す。まず構成は第１実施例（図１）とほぼ同じである
が、フォトダイオードＰＤＡの出力電位をリセットする
ためのスイッチＳＲ２が設けられている。前にも説明し
たように一般にフォトダイオードには静電容量Ｃが寄生
している。従ってスイッチＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，Ｓ
Ａ４が全て遮断状態にあっても光電流が静電容量Ｃに蓄
積し、スイッチＳＡ１，ＳＡ２又はＳＡ３，ＳＡ４の何
れかが導通すると静電容量Ｃに蓄積した電荷が蓄積用静
電容量ＣＡへ移動する。その結果前記図２（ｂ）に示す
ようなサンプリング期間中の反射パルスだけでなく、サ
ンプリング期間外の反射パルスも蓄積用静電容量ＣＡに
蓄積してしまい、正確な距離検出ができなくなるおそれ
がある。これに対し、図６に示すようにスイッチＳＡ
１，ＳＡ２又はＳＡ３，ＳＡ４の何れが導通する直前に
リセットスイッチＳＲ２を導通させることにより静電容
量Ｃに蓄積した電荷を捨てれば上記の問題を防ぐことが
できる。また実際にリセットスイッチＳＲ２を設けなく
ても例えばスイッチＳＡ３とＳＡ２又はＳＡ１とＳＡ４
の何れか片方の組を導通させることで静電容量Ｃをリセ
ットできる。

【００３０】図８に別の制御の仕方を示す。リセットも
含んで考えるとサンプリングごと毎回定常光成分を減算
するとスイッチングの回数が多くなる。スイッチング回
数を減らすのに図８では複数回スイッチＳＡ１，ＳＡ２
を導通させ、サンプリングを行ってからまとめて１回だ
けＳＡ３，ＳＡ４を導通させて定常光成分除去を行うよ
うにしている。その結果スイッチングの回数を減らすこ
とができて制御を簡易化できる。

【００３１】図９および図１０には、本発明の第３実施
例を示す。図９は定常光除去機能付きのイメージセンサ
の構成、図１０は動作タイミングチャートを示す。ここ
ではスイッチＳＸ、静電容量ＣＸ、ＭＯＳトランジスタ
ＭＸによって定常光に相当する光電流が記憶され、ＭＯ
ＳトランジスタＭＸによって再生されるようになってい
る。即ち静電容量ＣＸが定常光電流記憶手段を構成して
いる。その結果スイッチＳＡ５を導通させれば定常光電
流成分を除いた信号光電流成分のみがスイッチＳＡ５を
通って流れ、保持用静電容量ＣＩに蓄積される。図１０
の動作タイミングチャートから分るように、スイッチＳ
Ａ５を導通してサンプリングを行う。またスイッチＳＸ
を導通にすることで静電容量ＣＸに定常光に対応した定
常光電荷成分を記憶する。減算は電流の流れ方によって
連続的に行われる。図９のフォトダイオードＰＤＡによ
って発生した光電流がいかなる場合でもＭＯＳトランジ
スタＭＸを流れることができるのでフォトダイオードＰ
ＤＡの寄生静電容量に電荷が蓄積することがない。その
結果、本実施例の場合にはサンプリングの前にリセット
を行う必要がなく、構成および制御を簡易化できる。

【００３２】ここまでは距離センサとして動作させる場
合にパルスレーダ的な動作、即ち一定幅のパルスを一定
周期で投光し、反射パルスが返ってくるまでの時間を見
い出す実施例について説明してきたが、他の形式のレー
ダに対しても本発明を適用できる。例えば特開昭６２−
５４１８９号公報に開示されているようなランダムパル
スを使ったレーダに本発明を適用した実施例を図１１に
示す。図１１は第３実施例（図９）を使ってＭ系列パル
スを投光した場合の動作タイミングを示す。図に示すよ
うなＭ系列パルスを投光すると物体までの距離に比例し
た位相の分だけ遅れた反射パルスが戻ってくる。スイッ
チＳＡ５を使って反射パルスを投光と同じパターンで所
定の位相だけ遅らせるサンプリングをすればセンサの出
力として相関を得ることができる。サンプリングパター
ンの位相遅れを走査していけば反射パルスの位相遅れと
一致したところで相関が最大になる。従って出力が最大
になるところを見つければ物体までの距離を算出でき
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、同一センサで画像および距離についての情
報を得ることができ、またレンズ系等の光学系が１つで
済み複数光学系の光軸合わせが不要となることから、小
型、低コストで高精度化を達成することができる。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、構成要素お
よび配線等を別個に設ける必要がなく、より良く小型、
低コスト化を達成することができる。

【００３５】請求項３記載の発明によれば、制御容易性
とともに感度を高めてより高精度に被検知物体の有無の
判定等を行うことができ、また被検知物体の有無の判定
のみならず被検知物体までの距離も検出することができ
る。

【００３６】請求項４記載の発明によれば、検出感度お
よびＳ／Ｎ比を向上させることができる。

【００３７】請求項５記載の発明によれば、検出感度を
一定レベルに保ちながら全体の処理時間を短縮すること
ができる。

【００３８】請求項６記載の発明によれば、蓄積用静電
容量への電荷蓄積時間は、画素読み出し、即ち保持用静
電容量からの電荷読み出しのタイミングから独立して設
定することができるので、超高速スイッチングをしなく
ても蓄積電荷の飽和を抑えることが可能となって蓄積用
静電容量を小型化することができる。また保持用静電容
量には、信号光電荷成分のみが１フレーム中に加算蓄積
されるので飽和を抑えることができて上記と同様に小型
化することができるとともに、大きな信号出力を得るこ
とができる。

【００３９】請求項７記載の発明によれば、構成および
制御性の簡易化とともに、保持用静電容量には、上記と
同様に、信号光電荷成分のみが１フレーム中に加算蓄積
されるので小型化することができ、また大きな信号出力
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像および距離検知システム用セ
ンサの第１実施例を示す回路図である。

【図２】上記第１実施例のイメージセンサおよび距離セ
ンサとしての動作を説明するための図である。

【図３】上記第１実施例のセンサを用いた距離検知シス
テムの構成例を示すブロック図である。

【図４】上記第１実施例のセンサを２次元状に配置して
画像および距離検知システム用センサを構成した例を示
す回路図である。

【図５】上記図４のセンサを距離センサとして動作させ
たときの信号光成分の加算積分の回数を説明するための
図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す回路図である。

【図７】上記第２実施例の距離センサとしての動作を説
明するための図である。

【図８】上記第２実施例の距離センサとしての他の動作
を説明するための図である。

【図９】本発明の第３実施例を示す回路図である。

【図１０】上記第３実施例の動作を説明するための図で
ある。

【図１１】上記第３実施例にランダムパルスを適用して
距離センサとして動作させたときのタイミングチャート
である。

【図１２】従来の画像および距離検知システムを示すブ
ロック図である。

【図１３】図１２におけるイメージセンサの内部構成等
を示す図である。

【図１４】図１２における光レーダの内部構成等を示す
図である。

【符号の説明】

１ 画像および距離検知システム用センサ ＣＡ 蓄積用静電容量 ＣＩ 保持用静電容量 ＣＸ 定常光電流記憶手段となる静電容量 ＬＡ 発光部 ＰＤＡ 受光部となるフォトダイオード ＳＡ５，ＳＡ６ 転送手段となるスイッチ ＴＡ ソースフォロワ型のＭＯＳトランジスタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各画素に、定常光および発光部からの発
   光が被検知物体で反射した信号光を含む入射光を受光す
   る受光部および前記定常光成分を除去する手段により前
   記被検知物体の画像を検知するイメージセンサ機能部
   と、該イメージセンサ機能部の構成要素により構成され
   前記発光部からの発光時刻から所定時間だけずれた時刻
   での前記信号光成分を読み取ることにより所定距離にお
   ける前記被検知物体の有無を検知する距離センサ機能部
   とを具備させてなることを特徴とする画像および距離検
   知システム用センサ。
2. 【請求項２】 前記イメージセンサ機能部の画像信号出
   力と、前記距離センサ機能部の前記被検知物体の有無に
   関する検知信号出力とが同じ経路を経て出力されるよう
   に構成してなることを特徴とする請求項１記載の画像お
   よび距離検知システム用センサ。
3. 【請求項３】 前記距離センサ機能部における前記信号
   光成分を読み取る時刻が前記全画素で共通であり、かつ
   可変に構成してなることを特徴とする請求項１記載の画
   像および距離検知システム用センサ。
4. 【請求項４】 前記距離センサ機能部における前記信号
   光成分を複数回加算積分するように構成してなることを
   特徴とする請求項１，２又は３記載の画像および距離検
   知システム用センサ。
5. 【請求項５】 前記信号光成分の加算回数は、前記発光
   時刻から前記信号光成分を読み取る時刻までの時間が短
   かいほど少なくなるように構成してなることを特徴とす
   る請求項４記載の画像および距離検知システム用セン
   サ。
6. 【請求項６】 前記イメージセンサ機能部は、前記各画
   素に、前記入射光を光電流に光電変換する受光部と、前
   記光電流に対応した電荷を一時的に蓄積する蓄積用静電
   容量と、該蓄積用静電容量に蓄積された電荷から前記定
   常光に対応した定常光電荷成分を減じた信号光電荷成分
   を加算蓄積する保持用静電容量と、前記蓄積用静電容量
   に蓄積された電荷から前記定常光電荷成分を減算して前
   記信号光電荷成分を前記保持用静電容量に転送する転送
   手段とを具備させてなることを特徴とする請求項１，
   ２，３，４又は５記載の画像および距離検知システム用
   センサ。
7. 【請求項７】 前記イメージセンサ機能部は、前記各画
   素に、前記入射光を光電流に光電変換する受光部と、前
   記定常光に対応した定常光電流成分を記憶する定常光電
   流記憶手段と、該定常光電流記憶手段から再生された定
   常光電流成分を前記光電流から減じて信号光電流成分を
   取り出し、該信号光電流成分に対応した信号光電荷成分
   を加算蓄積する保持用静電容量とを具備させてなること
   を特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の画像お
   よび距離検知システム用センサ。