JP2003232630A - 測距装置およびカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップ上に形成された光電変換装置に
おいて、チップ側面からの入射光による電荷の漏れ込み
を防止する。 【解決手段】 受光手段であるチップの側面から近いほ
うのセンサーアレイの画素信号から優先して出力しＡ／
Ｄ変換を行う。あるいは測距対象物の輝度レベルが高い
場合はセンサーアレイを複数の領域に分割し、領域ごと
に電荷の蓄積とＡ／Ｄ変換とを行う。

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
を測定するための複数の光電変換素子からなる受光手段
を使用した測距装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電荷蓄積型の光電変換装置については種
々の提案がなされており、またこれを適用した測距装置
についての提案もなされている。

【０００３】光電変換装置を適用した測距装置におい
て、一般的に光電変換装置は複数の光電変換素子が所定
の画素ピッチで配列され、それぞれの光電変換素子に対
応した電荷蓄積部、電荷蓄積を制御する回路、光電出力
を読み出す回路が一つの半導体チップ上で構成されてい
る。

【０００４】上記のような測距装置の概略図を図７に示
す。

【０００５】図７において、２０１は第１の光路を形成
する第１の受光レンズ、２０２は第２の光路を形成する
第２の受光レンズである。

【０００６】２０３は複数の光電変換素子が直線状に配
列された第１のセンサーアレイ、２０４は第１のセンサ
ーアレイ２０３と同様の構成である第２のセンサーアレ
イ、２０５は第１の信号蓄積部であり、ＳＴパルスに応
じて第１のセンサーアレイ２０３で光電変換された電荷
を電圧に変換し画素ごとに蓄積する。また、信号蓄積部
２０５はＲＥＳパルスに応じて蓄積された信号をクリア
する。２０６は第２の信号蓄積部であり、第１の蓄積部
と同様に第２のセンサーアレイ２０４で光電変換された
電荷を電圧に変換し画素ごとに蓄積し、ＲＥＳパルスに
応じて蓄積された信号をクリアする。

【０００７】２０７はピーク検出部であり、第１の信号
蓄積部２０５および第２の信号蓄積部２０６の画素の中
から信号蓄積量が最も大きいとされる出力を検出し、こ
の出力に追従した信号をＰＫＭＯＮ信号として出力す
る。２１０は第１の信号出力部であり、第１の信号蓄積
部の各画素に対応した信号を、ＣＬＫ１パルスにより順
次ＯＵＴ信号として出力する。２１１は第２の信号出力
部であり、第１の信号出力部２１０と同様に、第２の信
号蓄積部の各画素に対応した信号を、ＣＬＫ２パルスに
より順次ＯＵＴ信号として出力する。

【０００８】センサーアレイ２０３，２０４、信号蓄積
部２０５，２０６、ピーク検出部２０７、信号出力部２
１０，２１１で光電変換装置２００を構成する。

【０００９】図８は図７の測距装置の蓄積動作と信号読
み出し動作を示すタイミングチャートである。

【００１０】まず、ＲＥＳパルスをＬ→Ｈとするにより
第１の信号蓄積部２０５と第２の信号蓄積部２０６内の
信号をクリアする。そして所定時間後にＲＥＳパルスを
Ｈ→Ｌにし、またＳＴパルスをＨ→Ｌにすることで信号
蓄積を許可し、蓄積動作を開始する。

【００１１】蓄積動作中は、センサーアレイの画素ごと
の入射光量に応じた傾きで信号蓄積部の電圧レベルが降
下する。つまり画素への入射光量が多いほど信号蓄積部
の電圧レベルは低くなる。画素のピークレベルを示す出
力は各画素に対応した信号蓄積レベルのうち最も低い出
力（すなわち、信号の蓄積量が最も大きい画素の出力）
に追従しており、モニタ信号としてＰＫＭＯＮ信号から
出力される。

【００１２】ＰＫＭＯＮ信号レベルを不図示の制御部に
内蔵しているＡ／Ｄ変換コンバータでＡ／Ｄ変換し、そ
のレベルをチェックする。

【００１３】そして、蓄積量が適正なレベルになると、
ＳＴパルスをＬ→Ｈにすることで、第１の信号蓄積部２
０５および第２の信号蓄積部２０６での蓄積動作を終了
し、同時に各画素の蓄積信号レベルを保持する。

【００１４】蓄積動作終了後、蓄積信号の読み出しを行
う。ここで読み出しクロックとしてまずＣＬＫ１パルス
を入力すると第１のセンサーアレイ２０３の各画素の信
号が順次ＯＵＴに出力される。第１のセンサーアレイ２
０３の全ての画素信号を出力が終了すると、ＣＬＫ２パ
ルスを入力し、第２のセンサーアレイ２０４の各画素の
信号が順次ＯＵＴに出力される。

【００１５】また、不図示の制御部はＣＬＫパルスに同
期して出力信号をＡ／Ｄ変換して内部の制御部内のＲＡ
Ｍに格納していき、全ての画素についての蓄積信号の読
み出しが完了したところで読み出し動作を終了する。

【００１６】以上のように第１のセンサーアレイ２０３
上で得られた測距対象物の像信号と第２のセンサーアレ
イ２０４上で得られた測距対象物の像信号の相対値に基
づいて三角測距の原理により測距対象物までの距離を求
める。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した測距装置
のセンサーアレイ２０３、２０４上の輝度分布を図９に
示す。図９では、受光される輝度の強度が強くなるほど
信号レベルが高くなるように示してある。センサーアレ
イ２０３はＬ１〜Ｌ１０、センサーアレイ２０４はＲ１
〜Ｒ１０の光電変換素子からなる。同図（ａ）はセンサ
ーアレイ２０３上の像信号、同図（ｂ）はセンサーアレ
イ２０４上の像信号である。同図（ａ）では、Ｌ３〜Ｌ
７にまたがって受光像が結像されており、（ｂ）では、
Ｒ４〜Ｒ８にまたがって受光象が結像されている。

【００１８】図９に示すようなの信号を蓄積した後、各
画素出力を取り込むタイミング、および信号出力波形を
図１０（ａ）、（ｂ）および（ａ’）、（ｂ’）に示
す。図１０（ａ）、（ｂ）は理想的な像信号波形であ
り、（ａ’）、（ｂ’）は、光電変換装置の側面から光
が入射することにより発生した電荷が信号蓄積部に漏れ
込んだときの波形である。図１０（ｂ’）の斜線部は、
チップ側面から漏れ込んだ光によって増加した電荷量を
示している。

【００１９】通常、光電変換装置は半導体チップ上に形
成され、チップ表面にはセンサーアレイ以外には光が入
射しないようにアルミ等の遮光材料で遮光されている
が、チップ側面は遮光していない。

【００２０】この場合、測距対象物やその周辺の輝度が
高いほど、さらに蓄積動作終了後からＡ／Ｄ変換する時
間的タイミングが遅いほど、不要な電荷を蓄積してしま
う。また、チップ側面からの電荷の漏れ込みのためチッ
プ側面に近い画素ほど不要な電荷の影響を受けやすい。

【００２１】図１０（ａ’）と（ｂ’）とで電荷の漏れ
込み量がちがうのは、センサーアレイ２０３の画素Ｌ１
側とセンサーアレイ２０４の画素Ｒ１０側がチップ側面
に近いために電荷が漏れ込み易く、センサーアレイ２０
３の画素Ｌ１０側とセンサーアレイ２０４の画素Ｒ１側
が電荷の漏れ込みにくいのに加え、信号を出力する（Ａ
／Ｄ変換する）順はセンサーアレイ２０３の画素Ｌ１か
らセンサーアレイ２０４の画素Ｒ１０となっており、蓄
積終了時からＡ／Ｄ変換までの時間が短いＬ１側の画素
は電荷の漏れ込みはほとんどないためである。逆にセン
サーアレイ２０４のＲ１０は蓄積終了時からＡ／Ｄ変換
するまでに時間がかかってしまうため、電荷の漏れ込み
量が多くなる。この電荷の漏れ込みは、信号蓄積中にも
発生するが、漏れ込み量が信号に影響を及ぼすような輝
度においては、一般的に蓄積時間が短いため、信号蓄積
中の漏れ込みは無視できる。

【００２２】また、このようなチップ側面からの入射光
による電荷の漏れ込みの影響を少なくするため、信号蓄
積部からチップ端までの距離を十分離して構成する方法
もあるが、チップ面積が大きくなりコストが高くなる問
題が生じる。

【００２３】また、特開平９−２２９６７３号公報に
は、複数の光電変換素子を含む受光手段を用いた測距装
置であって、暗電流分あるいは外光成分により転送段Ｃ
ＣＤ（リングＣＣＤなど）に徐々に電荷が漏れ込むこと
による像信号の歪みを補正するものが提案されている
が、チップ側面からの入射光による電荷の漏れ込みはチ
ップ側面付近の画素のみに電荷が漏れ込むため上記公報
に記載されている方法では解決できない。

【００２４】本発明は、光電変換装置を小さく構成し、
コストを低減すると共に、チップ側面からの入射光によ
る電荷の漏れ込みの影響により測距精度の低下を低減す
ることのできる測距装置を得ることを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願請求項１に記載の発明は、半導体チップ上に設
けられ、測距対象物の像を受光する複数の光電変換素子
を配列した光電変換素子アレイと、前記光電変換素子ア
レイで変換された電荷を蓄積する信号蓄積手段と、前記
信号蓄積手段で蓄積した電荷量に応じた信号を出力する
信号出力手段と、前記信号出力手段からの出力のうち、
チップ端近傍にある光電変換素子に対応する信号を優先
してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換
手段により変換された信号に基づいて前記測距対象物ま
での距離を算出する距離算出手段とを備えた測距装置と
するものである。

【００２６】同様に上記課題を解決するため、本願請求
項４に記載の発明は、半導体チップ上に設けられ、測距
対象物の像を受光する光電変換素子アレイと、前記光電
変換素子アレイで変換された電荷を蓄積する信号蓄積手
段と、前記信号蓄積手段で蓄積した電荷量に応じた信号
を出力する信号出力手段と、前記受光手段からの出力を
Ａ／Ｄ変換を変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変
換された信号に基づいて前記複数の測距対象物までの距
離を算出する距離算出手段とを備えた測距装置におい
て、前記測距対象物の輝度が所定レベル以上か否かを判
定する輝度判定手段を有し、前記輝度判定手段の判定結
果に応じて、同時に電荷の蓄積を行ってからＡ／Ｄ変換
する前記光電変換素子アレイの領域の大きさを異ならせ
ることを特徴とするものである。

【００２７】また、これらの測距装置を有するカメラと
するものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この本発明の実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。

【００２９】（第１の実施の形態）図１は、本発明によ
る測距装置の構成図である。図７と同符号のものは説明
を省略する。

【００３０】図１において、２０８は第１の信号出力部
であり、第１の信号蓄積部の各画素に対応した信号を、
ＣＬＫ１パルスにより順次ＯＵＴ信号として出力する。
２０９は第２の信号出力部であり、第１の信号出力部２
０８と同様に、第２の信号蓄積部の各画素に対応した信
号を、ＣＬＫ２パルスにより順次ＯＵＴ信号として出力
する。図９に示したように第１のセンサーアレイ２０３
は画素Ｌ１〜Ｌ１０を有しており、第２のセンサーアレ
イ２０４は画素Ｒ１〜Ｒ１０を有している。

【００３１】ここで、第１の信号出力部２０８はＣＬＫ
１パルスによりＬ１→Ｌ２→Ｌ３→・・・→Ｌ９→Ｌ１
０の順序で出力するように回路を構成し、一方第２の信
号出力部２０９はＣＬＫパルス２によりＲ１０→Ｒ９→
Ｒ８→・・・→Ｒ２→Ｒ１の順序で出力するように回路
を構成する。

【００３２】図２は図１の測距装置の信号読み出し動作
を示すタイミングチャートである。蓄積動作は図７を用
いて説明したものと同じである。

【００３３】蓄積動作を終了後、蓄積信号の読み出しを
行う。

【００３４】ここで読み出しクロックとしてＣＬＫ１お
よびＣＬＫ２パルスを入力すると、各画素の信号が順次
ＯＵＴ信号として出力される。

【００３５】このときＣＫＬ１パルスとＣＬＫ２パルス
を１パルスごと交互に入力することで、出力順序がＬ１
→Ｒ１０→Ｌ２→Ｒ９→Ｌ３→Ｒ８→・・・→Ｌ９→Ｒ
２→Ｌ１０→Ｒ１となる。つまり、チップ側面に近い方
の画素から優先して信号を出力しＡ／Ｄ変換すること
で、チップ側面から近い画素は蓄積終了後からＡ／Ｄ変
換するまでの時間的タイミングが短くなる。したがっ
て、チップ側面からの入射光により発生する電荷が信号
蓄積部に漏れ込む前にＡ／Ｄ変換を完了することができ
る。

【００３６】（第２の実施の形態）図３は、本発明の第
２の実施の形態による測距装置の構成図である。

【００３７】図３において、７０１は第１の光路を形成
する第１の受光レンズ、７０２は第２の光路を形成する
第２の受光レンズである。

【００３８】７００は光電変換装置であり、センサーア
レイ７０３，７０４、信号蓄積部７０５，７０６、ピー
ク検出部７０７、信号出力部７０８，７０９で構成され
る。

【００３９】７０３は複数の光電変換素子が直線状に配
列された第１のセンサーアレイ、７０４は同じく第２の
センサーアレイである。センサーアレイ７０３、７０４
は、それぞれ３つの領域に分かれている。このセンサー
アレイ７０３と７０４の３つに分割されたそれぞれの領
域と画素との対応関係を図４を用いて説明する。

【００４０】図４において、センサーアレイ７０３の画
素Ｌ１〜Ｌ５は第１の受光レンズ７０１により右方向に
位置する測距対象物からの像を受光し、センサーアレイ
７０４の画素Ｒ１〜Ｒ５は第２の受光レンズ７０２によ
り右方向に位置する測距対象物からの像を受光する。同
様にして、センサーアレイ７０３の画素Ｌ６〜Ｌ１０は
第１の受光レンズ７０１により中央方向に位置する測距
対象物からの像を受光し、センサーアレイ７０４の画素
Ｒ６〜Ｒ１０は第２の受光レンズ７０２により中央方向
に位置する測距対象物からの像を受光する。センサーア
レイ７０３の画素Ｌ１１〜Ｌ１５は第１の受光レンズ７
０１により左方向に位置する測距対象物からの像を受光
し、センサーアレイ７０４の画素Ｒ１１〜Ｒ１５は第２
の受光レンズ７０２により左方向に位置する測距対象物
からの像を受光する。

【００４１】図３において７０５は第１の信号蓄積部、
７０６は第２の信号蓄積部であり、ＳＴ１パルスにより
第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ１〜Ｌ５と第２の
センサーアレイ７０４の画素Ｒ１〜Ｒ５で光電変換され
た電荷を電圧に変換し画素ごとに蓄積する。また、ＳＴ
２パルスにより第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ６
〜Ｌ１０と第２のセンサーアレイ７０４の画素Ｒ６〜Ｒ
１０で光電変換された電荷を電圧に変換し画素ごとに蓄
積し、ＳＴ３パルスにより第１のセンサーアレイ７０３
の画素Ｌ１１〜Ｌ１５と第２のセンサーアレイ７０４の
画素Ｒ１１〜Ｒ１５で光電変換された電荷を電圧に変換
し画素ごとに蓄積する。また、ＲＥＳパルスにより信号
蓄積部７０５、７０６で蓄積された信号をクリアするこ
とができる。

【００４２】７０７はピーク検出部であり、第１の信号
蓄積部７０５および第２の信号蓄積部７０６の画素の中
から最も信号蓄積量が大きいとされる出力を検出し、こ
の出力に追従した信号をＰＫＭＯＮ信号として出力す
る。

【００４３】７０８は第１の信号出力部であり、第１の
信号蓄積部７０５により蓄積した第１のセンサーアレイ
７０３の各画素に対応した信号を、ＣＬＫ１〜３パルス
により順次ＯＵＴ信号として出力する。７０９は第２の
信号出力部であり、第２の信号蓄積部７０６により蓄積
した第２のセンサーアレイ７０４の各画素に対応した信
号をＣＬＫ４〜６パルスにより順次ＯＵＴ信号として出
力する。

【００４４】ＣＬＫ１パルスでは第１のセンサーアレイ
７０３のＬ１〜Ｌ５、ＣＬＫ２パルスでは同センサーア
レイのＬ６〜Ｌ１０、ＣＬＫ３パルスではＬ１１〜Ｌ１
５に対応した信号を出力するように回路を構成してい
る。また、ＣＬＫ４パルスでは第２のセンサーアレイ７
０４のＲ１〜Ｒ５、ＣＬＫ５パルスでは同センサーアレ
イのＲ６〜Ｒ１０、ＣＬＫ６パルスでは同センサーアレ
イのＲ１１〜Ｒ１５に対応した信号を出力するように回
路を構成している。

【００４５】図３の測距装置の動作について図５に示す
フローチャートを用いて説明する。

【００４６】［＃９０１］ ＲＥＳパルスをＬ→Ｈにす
ることにより第１の信号蓄積部７０５と第２の信号蓄積
部７０６内の信号をクリアする。そして所定時間後にＲ
ＥＳパルスをＨ→Ｌにし、ＳＴ１およびＳＴ２、ＳＴ３
パルス全てをＨ→Ｌにすることで第１、第２センサーア
レイの全画素の信号蓄積を許可し、蓄積動作を開始す
る。

【００４７】［＃９０２］ ピーク検出部７０７から出
力されるＰＫＭＯＮ信号レベルを不図示の制御部に内蔵
しているＡ／Ｄ変換コンバータでＡ／Ｄ変換し、そのレ
ベルをチェックすることで、蓄積量が所定レベルになる
まで蓄積を継続させる。

【００４８】そして、蓄積量が適正なレベルになると次
のステップ＃９０３に移る。

【００４９】［＃９０３］ ＳＴパルスをＬ→Ｈにする
ことで、第１の信号蓄積部７０５および第２の信号蓄積
部７０６での蓄積動作を終了し、同時に各画素の蓄積信
号レベルを保持する。

【００５０】［＃９０４］ 信号読み出し動作を開始す
る。

【００５１】まず、読み出しクロックとしてＣＬＫ１を
入力し、第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ１〜Ｌ５
の信号が順次ＯＵＴ信号として出力される。

【００５２】このとき不図示の制御部でＣＬＫ１パルス
に同期してＡ／Ｄ変換して内部の制御部内のＲＡＭの所
定アドレスに格納していき、画素Ｌ１〜Ｌ５についての
蓄積信号の読み出しを行う。

【００５３】［＃９０５］ 読み出しクロックＣＬＫ６
を入力し、第２のセンサーアレイ７０４の画素Ｒ１１〜
Ｒ１５の信号についてステップ＃９０４と同様に読み出
し動作を行う。

【００５４】［＃９０６］ 読み出しクロックＣＬＫ２
を入力し、第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ６〜Ｌ
１０の信号についてステップ＃９０４と同様に読み出し
動作を行う。

【００５５】［＃９０７］ 読み出しクロックＣＬＫ５
を入力し、第２のセンサーアレイ７０４の画素Ｒ６〜Ｒ
１０の信号についてステップ＃９０４と同様に読み出し
動作を行う。

【００５６】［＃９０８］ 読み出しクロックＣＬＫ３
を入力し、第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ１１〜
Ｌ１５の信号についてステップ＃９０４と同様に読み出
し動作を行う。

【００５７】［＃９０９］ 読み出しクロックＣＬＫ４
を入力し、第２のセンサーアレイ７０４の画素Ｒ１〜Ｒ
５の信号についてステップ＃９０４と同様に読み出し動
作を行う。

【００５８】［＃９１０］ ステップ＃９０４で読み出
した画素Ｌ１〜Ｌ５の信号とステップ＃９０９で読み出
した画素Ｒ１〜Ｒ５の信号から像信号を形成し、その像
信号の相対値に基づいて三角測距の原理により右方向に
ある測距対象物までの距離を求める。

【００５９】同様に、ステップ＃９０６で読み出した画
素Ｌ６〜Ｌ１０の信号とステップ＃９０７で読み出した
画素Ｒ６〜Ｒ１０の信号から像信号を形成し、その像信
号の相対値に基づいて三角測距の原理により中央方向に
ある測距対象物までの距離を求め、ステップ＃９０８で
読み出した画素Ｌ１１〜Ｌ１５の信号とステップ＃９０
５で読み出した画素Ｒ１１〜Ｒ１５の信号から像信号を
形成し、その像信号の相対値に基づいて三角測距の原理
により左方向にある測距対象物までの距離を求める。そ
して一連の測距動作を終了する。

【００６０】このように図３に示す多点測距装置の場合
は、図４のセンサーアレイの各領域のうちチップ側面に
近いほうの領域から優先して出力しＡ／Ｄ変換すること
で、チップ側面からの入射光により発生する電荷が信号
蓄積部に漏れ込む前にＡ／Ｄ変換を完了することができ
る。

【００６１】なお、ここではＡ／Ｄ変換時間が短いもの
としてステップ９０５ではＲ１１→Ｒ１５の順で読み出
しているが、Ｒ１５→Ｒ１１の順で読み出してもよい。
この場合、より漏れ電荷の影響を受けなくすることが可
能となる。

【００６２】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態について以下に説明する。

【００６３】第３の実施の形態による測距装置の構成は
図３と同じであり説明は省略する。第３の実施の形態の
測距装置の動作について図６に示すフローチャートを用
いて説明する。

【００６４】［＃１００１］ まず、不図示の測光セン
サにより測距対象物の輝度が所定レベル以上か否かを判
定する。

【００６５】ここで測距対象物の輝度が所定レベル未満
である場合は、チップ側面からの入射光による電荷の漏
れ込みがほとんどないと判断して、次のステップ１００
２に移る。

【００６６】一方、測距対象物の輝度が所定レベル以上
であると判断された場合は、チップ側面からの入射光に
よる電荷の漏れ込みがあると判断して、ステップ１００
６に移る。

【００６７】ここでは、測距対象物の輝度を不図示の測
光センサにより測定しているが、光電変換素子７００に
より、例えば所定の蓄積量を得るのにかかった時間を測
定するなどして測距対象物の輝度を測定してもよい。

【００６８】［＃１００２］ ＲＥＳパルスをＬ→Ｈに
することにより第１の信号蓄積部７０５と第２の信号蓄
積部７０６内の信号をクリアする。そして、所定時間後
にＲＥＳパルスをＨ→Ｌにし、ＳＴ１およびＳＴ２、Ｓ
Ｔ３パルス全てをＨ→Ｌにすることで第１、第２センサ
ーアレイの全画素の信号蓄積を許可し、蓄積動作を開始
する。

【００６９】［＃１００３］ ピーク検出部７０７から
出力されるＰＫＭＯＮ信号レベルを不図示の制御部に内
蔵しているＡ／Ｄ変換コンバータでＡ／Ｄ変換し、レベ
ルをチェックすることで、蓄積量が所定レベルになるま
で蓄積を継続させる。

【００７０】そして、蓄積量が適正なレベルになると次
のステップ１００４に移る。

【００７１】［＃１００４］ ＳＴ１およびＳＴ２、Ｓ
Ｔ３パルス全てをＬ→Ｈにすることで、第１の信号蓄積
部および第２の信号蓄積部での蓄積動作を終了し、同時
に各画素の蓄積信号レベルを保持する。

【００７２】［＃１００５］ 信号読み出し動作を開始
する。読み出しクロックとしてまずＣＬＫ１パルスを入
力すると第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ１〜Ｌ５
の信号が順次ＯＵＴ信号として出力される。同様にＣＬ
Ｋ２〜ＣＬＫ６を入力して全画素の信号を順次出力させ
る。

【００７３】このとき不図示の制御部でＣＬＫ１〜ＣＬ
Ｋ６パルスに同期してＯＵＴ出力をＡ／Ｄ変換して内部
の制御部内のＲＡＭの所定アドレスに格納していき、全
画素についての蓄積信号の読み出しを行う。

【００７４】全ての画素の信号を読み出したあと、画素
Ｌ１〜Ｌ５の信号と画素Ｒ１〜Ｒ５の信号から像信号を
形成し、その像信号の相対値に基づいて三角測距の原理
により右方向にある測距対象物までの距離を求める。ま
た、同様に画素Ｌ６〜Ｌ１０の信号と画素Ｒ６〜Ｒ１０
の信号から中央方向にある測距対象物までの距離を求め
る。最後に、画素Ｌ１１〜Ｌ１５の信号と画素Ｒ１１〜
Ｒ１５の信号から左方向にある測距対象物までの距離を
求め、一連の測距動作を終了する。

【００７５】［＃１００６］ 一方ステップ１００６で
は、ＲＥＳパルスをＬ→Ｈにすることにより第１の信号
蓄積部７０３と第２の信号蓄積部７０４内の信号をクリ
アする。そして、所定時間後にＲＥＳパルスをＨ→Ｌに
し、ＳＴ１パルスをＨ→Ｌにすることで第１、第２セン
サーアレイの画素Ｌ１〜Ｌ５と画素Ｒ１〜Ｒ５の信号蓄
積を許可し、蓄積動作を開始する。

【００７６】［＃１００７］ ピーク検出部７０７から
出力されるＰＫＭＯＮ信号レベルを不図示の制御部に内
蔵しているＡ／Ｄ変換コンバータでＡ／Ｄ変換し、その
レベルをチェックすることで、蓄積量が所定レベルにな
るまで蓄積を継続させる。

【００７７】そして、蓄積量が適正なレベルになると次
のステップ１００８に移る。

【００７８】［＃１００８］ ＳＴ１パルスをＬ→Ｈに
し、第１の信号蓄積部７０５および第２の信号蓄積部７
０６での画素Ｌ１〜Ｌ５と画素Ｒ１〜Ｒ５の蓄積動作を
終了して、同時に各画素の蓄積信号レベルを保持する。

【００７９】［＃１００９］ 信号読み出し動作を開始
する。読み出しクロックとしてまずＣＬＫ１パルスを入
力すると第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ１〜Ｌ５
の信号が順次ＯＵＴ信号として出力される。同様にＣＬ
Ｋ４パルスを入力をして画素Ｒ１〜Ｒ５の信号を順次出
力させる。

【００８０】このとき不図示の制御部でＣＬＫ１および
ＣＬＫ４パルスに同期してＯＵＴ出力をＡ／Ｄ変換して
内部の制御部内のＲＡＭの所定アドレスに格納してい
き、蓄積信号の読み出しを行う。

【００８１】所定画素の信号を読み出したあと、画素Ｌ
１〜Ｌ５の信号と画素Ｒ１〜Ｒ５の信号から像信号を形
成し、その像信号の相対値に基づいて三角測距の原理に
より右方向にある測距対象物までの距離を求め、次のス
テップ＃１０１０に移る。

【００８２】［＃１０１０］ ＲＥＳパルスＬ→Ｈによ
り第１の信号蓄積部７０５と第２の信号蓄積部７０６内
の信号をクリアする。そして、所定時間後にＲＥＳパル
スＨ→Ｌにし、ＳＴ２パルスをＨ→Ｌにすることで第
１、第２センサーアレイの画素Ｌ６〜Ｌ１０と画素Ｒ６
〜Ｒ１０の信号蓄積を許可し、蓄積動作を開始する。

【００８３】［＃１０１１］ ピーク検出部７０７から
出力されるＰＫＭＯＮ信号レベルを不図示の制御部に内
蔵しているＡ／Ｄ変換コンバータでＡ／Ｄ変換し、その
レベルをチェックすることで、蓄積量が所定レベルにな
るまで蓄積を継続させる。

【００８４】そして、蓄積量が適正なレベルになると次
のステップ１０１２に移る。

【００８５】［＃１０１２］ ＳＴ２パルスをＬ→Ｈに
することで、第１の信号蓄積部７０５および第２の信号
蓄積部７０６での画素Ｌ６〜Ｌ１０と画素Ｒ６〜Ｒ１０
の蓄積動作を終了し、同時に各画素の蓄積信号レベルを
保持する。

【００８６】［＃１０１３］ 信号読み出し動作を開始
する。読み出しクロックとしてまずＣＬＫ２パルスを入
力すると第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ６〜Ｌ１
０の信号が順次ＯＵＴ信号として出力される。同様にＣ
ＬＫ５パルスを入力をして画素Ｒ６〜Ｒ１０の信号を順
次出力させる。

【００８７】このとき不図示の制御部でＣＬＫ２および
ＣＬＫ５パルスに同期してＯＵＴ出力をＡ／Ｄ変換して
内部の制御部内のＲＡＭの所定アドレスに格納してい
き、蓄積信号の読み出しを行う。

【００８８】所定画素の信号を読み出したあと、画素Ｌ
６〜Ｌ１０の信号と画素Ｒ６〜Ｒ１０の信号から像信号
を形成し、その像信号の相対値に基づいて三角測距の原
理により中央方向にある測距対象物までの距離を求め、
次のステップ１０１４に移る。

【００８９】［＃１０１４］ ＲＥＳパルスＬ→Ｈによ
り第１の信号蓄積部７０５と第２の信号蓄積部７０６内
の信号をクリアする。そして、所定時間後にＲＥＳパル
スＨ→Ｌにし、ＳＴ３パルスをＨ→Ｌにすることで第
１、第２センサーアレイの画素Ｌ１１〜Ｌ１５と画素Ｒ
１１〜Ｒ１５の信号蓄積を許可し、蓄積動作を開始す
る。

【００９０】［＃１０１５］ ピーク検出部７０７から
出力されるＰＫＭＯＮ信号レベルを不図示の制御部に内
蔵しているＡ／Ｄ変換コンバータでＡ／Ｄ変換し、その
レベルをチェックすることで、蓄積量が所定レベルにな
るまで蓄積を継続させる。

【００９１】そして、蓄積量が適正なレベルになると次
のステップ１０１６に移る。

【００９２】［＃１０１６］ ＳＴ３パルスをＬ→Ｈに
することで、第１の信号蓄積部７０５および第２の信号
蓄積部７０６での画素Ｌ１１〜Ｌ１５と画素Ｒ１１〜Ｒ
１５の蓄積動作を終了し、同時に各画素の蓄積信号レベ
ルを保持する。

【００９３】［＃１０１７］ 信号読み出し動作を開始
する。読み出しクロックとしてまずＣＬＫ３パルスを入
力すると第１のセンサーアレイ７０３の画素Ｌ１１〜Ｌ
１５の信号が順次ＯＵＴ信号として出力される。同様に
ＣＬＫ６パルスを入力をして画素Ｒ１１〜Ｒ１５の信号
を順次出力させる。

【００９４】このとき不図示の制御部でＣＬＫ３および
ＣＬＫ６パルスに同期してＯＵＴ出力をＡ／Ｄ変換して
内部の制御部内のＲＡＭの所定アドレスに格納してい
き、蓄積信号の読み出しを行う。

【００９５】所定画素の信号を読み出したあと、画素Ｌ
１１〜Ｌ１５の信号と画素Ｒ１１〜Ｒ１５の信号から像
信号を形成し、その像信号の相対値に基づいて三角測距
の原理により左方向にある測距対象物までの距離を求
め、一連の測距動作を終了する。

【００９６】このように、まず測距対象物の輝度を判別
し、その輝度が所定レベル未満である場合は、センサー
アレイの全画素で一括して信号蓄積を行い、Ｌ１〜Ｌ１
５、Ｒ１〜Ｒ１５の順序で読み出しを行う。このとき画
素Ｒ１５付近の画素は信号蓄積後から読み出すまでのタ
イミングがかなり遅くなるが、測距対象物の輝度が低い
ため電荷の漏れ込みの影響はほとんど受けない。

【００９７】また、このように電荷の漏れ込みが発生し
ないような低輝度である場合は、信号蓄積時間が長くな
るのでセンサーアレイの各領域ごとに蓄積動作を行うよ
りも全領域一括して蓄積動作を行う方が測距全体にかか
る時間は短くなる。

【００９８】一方、測距対象物の輝度が所定レベル以上
である場合は、センサーアレイの領域ごとに信号蓄積動
作、Ａ／Ｄ変換、演算を行うことで、蓄積終了後から読
み出しが完了するまでの時間を短くすることで、電荷の
漏れ込みの影響を無くしている。また、このときは測距
対象物の輝度は高輝度であるため、各領域ごとの蓄積動
作にかかる時間は非常に短いので、各領域ごとに蓄積動
作を行っても、測距時間全体かかる時間にはほとんど影
響しない。

【００９９】このように測距対象物の輝度レベルに応じ
て信号蓄積動作とＡ／Ｄ変換の動作タイミングを異なら
せることで、電荷の漏れ込みを防止しつつも、できるだ
け短い時間で測距を行うことができるようになる。

【０１００】また、上記の第３の実施の形態ではセンサ
ーアレイを３つに分割し、測距対象物の輝度が所定レベ
ル以上であれば領域ごとに電荷の蓄積動作およびＡ／Ｄ
変換を行い、所定レベル未満であれば全領域で一括して
蓄積動作およびＡ／Ｄ変換を行っているが、これに限ら
れるものではない。つまり、測距対象物の輝度レベルに
応じて同時に蓄積動作等を行うセンサーアレイの領域の
大きさを定めればよく、測距対象物の輝度レベルが高い
ほど、同時に電荷の蓄積動作およびＡ／Ｄ変換を行う領
域を小さくすれば良く（つまり、領域の分割数を多くす
る）、輝度レベルが低い場合は必ずしも全領域で一括し
て蓄積動作を行わずとも、輝度レベルが高い場合よりも
大きな領域で（つまり、領域の分割数を少なくする）蓄
積動作およびＡ／Ｄ変換を行うようにしても良い。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受光手段であるチップの側面から近いほうの画素信号か
ら優先して出力しＡ／Ｄ変換することで、チップ側面か
らの入射光により発生する電荷が信号蓄積部に漏れ込む
前に信号読み出すことが可能であり、例えば野外などの
高輝度下でも、誤測距を防ぐことができる。

【０１０２】また、複数の測距対象物までの距離を測距
することのできる多点測距装置においても、複数の領域
に分割したセンサーアレイのうちチップ側面から近いほ
うの領域から優先して出力しＡ／Ｄ変換することで、チ
ップ側面からの入射光により発生する電荷が信号蓄積部
に漏れ込む前に信号読み出すことが可能であり、例えば
野外などの高輝度下でも、誤測距を防ぐことができる。

【０１０３】さらに、複数の領域に分割されたセンサー
アレイを使用した多点測距装置において、測距対象物の
輝度が低い時には、全ての領域で同時に蓄積蓄積動作を
行うことにより、例えば夜間の測距時の測距にかかる時
間を短くすることができる。一方、測距対象物の輝度が
高い時には、それぞれの領域ごとに信号蓄積動作を行う
ことで、蓄積動作終了時から信号出力をＡ／Ｄ変換する
までの時間を短くすることができ、チップ側面からの入
射光により発生する電荷が信号蓄積部に漏れ込む前に信
号読み出すことが可能であり、例えば野外などの高輝度
下でも、誤測距を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる測距装置の
構成を示すブロック図。

【図２】図１の測距装置の出力信号を取り込むときのタ
イミングチャートおよび出力波形を示す図。

【図３】本発明の第２および第３の実施の形態にかかる
測距装置の構成を示すブロック図。

【図４】図３の測距装置のセンサーアレイの領域と画素
との対応を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる測距装置の
測距動作を説明するためのフローチャート。

【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる測距装置の
測距動作を説明するためのフローチャート。

【図７】従来の光電変換装置を用いた測距装置の構成を
示すブロック図。

【図８】従来の測距装置の蓄積動作と読み出し動作を示
すタイミングチャート。

【図９】測距装置のセンサーアレイ上の輝度分布の例を
示す図。

【図１０】従来の測距装置の出力信号を取り込むときの
タイミングチャートおよび出力波形を示す図。

【符号の説明】

２０１，７０１ 第１の受光レンズ ２０２，７０２ 第２の受光レンズ ２０３，７０３ 第１のセンサーアレイ ２０４，７０４ 第２のセンサーアレイ ２０５，７０５ 第１の信号蓄積部 ２０６，７０６ 第２の信号蓄積部 ２０７，７０７ ピーク検出部 ２０８，７０８ 第１の信号出力部 ２０９，７０９ 第２の信号出力部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F112 AC03 BA07 CA02 DA28 FA03 FA21 FA45 2H011 AA01 BA05 BB02 BB04 BB05 2H051 AA01 BB07 CB20 CB25 CE02 CE06 CE08 CE24 DA03 DA09 DA22 DB01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップ上に設けられ、測距対象物
   の像を受光する複数の光電変換素子を配列した光電変換
   素子アレイと、 前記光電変換素子アレイで変換された電荷を蓄積する信
   号蓄積手段と、 前記信号蓄積手段で蓄積した電荷量に応じた信号を出力
   する信号出力手段と、 前記信号出力手段からの出力のうち、チップ端近傍にあ
   る光電変換素子に対応する信号を優先してＡ／Ｄ変換す
   るＡ／Ｄ変換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段により変換された信号に基づいて前
   記測距対象物までの距離を算出する距離算出手段とを備
   えた測距装置。
2. 【請求項２】 前記光電変換素子アレイは複数の領域に
   分割されていることを特徴とする請求項１に記載の測距
   装置。
3. 【請求項３】 前記複数の領域のうちチップ端近傍にあ
   る領域の画素信号からＡ／Ｄ変換することを特徴とする
   請求項２に記載の測距装置。
4. 【請求項４】 半導体チップ上に設けられ、測距対象物
   の像を受光する光電変換素子アレイと、 前記光電変換素子アレイで変換された電荷を蓄積する信
   号蓄積手段と、 前記信号蓄積手段で蓄積した電荷量に応じた信号を出力
   する信号出力手段と、 前記受光手段からの出力をＡ／Ｄ変換を変換するＡ／Ｄ
   変換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換された信号に基づいて前記複数の測距対
   象物までの距離を算出する距離算出手段とを備えた測距
   装置において、 前記測距対象物の輝度が所定レベル以上か否かを判定す
   る輝度判定手段を有し、前記輝度判定手段の判定結果に
   応じて、同時に電荷の蓄積を行ってからＡ／Ｄ変換する
   前記光電変換素子アレイの領域の大きさを異ならせるこ
   とを特徴とする測距装置。
5. 【請求項５】 前記輝度判定手段によって前記測距対象
   物の輝度が所定レベル以上であると判定された場合に
   は、前記光電変換素子アレイを複数の領域に分割してこ
   の領域ごとに電荷の蓄積を行ってからＡ／Ｄ変換を行
   い、前記測距対象物の輝度が所定レベル以上ではないと
   判定された場合には、前記光電変換素子アレイの全領域
   で同時に電荷の蓄積を行ってからＡ／Ｄ変換を行うこと
   を特徴とする請求項４に記載の測距装置。
6. 【請求項６】 前記輝度判定手段によって前記測距対象
   物の輝度が所定レベル以上であると判定された場合に
   は、前記光電変換素子アレイを複数の領域に分割してこ
   の領域ごとに電荷の蓄積とＡ／Ｄ変換を行い、前記測距
   対象物の輝度が所定レベル以上ではないと判定された場
   合には、前記光電変換素子アレイを前記複数の領域より
   も少ない領域に分割してこの領域ごとに電荷の蓄積とＡ
   ／Ｄ変換を行うことを特徴とする請求項４に記載の測距
   装置。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載の測距
   装置を有することを特徴とするカメラ。