JP2001051184A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光手段の光電変換部、電荷蓄積部、電荷転
送部及び信号出力部等の容量の飽和を防ぎ、かつ受光信
号が小さいときでも総信号電荷量を増やすことを可能と
することを課題とする。 【解決手段】 測距対象物からの光を受光する受光手段
と、前記受光手段からの信号電荷を蓄積する電荷蓄積部
と、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷量と予め定め
られた出力判定値とを比較する信号電荷比較部と、前記
信号電荷量が前記出力判定値より大きくなった場合に前
記電荷蓄積部における電荷の蓄積を止める電荷蓄積制御
部と、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷により測距
対象物までの距離を算出する距離算出手段からなる、い
わゆるパッシブ型の測距装置において、前記電荷蓄積部
における信号電荷の蓄積中に、信号電荷の蓄積回数又は
蓄積時間によって前記出力判定値を可変とすることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光手段からの信
号電荷を蓄積する電荷蓄積部を有する測距装置に関し、
例えば、カメラのＡＦ機構に適用して好適な測距装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、センサアレイ等の受光手段からの
信号電荷を蓄積して、その出力信号より距離を算出する
測距装置としては、一眼レフカメラ等において用いられ
ているパッシブ型ＡＦが知られている。このような測距
装置を用いて測距を行う場合、信号電荷の蓄積は、その
測距装置の必要とする測距精度を得るのに必要な一定の
基準レベル（出力判定レベルと呼ぶ）に達した時点で止
め、その後測距演算を開始する。

【０００３】また、測定したい測距対象物にスポット投
光し、その反射光を受光して三角測距する測距装置であ
る、いわゆるアクティブ型ＡＦに用いられる受光手段と
しては、ＰＳＤやＳＰＣが有名であるが、ＣＣＤ等のセ
ンサアレイを受光手段とする測距装置もあり、例えば、
本出願人により特公平５−２２８４３号公報、特開平９
−４２９５５号公報等にて提案されている。これらの公
報に、リング状に構成されたＣＣＤにより蓄積電荷を巡
回させて積分する測距装置が記載されている。この測距
装置では、投光がオンとオフのペアで等価な直流信号成
分を、つまりそのＣＣＤの信号成分だけ掬い取った残り
成分を、排除するいわゆるスキム（ＳＫＩＭ）機能を有
している。すなわち、信号成分は被写体からの反射光で
あり、直流信号成分は外光成分であり、その差異が純正
な信号成分となる。

【０００４】この測距装置は、外光成分を除いた投光手
段からのスポット光の反射光の成分のみを表す、投光が
オンの期間の信号電荷量とオフの期間の信号電荷量の差
分信号をモニターし、その測距装置の必要とする測距精
度を得るのに必要な一定の出力判定レベルに達した時点
で電荷の蓄積を止め、その後測距演算を開始する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のライ
ンセンサを用いた測距装置では、アクティブ型、パッシ
ブ型の両測距装置ともに、測距時の条件によらず一定の
出力判定レベルを設定しているが、その出力判定レベル
は、決して光電変換部、電荷蓄積部、電荷転送部及び信
号出力部等の容量を越えて飽和してしまうようなことが
無いように設定しなくてはならない。そのため出力判定
レベルは、例えば各部の飽和レベルギリギリに設定する
ことはできない。

【０００６】特にアクティブ型の場合は、例えば赤外線
（ＩＲＥＤ）等の投光の測距対象物からの反射光の成分
（アクティブ信号成分と呼ぶ）以外に自然光（外光）成
分が蓄積されるので、ＣＣＤの容量のうちいくらかは外
光成分に割り振られなければならない。もちろん外光成
分は常に一定ではなく、測距時の外光輝度等に依存する
が、割り振られる外光分の容量は、各測距時の条件にお
ける最大値を想定して割り振らなければならず、残った
容量分がアクティブ信号成分に割り振られる。

【０００７】更に、外光成分に割り振られる分の容量
は、前出のスキム機能を有した測距装置においては、外
光成分を１回に捨てる量（スキム量）等によって決ま
り、スキム機能がない測距装置においては、測距を可能
にしたい外光輝度によって決まるが、いずれにおいて
も、より高輝度まで測距可能にするためには、より大き
な容量を外光成分のために用いらなければならない。そ
の結果、より高輝度までＣＣＤを飽和させずに測距可能
とさせるようなシステムほど、信号成分に割り振られる
容量が小さくなってしまう。

【０００８】図７はパッシブ型測距装置における出力判
定レベルの最大値を説明するモデル図である。図７
（ａ）は出力判定レベルをＣＣＤの容量の近くに設定し
た場合の説明図である。このように設定した場合、１回
の蓄積で出力判定レベルに少し足りない程度の信号が蓄
積された時が、最も信号電荷の蓄積量が多くなるが、こ
の時、２回目で電荷蓄積量がＣＣＤの飽和レベルを超え
てしまう。

【０００９】よって、出力判定レベルは図７（ｂ）のよ
うに、最大でもＣＣＤの飽和レベルの１／２にしなくて
はならない。ところがこのように設定すると、受光信号
量が小さい時には、１回の電荷蓄積量が小さいため、出
力判定レベルより少し多い程度しか蓄積されず、複数回
（ｎ＋１回）の蓄積でも、ＣＣＤ容量の１／２程度しか
蓄積しなくなる（図７（ｃ））。つまり、最終的な蓄積
量がｎ＋１回目の蓄積後だからであり、ｎ＋１回目の信
号量を見て、電荷の蓄積が停止される。

【００１０】また、信号電荷量が小さいと、場合によっ
ては十分なコントラストが得られず、またＳ／Ｎ比も小
さくなるので、相関演算の精度（信頼性）が低くなり、
十分な測距精度を得られないおそれがあり、逆に十分な
測距精度を得るために、ＣＣＤの容量を大きくしなけれ
ばならなくなるため、受光素子のチップサイズ拡大及び
コストアップにつながってしまう。

【００１１】更に、電荷蓄積量が出力判定レベルを越
え、電荷の蓄積を止める制御信号を出した後も、ロジッ
クタイムラグや転送中の電荷の蓄積部へ流入などにより
信号電荷が加算されるようなシステムでは、出力判定レ
ベルを更に小さく設定しなければならない。

【００１２】図８は、上記電荷蓄積のタイムラグによっ
て出力判定レベルを小さくしなければならない一例を説
明する図である。図８（ａ）の測距装置において、セン
サ８１にて光電変換された信号電荷は、信号電荷積分部
８２にて一定期間積分され、その後、転送パルスＳＨに
より、電荷転送装置のリニアＣＣＤ８３に転送される。
リニアＣＣＤ８３の転送先には電荷転送チャンネルがル
ープ状に繋がる循環シフトレジスタ（リングＣＣＤと呼
ぶ）８４があり、同じ画素からの信号電荷はリングＣＣ
Ｄ８４上で同じ転送段に加えられるように構成されてい
る。

【００１３】このように信号電荷は、リングＣＣＤ８４
を周回しながら蓄積されていき、出力アンプ１８の出力
が出力判定レベルを越えた時点で、前記転送パルスＳＨ
の出力を止めて、新たな信号電荷がリニアＣＣＤ８３に
転送されないようにする。

【００１４】但し、既にリニアＣＣＤ８３に転送されて
いる電荷は、止まらずにリングＣＣＤ８４へと転送され
る。そして、リニアＣＣＤ８３中の信号電荷がすべてリ
ングＣＣＤ８４へと転送されてから、出力アンプ１８の
出力を読み出す。図８（ｂ）は、出力判定レベルを図７
（ｂ）と同様にＣＣＤ容量の１／２に設定した場合の電
荷蓄積の様子を表すモデル図である。このときＣＣＤ容
量の１／２弱の信号電荷が１回に蓄積され、２回目の蓄
積時に出力判定レベルを越えた時点で電荷転送パルスＳ
Ｈを止める。

【００１５】しかし、この時既にリニアＣＣＤ８３には
蓄積一回分の電荷が転送されており、その電荷がリング
ＣＣＤ８４に転送されてくるため、最終的には３回分の
信号電荷が蓄積されることになり、ＣＣＤの飽和レベル
を超えてしまう。よってこの場合、出力判定レベルをＣ
ＣＤ容量の１／３にまで下げなくてはならない。更に、
図８においてはリニアＣＣＤ８３の転送段数が蓄積１回
分の長さであったが、複数の測距点を持つ測距装置等、
センサ画素数が多い測距装置においては、画素数に応じ
てリニアＣＣＤ８３の転送段数も多くなるため・電荷の
蓄積を止める制御信号を出してからもリングＣＣＤに転
送されて来る電荷が多くなり、それに応じて出力判定レ
ベルを更に下げなくてはならない。

【００１６】図９はアクティブ型測距装置における出力
判定レベルの最大値を説明するモデル図である。図９
（ａ）は出力判定レベルをＣＣＤの容量中アクティブ信
号成分に割り振られた容量の近くに設定した場合の説明
図である。この場合もパッシブ時同様、１回目では外光
成分と信号成分とで出力判定レベルに少し足りない程度
の蓄積量となり、２回目で電荷蓄積量がＣＣＤの飽和レ
ベルを超えてしまう。よって、出力判定レベルは、図９
（ｂ）のように、最大でもアクティブ信号成分に割り振
られた容量の１／２にしなくてはならない。ところがこ
のように設定すると、受光信号量が小さい時には、１回
の電荷蓄積量が小さいため、出力判定レベルより少し多
い程度しか蓄積されず、割り振られた容量の１／２程度
しか蓄積しなくなる（図９（Ｃ））。

【００１７】ここで、信号電荷量が小さいと、パッシブ
型測距装置の場合と同様に、十分な測距精度を得られな
いおそれがあり、十分な測距精度を得るためのＣＣＤの
容量が大きくなり、受光素子のチップサイズの拡大、及
びコストアップにつながってしまう。更にパッシブ測距
時と同様、電荷蓄積量が出力判定レベルを越えてから、
信号蓄積が止まるまでにタイムラグがあるシステムで
は、出力判定レベルを更に小さく設定しなければならな
い。

【００１８】（発明の目的）本発明はこのような事情に
鑑みてなされたもので、受光手段の光電変換部、電荷蓄
積部、電荷転送部及び信号出力部等の容量の飽和を防
ぎ、かつ受光信号が小さいときでも総信号電荷量を増や
すことを可能とすることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明にかかる測距装置は、測距対象
物からの光を受光する受光手段と、前記受光手段からの
信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄
積された信号電荷量と予め定められた出力判定値とを比
較する信号電荷比較部と、前記信号電荷量が前記出力判
定値より大きくなった場合に前記電荷蓄積部における電
荷の蓄積を止める電荷蓄積制御部と、前記電荷蓄積部に
蓄積された信号電荷により測距対象物までの距離を算出
する距離算出手段からなる、いわゆるパッシブ型の測距
装置において、前記電荷蓄積部における信号電荷の蓄積
中に、信号電荷の蓄積回数又は蓄積時間によって前記出
力判定値を可変とすることを特徴とし、更には、蓄積回
数が大きいかもしくは蓄積時間が長い程前記出力判定値
を大きくすることを特徴とするものである。

【００２０】また、本発明にかかる測距装置は、測距対
象物からの光を受光する複数の光電変換素子からなる受
光手段と、前記受光手段からの信号電荷を蓄積する電荷
蓄積部と、前記電荷積分部から出力される信号電荷を循
環させながら徐々に蓄積する循環シフトレジスタと、前
記循環シフトレジスタに蓄積された信号電荷量と予め定
められた出力判定値とを比較する信号電荷比較部と、前
記信号電荷量が前記出力判定値より大きくなった場合に
前記循環シフトレジスタにおける電荷の蓄積を止める電
荷蓄積制御部と、前記循環シフトレジスタに蓄積された
信号電荷により測距対象物までの距離を算出する距離算
出手段からなる、いわゆるパッシブ型の測距装置におい
て、前記循環シフトレジスタにおける信号電荷の蓄積中
に、信号電荷の周回数によって前記出力判定値を可変す
ることを特徴とし、更には、周回数が多い程前記出力判
定値を大きくすることを特徴とするものである。

【００２１】また、本発明にかかる測距装置は、測距対
象物に信号光を投射する投光手段と、測距対象物からの
前記信号光の反射光を受光する受光手段と、前記受光手
段からの信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄
積部に蓄積された電荷量のうちアクティブ測距に用いる
信号成分となる信号電荷量と予め定められた出力判定値
とを比較する信号電荷比較部と、前記信号電荷量が前記
出力判定値より大きくなった場合に前記電荷蓄積部にお
ける電荷の蓄積を止める電荷蓄積制御部と、前記電荷蓄
積部に蓄積された信号電荷により測距対象物までの距離
を算出する距離算出手段からなる、いわゆるアクティブ
型の測距装置において、前記電荷蓄積部における信号電
荷の蓄積中に、信号電荷の蓄積回数又は蓄積時間によっ
て前記出力判定値を可変とすることを特徴とし、更に
は、蓄積回数が大きいかもしくは蓄積時間が長い程前記
出力判定値を大きくすることを特徴とするものである。

【００２２】また、本発明にかかる測距装置は、測距対
象物に信号光を投射する投光手段と、測距対象物からの
前記信号光の反射光を受光する複数の光電変換素子から
なる受光手段と、前記受光手段からの信号電荷を蓄積す
る電荷蓄積部と、前記電荷積分部から出力される信号電
荷を循環させながら徐々に蓄積する循環シフトレジスタ
と、前記循環シフトレジスタに蓄積された電荷量のうち
アクティブ測距に用いる信号成分となる信号電荷量と予
め定められた出力判定値とを比較する信号電荷比較部
と、前記信号電荷量が前記出力判定値より大きくなった
場合に前記循環シフトレジスタにおける電荷の蓄積を止
める電荷蓄積制御部と、前記循環シフトレジスタに蓄積
された信号電荷により測距対象物までの距離を算出する
距離算出手段からなる、いわゆるアクティブ型の測距装
置において、前記循環シフトレジスタにおける信号電荷
の蓄積中に、信号電荷の周回数によって前記出力判定値
を可変することを特徴とし、更には、周回数が多い程前
記出力判定値を大きくすることを特徴とするものであ
る。

【００２３】［作用］以上説明したように、本発明によ
れば、受光手段として信号電荷蓄積容量に限りがあるセ
ンサアレイ等をもちいるアクティブ及びパッシブ型測距
装置において、電荷の蓄積を止めて測距演算を始める信
号電荷蓄積量を定める出力判定レベルを蓄積中に複数用
意し、少ない蓄積回数のうちは小さな出力判定レベルを
設定し、蓄積回数が増えるに従い大きな出力判定レベル
を設定することにより、受光手段の光電変換部、電荷蓄
積部、電荷転送部及び信号出力部等の容量の飽和を防
ぎ、かつ受光信号が小さいときでも総信号電荷量を増や
す事を可能とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】［第一の実施形態］以下、本発明
の第一の実施形態として、パッシブ型測距装置における
本発明の実施形態について詳細に説明する。

【００２５】まず、本実施形態による測距装置の基本構
成を図２を参照して説明する。図２において、自然光の
反射光などによる測距対象物１３からの光が、受光レン
ズ１４Ｒ及び１４Ｌを通って受光部１５Ｒ，１５Ｌ上に
受光され、これにより、受光像が形成される。この受光
信号が光電変換素子によって電荷に変換される。

【００２６】受光に応じた電荷は受光部１５Ｒ及び１５
Ｌ中のＣＣＤがリング状に繋げられている部分（リング
ＣＣＤ８４）を廻り、蓄積される。出力判定コンパレー
タ１６Ｒ及び１６Ｌによって、リングＣＣＤ部に溜まっ
た電荷量が測距演算を行うのに十分な所定レベル（出力
判定レベル）に達したと判断されると、ＣＰＵ１９によ
り、新たな蓄積が行われないように制御される。蓄積さ
れた電荷は、出力アンプ部フローティングゲート１７Ｒ
及び１７Ｌより出力アンプ１８Ｒ，１８Ｌを介してＣＰ
Ｕ１９に伝えられる。上記出力判定コンパレータ１６Ｒ
及び１６Ｌの比較電圧である出力判定レベルは、ＣＰＵ
１９により予め設定されており、特に本発明においては
蓄積回数により可変となっている。出力アンプ１８Ｒ，
１８Ｌより、ＣＰＵ１９に伝えられてきた信号電荷をＣ
ＰＵ１９において演算することで、受光部１５Ｒ，１５
Ｌの各センサに当たった測距対象物１３からの光による
電荷量を得る。

【００２７】この得られた像データから相関演算を実施
し、２つの受光像の相対的な位置関係を得、その結果よ
り三角測量の原理を利用して、測距対象１３までの距離
を算出することができる。

【００２８】この三角測量による測距は、２つの受光像
の特徴点となる一致点の得られる２つの受光素子間の距
離を換算し、このラインセンサとして示せる受光素子間
の距離から対象画像と本測距装置間の実効距離とを演算
して割り出す。

【００２９】図１は本発明の第一の実施形態における測
距装置に係る詳細図であり、図２の測距装置におけるリ
ングＣＣＤからＯＳ出力までの具体例図である。図１に
おいて、受光部１５からリングＣＣＤである循環レジス
タを介して出力アンプ部フローティングゲート１７から
出力アンプ１８をＯＳ出力としてＣＰＵ１９に入力さ
れ、ＯＳ出力は出力判定コンパレータ１６によって、出
力判定レベル切換部２１によって切り換えられた出力判
定レベルと比較され、その大小がデジタル信号として、
ＣＰＵ１９に入力される。測距装置としては、ＣＰＵ１
９以外は、同一構成を２つ備えて、それぞれのＯＳ出力
とＣＯＳ出力とから例えば三角測量の原理に基づいて測
距対象物１３と当該装置間の距離を測定する。ここで、
ＣＯＳ出力は、ＯＳ出力が所定のレベルに達したか否か
を判定する役割を有する。

【００３０】出力判定レベル切換部２１はＣＰＵ１９か
らの命令を受けて、信号電荷蓄積回数に応じて出力判定
レベルを高い電圧値Ｖ１もしくは低い電圧値Ｖ２に切換
える部位である。出力判定コンパレータ１６はその判定
レベルを基準とし、出力アンプ１８のＯＳ出力値が基準
レベルより大きくなった時点でＣＯＳ出力を反転させ
る。ＣＰＵ１９は、ＣＯＳ出力が反転した時点で、新た
な信号蓄積を停止させる。

【００３１】図３は本発明の第一の実施形態における測
距装置に係る、蓄積回数による出力判定レベルの切換及
び信号電荷の蓄積量の関係を表すモデル図である。

【００３２】図３においては、蓄積回数１回目と２回目
以降で出力判定レベルを切換え、蓄積１回目は第一の出
力判定レベル（Ｖ１）としてＣＣＤ飽和レベルの１／２
に設定し、蓄積２回目以降は第二の出力判定レベル（Ｖ
２）としてＣＣＤ飽和レベルの２／３に設定している。

【００３３】図３（ａ）は１回の蓄積でＣＣＤ飽和レベ
ルの１／２弱の信号が蓄積される場合のモデル図で、こ
れはＣＣＤが飽和しない最も高輝度時の信号量となって
いる。この場合、１回目の蓄積では第一の出力判定レベ
ルを越えないため、２回目の蓄積が行われるが、２回目
でもＣＣＤの飽和は起こらない。そして、２回目で第二
の出力判定レベルを越えるので、蓄積を止める。

【００３４】図３（ｂ）は１回の蓄積でＣＣＤの飽和レ
ベルの１／３弱の信号が蓄積される場合のモデル図であ
る。この場合１回目の蓄積では第一の出力判定レベルを
越えず、２回目の蓄積でも第二の出力判定レベルを越え
ないため、３回目の蓄積が行われるが、３回目でもＣＣ
Ｄの飽和は起こらない。そして、３回目で第二の出力判
定レベルを越えるので蓄積を止める。

【００３５】図３（ｃ）は外光輝度が小さく、１回の蓄
積量が小さい場合のモデル図である。この場合ｎ＋１回
目で第二の出力判定レベルを越えて蓄積を止めたとする
と、ｎの値が大きい程、総信号蓄積量はＣＣＤの飽和レ
ベルの２／３に近くなる。しかし、出力判定レベルが１
つの場合の総信号蓄積量の最小値である、ＣＣＤの飽和
レベルの１／２に比べると、十分多くの電荷を蓄積でき
る。

【００３６】［第二の実施形態］次に、本発明の第二の
実施形態として、アクティブ型測距装置における本発明
の実施形態について詳細に説明する。本実施形態も第一
の実施形態と同じく図１乃至図３に示した測距装置を用
いて説明する。

【００３７】まず、本実施形態による測距装置の基本構
成を図４を参照して説明する。図４において、ＣＰＵ１
９に含まれるコントロール回路２０は転送クロック信号
ＩＲＣＬＫを出力し、ＩＲＥＤ１１を点灯させる。この
ときＩＲＥＤ１１からの投射光は、投光レンズ１２を通
して測距対象１３に当たって反射され、受光レンズ１４
Ｒ及び１４Ｌを通って受光部１５Ｒ，１５Ｌ上に受光像
が形成される。即ちＩＲＥＤ１１の点灯時には受光部１
５Ｒ，１５Ｌ上に受光像が現れ、この信号と外光が光電
変換素子によって電荷に変換される。またＩＲＥＤ１１
が消灯時には受光部１５Ｒ及び１５Ｌには外光のみ当た
り、光電変換素子によって外光が電荷に変換される。電
荷は受光部１５Ｒ及び１５ＬのＣＣＤがリング状に繋げ
られている部分を廻り、蓄積される。

【００３８】出力判定コンパレータ１６Ｒ及び１６Ｌに
よってリングＣＣＤ部に溜まった電荷量が測距演算を行
うのに十分な所定レベル（出力判定レベル）に達したと
判断されると、蓄積された電荷は、出力アンプ部フロー
ティングゲート１７Ｒ及び１７Ｌより出力アンプ１８
Ｒ，１８Ｌを介してＣＰＵ１９に伝えられる。上記出力
判定コンパレータ１６Ｒ及び１６Ｌの比較電圧である出
力判定レベルは、ＣＰＵ１９により予め設定されてお
り、特に本発明においては蓄積回数により可変となって
いる。ＣＰＵ１９は転送されてきた信号電荷のＩＲＥＤ
１１点灯時と消灯時の電荷量の差分を演算することで、
受光部１５Ｒ，１５Ｌの各センサに当たったＩＲＥＤ１
１による投光の反射光による電荷量を得る。この得られ
た像データから相関演算を実施し、２つの受光像の相対
的な位置関係を得、その結果より三角測量の原理を利用
して、測距対象１３までの距離を算出することができ
る。

【００３９】本第二の実施形態における測距装置のリン
グＣＣＤからＯＳ出力までの構成は、図１に示す本第一
の実施形態における測距装置における構成と同じである
ので、詳細説明は割愛する。

【００４０】図５は本発明の第二の実施形態における測
距装置に係る、蓄積回数による出力判定レベルの切換及
び信号電荷の蓄積量の関係を表すモデル図である。図５
においては、蓄積回数１回目と２回目以降で出力判定レ
ベルを切換え、蓄積１回目は第一の出力判定レベル（Ｖ
１）としてＣＣＤ飽和レベル中のアクティブ信号成分に
割り振られたレベル（信号占有レベルと呼ぶ）の１／２
に設定し、蓄積２回目以降は第二の出力判定レベル（Ｖ
２）として信号占有レベルの２／３に設定している。

【００４１】また図５においては、外光成分の電荷量
は、外光成分信号に割り振られた容量を常に満たしてい
ると仮定する。

【００４２】まず、図５（ａ）は１回の蓄積で信号占有
レベルの１／２弱の信号が蓄積される場合のモデル図
で、これはＣＣＤが飽和しない最も大きい信号量となっ
ている。この場合、１回目の蓄積では第一の出力判定レ
ベルを越えないため、２回目の蓄積が行われるが、２回
目でもＣＣＤの飽和は起こらない。そして、２回目で第
二の出力判定レベルを越えるので蓄積を止める。

【００４３】図５（ｂ）は１回の蓄積で信号占有レベル
の１／３弱の信号が蓄積される場合のモデル図である。
この場合１回目の蓄積では第一の出力判定レベルを越え
ず、２回目の蓄積でも第二の出力判定レベルを越えない
ため、３回目の蓄積が行われるが、３回目でもＣＣＤの
飽和は起こらない。そして、３回目で第二の出力判定レ
ベルを越えるので蓄積を止める。

【００４４】図５（ｃ）は１回の信号蓄積量が小さい場
合のモデル図である。この場合ｎ＋１回目で第二の出力
判定レベルを越えて蓄積を止めたとすると、ｎの値が大
きい程、総信号蓄積量は信号占有レベルの２／３に近く
なる。しかし出力判定レベルが１つの場合の総信号蓄積
量の最小値である、信号占有レベルの１／２に比べる
と、十分多くの電荷を蓄積できる。

【００４５】図６は、本発明の第一及び第二の実施形態
における測距装置の測距動作を説明するフローチャート
である。上記２つの実施形態はそれぞれ測距方式が異な
るが、両者の違いはパッシブ型測距である第一の実施形
態では測距対象物からの自然光を信号とし、アクティブ
型測距である第二の実施形態では投光手段からの光の測
距対象物による反射光を信号とする点なので、信号電荷
蓄積量の判定のシーケンスは両者とも同じになる。

【００４６】［ステップ１］信号電荷の蓄積回数が所定
回数以下（図３及び図５の説明では１回以下）であれ
ば、ステップ２に進み、前記所定回数以上（図３及び図
５の説明では２回以上）であればステップ３に進む。 ［ステップ２］出力判定レベルをＶ１にセットする。 ［ステップ３］出力判定レベルをＶ２にセットする。こ
こで、出力判定レベルＶ２は上記判定レベルＶ１より大
きくする。 ［ステップ４］信号の蓄積を行う。 ［ステップ５］信号電荷蓄積量が出力判定レベルに達し
たか否かを判定し、出力判定レベルに達していればステ
ップ６に進み、達していなかったらステップ１に進む。 ［ステップ６］得られた信号から像の相対的な距離を求
め、これより測距対象までの距離を算出する。

【００４７】以上のような動作を行う第一及び第二の実
施形態によれば、１回の蓄積動作で蓄積される信号電荷
量が大きく、少ない蓄積回数で測距演算に必要な信号電
荷量が得られる場合には、信号電荷の蓄積を止める出力
判定レベルを低く設定することでＣＣＤの各部での電荷
の飽和を防ぎ、一方１回の蓄積動作で蓄積される信号電
荷量が小さく、測距演算に必要な信号電荷量を得るのに
多くの蓄積回数を要する場合には、出力判定レベルを高
く設定することで、総電荷蓄積量を大きくし、つまりは
ＣＣＤ各部の容量を有効に用いることが可能となる。

【００４８】上記実施形態では、主として測距装置に電
荷蓄積回数を指標として説明したが、蓄積回数に代わっ
て、蓄積時間を指標としても同様に受光部のＣＣＤの各
部での電荷の飽和を防ぎ、総電荷蓄積量を大きくして必
要不可欠な測距装置に適用できる。

【００４９】以上、本発明の２つの実施形態について説
明してきたが、本発明はこれに限定されず、様々な改良
が可能である。例えば、上記２つの実施形態において
は、２つの出力判定レベルを用意しているが、３つ以上
の出力判定レベルを用意して、蓄積回数に応じて使い分
けることも可能であり、更には各蓄積回数毎にそれぞれ
異なる適切な出力判定レベルを設定することも可能であ
る。また、本実施形態はアクティブ型測距装置とパッシ
ブ型測距装置に分けて説明したが、１つの受光手段で、
投光手段を使用するか使用しないかによってアクティブ
型測距装置とパッシブ型測距装置を使い分けるような、
ハイブリッドタイプの測距装置においても本発明が採用
できることは、言うまでもない。

【００５０】また、本実施形態においては、信号電荷が
出力判定レベルを越えた時点で信号蓄積が止まるシステ
ムを用いたが、電荷蓄積量が出力判定レベルを越えてか
ら信号蓄積が止まるまでにタイムラグがあるシステムに
おいても、出力判定レベルの初期値を下げることによ
り、本発明は採用可能である。

【００５１】また、本発明の第二の実施形態において、
アクティブ型測距装置として受光素子にＣＣＤを用いた
ものを用いて説明したが、広く知られているＰＳＤを用
いた積分を用いるアクティブ測距装置においても本発明
は採用可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受光手段として信号電荷蓄積型のセンサアレイ等をもち
いるアクティブ及びパッシブ型測距装置において、電荷
の蓄積を止めて測距演算を始める信号電荷蓄積量を定め
る出力判定レベルを蓄積中に複数用意し、少ない蓄積回
数のうちは小さな出力判定レベルを設定し、蓄積回数が
増えるに従い大きな出力判定レベルを設定することによ
り、受光手段の光電変換部、電荷蓄積部、電荷転送部及
び信号出力部等の容量の飽和を防ぎ、かつ受光信号が小
さいときでも総信号電荷量を増やす事を可能とする。

【００５３】また、測距演算に必要な信号電荷量から、
受光手段の光電変換部、電荷蓄積部、電荷転送部、信号
出力部等の各部の容量を無駄に大きくせずに最適化する
ことができ、例えば受光手段の小型化等に役立たせるこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一、第二の実施形態に係る測距装置
の出力信号電荷量判定部付近の詳細図である。

【図２】本発明の第一の実施形態に係る測距装置の構成
例を表すブロック図である。

【図３】本発明の第一の実施形態における測距装置に係
る、蓄積回数による出力判定レベルの切換及び信号電荷
の蓄積量の関係を表すモデル図である。

【図４】本発明の第二の実施形態に係る測距装置の構成
例を表すブロック図である。

【図５】本発明の第二の実施形態における測距装置に係
る、蓄積回数による出力判定レベルの切換及び信号電荷
の蓄積量の関係を表すモデル図である。

【図６】本発明による測距装置の第一及び第二の実施形
態の測距動作を説明するフローチャートである。

【図７】第一の従来例におけるパッシブ型測距装置に係
る、蓄積回数による出力判定レベルの切換及び信号電荷
の蓄積量の関係を表すモデル図である。

【図８】第一の従来例におけるパッシブ型測距装置に係
る、信号電荷蓄積終了判定と実際の蓄積終了の間にタイ
ムラグのあるシステムを説明する図である。

【図９】第二の従来例におけるアクティブ型測距装置に
係る、蓄積回数による出力判定レベルの切換及び信号電
荷の蓄積量の関係を表すモデル図である。

【符号の説明】

１１ ＩＲＥＤ（投光素子） １２ ＡＦ投光レンズ １３ 測距対象物 １４ ＡＦ受光レンズ １５ 受光部 １６ 出力判定コンパレータ １７ 出力アンプ部フローティングゲート １８ 出力アンプ １９ ＣＰＵ ２０ コントロール回路 ２１ 出力判定レベル切換部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距対象物からの光を受光する受光手段
   と、該受光手段からの信号電荷を蓄積する電荷蓄積部
   と、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷量と予め定めら
   れた出力判定値とを比較する信号電荷比較部と、該信号
   電荷量が該出力判定値より大きくなった場合に該電荷蓄
   積部における電荷の蓄積を止める電荷蓄積制御部と、該
   電荷蓄積部に蓄積された信号電荷により測距対象物まで
   の距離を算出する距離算出手段からなる測距装置におい
   て、 該電荷蓄積部における信号電荷の蓄積中に、複数の前記
   出力判定値を持つことを特徴とする測距装置。
2. 【請求項２】 前記電荷蓄積部における前記信号電荷の
   蓄積回数又は蓄積時間によって前記出力判定値を可変と
   することを特徴とする請求項１記載の測距装置。
3. 【請求項３】 前記電荷蓄積部における前記信号電荷の
   蓄積回数又は蓄積時間が大きい程、前記出力判定値を大
   きくすることを特徴とする請求項２記載の測距装置。
4. 【請求項４】 測距対象物からの光を受光する複数の光
   電変換素子からなる受光手段と、該受光手段からの信号
   電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該電荷積分部から出力さ
   れる信号電荷を循環させながら徐々に蓄積する循環シフ
   トレジスタと、該循環シフトレジスタに蓄積された信号
   電荷量と予め定められた出力判定値とを比較する信号電
   荷比較部と、該信号電荷量が該出力判定値より大きくな
   った場合に前記循環シフトレジスタにおける電荷の蓄積
   を止める電荷蓄積制御部と、前記循環シフトレジスタに
   蓄積された信号電荷により前記測距対象物までの距離を
   算出する距離算出手段からなる測距装置において、 前記循環シフトレジスタにおける信号電荷の蓄積中に、
   複数の前記出力判定値を有することを特徴とする測距装
   置。
5. 【請求項５】 前記循環シフトレジスタにおける信号電
   荷の周回数によって前記出力判定値を可変することを特
   徴とする請求項４記載の測距装置。
6. 【請求項６】 前記循環シフトレジスタにおける前記信
   号電荷の周回数が大きい程、前記出力判定値を大きくす
   ることを特徴とする請求項５記載の測距装置。
7. 【請求項７】 測距対象物に信号光を投射する投光手段
   と、前記測距対象物からの該信号光の反射光を受光する
   受光手段と、該受光手段からの信号電荷を蓄積する電荷
   蓄積部と、該電荷蓄積部に蓄積された電荷量のうちアク
   ティブ測距に用いる信号成分となる信号電荷量と予め定
   められた出力判定値とを比較する信号電荷比較部と、該
   信号電荷量が該出力判定値より大きくなった場合に該電
   荷蓄積部における電荷の蓄積を止める電荷蓄積制御部
   と、該電荷蓄積部に蓄積された信号電荷により前記測距
   対象物までの距離を算出する距離算出手段からなる測距
   装置において、 前記電荷蓄積部における信号電荷の蓄積中に、複数の該
   出力判定値を有することを特徴とする測距装置。
8. 【請求項８】 前記電荷蓄積部における信号電荷の蓄積
   回数又は蓄積時間によって前記出力判定値を可変とする
   ことを特徴とする請求項７記載の測距装置。
9. 【請求項９】 前記電荷蓄積部における前記信号電荷の
   蓄積回数又は前記蓄積時間が大きい程、前記出力判定値
   を大きくすることを特徴とする請求項８記載の測距装
   置。
10. 【請求項１０】 測距対象物に信号光を投射する投光手
    段と、前記測距対象物からの該信号光の反射光を受光す
    る複数の光電変換素子からなる受光手段と、該受光手段
    からの信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、該電荷積分部
    から出力される信号電荷を循環させながら徐々に蓄積す
    る循環シフトレジスタと、該循環シフトレジスタに蓄積
    された電荷量のうちアクティブ測距に用いる信号成分と
    なる信号電荷量と予め定められた出力判定値とを比較す
    る信号電荷比較部と、該信号電荷量が該出力判定値より
    大きくなった場合に該循環シフトレジスタにおける電荷
    の蓄積を止める電荷蓄積制御部と、該循環シフトレジス
    タに蓄積された信号電荷により前記測距対象物までの距
    離を算出する距離算出手段からなる測距装置において、 前記循環シフトレジスタにおける信号電荷の蓄積中に、
    複数の前記出力判定値を持つことを特徴とする測距装
    置。
11. 【請求項１１】 前記循環シフトレジスタにおける信号
    電荷の周回数によって前記出力判定値を可変することを
    特徴とする請求項１０記載の測距装置。
12. 【請求項１２】 前記循環シフトレジスタにおける前記
    信号電荷の周回数が大きい程前記出力判定値を大きくす
    ることを特徴とする請求項１１記載の測距装置。