JP2001148867A - Three-dimensional image detector - Google Patents

Three-dimensional image detector

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JP2001148867A
JP2001148867A JP32957299A JP32957299A JP2001148867A JP 2001148867 A JP2001148867 A JP 2001148867A JP 32957299 A JP32957299 A JP 32957299A JP 32957299 A JP32957299 A JP 32957299A JP 2001148867 A JP2001148867 A JP 2001148867A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional image detector which emits range finding light to an object so as to detect the distance up to the object for each pixel by receiving reflected light from the object, and which matches the signal level of distance information with the signal level of reflectance information on the reflectance of the surface of the object. SOLUTION: A light pulse with a width TS is repetitively emitted to the object and the sum of signal charges with respect to the light received for a storage period TU1 among the reflected light pulses (hatched line part A1) is detected as the distance information. The same range finding light is repetitively emitted to the object, the reflected light is all received for a storage period TU2 and the sum of signal charges with respect to the received light pulses (hatched line part A2) is detected as the reflectance information. The ratio TD/TS is calculated from the ratio of the distance information to the reflectance information (hatched line parts A1, A2) detected by one pixel representing the object. The number of emission times of the range finding light emitted repetitively in the detection of the reflectance information is selected as the TD/TS that is used to detect the distance information so that the sum of the signal charges used for the distance information is selected equal to the sum of the signal charges corresponding to the reflectance information.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝播時間測定法
を用いて被写体の3次元形状等を検出する3次元画像検
出装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a three-dimensional image detecting apparatus for detecting a three-dimensional shape of a subject using a light propagation time measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来3次元画像入力装置における3次元
計測では、光伝播時間測定法を利用したものが知られて
いる。「Measurement Science and Technology」(S. C
hristie 他、vol.6, p1301-1308, 1995 年)に記載され
た3次元画像入力装置では、パルス変調されたレーザ光
が被計測物体(被写体)に照射され、その反射光がイメ
ージインテンシファイアが取付けられた2次元CCDセ
ンサによって受光され、電気信号に変換される。イメー
ジインテンシファイアはレーザ光のパルス発光に同期し
たゲートパルスによってシャッタ制御される。また、国
際公開97/01111号公報に開示された装置では、パルス変
調されたレーザ光等の光が被計測物体に照射され、その
反射光はメカニカル又は液晶素子等から成り測距光のパ
ルスとは異なるタイミングで制御される電気光学的シャ
ッタと組み合わされた2次元CCDセンサによって受光
され、電気信号に変換される。これらの構成によれば、
遠い被計測物体からの反射光による受光量は近い被計測
物体からの反射光による受光量に比べて小さいので、被
計測物体の距離に応じた出力がCCDの各画素毎に得ら
れる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a three-dimensional measurement in a three-dimensional image input apparatus, an apparatus using a light propagation time measuring method is known. "Measurement Science and Technology" (SC
In the three-dimensional image input device described in Hristie et al., vol. 6, p1301-1308 (1995), a pulse-modulated laser beam is irradiated on an object to be measured (subject), and the reflected light is reflected by an image intensifier. Is received by the two-dimensional CCD sensor having the attached, and is converted into an electric signal. The image intensifier is shutter-controlled by a gate pulse synchronized with the pulse emission of the laser beam. Further, in the apparatus disclosed in WO 97/01111, light such as a pulse-modulated laser beam is irradiated onto an object to be measured, and the reflected light is composed of a mechanical or liquid crystal element or the like and a pulse of distance measuring light. Are received by a two-dimensional CCD sensor combined with an electro-optical shutter controlled at different timings and are converted into electric signals. According to these configurations,
Since the amount of light received by reflected light from a distant object to be measured is smaller than the amount of light received by reflected light from a near object to be measured, an output corresponding to the distance to the object to be measured is obtained for each pixel of the CCD.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方法で
検出された距離情報には、被写体(被計測物体)の表面
における反射率の違い等による誤差が含まれている。従
って、検出精度の高い距離情報を得るには、これら誤差
を補正する必要がある。反射率の違いによる誤差を補正
するには、反射率に関する情報(反射率情報)を検出す
る必要がある。しかし、反射率情報の信号レベルは、距
離情報の信号レベルに比べ高いため、反射率情報の信号
レベルにA/D変換器の動作範囲を設定すると、距離情
報に対する量子化S/N比が劣化してしまう。
However, the distance information detected by the above-described method includes an error due to a difference in reflectance on the surface of the subject (measured object). Therefore, in order to obtain distance information with high detection accuracy, it is necessary to correct these errors. In order to correct an error due to a difference in reflectance, it is necessary to detect information on reflectance (reflectance information). However, since the signal level of the reflectance information is higher than the signal level of the distance information, if the operation range of the A / D converter is set to the signal level of the reflectance information, the quantization S / N ratio for the distance information deteriorates. Resulting in.

【0004】本発明は、距離情報に対する量子化S/N
比を劣化させることなく、精度の高い距離情報を検出可
能な3次元画像検出装置を得ることを目的としている。
The present invention provides a quantization S / N for distance information.
It is an object of the present invention to obtain a three-dimensional image detection device capable of detecting highly accurate distance information without deteriorating the ratio.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の3次元画像検出
装置は、被写体に測距光を照射し、被写体からの反射光
を撮像部において所定の蓄積期間内に受光し、これによ
って生じる第1の信号電荷を各画素毎に蓄積する第1の
電荷蓄積手段と、第1の電荷蓄積手段をN回繰り返し駆
動し、各駆動において蓄積される第1の信号電荷を各画
素毎に積分することにより第1の積分電荷を蓄積する第
1の信号電荷積分手段と、被写体に測距光を照射し、被
写体からの反射光を撮像部において受光することによ
り、受光された反射光の全光量に対応する第2の信号電
荷を各画素毎に蓄積する第2の電荷蓄積手段と、第2の
電荷蓄積手段をM回繰り返し駆動し、各駆動において蓄
積される第2の信号電荷を各画素毎に積分することによ
り第2の積分電荷を蓄積する第2の信号電荷積分手段
と、第1の積分電荷と第2の積分電荷とが、被写体の被
計測領域に対応する画素において略同じ大きさとなるよ
うに第1の信号電荷積分手段における繰り返し回数また
は第2の信号電荷積分手段における繰り返し回数を調整
する繰返回数調整手段とを備え、第1の積分電荷と第2
の積分電荷とに基づいて被写体までの距離が各画素毎に
検出されることを特徴としている。
A three-dimensional image detecting apparatus according to the present invention irradiates a subject with distance measuring light, receives reflected light from the subject within a predetermined accumulation period in an image pickup unit, and generates a light beam based on the reflected light. A first charge accumulating means for accumulating one signal charge for each pixel; and a first charge accumulating means driven repeatedly N times to integrate the first signal charge accumulated in each drive for each pixel. A first signal charge integrating means for accumulating the first integrated charge, irradiating the subject with distance measuring light, and receiving the reflected light from the subject in the imaging unit, thereby obtaining the total amount of the received reflected light And a second charge accumulating means for accumulating a second signal charge corresponding to each pixel for each pixel, and driving the second charge accumulating means repeatedly M times, and accumulating the second signal charge accumulated in each drive for each pixel. The second integral charge by integrating each time The second signal charge integrating means, and the first signal charge integrating means so that the first integrated charge and the second integrated charge have substantially the same size in a pixel corresponding to the measurement area of the subject. Adjusting means for adjusting the number of repetitions or the number of repetitions in the second signal charge integrating means, wherein the first integrated charge and the second
The distance to the subject is detected for each pixel on the basis of the integrated charge.

【0006】好ましくは繰返回数調整手段は、予め被写
体までの距離を概ね計測するプリ測距の結果に基づいて
繰り返し回数の調整を行なう。このとき好ましくはプリ
測距は、第1および第2の信号電荷積分手段における繰
り返し回数を同一にして第1および第2の信号電荷積分
手段を駆動することにより行なわれる。これにより、よ
り適正に繰り返し回数の調整を行なうことができる。
Preferably, the number-of-repetitions adjusting means adjusts the number of repetitions based on a result of pre-ranging which roughly measures the distance to the subject in advance. At this time, preferably, the pre-ranging is performed by driving the first and second signal charge integration means with the same number of repetitions in the first and second signal charge integration means. Thereby, the number of repetitions can be adjusted more appropriately.

【0007】より好ましくは繰返回数調整手段は、プリ
測距において検出され、被写体の被計測領域に対応する
画素を代表する1以上の標本画素における第1および第
2の積分電荷に基づいて繰り返し回数の調整を行なう。
このとき例えば、繰返回数調整手段は、1つの標本画素
における第1の積分電荷と第2の積分電荷との比が1対
1になるように繰り返し回数の調整を行なう。これによ
り迅速かつ簡単に繰り返し回数を調整することができ
る。
More preferably, the number-of-repetitions adjusting means repeats based on the first and second integrated charges in one or more sample pixels which are detected in the pre-ranging and represent pixels corresponding to the measurement area of the subject. Adjust the number of times.
At this time, for example, the number-of-repetitions adjusting means adjusts the number of repetitions so that the ratio of the first integrated charge to the second integrated charge in one sample pixel is 1: 1. This makes it possible to adjust the number of repetitions quickly and easily.

【0008】好ましくは、繰返回数調整手段は、第1の
電荷積分手段における繰り返し回数を一定にし、第2の
電荷積分手段における繰り返し回数を減ずることにより
調整される。
[0010] Preferably, the repetition number adjusting means is adjusted by making the number of repetitions in the first charge integration means constant and reducing the number of repetitions in the second charge integration means.

【0009】3次元画像検出装置は好ましくは、光学系
の像面照度を調整するための開口絞りを備え、プリ測距
を行なう際には、繰返回数調整手段と第1および第2の
信号電荷積分手段を駆動して被写体までの距離を計測す
る本測距に比べ開口絞りを絞った状態で計測を行なう。
Preferably, the three-dimensional image detecting device is provided with an aperture stop for adjusting the illuminance of the image plane of the optical system, and when performing pre-ranging, the number-of-repetitions adjusting means and the first and second signals are used. The measurement is performed in a state where the aperture stop is narrowed as compared with the main ranging in which the distance to the subject is measured by driving the charge integration means.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態であ
るカメラ型の3次元画像検出装置の斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a camera-type three-dimensional image detection device according to an embodiment of the present invention.

【0011】カメラ本体10の前面において、撮影レン
ズ11の左上にはファインダ窓12が設けられ、右上に
はストロボ13が設けられている。カメラ本体10の上
面において、撮影レンズ11の真上には、測距光である
レーザ光を照射する発光装置(光源)14が配設されて
いる。発光装置14の左側にはレリーズスイッチ15、
液晶表示パネル16が設けられ、右側にはモード切替ダ
イヤル17とV/Dモード切替スイッチ18が設けられ
ている。カメラ本体10の側面には、ICメモリカード
等の記録媒体を挿入するためのカード挿入口19が形成
され、またビデオ出力端子20、インターフェースコネ
クタ21が設けられている。
On the front of the camera body 10, a finder window 12 is provided at the upper left of the taking lens 11, and a flash 13 is provided at the upper right. A light emitting device (light source) 14 for irradiating a laser beam, which is a distance measuring light, is provided on the upper surface of the camera body 10 and directly above the taking lens 11. On the left side of the light emitting device 14, a release switch 15,
A liquid crystal display panel 16 is provided, and a mode change dial 17 and a V / D mode change switch 18 are provided on the right side. On the side surface of the camera body 10, a card insertion slot 19 for inserting a recording medium such as an IC memory card is formed, and a video output terminal 20 and an interface connector 21 are provided.

【0012】図2は図1に示すカメラの回路構成を示す
ブロック図である。撮影レンズ11の中には絞り25が
設けられている。絞り25の開度はアイリス駆動回路2
6によって調整される。撮影レンズ11の焦点調節動作
およびズーミング動作はレンズ駆動回路27によって制
御される。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the camera shown in FIG. An aperture 25 is provided in the taking lens 11. The opening of the aperture 25 is determined by the iris drive circuit 2.
Adjusted by 6. The focus adjustment operation and the zooming operation of the taking lens 11 are controlled by a lens drive circuit 27.

【0013】撮影レンズ11の光軸上にはCCD(撮像
部)28が配設されている。CCD28には、撮影レン
ズ11によって被写体像が形成され、被写体像に対応し
た電荷が発生する。CCD28における電荷の蓄積動
作、電荷の読出動作等の動作はCCD駆動回路30によ
って制御される。CCD28から読み出された電荷信号
すなわち画像信号はアンプ31において増幅され、A/
D変換器32においてアナログ信号からデジタル信号に
変換される。デジタルの画像信号は撮像信号処理回路3
3においてガンマ補正等の処理を施され、画像メモリ3
4に一時的に格納される。アイリス駆動回路26、レン
ズ駆動回路27、撮像信号処理回路33はシステムコン
トロール回路35によって制御される。
A CCD (image pickup unit) 28 is provided on the optical axis of the taking lens 11. A subject image is formed on the CCD 28 by the photographing lens 11, and charges corresponding to the subject image are generated. Operations such as a charge accumulation operation and a charge read operation in the CCD 28 are controlled by the CCD drive circuit 30. The charge signal, that is, the image signal, read from the CCD 28 is amplified by the amplifier 31 and the A / A
The analog signal is converted into a digital signal in the D converter 32. The digital image signal is output from the imaging signal processing circuit 3
In the image memory 3, processing such as gamma correction is performed.
4 is temporarily stored. The iris drive circuit 26, the lens drive circuit 27, and the imaging signal processing circuit 33 are controlled by a system control circuit 35.

【0014】CCD駆動回路30は、V/D切替回路2
9から出力されるパルス信号に従って制御される。V/
D切替回路29から出力されるパルス信号は、通常駆動
パルス発生回路24から出力されるパルス信号または3
D駆動パルス発生回路22で生成され、パルス数変換回
路23を介して出力されるパルス信号であり、V/Dモ
ード切替スイッチ18(図1)の設定に合わせて選択的
にCCD駆動回路30へ出力される。通常駆動パルス発
生回路24から出力されるパルス信号は、CCD28に
おいて通常の撮影動作を行なうためのものである。一
方、3D駆動パルス発生回路22から出力されるパルス
信号は、CCD28において距離情報を検出する際に用
いられるパルス信号である。パルス数変換回路23で
は、システムコントロール回路35からの信号指令に基
づいて、3D駆動パルス発生回路22から出力されるパ
ルス信号のパルス数を制御する。3D駆動パルス発生回
路22、通常駆動パルス発生回路24およびパルス数変
換回路23は、システムコントロール回路35により制
御される。
The CCD driving circuit 30 includes a V / D switching circuit 2
9 is controlled in accordance with the pulse signal output from. V /
The pulse signal output from the D switching circuit 29 is the pulse signal output from the normal drive pulse generation circuit 24 or 3
A pulse signal generated by the D drive pulse generation circuit 22 and output through the pulse number conversion circuit 23, and selectively supplied to the CCD drive circuit 30 in accordance with the setting of the V / D mode switch 18 (FIG. 1). Is output. The pulse signal output from the normal drive pulse generation circuit 24 is for performing a normal photographing operation in the CCD 28. On the other hand, the pulse signal output from the 3D drive pulse generation circuit 22 is a pulse signal used when the CCD 28 detects distance information. The pulse number conversion circuit 23 controls the number of pulses of the pulse signal output from the 3D drive pulse generation circuit 22 based on a signal command from the system control circuit 35. The 3D drive pulse generation circuit 22, the normal drive pulse generation circuit 24, and the pulse number conversion circuit 23 are controlled by a system control circuit 35.

【0015】画像メモリ34に一時的に記憶された画像
信号は、画像メモリ34から読み出され、LCD駆動回
路36に供給される。LCD駆動回路36は画像信号に
応じて動作し、これにより画像表示LCDパネル37に
は、画像信号に対応した画像が表示される。
The image signal temporarily stored in the image memory 34 is read from the image memory 34 and supplied to the LCD drive circuit 36. The LCD drive circuit 36 operates according to the image signal, whereby an image corresponding to the image signal is displayed on the image display LCD panel 37.

【0016】カメラをカメラ本体10の外部に設けられ
たモニタ装置39とケーブルで接続すれば、画像メモリ
34から読み出された画像信号はTV信号エンコーダ3
8、ビデオ出力端子20を介してモニタ装置39に伝送
可能である。またシステムコントロール回路35はイン
ターフェース回路40に接続されており、インターフェ
ース回路40はインターフェースコネクタ21に接続さ
れている。したがってカメラをカメラ本体10の外部に
設けられたコンピュータ41とインターフェースケーブ
ルを介して接続すれば、画像メモリ34から読み出され
た画像信号をコンピュータ41に伝送可能である。シス
テムコントロール回路35は、記録媒体制御回路42を
介して画像記録装置43に接続されている。したがって
画像メモリ34から読み出された画像信号は、画像記録
装置43に装着されたICメモリカード等の記録媒体M
に記録可能である。
If the camera is connected to a monitor device 39 provided outside the camera body 10 by a cable, the image signal read from the image memory 34 is transmitted to the TV signal encoder 3.
8. It can be transmitted to the monitor device 39 via the video output terminal 20. The system control circuit 35 is connected to the interface circuit 40, and the interface circuit 40 is connected to the interface connector 21. Therefore, if the camera is connected via an interface cable to a computer 41 provided outside the camera body 10, the image signal read from the image memory 34 can be transmitted to the computer 41. The system control circuit 35 is connected to the image recording device 43 via the recording medium control circuit 42. Therefore, the image signal read from the image memory 34 is stored in a recording medium M such as an IC memory card mounted on the image recording device 43.
Can be recorded in

【0017】発光装置14は発光素子14aと照明レン
ズ14bにより構成され、発光素子14aの発光動作は
発光素子制御回路44によって制御される。発光素子1
4aはレーザダイオード(LD)であり、照射されるレ
ーザ光は被写体の距離を検出するための測距光として用
いられる。このレーザ光は照明レンズ14bを介して被
写体の全体に照射される。被写体において反射した光は
撮影レンズ11に入射する。この光をCCD28によっ
て検出することにより、後述するように被写体の表面形
状に関する距離情報が3次元画像として得られる。
The light emitting device 14 comprises a light emitting element 14a and an illumination lens 14b. The light emitting operation of the light emitting element 14a is controlled by a light emitting element control circuit 44. Light emitting element 1
Reference numeral 4a denotes a laser diode (LD), and the emitted laser light is used as distance measuring light for detecting the distance to the subject. This laser light is applied to the entire subject through the illumination lens 14b. Light reflected by the subject enters the photographing lens 11. By detecting this light with the CCD 28, distance information on the surface shape of the subject is obtained as a three-dimensional image, as described later.

【0018】発光素子制御回路44は、パルス数変換回
路23から出力されるパルス信号にしたがって制御され
る。発光素子制御回路44へ出力されるパルス信号は、
V/D切替回路29を介してCCD駆動回路30へ出力
されるパルス信号と同様、3D駆動パルス発生回路22
において生成されたパルス信号に基づくものであり、シ
ステムコントロール回路35の信号指令により、そのパ
ルス数が変換されたものである。これにより発光素子1
4aから照射される発光パルスの数が調整される。
The light emitting element control circuit 44 is controlled according to a pulse signal output from the pulse number conversion circuit 23. The pulse signal output to the light emitting element control circuit 44 is
Like the pulse signal output to the CCD drive circuit 30 via the V / D switching circuit 29, the 3D drive pulse generation circuit 22
Is based on the pulse signal generated in the step (1), and the number of pulses is converted by a signal command of the system control circuit 35. Thereby, the light emitting element 1
The number of light emission pulses emitted from 4a is adjusted.

【0019】システムコントロール回路35には、レリ
ーズスイッチ15、モード切替ダイヤル17、V/Dモ
ード切替スイッチ18から成るスイッチ群45と、液晶
表示パネル(表示素子)16とが接続されている。
The system control circuit 35 is connected to a switch group 45 including a release switch 15, a mode switching dial 17, and a V / D mode switching switch 18, and a liquid crystal display panel (display element) 16.

【0020】次に図3を参照して、本実施形態における
撮影動作について説明する。図3は、撮影動作プログラ
ムのフローチャートである。
Next, the photographing operation in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of the photographing operation program.

【0021】ステップ101においてレリーズスイッチ
15が全押しされていることが確認されるとステップ1
02が実行され、ビデオ(V)モードと距離測定(D)
モードのいずれが選択されているかが判定される。これ
らのモード間における切替はV/Dモード切替スイッチ
18を操作することによって行なわれる。
When it is confirmed in step 101 that the release switch 15 is fully depressed, step 1 is executed.
02 is executed, video (V) mode and distance measurement (D)
It is determined which of the modes is selected. Switching between these modes is performed by operating the V / D mode switch 18.

【0022】ステップ102においてDモードが選択さ
れていると判定されると、ステップ103において本測
距(ステップ105)の予備計測であるプリ測距が、ア
イリス25を本測距のFナンバーよりも絞った(例え
ば、本測距でのFナンバーから2段絞り込む)状態で行
われ、被写体までの距離情報や被写体の表面における反
射率等の違いに起因する誤差を補正するための反射率情
報などが検出される。
If it is determined in step 102 that the D mode is selected, in step 103, the pre-ranging, which is a preliminary measurement of the actual ranging (step 105), sets the iris 25 to be smaller than the F-number of the actual ranging. It is performed in a state where the aperture is narrowed down (for example, the aperture is narrowed down by two steps from the F number in the actual distance measurement), and reflectance information for correcting an error caused by a difference in reflectance to a subject or a reflectance on a surface of the subject, etc. Is detected.

【0023】ステップ104では、ステップ103にお
いて検出された距離情報と反射率情報とに基づいて、本
測距(ステップ105)での反射率情報の検出において
照射される測距光のパルスの数が算出される。ステップ
105の本測距では、あらためて被写体までの距離情報
と、反射率情報が検出されるが、反射率情報の検出で
は、ステップ104において算出された測距光のパルス
数に従って測距光であるパルス光が照射される。これ
は、後に述べるように距離情報の信号に対する量子化S
/N比の劣化を防ぐためであり、これによって距離情報
を検出する際にCCD28から出力される信号のレベル
が、反射率情報を検出する際にCCD28から出力され
る信号のレベルと略等しくなる。その後ステップ106
において得られた距離データが記録媒体Mに保存され、
この撮影動作のプログラムは終了する。なおプリ測距の
距離情報の検出と反射率情報の検出とでは、被写体に照
射される測距光のパルスの数は同じである。
In step 104, based on the distance information and the reflectance information detected in step 103, the number of pulses of the distance measuring light emitted in the detection of the reflectance information in the actual distance measurement (step 105) is calculated. Is calculated. In the actual distance measurement in step 105, the distance information to the subject and the reflectance information are detected again. In the detection of the reflectance information, the distance is the distance measurement light according to the pulse number of the distance measurement light calculated in step 104. Pulse light is applied. This is because, as will be described later, the quantization S
This is to prevent the deterioration of the / N ratio, whereby the level of the signal output from the CCD 28 when detecting the distance information becomes substantially equal to the level of the signal output from the CCD 28 when detecting the reflectance information. . Then step 106
Is stored in the recording medium M,
This shooting operation program ends. Note that the number of distance measurement light pulses applied to the subject is the same in the detection of distance information and the detection of reflectance information in pre-ranging.

【0024】一方、ステップ102において設定モード
がVモードであると判定されると、ステップ107にお
いて測距光の制御がオフ状態に定められるとともに、ス
テップ108においてCCDのビデオ制御がオン状態に
定められる。すなわち、被写体の画像情報(画像デー
タ)がCCDの通常の撮影動作により検出される。ステ
ップ109において、検出された画像データが記録媒体
Mに保存され、この撮影動作のプログラムは終了する。
On the other hand, if it is determined in step 102 that the setting mode is the V mode, the control of the distance measuring light is determined to be off in step 107, and the video control of the CCD is determined to be on in step 108. . That is, image information (image data) of the subject is detected by a normal photographing operation of the CCD. In step 109, the detected image data is stored in the recording medium M, and the program of the photographing operation ends.

【0025】次に図4および図5を参照して、本実施形
態における距離測定の原理について説明する。なお図5
において横軸は時間tである。
Next, the principle of distance measurement in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
, The horizontal axis is time t.

【0026】距離測定装置Bから出力された測距光は被
写体Sにおいて反射し、図示しないCCDによって受光
される。測距光は所定のパルス幅Hを有するパルス状の
光であり、したがって被写体Sからの反射光も、同じパ
ルス幅Hを有するパルス状の光である。また反射光のパ
ルスの立ち上がりは、測距光のパルスの立ち上がりより
も時間δ・t(δは遅延係数)だけ遅れる。測距光と反
射光は距離測定装置Bと被写体Sの間の2倍の距離rを
進んだことになるから、その距離rは r=δ・t・C/2 ・・・(1) により得られる。ただしCは光速である。
The distance measuring light output from the distance measuring device B is reflected by the subject S and received by a CCD (not shown). The distance measuring light is a pulsed light having a predetermined pulse width H, and therefore, the reflected light from the subject S is also a pulsed light having the same pulse width H. The rise of the reflected light pulse is delayed by a time δ · t (δ is a delay coefficient) from the rise of the distance measuring light pulse. Since the ranging light and the reflected light have traveled twice the distance r between the distance measuring device B and the subject S, the distance r is given by r = δ · t · C / 2 (1) can get. Where C is the speed of light.

【0027】例えば測距光のパルスの立ち上がりから反
射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下
がる前に検知不可能な状態に切換えるようにすると、す
なわち反射光検知期間Tを設けると、この反射光検知期
間Tにおける受光量Aは距離rの関数である。すなわち
受光量Aは、距離rが大きくなるほど(時間δ・tが大
きくなるほど)小さくなる。
For example, a state in which reflected light can be detected from the rise of the pulse of the distance measuring light is determined, and the state is switched to an undetectable state before the reflected light pulse falls, that is, a reflected light detection period T is provided. And the received light amount A during the reflected light detection period T is a function of the distance r. That is, the light receiving amount A decreases as the distance r increases (the time δ · t increases).

【0028】本実施形態では上述した原理を利用して、
CCD28に設けられ、2次元的に配列された複数のフ
ォトダイオードにおいてそれぞれ受光量Aを検出するこ
とにより、カメラ本体10から被写体Sの表面の各点ま
での距離をそれぞれ検出し、被写体Sの表面形状に関す
る3次元画像のデータを一括して入力している。
In this embodiment, utilizing the above-described principle,
The distance from the camera body 10 to each point on the surface of the subject S is detected by detecting the amount of received light A at each of a plurality of photodiodes provided in the CCD 28 and arranged two-dimensionally. Data of a three-dimensional image relating to a shape is input collectively.

【0029】図6は、CCD28に設けられるフォトダ
イオード51と垂直転送部52の配置を示す図である。
図7は、CCD28を基板53に垂直な平面で切断して
示す断面図である。このCCD28は従来公知のインタ
ーライン型CCDであり、不要電荷の掃出しにVOD
(縦型オーバーフロードレイン)方式を用いたものであ
る。
FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of the photodiode 51 and the vertical transfer unit 52 provided on the CCD 28.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the CCD 28 cut along a plane perpendicular to the substrate 53. This CCD 28 is a conventionally known interline type CCD, and uses a VOD for sweeping out unnecessary charges.
(Vertical overflow drain) method.

【0030】フォトダイオード51と垂直転送部52は
n型基板53の面に沿って形成されている。フォトダイ
オード51は2次元的に格子状に配列され、垂直転送部
52は所定の方向(図6において上下方向)に1列に並
ぶフォトダイオード51に隣接して設けられている。垂
直転送部52は、1つのフォトダイオード51に対して
4つの垂直転送電極52a,52b,52c,52dを
有している。したがって垂直転送部52では、4つのポ
テンシャルの井戸が形成可能であり、従来公知のよう
に、これらの井戸の深さを制御することによって、信号
電荷をCCD28から出力することができる。なお、垂
直転送電極の数は目的に応じて自由に変更できる。
The photodiode 51 and the vertical transfer section 52 are formed along the surface of the n-type substrate 53. The photodiodes 51 are two-dimensionally arranged in a lattice, and the vertical transfer units 52 are provided adjacent to the photodiodes 51 arranged in a line in a predetermined direction (the vertical direction in FIG. 6). The vertical transfer section 52 has four vertical transfer electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d for one photodiode 51. Therefore, in the vertical transfer section 52, four potential wells can be formed, and signal charges can be output from the CCD 28 by controlling the depths of these wells as conventionally known. The number of vertical transfer electrodes can be freely changed according to the purpose.

【0031】基板53の表面に形成されたp型井戸の中
にフォトダイオード51が形成され、p型井戸とn型基
板53の間に印加される逆バイアス電圧によってp型井
戸が完全空乏化される。この状態において、入射光(被
写体からの反射光)の光量に応じた電荷がフォトダイオ
ード51において蓄積される。基板電圧Vsub を所定値
以上に大きくすると、フォトダイオード51に蓄積した
電荷は、基板53側に掃出される。これに対し、転送ゲ
ート部54に電荷転送信号(電圧信号)が印加されたと
き、フォトダイオード51に蓄積した電荷は垂直転送部
52に転送される。すなわち電荷掃出信号によって電荷
を基板53側に掃出した後、フォトダイオード51に蓄
積した信号電荷が、電荷転送信号によって垂直転送部5
2側に転送される。このような動作を繰り返すことによ
り、垂直転送部52において信号電荷が積分され、いわ
ゆる電子シャッタ動作が実現される。
A photodiode 51 is formed in a p-type well formed on the surface of the substrate 53, and the p-type well is completely depleted by a reverse bias voltage applied between the p-type well and the n-type substrate 53. You. In this state, charges corresponding to the amount of incident light (reflected light from the subject) are accumulated in the photodiode 51. When the substrate voltage Vsub is increased to a predetermined value or more, the electric charge accumulated in the photodiode 51 is discharged to the substrate 53 side. On the other hand, when a charge transfer signal (voltage signal) is applied to the transfer gate unit 54, the charges accumulated in the photodiode 51 are transferred to the vertical transfer unit 52. That is, after the charges are swept to the substrate 53 side by the charge sweeping signal, the signal charges accumulated in the photodiode 51 are changed by the charge transfer signal to the vertical transfer unit 5.
It is transferred to the two sides. By repeating such an operation, signal charges are integrated in the vertical transfer unit 52, and a so-called electronic shutter operation is realized.

【0032】図8は、ステップ103のプリ測距および
ステップ105の本測距において実行される距離情報検
出動作のタイミングチャートである。図1、図2、図6
〜図8を参照して本実施形態における距離情報検出動作
について説明する。なお本実施形態の距離情報検出動作
では、図5を参照して行なった距離測定の原理の説明と
は異なり、外光の影響による雑音を低減するために測距
光のパルスの立ち下がりから反射光を検知可能な状態に
定め、反射光のパルスが立ち下がった後に検知不可能な
状態に切換えるようにタイミングチャートを構成してい
るが原理的には何ら異なるものではない。
FIG. 8 is a timing chart of the distance information detecting operation executed in the pre-ranging in step 103 and the main ranging in step 105. 1, 2, and 6
The distance information detecting operation in the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the distance information detecting operation of the present embodiment, unlike the description of the principle of the distance measurement performed with reference to FIG. 5, in order to reduce noise due to the influence of external light, the distance measurement light is reflected from the falling edge of the pulse. The timing chart is configured so that the light can be detected, and the state is switched to the undetectable state after the pulse of the reflected light has fallen, but it is not different in principle.

【0033】垂直同期信号(図示せず)の出力に同期し
て電荷掃出し信号(パルス信号)S1が出力され、これ
によりフォトダイオード51に蓄積していた不要電荷が
基板53の方向に掃出され、フォトダイオード51にお
ける蓄積電荷量はゼロになる(符号S2)。電荷掃出し
信号S1の出力の開始の後、一定のパルス幅を有するパ
ルス状の測距光S3が出力される。測距光S3が出力さ
れる期間(パルス幅)は調整可能であり、図示例では、
電荷掃出し信号S1の出力と同時に測距光S3がオフす
るように調整されている。
A charge discharge signal (pulse signal) S1 is output in synchronization with the output of the vertical synchronization signal (not shown), whereby unnecessary charges stored in the photodiode 51 are discharged in the direction of the substrate 53. Then, the accumulated charge amount in the photodiode 51 becomes zero (reference S2). After the start of output of the charge sweeping signal S1, pulse-shaped ranging light S3 having a constant pulse width is output. The period (pulse width) during which the ranging light S3 is output can be adjusted.
The adjustment is performed so that the distance measurement light S3 is turned off simultaneously with the output of the charge sweeping signal S1.

【0034】測距光S3は被写体において反射し、CC
D28に入射する。すなわちCCD28によって被写体
からの反射光S4が受光されるが、電荷掃出し信号S1
が出力されている間は、フォトダイオード51において
電荷は蓄積されない(符号S2)。電荷掃出し信号S1
の出力が停止されると、フォトダイオード51では、反
射光S4の受光によって電荷蓄積が開始され、反射光S
4と外光とに起因する信号電荷S5が発生する。反射光
S4が消滅すると(符号S6)フォトダイオード51で
は、反射光に基く電荷蓄積は終了するが(符号S7)、
外光のみに起因する電荷蓄積が継続する(符号S8)。
The distance measuring light S3 is reflected by the object, and
It is incident on D28. That is, although the reflected light S4 from the subject is received by the CCD 28, the charge sweeping signal S1
Is not stored in the photodiode 51 (reference S2). Charge sweep signal S1
Is stopped, the photodiode 51 starts to accumulate charges by receiving the reflected light S4, and the reflected light S4
4 and the external light generate signal charges S5. When the reflected light S4 disappears (reference S6), the photodiode 51 ends the charge accumulation based on the reflected light (reference S7).
Charge accumulation due to only external light continues (reference S8).

【0035】その後、電荷転送信号S9が出力される
と、フォトダイオード51に蓄積された電荷が垂直転送
部52に転送される。この電荷転送は、電荷転送信号の
出力の終了(符号S10)によって完了する。すなわ
ち、外光が存在するためにフォトダイオード51では電
荷蓄積が継続するが、電荷転送信号の出力が終了するま
でフォトダイオード51に蓄積されていた信号電荷S1
1が垂直転送部52へ転送される。電荷転送信号の出力
終了後に蓄積している電荷S14は、そのままフォトダ
イオード51に残留する。
Thereafter, when the charge transfer signal S9 is output, the charges accumulated in the photodiode 51 are transferred to the vertical transfer section 52. This charge transfer is completed when the output of the charge transfer signal ends (reference S10). In other words, the charge accumulation in the photodiode 51 continues due to the presence of external light, but the signal charge S1 accumulated in the photodiode 51 until the output of the charge transfer signal ends.
1 is transferred to the vertical transfer unit 52. The charge S14 accumulated after the output of the charge transfer signal ends remains in the photodiode 51 as it is.

【0036】このように電荷掃出し信号S1の出力の終
了から電荷転送信号S9の出力が終了するまでの期間T
U1の間、フォトダイオード51には、被写体までの距離
に対応した信号電荷が蓄積される。そして、反射光S4
の受光終了(符号S6)までフォトダイオード51に蓄
積している電荷が、被写体の距離情報と対応した信号電
荷S12(斜線部)として垂直転送部52へ転送され、
その他の信号電荷S13は外光のみに起因するものであ
る。
As described above, the period T from the end of the output of the charge sweeping signal S1 to the end of the output of the charge transfer signal S9.
During U1 , the photodiode 51 accumulates signal charges corresponding to the distance to the subject. Then, the reflected light S4
Until the end of light reception (reference S6), the charges accumulated in the photodiode 51 are transferred to the vertical transfer unit 52 as signal charges S12 (hatched portion) corresponding to the distance information of the subject,
Other signal charges S13 are caused only by external light.

【0037】電荷転送信号S9の出力から一定時間が経
過した後、再び電荷掃出し信号S1が出力され、垂直転
送部52への信号電荷の転送後にフォトダイオード51
に蓄積された不要電荷が基板53の方向へ掃出される。
すなわち、フォトダイオード51において新たに信号電
荷の蓄積が開始する。そして、上述したのと同様に、電
荷蓄積期間TU1が経過したとき、信号電荷は垂直転送部
52へ転送される。
After a predetermined time has elapsed from the output of the charge transfer signal S9, the charge sweeping signal S1 is output again, and after the transfer of the signal charge to the vertical transfer section 52, the photodiode 51
Unnecessary charges accumulated in the substrate 53 are swept toward the substrate 53.
That is, accumulation of signal charges in the photodiode 51 is newly started. Then, as described above, when the charge accumulation period T U1 has elapsed, the signal charge is transferred to the vertical transfer unit 52.

【0038】このような信号電荷S11の垂直転送部5
2への転送動作は、次の垂直同期信号が出力されるま
で、繰り返し実行される。これにより垂直転送部52に
おいて、信号電荷S11が積分され、1フィールドの期
間(2つの垂直同期信号によって挟まれる期間)に積分
された信号電荷S11は、その期間被写体が静止してい
ると見做せれば、被写体までの距離情報に対応してい
る。
The vertical transfer section 5 of such signal charges S11
2 is repeatedly executed until the next vertical synchronization signal is output. As a result, in the vertical transfer unit 52, the signal charge S11 is integrated, and the signal charge S11 integrated in a period of one field (a period sandwiched between two vertical synchronization signals) is regarded as a period in which the subject is stationary. If possible, it corresponds to distance information to the subject.

【0039】以上説明した信号電荷S11の検出動作は
1つのフォトダイオード51に関するものであり、全て
のフォトダイオード51においてこのような検出動作が
行なわれる。1フィールドの期間における検出動作の結
果、各フォトダイオード51に隣接した垂直転送部52
の各部位には、そのフォトダイオード51によって検出
された距離情報が保持される。この距離情報は垂直転送
部52における垂直転送動作および図示しない水平転送
部における水平転送動作によってCCD28から出力さ
れる。
The detection operation of the signal charge S11 described above relates to one photodiode 51, and such a detection operation is performed in all the photodiodes 51. As a result of the detection operation in the period of one field, the vertical transfer unit 52 adjacent to each photodiode 51
The distance information detected by the photodiode 51 is held in each of the parts. This distance information is output from the CCD 28 by a vertical transfer operation in the vertical transfer unit 52 and a horizontal transfer operation in a horizontal transfer unit (not shown).

【0040】しかしCCD28により検出された反射光
は、被写体の表面の反射率の影響を受けている。したが
って、この反射光を介して得られた距離情報は反射率に
起因する誤差を含んでいる。また、CCD28により検
出された反射光には、被写体からの反射光以外に外光等
の成分も含まれており、これに起因する誤差も存在す
る。これらの誤差を補正する方法について、次の距離測
定動作のフローチャートを参照して説明する。
However, the reflected light detected by the CCD 28 is affected by the reflectance of the surface of the subject. Therefore, the distance information obtained via the reflected light includes an error caused by the reflectance. In addition, the reflected light detected by the CCD 28 includes components such as external light in addition to the reflected light from the subject, and there is an error due to this. A method for correcting these errors will be described with reference to the flowchart of the next distance measurement operation.

【0041】図12と図13はステップ103のプリ測
距およびステップ105の本測距(図3参照)において
実行される距離測定動作のフローチャートである。図
1、図2、図8〜図13を参照して、本実施形態におけ
る距離測定動作について説明する。なお図9〜図11
は、距離補正情報、反射率情報および反射率補正情報の
検出動作におけるタイミングチャートである。
FIGS. 12 and 13 are flow charts of the distance measuring operation executed in the pre-distance measurement in step 103 and the main distance measurement in step 105 (see FIG. 3). The distance measurement operation in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11
5 is a timing chart in the operation of detecting distance correction information, reflectance information, and reflectance correction information.

【0042】ステップ201では、垂直同期信号が出力
されるとともに測距光制御が開始される。すなわち発光
装置14が駆動され、パルス状の測距光S3が断続的に
出力される。次いでステップ202が実行され、CCD
28による検知制御が開始される。すなわち図8を参照
して説明した距離情報検出動作が開始され、電荷掃出し
信号S1と電荷転送信号S9が交互に出力されて、距離
情報の信号電荷S11が垂直転送部52において積分さ
れる。
In step 201, a vertical synchronizing signal is output, and ranging light control is started. That is, the light emitting device 14 is driven, and the pulse-shaped ranging light S3 is output intermittently. Next, step 202 is executed and the CCD
28 starts detection control. That is, the distance information detection operation described with reference to FIG. 8 is started, the charge sweeping signal S1 and the charge transfer signal S9 are alternately output, and the signal charge S11 of the distance information is integrated in the vertical transfer unit 52.

【0043】ステップ203では、距離情報検出動作の
開始から1フィールド期間が終了したか否か、すなわち
新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定される。
1フィールド期間が終了すると、1フィールド期間にわ
たる信号電荷S11の積分が完了し、積分された信号電
荷がステップ204においてCCD28から出力され
る。この積分された信号電荷は距離情報に対応し、ステ
ップ205において画像メモリ34に一時的に記憶され
る。ステップ206では測距光制御がオフ状態に切換え
られ、発光装置14の発光動作が停止する。
In step 203, it is determined whether one field period has elapsed from the start of the distance information detection operation, that is, whether a new vertical synchronizing signal has been output.
When one field period ends, integration of the signal charges S11 over one field period is completed, and the integrated signal charges are output from the CCD 28 in step 204. This integrated signal charge corresponds to the distance information and is temporarily stored in the image memory 34 in step 205. In step 206, the ranging light control is switched to the off state, and the light emitting operation of the light emitting device 14 is stopped.

【0044】ステップ207〜210では、距離補正情
報の検出動作(図9参照)が行なわれる。まずステップ
207では、垂直同期信号が出力されるとともにCCD
28による検知制御が開始される。すなわち発光装置1
4の発光動作が行なわれることなく、光源が消灯された
状態で、電荷掃出し信号S21と電荷転送信号S22が
交互に出力される。電荷蓄積時間TU1は図8に示す距離
情報検出動作と同じであるが、被写体に測距光が照射さ
れないため(符号S23)、反射光は存在せず(符号S
24)。したがって、距離情報の信号電荷は発生しない
が、CCD28には外光等の外乱成分が入射するため、
この外乱成分に対応した信号電荷S25が発生し、電荷
転送信号S22の出力によって、それまでフォトダイオ
ードに蓄積していた信号電荷S26が垂直転送部へ転送
される。この信号電荷S26は、外乱成分が距離情報に
及ぼす影響を補正するための、電荷蓄積時間TU1に対す
る距離補正情報に対応している。
In steps 207 to 210, an operation of detecting distance correction information (see FIG. 9) is performed. First, in step 207, a vertical synchronizing signal is output and the CCD
28 starts detection control. That is, the light emitting device 1
In the state where the light source is turned off without performing the light emitting operation of No. 4, the charge discharge signal S21 and the charge transfer signal S22 are output alternately. The charge accumulation time T U1 is the same as the distance information detection operation shown in FIG. 8, but since no distance measurement light is irradiated on the subject (reference S23), there is no reflected light (reference S).
24). Therefore, no signal charge of the distance information is generated, but a disturbance component such as external light is incident on the CCD 28.
The signal charge S25 corresponding to the disturbance component is generated, and the signal charge S26 that has been accumulated in the photodiode is transferred to the vertical transfer unit by the output of the charge transfer signal S22. This signal charge S26 corresponds to distance correction information for the charge accumulation time T U1 for correcting the influence of the disturbance component on the distance information.

【0045】ステップ208では、距離補正情報の検出
動作の開始から1フィールド期間が終了したか否か、す
なわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定さ
れる。1フィールド期間が終了すると信号電荷S26の
1フィールド期間にわたる積分が完了し、ステップ20
9においてこの積分された信号電荷がCCD28から出
力される。この積分された信号電荷は距離補正情報に対
応し、ステップ210において画像メモリ34に一時的
に記憶される。
In step 208, it is determined whether one field period has elapsed from the start of the operation of detecting the distance correction information, that is, whether a new vertical synchronizing signal has been output. When one field period ends, integration of the signal charge S26 over one field period is completed, and step 20 is performed.
At 9, the integrated signal charges are output from the CCD 28. This integrated signal charge corresponds to the distance correction information, and is temporarily stored in the image memory 34 in step 210.

【0046】ステップ211〜216では、反射率情報
の検出動作(図10参照)が行なわれる。ステップ21
1では、垂直同期信号が出力されるとともに測距光制御
が開始され、パルス状の測距光S33が断続的に出力さ
れる。ステップ212では、CCD28による検知制御
が開始され、電荷掃出し信号S31と電荷転送信号S3
5が交互に出力される。電荷掃出し信号S31が出力さ
れることによって、フォトダイオードにおける蓄積電荷
量はゼロになる(符号S32)。電荷掃出し信号S31
の出力が終了すると、測距光S33が出力され、CCD
には反射光S34が入射する。反射光S34が消滅した
後、電荷転送信号S35が出力される。すなわち反射率
情報の検出動作は、電荷掃出し信号S31の出力が終了
してから電荷転送信号S35の出力が終了するまでの電
荷蓄積期間TU2内に、反射光S34の全てが受光される
ように制御される。
In steps 211 to 216, an operation of detecting reflectance information (see FIG. 10) is performed. Step 21
At 1, the vertical synchronization signal is output and the ranging light control is started, and the pulsed ranging light S33 is output intermittently. In step 212, the detection control by the CCD 28 is started, and the charge discharge signal S31 and the charge transfer signal S3
5 are output alternately. By outputting the charge sweeping signal S31, the accumulated charge amount in the photodiode becomes zero (reference S32). Charge sweep signal S31
Is completed, the ranging light S33 is output and the CCD
Is reflected light S34. After the reflected light S34 has disappeared, a charge transfer signal S35 is output. That is, the operation of detecting the reflectance information is performed such that all of the reflected light S34 is received within the charge accumulation period T U2 from the end of the output of the charge sweep signal S31 to the end of the output of the charge transfer signal S35. Controlled.

【0047】このようにフォトダイオード51では、 反
射光S34を受光している間は反射光S34と外光に起
因する信号電荷S36が蓄積され、また、反射光S34
を受光していない間は外光のみに起因する信号電荷S3
7、S38が蓄積される。そして電荷転送信号S35の
出力により、それまでのフォトダイオードに蓄積されて
いた信号電荷S39が垂直転送部へ転送される。この信
号電荷S39は反射率情報に対応し、外光に基く成分
S’39を含んでいる。
As described above, in the photodiode 51, while receiving the reflected light S34, the reflected light S34 and the signal charge S36 caused by the external light are accumulated, and the reflected light S34 is accumulated.
Is not received, the signal charge S3 caused only by external light
7, S38 is accumulated. Then, by the output of the charge transfer signal S35, the signal charges S39 stored in the photodiode up to that time are transferred to the vertical transfer unit. This signal charge S39 corresponds to the reflectance information and includes a component S'39 based on external light.

【0048】ステップ213では、反射率情報検出動作
の開始から1フィールド期間が終了したか否か、すなわ
ち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定され
る。1フィールド期間が終了すると信号電荷S39の1
フィールド期間にわたる積分が完了し、ステップ214
においてこの積分された信号電荷がCCD28から出力
される。この積分された信号電荷は反射率情報に対応
し、ステップ215において画像メモリ34に一時的に
記憶される。ステップ216では測距光制御がオフ状態
に切換えられ、発光装置14の発光動作が停止する。
In step 213, it is determined whether one field period has elapsed from the start of the reflectance information detection operation, that is, whether a new vertical synchronizing signal has been output. When one field period ends, one of the signal charges S39 becomes one.
Integration over the field period is complete, step 214
, The integrated signal charge is output from the CCD 28. This integrated signal charge corresponds to the reflectance information, and is temporarily stored in the image memory 34 in step 215. In step 216, the ranging light control is switched to the off state, and the light emitting operation of the light emitting device 14 is stopped.

【0049】ステップ217〜220では、反射率補正
情報の検出動作(図11参照)が行なわれる。ステップ
217では、垂直同期信号が出力されるとともにCCD
28による検知制御が開始される。すなわち発光装置1
4の発光動作が行なわれることなく、光源が消灯された
状態で、電荷掃出し信号S41と電荷転送信号S42が
交互に出力される。電荷蓄積時間TU2は図10に示す反
射率情報検出動作と同じであるが、被写体に測距光が照
射されないため(符号S43)、反射光は存在せず(符
号S44)。したがって、反射率情報の信号電荷は発生
しないが、CCD28には外光等の外乱成分に対応した
信号電荷S46が発生する。この信号電荷S46は、外
乱成分が電荷蓄積時間TU2に対する反射率情報に及ぼす
影響を補正するための反射率補正情報に対応している。
In steps 217 to 220, an operation of detecting reflectance correction information (see FIG. 11) is performed. In step 217, the vertical synchronizing signal is output and the CCD
28 starts detection control. That is, the light emitting device 1
In the state where the light source is turned off without performing the light emitting operation of No. 4, the charge sweeping signal S41 and the charge transfer signal S42 are output alternately. The charge accumulation time T U2 is the same as that of the reflectance information detection operation shown in FIG. 10, but no reflected light exists (reference S44) because no distance measurement light is applied to the subject (reference S43). Accordingly, no signal charge of the reflectance information is generated, but a signal charge S46 corresponding to a disturbance component such as external light is generated in the CCD 28. The signal charge S46 corresponds to reflectance correction information for correcting the influence of the disturbance component on the reflectance information for the charge accumulation time T U2 .

【0050】ステップ218では、反射率補正情報の検
出動作の開始から1フィールド期間が終了したか否か、
すなわち新たに垂直同期信号が出力されたか否かが判定
される。1フィールド期間が終了すると信号電荷S47
の1フィールド期間にわたる積分が完了し、ステップ2
19においてこの積分された信号電荷がCCD28から
出力される。この積分された信号電荷は反射率補正情報
に対応し、ステップ220において画像メモリ34に一
時的に記憶される。
In step 218, it is determined whether one field period has elapsed from the start of the operation of detecting the reflectance correction information.
That is, it is determined whether a new vertical synchronization signal has been output. When one field period ends, the signal charges S47
Is completed over one field period of
At 19, the integrated signal charges are output from the CCD. This integrated signal charge corresponds to the reflectance correction information, and is temporarily stored in the image memory 34 in step 220.

【0051】ステップ221では、ステップ201〜2
20において得られた距離情報、距離補正情報、反射率
情報および反射率補正情報を用いて距離データの演算処
理が行なわれ、この距離測定動作のサブルーチンは終了
する。
In step 221, steps 201 to 2
The arithmetic processing of the distance data is performed using the distance information, the distance correction information, the reflectance information, and the reflectance correction information obtained in step 20, and the subroutine of the distance measurement operation ends.

【0052】次にステップ221において実行される演
算処理の内容を図8〜図11を参照して説明する。反射
率Rの被写体が照明され、この被写体が輝度Iの2次光
源と見做されてCCDに結像された場合を想定する。こ
のとき、電荷蓄積時間tの間にフォトダイオード51に
発生した電荷が積分されて得られる出力Snは、 Sn=k・R・I・t ・・・(2) で表される。ここでkは比例定数で、撮影レンズのFナ
ンバーや倍率等によって変化する。
Next, the contents of the arithmetic processing executed in step 221 will be described with reference to FIGS. It is assumed that a subject having a reflectance R is illuminated, and the subject is regarded as a secondary light source having a luminance I and is imaged on a CCD. At this time, the output Sn obtained by integrating the charge generated in the photodiode 51 during the charge storage time t is represented by: Sn = kR.I.t (2) Here, k is a proportionality constant, which varies depending on the F number, magnification, and the like of the taking lens.

【0053】被写体がレーザ等の光源からの光で照明さ
れる場合、輝度Iはその光源による輝度IS と背景光に
よる輝度IB との合成されたものとなり、 I=IS +IB ・・・(3) と表せる。
[0053] When the object is illuminated with light from a light source such as a laser, the luminance I becomes were synthesized with the luminance I B by the luminance I S and the background light due to the light source, I = I S + I B · ·・ (3)

【0054】図8に示されるように電荷蓄積時間を
U1、測距光S3のパルス幅をTS 、距離情報の信号電
荷S12のパルス幅をTD とし、1フィールド期間中の
その電荷蓄積時間がN回繰り返されるとすると、得られ
る出力SM10は、 SM10=Σ(k・R(IS ・TD +IB ・TU1)) =k・N・R(IS ・TD +IB ・TU1) ・・・(4) となる。なお、パルス幅TD は TD =δ・t =2r/C ・・・(5) と表せる。
As shown in FIG. 8, the charge storage time is T U1 , the pulse width of the distance measuring light S3 is T S , and the pulse width of the distance information signal charge S12 is T D, and the charge storage during one field period is performed. When the time is to be repeated N times, the output SM 10 obtained, SM 10 = Σ (k · R (I S · T D + I B · T U1)) = k · N · R (I S · T D + I B · T U1 ) (4) The pulse width T D can be expressed as T D = δ · t = 2r / C (5)

【0055】図10に示されるように電荷蓄積時間TU2
が、パルス状の測距光S33の期間(パルス幅)TS
りも十分大きく、反射光の単位受光時間を全部含むよう
に制御された場合に得られる出力SM20は、 SM20=Σ(k・R(IS ・TS +IB ・TU2)) =k・N・R(IS ・TS +IB ・TU2) ・・・(6) となる。
As shown in FIG. 10, the charge storage time T U2
Is sufficiently larger than the period (pulse width) T S of the pulse-shaped ranging light S33, and the output SM 20 obtained when controlled so as to include the entire unit light receiving time of the reflected light is SM 20 = Σ ( k · R (I S · T S + I B · T U2)) = k · N · R (I S · T S + I B · T U2) becomes (6).

【0056】図9に示されるように発光を止めて、図8
と同じ時間幅でのパルス状の電荷蓄積を行なった場合に
得られる出力SM11は、 SM11=Σ(k・R・IB ・TU1) =k・N・R・IB ・TU1 ・・・(7) となる。同様に、図11に示されるような電荷蓄積を行
なった場合に得られる出力SM21は、 SM21=Σ(k・R・IB ・TU2) =k・N・R・IB ・TU2 ・・・(8) となる。
Light emission is stopped as shown in FIG.
Output SM 11 obtained when performing a pulsed charge accumulation at the same time width is, SM 11 = Σ (k · R · I B · T U1) = k · N · R · I B · T U1 (7) Similarly, the output SM 21 obtained when performing charge accumulation as shown in Figure 11, SM 21 = Σ (k · R · I B · T U2) = k · N · R · I B · T U2 (8)

【0057】(4)、(6)、(7)、(8)式から、 SD =(SM10−SM11)/(SM20−SM21) =TD /TS ・・・(9) が得られる。[0057] (4), (6), (7), from equation (8), S D = (SM 10 -SM 11) / (SM 20 -SM 21) = T D / T S ··· (9 ) Is obtained.

【0058】上述したように測距光S3と反射光S4に
はそれぞれ外光等の外乱成分(背景光による輝度IB
が含まれている。(9)式のTD /TS は、測距光S3
を照射したときの被写体からの反射光S4の光量を、測
距光S3の光量によって正規化したものであり、これ
は、測距光S3の光量(図8の信号電荷S11に相当)
から外乱成分(図9の信号電荷S26に相当)を除去し
た値と、反射光S4の光量(図10の信号電荷S39に
相当)から外乱成分(図11の信号電荷S’39に相
当)を除去した値との比に等しい。
[0058] disturbance component of each outside light or the like and the distance measuring light S3 are in the reflected light S4 as described above (luminance I B due to the background light)
It is included. T D / T S in equation (9) is the distance measuring light S3
The amount of reflected light S4 from the subject when the light is irradiated is normalized by the amount of distance measuring light S3, which is the amount of distance measuring light S3 (corresponding to signal charge S11 in FIG. 8).
The disturbance component (corresponding to the signal charge S'39 in FIG. 11) is calculated from the value obtained by removing the disturbance component (corresponding to the signal charge S26 in FIG. 9) from the light amount of the reflected light S4 (corresponding to the signal charge S39 in FIG. 10). Equal to the ratio with the value removed.

【0059】(9)式の各出力値SM10、SM11、SM
20、SM21はステップ205、210、215、220
において、距離情報、距離補正情報、反射率情報、反射
率補正情報として格納されている。したがって、これら
の情報に基いて、TD /TSが得られる。パルス幅Ts
は既知であるから、(5)式とTD /TS から距離rが
得られる。すなわち 2r=C・TS ・(SM10−SM11)/(SM20−SM21) (10) と表すことができる。
Each output value SM 10 , SM 11 , SM of the equation (9)
20 and SM 21 are performed in steps 205, 210, 215 and 220.
, Are stored as distance information, distance correction information, reflectance information, and reflectance correction information. Therefore, T D / T S is obtained based on these pieces of information. Pulse width T s
Is known, the distance r is obtained from the equation (5) and T D / T S. That is, 2r = C · T S · (SM 10 −SM 11 ) / (SM 20 −SM 21 ) (10)

【0060】次に図14〜図15を参照して図3のステ
ップ104において算出される測距光のパルス数につい
て説明する。
Next, the number of pulses of the distance measuring light calculated in step 104 of FIG. 3 will be described with reference to FIGS.

【0061】図14はプリ測距において、ある画素が受
光するパルス光(受光パルス)と蓄積期間との関係を表
している。図14(a)は、距離情報を検出する際に、
CCD28で受光されるパルス光(受光パルス)と蓄積
期間TU1の関係を表したものであり、図14(b)は、
反射率情報を検出する際に、CCD28で受光されるパ
ルス光(受光パルス)と蓄積期間TU2の関係を表したも
のである。なお図14(a)、図14(b)において外
光の影響は省略されている。また、蓄積期間はパルス状
の波形で表されており、パルスが立っている期間が蓄積
期間に対応している。
FIG. 14 shows the relationship between the pulse light (light receiving pulse) received by a certain pixel and the accumulation period in the pre-ranging. FIG. 14A shows a case where distance information is detected.
FIG. 14B shows the relationship between the pulse light (light receiving pulse) received by the CCD 28 and the accumulation period T U1 .
When detecting the reflectivity information, it illustrates a relationship between the accumulation period T U2 and received by the pulsed light (light pulse) by CCD 28. 14A and 14B, the influence of external light is omitted. Further, the accumulation period is represented by a pulse-like waveform, and the period during which the pulse is raised corresponds to the accumulation period.

【0062】距離情報の検出では、受光パルスの一部で
ある斜線部A1のみが蓄積期間TU1内に受光され信号電
荷として蓄積される(図14(a))。受光パルスのパ
ルス高さをhとすると、距離情報の検出において蓄積さ
れた信号電荷は斜線部分A1の面積h×TD に対応して
おり、被写体までの距離情報を表している。また反射率
情報の検出では、蓄積期間TU2内に受光パルスの全てが
受光され信号電荷として蓄積される。このとき蓄積され
る信号電荷は、斜線部(受光パルス全体)A2の面積h
×TS に対応しており、反射率情報を表している。前述
したように信号電荷の蓄積動作は、1フィールド期間に
渡って所定回数(例えばN回)繰り返し行われ、垂直転
送部52において積分される。積分された信号電荷は信
号電位に変換され、アンプ31を介してA/D変換器3
2へと出力される。
In the detection of the distance information, only the hatched portion A1 which is a part of the light receiving pulse is received within the accumulation period TU1 and is accumulated as signal charges (FIG. 14A). When the pulse height of the light receiving pulse is h, the signal charges stored in the detection of the distance information corresponds to the area h × T D of the hatched part A1, which represents the distance information to the object. In the detection of the reflectance information, all of the light receiving pulses are received within the accumulation period TU2 and are accumulated as signal charges. The signal charge accumulated at this time is the area h of the shaded portion (entire light receiving pulse) A2
× T S and represents reflectance information. As described above, the signal charge accumulation operation is repeatedly performed a predetermined number of times (for example, N times) over one field period, and is integrated in the vertical transfer unit 52. The integrated signal charge is converted into a signal potential, and is converted via an amplifier 31 into an A / D converter 3.
2 is output.

【0063】(4)式のSM10および(6)式のSM20
において外光の影響を無視すると、それぞれの式は、 SM10=k・N・R・IS ・TD =N・h・TD ・・・(11) SM20=k・N・R・IS ・TS =N・h・TS ・・・(12) と表される(ただし、h=k・R・IS )。したがっ
て、積分された信号電荷に対する信号電位のレベル(信
号レベル)は、斜線部A1、A2の面積(h・TD、h
・TS )と積分回数Nに比例する。
SM 10 in equation (4) and SM 20 in equation (6)
Ignoring the influence of external light, SM 10 = k ・ N ・ R ・IS・ T D = N ・ h ・ T D ... (11) SM 20 = k ・ N ・ R ・I s T s = N · h · T s (12) (where h = k · R · I s ). Therefore, the level (signal level) of the signal potential with respect to the integrated signal charge is the area (h · T D , h) of the hatched portions A1 and A2.
T S ) and the number of integrations N.

【0064】斜線部A2は受光パルス全体であるのに対
し、斜線部A1は受光パルスの一部であるため、斜線部
A1に対応する距離情報の信号電荷が、斜線部A2に対
応する反射率情報の信号電荷に比べ著しく小さくなる場
合が存在する。このとき積分回数Nが各々の検出におい
て一定であると、A/D変換器32へ出力される距離情
報の信号レベルは、反射率情報の信号レベルに比べ著し
く小さいものとなる。A/D変換器32に対して反射率
情報の信号レベルが過負荷とならないようにA/D変換
器32の入力レベルを設定すると、距離情報の信号レベ
ルに対する有効ビット数が相対的に減ることとなり、距
離情報に対する量子化S/N比が劣化する。例えば、反
射率情報の信号レベルが0〜Vボルトであり距離情報の
信号レベルがそのn分の1、すなわち0〜V/nボルト
であるとき、Pビットの線形量子化を行なうA/D変換
器の動作範囲を距離情報の信号レベルに合わせて0〜V
ボルトに設定すると、反射率情報はPビットで量子化さ
れるが、距離情報はP−Int(log2 n)ビットで
量子化されることとなり、距離情報に対する量子化S/
N比が劣化する。なお、ここでInt( )は括弧内の
数値の小数部を切り捨て整数に変換する関数である。
Since the hatched portion A2 is the entire light receiving pulse, while the hatched portion A1 is a part of the received light pulse, the signal charge of the distance information corresponding to the hatched portion A1 has the reflectance corresponding to the hatched portion A2. There are cases where the signal charge becomes significantly smaller than the signal charge of information. At this time, if the number of integrations N is constant in each detection, the signal level of the distance information output to the A / D converter 32 is significantly lower than the signal level of the reflectance information. When the input level of the A / D converter 32 is set so that the signal level of the reflectance information does not overload the A / D converter 32, the number of effective bits relative to the signal level of the distance information is relatively reduced. And the quantization S / N ratio for the distance information is degraded. For example, when the signal level of the reflectance information is 0 to V volts and the signal level of the distance information is 1 / n, that is, 0 to V / n volts, A / D conversion that performs linear quantization of P bits The operating range of the device is 0 to V according to the signal level of the distance information.
When set to volts, the reflectance information is quantized by P bits, but the distance information is quantized by P-Int (log 2 n) bits, and the quantization S /
The N ratio deteriorates. Here, Int () is a function for converting the decimal part of the numerical value in parentheses to a truncated integer.

【0065】距離情報に対する量子化S/N比の劣化を
防止するには、A/D変換器32へ出力される反射率情
報の信号レベルと距離情報の信号レベルとを合わせる必
要がある。距離情報の信号レベルと反射率情報の信号レ
ベルは、積分された信号電荷(出力)SM10、SM20
それぞれ相関するので、距離情報、反射率情報の信号の
レベルを等しくするには、出力SM10、SM20を略等し
くすればよい。ここで出力SM10、SM20が略等しいと
は出力SM20が出力SM10の例えば2倍以内であるよう
な場合である。本測距では、反射率情報を検出する際の
積分回数を制御することにより、この調整を行なってい
る。
In order to prevent the deterioration of the quantized S / N ratio with respect to the distance information, it is necessary to match the signal level of the reflectance information output to the A / D converter 32 with the signal level of the distance information. The signal level of the signal level and reflectivity information of the distance information, since the correlated respectively to the integrated signal charges (output) SM 10, SM 20, distance information, to equalize the level of the signal of the reflectance information, the output SM 10 and SM 20 may be made substantially equal. Here, the outputs SM 10 and SM 20 are substantially equal when the output SM 20 is within, for example, twice the output SM 10 . In this distance measurement, this adjustment is performed by controlling the number of integrations when detecting the reflectance information.

【0066】図15は本測距において、ある画素が受光
するパルス光(受光パルス)と蓄積期間との関係を表し
ている。図15(a)は、距離情報を検出する際に、C
CD28で受光されるパルス光(受光パルス)と蓄積期
間TU1の関係を表したものであり、図15(b)は、反
射率情報を検出する際に、CCD28で受光されるパル
ス光(受光パルス)と蓄積期間TU2の関係を表したもの
である。なお、本図においても図14と同様に外光の影
響は省略されており、蓄積期間はパルス状の波形で表さ
れている。
FIG. 15 shows the relationship between the pulse light (light receiving pulse) received by a certain pixel and the accumulation period in the actual distance measurement. FIG. 15A shows that when detecting distance information, C
FIG. 15B shows the relationship between the pulse light (light receiving pulse) received by the CD 28 and the accumulation period T U1 . FIG. 15B shows the pulse light (light receiving) received by the CCD 28 when the reflectance information is detected. (Pulse) and the accumulation period T U2 . In this figure, as in FIG. 14, the influence of external light is omitted, and the accumulation period is represented by a pulse-like waveform.

【0067】プリ測距の結果から、各画素に対して出力
SM10と出力SM20との比TD :T S が算出される。被
写体の被計測領域において、出力SM10、SM20が略等
しくなるようにするため、被写体の被計測領域に対応す
る画素を代表する1つの画素(標本画素)においてSM
10=SM20となるように反射率情報を検出する際の積分
回数を決定する。すなわち、反射率情報を検出するとき
の積分回数をN’、距離情報を検出するときの積分回数
をNとし、SM10とSM20とをプリ測距における標本画
素からの出力とすると、 N’=Int((SM10/SM20)・N) =Int((TD /TS )・N) ・・・(13) によって積分回数N’が算出される。本測距での反射率
情報の検出では、算出されたN’回しか信号電荷の蓄積
を行なわないので、図15(b)のように、図15
(a)の距離情報の検出のときよりも積分回数が少な
く、斜線部A1’の面積の総和と斜線部A2’の面積の
総和は等しい。これにより本測距において距離情報およ
び反射率情報を検出する際に、被計測領域に対応する画
素から出力される信号レベルが略等しくなり、距離情報
に対する量子化S/N比の劣化を防ぐことができる。
Output to each pixel from the result of pre-ranging
SMTenAnd output SM20Ratio T withD: T SIs calculated. Suffered
In the measured area of the object, the output SMTen, SM20Is an abbreviation
In the subject area to be measured
SM in one pixel (sample pixel) representing a pixel
Ten= SM20When detecting reflectance information such that
Determine the number of times. That is, when detecting reflectance information
Is the number of integrations of N ', and the number of integrations when detecting distance information
Is N and SMTenAnd SM20And the sample image in pre-ranging
Assuming that the output is a prime, N '= Int ((SMTen/ SM20) · N) = Int ((TD/ TS) · N) (13) is used to calculate the number of integrations N ′. Reflectivity in actual ranging
In the detection of information, the signal charge is accumulated only N 'times calculated.
Is not performed, and as shown in FIG.
The number of integrations is smaller than when the distance information is detected in (a).
The sum of the area of the hatched portion A1 'and the area of the hatched portion A2'
The sums are equal. As a result, distance information and
When detecting the reflectance and reflectance information, the
The signal level output from the element becomes approximately equal, and the distance information
, The deterioration of the quantized S / N ratio can be prevented.

【0068】次に、プリ測距および本測距における絞り
(アイリス25)の設定の違いについて図14、図15
を参照して説明する。
Next, the difference in the setting of the aperture (iris 25) between the pre-distance measurement and the actual distance measurement will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0069】A/D変換器32の動作範囲は、本測距で
の信号レベル(出力SM10の信号レベル)に合わせて設
定されているので、プリ測距で反射率情報を検出する
際、その出力SM20がA/D変換器32に対して過負荷
となる可能性がある。したがって、プリ測距では予めF
ナンバーが大き目に設定され、反射光のCCD28にお
ける像面照度が本測距のときよりも抑えられている。
[0069] Since the operating range of the A / D converter 32 is set according to the signal level at the distance measurement (the signal level of the output SM 10), when detecting the reflectivity information by the pre-distance-measuring, The output SM 20 may overload the A / D converter 32. Therefore, in pre-ranging, F
The number is set to be large, and the illuminance of the reflected light on the image plane of the CCD 28 is suppressed as compared with the case of the actual distance measurement.

【0070】以上のように、本実施形態によれば、プリ
測距を行いその計測結果に基づいて、反射率情報を検出
するときの信号電荷の積分回数を制御することにより、
距離情報に対する量子化S/N比を劣化させることな
く、反射率情報を考慮した精度の高い距離情報を検出で
きる。また、プリ測距でのFナンバーを本測距でのFナ
ンバーよりも大き目に設定しておくことにより、プリ測
距での反射率情報の信号レベルがA/D変換器に対して
過負荷となることなく、A/D変換器の動作範囲を本測
距での信号レベルに設定することができる。
As described above, according to the present embodiment, the pre-ranging is performed, and based on the measurement result, the number of integrations of the signal charge when the reflectance information is detected is controlled.
It is possible to detect highly accurate distance information in consideration of the reflectance information without deteriorating the quantization S / N ratio for the distance information. Also, by setting the F-number in the pre-ranging to be larger than the F-number in the main ranging, the signal level of the reflectance information in the pre-ranging may overload the A / D converter. , The operating range of the A / D converter can be set to the signal level in the main distance measurement.

【0071】なお、本実施形態では、標本画素として1
つの画素を用いたが、標本画素として複数の画素を用
い、標本画素全体におけるTD /TS の平均値から積分
回数N’を算出してもよい。
In this embodiment, 1 pixel is used as the sample pixel.
Although one pixel is used, a plurality of pixels may be used as sample pixels, and the number of integrations N ′ may be calculated from the average value of T D / T S over the entire sample pixel.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、距離情報
に対する量子化S/N比を劣化させることなく、精度の
高い距離情報を検出可能な3次元画像検出装置を得るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a three-dimensional image detecting apparatus capable of detecting highly accurate distance information without deteriorating the quantization S / N ratio for the distance information.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態であるカメラ型の3次元画像
検出装置の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a camera-type three-dimensional image detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すカメラの回路構成を示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the camera shown in FIG.

【図3】本実施形態で実行される撮影動作のプログラム
のフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a shooting operation program executed in the embodiment.

【図4】測距光による距離測定の原理を説明するための
図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of distance measurement using distance measurement light.

【図5】測距光、反射光、ゲートパルス、およびCCD
が受光する光量分布を示す図である。
FIG. 5 Distance measuring light, reflected light, gate pulse, and CCD
FIG. 4 is a diagram showing a distribution of the amount of light received by the light source.

【図6】CCDに設けられるフォトダイオードと垂直転
送部の配置を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement of a photodiode and a vertical transfer unit provided in a CCD.

【図7】CCDを基板に垂直な平面で切断して示す断面
図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the CCD cut along a plane perpendicular to the substrate.

【図8】距離情報を検出する際のタイミングチャートで
ある。
FIG. 8 is a timing chart when detecting distance information.

【図9】距離補正情報を検出する際のタイミングチャー
トである。
FIG. 9 is a timing chart when detecting distance correction information.

【図10】反射率情報を検出する際のタイミングチャー
トである。
FIG. 10 is a timing chart when detecting reflectance information.

【図11】反射率補正情報を検出する際のタイミングチ
ャートである。
FIG. 11 is a timing chart when detecting reflectance correction information.

【図12】距離測定動作に関するプログラムのフローチ
ャートの前半部である。
FIG. 12 is a first half of a flowchart of a program relating to a distance measuring operation.

【図13】距離測定動作に関するプログラムのフローチ
ャートの後半部である。
FIG. 13 is a second half of a flowchart of a program relating to a distance measuring operation.

【図14】プリ測距において距離情報、反射率情報を検
出するときの受光パルスと蓄積期間との関係を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a light receiving pulse and an accumulation period when detecting distance information and reflectance information in pre-ranging.

【図15】本測距において距離情報、反射率情報を検出
するときの受光パルスと蓄積期間との関係を示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between a light receiving pulse and an accumulation period when detecting distance information and reflectance information in the main distance measurement.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14 発光装置(光源) 23 パルス数変換回路 28 CCD(撮像部) 14 light emitting device (light source) 23 pulse number conversion circuit 28 CCD (imaging unit)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/335 G02B 7/11 F Fターム(参考) 2F065 AA04 AA06 AA53 BB05 DD03 DD04 EE05 FF12 FF32 GG04 HH04 JJ00 JJ03 JJ18 JJ26 NN12 QQ00 QQ03 QQ14 QQ24 QQ34 QQ51 SS13 2F112 AD01 BA06 BA07 CA08 CA12 DA25 DA28 EA03 FA03 FA07 FA21 FA29 FA33 FA45 2H051 AA00 BB27 CC02 CE01 CE06 CE14 EB20 5C024 AA00 CA00 CA17 DA06 FA01 GA16 GA43 GA48 HA20 HA21 JA07 5C061 AA29 AB03 AB06 AB08 AB12──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) H04N 5/335 G02B 7/11 FF term (reference) 2F065 AA04 AA06 AA53 BB05 DD03 DD04 EE05 FF12 FF32 GG04 HH04 JJ00 JJ03 JJ18 JJ26 NN12 QQ00 QQ03 QQ14 QQ24 QQ34 QQ51 SS13 2F112 AD01 BA06 BA07 CA08 CA12 DA25 DA28 EA03 FA03 FA07 FA21 FA29 FA33 FA45 2H051 AA00 BB27 CC02 CE01 CE06 CE14 EB20 5C024 AA00 GA03 AB03 JA06 FA06 AB08 AB12

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被写体に測距光を照射し、前記被写体か
らの反射光を撮像部において所定の蓄積期間内に受光
し、これによって生じる第1の信号電荷を各画素毎に蓄
積する第1の電荷蓄積手段と、 前記第1の電荷蓄積手段をN回繰り返し駆動し、各駆動
において蓄積される前記第1の信号電荷を前記各画素毎
に積分することにより第1の積分電荷を蓄積する第1の
信号電荷積分手段と、 前記被写体に測距光を照射し、前記被写体からの反射光
を前記撮像部において受光することにより、受光された
前記反射光の全光量に対応する第2の信号電荷を前記各
画素毎に蓄積する第2の電荷蓄積手段と、 前記第2の電荷蓄積手段をM回繰り返し駆動し、各駆動
において蓄積される前記第2の信号電荷を前記各画素毎
に積分することにより第2の積分電荷を蓄積する第2の
信号電荷積分手段と、 前記第1の積分電荷と前記第2の積分電荷とが、前記被
写体の被計測領域に対応する画素において略同じ大きさ
となるように前記第1の信号電荷積分手段における繰り
返し回数または前記第2の信号電荷積分手段における繰
り返し回数を調整する繰返回数調整手段とを備え、 前記第1の積分電荷と前記第2の積分電荷とに基づいて
前記被写体までの距離が前記各画素毎に検出されること
を特徴とする3次元画像検出装置。
1. A first object for irradiating a subject with distance measuring light, receiving reflected light from the subject within a predetermined accumulation period in an imaging unit, and accumulating a first signal charge generated by the pixel for each pixel. And the first charge storage means is repeatedly driven N times, and the first signal charge stored in each drive is integrated for each pixel to store a first integrated charge. A first signal charge integrating means, and a second light source corresponding to the total amount of the reflected light received by irradiating the subject with distance measuring light and receiving reflected light from the subject in the imaging unit. A second charge accumulating means for accumulating a signal charge for each of the pixels; and repeatedly driving the second charge accumulating means M times, wherein the second signal charge accumulated in each drive is stored for each of the pixels. By integrating, the second integral A second signal charge integrating means for accumulating a load, wherein the first integrated charge and the second integrated charge have substantially the same size in a pixel corresponding to a measurement area of the subject. Adjusting means for adjusting the number of repetitions in the signal charge integrating means or the number of repetitions in the second signal charge integrating means, and based on the first integrated charge and the second integrated charge. A three-dimensional image detection device, wherein a distance to a subject is detected for each of the pixels.
【請求項2】 前記繰返回数調整手段が、予め前記被写
体までの距離を概ね計測するプリ測距の結果に基づいて
繰り返し回数の調整を行なうことを特徴とする請求項1
に記載の3次元画像検出装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the number-of-repetitions adjusting means adjusts the number of repetitions based on a result of pre-ranging that roughly measures a distance to the subject in advance.
3. The three-dimensional image detection device according to item 1.
【請求項3】 前記プリ測距が、前記第1および第2の
信号電荷積分手段における繰り返し回数を同一にして前
記第1および第2の信号電荷積分手段を駆動することに
より行なわれることを特徴とする請求項2に記載の3次
元画像検出装置。
3. The pre-ranging is performed by driving the first and second signal charge integration means with the same number of repetitions in the first and second signal charge integration means. The three-dimensional image detection device according to claim 2, wherein
【請求項4】 前記繰返回数調整手段が、前記プリ測距
において検出され、前記被写体の被計測領域に対応する
画素を代表する1以上の標本画素における第1および第
2の積分電荷に基づいて繰り返し回数の調整を行なうこ
とを特徴とする請求項3に記載の3次元画像検出装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the number-of-repetitions adjusting means detects the first and second integrated charges in one or more sample pixels which are detected in the pre-ranging and represent pixels corresponding to a measurement area of the subject. 4. The three-dimensional image detecting apparatus according to claim 3, wherein the number of repetitions is adjusted by performing the adjustment.
【請求項5】 前記繰返回数調整手段が、1つの標本画
素における前記第1の積分電荷と前記第2の積分電荷と
の比が1対1になるように繰り返し回数の調整を行なう
ことを特徴とする請求項4に記載の3次元画像検出装
置。
5. The method according to claim 1, wherein the repetition number adjusting means adjusts the number of repetitions such that a ratio of the first integrated charge and the second integrated charge in one sample pixel is 1: 1. The three-dimensional image detection device according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記繰返回数調整手段が、前記第1の電
荷積分手段における繰り返し回数を一定にし、前記第2
の電荷積分手段における繰り返し回数を減ずることによ
り調整されることを特徴とする請求項1に記載の3次元
画像検出装置。
6. The repetition number adjusting means makes the number of repetitions in the first charge integration means constant, and
The three-dimensional image detecting apparatus according to claim 1, wherein the adjustment is performed by reducing the number of repetitions in the charge integration means.
【請求項7】 光学系の像面照度を調整するための開口
絞りを備え、前記プリ測距を行なう際には、前記繰返回
数調整手段と前記第1および第2の信号電荷積分手段を
駆動して被写体までの距離を計測する本測距に比べ前記
開口絞りを絞った状態で計測を行なうことを特徴とする
請求項2に記載の3次元画像検出装置。
7. An aperture stop for adjusting an image plane illuminance of an optical system, wherein when performing the pre-ranging, the repetition number adjusting means and the first and second signal charge integrating means are provided. 3. The three-dimensional image detection apparatus according to claim 2, wherein the measurement is performed with the aperture stop being narrowed as compared with the main distance measurement in which the distance to the subject is measured by driving.
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