JP5266636B2 - Optical sensor and distance detection device - Google Patents

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Description

本発明は、被測距対象物までの距離を測定する際に使用される光センサ、および光センサを用いた距離検出装置に関する。 The present invention relates to a distance detection equipment using an optical sensor and the light sensor, is used to measure the distance to the object to be the measuring object.

従来、光センサを多数備えたCMOS光センサアレイを用いて物体までの距離を計測する距離検出装置が知られている。この装置においては、光源からの投射光を各光センサ内のフォトダイオードで受光し、投射光に対応する物体からの反射光を受光するまでの時間を計測することにより、物体までの距離を計測する。   2. Description of the Related Art Conventionally, a distance detection device that measures a distance to an object using a CMOS photosensor array having a large number of photosensors is known. In this device, the distance from the light source is received by the photodiode in each optical sensor, and the time until the reflected light from the object corresponding to the projected light is received is measured, thereby measuring the distance to the object. To do.

より具体的には、各光センサには、1画素につき2つの電荷蓄積部を備えており、一方の電荷蓄積部には光源が光を投射しているときにフォトダイオードで生成された電荷を蓄積し、他方の電荷蓄積部には光源が光を投射していないときにフォトダイオードで生成された電荷を蓄積する。そして、演算装置を用いてそれぞれの電荷蓄積部に蓄積された電荷量を比較することにより、物体からの反射光を受光するまでの時間、つまり、物体までの距離を算出することができる(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2004/012269号パンフレット
More specifically, each photosensor includes two charge storage units per pixel, and one charge storage unit stores charges generated by the photodiode when the light source is projecting light. The other charge storage unit stores the charge generated by the photodiode when the light source is not projecting light. Then, by comparing the amount of charge stored in each charge storage unit using an arithmetic unit, it is possible to calculate the time until the reflected light from the object is received, that is, the distance to the object (for example, , See Patent Document 1).
International Publication No. 2004/012269 Pamphlet

しかしながら、距離測定機能を備えず画像識別機能のみを有する光センサが1つの電荷蓄積部を必要とするのに対して、上記光センサにおいては2つの電荷蓄積部を必要とするので、余分な電荷蓄積部を配置する分だけ回路の集積率が悪化するという問題点があった。   However, an optical sensor that does not have a distance measurement function and has only an image identification function requires one charge storage unit, whereas the optical sensor requires two charge storage units. There is a problem that the integration rate of the circuit deteriorates by the amount of the storage unit.

そこでこのような問題を鑑み、被測距対象物までの距離を測定する際に使用される光センサにおいて、光センサの集積率を向上させることができるようにすることを本発明の目的とする。   Accordingly, in view of such a problem, an object of the present invention is to improve the integration rate of an optical sensor in an optical sensor used when measuring a distance to an object to be measured. .

かかる目的を達成するために成された請求項1に記載の光センサにおいては、被測距対象物までの距離を測定する際に使用される光センサであって、一対の光検出部から一方の電荷蓄積部に電荷を転送する一対の第1転送素子と、一対の光検出部から他方の電荷蓄積部に電荷を転送する一対の第2転送素子とを備えている。また、当該光センサを構成する電荷蓄積部、光検出部、リセット素子、第1転送素子、第2転送素子、および出力素子は、基板上に配置されており、基板上において、各電荷蓄積部は、各光検出部を挟んで線対称に配置されている。 The optical sensor according to claim 1, wherein the optical sensor is used to measure the distance to the object to be measured, and includes one of a pair of light detection units. A pair of first transfer elements that transfer charges to the charge storage unit, and a pair of second transfer elements that transfer charge from the pair of photodetection units to the other charge storage unit. In addition, the charge storage unit, the light detection unit, the reset element, the first transfer element, the second transfer element, and the output element that constitute the photosensor are arranged on the substrate, and each charge storage unit is arranged on the substrate. Are arranged symmetrically with respect to each photo detector.

ここで、被測距対象物までの距離を測定する際に使用される光センサにおいては、受光タイミングに応じて光検出部により生成された電荷を複数の電荷蓄積部に振り分ける必要がある。このため、従来構成の光センサでは、1つの光検出部に対して2つの電荷蓄積部を備えるようにしていたが、本発明の光センサにおいては、第1転送素子および第2転送素子を備えているので、1つの光検出部に対して1つの電荷蓄積部を備えていればよい。   Here, in the optical sensor used when measuring the distance to the object to be measured, it is necessary to distribute the charge generated by the light detection unit to a plurality of charge storage units according to the light reception timing. For this reason, in the conventional optical sensor, one charge detection unit is provided with two charge storage units. However, the optical sensor of the present invention includes a first transfer element and a second transfer element. Therefore, it is only necessary to provide one charge storage unit for one photodetection unit.

よって、本発明の光センサによれば、従来構成の光センサのように、1つの光検出部に対して2つの電荷蓄積部を備えた光センサと比較して、光センサを小型化することができるので、光センサの集積率を向上させることができる。
また、本発明の光センサにおいては、第1転送素子には、一方の光検出部から一方の電荷蓄積部に電荷を転送する第1転送部、および他方の光検出部から一方の電荷蓄積部に電荷を転送する第2転送部、を含み、第2転送素子には、一方の光検出部から他方の電荷蓄積部に電荷を転送する第3転送部、および他方の光検出部から他方の電荷蓄積部に電荷を転送する第4転送部、を含む。そして、リセット素子により各電荷蓄積部の電荷がリセットされた状態において、第2転送部および第3転送部が電荷を転送することを禁止しつつ第1転送部に電荷を転送させる作動、並びに第1転送部および第4転送部が電荷を転送することを禁止しつつ第3転送部に電荷を転送させる作動を異なるタイミングで実施させ、その後、リセット素子により各電荷蓄積部の電荷がリセットされた状態において、第1転送部および第4転送部が電荷を転送することを禁止しつつ第2転送部に電荷を転送させる作動、および第2転送部および第3転送部が電荷を転送することを禁止しつつ第4転送部に電荷を転送させる作動を異なるタイミングで実施させる作動制御手段を備えている。
Therefore, according to the optical sensor of the present invention, the optical sensor can be reduced in size as compared with an optical sensor having two charge storage units for one optical detection unit as in the conventional optical sensor. Therefore, the integration rate of the optical sensor can be improved.
In the photosensor of the present invention, the first transfer element includes a first transfer unit that transfers charges from one photodetection unit to one charge storage unit, and one charge storage unit from the other photodetection unit. A second transfer unit that transfers charge to the second transfer element, the second transfer element includes a third transfer unit that transfers charge from one photodetection unit to the other charge storage unit, and the other photodetection unit to the other A fourth transfer unit that transfers the charge to the charge storage unit; The second transfer unit and the third transfer unit are configured to transfer the charge to the first transfer unit while prohibiting the second transfer unit and the third transfer unit from transferring the charge in a state where the charge of each charge storage unit is reset by the reset element, and The operation of transferring the charge to the third transfer unit at different timings while prohibiting the transfer of the charge by the first transfer unit and the fourth transfer unit is performed at different timings, and then the charge of each charge storage unit is reset by the reset element. In the state, the operation of transferring the charge to the second transfer unit while prohibiting the transfer of the charge by the first transfer unit and the fourth transfer unit, and the transfer of the charge by the second transfer unit and the third transfer unit There is provided an operation control means for performing the operation of transferring the electric charge to the fourth transfer unit at different timings while being prohibited.

ところで、請求項1に記載の光センサにおいては、請求項2に記載のように、各電荷蓄積部は、各光検出部の周囲を取り囲んで配置されていてもよい。加えて、各電荷蓄積部は、請求項3に記載のように、基板上において複数に分割して配置されており、分割された各電荷蓄積部は配線で接続されていてもよい。
また、請求項1〜請求項3の何れかに記載の光センサにおいては、請求項4に記載のように、各光検出部に蓄積された電荷を排出する一対の排出素子を備えていてもよい。
このような光センサによれば、排出素子を備えているので、この排出素子を作動するときには光検出部に不要な電荷が蓄積されることを防止することができる。よって、当該光センサを用いて距離を検出する際の検出精度を向上させることができる。
By the way, in the optical sensor according to claim 1, as described in claim 2, each charge storage unit may be disposed so as to surround the periphery of each photodetection unit. In addition, as described in claim 3, each of the charge storage units is divided into a plurality of parts on the substrate, and each of the divided charge storage units may be connected by wiring.
Further, the optical sensor according to any one of claims 1 to 3 may include a pair of discharge elements that discharge the electric charge accumulated in each light detection unit as described in claim 4. Good.
According to such an optical sensor, since the discharge element is provided, it is possible to prevent unnecessary charges from being accumulated in the light detection unit when the discharge element is operated. Therefore, it is possible to improve detection accuracy when detecting the distance using the optical sensor.

さらに、請求項1〜請求項4の何れかに記載の光センサにおいては、請求項5に記載のように、光センサを構成する電荷蓄積部、光検出部、リセット素子、第1転送素子、第2転送素子、および出力素子は、基板上に配置されており、各転送素子は、基板上において複数に分割して配置されていてもよい。 Furthermore, in the optical sensor according to any one of claims 1 to 4, as described in claim 5 , a charge storage unit, a light detection unit, a reset element, a first transfer element, The second transfer element and the output element may be arranged on the substrate, and each transfer element may be divided into a plurality of parts on the substrate.

このような光センサによれば、各転送素子を複数に分割しているので、各転送素子の作動速度を向上させることができる。
また、請求項5に記載の光センサにおいて、複数に分割された各転送素子は、請求項6に記載のように、各光検出部の周囲を取り囲んで配置されていてもよい。
According to such an optical sensor, since each transfer element is divided into a plurality of parts, the operating speed of each transfer element can be improved.
Further, in the optical sensor according to claim 5 , each of the divided transfer elements may be arranged so as to surround each of the light detection units as described in claim 6 .

このような光センサによれば、光検出部の周囲に分割された各転送素子を配置するので、結果的に光センサの中央に近い位置に光検出部を配置することができる。よって、光センサを複数個並べて配置した際に、光検出部同士の間隔がなるべく一定になるようにすることができる。   According to such an optical sensor, since each divided transfer element is arranged around the optical detection unit, as a result, the optical detection unit can be arranged at a position close to the center of the optical sensor. Therefore, when a plurality of photosensors are arranged side by side, the interval between the photodetecting units can be made as constant as possible.

さらに、請求項5または請求項6に記載の光センサにおいては、請求項7に記載のように、基板上において、一方の光検出部に接続された第1転送素子または第2転送素子と一方の光検出部とを接続する配線の長さ、および他方の光検出部に接続された第1転送素子または第2転送素子と他方の光検出部とを接続する配線の長さは、等しく設定されていてもよい。 Furthermore, in the optical sensor according to claim 5 or 6 , as described in claim 7 , on the substrate, the first transfer element or the second transfer element connected to one of the light detection units and the one The length of the wiring connecting the other light detection unit and the length of the wiring connecting the first transfer element or the second transfer element connected to the other light detection unit and the other light detection unit are set equal. May be.

このような光センサによれば、各光検出部と転送素子とを接続する配線の長さを等しくしているので、電荷の転送特性を一定にすることができる。
また、請求項1〜請求項7の何れかに記載の光センサにおいては、請求項8に記載のように、基板上において、各電荷蓄積部は、各光検出部を挟んで線対称に配置されていてもよい。
According to such an optical sensor, since the lengths of the wirings connecting the respective light detection units and the transfer elements are made equal, the charge transfer characteristics can be made constant.
Moreover, in the optical sensor according to any one of claims 1 to 7 , as described in claim 8 , each charge accumulating unit is arranged in line symmetry with each photodetecting unit interposed therebetween on the substrate. May be.

このような光センサによれば、光検出部から各電荷蓄積部までの距離を等しくすることができるので、光検出部から各電荷蓄積部に電荷を転送する際の特性を一定にすることができる。   According to such an optical sensor, since the distance from the light detection unit to each charge storage unit can be made equal, the characteristics when transferring charges from the light detection unit to each charge storage unit can be made constant. it can.

さらに、請求項1〜請求項8の何れかに記載の光センサにおいては、請求項9に記載のように、基板上において、各第1転送素子および各第2転送素子は、各光検出部を挟んで線対称に配置されていてもよい。 Furthermore, in the optical sensor according to any one of claims 1 to 8 , as described in claim 9 , on the substrate, each first transfer element and each second transfer element are each light detection unit. They may be arranged symmetrically with respect to each other.

このような光センサによれば、各第1転送素子および各第2転送素子の作動特性を一定にすることができる。
また、請求項1〜請求項9の何れかに記載の光センサにおいては、請求項10に記載のように、基板上において、各リセット素子および各出力素子は、各光検出部を挟んで点対称に配置されていてもよい。
According to such an optical sensor, the operating characteristics of each first transfer element and each second transfer element can be made constant.
Further, in the optical sensor according to any one of claims 1 to 9 , as described in claim 10 , on the substrate, each reset element and each output element are pointed with each photodetection unit interposed therebetween. You may arrange | position symmetrically.

このような光センサによれば、各リセット素子および各出力素子の作動特性を一定にすることができる。
次に、上記目的を達成するためには、請求項11に記載のように、電荷を蓄積する一対の電荷蓄積部と、入射光に応じた電荷を生成する一対の光検出部と、各電荷蓄積部に蓄積された電荷を予め設定された一定の電荷にリセットする一対のリセット素子と、一方の光検出部から一方の電荷蓄積部に電荷を転送する第1転送部、および他方の光検出部から一方の電荷蓄積部に電荷を転送する第2転送部、を含む第1転送素子と、一方の光検出部から他方の電荷蓄積部に電荷を転送する第3転送部、および他方の光検出部から他方の電荷蓄積部に電荷を転送する第4転送部、を含む第2転送素子と、各電荷蓄積部に蓄積された電荷に応じた電流を出力する一対の出力素子と、リセット素子により各電荷蓄積部の電荷がリセットされた状態において、第2転送部および第3転送部が電荷を転送することを禁止しつつ第1転送部に電荷を転送させる作動、並びに第1転送部および第4転送部が電荷を転送することを禁止しつつ第3転送部に電荷を転送させる作動を異なるタイミングで実施させ、その後、リセット素子により各電荷蓄積部の電荷がリセットされた状態において、第1転送部および第4転送部が電荷を転送することを禁止しつつ第2転送部に電荷を転送させる作動、および第2転送部および第3転送部が電荷を転送することを禁止しつつ第4転送部に電荷を転送させる作動を異なるタイミングで実施させる作動制御手段と、を備えた光センサとしてもよい。
また、請求項12に記載の光センサアレイは、一対の光センサとして、請求項1〜請求項11の何れかに記載の光センサを備えている。
According to such an optical sensor, the operation characteristics of each reset element and each output element can be made constant.
Next, in order to achieve the above object, as set forth in claim 11, a pair of charge accumulation units that accumulate charges, a pair of photodetection units that generate charges according to incident light, and each charge A pair of reset elements for resetting the charge accumulated in the accumulation unit to a predetermined constant charge, a first transfer unit for transferring charge from one photodetection unit to one charge accumulation unit, and the other photodetection Transfer unit including a second transfer unit that transfers charge from one unit to one charge storage unit, a third transfer unit that transfers charge from one photodetection unit to the other charge storage unit, and the other light A second transfer element including a fourth transfer unit that transfers charge from the detection unit to the other charge storage unit; a pair of output elements that output a current corresponding to the charge stored in each charge storage unit; and a reset element In the state where the charge of each charge storage unit is reset by An operation of transferring the charge to the first transfer unit while prohibiting the second transfer unit and the third transfer unit from transferring the charge, and a prohibition of the transfer of the charge by the first transfer unit and the fourth transfer unit The operation of transferring the charge to the third transfer unit is performed at different timings, and then the first transfer unit and the fourth transfer unit transfer the charge in a state where the charge of each charge storage unit is reset by the reset element. The operation of transferring the charge to the second transfer unit while inhibiting the transfer and the operation of transferring the charge to the fourth transfer unit while inhibiting the transfer of the charge by the second transfer unit and the third transfer unit are performed at different timings It is good also as an optical sensor provided with the operation control means to make .
Moreover, the optical sensor array of Claim 12 is provided with the optical sensor in any one of Claims 1-11 as a pair of optical sensor.

従って、このような光センサアレイによれば、請求項1〜請求項11の何れかに記載の光センサを備えているので、電荷蓄積部の数を減らすことができる。よって、光センサアレイを構成する光センサの集積率を向上させることができる。 Therefore, according to such an optical sensor array, since the optical sensor according to any one of claims 1 to 11 is provided, the number of charge storage units can be reduced. Therefore, the integration rate of the photosensors constituting the photosensor array can be improved.

さらに、請求項12に記載の光センサアレイにおいては、請求項13に記載のように、各光センサは、それぞれ垂直方向に隣接する他の光センサとともに一対の光センサを構成していてもよい。 Furthermore, in the optical sensor array according to claim 12 , as described in claim 13 , each optical sensor may constitute a pair of optical sensors together with other optical sensors adjacent in the vertical direction. .

このような光センサアレイによれば、水平方向に隣接する光センサは同時に検出結果を出力することができるので、各光センサが水平方向に隣接する他の光センサとともに一対の光センサを構成する場合と比較して、水平方向の物体移動を捉えやすくすることができる。よって、この光センサアレイを車両に搭載すれば、歩行者の飛び出し等を検出しやすくすることができる。   According to such an optical sensor array, the optical sensors adjacent in the horizontal direction can simultaneously output detection results, so that each optical sensor constitutes a pair of optical sensors together with other optical sensors adjacent in the horizontal direction. Compared to the case, the movement of the object in the horizontal direction can be easily captured. Therefore, if this optical sensor array is mounted on a vehicle, it is possible to easily detect a pedestrian's jump-out or the like.

また、上記目的を達成するために成された請求項14に記載の距離検出装置においては、光源、発光制御手段、請求項1に記載の光センサ、および素子制御手段を備え、素子制御手段は、一対のリセット素子を作動させる第1リセット手段と、第1リセット手段の作動後に、光源による投射光の照射に同期して、他方の光検出部に対応する第1転送素子および第2転送素子を作動させることなく、一方の光検出部に対応する第1転送素子を作動させ、この第1転送素子の作動直後に、他方の光検出部に対応する第1転送素子および第2転送素子を作動させることなく、一方の光検出部に対応する第2転送素子を作動させる第1転送手段と、第1転送手段の作動後に各出力素子を作動させる第1出力手段と、を備えている。 The distance detection device according to claim 14 configured to achieve the above object includes a light source, a light emission control means, a light sensor according to claim 1, and an element control means. A first reset unit that operates the pair of reset elements, and a first transfer element and a second transfer element corresponding to the other light detection unit in synchronization with the irradiation of the projection light by the light source after the first reset unit is operated. Without operating the first transfer element corresponding to one of the light detection units, and immediately after the operation of the first transfer element, the first transfer element and the second transfer element corresponding to the other light detection unit are operated. A first transfer unit that operates the second transfer element corresponding to one of the light detection units without operating, and a first output unit that operates each output element after the first transfer unit operates.

従って、このような距離検出装置によれば、請求項1に記載の光センサを備えているので、光センサを小型化することができる。また、素子制御手段が各転送素子を制御することによって電荷蓄積部に光検出部による電荷を蓄積することができるので、良好に被測距対象物までの距離を検出することができる。   Therefore, according to such a distance detection apparatus, since the optical sensor according to claim 1 is provided, the optical sensor can be reduced in size. In addition, since the element control means controls each transfer element, the charge by the light detection unit can be accumulated in the charge accumulation unit, so that the distance to the object to be measured can be detected well.

ところで、請求項14に記載の距離検出装置において素子制御手段は、第1出力手段の作動後に、一対のリセット素子を作動させる第2リセット手段と、第1リセット手段の作動後に、光源による投射光の照射に同期して、一方の光検出部に対応する第1転送素子および第2転送素子を作動させることなく、他方の光検出部に対応する第1転送素子を作動させ、この第1転送素子の作動直後に、一方の光検出部に対応する第1転送素子および第2転送素子を作動させることなく、他方の光検出部に対応する第2転送素子を作動させる第2転送手段と、第2転送手段の作動後に各出力素子を作動させる第2出力手段と、を備えておき、全ての光センサを用いて被測距対象物までの距離を検出するようにしてもよい。 Incidentally, element controller Te distance detecting apparatus odor of claim 14, after actuation of the first output means, a second reset means for actuating the pair of reset element, after actuation of the first reset means, by the light source In synchronization with the irradiation of the projection light, the first transfer element corresponding to the other light detection unit is operated without operating the first transfer element and the second transfer element corresponding to one light detection unit, and this first Second transfer means for operating the second transfer element corresponding to the other photodetection unit without operating the first transfer element and the second transfer element corresponding to one photodetection unit immediately after the operation of the one transfer element And a second output means for activating each output element after the second transfer means is activated, and the distance to the object to be measured may be detected using all the optical sensors.

このような距離検出装置によれば、全ての光センサを用いて被測距対象物までの距離を検出するので、距離検出精度を向上させることができる。
さらに、請求項14に記載の距離検出装置においては、当該距離検出装置の外部に、一対の出力素子からの出力に基づいて被測距対象物までの距離を演算する演算手段を備えていてもよいが、請求項15に記載のように、当該距離検出装置が演算手段を備えていてもよい。
According to such a distance detection device, since the distance to the object to be measured is detected using all the optical sensors, the distance detection accuracy can be improved.
Furthermore, in the distance detection device according to claim 14, calculation means for calculating a distance to the object to be measured based on outputs from the pair of output elements is provided outside the distance detection device. However, as described in the fifteenth aspect , the distance detection device may include a calculation unit.

このような距離検出装置によれば、当該距離検出装置にて被測距対象物までの距離を演算することができる。
また、請求項14または請求項15に記載の距離検出装置においては、請求項16に記載のように、光センサは各光検出部に蓄積された電荷を排出する一対の排出素子を備え、素子制御手段は、転送手段を作動させないときに各排出素子を作動させる排出制御手段を備えていてもよい。
According to such a distance detection device, the distance to the object to be measured can be calculated by the distance detection device.
Further, in the distance detection device according to claim 14 or claim 15 , as described in claim 16 , the optical sensor includes a pair of discharge elements for discharging the charges accumulated in the respective light detection units. The control means may include discharge control means for operating each discharge element when the transfer means is not operated.

このような距離検出装置によれば、転送手段を作動させないときに不要となる光検出部に蓄積された電荷を排出することができるので、距離検出装置による検出精度を向上させることができる。   According to such a distance detection device, it is possible to discharge the electric charge accumulated in the light detection unit that is unnecessary when the transfer means is not operated, so that the detection accuracy by the distance detection device can be improved.

さらに、請求項14〜請求項16の何れかに記載の距離検出装置において、素子制御手段は、請求項17に記載のように、出力手段の作動前に、転送手段を予め設定された回数だけ繰り返して実施するようにしてもよい。 Furthermore, in the distance detection device according to any one of claims 14 to 16 , the element control means, as described in claim 17 , sets the transfer means a predetermined number of times before the operation of the output means. You may make it implement repeatedly.

このような距離検出装置によれば、転送手段を繰り返し作動させることによって各電荷蓄積部に蓄積される電荷の差分を大きくすることができる。このため、各出力素子による出力の出力差も大きくすることができる。よって、各電荷蓄積部に蓄積される電荷の差分を検出しやすくすることができるので、検出精度を向上させることができる。   According to such a distance detection device, the difference between the charges accumulated in the charge accumulation units can be increased by repeatedly operating the transfer means. For this reason, the output difference of the output by each output element can also be enlarged. Therefore, it is possible to easily detect the difference between the charges accumulated in the respective charge accumulation units, so that the detection accuracy can be improved.

従って、距離検出装置が請求項1に記載の光センサを備えているので、光センサを小型化することができる。また、距離検出方法において各転送素子を制御することによって電荷蓄積部に光検出部による電荷を蓄積することができるので、良好に被測距対象物までの距離を検出することができる。   Therefore, since the distance detection device includes the optical sensor according to the first aspect, the optical sensor can be reduced in size. Further, by controlling each transfer element in the distance detection method, it is possible to accumulate charges by the light detection unit in the charge accumulation unit, so that the distance to the object to be measured can be detected well.

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。図1は、本発明にかかる距離検出装置1の概略構成を示すブロック図である。
[実施形態]
距離検出装置1は、クロック発振機10と、光源15と、光センサアレイ20と、処理装置25とを備えている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a distance detection apparatus 1 according to the present invention.
[Embodiment]
The distance detection device 1 includes a clock oscillator 10, a light source 15, an optical sensor array 20, and a processing device 25.

クロック発振機10は、周知の水晶発振器や、FPGA(field programmable gate array)等を備えており、FAGAは、水晶発振器によるカウント数に応じて、光源15および光センサアレイ20に対して、所定の制御信号を送信する。なお、図1において、クロック発振機10は、光源15を介して光センサアレイ20に対して制御信号を送信するよう図示しているが、クロック発振機10は、直接光センサアレイ20に対して制御信号を送信するように構成されていてもよい。   The clock oscillator 10 includes a known crystal oscillator, an FPGA (field programmable gate array), and the like, and the FAGA has a predetermined capacity with respect to the light source 15 and the optical sensor array 20 according to the number of counts by the crystal oscillator. Send a control signal. In FIG. 1, the clock oscillator 10 is illustrated to transmit a control signal to the optical sensor array 20 via the light source 15, but the clock oscillator 10 directly transmits to the optical sensor array 20. You may be comprised so that a control signal may be transmitted.

光源15は、被測距対象物5に対して例えば赤外光等の光を照射する発光部16を備えている。また、光源15は、クロック発振機10からの制御信号に応じて間欠的に発光部16から光を照射させる。   The light source 15 includes a light emitting unit 16 that irradiates the object 5 to be measured with light such as infrared light. Further, the light source 15 irradiates light from the light emitting unit 16 intermittently according to a control signal from the clock oscillator 10.

光センサアレイ20は、発光部16に隣接して配置されており、発光部16から被測距対象物5に対して照射された光(投射光)の反射光を受光し、発光部16から光が照射されてから反射光を受光するまでの時間差に応じた出力を処理装置25に対して送る。なお、光センサアレイ20を構成する各素子(トランジスタ)のスイッチング制御は、クロック発振機10から受信する制御信号により実施される。また、この光センサアレイ20の詳細(構成および作動)については後に詳述する。   The optical sensor array 20 is disposed adjacent to the light emitting unit 16, receives reflected light (projected light) emitted from the light emitting unit 16 to the object 5 to be measured, and receives light from the light emitting unit 16. An output corresponding to the time difference from when the light is irradiated until the reflected light is received is sent to the processing device 25. Note that switching control of each element (transistor) constituting the optical sensor array 20 is performed by a control signal received from the clock oscillator 10. Details (configuration and operation) of the optical sensor array 20 will be described later.

処理装置25は、CPU、ROM、RAM等を備えた周知のマイクロコンピュータとして構成されており、光センサアレイ20からの出力に応じて、被測距対象物5までの距離を演算する。   The processing device 25 is configured as a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and calculates the distance to the object to be measured 5 according to the output from the optical sensor array 20.

次に、光センサアレイ20について図2、図3を用いて説明する。図2は光センサアレイ20を模式的に示すブロック図、図3は光センサアレイ20を構成する一対の光センサを示す回路図である。   Next, the optical sensor array 20 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram schematically showing the photosensor array 20, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a pair of photosensors constituting the photosensor array 20.

光センサアレイ20は、図2に示すように、光センサ40,60が、基板(シリコンウェーハ)上にマトリクス状に配置されて構成されている。ここで、光センサ40,60は、縦2n個、横m個(n,mは自然数)だけ並べて配置されており、第(2n−1)行目(奇数ライン)の光センサ40は、隣接する第2n行目(偶数ライン)の光センサ60とともに、一対の光センサ80を構成している。   As shown in FIG. 2, the optical sensor array 20 includes optical sensors 40 and 60 arranged in a matrix on a substrate (silicon wafer). Here, the photosensors 40 and 60 are arranged by 2n in the vertical direction and m in the horizontal direction (n and m are natural numbers), and the photosensors 40 in the (2n-1) th row (odd line) are adjacent to each other. A pair of photosensors 80 are configured together with the photosensor 60 in the second n-th row (even line).

なお、詳細については後述するが、この一対の光センサ80においては、奇数ラインの光センサ40と偶数ラインの光センサ60とで電荷蓄積部A46および電荷蓄積部B66を互いに共有するよう設定されている。   Although the details will be described later, in this pair of photosensors 80, the odd-numbered photosensor 40 and the even-numbered photosensor 60 are set to share the charge accumulating unit A46 and the charge accumulating unit B66. Yes.

図2および図3に示すように、一対の光センサ80を構成する各光センサ40,60は、それぞれ、光検出器41,61と、リセット素子42,62と、転送素子43,44,63,64と、排出素子45,65と、電荷蓄積部46,66と、増幅素子47,67と、出力素子48,68と、を備えている。   As shown in FIGS. 2 and 3, each of the optical sensors 40 and 60 constituting the pair of optical sensors 80 includes photodetectors 41 and 61, reset elements 42 and 62, and transfer elements 43, 44, and 63, respectively. 64, discharge elements 45 and 65, charge storage units 46 and 66, amplification elements 47 and 67, and output elements 48 and 68.

ここで、光検出器41,61は、図3に示すように、入射光(反射光)に応じた電荷(本実施形態においては電子)を生成して蓄積するフォトダイオードとして構成されている。また、リセット素子42,62、転送素子43,44,63,64、排出素子45,65、増幅素子47,67、出力素子48,68は、MOS型トランジスタとして構成されている。   Here, as shown in FIG. 3, the photodetectors 41 and 61 are configured as photodiodes that generate and store charges (electrons in the present embodiment) corresponding to incident light (reflected light). The reset elements 42 and 62, transfer elements 43, 44, 63, and 64, discharge elements 45 and 65, amplification elements 47 and 67, and output elements 48 and 68 are configured as MOS transistors.

光検出器41(61)は、アノードが接地されて(GNDに接続されて)いるとともに、カソードが転送素子43,44(63,64)、および排出素子45(65)と接続されている。   The photodetector 41 (61) has an anode grounded (connected to GND) and a cathode connected to the transfer elements 43, 44 (63, 64) and the discharge element 45 (65).

リセット素子42(62)は、ソースまたはドレインのうちの一方の端子が電源(VDD)に接続されているとともに、他方の端子が電荷蓄積部46(66)、転送素子1A43(転送素子1B63)、他の光センサの転送素子2B64(転送素子1B44)、および増幅素子47(67)に接続されている。このリセット素子42(62)がON状態にされると、電荷蓄積部46(66)がリセット(充電状態に)される。   In the reset element 42 (62), one of the source and drain terminals is connected to the power supply (VDD), and the other terminal is the charge storage unit 46 (66), the transfer element 1A43 (transfer element 1B63), It is connected to the transfer element 2B64 (transfer element 1B44) and the amplifying element 47 (67) of another photosensor. When the reset element 42 (62) is turned on, the charge storage unit 46 (66) is reset (charged).

なお、電荷蓄積部46(66)は、一方の端子が接地されているとともに、他方の端子がリセット素子42(62)や、転送素子43,64(63,44)等と接続されている。   The charge storage unit 46 (66) has one terminal grounded and the other terminal connected to the reset element 42 (62), the transfer elements 43 and 64 (63, 44), and the like.

転送素子1A43(転送素子1B63)は、ソースまたはドレインのうちの一方の端子が光検出器41(61)等と接続されているとともに、他方の端子が電荷蓄積部46(66)等と接続されている。転送素子1A43(転送素子1B63)がON状態にされると、光検出器41(61)に蓄積された電荷が電荷蓄積部46(66)に移動する。   In the transfer element 1A43 (transfer element 1B63), one of the source and drain terminals is connected to the photodetector 41 (61) and the like, and the other terminal is connected to the charge storage unit 46 (66) and the like. ing. When the transfer element 1A43 (transfer element 1B63) is turned on, the charge accumulated in the photodetector 41 (61) moves to the charge accumulation unit 46 (66).

転送素子2A44(転送素子2B64)は、ソースまたはドレインのうちの一方の端子が光検出器41(61)等と接続されているとともに、他方の端子が電荷蓄積部66(46)等と接続されている。転送素子2A44(転送素子2B64)がON状態にされると、光検出器41(61)に蓄積された電荷が電荷蓄積部66(46)に移動する。   The transfer element 2A44 (transfer element 2B64) has one of the source and drain terminals connected to the photodetector 41 (61) and the like, and the other terminal connected to the charge storage section 66 (46) and the like. ing. When the transfer element 2A44 (transfer element 2B64) is turned on, the charge accumulated in the photodetector 41 (61) moves to the charge accumulation unit 66 (46).

排出素子45(65)は、ソースまたはドレインのうちの一方の端子が電源に接続されているとともに、他方の端子が光検出器41(61)等と接続されている。排出素子45(65)がON状態にされると、光検出器41(61)に蓄積された電荷が排出される。つまり、排出素子45(65)は、光検出器41(61)に不要な電荷が蓄積されることを防止するために使用される。   The discharge element 45 (65) has one terminal of the source or drain connected to the power source and the other terminal connected to the photodetector 41 (61) or the like. When the discharge element 45 (65) is turned on, the charge accumulated in the photodetector 41 (61) is discharged. That is, the discharge element 45 (65) is used to prevent unnecessary charges from accumulating in the photodetector 41 (61).

増幅素子47(67)は、電荷蓄積部46(66)の電位を検出しやすくするために電荷蓄積部46(66)の電位に応じて光センサ40(60)からの出力を増幅するための素子である。この増幅素子47(67)、ソースまたはドレインのうちの一方の端子が電源に接続されているとともに、他方の端子が出力素子48(68)を介して光センサ40(60)の出力端子49(69)に接続されている。   The amplifying element 47 (67) amplifies the output from the optical sensor 40 (60) in accordance with the potential of the charge storage unit 46 (66) in order to facilitate detection of the potential of the charge storage unit 46 (66). It is an element. One terminal of the amplifying element 47 (67) and the source or drain is connected to the power source, and the other terminal is connected to the output terminal 49 (of the optical sensor 40 (60) via the output element 48 (68). 69).

また、増幅素子47(67)のゲートは、電荷蓄積部46(66)の接地されていない端子に接続されており、増幅素子47(67)はソース・ドレイン間に電荷蓄積部46(66)の電位に応じた電流を流すよう構成されている。ただし、出力素子48(68)がOFF状態のときには、増幅素子47(67)のソース・ドレイン間には電流は流れない。   The gate of the amplifying element 47 (67) is connected to an ungrounded terminal of the charge accumulating unit 46 (66), and the amplifying element 47 (67) is connected between the source and drain of the charge accumulating unit 46 (66). It is comprised so that the electric current according to the electric potential of may flow. However, when the output element 48 (68) is in the OFF state, no current flows between the source and drain of the amplifying element 47 (67).

なお、リセット素子42,62、転送素子43,44,63,64、排出素子45,65、増幅素子47,67におけるゲートは、クロック発振機10に接続されており、このクロック発振機10から送信される制御信号によって、各素子はスイッチング制御される。   The gates of the reset elements 42 and 62, the transfer elements 43, 44, 63, and 64, the discharge elements 45 and 65, and the amplification elements 47 and 67 are connected to the clock oscillator 10 and transmitted from the clock oscillator 10. Each element is switching-controlled by the control signal.

ここで、一対の光センサ80を基板上に配置する際の具体的なレイアウトについて図4を用いて説明する。
一対の光センサ80を構成する各光センサ40,60は、図4に示すように、N+の拡散領域,P+の拡散領域、ポリシリコン、金属配線層、およびコンタクトホール等を組み合わせることによって構成されている。より具体的には、各光センサ40,60は、それぞれ光検出器41,61を中心にして配置されている。
Here, a specific layout when the pair of optical sensors 80 is arranged on the substrate will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, each of the optical sensors 40 and 60 constituting the pair of optical sensors 80 is configured by combining an N + diffusion region, a P + diffusion region, polysilicon, a metal wiring layer, a contact hole, and the like. ing. More specifically, the optical sensors 40 and 60 are arranged around the photodetectors 41 and 61, respectively.

そして、光検出器41(61)の周囲には、転送素子43,44(63,64)が配置されている。ここで、転送素子43,44(63,64)は、それぞれ4つに分割されおり、ソースまたはドレインのうちの一方の端子が夫々光検出器41(61)に接するように設定されている。また、転送素子43,44(63,64)における他方の端子は、夫々金属配線層50(70)によって接続されている。   And the transfer elements 43 and 44 (63, 64) are arrange | positioned around the photodetector 41 (61). Here, each of the transfer elements 43 and 44 (63 and 64) is divided into four, and one terminal of the source or the drain is set so as to be in contact with the photodetector 41 (61). The other terminals of the transfer elements 43 and 44 (63 and 64) are connected by the metal wiring layer 50 (70), respectively.

そして、転送素子43,44(63,64)における金属配線層50(70)との接続部位(図4においては破線の円で表示した領域)は、周知のフローティングデフュージョンとして構成されており、このフローティングデフュージョンは、前述の電荷蓄積部66(46)に相当する。   And the connection part (area | region displayed with the circle of the broken line in FIG. 4) with the metal wiring layer 50 (70) in the transfer elements 43 and 44 (63, 64) is comprised as a well-known floating diffusion, This floating diffusion corresponds to the above-described charge storage unit 66 (46).

即ち、電荷蓄積部46(66)は、奇数ラインの光センサ40が配置された領域および偶数ラインの光センサ60が配置された領域に分割して配置されている。さらに、電荷蓄積部46,66および転送素子43,44,63,64を構成するパターン(N+,P+の拡散領域、ポリシリコン、および金属配線層の配置)は、電荷蓄積部46および電荷蓄積部66の間に位置する金属配線層の部位(破線90)を対称軸として、線対称になるように配置されている。   That is, the charge storage unit 46 (66) is divided into a region where the odd-numbered photosensors 40 are arranged and a region where the even-numbered photosensors 60 are arranged. Further, the patterns (arrangement of N + and P + diffusion regions, polysilicon, and metal wiring layers) constituting the charge storage units 46 and 66 and the transfer elements 43, 44, 63 and 64 include the charge storage unit 46 and the charge storage unit. 66, the metal wiring layer portions (broken line 90) located between 66 are arranged symmetrically about the axis of symmetry.

次に、リセット素子42(62)、排出素子45(65)、増幅素子47(67)、出力素子48(68)は、電荷蓄積部66,46および転送素子43,44,63,64を構成するパターンが形成された領域の外側に配置されている。つまり、奇数ラインの光センサ40におけるリセット素子42、排出素子45、増幅素子47、出力素子48は、偶数ラインの光センサ60からより遠い領域に配置されており、偶数ラインの光センサ60におけるリセット素子62、排出素子65、増幅素子67、出力素子68は、奇数ラインの光センサ40からより遠い領域に配置されている。   Next, the reset element 42 (62), the discharge element 45 (65), the amplification element 47 (67), and the output element 48 (68) constitute the charge storage units 66 and 46 and the transfer elements 43, 44, 63, and 64. It is arranged outside the region where the pattern to be formed is formed. In other words, the reset element 42, the discharge element 45, the amplification element 47, and the output element 48 in the odd-numbered photosensor 40 are arranged in a region farther from the even-line photosensor 60, and the reset in the even-line photosensor 60 is performed. The element 62, the discharge element 65, the amplifying element 67, and the output element 68 are arranged in a region farther from the odd-numbered photosensors 40.

また、奇数ラインの光センサ40におけるリセット素子42、排出素子45、増幅素子47、出力素子48と、偶数ラインの光センサ60におけるリセット素子62、排出素子65、増幅素子67、出力素子68とは、一対の光センサ80の中心点O(各光検出器41,61から等しい距離の地点であって、かつ各転送素子43,44(63,64)からも等しい距離の地点)を基準として点対称にパターンが形成されている。   Further, the reset element 42, the discharge element 45, the amplification element 47, and the output element 48 in the odd-numbered line optical sensor 40 and the reset element 62, the discharge element 65, the amplification element 67, and the output element 68 in the even-numbered line optical sensor 60 are shown. , A point on the basis of the center point O of the pair of optical sensors 80 (a point having an equal distance from each of the photodetectors 41 and 61 and an equal distance from each of the transfer elements 43 and 44 (63, 64)). A pattern is formed symmetrically.

以上のように構成された光センサアレイ20(一対の光センサ80の集合体)においては、クロック発振機10による制御信号に応じて作動する。ここで、クロック発振機10のFAGAは、水晶発振器によるカウント数に応じて、光源15および各種素子を駆動するための制御信号を送信する。   The photosensor array 20 (an assembly of a pair of photosensors 80) configured as described above operates according to a control signal from the clock oscillator 10. Here, the FAGA of the clock oscillator 10 transmits a control signal for driving the light source 15 and various elements according to the count number by the crystal oscillator.

具体的には、クロック発振機10のFAGAは、図5〜図7に示すような順序および制御タイミングで制御信号を送信する。なお、図5はクロック発振機10のFAGAが送信する制御信号の送信順序を示すタイムチャートである。また、図6は奇数ラインの光センサ40の制御タイミングを示すタイミングチャート、図7は偶数ラインの光センサ60の制御タイミングを示すタイミングチャートである。   Specifically, the FAGA of the clock oscillator 10 transmits control signals in the order and control timing as shown in FIGS. FIG. 5 is a time chart showing the transmission order of control signals transmitted by the FAGA of the clock oscillator 10. FIG. 6 is a timing chart showing the control timing of the odd-numbered photosensors 40, and FIG. 7 is a timing chart showing the control timing of the even-numbered photosensors 60.

図5(a)に示すように、クロック発振機10のFAGAは、まず、奇数ラインの光センサ40を作動させる制御信号を送信し(S110)、その後、偶数ラインの光センサ60を作動させる制御信号を送信する(S120)。   As shown in FIG. 5A, the FAGA of the clock oscillator 10 first transmits a control signal for operating the odd-numbered optical sensor 40 (S110), and then controls the optical sensor 60 for the even-numbered line. A signal is transmitted (S120).

各光センサ40,60作動においては、光源15および各種素子を所定の周期で繰り返し作動し、最後に各電荷蓄積部46,66に蓄積された電荷に対応した出力を発生させる。   In the operation of each of the optical sensors 40 and 60, the light source 15 and various elements are repeatedly operated at a predetermined cycle, and finally, an output corresponding to the charges accumulated in the charge accumulation units 46 and 66 is generated.

奇数ラインの光センサ40の作動においては、図5(b)に示すように、まず、リセット素子A42,リセット素子B62、および排出素子A45を作動させる制御信号を予め設定された所定時間の間だけ送信する(S210)。なお、ここでいう所定時間とは、電荷蓄積部46,66の電位をそれぞれリセットする(予め設定された電位とする)ことができる程度の時間であればよい。また、各素子は制御信号を受信している間だけ作動する(つまり、各トランジスタは制御信号を受信している間だけON状態(ソース・ドレイン間が通電された状態)にされる)。   In the operation of the odd-numbered line optical sensor 40, as shown in FIG. 5B, first, control signals for operating the reset element A42, the reset element B62, and the discharge element A45 are set for a predetermined time. Transmit (S210). Note that the predetermined time here may be a time that can reset the potentials of the charge storage units 46 and 66 (set to a preset potential). In addition, each element operates only while receiving a control signal (that is, each transistor is turned on only when receiving a control signal (a state where the source and drain are energized)).

続いて、クロック発振機10のFPGAは、リセット素子A42,リセット素子B62、および排出素子A45の作動停止直後に、光源15を発光させる発光制御信号を光源15に対して送信するとともに、転送素子1A43を作動させる制御信号を送信する(S220)。ここで、光源15を発光させる発光制御信号と転送素子1A43を作動させる制御信号とは、信号の送信タイミングが一致する(同期する)よう設定されている。   Subsequently, the FPGA of the clock oscillator 10 transmits a light emission control signal for causing the light source 15 to emit light to the light source 15 immediately after the reset element A42, the reset element B62, and the discharge element A45 are stopped, and the transfer element 1A43. A control signal for operating is transmitted (S220). Here, the light emission control signal for causing the light source 15 to emit light and the control signal for operating the transfer element 1A43 are set so that the transmission timings of the signals coincide (synchronize).

また、このステップ(S220)における制御信号の送信時間は、光源15等を繰り返し作動する際の周期の1/4の時間に設定されている。このように転送素子1A43が作動すると、電荷蓄積部A46に光検出器A41で発生した電荷が移動する。   Further, the transmission time of the control signal in this step (S220) is set to ¼ of the period when the light source 15 and the like are repeatedly operated. When the transfer element 1A43 operates in this way, the charge generated by the photodetector A41 moves to the charge storage unit A46.

次に、転送素子1A43の作動停止直後に、転送素子2A44を作動させる制御信号を送信する(S230)。このステップ(S230)における制御信号の送信時間は、S220における制御信号の送信時間と同時間(光源15等を繰り返し作動する際の周期の1/4の時間)に設定されている。このように転送素子2A44が作動すると、電荷蓄積部B66に光検出器A41で発生した電荷が移動する。   Next, immediately after the operation of the transfer element 1A43 is stopped, a control signal for operating the transfer element 2A44 is transmitted (S230). The transmission time of the control signal in this step (S230) is set to the same time as the transmission time of the control signal in S220 (a time that is 1/4 of the cycle when the light source 15 and the like are operated repeatedly). When the transfer element 2A44 operates in this way, the charge generated by the photodetector A41 moves to the charge storage unit B66.

続いて、転送素子2A44の作動停止直後に、排出素子A45を作動させる制御信号を送信する(S240)。ここで、このステップ(S240)における制御信号の送信時間は、光源15等を繰り返し作動する際の周期の1/2の時間に設定されている。このように、排出素子A45が作動している間においては、光検出器A41に電荷が蓄積されることはない。   Subsequently, immediately after the operation of the transfer element 2A44 is stopped, a control signal for operating the discharge element A45 is transmitted (S240). Here, the transmission time of the control signal in this step (S240) is set to a time that is ½ of the cycle when the light source 15 or the like is operated repeatedly. In this way, charges are not accumulated in the photodetector A41 while the discharge element A45 is operating.

次に、S220〜S240のステップをFPGAにて予め設定された回数だけ繰り返す。そして、出力素子A48および出力素子B68を作動させる制御信号を順次送信する(S260,S270)。これらのステップ(S260,S270)によれば、各光センサ40,60の各出力部49,69(図3参照)からは、電荷蓄積部46,66に蓄積された電荷(電荷蓄積部46,66の電位)に応じた電流値が処理装置25に対して出力される。このようにして奇数ラインの光センサ40は作動される。   Next, steps S220 to S240 are repeated a predetermined number of times in the FPGA. Then, control signals for operating the output element A48 and the output element B68 are sequentially transmitted (S260, S270). According to these steps (S260, S270), the charges accumulated in the charge accumulation units 46, 66 (charge accumulation units 46, 66) are output from the output units 49, 69 (see FIG. 3) of the photosensors 40, 60, respectively. Current value corresponding to the potential 66) is output to the processing device 25. In this way, the odd line photosensors 40 are activated.

次に、偶数ラインの光センサ60の作動(S120)について説明する。偶数ラインの光センサ60の作動においては、図5(c)に示すように実施される。ただし、この処理は、図5(b)に示す奇数ラインの光センサ40の作動と大部分が同様であるため、異なる部分のみを説明する。   Next, the operation (S120) of the photosensor 60 for even lines will be described. The even line photosensor 60 is operated as shown in FIG. However, since this process is mostly the same as the operation of the photosensor 40 of the odd-numbered lines shown in FIG. 5B, only different parts will be described.

偶数ラインの光センサ60の作動において、クロック発振機10のFPGAは、まず、S210における排出素子A45を作動させる制御信号に換えて、排出素子B65を作動させる制御信号を送信する(S310)。続いて、S220における転送素子1A43を作動させる制御信号に換えて、転送素子2A63を作動させる制御信号を送信する(S320)。   In the operation of the even-numbered photosensor 60, the FPGA of the clock oscillator 10 first transmits a control signal for operating the discharge element B65 instead of the control signal for operating the discharge element A45 in S210 (S310). Subsequently, a control signal for operating the transfer element 2A63 is transmitted instead of the control signal for operating the transfer element 1A43 in S220 (S320).

次に、S230における転送素子2A44を作動させる制御信号に換えて、転送素子2B64を作動させる制御信号を送信する(S330)。続いて、S240における排出素子A45を作動させる制御信号に換えて、排出素子B65を作動させる制御信号を送信する(S340)。   Next, instead of the control signal for operating the transfer element 2A44 in S230, a control signal for operating the transfer element 2B64 is transmitted (S330). Subsequently, a control signal for operating the discharge element B65 is transmitted instead of the control signal for operating the discharge element A45 in S240 (S340).

次に、S320〜S340のステップをFPGAにて予め設定された回数だけ繰り返す。そして、S260,S270と同様に、出力素子A48および出力素子B68を作動させる制御信号を順次送信する(S360,S370)。このようにして光センサアレイ20は作動する。   Next, steps S320 to S340 are repeated a predetermined number of times in the FPGA. Then, similarly to S260 and S270, control signals for operating the output element A48 and the output element B68 are sequentially transmitted (S360 and S370). In this way, the photosensor array 20 operates.

ここで、距離検出装置1において、光源15から発せされる光(投射光)は、被測距対象物5に反射されて、光センサアレイ20の各光検出器41,61で受光される。このため、各光検出器41,61で受光される反射光は、図6,図7に示すように、投射光よりも所定時間Φだけ遅延して検出される。   Here, in the distance detection device 1, light (projection light) emitted from the light source 15 is reflected by the object to be measured 5 and received by the photodetectors 41 and 61 of the photosensor array 20. Therefore, the reflected light received by each of the photodetectors 41 and 61 is detected with a delay of a predetermined time Φ from the projection light, as shown in FIGS.

すると、転送素子1A43(転送素子1B63)は投射光と同期して作動するので、電荷蓄積部A46には、光源15が投射光を発しているときに受光された反射光に対応する電荷が移動する。   Then, since the transfer element 1A43 (transfer element 1B63) operates in synchronization with the projection light, the charge corresponding to the reflected light received when the light source 15 emits the projection light moves to the charge storage unit A46. To do.

つまり、光源15から被測距対象物5を経由して光センサアレイ20までの距離が長ければ長いほど、電荷蓄積部A46に移動する電荷が少なくなる。なお、本実施形態においては、光源15が投射光を発しているときに反射光を受光した時間の長さに応じて電荷蓄積部A46の電位が下がる。   In other words, the longer the distance from the light source 15 to the photosensor array 20 via the object to be measured 5, the smaller the amount of charge that moves to the charge storage unit A 46. In the present embodiment, the potential of the charge storage unit A46 decreases according to the length of time that the reflected light is received when the light source 15 emits projection light.

また、転送素子2A44(転送素子2B64)は転送素子1A43(転送素子1B63)の作動直後に作動するので、電荷蓄積部B66には、光源15が投射光を発しなくなってから遅延して受光された反射光に対応する電荷が移動する。   Further, since the transfer element 2A44 (transfer element 2B64) operates immediately after the operation of the transfer element 1A43 (transfer element 1B63), the charge storage unit B66 received light after a delay after the light source 15 stopped emitting projection light. The charge corresponding to the reflected light moves.

つまり、光源15から被測距対象物5を経由して光センサアレイ20までの距離が長ければ長いほど、電荷蓄積部B66に移動する電荷が多くなる。なお、本実施形態においては、光源15が投射光を発しなくなってから反射光を受光した時間の長さに応じて電荷蓄積部B66の電位が下がる。   In other words, the longer the distance from the light source 15 to the photosensor array 20 via the object to be measured 5 is, the more charges move to the charge storage unit B66. In the present embodiment, the potential of the charge storage unit B66 decreases according to the length of time that the reflected light is received after the light source 15 stops emitting projection light.

従って、電荷蓄積部A46の電位と電荷蓄積部B66の電位とを比較すれば、当該距離検出装置1から被測距対象物5までの距離(正確には、光源15から被測距対象物5までの距離と、被測距対象物5から光センサアレイ20までの距離との和)を検出することができる。ここで、実際の距離検出に用いる数式については、例えば、上記特許文献1(特表2006−516324)等に詳しい数式が開示されており、本実施形態においても、例えば、そのような数式を用いて、実際の距離を検出することができる。   Therefore, if the potential of the charge storage unit A46 is compared with the potential of the charge storage unit B66, the distance from the distance detection device 1 to the object to be measured 5 (more precisely, the object 5 to be measured from the light source 15). And the sum of the distance from the object to be measured 5 to the optical sensor array 20). Here, with respect to mathematical formulas used for actual distance detection, detailed mathematical formulas are disclosed in, for example, the above-mentioned Patent Document 1 (Special Table 2006-516324), and in this embodiment, for example, such mathematical formulas are used. Thus, the actual distance can be detected.

なお、上記実施形態において、一対の光センサ80は本発明でいう光センサに相当し、増幅素子47,67および出力素子48,68は本発明でいう出力素子に相当する。また、クロック発振機10は本発明でいう発光制御手段および素子制御手段に相当し、演算手段は本発明でいう処理装置25に相当する。   In the above embodiment, the pair of optical sensors 80 corresponds to the optical sensor referred to in the present invention, and the amplification elements 47 and 67 and the output elements 48 and 68 correspond to the output elements referred to in the present invention. The clock oscillator 10 corresponds to the light emission control means and the element control means referred to in the present invention, and the calculation means corresponds to the processing device 25 referred to in the present invention.

さらに、クロック発振機10のFAGAが送信する制御信号の送信順序を示すタイムチャートにおけるS210のステップは本発明でいう第1リセット手段・工程に相当し、S220,S230のステップは本発明でいう第1転送手段・工程に相当する。また、S260,S270は本発明でいう第1出力手段・工程に相当し、S310は本発明でいう第2リセット手段に相当する。   Further, the step of S210 in the time chart showing the transmission order of the control signals transmitted by the FAGA of the clock oscillator 10 corresponds to the first reset means / step in the present invention, and the steps of S220 and S230 are the first in the present invention. This corresponds to one transfer means / process. In addition, S260 and S270 correspond to the first output means / step in the present invention, and S310 corresponds to the second reset means in the present invention.

加えて、S320,S330のステップは本発明でいう第2転送手段に相当し、S360,S370の処理は本発明でいう第2出力手段に相当し、S240,S340の処理は本発明でいう排出制御手段に相当する。   In addition, the steps S320 and S330 correspond to the second transfer means in the present invention, the processes in S360 and S370 correspond to the second output means in the present invention, and the processes in S240 and S340 correspond to the discharge in the present invention. It corresponds to the control means.

[実施形態による効果]
以上のように詳述した距離検出装置1において、光センサアレイ20を構成する各光センサ40,60は、一対の光検出器41,61から一方の電荷蓄積部A46に電荷を転送する一対の転送素子43,63と、一対の光検出器41,61から他方の電荷蓄積部B66に電荷を転送する一対の転送素子44,64とを備えている。
[Effects of the embodiment]
In the distance detection device 1 described in detail above, each of the optical sensors 40 and 60 configuring the optical sensor array 20 transfers a pair of charges from the pair of photodetectors 41 and 61 to one charge storage unit A46. Transfer elements 43 and 63 and a pair of transfer elements 44 and 64 that transfer charges from the pair of photodetectors 41 and 61 to the other charge storage unit B66 are provided.

また、クロック発振機10は、まず、一対のリセット素子42,62を作動させ、リセット素子42,62の作動後に、光源15による投射光の照射に同期して一方の光検出器A41に対応する転送素子43を作動させる。そして、この転送素子43の作動直後に一方の光検出器A41に対応する転送素子44を作動させ、転送素子44の作動後に各出力素子48,68を作動させる。   Further, the clock oscillator 10 first operates the pair of reset elements 42 and 62, and corresponds to one photodetector A 41 in synchronization with the irradiation of the projection light from the light source 15 after the reset elements 42 and 62 are operated. The transfer element 43 is activated. Then, immediately after the operation of the transfer element 43, the transfer element 44 corresponding to one of the photodetectors A41 is operated, and after the operation of the transfer element 44, the output elements 48 and 68 are operated.

さらに、クロック発振機10は、各出力素子48,68を作動後に、再び一対のリセット素子42,62を作動させ、リセット素子42,62の作動後に、光源15による投射光の照射に同期して他方の光検出器B61に対応する転送素子63を作動させる。そして、この転送素子63の作動直後に他方の光検出器B61に対応する転送素子64を作動させ、転送素子64の作動後に各出力素子48,68を作動させる。   Furthermore, the clock oscillator 10 operates the pair of reset elements 42 and 62 again after operating the output elements 48 and 68, and synchronizes with the irradiation of the projection light from the light source 15 after the reset elements 42 and 62 operate. The transfer element 63 corresponding to the other photodetector B61 is operated. Then, immediately after the operation of the transfer element 63, the transfer element 64 corresponding to the other photodetector B61 is operated, and after the transfer element 64 is operated, the output elements 48 and 68 are operated.

即ち、このような距離検出装置1によれば、クロック発振機10が各転送素子43,43を制御することによって電荷蓄積部46,66に反射光の受光タイミングに応じた光検出器A41による電荷を蓄積することができるので、良好に被測距対象物までの距離を検出することができる。   That is, according to such a distance detection device 1, the clock oscillator 10 controls the transfer elements 43 and 43 so that the charge accumulation units 46 and 66 are charged by the photodetector A 41 according to the light reception timing of the reflected light. Therefore, the distance to the object to be measured can be detected well.

また、このような距離検出装置1によれば、全ての光センサ40,60を用いて被測距対象物までの距離を検出するので、距離検出精度を向上させることができる。
加えて、このような距離検出装置1によれば、従来構成の光センサ40,60のように、1つの光検出器に対して2つの電荷蓄積部を備えた光センサと比較して、光センサ40,60を小型化することができるので、光センサ40,60の集積率を向上させることができる。
Moreover, according to such a distance detection apparatus 1, since the distance to a to-be-measured object is detected using all the optical sensors 40 and 60, distance detection accuracy can be improved.
In addition, according to such a distance detection device 1, as compared with a photosensor having two charge storage units for one photodetector, like the photosensors 40 and 60 of the conventional configuration, Since the sensors 40 and 60 can be reduced in size, the integration rate of the optical sensors 40 and 60 can be improved.

また、光センサ40,60においては、光センサ40,60を構成する電荷蓄積部46,66、光検出器41,61、リセット素子42,62、転送素子43,44,63,64および出力素子48,68が、基板上に配置されており、各転送素子43,44,63,64および電荷蓄積部46,66は、基板上において複数に分割して配置されている。   In the optical sensors 40 and 60, the charge storage units 46 and 66, the photodetectors 41 and 61, the reset elements 42 and 62, the transfer elements 43, 44, 63, and 64 that constitute the optical sensors 40 and 60, and the output element. 48 and 68 are arranged on the substrate, and the transfer elements 43, 44, 63 and 64 and the charge storage units 46 and 66 are divided into a plurality of parts on the substrate.

従って、このような光センサ40,60によれば、各転送素子43,44,63,64を複数に分割しているので、各転送素子の作動速度を向上させることができる。また、電荷蓄積部46,66も複数に分割しているので、電荷蓄積部46,66では基板上における電荷蓄積部46,66の面積の割に多くの電荷を蓄積することができる。よって、電荷蓄積特性を向上させることができる。   Therefore, according to such optical sensors 40 and 60, since each transfer element 43, 44, 63, and 64 is divided | segmented into plurality, the operating speed of each transfer element can be improved. In addition, since the charge storage units 46 and 66 are also divided into a plurality of parts, the charge storage units 46 and 66 can store a large amount of charge for the area of the charge storage units 46 and 66 on the substrate. Therefore, charge accumulation characteristics can be improved.

また、光センサ40,60において、複数に分割された各転送素子43,44,63,64は、各光検出器41,61の周囲を取り囲んで配置されている。
従って、このような光センサ40,60によれば、光検出器41,61の周囲に分割された各転送素子43,44,63,64を配置するので、結果的に光センサ40,60の中央に近い位置に光検出器41,61を配置することができる。よって、光センサ40,60を複数個並べて配置した際に、光検出器41,61同士の間隔がなるべく一定になるようにすることができる。
In the optical sensors 40 and 60, the transfer elements 43, 44, 63, and 64 divided into a plurality are disposed so as to surround the respective photodetectors 41 and 61.
Therefore, according to such photosensors 40, 60, the transfer elements 43, 44, 63, 64 divided around the photodetectors 41, 61 are arranged. The photodetectors 41 and 61 can be arranged at positions close to the center. Therefore, when a plurality of optical sensors 40, 60 are arranged side by side, the interval between the photodetectors 41, 61 can be made as constant as possible.

さらに、光センサ40,60においては、基板上において、一方の光検出器A41に接続された転送素子43または転送素子44と一方の光検出器A41とを接続する金属配線層50の長さ、および他方の光検出器B61に接続された転送素子63または転送素子64と他方の光検出器B61とを接続する金属配線層70の長さは、等しく設定されている。   Furthermore, in the optical sensors 40 and 60, the length of the metal wiring layer 50 that connects the transfer element 43 connected to one photodetector A41 or the transfer element 44 and one photodetector A41 on the substrate, The lengths of the transfer element 63 or transfer element 64 connected to the other photodetector B61 and the metal wiring layer 70 connecting the other photodetector B61 are set equal.

従って、このような光センサ40,60によれば、各光検出器41,61と転送素子43,44,63,64とを接続する金属配線層50,70の長さを等しくしているので、電荷の転送特性を一定にすることができる。   Therefore, according to such optical sensors 40 and 60, the lengths of the metal wiring layers 50 and 70 connecting the photodetectors 41 and 61 and the transfer elements 43, 44, 63, and 64 are made equal. The charge transfer characteristic can be made constant.

また、光センサ40,60においては、基板上において、各電荷蓄積部46,66が、各光検出器41,61を挟んで線対称に配置されているとともに、各転送素子43,63および各転送素子44,64が、各光検出器41,61を挟んで線対称に配置されている。   In the optical sensors 40 and 60, the charge storage units 46 and 66 are arranged on the substrate in line symmetry with the photodetectors 41 and 61 in between, and the transfer elements 43 and 63 and the respective sensors. The transfer elements 44 and 64 are arranged symmetrically with respect to the photodetectors 41 and 61.

従って、このような光センサ40,60によれば、光検出器41,61から各電荷蓄積部46,66までの距離、光検出器41,61から各転送素子43,44,63,64までの距離を等しくすることができるので、光検出器41,61から各電荷蓄積部46,66や各転送素子43,44,63,64に電荷を転送する際の特性を一定にすることができる。   Therefore, according to such photosensors 40 and 60, the distance from the photodetectors 41 and 61 to the charge storage units 46 and 66, and from the photodetectors 41 and 61 to the transfer elements 43, 44, 63, and 64, respectively. Can be made equal to each other, so that characteristics at the time of transferring charges from the photodetectors 41 and 61 to the charge storage units 46 and 66 and the transfer elements 43, 44, 63, and 64 can be made constant. .

また、光センサ40,60においては、基板上において、各リセット素子42,62および各出力素子48,68は、各光検出器41,61を挟んで点対称に配置されていてもよい。   In the optical sensors 40 and 60, the reset elements 42 and 62 and the output elements 48 and 68 may be arranged point-symmetrically on the substrate with the photodetectors 41 and 61 interposed therebetween.

従って、このような光センサ40,60によれば、光検出器41,61から各リセット素子42,62および各出力素子48,68までの距離をそれぞれ等しくすることができるので、各リセット素子42,62および各出力素子48,68の作動特性を一定にすることができる。   Therefore, according to the photosensors 40 and 60, the distances from the photodetectors 41 and 61 to the reset elements 42 and 62 and the output elements 48 and 68 can be made equal. 62 and the output elements 48 and 68 can be made constant in operating characteristics.

さらに、光センサアレイ20を構成する各光センサ40(60)は、それぞれ垂直方向に隣接する他の光センサ60(40)とともに一対の光センサ80を構成している。
従って、このような光センサアレイ20によれば、水平方向に隣接する光センサ40(60)は同時に検出結果を出力することができるので、各光センサ40(60)が水平方向に隣接する他の光センサ40(60)とともに一対の光センサ80を構成する場合と比較して、水平方向の物体移動を捉えやすくすることができる。よって、この光センサアレイ20を車両に搭載すれば、歩行者の飛び出し等を検出しやすくすることができる。
Furthermore, each optical sensor 40 (60) constituting the optical sensor array 20 constitutes a pair of optical sensors 80 together with another optical sensor 60 (40) adjacent in the vertical direction.
Therefore, according to such an optical sensor array 20, since the optical sensor 40 (60) adjacent in the horizontal direction can output the detection result at the same time, each optical sensor 40 (60) is adjacent to the horizontal direction. Compared to the case where the pair of optical sensors 80 is configured together with the optical sensor 40 (60), it is possible to make it easier to capture the movement of the object in the horizontal direction. Therefore, if this optical sensor array 20 is mounted on a vehicle, it is possible to easily detect a pedestrian's jump-out or the like.

さらに、処理装置25は、一対の出力素子48,68からの出力に基づいて被測距対象物までの距離を演算する。
従って、このような距離検出装置によれば、当該距離検出装置にて被測距対象物までの距離を演算することができる。
Further, the processing device 25 calculates the distance to the object to be measured based on the outputs from the pair of output elements 48 and 68.
Therefore, according to such a distance detection device, the distance to the object to be measured can be calculated by the distance detection device.

また、光センサ40,60は各光検出器41,61に蓄積された電荷を排出する一対の排出素子45,65を備え、クロック発振機10は、転送素子43,44,63,64を作動させないときに各排出素子45,65を作動させる。   The optical sensors 40 and 60 include a pair of discharge elements 45 and 65 for discharging charges accumulated in the photodetectors 41 and 61. The clock oscillator 10 operates the transfer elements 43, 44, 63, and 64. When not, the discharge elements 45 and 65 are operated.

従って、このような距離検出装置1によれば、転送手段を作動させないときに不要となる光検出器41,61に蓄積された電荷を排出することができるので、距離検出装置1による検出精度を向上させることができる。   Therefore, according to such a distance detection device 1, it is possible to discharge the electric charges accumulated in the photodetectors 41 and 61 that are not required when the transfer means is not operated, so that the detection accuracy of the distance detection device 1 can be improved. Can be improved.

さらに、距離検出装置1において、クロック発振機10は、出力素子48,68の作動前に、転送素子43,44,63,64を予め設定された回数だけ繰り返し作動させる。
従って、このような距離検出装置1によれば、転送素子43,44,63,64を繰り返し作動させることによって各電荷蓄積部46,66に蓄積される電荷の差分を大きくすることができる。このため、各出力素子48,68による出力の出力差も大きくすることができる。よって、各電荷蓄積部46,66に蓄積される電荷の差分を検出しやすくすることができるので、検出精度を向上させることができる。
Further, in the distance detection device 1, the clock oscillator 10 repeatedly operates the transfer elements 43, 44, 63, and 64 a predetermined number of times before the output elements 48 and 68 are operated.
Therefore, according to the distance detection device 1 as described above, the difference between charges accumulated in the charge accumulation units 46 and 66 can be increased by repeatedly operating the transfer elements 43, 44, 63 and 64. For this reason, the output difference of the output by each output element 48 and 68 can also be enlarged. Therefore, it is possible to easily detect the difference between the charges accumulated in the charge accumulation units 46 and 66, and the detection accuracy can be improved.

[その他の実施形態]
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
[Other Embodiments]
Embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can take various forms as long as they belong to the technical scope of the present invention.

例えば、光検出器41,61としては、フォトダイオードを採用したが、例えばフォトトランジスタ等、入射光に応じた電荷を生成する機能を有する素子であれば代替採用することができる。   For example, photodiodes are employed as the photodetectors 41 and 61. However, for example, a phototransistor or the like can be used as an alternative if it is an element having a function of generating charges according to incident light.

また、上記実施形態においては、一対の光センサ80を構成する光センサ40,60の両方を作動させて非測距対象物までの距離を検出するようにしたが、一対の光センサ80のうち一方の光センサ40,60のみを用いて被測距対象物までの距離を検出するようにしてもよい。即ち、図5(b)に示す奇数ラインの光センサ40の作動、および図6(c)に示す偶数ラインの光センサ60の作動のうちの何れか一方のみを実施するようにしてもよい。   In the above embodiment, both the optical sensors 40 and 60 constituting the pair of optical sensors 80 are operated to detect the distance to the non-distance measuring object. You may make it detect the distance to a to-be-measured object using only one optical sensor 40,60. That is, only one of the operation of the odd-numbered line photosensor 40 shown in FIG. 5B and the operation of the even-numbered photosensor 60 shown in FIG. 6C may be performed.

また、上記実施形態においては、クロック発振機10(FPGA)にて光源15および光センサアレイ20を駆動する制御信号を生成するよう構成したが、例えば、クロック発振機10は水晶発振器等の発振器のみを備えており、このクロック発振機10からの信号を処理装置25に入力し(図1における破線参照)、処理装置25がクロック発振機10によるカウント数に応じて光源15および光センサアレイ20に対して、所定の制御信号を送信するようにしてもよい。   In the above embodiment, the clock oscillator 10 (FPGA) is configured to generate control signals for driving the light source 15 and the optical sensor array 20, but for example, the clock oscillator 10 includes only an oscillator such as a crystal oscillator. The signal from the clock oscillator 10 is input to the processing device 25 (see the broken line in FIG. 1), and the processing device 25 supplies the light source 15 and the optical sensor array 20 according to the count number by the clock oscillator 10. On the other hand, a predetermined control signal may be transmitted.

具体的には、図5に示すタイムチャートを処理装置25のCPUが実行する処理を示すフローチャートとすればよい。この場合には、図5(b)、図5(c)において、S240、S340の処理のあとに、S220〜S240の実施回数が予め設定された所定回数になったか否かを判定する処理(S250,S350)を新たに設け、これらの処理の実施回数が予め設定された所定回数になるまで、S220以下の処理を繰り返すようにすればよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果が得られる。   Specifically, the time chart shown in FIG. 5 may be a flowchart showing processing executed by the CPU of the processing device 25. In this case, in FIG. 5 (b) and FIG. 5 (c), after the processes of S240 and S340, a process for determining whether or not the number of executions of S220 to S240 has reached a predetermined number of times set in advance ( S250, S350) may be newly provided, and the processes from S220 onward may be repeated until the number of times of execution of these processes reaches a predetermined number set in advance. Even if it does in this way, the effect similar to the said embodiment is acquired.

距離検出装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a distance detection apparatus. 光センサアレイを模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows an optical sensor array typically. 光センサアレイを構成する一対の光センサを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a pair of optical sensor which comprises an optical sensor array. 一対の光センサを基板上に配置する際の具体的なレイアウトを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific layout at the time of arrange | positioning a pair of optical sensor on a board | substrate. クロック発振機のFAGAが送信する制御信号の送信順序を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the transmission order of the control signal which FAGA of a clock oscillator transmits. 奇数ラインの光センサの制御タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control timing of the optical sensor of an odd line. 偶数ラインの光センサの制御タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control timing of the photosensor of an even line.

符号の説明Explanation of symbols

1…距離検出装置、5…被測距対象物、10…クロック発振機、15…光源、16…発光部、20…光センサアレイ、25…処理装置、40,60…光センサ、41…光検出器A、42…リセット素子A、43…転送素子1A、44…転送素子2A、45…排出素子A、46…電荷蓄積部A、47…増幅素子A、48…出力素子A、50,70…金属配線層、61…光検出器B、62…リセット素子B、63…転送素子1B、64…転送素子2B、65…排出素子B、66…電荷蓄積部B、67…増幅素子B、68…出力素子B、80…一対の光センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Distance detection apparatus, 5 ... Object to be measured, 10 ... Clock oscillator, 15 ... Light source, 16 ... Light emission part, 20 ... Optical sensor array, 25 ... Processing apparatus, 40, 60 ... Optical sensor, 41 ... Light Detector A, 42 ... Reset element A, 43 ... Transfer element 1A, 44 ... Transfer element 2A, 45 ... Discharge element A, 46 ... Charge storage unit A, 47 ... Amplification element A, 48 ... Output element A, 50, 70 ... metal wiring layer, 61 ... photodetector B, 62 ... reset element B, 63 ... transfer element 1B, 64 ... transfer element 2B, 65 ... discharge element B, 66 ... charge storage part B, 67 ... amplification element B, 68 ... Output element B, 80 ... A pair of optical sensors.

Claims (17)

電荷を蓄積する一対の電荷蓄積部と、
入射光に応じた電荷を生成する一対の光検出部と、
前記各電荷蓄積部に蓄積された電荷を予め設定された一定の電荷にリセットする一対のリセット素子と、
一方の光検出部から一方の電荷蓄積部に電荷を転送する第1転送部、および他方の光検出部から前記一方の電荷蓄積部に電荷を転送する第2転送部、を含む第1転送素子と、
前記一方の光検出部から他方の電荷蓄積部に電荷を転送する第3転送部、および前記他方の光検出部から前記他方の電荷蓄積部に電荷を転送する第4転送部、を含む第2転送素子と、
前記第1転送素子および前記第2転送素子による電荷の転送後に、前記各電荷蓄積部に蓄積された電荷に応じた電流を出力する一対の出力素子と、
前記リセット素子により前記各電荷蓄積部の電荷がリセットされた状態において、前記第2転送部および前記第3転送部が電荷を転送することを禁止しつつ前記第1転送部に電荷を転送させる作動、並びに前記第1転送部および前記第4転送部が電荷を転送することを禁止しつつ前記第3転送部に電荷を転送させる作動を異なるタイミングで実施させ、その後、前記リセット素子により前記各電荷蓄積部の電荷がリセットされた状態において、前記第1転送部および前記第4転送部が電荷を転送することを禁止しつつ前記第2転送部に電荷を転送させる作動、および前記第2転送部および前記第3転送部が電荷を転送することを禁止しつつ前記第4転送部に電荷を転送させる作動を異なるタイミングで実施させる作動制御手段と、
を備え、
当該光センサを構成する電荷蓄積部、光検出部、リセット素子、第1転送素子、第2転送素子、および出力素子は、基板上に配置されており、
前記基板上において、前記各電荷蓄積部は、前記各光検出部を挟んで線対称に配置されていること
を特徴とする光センサ。
A pair of charge storage sections that store charge;
A pair of photodetectors that generate charges in response to incident light;
A pair of reset elements for resetting the charge accumulated in each of the charge accumulation units to a predetermined constant charge;
First transfer unit for transferring the charge to one of the charge storage portion from one of the light detecting unit, and the other of the second transfer unit for transferring charges to the charge storage portion of the one from the optical detection unit, a first transfer device comprising When,
A second transfer unit that includes a third transfer unit that transfers charges from the one photodetection unit to the other charge storage unit; and a fourth transfer unit that transfers charges from the other photodetection unit to the other charge storage unit. A transfer element;
A pair of output elements for outputting a current corresponding to the charge accumulated in each of the charge accumulation units after the charge is transferred by the first transfer element and the second transfer element ;
An operation of transferring charges to the first transfer unit while prohibiting the second transfer unit and the third transfer unit from transferring charges in a state where the charges of the charge storage units are reset by the reset element. And the operation of transferring the charge to the third transfer unit at different timings while prohibiting the first transfer unit and the fourth transfer unit from transferring the charge. An operation of transferring the charge to the second transfer unit while prohibiting the first transfer unit and the fourth transfer unit from transferring the charge in a state where the charge of the storage unit is reset, and the second transfer unit And an operation control means for performing the operation of transferring the charge to the fourth transfer unit at different timings while prohibiting the third transfer unit from transferring the charge ,
With
The charge storage unit, the light detection unit, the reset element, the first transfer element, the second transfer element, and the output element that constitute the photosensor are arranged on the substrate,
On the substrate, each of the charge storage units is arranged symmetrically with respect to each of the photodetecting units.
前記各電荷蓄積部は、前記各光検出部の周囲を取り囲んで配置されていること
を特徴とする請求項1に記載の光センサ。
The optical sensor according to claim 1, wherein each of the charge storage units is arranged so as to surround the periphery of each of the light detection units.
前記各電荷蓄積部は、前記基板上において複数に分割して配置されており、分割された各電荷蓄積部は配線で接続されていること
を特徴とする請求項2に記載の光センサ。
The optical sensor according to claim 2, wherein each of the charge storage units is divided into a plurality of parts on the substrate, and each of the divided charge storage units is connected by wiring.
前記各光検出部に蓄積された電荷を排出する一対の排出素子を備えたこと
を特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の光センサ。
The optical sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a pair of discharge elements that discharge the electric charges accumulated in the respective light detection units.
前記各転送素子は、前記基板上において複数に分割して配置されていること
を特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載の光センサ。
5. The optical sensor according to claim 1, wherein each of the transfer elements is divided into a plurality of parts on the substrate.
前記複数に分割された各転送素子は、前記各光検出部の周囲を取り囲んで配置されていること
を特徴とする請求項5に記載の光センサ。
The optical sensor according to claim 5, wherein each of the transfer elements divided into a plurality is arranged so as to surround each of the light detection units.
前記基板上において、一方の光検出部に接続された第1転送素子または第2転送素子と該一方の光検出部とを接続する配線の長さ、および他方の光検出部に接続された第1転送素子または第2転送素子と該他方の光検出部とを接続する配線の長さは、等しく設定されていること
を特徴とする請求項5または請求項6に記載の光センサ。
On the substrate, the length of the wiring connecting the first transfer element or the second transfer element connected to one photodetection unit and the one photodetection unit, and the first transfer element connected to the other photodetection unit The length of the wiring which connects 1 transfer element or 2nd transfer element, and this other photon detection part is set equally. The optical sensor of Claim 5 or Claim 6 characterized by the above-mentioned.
前記基板上において、前記各電荷蓄積部は、前記各光検出部を挟んで線対称に配置されていること
を特徴とする請求項1〜請求項7の何れかに記載の光センサ。
8. The optical sensor according to claim 1, wherein the charge storage units are arranged symmetrically with respect to the light detection unit on the substrate.
前記基板上において、前記各第1転送素子および前記各第2転送素子は、前記各光検出部を挟んで線対称に配置されていること
を特徴とする請求項1〜請求項8の何れかに記載の光センサ。
The said 1st transfer element and each said 2nd transfer element are arrange | positioned line-symmetrically on both sides of each said photon detection part on the said board | substrate. The optical sensor described in 1.
前記基板上において、前記各リセット素子および前記各出力素子は、前記各光検出部を挟んで点対称に配置されていること
を特徴とする請求項1〜請求項9の何れかに記載の光センサ。
The light according to any one of claims 1 to 9, wherein the reset elements and the output elements are arranged point-symmetrically on the substrate with the light detection units interposed therebetween. Sensor.
電荷を蓄積する一対の電荷蓄積部と、
入射光に応じた電荷を生成する一対の光検出部と、
前記各電荷蓄積部に蓄積された電荷を予め設定された一定の電荷にリセットする一対のリセット素子と、
一方の光検出部から一方の電荷蓄積部に電荷を転送する第1転送部、および他方の光検出部から前記一方の電荷蓄積部に電荷を転送する第2転送部、を含む第1転送素子と、
前記一方の光検出部から他方の電荷蓄積部に電荷を転送する第3転送部、および前記他方の光検出部から前記他方の電荷蓄積部に電荷を転送する第4転送部、を含む第2転送素子と、
前記第1転送素子および前記第2転送素子による電荷の転送後に、前記各電荷蓄積部に蓄積された電荷に応じた電流を出力する一対の出力素子と、
前記リセット素子により前記各電荷蓄積部の電荷がリセットされた状態において、前記第2転送部および前記第3転送部が電荷を転送することを禁止しつつ前記第1転送部に電荷を転送させる作動、並びに前記第1転送部および前記第4転送部が電荷を転送することを禁止しつつ前記第3転送部に電荷を転送させる作動を異なるタイミングで実施させ、その後、前記リセット素子により前記各電荷蓄積部の電荷がリセットされた状態において、前記第1転送部および前記第4転送部が電荷を転送することを禁止しつつ前記第2転送部に電荷を転送させる作動、および前記第2転送部および前記第3転送部が電荷を転送することを禁止しつつ前記第4転送部に電荷を転送させる作動を異なるタイミングで実施させる作動制御手段と、
を備えたことを特徴とする光センサ。
A pair of charge storage sections that store charge;
A pair of photodetectors that generate charges in response to incident light;
A pair of reset elements for resetting the charge accumulated in each of the charge accumulation units to a predetermined constant charge;
First transfer unit for transferring the charge to one of the charge storage portion from one of the light detecting unit, and the other of the second transfer unit for transferring charges to the charge storage portion of the one from the optical detection unit, a first transfer device comprising When,
A second transfer unit that includes a third transfer unit that transfers charges from the one photodetection unit to the other charge storage unit; and a fourth transfer unit that transfers charges from the other photodetection unit to the other charge storage unit. A transfer element;
A pair of output elements for outputting a current corresponding to the charge accumulated in each of the charge accumulation units after the charge is transferred by the first transfer element and the second transfer element ;
An operation of transferring charges to the first transfer unit while prohibiting the second transfer unit and the third transfer unit from transferring charges in a state where the charges of the charge storage units are reset by the reset element. And the operation of transferring the charge to the third transfer unit at different timings while prohibiting the first transfer unit and the fourth transfer unit from transferring the charge. An operation of transferring the charge to the second transfer unit while prohibiting the first transfer unit and the fourth transfer unit from transferring the charge in a state where the charge of the storage unit is reset, and the second transfer unit And an operation control means for performing the operation of transferring the charge to the fourth transfer unit at different timings while prohibiting the third transfer unit from transferring the charge ,
An optical sensor comprising:
光センサを水平方向および垂直方向に行列配置してなる光センサアレイであって、
当該光センサアレイを構成する各光センサは、それぞれに隣接する他の光センサとともに一対の光センサを構成しており、
前記各一対の光センサとして、請求項1〜請求項11の何れかに記載の光センサを備えたこと
を特徴とする光センサアレイ。
An optical sensor array in which optical sensors are arranged in a matrix in horizontal and vertical directions,
Each photosensor constituting the photosensor array constitutes a pair of photosensors together with other photosensors adjacent to each photosensor array,
An optical sensor array comprising the optical sensor according to claim 1 as each of the pair of optical sensors.
当該光センサアレイを構成する各光センサは、それぞれ垂直方向に隣接する他の光センサとともに一対の光センサを構成していること
を特徴とする請求項12に記載の光センサアレイ。
The photosensor array according to claim 12, wherein each photosensor constituting the photosensor array constitutes a pair of photosensors together with another photosensor adjacent in the vertical direction.
被測距対象物に対して投射光を照射する光源と、
前記光源に対して予め設定された所定時間だけ投射光を照射させる発光制御手段と、
前記投射光が前記被測距対象物により反射された反射光を受光することによって該反射光を受光するまでの時間に応じた出力を行う光センサと、
前記光センサを構成する各素子を作動制御する素子制御手段と、
を備えた距離検出装置であって、
前記光センサは、
電荷を蓄積する一対の電荷蓄積部と、
前記反射光に応じた電荷を生成する一対の光検出部と、
前記各電荷蓄積部に蓄積された電荷を予め設定された一定の電荷にリセットする一対のリセット素子と、
前記各光検出部から一方の電荷蓄積部に電荷を転送する一対の第1転送素子と、
前記各光検出部から他方の電荷蓄積部に電荷を転送する一対の第2転送素子と、
前記各電荷蓄積部に蓄積された電荷に応じた電流を出力する一対の出力素子と、
を備え、
前記素子制御手段は、少なくとも、
前記一対のリセット素子を作動させる第1リセット手段と、
前記第1リセット手段の作動後に、前記光源による投射光の照射に同期して、他方の光検出部に対応する第1転送素子および第2転送素子を作動させることなく、一方の光検出部に対応する第1転送素子を作動させ、この第1転送素子の作動直後に、前記他方の光検出部に対応する第1転送素子および第2転送素子を作動させることなく、前記一方の光検出部に対応する第2転送素子を作動させる第1転送手段と、
前記第1転送手段の作動後に前記各出力素子を作動させる第1出力手段と、
前記第1出力手段の作動後に、前記一対のリセット素子を作動させる第2リセット手段と、
前記第1リセット手段の作動後に、前記光源による投射光の照射に同期して、前記一方の光検出部に対応する第1転送素子および第2転送素子を作動させることなく、他方の光検出部に対応する第1転送素子を作動させ、この第1転送素子の作動直後に、前記一方の光検出部に対応する第1転送素子および第2転送素子を作動させることなく、前記他方の光検出部に対応する第2転送素子を作動させる第2転送手段と、
前記第2転送手段の作動後に前記各出力素子を作動させる第2出力手段と、
を備えたことを特徴とする距離検出装置。
A light source that emits projection light to an object to be measured;
Light emission control means for irradiating the light source with projection light for a predetermined time set in advance;
An optical sensor that performs output according to the time until the projected light is received by receiving the reflected light reflected by the object to be measured;
Element control means for controlling the operation of each element constituting the optical sensor;
A distance detection device comprising:
The optical sensor is
A pair of charge storage sections that store charge;
A pair of photodetectors for generating electric charges according to the reflected light;
A pair of reset elements for resetting the charge accumulated in each of the charge accumulation units to a predetermined constant charge;
A pair of first transfer elements that transfer charges from each of the light detection units to one of the charge storage units;
A pair of second transfer elements that transfer charges from each of the light detection units to the other charge storage unit;
A pair of output elements that output a current corresponding to the charge accumulated in each of the charge accumulation units;
With
The element control means is at least
First reset means for activating the pair of reset elements;
After the operation of the first reset means, in synchronization with the irradiation of the projection light by the light source, the first transfer element and the second transfer element corresponding to the other light detection unit are not operated, The corresponding first transfer element is actuated, and immediately after the first transfer element is actuated, the one photodetecting section is operated without actuating the first transfer element and the second transfer element corresponding to the other photodetecting section. First transfer means for actuating a second transfer element corresponding to
First output means for actuating each output element after actuation of the first transfer means;
Second reset means for operating the pair of reset elements after the first output means is activated;
After the operation of the first reset means, the other light detection unit is operated without operating the first transfer element and the second transfer element corresponding to the one light detection unit in synchronization with the irradiation of the projection light from the light source. The first transfer element corresponding to the first photo detector is actuated, and immediately after the first transfer element is actuated, the first photo detector and the second transfer device corresponding to the one photo detector are not operated, and the other photo detector is detected. Second transfer means for actuating a second transfer element corresponding to the section;
Second output means for actuating each output element after actuation of the second transfer means;
A distance detection device comprising:
前記一対の出力素子からの出力に基づいて前記被測距対象物までの距離を演算する演算手段を備えたこと
を特徴とする請求項14に記載の距離検出装置。
The distance detecting apparatus according to claim 1 4, characterized in that it comprises a calculating means for calculating a distance to the object distance measuring object on the basis of output from the pair of output elements.
前記光センサは前記各光検出部に蓄積された電荷を排出する一対の排出素子を備え、
前記素子制御手段は、
前記転送手段を作動させないときに前記各排出素子を作動させる排出制御手段を備えたこと
を特徴とする請求項14または請求項15の何れかに記載の距離検出装置。
The photosensor includes a pair of discharge elements that discharge the electric charge accumulated in each of the light detection units,
The element control means includes
16. The distance detecting device according to claim 14, further comprising discharge control means for operating each of the discharge elements when the transfer means is not operated.
前記素子制御手段は、
前記出力手段の作動前に、前記転送手段を予め設定された回数だけ繰り返して実施すること
を特徴とする請求項14〜請求項16の何れかに記載の距離検出装置。
The element control means includes
The distance detecting device according to any one of claims 14 to 16 , wherein the transfer unit is repeatedly performed a predetermined number of times before the output unit is operated.
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