JPH08320223A

JPH08320223A - 測距装置

Info

Publication number: JPH08320223A
Application number: JP12838095A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Suzuki; 良一鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】被写体に複数のビームを投光して位相差式三
角測距を行う測距装置において、センサーアレイ長を短
く、かつリニアＣＣＤおよびリングＣＣＤの段数を少な
くする。【構成】受光レンズ２０、２１を３つの単眼レンズか
らなる複眼構造にして、センサーアレイ１２、１３の狭
い範囲に測距対象からの５つの反射光（Ｃ、Ｒ、Ｌ、Ｒ
Ｒ、ＬＬ）を集光する。また、抜き取りＣＣＤ２５、２
６とセンサーアレイ１２、１３とが対向し且つ抜き取り
ＣＣＤ２５、２６とリニアＣＣＤ２７、２８とが一部ず
れるように配置されているので、抜き取りＣＣＤ２５、
２６を所望の段数だけ転送することで、センサーアレイ
１２、１３の任意の領域の信号電荷だけをリニアＣＣＤ
２７、２８にシフトすることができる。【効果】小型で短時間での測距が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定対象との距離を測
定する測距装置に関し、例えば、カメラのＡＦ機構に適
用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、距離を測定したい測定対象にスポ
ット投光し、その反射光を受光して三角測距を行う測距
装置として、図５に示すものがよく知られている。即
ち、発光ダイオード（ＩＲＥＤ）４１から投光レンズ４
３を介して測定対象４５にスポット投光し、その反射光
を受光レンズ４４を介して位置検出素子（ＰＳＤ）４２
により受光する。ＰＳＤ４２は、その受光位置に応じた
信号Ａ、Ｂを両端子から出力するので、その信号Ａ、Ｂ
を夫々測定することによって、ＰＳＤ４２の受光位置を
検出することができ、測定対象４５までの距離をその受
光位置から知ることができる。

【０００３】図６に、この測距装置の信号処理回路を示
す。

【０００４】ＰＳＤ４２の出力Ａ、Ｂは、夫々、ＡＭＰ
１_A、１_Bにより電流−電圧変換され、更に、キャパシ
タＣ_A、Ｃ_Bにより直流成分が除去される。これによ
り、ＩＲＥＤ４１のオン／オフに対応した点滅信号がＡ
ＭＰ２_A、２_Bに入力され、そこで反転増幅される。Ａ
ＭＰ２_A、２_Bで増幅された点滅信号は、Ｓ／Ｈ信号に
よって制御されるアナログスイッチを介することによ
り、その点滅動作に同期して選択的にＡＭＰ３_A、３_B
に入力される。そして、ＩＮＴ信号によるアナログスイ
ッチの制御によりキャパシタでの積分が開始される。こ
のようにＳ／Ｈ信号によって同期積分することにより、
測定対象からの反射光によって生じるＰＳＤ４２からの
微弱な信号を検出し、ΣＡ、ΣＢを得て測距可能として
いる。

【０００５】しかし、この図５及び図６に示した従来の
測距装置には、次のような問題点があった。即ち、Ｓ／
Ｎ比を考えると、微弱な信号に対してＡＭＰ１_A、１_B
及びＰＳＤ４２の抵抗から発生するノイズが毎回の同期
積分にのるため、信号成分を大きくするには、投光レン
ズ４３、受光レンズ４４等からなる測距ブロックを大き
くしたり、ＩＲＥＤ４１のパワーを大きくする必要があ
り、測距装置の小型化が困難であった。

【０００６】また、測定距離範囲を広くするためにはＰ
ＳＤ４２を長くする必要があるが、ＰＳＤ４２が長くな
ると、得られるＡ、Ｂ信号の距離に対する変化率が小さ
くなり、位置を検出する精度が低下するという問題もあ
った。

【０００７】次に、ＵＳＰ４，５２１，１０６に提案さ
れているＰＳＤの代わりにセンサーアレイを用いた装置
を図７に示す。

【０００８】積分機能を備えたセンサーブロックＳ₁、
Ｓ₂、Ｓ₃、…で構成されたセンサーアレイ６１に並行
して電荷転送手段であるＣＣＤ６２が設けられている。
ＣＣＤ６２は、センサーブロック毎に投光手段のオンと
オフの夫々に対応した電荷を転送するようにセンサーブ
ロックの数の２倍の段数に構成されており、ＣＫ₁、Ｃ
Ｋ₂の２相クロックで駆動される。ＣＣＤ６２により転
送された電荷は、出力段（ＦＤＧ：Floating Diffusion
Gate)６４で電圧信号に変換されて取り出される。ま
た、ＣＣＤ６２は、ＲＳ信号により制御されるＭＯＳゲ
ート６３を介してリセットされる。ＳＨは、シフトゲー
トである。

【０００９】図８に、この図７の装置の動作タイミング
を示す。

【００１０】信号ＩＲＥＤは、投光手段（ＩＲＥＤ）の
オン／オフのタイミングを示し、ハイレベルで投光手段
がオンになる。信号ＳＨは、各センサーブロックＳ₁、
Ｓ₂、Ｓ₃、…からの電荷をＣＣＤ６２に転送するため
のシフトゲートＳＨを駆動するゲート信号で、Ａのタイ
ミングでＳＨを１パルス出して各センサーブロック
Ｓ ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、…内を空にすると同時に、各センサ
ーブロックＳ₁、Ｓ₂、Ｓ ₃、…において、投光オフ時
の外光の蓄積が始まる。一方、図示はしていないが、Ｒ
Ｓ信号によりＭＯＳゲート６３を介してＣＣＤ６２の初
期化が行われる。

【００１１】そして、ＢのタイミングでＣＣＤ６２の初
期化が終り、クロックＣＫ₁、ＣＫ ₂を止め、更に、Ｓ
Ｈを１パルス出して、各センサーブロックＳ₁、Ｓ₂、
Ｓ₃、…から蓄積電荷をＣＣＤ６２のクロックＣＫ₁で
駆動される部分に１つおきに転送する。そして、所定時
間経過後、ＣＫ₁、ＣＫ₂を１パルスずつ出して、ＣＣ
Ｄ６２内の電荷を１段進める。

【００１２】一方、ＢからＣの間、投光がオンになり、
外光と信号光（反射光）が各センサーブロックＳ₁、Ｓ
₂、Ｓ₃、…に蓄積される。そして、Ｃのタイミングで
ＳＨを１パルス出して、各センサーブロックＳ₁、
Ｓ₂、Ｓ₃、…から蓄積電荷をＣＣＤ６２のクロックＣ
Ｋ₁で駆動される部分に１つおきに転送する。

【００１３】このようにして、ＣＣＤ６２により転送さ
れる電荷を出力段（ＦＤＧ）６４で順次読み出して、各
センサーブロックＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、…に蓄積された電
荷量を検出することができる。このような多分割センサ
ーを用いると、ＰＳＤを用いた場合よりも、受光位置を
検出する分解能が向上する。

【００１４】しかしながら、この図７及び図８で説明し
た装置では、ＣＣＤ６２から出力される電荷量は、投光
の１周期分の電荷量であって、同期積分という機能がな
いために、その電荷量が少なく、また、Ｓ／Ｎ比も良く
なかった。即ち、この装置では、分解能以外の測距能力
の向上という点では殆ど効果がなかった。

【００１５】一方、上記の装置に同期積分機能を持たせ
るためには、図６に示したような電気回路を複数設ける
必要がある。また、この電気回路を用いなくても、外光
がない場合は、信号光の積分による増幅が可能である
が、外光が大きい場合は外光によってＣＣＤ６２に蓄積
される信号量が決まってしまう。つまり、ＣＣＤ６２の
飽和を防止するために、図８のＡに対してＢおよびＣの
タイミングが早くなり、信号分が非常に微弱になってし
まう。

【００１６】次に、特公平５−２２８４３号公報に提案
されている測距装置を図９に示す。この装置は、図７及
び図８で説明した装置に同期積分機能をデバイス上で構
成したもので、ＣＣＤで構成した周回リングによって順
次センサー出力を積分する。また、投光がオンとオフの
ペアで等価な直流信号成分をそのＣＣＤから排除するい
わゆるスキム（ＳＫＩＭ) 機能を有している。

【００１７】図中、センサーアレイ８１は、Ｎ個のセン
サーブロックからなっており、このセンサーアレイ８１
に蓄積された電荷は、Ｎ個のシフトゲート８２を介し
て、電荷転送手段である２Ｎ段のリニアＣＣＤ８３に送
られる。これらのセンサーアレイ８１、シフトゲート８
２及びリニアＣＣＤ８３は、図７で説明したセンサーア
レイ６１、シフトゲートＳＨ及びＣＣＤ６２と実質的に
同じものである。

【００１８】図７の装置では、リニアＣＣＤであるＣＣ
Ｄ６２から直接出力段（ＦＤＧ）６４に電荷が送られた
が、図９の装置では、リニアＣＣＤ８３は、２Ｎ段のＣ
ＣＤで構成されるリングＣＣＤ８４に接続されている。
このリングＣＣＤ８４は、１周の周期が投光のオン／オ
フの１周期に同期しており、また、ＳＨ信号のタイミン
グが制御されていて、前回のＳＨ信号で各段に転送され
た信号電荷に次のＳＨ信号で各段に転送される信号電荷
が丁度加算されるようになっている。この動作により、
リングＣＣＤ８４は、電荷を転送しながら加算してい
く。

【００１９】ＣＬＲ部８５は、リングＣＣＤ８４及びリ
ニアＣＣＤ８３から電荷を抜き取ってクリアする手段で
あり、デバイスの初期化を行うものである。なお、リン
グＣＣＤ８４による電荷加算時には、このクリア動作は
禁止される。また、８７は、非破壊で電荷量を電圧に変
換して読み出す手段である。

【００２０】ＳＫＩＭ部８６は、リングＣＣＤ８４の各
段が電荷の加算で飽和しないように、投光オフの段の電
荷量即ち外光信号の量が所定値を越えた場合に、投光オ
ンと投光オフのペアのＣＣＤ段から一定量の電荷を排除
し、連続加算動作で信号光による電荷のみが積分されて
いくようにする手段である。

【００２１】以上の動作によって、外光成分に対する信
号成分の増大を達成することができる。しかしながら、
この図９に示す装置は、図８に示すタイミングと実質的
に同じタイミングで動作するものであり、リニアＣＣＤ
８３及びリングＣＣＤ８４の転送クロックが図８のＢか
らＣの間殆ど停止していて、その時間が無駄になってい
る。また、同じタイミングでリニアＣＣＤ８３とリング
ＣＣＤ８４が停止しているため、ＣＣＤ間での暗電流む
らの発生によるＳ／Ｎ比の低下が顕著になるという問題
もあった。更に、この装置では、リニアＣＣＤ８３及び
リングＣＣＤ８４の転送クロックが比較的複雑であると
いう問題もあった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来公
知の測距装置の欠点を克服するために、図１０に示すよ
うな装置が考えられた。

【００２３】この装置は、図９で説明した装置における１．転送クロックが複雑２．暗電流むらの発生３．転送クロックが停止している期間が有効に使われて
いない等の欠点を解消したものであり、更に、各センサーブロ
ックからの信号電荷量を制御する電子シャッター機能
（ＩＣＧ）を備えている。

【００２４】センサーアレイ９１は、複数のセンサーブ
ロックＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、…で構成されており、各セン
サーブロックＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、…で発生した信号電荷
が積分部９２で積分される。なお、本例では、センサー
アレイ９１と積分部９２とを別に示しているが、これら
は、図７及び図９で説明したセンサーアレイ６１及びセ
ンサーアレイ８１と実質的に同じものである。

【００２５】ＩＣＧ信号によって駆動されるクリア部９
３は、いわゆる電子シャッターであり、積分部９２から
一定量の電荷を抜き取って積分部９２のオーバーフロー
を防止する機能と、積分部９２の電荷を全て抜き取って
積分部９２を初期化する機能を有する。

【００２６】各積分部９２で積分された信号電荷は、Ｓ
Ｔ信号のタイミングで蓄積部９４に転送され、蓄積部９
４で一時的に蓄積保持される。そして、蓄積部９４に保
持された電荷は、シフトゲート９５により、ＳＨ信号の
タイミングで、リニアＣＣＤ９６に転送される。リニア
ＣＣＤ９６は、図９で説明したリニアＣＣＤ８３と同じ
もので、図外のリングＣＣＤに接続している。

【００２７】図１１に、この図１０の装置の動作タイミ
ングを示す。

【００２８】信号ＩＲＥＤは、投光手段（ＩＲＥＤ）の
オンとオフを示しており、ハイレベルがオン状態であ
る。この投光手段のオンとオフのタイミングに対応して
ＩＣＧパルスが供給され、各積分部９２がクリア（初期
化）される。そして、そのＩＣＧパルスから次のＳＴパ
ルスまでの期間に各センサーブロックＳ₁、Ｓ₂、
Ｓ₃、…で発生した信号電荷のみが各積分部９２で積分
されて、各蓄積部９４に転送される。なお、ＩＣＧパル
スのタイミングは、測定対象の輝度に応じて前後し、輝
度が高くなるに従ってＳＴパルスのタイミングに近づ
く。

【００２９】図９の装置で説明したように、本装置で
も、投光手段（ＩＲＥＤ）のオンとオフの１周期は、不
図示のリングＣＣＤの１周期に同期している。そして、
ＩＲＥＤがオフの期間に積分された信号電荷は、ＳＴパ
ルスａによって各蓄積部９４に転送される。これは外光
による信号電荷であり、ＳＨパルスｂによって、クロッ
クＣＫ₁で駆動される部分のリニアＣＣＤ９６に転送さ
れる。同時に各蓄積部９４は空になる。

【００３０】次に、ＩＲＥＤがオンの期間に積分された
信号電荷は、ＳＴパルスｃによって、空になった各蓄積
部９４に転送される。これは外光＋信号光による信号電
荷である。そして、その電荷は、ＳＨパルスｂからクロ
ックＣＫ₁で１クロック遅れたタイミングで発生するＳ
Ｈパルスｄにより、ＩＲＥＤがオフの時と交互位置のリ
ニアＣＣＤ９６に転送される。

【００３１】このようにしてリニアＣＣＤ９６により交
互に転送されるＩＲＥＤがオフとオンの信号電荷は、図
９の装置の場合と同様に、不図示のリングＣＣＤに転送
され、そのリングを周回することによって加算されてい
く。

【００３２】この装置によれば、電荷転送手段であるリ
ニアＣＣＤ９６及び不図示のリングＣＣＤを駆動するク
ロックに停止期間が必要なくなるので、転送クロックが
簡単になるとともに、クロックの停止期間の無駄もなく
なる。また、クロックの停止期間がないので、リングＣ
ＣＤ及びリニアＣＣＤでの暗電流が平均化されて暗電流
むらがなくなる。つまり、この図１０の装置を図５のＰ
ＳＤ４２の代わりに用いることによって、三角測距の原
理を用いたより高精度の測距を行うことができる。

【００３３】次に、図１０の装置を２個用いた位相差式
アクティブ測距装置について、その１点測距の場合の光
学原理図である図１を参照して説明する。

【００３４】図１において、２つの受光レンズ１０、１
１の焦点面にはそれぞれセンサーアレイ１２、１３が配
置されている。また、赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）
１５から投光レンズ１４を介して測定対象１６にスポッ
ト投光された光は、反射光として受光レンズ１０、１１
を介してセンサーアレイ１２、１３において合焦する。
なお、図１では、センサーアレイ１２、１３にそれぞれ
接続される積分部、蓄積部およびスキム動作を行うＣＣ
Ｄ部の図示を省略している。

【００３５】ここで、２つの受光レンズ１０、１１間の
基線長をＢ、受光レンズ１０、１１の焦点距離をｆ、セ
ンサーアレイ１２上での測定対象１６の反射スポットの
無限遠測定対象に対する変位量をＸ₁、センサーアレイ
１３上での測定対象１６の反射スポットの無限遠測定対
象に対する変位量をＸ₂とする。すると、受光レンズ１
０の投光レンズ１４に対する基線長が、受光レンズ１１
の投光レンズ１４に対するそれよりも長いので、Ｘ₁＞
Ｘ₂の関係が成立することから、測定対象１６までの距
離Ｌは、以下の式（１）で表される。Ｌ＝Ｂ×ｆ／（Ｘ₁−Ｘ₂）（１）

【００３６】つまり、２つのセンサーアレイ１２、１３
上での反射スポット変位量の差を演算することにより、
測定対象１６までの距離（例えば被写体距離）Ｌを求め
ることができる。また、前記図５の測距装置では測定対
象がコントラストをもつ場合や投光ビームが測定対象の
一部にしか当たらない場合、受光スポットの光重心の移
動によって誤った測距情報を出力してしまうが、図１の
位相差式測距装置では、光重心の移動変化が（Ｘ₁−Ｘ
₂）の演算によってキャンセルされるので、誤った測距
情報を出力することがないという利点がある。

【００３７】しかしながら、図１の位相差式アクティブ
測距装置により、任意の方向に存在する測定対象までの
距離を測定可能な多点測距を行う場合には、投光ビーム
の数が増えるに伴ってセンサーアレイが不可避的に長く
なってしまう。

【００３８】また、センサーアレイが長くなると、必然
的にリニアＣＣＤやこれと同じ段数を要するリングＣＣ
Ｄの段数も多くなり、結果的に測距装置が大型になり、
短時間での測距ができなくなってしまうという問題があ
った。

【００３９】そこで、本発明の目的は、特に位相差方式
で多点測距を行うことが可能な測距装置において、セン
サーアレイ長を短く、かつリニアＣＣＤおよびリングＣ
ＣＤの段数を少なくできて、小型で短時間で測距を行う
ことが可能な測距装置を提供することである。

【００４０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明では、距離を測定したい測定対
象にスポット投光し、その反射光を受光して三角測距を
行う測距装置であって、前記測定対象に投光するための
投光手段と、前記測定対象からの反射光を受光して光電
変換する複数のセンサーが配列されたセンサーアレイ
と、前記センサーアレイの各センサーからの出力電荷を
受け取って転送する電荷転送手段とを備えた測距装置に
おいて、前記センサーアレイに対向するとともに前記電
荷転送手段とは互いに少なくとも一部がずれるように配
置され、前記第１のセンサーアレイのうちの所望の領域
の信号だけを前記電荷転送手段に転送する抜き取り手段
を更に備えている。

【００４１】請求項２の発明では、距離を測定したい測
定対象にスポット投光し、その反射光を２か所で受光し
て三角測距を行う位相差式の測距装置であって、前記測
定対象に投光するための投光手段と、第１および第２の
受光レンズを介して前記測定対象からの反射光を受光し
て光電変換する複数のセンサーが配列された第１および
第２のセンサーアレイと、前記第１および第２のセンサ
ーアレイの各センサーからの出力電荷をそれぞれ受け取
って転送する第１および第２の電荷転送手段とを備えた
測距装置において、前記第１および第２のセンサーアレ
イに対向するとともに前記第１および第２の電荷転送手
段とは互いに少なくとも一部がずれるようにそれぞれ配
置され、前記第１および第２のセンサーアレイのうちの
所望の領域の信号だけを前記第１および第２の電荷転送
手段にそれぞれ転送する第１および第２の抜き取り手段
を更に備えている。

【００４２】請求項３の発明では、前記第１および第２
の抜き取り手段がＣＣＤで構成されており、その転送段
数によって前記第１および第２のセンサーアレイのどの
領域の信号を前記第１および第２の電荷転送手段に転送
するかが決定されるように構成されている。

【００４３】請求項４の発明では、前記第１および第２
の受光レンズが複眼構造を有している。

【００４４】請求項５の発明では、前記投光手段が複数
の発光部を有している。

【００４５】請求項６の発明では、前記電荷転送手段で
転送されている電荷から一定量の電荷を除去するスキム
手段を更に備える。

【００４６】請求項７の発明では、前記第１および第２
の電荷転送手段の少なくとも一部がリング状に結合され
ている。

【００４７】

【作用】請求項１〜３の発明によると、センサーアレイ
に対向する抜き取り手段が、センサーアレイのうちの所
望の領域の信号だけを抜き取って電荷転送手段にシフト
するので、抜き取り手段と同じ段数の電荷転送手段を設
ける必要がなくなり、電荷転送手段の段数を低減するこ
とができる。

【００４８】請求項２の発明によると、光重心の移動を
キャンセルした位相差方式による高精度な測距ができる
ようになる。

【００４９】請求項４の発明によると、受光レンズを複
眼構造にすることにより、測定対象からの反射光を狭い
範囲に集めることができるので、センサーアレイの長さ
を短くすることができる。従って、装置全体を小型化
し、高速な測距動作を行うことができるようになる。

【００５０】請求項５の発明によると、投光手段が複数
の発光部を有することにより、任意の方向に存在する測
定対象までの距離を測定可能な多点測距を行うことがで
きるようになる。

【００５１】請求項６の発明によると、電荷転送手段で
転送されている電荷から一定量の電荷を除去することに
より、電荷転送手段で電荷が飽和することを防止するこ
とができるとともに、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ
る。

【００５２】請求項７の発明によると、電荷転送手段の
少なくとも一部がリング状に結合されることにより、信
号電荷を順次加算していくことができるので、優れたＳ
／Ｎ比を達成することができる。

【００５３】

【実施例】以下、本発明を実施例につき図１〜図４を参
照して説明する。

【００５４】図２に、本発明の一実施例による測距装置
の光学図を示す。本実施例は、５点の多点測距を行う場
合を示している。

【００５５】図２において、複眼構造の受光レンズ２
０、２１は、それぞれ３つの単眼レンズ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃおよび２１ａ、２１ｂ、２１ｃから構成され
た分割レンズである。この受光レンズ２０、２１を介し
て測定対象（被写体：図示せず）からの反射光を受光す
るセンサーアレイ１２、１３は、図１で説明したセンサ
ーアレイ１０、１１と同様のものであり、反射光を光電
変換して電気信号を発生する。積分蓄積部２３、２４
は、センサーアレイ１２、１３の出力電流を積分および
蓄積する。抜き取り手段である抜き取りＣＣＤ２５、２
６は、センサーアレイ１２、１３とそれぞれ対向してお
り、測距情報を得るために相関演算を行う際に、センサ
ーアレイ１２、１３の任意の領域の信号だけを抜き取っ
て次段のリニアＣＣＤ２７、２８に画素信号をシフトさ
せる。

【００５６】リニアＣＣＤ２７、２８は、抜き取りＣＣ
Ｄ２５、２６の右端部を除いた部分とそれぞれ対向し
（すなわち、抜き取りＣＣＤ２５、２６と互いにずれて
おり）、抜き取りＣＣＤ２５、２６で抜き取られた画素
信号を次段のリングＣＣＤ２９、３０に転送する。リン
グＣＣＤ２９、３０は、リニアＣＣＤ２７、２８と同じ
段数を有しており、リニアＣＣＤ２７、２８から転送さ
れた画素信号を転送しながら順次加算していく。

【００５７】投光レンズ１４は、発光ダイオード２２か
らの光を図示しない測定対象に向けて投光する。発光ダ
イオード（ＩＲＥＤ）２２は、時系列で発光する５点の
発光部２２ａ〜２２ｅを有しており、これら５点の発光
部２２ａ〜２２ｅからそれぞれ投光方向の異なるセンタ
ー（Ｃ）、ライト（Ｒ）、レフト（Ｌ）、ライトライト
（ＲＲ）、およびレフトレフト（ＬＬ）の５つのビーム
を発光する。

【００５８】ここで、測定対象が無限遠の位置にあると
すると、センタービーム（Ｃ）の測定対象からの反射光
は、レンズ２０ｂ、２１ｂを介してセンサーアレイ１
２、１３のほぼ中央部に入射する。また、ライトビーム
（Ｒ）の測定対象からの反射光は、レンズ２０ｂ、２１
ｂを介してセンサーアレイ１２、１３の中央部よりも左
側に入射する。また、レフトビーム（Ｌ）の測定対象か
らの反射光は、レンズ２０ｂ、２１ｂを介してセンサー
アレイ１２、１３の中央部よりも右側に入射する。ま
た、ライトライトビーム（ＲＲ）の測定対象からの反射
光は、レンズ２０ｃ、２１ｃを介してセンサーアレイ１
２、１３の中央部よりも少し右側に入射する。また、レ
フトレフトビーム（ＬＬ）の測定対象からの反射光は、
レンズ２０ａ、２１ａを介してセンサーアレイ１２、１
３の中央部よりも少し左側に入射する。

【００５９】このように、本実施例では、受光レンズ２
０、２１として３分割された複眼構造のレンズを用いる
ことによって、５点投光で広がった投光ビームをセンサ
ーアレイ１２、１３の狭い範囲に集光しているので、セ
ンサーアレイ１２、１３として従来よりも短いものを用
いることが可能になっている。また、本実施例では、測
距方向は時系列で発光する５点の発光部２２ａ〜２２ｅ
を有する発光ダイオード２２の投光方向により決定され
る。

【００６０】図２に示された各反射ビームは無限遠測定
対象に対応したものであるから、センサーアレイ１２と
センサーアレイ１３とで受光スポットの変位量に差は生
じない。しかし、有限距離測定対象に対しては、センサ
ーアレイ１２とセンサーアレイ１３とで受光スポットの
変位量に差が生じる。従って、５つの受光スポットにつ
いてそれぞれ、その差を相関演算により求め、図１で説
明した式（１）から距離情報を算出する。

【００６１】次に、抜き取りＣＣＤ２５、２６による画
素信号の抜き取り動作原理について説明する。

【００６２】図３（ａ）は、図２のセンサーアレイ１
２、積分蓄積部２３、抜き取りＣＣＤ２５およびリニア
ＣＣＤ２７部分をより詳細に示す図である。なお、図３
（ａ）において、リングＣＣＤ２９の図示を省略してい
る。

【００６３】まず、抜き取りＣＣＤ２５による転送動作
を行わない場合について説明する。この場合、センサー
アレイ１２のすべてのセンサーの画素信号出力が積分蓄
積部２３で積分および蓄積され、抜き取りＣＣＤ２５に
シフトされる。抜き取りＣＣＤ２５では水平方向の転送
動作を行わないので、センサーアレイ１２の右端部（リ
ニアＣＣＤ２７と抜き取りＣＣＤ２５とが対向していな
い部分に対応する）を除いた領域Ａの信号だけが抜き取
りＣＣＤ２５を介してリニアＣＣＤ２７にシフトされ、
更にリングＣＣＤにシフトされていく。

【００６４】次に、抜き取りＣＣＤ２５によりｎ₁ビッ
ト分の転送動作を行う場合について説明する。この場
合、積分蓄積部２３を介して抜き取りＣＣＤ２５にシフ
トされたセンサーアレイ１２のすべてのセンサーの画素
信号出力が、抜き取りＣＣＤ２５で左方向にｎ₁ビット
分転送される。従って、センサーアレイ１２から左右に
ｎ₁ビット分を除いた領域Ｂの信号だけが抜き取りＣＣ
Ｄ２５を介してリニアＣＣＤ２７にシフトされ、更にリ
ングＣＣＤにシフトされていく。

【００６５】次に、抜き取りＣＣＤ２５によりｎ₂（ｎ
₂＞ｎ₁）ビット分の転送動作を行う場合について説明
する。この場合、積分蓄積部２３を介して抜き取りＣＣ
Ｄ２５にシフトされたセンサーアレイ１２のすべてのセ
ンサーの画素信号出力が、抜き取りＣＣＤ２５で左方向
にｎ₂ビット分転送される。従って、センサーアレイ１
２から左端のｎ₂ビット分を除いた領域Ｃの信号だけが
抜き取りＣＣＤ２５を介してリニアＣＣＤ２７にシフト
され、更にリングＣＣＤにシフトされていく。

【００６６】以上のように、抜き取りＣＣＤ２５での転
送ビット数を変更することにより、センサーアレイ１２
上の画素信号の抜き取り領域を任意に変えることができ
る。このように、センサーアレイ１２の所望領域の信号
を抜き取ることにより、リングＣＣＤで扱う信号領域
（ビット数）が小さくなるので、測距時間を短縮するこ
とができるとともに、リングＣＣＤの規模が小さくなっ
て装置全体の小型化を図ることができる。

【００６７】また、抜き取りＣＣＤ２５での抜き取り領
域は、測距方向により決定される。例えば、図２の５つ
のビームのうち、センター（Ｃ）、ライトライト（Ｒ
Ｒ）、およびレフトレフト（ＬＬ）を測距する場合は、
領域Ｂを選択し、センサーアレイ１２の中央部が測距領
域となるようにする。また、ライト（Ｒ）を測距する場
合は、領域Ａを選択し、センサーアレイ１２の左側部分
が測距領域となるようにする。また、レフト（Ｌ）を測
距する場合は、領域Ｃを選択し、センサーアレイ１２の
右側部分が測距領域となるようにする。このようにする
ことによって、受光スポットを含む有効かつ最小のセン
サーアレイ領域から迅速な相関演算を行うことができ
る。

【００６８】図３（ｂ）は、図３（ａ）のより具体的な
構成を示す図である。

【００６９】図３（ｂ）において、３０はセンサーアレ
イ、３１はＳＴ信号で電荷信号を次段にシフトする積分
部および蓄積部、３２はＳＨ₁信号で制御されるシフト
ゲート、３３は転送クロックＣＫ₀パルスで転送動作を
行う抜き取りＣＣＤ、３４はＳＨ₂信号で制御されるシ
フトゲート、３５は２相のクロックＣＫ₁、ＣＫ₂で動
作するリニアＣＣＤ、３６は抜き取りＣＣＤ３３をリセ
ットするクリアゲートである。

【００７０】次に、図４を参照して図３（ｂ）の装置の
転送動作を説明する。

【００７１】図４において、信号ＩＲＥＤは、投光手段
（ＩＲＥＤ）のオンとオフを示しており、ハイレベルが
投光オン状態である。ＩＲＥＤのオンとオフの１周期
は、不図示のリングＣＣＤの１周期に同期している。そ
して、ＩＲＥＤがオフの期間に積分された信号電荷は、
ＳＴパルスａによってシフトゲート３２にシフトされ、
ＳＨ₁パルスｂによって、抜き取りＣＣＤ３３にシフト
される。そして、転送クロックＣＫ₀パルスｃによって
画素信号は抜き取りＣＣＤ３３内を左方向に１段転送さ
れる。

【００７２】また、ＩＲＥＤがオンの期間に積分された
信号電荷は、ＳＴパルスｄによってシフトゲート３２に
シフトされ、ＳＨ₁パルスｅによって、抜き取りＣＣＤ
３３にシフトされる。すなわち、この時点では、ＩＲＥ
Ｄがオンの期間のセンサーアレイ信号とオフの期間のセ
ンサーアレイ信号とが、抜き取りＣＣＤ３３内で交互に
並んでいる。そして、転送クロックＣＫ₀の２×ｎ₁個
のパルス列ｆによって画素信号は抜き取りＣＣＤ３３内
を左方向にｎ₁ビット転送される。この結果、図３
（ａ）に示す領域Ｂの画素信号が抜き取られることにな
る。

【００７３】さらに、ＳＨ₂パルスｇによって、抜き取
りＣＣＤ３３の信号電荷がリニアＣＣＤ３５にシフトさ
れ、転送クロックＣＫ₁で図示しないリングＣＣＤに転
送され、そのリングを周回することによって加算されて
いく。

【００７４】抜き取りＣＣＤ３３での転送量（ｎ₁）
は、転送クロックＣＫ₀の転送パルス数を変えることに
より制御可能であり、これにより上述のようにセンサー
アレイ３０の抜き取り領域を任意に変えることができ
る。

【００７５】また、本実施例の測距装置では、デバイス
上にリングＣＣＤを構成し、このリングＣＣＤを周回さ
せることで、電荷の加算を行うことができるので、Ｓ／
Ｎ比を向上させることができる。また、リングＣＣＤに
図９に示すようなスキム部が設けられており、このスキ
ム部は、転送されている信号からオン／オフで等価な外
光成分だけを除き、信号光の部分はそのままリングＣＣ
Ｄを周回して積分されていく。従って、電荷の加算によ
ってリングＣＣＤが飽和することを防止できるととも
に、Ｓ／Ｎ比を更に向上させることができる。

【００７６】以上説明した実施例では、投光ビーム数が
５つで、抜き取り領域数が３つの場合であったが、本発
明はこれに限定されるものでない。例えば、多点測距の
投光ビーム数は、これをカメラの被写体距離の測定に用
いる場合には、撮影レンズの焦点距離によって適宜決め
ることができ、抜き取り領域数は、投光ビーム数、受光
レンズの構成および焦点距離、並びにセンサーアレイの
全長などからその測距装置に対して最も効率的な測距演
算が行えるように決定される。また、本発明は、位相差
式の測距装置だけでなく、反射光を１か所で受光する測
距装置にも適用することが可能である。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、センサーアレイのうち
の所望の領域の信号だけを抜き取って電荷転送手段に転
送するので、電荷転送手段の段数を低減することがで
き、この結果、装置全体が小型になり、高速な測距動作
を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１点測距の場合の位相差式アクティブ測距装置
の光学原理図である。

【図２】本発明の一実施例による測距装置の要部を示す
光学図である。

【図３】抜き取りＣＣＤでの抜き取り動作を説明するた
めの図である。

【図４】図３の装置において、各部の動作タイミングを
示すタイミングチャートである。

【図５】従来の測距装置の測定の原理を示す概略図であ
る。

【図６】図５の装置の信号処理回路を示す回路図であ
る。

【図７】従来の別の測距装置の要部を示す概略図であ
る。

【図８】図７の装置の動作タイミングを示すタイミング
チャートである。

【図９】従来の更に別の測距装置の要部を示す概略図で
ある。

【図１０】図９の装置を改良した装置の要部を示す概略
図である。

【図１１】図１０の装置の動作タイミングを示すタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１２、１３、３０センサーアレイ２０、２１受光レンズ２５、２６、３３抜き取りＣＣＤ２７、２８、３５リニアＣＣＤ２９、３０リングＣＣＤ２２発光ダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】距離を測定したい測定対象にスポット投
光し、その反射光を受光して三角測距を行う測距装置で
あって、前記測定対象に投光するための投光手段と、前
記測定対象からの反射光を受光して光電変換する複数の
センサーが配列されたセンサーアレイと、前記センサー
アレイの各センサーからの出力電荷を受け取って転送す
る電荷転送手段とを備えた測距装置において、前記センサーアレイに対向するとともに前記電荷転送手
段とは互いに少なくとも一部がずれるように配置され、
前記センサーアレイのうちの所望の領域の信号だけを前
記電荷転送手段に転送する抜き取り手段を更に備えてい
ることを特徴とする測距装置。
【請求項２】距離を測定したい測定対象にスポット投
光し、その反射光を２か所で受光して三角測距を行う位
相差式の測距装置であって、前記測定対象に投光するた
めの投光手段と、第１および第２の受光レンズを介して
前記測定対象からの反射光を受光して光電変換する複数
のセンサーが配列された第１および第２のセンサーアレ
イと、前記第１および第２のセンサーアレイの各センサ
ーからの出力電荷をそれぞれ受け取って転送する第１お
よび第２の電荷転送手段とを備えた測距装置において、前記第１および第２のセンサーアレイに対向するととも
に前記第１および第２の電荷転送手段とは互いに少なく
とも一部がずれるようにそれぞれ配置され、前記第１お
よび第２のセンサーアレイのうちの所望の領域の信号だ
けを前記第１および第２の電荷転送手段にそれぞれ転送
する第１および第２の抜き取り手段を更に備えているこ
とを特徴とする測距装置。
【請求項３】前記第１および第２の抜き取り手段がＣ
ＣＤで構成されており、その転送段数によって前記第１
および第２のセンサーアレイのどの領域の信号を前記第
１および第２の電荷転送手段に転送するかが決定される
ように構成されていることを特徴とする請求項２に記載
の測距装置。
【請求項４】前記第１および第２の受光レンズが複眼
構造を有していることを特徴とする請求項２または３に
記載の測距装置。
【請求項５】前記投光手段が複数の発光部を有してい
ることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載
の測距装置。
【請求項６】前記電荷転送手段で転送されている電荷
から一定量の電荷を除去するスキム手段を更に備えるこ
とを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の測
距装置。
【請求項７】前記第１および第２の電荷転送手段の少
なくとも一部がリング状に結合されていることを特徴と
する請求項２〜６のいずれか１項に記載の測距装置。