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公開番号2025033666
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023139546
出願日2023-08-30
発明の名称光電変換装置、光電変換システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H04N 25/70 20230101AFI20250306BHJP(電気通信技術)
要約【課題】 Time-gate方式の測距手法においては、距離分解能とフレームレートの間にはトレードオフの関係がある。
【解決手段】光電変換素子を有する複数の画素が配された画素アレイと、第1のマイクロフレームを取得する第1のマイクロフレーム読出部と、第2のマイクロフレームを取得する第2のマイクロフレーム読出部と、第1のマイクロフレームを合成して第1のサブフレームを生成する第1のマイクロフレーム加算部と、第2のマイクロフレームを合成して第2のサブフレームを生成する第2のマイクロフレーム加算部とを有し、第1のマイクロフレームを構成する信号の生成が行われる第1の露光期間は第1の制御信号によって制御され、第2のマイクロフレームを構成する信号の生成が行われる第2の露光期間は第2の制御信号によって制御され、1つのマイクロフレームの取得期間において、第1の露光期間と第2の露光期間とが互いに異なる光電変換装置。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
光電変換素子を有する複数の画素がアレイ状に配された画素アレイと、
前記複数の光電変換素子の各々への入射光に基づいて、第１のマイクロフレームを取得する第１のマイクロフレーム読出部と、
前記複数の光電変換素子の各々への入射光に基づいて、第２のマイクロフレームを取得する第２のマイクロフレーム読出部と、
前記第１のマイクロフレームを合成することにより、第１のサブフレームを生成する第１のマイクロフレーム加算部と、
前記第２のマイクロフレームを合成することにより、第２のサブフレームを生成する第２のマイクロフレーム加算部と、を有し、
前記第１のマイクロフレームを構成する信号の生成が行われる第１の露光期間は第１の制御信号によって制御され、
前記第２のマイクロフレームを構成する信号の生成が行われる第２の露光期間は第２の制御信号によって制御され、
１つのマイクロフレームの取得期間において、前記第１の露光期間と前記第２の露光期間とが互いに異なることを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記第１のサブフレームは複数ビット信号であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１のマイクロフレームは１ビット信号であることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１のマイクロフレームを、前記画素アレイのいずれかの辺から読み出す第１の読み出し部を有することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第２のマイクロフレームを、前記辺の対辺から読み出す第２の読み出し部を有することを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第１のマイクロフレーム読出部は、前記画素アレイの先頭行ないし最終行に配された画素から順に前記入射光に基づく信号を読み出し、
前記第２のマイクロフレーム読出部は、前記第１のマイクロフレーム読出部による読み出しとは逆順に、前記画素アレイの先頭行ないし最終行に配された画素から順に前記入射光に基づく信号を読み出すことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１のマイクロフレーム加算部は、前記第１のマイクロフレーム読出部が前記画素アレイの最終行に配された画素から順に前記入射光に基づく信号を読み出した場合、上下反転させたサブフレームを生成することを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第２のマイクロフレーム加算部は、前記第２のマイクロフレーム読出部が前記画素アレイの最終行に配された画素から順に前記入射光に基づく信号を読み出した場合、上下反転させたサブフレームを生成することを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記第１のマイクロフレームは測距に用いられ、前記第２のマイクロフレームは撮像に用いられることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
第１の露光期間は一定であり、第２の露光期間は自動露出制御によって可変に制御されることを特徴とする請求項９に記載の光電変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び該光電変換装置を含む光電変換システムに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光源から光を射出し、物体からの反射光を含む光を受光素子で受けることにより、物体までの距離を測定する測距装置が開示されている。特許文献１には、ＳＰＡＤ（ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＡｖａｌａｎｃｈｅＤｉｏｄｅ）素子において光子の検出が行われるゲーティング期間を変化させつつ計測を繰り返し行う手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１７／００５２０６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の方法（Ｔｉｍｅ－ｇａｔｅ方式）においては、距離分解能とフレームレートの間にはトレードオフの関係がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの側面は、光電変換素子を有する複数の画素がアレイ状に配された画素アレイと、前記複数の光電変換素子の各々への入射光に基づいて、第１のマイクロフレームを取得する第１のマイクロフレーム読出部と、前記複数の光電変換素子の各々への入射光に基づいて、第２のマイクロフレームを取得する第２のマイクロフレーム読出部と、前記第１のマイクロフレームを合成することにより、第１のサブフレームを生成する第１のマイクロフレーム加算部と、前記第２のマイクロフレームを合成することにより、第２のサブフレームを生成する第２のマイクロフレーム加算部と、を有する光電変換装置であって、前記第１のマイクロフレームを構成する信号の生成が行われる第１の露光期間は第１の制御信号によって制御され、前記第２のマイクロフレームを構成する信号の生成が行われる第２の露光期間は第２の制御信号によって制御され、１つのマイクロフレームの取得期間において、前記第１の露光期間と前記第２の露光期間とが互いに異なることを特徴とする。
【０００６】
本発明の別の側面は、光電変換装置であって、アバランシェフォトダイオードを有する複数の画素がアレイ状に配された画素アレイと、前記アバランシェフォトダイオードの出力端子に並列に接続された、第１のマイクロフレームを構成する信号が入力される第１のゲーティング回路の入力端子と、第２のマイクロフレームを構成する信号が入力される第２のゲーティング回路の入力端子と、前記第１のマイクロフレームを構成する信号をカウントする第１のカウンタ回路を介して前記第１のゲーティング回路の出力端子に接続され、前記第１のマイクロフレームを取得する第１のマイクロフレーム読出部と、前記第２のマイクロフレームを構成する信号をカウントする第２のカウンタ回路を介して前記第２のゲーティング回路の出力端子に接続され、前記第２のマイクロフレームを取得する第２のマイクロフレーム読出部と、前記第１のマイクロフレームを合成することにより、第１のサブフレームを生成する第１のマイクロフレーム加算部と、前記第２のマイクロフレームを合成することにより、第２のサブフレームを生成する第２のマイクロフレーム加算部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、距離分解能を確保しつつ、フレームレートを向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る測距装置の概略構成例を示すハードウェアブロック図である。
第１実施形態に係る光電変換装置の全体構成を示す概略図である。
第１実施形態に係るセンサ基板の構成例を示す概略ブロック図である。
第１実施形態に係る回路基板の構成例を示す概略ブロック図である。
第１実施形態に係る光電変換部及び画素信号処理部の１画素分の構成例を示す概略ブロック図である。
第１実施形態に係るアバランシェフォトダイオードの動作を説明する図である。
第１実施形態に係る測距装置の概略構成例を示す機能ブロック図である。
第１実施形態に係る測距フレーム、サブフレーム及びマイクロフレームを説明するための模式図である。
第１実施形態に係る距離画像生成装置の１測距フレーム期間における動作を示すフローチャートである。
第１実施形態に係る駆動タイミング図である。
第２実施形態に係る回路基板２１の構成例を示す概略ブロック図である。
第３実施形態に係る回路基板２１の構成例を示す概略ブロック図である。
第４実施形態に係る画素アレイの模式図及び駆動タイミング図である。
第５実施形態に係る画素の概略ブロック図である。
第５実施形態に係る駆動タイミング図である。
第６実施形態に係る駆動タイミング図である。
第７の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第８の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第９の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第１０の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
第１１の実施形態にかかる光電変換システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明において、同一の構成については同一の番号を付して説明を省略することがある。
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した実施形態の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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