JP2005148229A - Photoelectric convertor and automatic focus detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric convertor enabling automatic focus detection of space saving by having high accuracy at a high speed to a wide region, and to provide an automatic focus detector. <P>SOLUTION: On the basis of monitor output, in response to charge accumulation of an area sensor 100 when a sensor output/monitor output changeover part 116 selects the monitor output (output difference between the maximum value detection part 110 and the minimum value detection part 111) by a control signal from CPU 200, a controller 20 performs accumulation control; and when accumulation operation completes, the sensor output/monitor output changeover part 116 selects sensor output by the control signal from CPU 200. Then, a photoelectric conversion part 10 instructs a block region (sensor coordinates) of area sensor light receiving faces 100a and 100b by the controller 20 through serial communication, and the monitor output/sensor output are independently controlled with respect to each instructed block. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、たとえば、フィルムカメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ等の自動焦点検出に用いられる光電変換装置および自動焦点検出装置に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion device and an automatic focus detection device that are used for automatic focus detection of, for example, a film camera, a digital camera, and a video camera.

一般に、ディジタル1眼レフカメラ等の撮像装置には、オートフォーカス(AF)機能を有し、かかるAF機能を実現するために、自動焦点検出装置(焦点検出装置)が搭載される。
図8,9は、撮像装置に搭載された位相差式の焦点検出装置の構成を示す図である。
図8に示すように、撮像装置は、撮影レンズ702と、ミラー703と、AF光学モジュール704と、撮影用光電変換素子705とを含んで構成される。図8に示すように、撮像装置に入射された被写体の光束は、撮影レンズ702を出射した後、ミラー703により、AF光学モジュール704に進む光束とファインダー光学系に進む光束に分割される。
In general, an imaging apparatus such as a digital single-lens reflex camera has an autofocus (AF) function, and an automatic focus detection apparatus (focus detection apparatus) is mounted in order to realize the AF function.
8 and 9 are diagrams illustrating a configuration of a phase difference type focus detection device mounted on the imaging device.
As illustrated in FIG. 8, the imaging device includes a photographing lens 702, a mirror 703, an AF optical module 704, and a photographing photoelectric conversion element 705. As shown in FIG. 8, the luminous flux of the subject incident on the imaging apparatus is split into a luminous flux traveling to the AF optical module 704 and a luminous flux proceeding to the finder optical system by the mirror 703 after exiting the photographing lens 702.

図9は、上述した焦点検出装置において、AF光学モジュールに進む光束の結像状態を図解した図である。
図9に示すように、AF光学モジュール704は、視野マスク801と、コンデンサレンズ802と、絞りマスク803と、1対の再結像レンズ804と、焦点検出用の光電変換素子805とにより構成され、撮影レンズ702の特定の射出面を通過した光束806a,806bは、1対の像として光電変換素子805上に結像する。
FIG. 9 is a diagram illustrating an imaging state of a light beam traveling to the AF optical module in the focus detection apparatus described above.
As shown in FIG. 9, the AF optical module 704 includes a field mask 801, a condenser lens 802, a diaphragm mask 803, a pair of re-imaging lenses 804, and a photoelectric conversion element 805 for focus detection. The light beams 806a and 806b that have passed through a specific exit surface of the photographing lens 702 form an image on the photoelectric conversion element 805 as a pair of images.

ここで、合焦時における光電変換素子805上に結像された像間隔は、AF光学モジュール704の設計上決定される所定の像間隔となる。そして、被写体に対して焦点が前側にずれている場合、いわゆる前ピンの場合には、像間隔が広がり、被写体に対して焦点が後側にずれている場合、いわゆる後ピンの場合には、像間隔が狭くなる。
したがって、AF機能付撮像装置においては、設計上決定される合焦時の像間隔と焦点ずれ時(前ピンまたは後ピン)の像間隔の差分に基づいて、焦点ずれ量とずれ方向を算出し、像間隔が設計上決定される合焦時の像間隔となるように、内蔵されたモータ(図示しない)で撮影レンズ702を駆動する。
Here, the image interval formed on the photoelectric conversion element 805 at the time of focusing is a predetermined image interval determined by the design of the AF optical module 704. When the focus is shifted to the front side with respect to the subject, in the case of the so-called front pin, the image interval is widened, and when the focus is shifted to the rear side with respect to the subject, in the case of the so-called rear pin, The image interval is narrowed.
Therefore, in the imaging apparatus with an AF function, the amount of defocus and the direction of displacement are calculated based on the difference between the image interval at the time of focusing determined by design and the image interval at the time of defocus (front pin or rear pin). The photographing lens 702 is driven by a built-in motor (not shown) so that the image interval becomes the image interval at the time of focusing determined by design.

上記焦点ずれ量は、光電変換素子の出力をCPUによりA/D変換したディジタルデータを用いて演算されるが、精度良く、高速で、広範囲をカバーすることができる自動焦点検出機能を実現するためには、感度・S/N比の向上が望まれる。そのためには、焦点検出用の光電変換素子から、精度良く、かつ、高速に出力信号(センサデータ)を取り出すことが必要である。
位相差式の焦点検出装置に用いられる光電変換装置は、センサデータの直流成分は不要であり、交流成分、すなわち、被写体のコントラスト成分に相当するセンサデータだけを取り出すのが望ましく、かかる観点から本件出願人は、センサに入射する最大値および最小値の検出信号により、より精度良くセンサ信号を得るためのイメージセンサの蓄積制御、出力装置等について、下記特許文献に記載された発明を開示している。
The defocus amount is calculated using digital data obtained by A / D converting the output of the photoelectric conversion element by a CPU. In order to realize an automatic focus detection function capable of covering a wide range with high accuracy and high speed. Therefore, improvement of sensitivity and S / N ratio is desired. For this purpose, it is necessary to extract an output signal (sensor data) with high accuracy and high speed from the photoelectric conversion element for focus detection.
The photoelectric conversion device used for the phase difference type focus detection device does not require a DC component of sensor data, and it is desirable to extract only the AC component, that is, the sensor data corresponding to the contrast component of the subject. The applicant discloses the invention described in the following patent document regarding the accumulation control of the image sensor, the output device, etc. for obtaining the sensor signal with higher accuracy by the detection signal of the maximum value and the minimum value incident on the sensor. Yes.

すなわち、下記特許文献1において、本件出願人は、CCD撮像素子などのイメージセンサに入射する光のうち、最も強い部分光を電気的に検出し、最も弱い部分光を電気的に検出し、これらの差分に応じて増幅度が設定された差動増幅回路により光の明暗度をモニタするイメージセンサの出力装置に関する技術を提案している。   That is, in the following Patent Document 1, the applicant of the present invention electrically detects the strongest partial light and electrically detects the weakest partial light among light incident on an image sensor such as a CCD image sensor. A technique relating to an output device of an image sensor that monitors the brightness of light by a differential amplifier circuit in which the amplification degree is set in accordance with the difference between them is proposed.

下記特許文献2において、本件出願人は、CCD撮像素子などのイメージセンサに入射する光のうち、最も強い部分光を電気的に検出し、最も弱い部分光を電気的に検出し、これらの差分が所定レベルに達するまでの時間に応じて、イメージセンサの電荷蓄積時間を規制するイメージセンサの電荷蓄積時間制御装置に関する技術を提案している。   In the following Patent Document 2, the applicant of the present invention electrically detects the strongest partial light among the light incident on an image sensor such as a CCD image sensor, and electrically detects the weakest partial light. Has proposed a technology related to a charge accumulation time control device for an image sensor that regulates the charge accumulation time of the image sensor in accordance with the time until it reaches a predetermined level.

下記特許文献3において、本件出願人は、広い測距エリアを持つ2次元センサから側光データを得ることにより、別に側光用センサを設けることなくその分のスペースを少なくでき、かつ焦点検出と被写体輝度のデータ取得動作を状況に応じて制御することにより、焦点検出および側光それぞれに最良な制御を可能とする2次元センサを用いた自動焦点検出装置に関する技術を提案している。   In the following Patent Document 3, the present applicant obtains side light data from a two-dimensional sensor having a wide ranging area, thereby reducing the space for the side light without providing a side light sensor, and focusing detection. A technique related to an automatic focus detection apparatus using a two-dimensional sensor that enables the best control of focus detection and side light by controlling the object luminance data acquisition operation according to the situation has been proposed.

特開昭64−85480号公報JP-A 64-85480 特開平1−103077号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-103077 特開平10−161014号公報JP-A-10-161014

上記特許文献以外にも、エリアセンサ(光電変換素子)の蓄積制御技術、受光部の配置に関する技術として、以下の技術が知られているところである。   In addition to the above-mentioned patent documents, the following technologies are known as technologies related to the accumulation control of area sensors (photoelectric conversion elements) and the arrangement of light receiving units.

一対のエリアセンサの任意の位置にブロックを設定し、両方のエリアセンサの各ブロック毎に最大露光量検出手段と最小露光量検出手段を配置し、各ブロックの最大露光量検出手段と最小露光量検出手段により各ブロック毎に露光量を制御する技術として、たとえば、蓄積動作の開始からの各画素ブロック内の蓄積電荷量をモニタし、蓄積の制御と画素信号の出力を各画素ブロック毎に独立に実行するエリアセンサに関する技術や、各分割領域毎に蓄積レベルが所定レベルに達することを検出し、検出した結果に基づいて各画素の読み出しを開始する技術などが知られている。   A block is set at an arbitrary position of a pair of area sensors, and a maximum exposure amount detecting means and a minimum exposure amount detecting means are arranged for each block of both area sensors, and the maximum exposure amount detecting means and the minimum exposure amount of each block are arranged. As a technique for controlling the exposure amount for each block by the detection means, for example, the accumulated charge amount in each pixel block from the start of the accumulation operation is monitored, and the accumulation control and the output of the pixel signal are independent for each pixel block. For example, a technique related to the area sensor to be executed, a technique for detecting that the accumulation level reaches a predetermined level for each divided region, and starting reading of each pixel based on the detection result are known.

また、一対のエリアセンサの一方に最大露光量検出手段、他方に最小露光量検出手段を配置させる技術として、たとえば、光電変換素子の最大値信号を検出する素子列と、最小値信号を検出する素子列とを、1対の光電変換素子列として、それぞれ分割配置し、または、連続配置された光電変換素子を1単位として、その各単位を交互に配置することにより、チップの歩留りと光電変換素子の受光部配置の自由度を向上させる技術などが知られている。   Further, as a technique for disposing a maximum exposure amount detecting unit on one of a pair of area sensors and a minimum exposure amount detecting unit on the other side, for example, an element row for detecting a maximum value signal of a photoelectric conversion element and a minimum value signal are detected. The device array is divided and arranged as a pair of photoelectric conversion device arrays, or each unit is alternately arranged with the continuously arranged photoelectric conversion devices as one unit, so that the chip yield and the photoelectric conversion are arranged. A technique for improving the degree of freedom of arrangement of the light receiving portions of the element is known.

ところで、上記特許文献1,2に開示した技術は、イメージセンサ、特にラインセンサに関する技術であって、撮像装置の自動焦点検出に適用させるためには、これらの特許文献に記載された技術をエリアセンサに応用する必要がある。すなわち、ラインセンサでは、被写体像の縦方向および横方向の限られたエリアの焦点検出のみしか行うことができないので、より広い範囲で精度の高い焦点検出を行うために、エリアセンサを使用する必要がある。
また、上記特許文献3に開示した技術は、エリアセンサに対してブロック毎に領域分割し、ブロック毎に独立蓄積制御を行う点については触れておらず、さらに精度の高い焦点検出が可能となる余地がある。
By the way, the technologies disclosed in Patent Documents 1 and 2 are technologies relating to image sensors, particularly line sensors, and in order to apply them to automatic focus detection of an imaging apparatus, the technologies described in these Patent Literatures are It needs to be applied to sensors. In other words, since the line sensor can only perform focus detection in a limited area in the vertical and horizontal directions of the subject image, it is necessary to use the area sensor to perform high-precision focus detection in a wider range. There is.
Further, the technique disclosed in Patent Document 3 does not mention that the area sensor is divided into blocks for each block, and independent accumulation control is performed for each block, and more accurate focus detection is possible. There is room.

また、上述した技術、すなわち、両方のエリアセンサの各ブロック毎に最大露光量検出手段と最小露光量検出手段を配置し、各ブロックの最大露光量検出手段と最小露光量検出手段により各ブロック毎に露光量を制御する技術、および、一対のエリアセンサの一方に最大露光量検出手段、他方に最小露光量検出手段を配置させる技術については公知の技術であるが、このように最大露光量検出手段または最小露光量検出手段のいずれかを両方のエリアセンサに配置させると、それぞれのエリアセンサから検出信号を取り出さなければならず、配線を含めた回路規模が大きくなるという実装上の問題があり、一対のエリアセンサのうち、一方のエリアセンサにのみ最大露光量検出手段および最小露光量検出手段を配置させることが望ましい。
さらに、一方のエリアセンサにのみ最大露光量検出手段および最小露光量検出手段を配置させると、一方のエリアセンサをモニタしている間、他方のエリアセンサの蓄積を行うことができ、全体の処理時間の低減が期待できる。
Further, the above-described technique, that is, the maximum exposure amount detection means and the minimum exposure amount detection means are arranged for each block of both area sensors, and each block is detected by the maximum exposure amount detection means and the minimum exposure amount detection means of each block. Although the technique for controlling the exposure amount and the technique for disposing the maximum exposure amount detection means on one of the pair of area sensors and the minimum exposure amount detection means on the other side are known techniques, the maximum exposure amount detection is performed in this way. If either of the means or the minimum exposure detection means is arranged in both area sensors, there is a mounting problem that the detection signal must be taken out from each area sensor and the circuit scale including the wiring becomes large. Of the pair of area sensors, it is desirable to arrange the maximum exposure amount detection means and the minimum exposure amount detection means only in one area sensor.
Further, if the maximum exposure amount detection means and the minimum exposure amount detection means are arranged only in one area sensor, the other area sensor can be accumulated while the one area sensor is monitored, and the entire process is performed. Time reduction can be expected.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、広範囲な領域に対してより高速で精度の高い自動焦点検出を可能とし、かつ省スペースとなる光電変換装置および自動焦点検出装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device and an automatic focus detection device that can perform high-speed and high-precision automatic focus detection over a wide area and save space. Is to provide.

上記目的を達成するための本発明の第1の観点は、受光部が2次元に配置された1対のエリアセンサと、エリアセンサを複数のブロックに分割指定する分割指定手段と、前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、前記露光最大値と前記露光最小値によりモニタ信号を生成するモニタ出力手段とを有する光電変換装置である。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a pair of area sensors in which light receiving units are two-dimensionally arranged, a division designation unit that designates the area sensor into a plurality of blocks, and the one pair. Maximum value detecting means for detecting an exposure maximum value of each divided block with respect to one area sensor of each of the area sensors, and each block divided with respect to one area sensor of the pair of area sensors And a monitor output means for generating a monitor signal based on the maximum exposure value and the minimum exposure value.

上記目的を達成するための本発明の第2の観点は、受光部が2次元に配置された1対のエリアセンサと、エリアセンサを複数のブロックに分割指定する分割指定手段と、前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、前記露光最大値と前記露光最小値によりモニタ信号を生成するモニタ出力手段と、ブロックを選択するブロック選択手段とを有し、前記最大値検出手段と前記最小値検出手段は各ブロック毎に配され、前記ブロック選択手段において選択されたブロックのモニタ信号を、各ブロック共通の出力段に出力する光電変換装置である。   In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention includes a pair of area sensors in which a light receiving unit is two-dimensionally arranged, a division designation unit that designates the area sensor into a plurality of blocks, and the one pair. Maximum value detecting means for detecting an exposure maximum value of each divided block with respect to one area sensor of each of the area sensors, and each block divided with respect to one area sensor of the pair of area sensors A minimum value detecting means for detecting a minimum exposure value, a monitor output means for generating a monitor signal based on the maximum exposure value and the minimum exposure value, and a block selecting means for selecting a block. And the minimum value detecting means is arranged for each block, and outputs a monitor signal of the block selected by the block selecting means to an output stage common to each block. .

好適には、前記分割指定手段で指定されるセンサ座標は、1対のエリアセンサの中の共通の座標である。   Preferably, the sensor coordinates specified by the division specifying means are common coordinates in a pair of area sensors.

上記目的を達成するための本発明の第3の観点は、被写体の光束を入射する撮影レンズと、受光部が2次元に配置され、前記被写体の光束が結像される1対のエリアセンサと、前記1対のエリアセンサのセンサ出力に基づいて焦点ずれ量を演算し、前記焦点ずれ量がゼロとなるように前記撮影レンズを駆動する自動焦点検出装置であって、前記エリアセンサを複数のブロックに分割指定する分割指定手段と、前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、前記露光最大値と前記露光最小値によりモニタ信号を生成するモニタ出力手段と、前記モニタ信号に応じてセンサの蓄積を終了し、前記1対のエリアセンサの他方のエリアセンサのセンサ信号と前記露光最小値の差分値を演算し、前記差分値を前記1対のエリアセンサのセンサ出力とするセンサ出力手段とを有する。   In order to achieve the above object, a third aspect of the present invention includes a photographic lens that receives a light beam of a subject, a pair of area sensors in which a light receiving unit is two-dimensionally arranged and an image of the light beam of the subject is formed. A defocus amount is calculated based on the sensor outputs of the pair of area sensors, and the photographic lens is driven so that the defocus amount becomes zero. A division designation unit that designates division into blocks, a maximum value detection unit that detects an exposure maximum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors, and a pair of area sensors. A minimum value detecting means for detecting a minimum exposure value of each of the divided blocks, a monitor output means for generating a monitor signal based on the maximum exposure value and the minimum exposure value for one area sensor; In response to the monitor signal, accumulation of the sensor is terminated, a difference value between the sensor signal of the other area sensor of the pair of area sensors and the minimum exposure value is calculated, and the difference value is calculated as a sensor of the pair of area sensors. Sensor output means for output.

本発明によれば、エリアセンサを使用しているので、より広範囲な領域に対して焦点検出を行うことが可能である。
本発明によれば、エリアセンサを複数のブロックに分割し、各ブロックの蓄積信号の最大値と最小値の差分をモニタする機能を有しているので、各ブロック毎の明暗度、コントラストに応じた蓄積制御が可能となるため、精度の高い焦点検出を行うことができる。
本発明によれば、一方のエリアセンサにのみ最大露光量検出手段および最小露光量検出手段を配置させているので、配線を含めた周辺回路がコンパクトになり、さらに、一方のエリアセンサをモニタしている間、他方のエリアセンサの蓄積動作を行うため、全体の処理時間が低減し、高速な焦点検出が可能となる。
本発明によれば、最大露光量検出手段および最小露光量検出手段は各ブロック毎に配され、各ブロックに対するモニタ出力を共通としているので、各ブロック間の出力回路特性のばらつきを低減でき、かつ、装置の小型化が可能となる。
According to the present invention, since the area sensor is used, focus detection can be performed on a wider area.
According to the present invention, the area sensor is divided into a plurality of blocks, and the function of monitoring the difference between the maximum value and the minimum value of the accumulated signal of each block is provided, so according to the brightness and contrast for each block. Accumulation control is possible, so that highly accurate focus detection can be performed.
According to the present invention, since the maximum exposure amount detection means and the minimum exposure amount detection means are arranged only in one area sensor, the peripheral circuit including the wiring becomes compact, and the one area sensor is monitored. While the other area sensor is being accumulated, the entire processing time is reduced, and high-speed focus detection is possible.
According to the present invention, the maximum exposure amount detection means and the minimum exposure amount detection means are arranged for each block and share the monitor output for each block, so that variation in output circuit characteristics between the blocks can be reduced, and The apparatus can be downsized.

実施形態
以下、添付図面に関連付けて、本発明に係る光電変換装置の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態における光電変換装置を構成する光電変換部10、および、光電変換部10を制御するコントローラ20の回路ブロック図の1例を示す図である。
図1に示すように、光電変換部10は、一対の受光面100a,100bを有するエリアセンサ100と、タイミングジェネレータ102と、センサ信号処理部11と、シリアルインタフェース(シリアルI/F)103と、制御信号インタフェース(制御信号I/F)104と、を備えて構成される。
後述するように、エリアセンサ100は、複数のブロックに分割指定され、各ブロック毎に動作可能である。そして、エリアセンサ100が分割された各ブロック毎に、光電変換部10は、センサ信号処理部11を有している。
センサ信号処理部11は、最大値検出手段としての最大値検出部110と、最小値検出手段としての最小値検出部111と、最小値サンプルホールド部112と、最大値比較部113と、最大値・最小値差動部114と、センサデータ/最小値SH差動部115と、モニタ出力手段およびセンサ信号出力手段としてのセンサ出力/モニタ出力切替部116と、増幅器117とを備えて構成される(図1の点線部分)。
また、コントローラ20は、CPU200とメモリ201とを備えて構成される。
以下、光電変換部10およびコントローラ20の上述した各構成要素について説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of a photoelectric conversion device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a circuit block diagram of a photoelectric conversion unit 10 and a controller 20 that controls the photoelectric conversion unit 10 that constitute the photoelectric conversion device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion unit 10 includes an area sensor 100 having a pair of light receiving surfaces 100a and 100b, a timing generator 102, a sensor signal processing unit 11, a serial interface (serial I / F) 103, And a control signal interface (control signal I / F) 104.
As will be described later, the area sensor 100 is divided into a plurality of blocks and is operable for each block. The photoelectric conversion unit 10 includes a sensor signal processing unit 11 for each block into which the area sensor 100 is divided.
The sensor signal processing unit 11 includes a maximum value detection unit 110 as a maximum value detection unit, a minimum value detection unit 111 as a minimum value detection unit, a minimum value sample hold unit 112, a maximum value comparison unit 113, and a maximum value. A minimum value differential unit 114, a sensor data / minimum value SH differential unit 115, a sensor output / monitor output switching unit 116 as a monitor output unit and a sensor signal output unit, and an amplifier 117. (Dotted line portion in FIG. 1).
The controller 20 includes a CPU 200 and a memory 201.
Hereinafter, the above-described components of the photoelectric conversion unit 10 and the controller 20 will be described.

エリアセンサ100は、2次元に配置されたCCD等の焦点検出用光電変換素子の一部であり、一対のエリアセンサ受光面100a,100bから構成されている。
上述したように、エリアセンサ100は、所定のブロック単位でそれぞれ動作可能であり、光電変換部10は、各ブロックの座標について、コントローラ20よりシリアルインタフェース103を通して指定される。
The area sensor 100 is a part of a two-dimensionally arranged focus detection photoelectric conversion element such as a CCD, and includes a pair of area sensor light receiving surfaces 100a and 100b.
As described above, the area sensor 100 can operate in units of predetermined blocks, and the photoelectric conversion unit 10 is designated by the controller 20 through the serial interface 103 with respect to the coordinates of each block.

タイミングジェネレータ102は、エリアセンサ100を駆動するほか、光電変換部10内の各機能が動作する周波数に応じたパルスを発生させるパルス発生器である。
シリアルインタフェース103は、コントローラ20のCPU200とシリアル通信を行うためのインタフェース回路を含んで構成される。光電変換部10は、シリアル通信によりCPU200から送信される各コマンドに基づいて、エリアセンサ100の動作設定を行う。
以下、シリアル通信により送信される各コマンドについて説明する。
The timing generator 102 is a pulse generator that drives the area sensor 100 and generates a pulse corresponding to the frequency at which each function in the photoelectric conversion unit 10 operates.
The serial interface 103 includes an interface circuit for performing serial communication with the CPU 200 of the controller 20. The photoelectric conversion unit 10 performs an operation setting of the area sensor 100 based on each command transmitted from the CPU 200 by serial communication.
Hereinafter, each command transmitted by serial communication will be described.

(1)ブロック座標指定コマンド
CPU200から、エリアセンサ100に対応する各ブロックのX,Yの座標を送信し、各ブロックの領域を決定するためのコマンドである。本コマンドは、本発明の分割指定手段に相当する。
なお、本実施形態において、最大ブロック数は15ブロックであるが、15ブロック以下であれば任意の数のブロックを設定することが可能である。
図2は、エリアセンサ100がブロック毎に分割された状態を例示する図であるが、図2(a)に示すように、各ブロックの境界が接していてもよいし、図2(b)に示すように、各ブロックの境界が接していなくてもよい。
(2)ブロック座標読み出しコマンド
CPU200から、エリアセンサ100のブロックを指定すると、指定されたブロックの座標値を光電変換部10から読み出し可能とするコマンドである。
(3)各ブロック蓄積状況受信コマンド
CPU200より本コマンドを送信すると、エリアセンサ100の各ブロックが現在電荷蓄積中であるか否かの情報を読み出し可能となる。
後述するように、最大値検出部110の出力信号レベルが所定の上限値に達することにより、光電変換部10がブロック単位で蓄積を自動停止する場合があるので、そのような場合でも、各ブロックが電荷蓄積しているか、または、停止しているかについての情報がコントローラ20側で得られるように、本コマンドが設定されている。
(4)センサデータ出力レート選択コマンド
CPU200より本コマンドを送信することにより、エリアセンサ100のデータ出力レートを選択することが可能となる。転送レートは、本実施形態においては、マスタークロックの1/16,1/64,1/128,1/256,1/512の中から選択することが可能である。
(5)蓄積停止コマンド
CPU200が、本コマンドによりエリアセンサ100の任意のブロックを指定すると、光電変換部10は、指定されたブロックの電荷蓄積を停止する。
なお、本コマンドを送信するCPU200は、本発明の蓄積終了手段に相当する。
(1) Block coordinate designation command This is a command for transmitting the X and Y coordinates of each block corresponding to the area sensor 100 from the CPU 200 and determining the area of each block. This command corresponds to the division designation means of the present invention.
In the present embodiment, the maximum number of blocks is 15. However, any number of blocks can be set as long as it is 15 blocks or less.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the area sensor 100 is divided into blocks, but as shown in FIG. 2A, the boundaries of the blocks may be in contact with each other, or FIG. As shown in FIG. 4, the boundaries of the blocks do not have to be in contact with each other.
(2) Block Coordinate Reading Command When the block of the area sensor 100 is designated from the CPU 200, it is a command that enables the coordinate value of the designated block to be read from the photoelectric conversion unit 10.
(3) Each Block Accumulation Status Reception Command When this command is transmitted from the CPU 200, it is possible to read information on whether or not each block of the area sensor 100 is currently accumulating charges.
As will be described later, when the output signal level of the maximum value detection unit 110 reaches a predetermined upper limit value, the photoelectric conversion unit 10 may automatically stop accumulation in units of blocks. This command is set so that the controller 20 can obtain information about whether the charge is accumulated or stopped.
(4) Sensor data output rate selection command By transmitting this command from the CPU 200, the data output rate of the area sensor 100 can be selected. In this embodiment, the transfer rate can be selected from 1/16, 1/64, 1/128, 1/256, and 1/512 of the master clock.
(5) Accumulation Stop Command When the CPU 200 designates an arbitrary block of the area sensor 100 by this command, the photoelectric conversion unit 10 stops the charge accumulation of the designated block.
The CPU 200 that transmits this command corresponds to the storage end unit of the present invention.

制御信号インタフェース104は、光電変換部10がコントローラ20と制御信号の授受を行う入出力端子を含んで構成される。
図3は、制御信号インタフェース104が有する入出力端子(端子)を示す図であり、(A)は、各端子名を、(B)は、各端子の信号の入出力を、(C)は、各端子に対応する機能を、それぞれ示す。
本実施形態においては、図3(A)の中で、CG,CH,TH,TM,AT,OM,AS1〜4,AGC0〜2の各端子を介して、制御信号の授受が行われる。
また、図3(B)においては、INと記載された端子の信号は、コントローラ20より入力する信号であり、OUTと記載された端子の信号は、コントローラ20に対して出力する信号である。
なお、図3(B)において、PWRと記載された端子であるVDDおよびVSSは、それぞれ電源電圧、接地電圧に接続された端子であり、OUTと記載されたVOUTは、後述するモニタ出力またはセンサ出力のアナログ出力端子であり、ともに制御信号ではない。
The control signal interface 104 includes an input / output terminal through which the photoelectric conversion unit 10 exchanges control signals with the controller 20.
3A and 3B are diagrams showing input / output terminals (terminals) included in the control signal interface 104. FIG. 3A shows the names of the terminals, FIG. 3B shows the input / output of signals at the terminals, and FIG. The functions corresponding to each terminal are shown.
In this embodiment, control signals are exchanged through the terminals CG, CH, TH, TM, AT, OM, AS1-4, and AGC0-2 in FIG.
In FIG. 3B, a signal at a terminal described as IN is a signal input from the controller 20, and a signal at a terminal described as OUT is a signal output to the controller 20.
In FIG. 3B, VDD and VSS which are terminals described as PWR are terminals connected to a power supply voltage and a ground voltage, respectively, and VOUT described as OUT is a monitor output or sensor which will be described later. These are analog output terminals for output, and are not control signals.

以下、図3(A)に記載した制御信号について説明する。
制御信号CGは、コントローラ20からエリアセンサ100の蓄積の開始を指示する制御信号である(Lレベル:蓄積開始,Hレベル:不蓄積)。
たとえば、コントローラ20のCPU200が、光電変換部10のCG端子をHレベルからLレベルに変化させると、光電変換部10は、制御信号インタフェース104を介してそのレベル変化を認識し、エリアセンサ100の全ブロックに対して、電荷蓄積を開始する。
なお、制御信号CGを送信するCPU200は、本発明の蓄積開始手段に相当する。
Hereinafter, the control signal illustrated in FIG. 3A will be described.
The control signal CG is a control signal that instructs the controller 20 to start accumulation of the area sensor 100 (L level: accumulation start, H level: non-accumulation).
For example, when the CPU 200 of the controller 20 changes the CG terminal of the photoelectric conversion unit 10 from H level to L level, the photoelectric conversion unit 10 recognizes the level change via the control signal interface 104 and Charge accumulation is started for all blocks.
The CPU 200 that transmits the control signal CG corresponds to an accumulation start unit of the present invention.

制御信号CHは、光電変換部10が出力する制御信号であり、各ブロックのうち少なくとも1つのブロックが蓄積中であるか否かを示す(Lレベル:全ブロックが不蓄積,Hレベル:少なくとも1ブロックが蓄積中)。上述した「各ブロック蓄積状況受信コマンド」および本制御信号により、コントローラ20は、各ブロックの蓄積状況を知ることができる。   The control signal CH is a control signal output from the photoelectric conversion unit 10 and indicates whether or not at least one of the blocks is being accumulated (L level: all blocks are not accumulated, H level: at least 1). Blocks are accumulating). The controller 20 can know the storage status of each block by the above-mentioned “each block storage status reception command” and this control signal.

制御信号THは、コントローラ20から転送開始を指示する制御信号である(Lレベル:転送開始,Hレベル:非転送)。通常は、蓄積終了後に、光電変換部10からセンサデータの転送を開始するタイミングで、転送対象のブロックが指定されて転送開始が指示される。
制御信号TMは、光電変換部10が出力する制御信号であり、センサデータが転送中であるか否かを示す(Lレベル:非転送,Hレベル:転送中)。
The control signal TH is a control signal for instructing the transfer start from the controller 20 (L level: transfer start, H level: non-transfer). Usually, after the accumulation is completed, the transfer target block is specified and the transfer start is instructed at the timing when the transfer of the sensor data from the photoelectric conversion unit 10 is started.
The control signal TM is a control signal output from the photoelectric conversion unit 10 and indicates whether or not sensor data is being transferred (L level: non-transfer, H level: being transferred).

制御信号ATは、光電変換部10が出力するパルス波形の制御信号であり、コントローラ20のCPU200は、光電変換部10が出力する画素単位のセンサデータを、制御信号ATに同期させて順次A/D変換する。具体的には、CPU200は、制御信号ATがHレベルからLレベルに変化するタイミングでA/D変換を開始する。
制御信号OMは、コントローラ20より指示される制御信号であり、これにより、センサ出力/モニタ出力切替部116におけるセンサ出力またはモニタ出力の切り替えが制御される(Lレベル:モニタ出力選択,Hレベル:センサ出力(画素出力)選択)。通常は、蓄積制御中は、モニタ出力が選択され、蓄積が終了するとセンサ信号を取り出すためにセンサ出力が選択される。
The control signal AT is a pulse waveform control signal output from the photoelectric conversion unit 10, and the CPU 200 of the controller 20 sequentially outputs sensor data in units of pixels output from the photoelectric conversion unit 10 in synchronization with the control signal AT. D-convert. Specifically, CPU 200 starts A / D conversion at the timing when control signal AT changes from H level to L level.
The control signal OM is a control signal instructed by the controller 20, and thereby, switching of sensor output or monitor output in the sensor output / monitor output switching unit 116 is controlled (L level: monitor output selection, H level: Sensor output (pixel output) selection). Normally, the monitor output is selected during the accumulation control, and when the accumulation is completed, the sensor output is selected to extract the sensor signal.

制御信号AS1〜4は、コントローラ20より指示される制御信号であり、増幅器117が出力する信号VOUT(モニタ出力またはセンサ出力)に対するブロック選択が指示される。本実施形態においては、各ブロックに対応するセンサ信号処理部11に対して、信号VOUTのための出力端子が共通であるため、どのブロックについて出力するかについては、制御信号AS1〜4により、コントローラ20が選択する。
制御信号AS1〜4の各信号は、信号レベル(Lレベル:「0」,Hレベル:「1」)に応じた4ビットのデータを構成する。たとえば、AS1:「L」,AS2:「H」,AS3:「L」,AS4:「L」であれば、ブロック4が選択されたことになる(図3(C)参照)。
なお、制御信号AS1〜4を送信するCPU200は、本発明のブロック選択手段に相当する。
The control signals AS1 to AS4 are control signals instructed by the controller 20, and instruct block selection for the signal VOUT (monitor output or sensor output) output from the amplifier 117. In this embodiment, since the output terminal for the signal VOUT is common to the sensor signal processing unit 11 corresponding to each block, the control signal AS1 to 4 is used to determine which block is output. 20 selects.
Each of the control signals AS1 to AS4 constitutes 4-bit data corresponding to the signal level (L level: “0”, H level: “1”). For example, if AS1: “L”, AS2: “H”, AS3: “L”, AS4: “L”, block 4 is selected (see FIG. 3C).
The CPU 200 that transmits the control signals AS1 to AS4 corresponds to the block selection unit of the present invention.

制御信号AGC0〜2は、コントローラ20より指示される制御信号であり、増幅器117が出力するセンサデータまたはモニタデータの増幅度を意味する。
制御信号AGC0〜2の各信号は、信号レベル(Lレベル:「0」,Hレベル:「1」)に応じた3ビットのデータを構成する。たとえば、AGC0:「L」,AGC1:「H」,AGC2:「L」であれば、20倍の増幅度(ゲイン)が指示されたことになる(図3(C)参照)。
なお、本制御信号AGC0〜2により、各ブロック毎に独立してゲインを選択することが可能である。
The control signals AGC0 to AGC2 are control signals instructed by the controller 20, and mean the degree of amplification of sensor data or monitor data output from the amplifier 117.
Each of the control signals AGC0 to AGC2 constitutes 3-bit data corresponding to the signal level (L level: “0”, H level: “1”). For example, if AGC0: “L”, AGC1: “H”, and AGC2: “L”, an amplification factor (gain) of 20 times is designated (see FIG. 3C).
Note that the gain can be selected independently for each block by the control signals AGC0 to AGC2.

最大値検出部110は、図1に示すとおり、エリアセンサ100の受光部100bの出力信号レベルの最大値を検出する。
最小値検出部111は、図1に示すとおり、エリアセンサ100の受光部100bの出力信号レベルの最小値を検出する。
なお、最大値検出部110と最小値検出部111は、エリアセンサ100の1対の受光部100a,100bのいずれかの信号出力を検出すればよい。これは、図8で示したように、再結像レンズによって同一像が1対のエリアセンサ受光部100a,100bの各面に形成されるので、一方の面だけをモニタすればよいからである。本実施形態では、図1に示すように、エリアセンサ受光面100bをモニタしている。
The maximum value detection unit 110 detects the maximum value of the output signal level of the light receiving unit 100b of the area sensor 100 as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the minimum value detection unit 111 detects the minimum value of the output signal level of the light receiving unit 100 b of the area sensor 100.
The maximum value detection unit 110 and the minimum value detection unit 111 may detect the signal output of one of the pair of light receiving units 100a and 100b of the area sensor 100. This is because, as shown in FIG. 8, since the same image is formed on each surface of the pair of area sensor light receiving units 100a and 100b by the re-imaging lens, only one surface needs to be monitored. . In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the area sensor light receiving surface 100b is monitored.

最小値サンプルホールド部112は、タイミングジェネレータ102により生成された所定の周波数の信号に同期して、最小値検出部111の出力信号S111をサンプリングして保持する(サンプルホールド)。   The minimum value sample hold unit 112 samples and holds the output signal S111 of the minimum value detection unit 111 in synchronization with the signal of the predetermined frequency generated by the timing generator 102 (sample hold).

最大値比較部113は、エリアセンサ100の蓄積の飽和を回避するために、最大値検出部110の出力信号S110と所定の飽和レベル(停止レベル)とを比較し、出力信号S110が飽和レベルを越える場合、すなわち、エリアセンサ100の電荷蓄積が飽和レベルに達したと判断した場合には、出力信号S113をLレベルとする。
また、センサ信号処理部11は各ブロック毎に設けられ、各ブロックに対応するセンサ信号処理部11の最大値比較部113において、蓄積が飽和レベルに達したか否かが判断される。すなわち、飽和レベルに達したか否かの判断は、各ブロック独立に行われる。
The maximum value comparison unit 113 compares the output signal S110 of the maximum value detection unit 110 with a predetermined saturation level (stop level) in order to avoid saturation of accumulation in the area sensor 100, and the output signal S110 has a saturation level. If it exceeds, that is, if it is determined that the charge accumulation of the area sensor 100 has reached the saturation level, the output signal S113 is set to the L level.
The sensor signal processing unit 11 is provided for each block, and the maximum value comparison unit 113 of the sensor signal processing unit 11 corresponding to each block determines whether or not the accumulation has reached a saturation level. That is, the determination whether or not the saturation level has been reached is performed independently for each block.

光電変換部10は、対応する最大値比較部113の出力信号S113がHレベルからLレベルに変化したブロックに対しては、コントローラ20からの「蓄積停止コマンド」を待たずに電荷蓄積を停止させる。
飽和レベルに達した場合に光電変換部10側で自動的に蓄積を停止させるのは、後述するモニタ出力(VOUT)に基づくコントローラ20の蓄積制御の遅れを考慮したためである。
すなわち、コントローラ20は、後述するモニタ出力(信号S114)に基づいて蓄積を制御するが、各ブロックを時系列順に処理していくため、蓄積制御に遅れが生じる場合が想定される。この制御の遅れは、制御サイクル、被写体輝度およびコントラスト等に起因するため、制御の遅れを定量的に把握することは困難である。したがって、制御に遅れが生じた場合であっても、センサにおける蓄積の飽和を避けるため、上述したとおり、飽和レベルに達した場合には、光電変換部10側で自動的に蓄積動作を停止させることにしている。
The photoelectric conversion unit 10 stops the charge accumulation without waiting for the “accumulation stop command” from the controller 20 for the block in which the output signal S113 of the corresponding maximum value comparison unit 113 has changed from the H level to the L level. .
The reason why the accumulation is automatically stopped on the photoelectric conversion unit 10 side when the saturation level is reached is because a delay in accumulation control of the controller 20 based on a monitor output (VOUT) described later is taken into consideration.
That is, the controller 20 controls accumulation based on a monitor output (signal S114), which will be described later. However, since each block is processed in chronological order, it is assumed that there is a delay in the accumulation control. Since this control delay is caused by the control cycle, subject brightness, contrast, and the like, it is difficult to quantitatively grasp the control delay. Therefore, even if a delay occurs in the control, in order to avoid saturation of accumulation in the sensor, as described above, when the saturation level is reached, the accumulation operation is automatically stopped on the photoelectric conversion unit 10 side. I have decided.

最大値・最小値差動部114は、最大値検出部110の出力信号と最小値検出部111の出力信号を減算したモニタ出力(信号S114)を、センサ出力/モニタ出力切替部116を介して、増幅器117へ供給する。
図4は、モニタ出力信号の時間の経過に応じた状態を例示する図であり、(a)は、出力信号S110,S111の信号レベルの時間経過に応じた変化を、(b)は、出力信号S114(モニタ出力)の信号レベルの時間経過に応じた変化を、それぞれ示す。
図4に示すように、電荷の蓄積時間が経過するとともに露光量が増加するので、最大値検出部110の出力信号S110および最小値検出部111の出力信号S111ともに、増加する(図4(a))。これらの出力信号S110,S111から差分値を演算したモニタ出力S114が、図4(b)に示すように出力される。
The maximum value / minimum value differential unit 114 outputs a monitor output (signal S114) obtained by subtracting the output signal of the maximum value detection unit 110 and the output signal of the minimum value detection unit 111 via the sensor output / monitor output switching unit 116. , And supplied to the amplifier 117.
FIG. 4 is a diagram illustrating the state of the monitor output signal according to the passage of time. (A) shows the change of the signal level of the output signals S110 and S111 with the passage of time, and (b) shows the output. Changes in the signal level of the signal S114 (monitor output) with time are shown.
As shown in FIG. 4, since the exposure amount increases as the charge accumulation time elapses, both the output signal S110 of the maximum value detection unit 110 and the output signal S111 of the minimum value detection unit 111 increase (FIG. 4 (a )). A monitor output S114 obtained by calculating a difference value from these output signals S110 and S111 is output as shown in FIG.

センサデータ/最小値SH差動部115は、エリアセンサ受光面100aのセンサ出力と最小値サンプルホールド部112でサンプルホールドされる最小値検出部111の出力信号S111の差分値を演算して出力する(信号S115)。   The sensor data / minimum value SH differential unit 115 calculates and outputs a difference value between the sensor output of the area sensor light receiving surface 100a and the output signal S111 of the minimum value detection unit 111 sampled and held by the minimum value sample hold unit 112. (Signal S115).

センサ出力/モニタ出力切替部116は、最大値・最小値差動部114の出力信号S114(モニタ出力)またはセンサデータ/最小値SH差動部115の出力信号S115(センサ出力)のいずれかの信号を選択可能とするスイッチ機能を有する。
信号選択の切り替えは、図3に示すとおり、コントローラ20から供給される制御信号OM(OM信号)によって行うことができる。すなわち、OM信号がHレベルのときは、センサ出力を選択し、OM信号がLレベルのときは、モニタ出力を選択する。
The sensor output / monitor output switching unit 116 is either the output signal S114 (monitor output) of the maximum / minimum value differential unit 114 or the output signal S115 (sensor output) of the sensor data / minimum value SH differential unit 115. It has a switch function that enables signal selection.
The signal selection can be switched by a control signal OM (OM signal) supplied from the controller 20, as shown in FIG. That is, when the OM signal is at the H level, the sensor output is selected, and when the OM signal is at the L level, the monitor output is selected.

増幅器117は、制御信号AGC0〜2により指定される増幅度(ゲイン)により、センサ出力/モニタ出力切替部116により選択された信号(モニタ出力またはセンサ出力)を、コントローラ20のCPU200のA/D変換部に出力する(信号VOUT)。
上述したとおり、コントローラ20からの制御信号であるOM信号がLレベルのときは、センサ出力/モニタ出力切替部116はモニタ出力を選択し、増幅器117は、モニタ出力を増幅して出力する。
その際、出力端子を各ブロック毎に配設すると、端子数が膨大となり、結果として光電変換部10が大型化し、かつ、各端子の出力回路特性のばらつきにより各ブロックの出力信号のばらつきが発生してしまうので、これを避けるために、本実施形態では、出力端子は1端子、すなわち出力回路が全ブロックに対して共通とし、適宜ブロックを指定して出力させることとしている。
The amplifier 117 outputs the signal (monitor output or sensor output) selected by the sensor output / monitor output switching unit 116 based on the amplification degree (gain) specified by the control signals AGC0 to AGC to the A / D of the CPU 200 of the controller 20. Output to the conversion unit (signal VOUT).
As described above, when the OM signal that is a control signal from the controller 20 is at the L level, the sensor output / monitor output switching unit 116 selects the monitor output, and the amplifier 117 amplifies and outputs the monitor output.
In that case, if the output terminals are arranged for each block, the number of terminals becomes enormous, resulting in an increase in the size of the photoelectric conversion unit 10 and variations in the output signals of each block due to variations in the output circuit characteristics of each terminal. Therefore, in order to avoid this, in this embodiment, the output terminal is one terminal, that is, the output circuit is common to all the blocks, and the block is appropriately designated and output.

コントローラ20は、CPU200およびメモリ201を含んで構成される。
CPU200は、光電変換部10の各端子に制御信号を送信し、光電変換部10の光電変換部10の電荷蓄積を制御する。さらに、CPU200は、光電変換部10とシリアル通信を行い、エリアセンサ100に蓄積動作の設定を行う。
また、CPU200は、光電変換部10のエリアセンサ100において電荷蓄積中の場合には、各ブロックのモニタ出力をVOUTとして入力して、電荷蓄積を制御する。すなわち、CPU200は、モニタ出力VOUTを内蔵されたA/D変換器によりディジタル信号に変換し、蓄積レベル(蓄積量)の判定を行い、蓄積レベルが所定のレベルに達した場合には、ブロックを指定した蓄積停止コマンドを光電変換部10に対して送出する。
The controller 20 includes a CPU 200 and a memory 201.
The CPU 200 transmits a control signal to each terminal of the photoelectric conversion unit 10 and controls charge accumulation of the photoelectric conversion unit 10 of the photoelectric conversion unit 10. Furthermore, the CPU 200 performs serial communication with the photoelectric conversion unit 10 and sets the accumulation operation in the area sensor 100.
Further, when the area sensor 100 of the photoelectric conversion unit 10 is accumulating charges, the CPU 200 controls the charge accumulation by inputting the monitor output of each block as VOUT. That is, the CPU 200 converts the monitor output VOUT into a digital signal by a built-in A / D converter, determines the accumulation level (accumulation amount), and if the accumulation level reaches a predetermined level, the block is The designated accumulation stop command is sent to the photoelectric conversion unit 10.

また、CPU200は、各ブロック毎に、蓄積時間とモニタ出力に応じたゲイン設定を行い、そのゲイン設定をメモリ201に記憶させる。
すなわち、被写体が暗い場合や、コントラストが低い場合には、十分な蓄積量を得るのに時間がかかるため、各ブロック毎に、蓄積時間とモニタ出力に応じた最適なゲイン設定を行う。たとえば、明暗差が大きい場合にはゲインを小さく、明暗差が小さい場合にはゲインを大きく設定する。これにより、明暗差が小さい場合でも、蓄積時間を抑制しつつ早期に所定の信号レベルを得ることができる。
エリアセンサ100において電荷蓄積停止後は、センサ出力をVOUTとして入力し、光電変換部10からの制御信号ADをトリガとして、入力したセンサ出力をディジタルに変換して処理する。その際、メモリ201に記憶された各ブロック毎のゲインが読み出されて適用される。
Further, the CPU 200 performs gain setting corresponding to the accumulation time and the monitor output for each block, and stores the gain setting in the memory 201.
That is, when the subject is dark or when the contrast is low, it takes time to obtain a sufficient accumulation amount, so that an optimum gain setting corresponding to the accumulation time and the monitor output is performed for each block. For example, the gain is set to be small when the contrast is large, and the gain is set to be large when the contrast is small. As a result, even when the contrast is small, a predetermined signal level can be obtained early while suppressing the accumulation time.
After the charge accumulation is stopped in the area sensor 100, the sensor output is input as VOUT, and the input sensor output is converted to digital using the control signal AD from the photoelectric conversion unit 10 as a trigger and processed. At that time, the gain for each block stored in the memory 201 is read and applied.

メモリ201は、EEPROM等の不揮発性メモリを含んで構成され、光電変換部10の増幅器117のゲイン設定値を、エリアセンサ100の各ブロック毎に記憶する。   The memory 201 includes a nonvolatile memory such as an EEPROM, and stores the gain setting value of the amplifier 117 of the photoelectric conversion unit 10 for each block of the area sensor 100.

以上、光電変換部10およびコントローラ20の各構成要素について説明した。
次に、本実施形態における光電変換装置の動作について、図5,図6および図7のタイミングチャートに関連付けて説明する。
図5,図6および図7は、本実施形態における光電変換装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、(A)は光電変換部10の電源の起動状態を、(B)はリセット(RST)信号(L:アクティブ)を、(C)マスタクロック(MCLK)信号を、(D)はシリアルインタフェース103が行う通信状態を、(E)は制御信号CGを、(F)は制御信号CHを、(G)はエリアセンサ100の各ブロックの蓄積状態を、(H)は出力信号VOUT(モニタ出力/センサ出力)を、(I)は制御信号OMを、(J)は制御信号AS1〜4を、(K)は制御信号AGC0〜2を、(L)は制御信号THを、(M)は制御信号TMを、(N)は制御信号ATを、それぞれ示す。
なお、図5から図7にかけて、時系列的に各信号が推移する。
In the above, each component of the photoelectric conversion part 10 and the controller 20 was demonstrated.
Next, the operation of the photoelectric conversion apparatus according to this embodiment will be described with reference to the timing charts of FIGS.
5, FIG. 6 and FIG. 7 are timing charts for explaining the operation of the photoelectric conversion device in this embodiment. FIG. 5, (A) shows the startup state of the power supply of the photoelectric conversion unit 10, and (B) shows the reset ( (RST) signal (L: active), (C) master clock (MCLK) signal, (D) communication state performed by the serial interface 103, (E) control signal CG, and (F) control signal CH. (G) is an accumulation state of each block of the area sensor 100, (H) is an output signal VOUT (monitor output / sensor output), (I) is a control signal OM, (J) is a control signal AS1. 4, (K) indicates the control signals AGC 0 to 2, (L) indicates the control signal TH, (M) indicates the control signal TM, and (N) indicates the control signal AT.
Each signal changes in time series from FIG. 5 to FIG.

図5(A)に示すように、時刻t0に光電変換部10の電源が起動されると、ほどなくリセット信号がHレベル(図5(B))となり、所定の周波数を有するマスタークロックが動作する(図5(D))ことで、光電変換部10の各機能が動作可能状態となる。 まず、図5(D)が示すように、シリアルインタフェース103を介したシリアル通信により、コントローラ20が光電変換部10の初期設定を行う。   As shown in FIG. 5A, when the power source of the photoelectric conversion unit 10 is activated at time t0, the reset signal soon becomes H level (FIG. 5B), and the master clock having a predetermined frequency operates. By doing (FIG. 5D), each function of the photoelectric conversion unit 10 becomes operable. First, as illustrated in FIG. 5D, the controller 20 performs initial setting of the photoelectric conversion unit 10 by serial communication via the serial interface 103.

初期設定として、たとえば、ブロック座標指定コマンドにより、エリアセンサ100に対するブロック指定が行われる。前述したように、エリアセンサ100は、指定されたブロック毎に動作可能である。本説明においては、ブロックの指定は、図2(a)に例示したように、各ブロックの分割領域がお互いに接するように、15個のブロックに分割が行われたものとする。   As an initial setting, for example, block designation for the area sensor 100 is performed by a block coordinate designation command. As described above, the area sensor 100 can operate for each designated block. In this description, as shown in FIG. 2A, it is assumed that the blocks are divided into 15 blocks so that the divided areas of the blocks are in contact with each other.

図6において、時刻t1になると、コントローラ20のCPU200は、光電変換部10に対して電荷蓄積を指示する。すなわち、CPU200は、図6(E)に示すように、制御信号CGをHレベルからLレベルに変化させる。
これにより、光電変換部10は、エリアセンサ100の全ブロックの電荷蓄積を一斉に開始し、これに伴って、図6(G)に示すように、エリアセンサ100の各ブロックBLK1〜15の各ブロックが、時刻t1の後に、電荷蓄積中(Hレベル)となる。
また、図6(F)に示すように、蓄積中信号を表す制御信号CHは、少なくとも1個のブロックが電荷蓄積中であればHレベルする、すなわち、全ブロックの電荷蓄積状態のORの論理値を出力するので、時刻t1後ほどなく、制御信号CHはHレベルとなる。
In FIG. 6, at time t <b> 1, the CPU 200 of the controller 20 instructs the photoelectric conversion unit 10 to accumulate charges. That is, the CPU 200 changes the control signal CG from the H level to the L level as shown in FIG.
Thereby, the photoelectric conversion unit 10 starts the charge accumulation of all the blocks of the area sensor 100 all at once, and accordingly, as shown in FIG. 6G, each of the blocks BLK1 to 15 of the area sensor 100. The block is in charge accumulation (H level) after time t1.
Further, as shown in FIG. 6F, the control signal CH representing the accumulation signal is H level when at least one block is accumulating charges, that is, the OR logic of the charge accumulation state of all blocks. Since the value is output, the control signal CH becomes H level soon after time t1.

図6(H)が示す蓄積量のモニタ信号(モニタ出力)VOUTは、各ブロック毎に備えられた最大値検出部110および最小値検出部111により出力される信号である最大値(信号S110),最小値(信号S111)の差分値を、最大値・最小値差動部114で演算されて出力された信号である。
その際、コントローラ20より送信される制御信号AS1〜4(図6(J))により、所定のエリアセンサ100のブロックが指定され、コントローラ20より送信される制御信号AGC0〜2(図6(K))により、指定された各ブロックに応じたゲインが指定されるので、これらの制御信号に応じたモニタ出力VOUTが出力される。
各ブロック毎のモニタ出力VOUTは、CPU20に内蔵されたA/D変換器によりディジタル信号に変換され、CPU20において蓄積レベル(蓄積量)の判定が行われる。すなわち、モニタ出力VOUTが所定のレベル以上になり蓄積レベルが十分であるか否かが判断される。
なお、蓄積動作をしている間は、ブロックのセレクト信号(AS1〜4)を切り替えた場合でも、各ブロックのモニタ信号を順次A/D変換し、その結果から、蓄積量を判断し制御する。
The accumulation amount monitor signal (monitor output) VOUT shown in FIG. 6H is a maximum value (signal S110) which is a signal output by the maximum value detection unit 110 and the minimum value detection unit 111 provided for each block. , The difference value of the minimum value (signal S111) is calculated by the maximum value / minimum value differential unit 114 and output.
At this time, blocks of a predetermined area sensor 100 are designated by control signals AS1 to AS4 (FIG. 6 (J)) transmitted from the controller 20, and control signals AGC0 to AGC2 to 2 (FIG. 6 (K) Since the gain corresponding to each designated block is designated by ()), the monitor output VOUT corresponding to these control signals is output.
The monitor output VOUT for each block is converted into a digital signal by an A / D converter built in the CPU 20, and the accumulation level (accumulation amount) is determined in the CPU 20. That is, it is determined whether or not the monitor output VOUT is equal to or higher than a predetermined level and the accumulation level is sufficient.
During the accumulation operation, even when the block select signals (AS1 to AS4) are switched, the monitor signals of each block are sequentially A / D converted, and the accumulation amount is judged and controlled from the result. .

図6において、時刻t2になると、図6(G)に示すように、エリアセンサ100の2番目のブロック(BLK2)が、蓄積の飽和を回避するために、蓄積を自動停止(最大値自動停止)して、蓄積状態がオフ状態(Lレベル)となる。
すなわち、2番目のブロック(BLK2)のために設けられたセンサ信号処理部11の最大値検出部110の出力信号S110を、最大値比較部113において所定の飽和レベル(停止レベル)と比較し、出力信号S110が飽和レベルを越える場合、すなわち、エリアセンサ100の電荷蓄積が飽和レベルに達したと判断した場合には、出力信号S113をHレベルとする。
これにより、光電変換部10は、2番目のブロック(BLK2)のみエリアセンサ100の蓄積を停止させる。
In FIG. 6, at time t2, as shown in FIG. 6G, the second block (BLK2) of the area sensor 100 automatically stops accumulation (maximum value automatic stop) in order to avoid accumulation saturation. ) And the accumulation state is turned off (L level).
That is, the output signal S110 of the maximum value detection unit 110 of the sensor signal processing unit 11 provided for the second block (BLK2) is compared with a predetermined saturation level (stop level) in the maximum value comparison unit 113, When the output signal S110 exceeds the saturation level, that is, when it is determined that the charge accumulation of the area sensor 100 has reached the saturation level, the output signal S113 is set to the H level.
Thereby, the photoelectric conversion unit 10 stops the accumulation of the area sensor 100 only in the second block (BLK2).

なお、電荷蓄積中の間、コントローラ20のCPU200が、各ブロックが蓄積中か否かについての情報を要求する「各ブロック蓄積状況受信コマンド」を送信すると、図6(D)に示すとおり、当該コマンドを受信した光電変換部10は、各ブロックに対応するセンサ信号処理部11の最大値比較部113の出力信号S113をモニタして、各ブロックが蓄積中であるか否か(蓄積状態)を判断し、その結果をシリアル通信によりコントローラ20に応答する(図6(D)の「蓄積状況受信」)。
上述のように、光電変換部10が2番目のブロック(BLK2)のみ蓄積を停止させた場合には、コントローラ20は、上記「各ブロック蓄積状況受信コマンド」に対する応答により、2番目のブロック(BLK2)の蓄積が停止されたことを認識することができる。
During the charge accumulation, when the CPU 200 of the controller 20 transmits the “each block accumulation status reception command” requesting information about whether or not each block is accumulating, the command is transmitted as shown in FIG. The received photoelectric conversion unit 10 monitors the output signal S113 of the maximum value comparison unit 113 of the sensor signal processing unit 11 corresponding to each block, and determines whether or not each block is accumulating (accumulation state). The result is returned to the controller 20 by serial communication (“Accumulation status reception” in FIG. 6D).
As described above, when the photoelectric conversion unit 10 stops the accumulation of only the second block (BLK2), the controller 20 responds to the “each block accumulation status reception command” in response to the second block (BLK2). ) Accumulation can be recognized.

図6において、時刻t3になると、CPU200は、逐次A/D変換するモニタ出力VOUTが所定レベルに達することにより、蓄積レベル(蓄積量)が十分であると判断し、光電変換部10に対して「蓄積停止コマンド」を送信する(図6(D)の「蓄積停止」)。
「蓄積停止コマンド」は、制御信号AS1〜4によりブロックを指定して蓄積を停止させることが可能であるが、図6のタイミングチャートに示す例では、すべてのブロックの蓄積レベルが十分であると判断し、すべてのブロックの蓄積を停止させる場合を示している。
すなわち、コントローラ20のCPU200は、全ブロックを指定した「蓄積停止コマンド」をシリアル通信により送出し、「蓄積停止コマンド」を受信した光電変換部10は、その後すべてのブロックの蓄積を停止する。
また、図6(F)に示すとおり、すべてのブロックの蓄積が停止され、蓄積状態がオフ状態(図6(G)のBLK1〜15がすべてLレベル)となると、各ブロックの蓄積状態の信号のOR論理値を示す制御信号CHが、HレベルからLレベルに変化するので(図6(F))、コントローラ20は、制御信号CHをモニタすることで、すべてのブロックの蓄積状態がオフ状態(蓄積停止)となったことを確認することができる。
In FIG. 6, at time t <b> 3, the CPU 200 determines that the accumulation level (accumulation amount) is sufficient when the monitor output VOUT for successive A / D conversion reaches a predetermined level, and the photoelectric conversion unit 10 An “accumulation stop command” is transmitted (“accumulation stop” in FIG. 6D).
The “accumulation stop command” can stop the accumulation by designating a block by the control signals AS1 to AS4. However, in the example shown in the timing chart of FIG. 6, the accumulation level of all the blocks is sufficient. This shows a case where the judgment is made and accumulation of all blocks is stopped.
That is, the CPU 200 of the controller 20 sends out an “accumulation stop command” designating all blocks by serial communication, and the photoelectric conversion unit 10 that has received the “accumulation stop command” thereafter stops accumulating all blocks.
Further, as shown in FIG. 6F, when the accumulation of all the blocks is stopped and the accumulation state is turned off (BLK 1 to 15 in FIG. 6G are all at L level), the signal of the accumulation state of each block Since the control signal CH indicating the OR logic value of the signal changes from the H level to the L level (FIG. 6F), the controller 20 monitors the control signal CH, so that the accumulation state of all the blocks is in the OFF state. It can be confirmed that (accumulation stop) has been reached.

以上の動作により、蓄積動作が完了したので、次にエリアセンサ100のセンサ信号を出力させる。エリアセンサ100のセンサ信号を出力させるためには、光電変換部10のセンサ出力/モニタ出力切替部116において、センサ信号を選択させる必要がある。
そのため、図6(I)に示すように、コントローラ20のCPU200は、時刻t4において、制御信号OMをLレベルからHレベルに変化させる。
これにより、光電変換部10では、センサ出力/モニタ出力切替部116において、モニタ信号(モニタ出力)からセンサ信号(センサ出力)への切り替えが行われ、センサデータ/最小値SH差動部115の出力信号S115、すなわち、サンプルホールドされた最小値信号(S112)とセンサ信号の差分値が増幅器117により増幅され、VOUTとして出力されることになる(図6(H))。
Since the accumulation operation is completed by the above operation, the sensor signal of the area sensor 100 is output next. In order to output the sensor signal of the area sensor 100, it is necessary to select the sensor signal in the sensor output / monitor output switching unit 116 of the photoelectric conversion unit 10.
Therefore, as shown in FIG. 6I, the CPU 200 of the controller 20 changes the control signal OM from the L level to the H level at time t4.
Thereby, in the photoelectric conversion unit 10, the sensor output / monitor output switching unit 116 switches from the monitor signal (monitor output) to the sensor signal (sensor output), and the sensor data / minimum value SH differential unit 115 The output signal S115, that is, the difference value between the sampled and held minimum value signal (S112) and the sensor signal is amplified by the amplifier 117 and output as VOUT (FIG. 6H).

その際、先ず、コントローラ20は、シリアル通信により「センサデータ出力レート選択コマンド」を光電変換部10に対して送信し、センサ出力VOUTの転送レートを指定する。前述したとおり、転送レートは、マスタークロック(MCLK)の1/16,1/64,1/128,1/256,1/512の中から設定することが可能であり、コントローラ20のCPU200のA/D変換速度に応じた転送レートを選択・指定して、上記コマンドを送信する。
また、コントローラ20は、光電変換部10に出力させるブロックを制御信号AS1〜4により指定する。
At that time, first, the controller 20 transmits a “sensor data output rate selection command” to the photoelectric conversion unit 10 by serial communication, and designates the transfer rate of the sensor output VOUT. As described above, the transfer rate can be set from 1/16, 1/64, 1/128, 1/256, and 1/512 of the master clock (MCLK). Select / designate transfer rate according to / D conversion speed and send the above command.
Moreover, the controller 20 designates the block to be output to the photoelectric conversion unit 10 by the control signals AS1 to AS4.

そして、コントローラ20は、出力対象のブロックの増幅器117のゲインとして、メモリ202が記憶する蓄積終了時のゲインを、制御信号AGC0〜2により指定する。
各ブロックに対するゲインは、前述したとおり、明暗差が小さい場合には大きく、明暗差が大きい場合には小さく設定されているので、明暗差が小さい被写体に対するセンサ出力VOUTについても、極めて高精度にA/D変換を行うことが可能となる。
たとえば、100:90の被写体を100の分解能でA/D変換しても、90〜100の信号を得るのみであるが、10倍増幅してA/D変換すれば、0〜100の信号を得ることができ、10倍の分解能を持ったA/D変換器を使用したことと同等となり、高精度にA/D変換を行うことができる。
Then, the controller 20 designates the gain at the end of accumulation stored in the memory 202 as the gain of the amplifier 117 of the block to be output by the control signals AGC0 to AGC2.
As described above, the gain for each block is set to be large when the light / dark difference is small and small when the light / dark difference is large. / D conversion can be performed.
For example, even if a 100: 90 subject is A / D converted at a resolution of 100, only a signal of 90 to 100 is obtained, but if it is amplified 10 times and A / D converted, a signal of 0 to 100 is obtained. This is equivalent to using an A / D converter having 10 times the resolution, and A / D conversion can be performed with high accuracy.

そして、図6(L)に示すとおり、時刻t5において、コントローラ20が制御信号THをLレベルにすると、光電変換部10は、制御信号AS1〜4で指定されたブロックのセンサデータの出力(センサ出力)を開始する。
その際、図6(N)に示すように、光電変換部10側から出力される制御信号ATに同期して、コントローラ20のCPU200は、1画素毎の出力を取り込んでA/D変換を行う。すなわち、図6(N)に示すパルス波形の制御信号ATがLレベルからHレベルに切り替わるタイミングで、光電変換部10が出力する画素信号が切り替わり、制御信号ATがHレベルからLレベルに変換するタイミングにおいて、各画素のセンサデータが安定したタイミングとなるので、CPU200は、制御信号ATがHレベルからLレベルに変化するタイミングでA/D変換を開始する。
図6に示す例では、図6(J)に示すとおり、まず1番目のブロック(BLK1)が選択され、そのセンサデータが取り込まれてA/D変換が行われている。
Then, as shown in FIG. 6 (L), when the controller 20 sets the control signal TH to the L level at time t5, the photoelectric conversion unit 10 outputs sensor data output (sensors) of the block designated by the control signals AS1 to AS4. Output).
At that time, as shown in FIG. 6 (N), in synchronization with the control signal AT output from the photoelectric conversion unit 10 side, the CPU 200 of the controller 20 takes in the output for each pixel and performs A / D conversion. . That is, at the timing when the control signal AT having the pulse waveform shown in FIG. 6N is switched from the L level to the H level, the pixel signal output from the photoelectric conversion unit 10 is switched, and the control signal AT is converted from the H level to the L level. At the timing, since the sensor data of each pixel becomes stable, the CPU 200 starts A / D conversion at the timing when the control signal AT changes from H level to L level.
In the example shown in FIG. 6, as shown in FIG. 6 (J), the first block (BLK1) is first selected, its sensor data is taken in, and A / D conversion is performed.

時刻t5以降は、図7に示すように、順次各ブロックがコントローラ20により選択され、光電変換部10の各ブロックのセンサデータVOUTがコントローラ20に取り込まれてA/D変換が行われる。
図7では、(J)に示すように、ブロック6および7が指定されて、各ブロックのセンサデータVOUTがコントローラ20に取り込まれてA/D変換が行われている。
After time t5, as shown in FIG. 7, the respective blocks are sequentially selected by the controller 20, and the sensor data VOUT of each block of the photoelectric conversion unit 10 is taken into the controller 20 and A / D conversion is performed.
In FIG. 7, as shown in (J), blocks 6 and 7 are designated, and sensor data VOUT of each block is taken into the controller 20 and A / D conversion is performed.

なお、各ブロックのセンサデータの転送は、各ブロックのすべての画素のデータを出力し終えた時点で停止する。
また、各ブロックのすべての画素のデータ出力が終了していない場合であっても、コントローラ20側で制御信号THをLレベルからHレベルに戻すことにより、その時点で途中停止することができる。すなわち、各ブロックのセンサ出力の中で必要な部分のデータを取り出した後に、不要な部分のデータ転送を打ち切ってすみやかに次の処理を行うことができるように、コントローラ20側でデータ転送を停止させることができる(データ転送停止処理)。
これにより、データ転送時間の短縮につながり、全体の処理時間の短縮させることが可能となる。
Note that the transfer of the sensor data of each block stops when the output of the data of all the pixels of each block is completed.
Even if the data output of all the pixels in each block has not been completed, the controller 20 can return the control signal TH from the L level to the H level to stop the data output at that time. In other words, after extracting the necessary data from the sensor output of each block, the controller 20 stops the data transfer so that the next process can be performed immediately after the unnecessary data transfer is aborted. (Data transfer stop processing).
As a result, the data transfer time is shortened, and the overall processing time can be shortened.

また、図7(D)に示すように、データ転送処理を高速化するため、コントローラ20は、「センサデータ出力レート選択コマンド」によりデータ転送レートを適宜切り替える。すなわち、各ブロックのセンサデータのうち、必要な部分のデータ以外は、転送レートを最高速度に設定し、必要な部分のデータについては、CPU200がA/D変換可能な速度まで、転送レートを低減する制御を行う。
これにより、上述したデータ転送停止処理同様、センサデータ転送の短縮につながり、全体の処理時間を短縮させることが可能となる。
Also, as shown in FIG. 7D, in order to speed up the data transfer process, the controller 20 switches the data transfer rate as appropriate by the “sensor data output rate selection command”. That is, among the sensor data of each block, the transfer rate is set to the maximum speed for data other than the necessary part, and the transfer rate is reduced to the speed at which the CPU 200 can perform A / D conversion for the necessary part of data. Control.
As a result, like the data transfer stop process described above, the sensor data transfer is shortened, and the entire processing time can be shortened.

以上説明したように、本実施形態の光電変換装置によれば、それぞれ同一の像が形成されるエリアセンサ100の1対の受光面100a,100bと、1対のエリアセンサ受光面100a,100bのうち一方の出力の最大値を得る最大値検出部110と、最小値を得る最小値検出部111と、最大値と最小値の差分値(モニタ出力)を演算する最大値・最小値差動部114と、最小値検出部111が出力する最小値をサンプルホールドする最小値サンプルホールド部112と、最小値サンプルホールド部112によりサンプルホールドされた最小値と1対のエリアセンサ受光面100a,100bのうち他方の出力との差分値(センサ出力)を演算するセンサデータ/最小値SH差動部115と、モニタ出力またはセンサ出力のいずれかを選択して出力するセンサ出力/モニタ出力切替部116と、モニタ出力またはセンサ出力を増幅して出力する増幅器117と、CPU200を含む外部のコントローラ20とシリアル通信を行うシリアルインタフェース103と、CPU200から制御信号を受信する制御信号インタフェース104とを光電変換部10が有し、CPU200からの制御信号によりモニタ出力が選択されると、エリアセンサ100の電荷蓄積に応じたモニタ出力により、コントローラ20は、蓄積制御を行い、蓄積動作が完了した場合には蓄積動作を停止させると同時に、CPU200からの制御信号によりセンサ出力を選択して処理するように構成した。
その際、光電変換部10は、シリアル通信を介して、コントローラ20によりエリアセンサ受光面100a,100bのブロック領域(センサ座標)が指定され、指定された各ブロックに対してモニタ信号を生成するが、出力端子は全ブロックで共通とするように構成した。
したがって、以下の効果を得ることができる。
As described above, according to the photoelectric conversion device of this embodiment, the pair of light receiving surfaces 100a and 100b and the pair of area sensor light receiving surfaces 100a and 100b of the area sensor 100 on which the same image is formed, respectively. A maximum value detecting unit 110 for obtaining the maximum value of one of the outputs, a minimum value detecting unit 111 for obtaining the minimum value, and a maximum / minimum value differential unit for calculating a difference value (monitor output) between the maximum value and the minimum value. 114, a minimum value sample hold unit 112 that samples and holds the minimum value output from the minimum value detection unit 111, a minimum value sampled and held by the minimum value sample hold unit 112, and a pair of area sensor light receiving surfaces 100a and 100b. Sensor data / minimum value SH differential unit 115 for calculating a difference value (sensor output) from the other output, and either monitor output or sensor output The sensor output / monitor output switching unit 116 to be selected and output, the amplifier 117 that amplifies and outputs the monitor output or the sensor output, the serial interface 103 that performs serial communication with the external controller 20 including the CPU 200, and the control from the CPU 200. When the photoelectric conversion unit 10 has a control signal interface 104 that receives a signal and a monitor output is selected by a control signal from the CPU 200, the controller 20 accumulates by the monitor output corresponding to the charge accumulation of the area sensor 100. When the accumulation operation is completed, the accumulation operation is stopped, and at the same time, the sensor output is selected and processed by a control signal from the CPU 200.
At that time, the photoelectric conversion unit 10 designates block areas (sensor coordinates) of the area sensor light receiving surfaces 100a and 100b by the controller 20 via serial communication, and generates a monitor signal for each designated block. The output terminal is configured to be common to all blocks.
Therefore, the following effects can be obtained.

上述したように、本実施形態の光電変換装置は、最大値検出部110と最小値検出部111を、それぞれ同一の像が形成されるエリアセンサ100の1対の受光面100a,100bのどちらか一方に構成したので、それぞれのエリアセンサからモニタ信号を取り出す必要がなく、配線を含めた回路規模を極小化できる実装上の効果がある。
また、一方のエリアセンサをモニタしている間、他方のエリアセンサの蓄積動作を行うため、全体の処理時間が低減し、高速な焦点検出が可能となる。
As described above, in the photoelectric conversion device according to the present embodiment, the maximum value detection unit 110 and the minimum value detection unit 111 are set to either one of the pair of light receiving surfaces 100a and 100b of the area sensor 100 on which the same image is formed. Since it is configured as one, it is not necessary to take out monitor signals from the respective area sensors, and there is an effect in mounting that the circuit scale including wiring can be minimized.
In addition, while one area sensor is being monitored, the accumulation operation of the other area sensor is performed, so that the overall processing time is reduced and high-speed focus detection is possible.

上述したように、最大値検出部110と最小値検出部111は各ブロック毎に配され、各ブロックに対するモニタ出力端子を共通としているので、各ブロック毎にモニタ出力端子を有する場合と比較して、各ブロック間の出力回路特性のばらつきを低減でき、かつ、光電変換部10の小型化が可能となる。   As described above, the maximum value detection unit 110 and the minimum value detection unit 111 are arranged for each block and share a monitor output terminal for each block. Therefore, as compared with the case where each block has a monitor output terminal. The variation in the output circuit characteristics between the blocks can be reduced, and the photoelectric conversion unit 10 can be downsized.

上述のブロック領域指定(センサ座標指定)は、各エリアセンサ受光面100a,100bに対して共通の座標に設定され、一方の受光面の各ブロックの蓄積制御結果に基づいて、他方の受光面の対応する同一座標のブロックのセンサ出力が処理されるので、各ブロック毎の明暗度、コントラストに応じた精度の高い蓄積制御が可能となる。   The block area designation (sensor coordinate designation) described above is set to a common coordinate for each area sensor light receiving surface 100a, 100b, and based on the accumulation control result of each block on one light receiving surface, Since the sensor output of the corresponding block of the same coordinate is processed, it is possible to perform highly accurate accumulation control according to the brightness and contrast for each block.

本実施形態の光電変換装置は、コントローラ20からの制御信号(制御信号CG)によりエリアセンサ100の蓄積を開始し、コントローラ20からのコマンド(蓄積停止コマンド)を受信してエリアセンサ100の蓄積を終了し、蓄積が終了するとセンサ信号を出力するが、これらの動作については、ブロックを選択・指定して独立に行うので、エリアセンサ100の各ブロック単位での最適な制御を行うことが可能である。たとえば、特定のブロックの蓄積レベルが十分な状態に達した場合には、その特定のブロックのみの蓄積を停止させることが可能である。   The photoelectric conversion device of this embodiment starts accumulation of the area sensor 100 by a control signal (control signal CG) from the controller 20, receives a command (accumulation stop command) from the controller 20, and accumulates the area sensor 100. When the storage is completed, a sensor signal is output. However, since these operations are performed independently by selecting and specifying a block, it is possible to perform optimal control for each block of the area sensor 100. is there. For example, when the accumulation level of a specific block reaches a sufficient state, the accumulation of only the specific block can be stopped.

本実施形態の光電変換装置は、コントローラ20により、蓄積時間とモニタ出力に応じた増幅器117のゲイン設定が各ブロック毎になされるので、被写体が暗い場合やコントラストが低い場合でも、蓄積時間を抑制しつつ所定の信号レベルをすみやかに得ることができる。
また、各ブロックに対するゲインは、明暗差が小さい場合には大きく、明暗差が大きい場合には小さく設定されるので、明暗差が小さい被写体に対するセンサ出力VOUTについても、極めて高精度にA/D変換を行うことが可能となる。
In the photoelectric conversion device of this embodiment, the gain of the amplifier 117 corresponding to the accumulation time and the monitor output is set for each block by the controller 20, so that the accumulation time is suppressed even when the subject is dark or the contrast is low. However, a predetermined signal level can be obtained promptly.
Also, the gain for each block is set to be large when the contrast is small and small when the contrast is large. Therefore, the sensor output VOUT for a subject with a small contrast is A / D converted with extremely high accuracy. Can be performed.

本実施形態の光電変換装置は、図8および図9で示すように、AF機能付カメラ(撮像装置)の自動焦点検出装置に適用可能である。
かかる場合には、上述したとおり、本実施形態の光電変換装置により、広範囲な領域において精度が高く高速に光電変換出力が得られ、得られた光電変換出力に基づいて焦点ずれ量を演算し、焦点ずれ量がゼロとなるように撮影レンズを駆動するので、高速で精度の高い焦点検出が可能となる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the photoelectric conversion device of this embodiment can be applied to an automatic focus detection device of a camera with an AF function (imaging device).
In such a case, as described above, the photoelectric conversion device of the present embodiment can obtain a photoelectric conversion output with high accuracy and high speed in a wide area, calculate the defocus amount based on the obtained photoelectric conversion output, Since the photographic lens is driven so that the amount of defocus is zero, high-speed and high-precision focus detection can be performed.

本実施形態における光電変換装置の回路ブロック図の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the circuit block diagram of the photoelectric conversion apparatus in this embodiment. エリアセンサ受光面のブロックにより分割する態様を例示する図であり、(a)は、各ブロックの境界が接する態様を、(b)は、各ブロックの境界が接していない態様を、それぞれ示す。It is a figure which illustrates the aspect divided | segmented by the block of an area sensor light-receiving surface, (a) shows the aspect which the boundary of each block touches, (b) shows the aspect which the boundary of each block does not touch, respectively. 本実施形態における光電変換装置の各端子を例示する図であり、(A)は、各端子名を、(B)は、各端子に対応する信号の光電変換装置に対する入出力状態を、(C)は、各端子に対応する信号の機能を、それぞれ示す。It is a figure which illustrates each terminal of the photoelectric conversion apparatus in this embodiment, (A) is each terminal name, (B) is the input / output state with respect to the photoelectric conversion apparatus of the signal corresponding to each terminal, (C ) Indicates the function of the signal corresponding to each terminal. 本実施形態の光電変換装置において、蓄積時間に対する各出力信号の変化を例示する図であり、(a)は、蓄積時間に対する出力信号S110,111の変化を、(b)は、蓄積時間に対する出力信号S114の変化を、それぞれ示す。In the photoelectric conversion apparatus of this embodiment, it is a figure which illustrates the change of each output signal with respect to accumulation time, (a) is a change of output signal S110,111 with respect to accumulation time, (b) is an output with respect to accumulation time. Changes in the signal S114 are shown respectively. 本実施形態における光電変換装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the operation of the photoelectric conversion device according to the present embodiment. 本実施形態における光電変換装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the operation of the photoelectric conversion device according to the present embodiment. 本実施形態における光電変換装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the operation of the photoelectric conversion device according to the present embodiment. 撮像装置における被写体光の進行を図解した図である。It is the figure which illustrated progress of subject light in an imaging device. 焦点検出装置のAF光学モジュールの結像状態を図解した図である。It is the figure which illustrated the image formation state of AF optical module of a focus detection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10…光電変換部
100…エリアセンサ
100a,100b…エリアセンサ受光面
102…タイミングジェネレータ
103…シリアルインタフェース
104…制御信号インタフェース
11…センサ信号処理部
110…最大値検出部
111…最小値検出部
112…最小値サンプルホールド部
113…最大値比較部
114…最大値・最小値差動部
115…センサデータ/最小値SH差動部
116…センサ出力/モニタ出力切替部
117…増幅器
20…コントローラ
200…CPU
201…メモリ
702…撮影レンズ
703…ミラー
704…AF光学モジュール
801…視野マスク
802…コンデンサレンズ
803…絞りマスク
804…一対の再結像レンズ
804a,804b…再結像レンズ
805…光電変換素子
705…撮影用光電変換素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Photoelectric conversion part 100 ... Area sensor 100a, 100b ... Area sensor light-receiving surface 102 ... Timing generator 103 ... Serial interface 104 ... Control signal interface 11 ... Sensor signal processing part 110 ... Maximum value detection part 111 ... Minimum value detection part 112 ... Minimum value sample hold unit 113 ... Maximum value comparison unit 114 ... Maximum value / minimum value differential unit 115 ... Sensor data / minimum value SH differential unit 116 ... Sensor output / monitor output switching unit 117 ... Amplifier 20 ... Controller 200 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 ... Memory 702 ... Shooting lens 703 ... Mirror 704 ... AF optical module 801 ... Field mask 802 ... Condenser lens 803 ... Aperture mask 804 ... A pair of re-imaging lens 804a, 804b ... Re-imaging lens 805 ... Photoelectric conversion element 705 ... Photoelectric conversion element for photography

Claims (10)

受光部が2次元に配置された1対のエリアセンサと、
エリアセンサを複数のブロックに分割指定する分割指定手段と、
前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、
前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、
前記露光最大値と前記露光最小値によりモニタ信号を生成するモニタ出力手段と
を有することを特徴とする光電変換装置。
A pair of area sensors in which the light receiving portions are two-dimensionally arranged;
A division designation means for dividing the area sensor into a plurality of blocks;
Maximum value detecting means for detecting an exposure maximum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors;
Minimum value detecting means for detecting an exposure minimum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors;
And a monitor output means for generating a monitor signal based on the maximum exposure value and the minimum exposure value.
受光部が2次元に配置された1対のエリアセンサと、
エリアセンサを複数のブロックに分割指定する分割指定手段と、
前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、
前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、
前記露光最大値と前記露光最小値によりモニタ信号を生成するモニタ出力手段と、
ブロックを選択するブロック選択手段と
を有し、
前記最大値検出手段と前記最小値検出手段は各ブロック毎に配され、前記ブロック選択手段において選択されたブロックのモニタ信号を、各ブロック共通の出力段に出力すること
を特徴とする光電変換装置。
A pair of area sensors in which the light receiving portions are two-dimensionally arranged;
A division designation means for dividing the area sensor into a plurality of blocks;
Maximum value detecting means for detecting an exposure maximum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors;
Minimum value detecting means for detecting an exposure minimum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors;
Monitor output means for generating a monitor signal based on the maximum exposure value and the minimum exposure value;
Block selection means for selecting a block, and
The maximum value detection means and the minimum value detection means are arranged for each block, and output a monitor signal of the block selected by the block selection means to an output stage common to each block. .
前記分割指定手段で指定されるセンサ座標は、1対のエリアセンサの中の共通の座標であること
を特徴とする請求項1または2に記載の光電変換装置。
The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the sensor coordinates designated by the division designation unit are common coordinates in a pair of area sensors.
エリアセンサの蓄積を開始する蓄積開始手段と、
エリアセンサの蓄積を終了する蓄積終了手段と、
蓄積終了後、センサ信号を出力するセンサ信号出力手段と、
ブロックを選択するブロック選択手段と
をさらに有し、
ブロック選択手段は、前記蓄積開始手段、前記蓄積終了手段、前記モニタ出力手段、および前記センサ信号出力手段のうち、2つ以上の手段に対して作用すること
を特徴とする請求項1記載の光電変換装置。
Accumulation start means for starting accumulation of area sensors;
Accumulation end means for ending accumulation of the area sensor;
Sensor signal output means for outputting a sensor signal after the accumulation,
Block selection means for selecting a block, and
2. The photoelectric device according to claim 1, wherein the block selection unit acts on two or more units among the accumulation start unit, the accumulation end unit, the monitor output unit, and the sensor signal output unit. Conversion device.
エリアセンサの蓄積を開始する蓄積開始手段と、
エリアセンサの蓄積を終了する蓄積終了手段と、
蓄積終了後、センサ信号を出力するセンサ信号出力手段と、
をさらに有し、
ブロック選択手段は、前記蓄積開始手段、前記蓄積終了手段、前記モニタ出力手段、および前記センサ信号出力手段のうち、2つ以上の手段に対して作用すること
を特徴とする請求項2記載の光電変換装置。
Accumulation start means for starting accumulation of area sensors;
Accumulation end means for ending accumulation of the area sensor;
Sensor signal output means for outputting a sensor signal after the accumulation,
Further comprising
3. The photoelectric device according to claim 2, wherein the block selection unit acts on two or more units among the accumulation start unit, the accumulation end unit, the monitor output unit, and the sensor signal output unit. Conversion device.
被写体の光束を入射する撮影レンズと、受光部が2次元に配置され、前記被写体の光束が結像される1対のエリアセンサと、前記1対のエリアセンサのセンサ出力に基づいて焦点ずれ量を演算し、前記焦点ずれ量がゼロとなるように前記撮影レンズを駆動する自動焦点検出装置であって、
前記エリアセンサを複数のブロックに分割指定する分割指定手段と、
前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、
前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、
前記露光最大値と前記露光最小値によりモニタ信号を生成するモニタ出力手段と、
前記モニタ信号に応じてセンサの蓄積を終了し、前記1対のエリアセンサの他方のエリアセンサのセンサ信号と前記露光最小値の差分値を演算し、前記差分値を前記1対のエリアセンサのセンサ出力とするセンサ出力手段と
を有することを特徴とする自動焦点検出装置。
An imaging lens for receiving the luminous flux of the subject, a light receiving unit arranged two-dimensionally, a pair of area sensors on which the luminous flux of the subject is imaged, and a defocus amount based on the sensor output of the pair of area sensors And an automatic focus detection device for driving the photographing lens so that the amount of defocus is zero,
Division designation means for dividing and designating the area sensor into a plurality of blocks;
Maximum value detecting means for detecting an exposure maximum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors;
Minimum value detecting means for detecting an exposure minimum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors;
Monitor output means for generating a monitor signal based on the maximum exposure value and the minimum exposure value;
In response to the monitor signal, accumulation of the sensor is terminated, a difference value between the sensor signal of the other area sensor of the pair of area sensors and the minimum exposure value is calculated, and the difference value is calculated by the pair of area sensors. An automatic focus detection apparatus comprising: sensor output means for outputting a sensor.
被写体の光束を入射する撮影レンズと、受光部が2次元に配置され、前記被写体の光束が結像される1対のエリアセンサと、前記1対のエリアセンサのセンサ出力に基づいて焦点ずれ量を演算し、前記焦点ずれ量がゼロとなるように前記撮影レンズを駆動する自動焦点検出装置であって、
前記エリアセンサを複数のブロックに分割指定する分割指定手段と、
前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、
前記1対のエリアセンサの一方のエリアセンサに対して、分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、
前記露光最大値と前記露光最小値によりモニタ信号を生成するモニタ出力手段と、
前記モニタ信号に応じてセンサの蓄積を終了し、前記1対のエリアセンサの他方のエリアセンサのセンサ信号と前記露光最小値の差分値を演算し、前記差分値を前記1対のエリアセンサのセンサ出力とするセンサ出力手段と、
ブロックを選択するブロック選択手段と
を有し、
前記最大値検出手段と前記最小値検出手段は各ブロック毎に配され、前記ブロック選択手段において選択されたブロックのモニタ信号を、各ブロック共通の出力段に出力すること
を特徴とする自動焦点検出装置。
An imaging lens for receiving the luminous flux of the subject, a light receiving unit arranged two-dimensionally, a pair of area sensors on which the luminous flux of the subject is imaged, and a defocus amount based on the sensor output of the pair of area sensors And an automatic focus detection device for driving the photographing lens so that the amount of defocus is zero,
Division designation means for dividing and designating the area sensor into a plurality of blocks;
Maximum value detecting means for detecting an exposure maximum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors;
Minimum value detecting means for detecting an exposure minimum value of each divided block with respect to one area sensor of the pair of area sensors;
Monitor output means for generating a monitor signal based on the maximum exposure value and the minimum exposure value;
In response to the monitor signal, accumulation of the sensor is terminated, a difference value between the sensor signal of the other area sensor of the pair of area sensors and the minimum exposure value is calculated, and the difference value is calculated by the pair of area sensors. Sensor output means for sensor output;
Block selection means for selecting a block, and
The maximum value detection means and the minimum value detection means are arranged for each block, and output a monitor signal of the block selected by the block selection means to an output stage common to each block. apparatus.
前記分割指定手段で指定されるセンサ座標は、1対のエリアセンサの中の共通の座標であること
を特徴とする請求項6または7に記載の自動焦点検出装置。
The automatic focus detection apparatus according to claim 6 or 7, wherein the sensor coordinates designated by the division designation means are common coordinates in a pair of area sensors.
エリアセンサの蓄積を開始する蓄積開始手段と、
エリアセンサの蓄積を終了する蓄積終了手段と、
ブロックを選択するブロック選択手段と
をさらに有し、
ブロック選択手段は、前記蓄積開始手段、前記蓄積終了手段、および前記モニタ出力手段のうち、2つ以上の手段に対して作用すること
を特徴とする請求項6記載の自動焦点検出装置。
Accumulation start means for starting accumulation of area sensors;
Accumulation end means for ending accumulation of the area sensor;
Block selection means for selecting a block, and
The automatic focus detection apparatus according to claim 6, wherein the block selection unit acts on two or more units among the accumulation start unit, the accumulation end unit, and the monitor output unit.
エリアセンサの蓄積を開始する蓄積開始手段と、
エリアセンサの蓄積を終了する蓄積終了手段と、
をさらに有し、
ブロック選択手段は、前記蓄積開始手段、前記蓄積終了手段、および前記モニタ出力手段のうち、2つ以上の手段に対して作用すること
を特徴とする請求項7記載の自動焦点検出装置。
Accumulation start means for starting accumulation of area sensors;
Accumulation end means for ending accumulation of the area sensor;
Further comprising
The automatic focus detection apparatus according to claim 7, wherein the block selection unit acts on two or more units among the accumulation start unit, the accumulation end unit, and the monitor output unit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008118207A (en) * 2006-10-31 2008-05-22 Olympus Corp Photoelectric converter and focus detector
JP2008176114A (en) * 2007-01-19 2008-07-31 Nikon Corp Focus detecting device and imaging apparatus
JP2009246757A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Casio Comput Co Ltd Imaging device, imaging method and program

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