JP2006134928A - Photoelectric converter, photoelectric converter for photometry automatic focusing, and imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high accuracy of measurement and large measuring range in which dynamic range does not become narrow, and measurable ranges of light quantity and temperature do not become narrow, even when the supply voltage of a photoelectric converter is changed. <P>SOLUTION: The photoelectric converter includes a photodiode 1 using a pn junction, a logarithmic transformation portion C1 which transforms a photocurrent generated in the photodiode 1 into a logarithmic compression voltage, an inverting amplifier circuit C2 which amplifies output of the logarithmic transformation portion C1, an Is compensation circuit C3 which corrects the diode reverse saturation current property of pn junction from the output of the inverting amplifier circuit C2, an amplifier C4 which amplifies the output of the Is compensation circuit C3. The amplifier C4 switches the amount of gain and the amount of DC offset according to the supply voltage Vc of a reference voltage source 4 between two different patterns, by switching the connecting state of a plurality of resistive elements 15-19 for specifying the amount of gain and the amount of offset by analog switches 20-23. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光電変換装置、測光自動焦点用光電変換装置、及び撮像装置に係り、特にカメラの測光装置に用いられる自動焦点測光用光電変換装置及び撮像装置に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device, a photometric autofocus photoelectric conversion device, and an imaging device, and more particularly to an autofocus photometric photoelectric conversion device and an imaging device used in a photometry device of a camera.

光電変換装置には、入力光に対して光信号量が線形となるもののほかに、広いダイナミックレンジを得るために光信号を対数に比例した信号に変換して出力するものが知られている。このような対数圧縮光電変換装置として、LOGアンプを利用したものがある。対数圧縮にダイオードを用いる場合、飽和電流Isのばらつきを補償する回路を設けることが一般的であり、Is補償回路をセンサ内蔵の温度計として利用する例もある(例えば、特許文献1参照)。以下、図7を用いて、従来技術について説明する。   As a photoelectric conversion device, there is known a device that converts an optical signal into a signal proportional to a logarithm and outputs it in order to obtain a wide dynamic range in addition to an optical signal amount linear with respect to input light. As such a logarithmic compression photoelectric conversion device, there is one using a LOG amplifier. When a diode is used for logarithmic compression, it is common to provide a circuit that compensates for variations in the saturation current Is, and there is an example in which the Is compensation circuit is used as a thermometer with a built-in sensor (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, the prior art will be described with reference to FIG.

図7に示す対数圧縮光電変換装置において、101は光電流に比例した電流を出力するフォトダイオード、102、107、114、及び119はCMOS構成の演算増幅器(以下、「第1〜第4オペアンプ」と呼ぶ)、103及び113はPN接合ダイオードであり、第1及び第3オペアンプ102及び114では、それぞれ出力端子から帰還してダイオード103及び113を介して(−)入力端子に至るフィードバックループを形成している。また、104はフォトダイオード101及び第1〜第4オペアンプ102、107、114、及び119の入力端子に接続される基準電圧源であり、105、106、108、109、115、116、117、及び118は第2〜第4オペアンプ107、114、119のゲイン量及びDC(直流)オフセット量を規定する抵抗素子であり、110、111は第2オペアンプ107の出力端子及び第3オペアンプ114の(−)入力端子間、第3オペアンプ114の(+)入力端子及び基準電圧源104間のオン・オフ切り替え用のCMOSアナログスイッチであり、112は第3オペアンプ114の(−)入力端子に接続される定電流源であり、120は本装置の出力端子である。   In the logarithmic compression photoelectric conversion device shown in FIG. 7, 101 is a photodiode that outputs a current proportional to the photocurrent, 102, 107, 114, and 119 are CMOS operational amplifiers (hereinafter referred to as “first to fourth operational amplifiers”). 103 and 113 are PN junction diodes. In the first and third operational amplifiers 102 and 114, feedback loops from the output terminal to the (−) input terminal through the diodes 103 and 113 are formed. is doing. Reference numeral 104 denotes a reference voltage source connected to the input terminal of the photodiode 101 and the first to fourth operational amplifiers 102, 107, 114, and 119. 105, 106, 108, 109, 115, 116, 117, and Reference numeral 118 denotes a resistance element that defines the gain amount and DC (direct current) offset amount of the second to fourth operational amplifiers 107, 114, and 119. Reference numerals 110 and 111 denote the output terminal of the second operational amplifier 107 and the (− ) A CMOS analog switch for switching on / off between the input terminals, the (+) input terminal of the third operational amplifier 114 and the reference voltage source 104, and 112 is connected to the (−) input terminal of the third operational amplifier 114. A constant current source 120 is an output terminal of the apparatus.

フォトダイオード101が成すPN接合は、NPNバイポーラトランジスタのベース、エミッタ、コレクタのうちいずれか2つの端子により形成され、残り1つの端子が半導体基板に接続されている。   The PN junction formed by the photodiode 101 is formed by any two terminals of the base, emitter, and collector of the NPN bipolar transistor, and the remaining one terminal is connected to the semiconductor substrate.

フォトダイオード101は、第1オペアンプ102の出力端子から負帰還されてその(−)入力端子にダイオード103を介して接続されてなる対数変換部C1、及び基準電圧源104にそれぞれ接続されている。フォトダイオード101のカソード端子は、第1オペアンプ102の(−)入力端子に接続され、この(−)入力端子の電圧が負帰還をかけた第1オペアンプ102の両入力端子が実質的に同電位になるイマジナリーショート(仮想短絡)により基準電圧源104の基準入力端子の電圧(以下、「Vc」とする)と同電位となっており、アノード端子は、基準電圧源104に接続され、この電圧Vcと同電位、もしくはそれ以下の電圧となり、このようにしてフォトダイオード101はカソード端子側がアノード端子側より電位が高く逆バイアスされた状態で第1オペアンプ102及び基準電圧源104に接続されている。   The photodiode 101 is connected to a logarithmic converter C1 that is negatively fed back from the output terminal of the first operational amplifier 102 and connected to the (−) input terminal via the diode 103, and a reference voltage source 104. The cathode terminal of the photodiode 101 is connected to the (−) input terminal of the first operational amplifier 102, and both input terminals of the first operational amplifier 102 to which the voltage of the (−) input terminal has applied negative feedback are substantially at the same potential. The potential of the reference input terminal of the reference voltage source 104 (hereinafter referred to as “Vc”) becomes the same potential due to an imaginary short (virtual short circuit), and the anode terminal is connected to the reference voltage source 104. The photodiode 101 is connected to the first operational amplifier 102 and the reference voltage source 104 with the cathode terminal side being higher in potential than the anode terminal side and reverse-biased in this way. Yes.

これによれば、フォトダイオード101に光が入射されると、それに応じた光電流Ipが流れる。この光電流Ipは第1オペアンプ102の出力端子から帰還されてダイオード103のPN接合を介して第1オペアンプ102の(−)入力端子側に供給され、ここからフォトダイオード101及び基準電圧源104の定電圧入力端子へと流れる。このとき、基準電圧源104の定電圧入力端子の基準電圧をVcとし、第1オペアンプ102の出力端子の電圧をV1とすると、電圧V1の出力は次式で表される。   According to this, when light is incident on the photodiode 101, a corresponding photocurrent Ip flows. This photocurrent Ip is fed back from the output terminal of the first operational amplifier 102 and supplied to the (−) input terminal side of the first operational amplifier 102 via the PN junction of the diode 103, from which the photodiode 101 and the reference voltage source 104 are connected. It flows to the constant voltage input terminal. At this time, when the reference voltage of the constant voltage input terminal of the reference voltage source 104 is Vc and the voltage of the output terminal of the first operational amplifier 102 is V1, the output of the voltage V1 is expressed by the following equation.

この式で、Isはダイオ−ド101の逆方向飽和電流(ダイオードに逆方向電圧をかけたときに流れる最大電流)、qは電荷素量1.602×10-19(クーロン)、kはボルツマン定数1.38×10-23(J/K)、Tは絶対温度(K)である。 In this equation, Is is the reverse saturation current of the diode 101 (the maximum current that flows when a reverse voltage is applied to the diode), q is the elementary charge 1.602 × 10 -19 (Coulomb), and k is the Boltzmann constant 1.38. × 10 -23 (J / K), T is the absolute temperature (K).

この式から分かるように、フォトダイオード101に接続された対数変換部C1により、電圧V1の出力は、フォトダイオード101における光量/光電流の対数(LOG)に比例したものとなっており、これによりダイナミックレンジの広い特性が得られる。   As can be seen from this equation, the output of the voltage V1 is proportional to the logarithm (LOG) of the light amount / photocurrent in the photodiode 101 by the logarithmic converter C1 connected to the photodiode 101. A wide dynamic range characteristic can be obtained.

また、対数変換部C1の後段に接続された抵抗素子105(入力抵抗)、106(帰還抵抗)、及び第2オペアンプ107からなる回路は、反転増幅回路C2である。ここで、抵抗素子105、106の抵抗値をR5、R6とし、第2オペアンプ107の出力端子の電圧(中間電位の出力)をV2とすると、中間電位V2の出力は、次式で表される。   In addition, a circuit including the resistance elements 105 (input resistance) and 106 (feedback resistance) connected to the subsequent stage of the logarithmic conversion unit C1 and the second operational amplifier 107 is an inverting amplifier circuit C2. Here, assuming that the resistance values of the resistance elements 105 and 106 are R5 and R6 and the voltage (output of the intermediate potential) of the output terminal of the second operational amplifier 107 is V2, the output of the intermediate potential V2 is expressed by the following equation. .

ここで、抵抗素子105、106の抵抗値R5、R6の関係をR5=R6とすると、中間電位V2の出力は、次式で表される。   Here, assuming that the relationship between the resistance values R5 and R6 of the resistance elements 105 and 106 is R5 = R6, the output of the intermediate potential V2 is expressed by the following equation.

また、反転増幅回路C2の後段に接続されたダイオード113、第3オペアンプ114、及び定電流源112からなる回路は、上記ダイオード103の逆方向飽和電流Isのばらつきを補償する回路(以下、「Is補償回路C3」と呼ぶ)である。ここで、定電流源112へと流れる電流をIrefとし、第3オペアンプ114の出力端子の電圧(中間電位)をV3とすると、中間電位V3の出力は、次式で表される。   A circuit including the diode 113, the third operational amplifier 114, and the constant current source 112 connected to the subsequent stage of the inverting amplifier circuit C2 is a circuit that compensates for variations in the reverse saturation current Is of the diode 103 (hereinafter referred to as “Is”). Compensation circuit C3 "). Here, when the current flowing to the constant current source 112 is Iref and the voltage (intermediate potential) of the output terminal of the third operational amplifier 114 is V3, the output of the intermediate potential V3 is expressed by the following equation.

ここで、上記2つのダイオード103及び113の特性が等しいとすると、中間電位V3の出力は、次式で表される。   Here, assuming that the characteristics of the two diodes 103 and 113 are equal, the output of the intermediate potential V3 is expressed by the following equation.

この式から、対数圧縮された光信号として、上記ダイオード103の逆方向電流飽和電流Isに依存しない中間電位V3の出力が得られる。   From this equation, an output of the intermediate potential V3 that does not depend on the reverse current saturation current Is of the diode 103 is obtained as a logarithmically compressed optical signal.

また、アナログスイッチ110を開くと、V2=0となるため、中間電位V3の出力は、次式で表される。   When the analog switch 110 is opened, V2 = 0. Therefore, the output of the intermediate potential V3 is expressed by the following equation.

この式により、アナログスイッチ110を開いた状態では、絶対温度Tに比例する温度計の検出信号として中間電位V3の出力を利用できる。   According to this equation, when the analog switch 110 is opened, the output of the intermediate potential V3 can be used as a detection signal of a thermometer proportional to the absolute temperature T.

さらに、Is補償回路C3の後段に接続された抵抗素子115、116、117、118、及び第4オペアンプ119からなる回路は、上記回路C1〜C3を通じて対数圧縮された光信号および温度計の検出信号として利用される中間電位V3の出力を増幅する増幅部C4である。ここで、抵抗素子115、116、117、及び118の抵抗値をそれぞれR15、R16、R17、及びR18とし、第4オペアンプ119の出力端子の電圧をV4とし、この電圧V4に接続された本装置の出力端子120の電圧をVoutとすると、電圧V4の出力、即ち出力電圧Voutは、次式で表される。   Further, the circuit composed of the resistance elements 115, 116, 117, 118 and the fourth operational amplifier 119 connected to the subsequent stage of the Is compensation circuit C3 includes an optical signal logarithmically compressed through the circuits C1 to C3 and a detection signal of the thermometer. The amplifying unit C4 amplifies the output of the intermediate potential V3 used as Here, the resistance values of the resistance elements 115, 116, 117, and 118 are R15, R16, R17, and R18, respectively, the voltage of the output terminal of the fourth operational amplifier 119 is V4, and this apparatus connected to the voltage V4. Assuming that the voltage at the output terminal 120 is Vout, the output of the voltage V4, that is, the output voltage Vout is expressed by the following equation.

この式において、右辺第一項のV3の係数(傾き)が増幅部C4のゲイン量に、また右辺第二項(切片)が増幅部C4のDC(直流)オフセット量にそれぞれ対応する。
特開2003−243690号公報
In this equation, the coefficient (slope) of V3 in the first term on the right side corresponds to the gain amount of the amplifying unit C4, and the second term (intercept) on the right side corresponds to the DC (direct current) offset amount of the amplifying unit C4.
JP 2003-243690 A

しかしながら、上記従来例の対数圧縮光電変換装置では、上記式に示すように増幅部C4のゲイン量及びDCオフセット量が固定されているため、センサの電源電圧を変更した場合に不具合が生じる。例えば、電源電圧を高く変更した場合には、光量あるいは温度に対する出力の傾きは同じであるので測定精度は変わらないものの、電源電圧を低く変更した場合には、ダイナミックレンジが狭くなるので、測定可能な光量範囲及び温度範囲が狭くなる。その結果、従来例の対数圧縮光電変換装置を用いた撮像装置では、高い測定精度及び広い測定範囲を実現困難となっている。   However, in the logarithmic compression photoelectric conversion device of the above conventional example, the gain amount and the DC offset amount of the amplifying unit C4 are fixed as shown in the above formula, so that a problem occurs when the power supply voltage of the sensor is changed. For example, when the power supply voltage is changed higher, the output slope with respect to the light intensity or temperature is the same, so the measurement accuracy does not change, but when the power supply voltage is changed lower, the dynamic range becomes narrower and measurement is possible. The light amount range and the temperature range become narrow. As a result, it is difficult to realize high measurement accuracy and a wide measurement range in an imaging apparatus using a conventional logarithmic compression photoelectric conversion apparatus.

本発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、光電変換装置の電源電圧を変更した場合でも、ダイナミックレンジが狭くならず、測定可能な光量範囲及び温度範囲が狭くならず、高い測定精度及び広い測定範囲を実現することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such conventional circumstances, and even when the power supply voltage of the photoelectric conversion device is changed, the dynamic range is not narrowed, and the measurable light amount range and temperature range are not narrowed. The objective is to achieve high measurement accuracy and a wide measurement range.

上記目的を達成するため、本発明は、光強度に比例した電流を出力する光電変換部と、PN接合のダイオード特性を用いて前記光電変換部で発生した光電流を対数に比例した電圧に変換する対数変換部および温度測定部と、それらの信号を増幅する増幅手段とからなる光電変換装置において、前記増幅手段のゲイン量及びDCオフセット量を少なくとも2種類の異なるパターンで切り替えられる手段を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention converts a photoelectric current that is output in proportion to the light intensity and a photoelectric current generated in the photoelectric conversion portion into a voltage that is proportional to the logarithm using a diode characteristic of a PN junction. In a photoelectric conversion device comprising a logarithmic conversion unit and a temperature measurement unit, and amplification means for amplifying the signals, the photoelectric conversion device has means for switching the gain amount and DC offset amount of the amplification means in at least two different patterns. It is characterized by.

本発明による光電変換装置によれば、増幅手段のゲイン量及びDCオフセット量を少なくとも2種類の異なるパターンで切り替える構成としたため、電源電圧が高い場合はゲイン量を大きく、電源電圧が低い場合はゲイン量を小さく、また測定範囲の中心が出力ダイナミックレンジの中心と一致するようDCオフセット量を調整することができる。その結果、本発明による光電変換装置を搭載した撮像装置においては、光電変換装置の電源電圧が変更された場合でも、高い測定精度及び広い測定範囲を実現することが可能になる。   According to the photoelectric conversion device of the present invention, since the gain amount and the DC offset amount of the amplifying unit are switched by at least two different patterns, the gain amount is large when the power supply voltage is high, and the gain is large when the power supply voltage is low. The amount of DC offset can be adjusted so that the amount is small and the center of the measurement range coincides with the center of the output dynamic range. As a result, in the imaging apparatus equipped with the photoelectric conversion device according to the present invention, it is possible to realize high measurement accuracy and a wide measurement range even when the power supply voltage of the photoelectric conversion device is changed.

以下、本発明に係る光電変換装置、測光自動焦点用光電変換装置、及び撮像装置の実施の形態について、図1〜図6を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of a photoelectric conversion device, a photometric autofocus photoelectric conversion device, and an imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本実施例の光電変換装置の全体構成を説明するものである。   FIG. 1 illustrates the overall configuration of the photoelectric conversion device of this embodiment.

図1に示す光電変換装置において、フォトダイオード1、対数変換部C1(第1オペアンプ2、PN接合ダイオード3)、基準電圧源4、反転増幅回路C2(抵抗素子5、6、第2オペアンプ7)、Is補償回路C3(抵抗素子8、9、CMOSアナログスイッチ10、11、定電流源12、ダイオード13、第3オペアンプ14)は、前述した図10に示す従来装置の構成要素101〜114と同一構成であるため、その構成及び動作の説明を省略する。また、これら構成要素1〜14に基づく各段の出力電圧V1〜V3の各計算式については、前述した各式([数1]〜[数6])と同一であるため、その説明を省略する。   In the photoelectric conversion device shown in FIG. 1, a photodiode 1, a logarithmic converter C1 (first operational amplifier 2, PN junction diode 3), a reference voltage source 4, an inverting amplifier circuit C2 (resistive elements 5, 6 and second operational amplifier 7). , Is compensation circuit C3 (resistive elements 8 and 9, CMOS analog switches 10 and 11, constant current source 12, diode 13, and third operational amplifier 14) are the same as the components 101 to 114 of the conventional apparatus shown in FIG. Since it is a structure, description of the structure and operation | movement is abbreviate | omitted. Further, the calculation formulas of the output voltages V1 to V3 of the respective stages based on these components 1 to 14 are the same as the above-described formulas ([Formula 1] to [Formula 6]), and thus the description thereof is omitted. To do.

図1に示す光電変換装置において、15、16、17、18、19は抵抗素子、20、21、22、23はアナログスイッチ、24は第4オペアンプ、25は出力端子であり、これら構成要素15〜25からなる回路、即ち増幅部C4は、アナログスイッチ20、21、22、23によりゲイン量及びDCオフセット量を規定する抵抗素子15、16、17、18、19を切り替えすることにより、ゲイン量及びDCオフセット量をそれぞれ2つのパターンで切り替え、これによりIs補償回路C3の第3オペアンプ14からの出力電圧V3をゲイン倍及びDCオフセットして出力する正転増幅回路(非反転増幅回路)から構成されている。   In the photoelectric conversion device shown in FIG. 1, reference numerals 15, 16, 17, 18, and 19 denote resistance elements, 20, 21, 22, and 23 denote analog switches, 24 denotes a fourth operational amplifier, and 25 denotes an output terminal. ˜25, that is, the amplifying unit C4 switches the resistance elements 15, 16, 17, 18, and 19 that define the gain amount and the DC offset amount by the analog switches 20, 21, 22, and 23, thereby obtaining the gain amount And the DC offset amount are switched in two patterns, respectively, and thereby, the output voltage V3 from the third operational amplifier 14 of the Is compensation circuit C3 is configured to be a non-inverting amplifier circuit (non-inverting amplifier circuit) that outputs the gain voltage and DC offset. Has been.

図1に示す正転増幅回路から成る増幅部C4においては、第3オペアンプ14の出力V3側に抵抗素子15が接続され、この抵抗素子15に抵抗素子16、17が直列に接続され、抵抗素子17が第4オペアンプ24の出力端子に接続され、抵抗素子15及び抵抗素子16間の接続点と第4オペアンプ24の(−)入力端子との間にアナログスイッチ20が、また抵抗素子16及び抵抗素子17間の接続点と第4オペアンプ24の(−)入力端子との間にアナログスイッチ21がそれぞれ接続されている。また、アナログスイッチ20及び第4オペアンプ24の(−)入力端子間の接続点に抵抗素子18が接続され、抵抗素子18とグランド端子との間に抵抗素子19及びアナログスイッチ22と、アナログスイッチ23とが並列に接続されている。アナログスイッチ20〜23は図示しない制御部(コントローラ)からの開閉制御指令に応じて開閉可能となっている。   In the amplifying unit C4 including the normal amplifier circuit shown in FIG. 1, the resistor element 15 is connected to the output V3 side of the third operational amplifier 14, and the resistor elements 16 and 17 are connected in series to the resistor element 15. 17 is connected to the output terminal of the fourth operational amplifier 24, the analog switch 20 is connected between the connection point between the resistive element 15 and the resistive element 16 and the (−) input terminal of the fourth operational amplifier 24, and the resistive element 16 and the resistive element are connected. An analog switch 21 is connected between the connection point between the elements 17 and the (−) input terminal of the fourth operational amplifier 24. The resistor 18 is connected to the connection point between the analog switch 20 and the (−) input terminal of the fourth operational amplifier 24, and the resistor 19, the analog switch 22, and the analog switch 23 are connected between the resistor 18 and the ground terminal. And are connected in parallel. The analog switches 20 to 23 can be opened and closed in response to an opening / closing control command from a control unit (controller) (not shown).

このように構成された増幅部C4では、アナログスイッチ20、21のどちらか一方を閉じることで正転増幅回路の(−)入力端子側の抵抗素子15、16、17の接続関係で可変に規定される抵抗値(入力抵抗値及び帰還抵抗値)を調整してゲイン量を選択し、アナログスイッチ22、23のどちらか一方を閉じることで正転増幅回路の(+)入力端子側の抵抗素子18、19の接続関係で可変に規定される抵抗値を調整してDCオフセット量を選択することができる。   In the amplifying unit C4 configured in this manner, by closing either one of the analog switches 20 and 21, the connection relationship of the resistance elements 15, 16, and 17 on the (−) input terminal side of the normal amplification circuit is variably defined. Resistance value (input resistance value and feedback resistance value) is adjusted, the gain amount is selected, and one of the analog switches 22 and 23 is closed to close the (+) input terminal side resistance element of the forward amplification circuit The DC offset amount can be selected by adjusting the resistance value variably defined by the connection relationship of 18 and 19.

例えば、抵抗素子15、16、17、18、19の抵抗値をそれぞれR15、R16、R17、R18、R19とすると、アナログスイッチ20、23を閉じた場合、出力端子25の電圧に対応する第4オペアンプの出力電圧V4は次式で表される。   For example, when the resistance values of the resistance elements 15, 16, 17, 18, and 19 are R15, R16, R17, R18, and R19, respectively, the fourth corresponding to the voltage of the output terminal 25 when the analog switches 20 and 23 are closed. The output voltage V4 of the operational amplifier is expressed by the following equation.

この式において、右辺第一項のV3の係数(傾き)が増幅部C4のゲイン量に、また右辺第二項(切片)が増幅部C4のDCオフセット量にそれぞれ対応する。   In this equation, the coefficient (slope) of V3 in the first term on the right side corresponds to the gain amount of the amplifying unit C4, and the second term (intercept) on the right side corresponds to the DC offset amount of the amplifying unit C4.

また、アナログスイッチ21、22を閉じた場合、出力電圧V4は次式に表される。   When the analog switches 21 and 22 are closed, the output voltage V4 is expressed by the following equation.

従って、本実施例によれば、アナログスイッチ21〜23の開閉により複数の抵抗素子15〜19の接続状態を変更することにより、正転増幅回路から成る増幅部C4のゲイン量及びDCオフセット量をそれぞれ2種類の異なるパターンで切り替えることができるため、光電変換装置の電源電圧が高い場合はゲイン量を大きく、電源電圧が低い場合はゲイン量を小さく、また測定範囲の中心が出力ダイナミックレンジの中心と一致するようDCオフセット量を調整することができる。その結果、本光電変換装置をカメラに搭載した場合、光電変換装置の電源電圧が変更されたときでも、高い測定精度及び広い測定範囲を実現することが可能になる。   Therefore, according to the present embodiment, by changing the connection state of the plurality of resistance elements 15 to 19 by opening and closing the analog switches 21 to 23, the gain amount and the DC offset amount of the amplifying unit C4 composed of the forward rotation amplifier circuit are changed. Since each can be switched in two different patterns, the gain amount is increased when the power supply voltage of the photoelectric conversion device is high, the gain amount is decreased when the power supply voltage is low, and the center of the measurement range is the center of the output dynamic range. The DC offset amount can be adjusted so as to match. As a result, when this photoelectric conversion device is mounted on a camera, high measurement accuracy and a wide measurement range can be realized even when the power supply voltage of the photoelectric conversion device is changed.

なお、本実施例ではゲイン量とDCオフセット量の切り替えパターンはそれぞれ2つの場合を説明しているが、本発明はこれに限らず、2つ以上であってもよい。例えば、図2に示すように、図1に示す増幅部C4に、追加の抵抗素子16a〜16c、19a〜19eとアナログスイッチ21a〜21d、22a〜22eを繰り返し並列に挿入することでその数量に応じて切り替えパターンを2つ以上に増やすことができる。   In the present embodiment, the case where there are two switching patterns for the gain amount and the DC offset amount has been described, but the present invention is not limited to this and may be two or more. For example, as shown in FIG. 2, the additional resistance elements 16a to 16c and 19a to 19e and the analog switches 21a to 21d and 22a to 22e are repeatedly inserted in parallel into the amplification unit C4 shown in FIG. Accordingly, the number of switching patterns can be increased to two or more.

図3は、本実施例による光電変換装置の概略回路図を示す。図3において図1に示す実施例1と実質的に同一な構成要素については説明を省略する。   FIG. 3 is a schematic circuit diagram of the photoelectric conversion apparatus according to this embodiment. In FIG. 3, the description of the components that are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1 is omitted.

図3に示す光電変換装置において、31、32、33、34、35、36は抵抗素子、37、38、39はアナログスイッチ、40は第4オペアンプ、41は出力端子であり、これら構成要素31〜41からなる回路、即ち増幅部C4は、アナログスイッチ37、38、39によりゲイン量及びDCオフセット量を規定する抵抗素子31〜36を切り替えることにより、ゲイン量及びDCオフセット量をそれぞれ2つのパターンで切り替え、これによりIs補償回路C3の第3オペアンプ14からの出力電圧V3をゲイン倍及びDCオフセットして出力する反転増幅回路から構成されている。   In the photoelectric conversion device shown in FIG. 3, reference numerals 31, 32, 33, 34, 35, and 36 denote resistance elements, 37, 38, and 39 denote analog switches, 40 denotes a fourth operational amplifier, and 41 denotes an output terminal. .., 41, that is, the amplifying unit C4 switches the resistance elements 31 to 36 that define the gain amount and the DC offset amount by the analog switches 37, 38, and 39, thereby changing the gain amount and the DC offset amount into two patterns. Thus, the output voltage V3 from the third operational amplifier 14 of the Is compensation circuit C3 is configured to be an inverting amplifier circuit that outputs the gain voltage and DC offset.

図3に示す正転増幅回路から成る増幅部C4においては、第3オペアンプ14の出力V3側に入力抵抗を成す抵抗素子31が接続され、第4オペアンプ24の(−)入力端子及び出力端子間を接続してなる帰還回路側に、抵抗素子32と、抵抗素子33及びアナログスイッチ33とが互いに並列に接続されている。また、第4オペアンプ24の(+)入力端子と基準電圧源4の基準電圧Vcとの間にアナログスイッチ38、39を介して抵抗素子34、35、36がそれぞれ接続されている。アナログスイッチ37〜39は図示しない制御部(コントローラ)からの開閉制御指令に応じて開閉可能となっている。   In the amplifying unit C4 including the non-inverting amplifier circuit shown in FIG. 3, a resistance element 31 forming an input resistance is connected to the output V3 side of the third operational amplifier 14, and between the (−) input terminal and the output terminal of the fourth operational amplifier 24. The resistive element 32, the resistive element 33, and the analog switch 33 are connected in parallel to each other on the feedback circuit side formed by connecting. Resistive elements 34, 35, and 36 are connected between the (+) input terminal of the fourth operational amplifier 24 and the reference voltage Vc of the reference voltage source 4 via analog switches 38 and 39, respectively. The analog switches 37 to 39 can be opened and closed in accordance with an opening / closing control command from a control unit (controller) (not shown).

このように構成された増幅部C4では、アナログスイッチ37を閉じるか閉じないかで反転増幅回路の(−)入力端子及び出力端子間を接続する帰還回路側の抵抗素子32、33の接続状態で可変に規定される抵抗値(帰還抵抗値)を変えてゲイン量を選択し、アナログスイッチ38、39のどちらか一方を閉じることで反転増幅回路の(+)入力端子及び基準電圧Vc間の抵抗素子34、35、36の接続状態で可変に規定される抵抗値を変えてDCオフセット量を選択することができる。   In the amplifying unit C4 configured in this way, the resistance elements 32 and 33 on the feedback circuit side that connect between the (−) input terminal and the output terminal of the inverting amplifier circuit depending on whether the analog switch 37 is closed or not are connected. A variable resistance value (feedback resistance value) is selected to select a gain amount, and either one of the analog switches 38 and 39 is closed to close the resistance between the (+) input terminal of the inverting amplifier circuit and the reference voltage Vc. The DC offset amount can be selected by changing the resistance value variably defined depending on the connection state of the elements 34, 35, and 36.

例えば、抵抗素子31、32、33、34、35、36の抵抗値をそれぞれR31、R32、R33、R34、R35、R36とすると、アナログスイッチ37、38を閉じてアナログスイッチ39を開いた場合、出力端子41の電圧Voutは次式で表される。   For example, assuming that the resistance values of the resistance elements 31, 32, 33, 34, 35, and 36 are R31, R32, R33, R34, R35, and R36, and the analog switches 37 and 38 are closed and the analog switch 39 is opened, The voltage Vout at the output terminal 41 is expressed by the following equation.

この式において、右辺第一項のV3の係数(傾き)が増幅部C4のゲイン量に、また右辺第二項(切片)が増幅部C4のDCオフセット量にそれぞれ対応する。   In this equation, the coefficient (slope) of V3 in the first term on the right side corresponds to the gain amount of the amplifying unit C4, and the second term (intercept) on the right side corresponds to the DC offset amount of the amplifying unit C4.

また、アナログスイッチ37、38を開いてアナログスイッチ39を閉じた場合、電圧Voutは次式で表される。   When the analog switches 37 and 38 are opened and the analog switch 39 is closed, the voltage Vout is expressed by the following equation.

従って、本実施例によれば、上記実施例1と同様に、アナログスイッチ37〜39の開閉により複数の抵抗素子31〜36の接続状態を変更することにより、反転増幅回路から成る増幅部C4のゲイン量及びDCオフセット量をそれぞれ2種類の異なるパターンで切り替えることができるため、光電変換装置の電源電圧が高い場合はゲイン量を大きく、電源電圧が低い場合はゲイン量を小さく、また測定範囲の中心が出力ダイナミックレンジの中心と一致するようDCオフセット量を調整することができる。その結果、本光電変換装置をカメラに搭載した場合、光電変換装置の電源電圧が変更されたときでも、高い測定精度及び広い測定範囲を実現することが可能になる。   Therefore, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the connection state of the plurality of resistance elements 31 to 36 is changed by opening and closing the analog switches 37 to 39, whereby the amplification unit C4 including the inverting amplification circuit is changed. Since the gain amount and the DC offset amount can be switched in two different patterns, respectively, the gain amount is increased when the power supply voltage of the photoelectric conversion device is high, the gain amount is decreased when the power supply voltage is low, and the measurement range The DC offset amount can be adjusted so that the center coincides with the center of the output dynamic range. As a result, when this photoelectric conversion device is mounted on a camera, high measurement accuracy and a wide measurement range can be realized even when the power supply voltage of the photoelectric conversion device is changed.

なお、本実施例においても、上記実施例1と同様に追加の抵抗素子とアナログスイッチを並列に挿入することで切り替えパターンをさらに増やすことができる。   In the present embodiment, the switching pattern can be further increased by inserting additional resistance elements and analog switches in parallel as in the first embodiment.

図4は、本実施例による光電変換装置の概略回路図を示す。図4において、図1に示す実施例1と実質的に同一な構成要素については説明を省略する。   FIG. 4 is a schematic circuit diagram of the photoelectric conversion device according to this embodiment. 4, description of components substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1 is omitted.

図4に示す増幅部C4は、上記実施例1の増幅部C4における第4オペアンプ24の入力極性を互いに逆にして(−)及び(+)入力端子のそれぞれの接続端子側を上記実施例1の場合とは入れ替え、(−)入力端子側に基準電圧源4(図1参照)の基準電圧VCが、また(+)入力端子側に第3オペアンプ14(図1参照)の出力V3が接続されるように構成された正転増幅回路と、正転増幅回路の後段に接続され且つゲイン切り替え機能を設けた反転増幅回路とを組み合わせた回路から構成されている。   The amplifying unit C4 shown in FIG. 4 has the input polarities of the fourth operational amplifier 24 in the amplifying unit C4 of the first embodiment opposite to each other, and the connection terminal sides of the (−) and (+) input terminals are connected to the first embodiment. The reference voltage VC of the reference voltage source 4 (see FIG. 1) is connected to the (−) input terminal side, and the output V3 of the third operational amplifier 14 (see FIG. 1) is connected to the (+) input terminal side. The circuit includes a normal amplifier circuit configured as described above and an inverting amplifier circuit connected to the subsequent stage of the normal amplifier circuit and provided with a gain switching function.

図4に示す増幅部C4の反転増幅回路において、41、42、43は抵抗素子、44、45はアナログスイッチ、46は第5オペアンプである。即ち、第4オペアンプ24の出力側V4側に抵抗素子41が接続され、この抵抗素子41に抵抗素子42、43が直列に接続され、抵抗素子43が第5オペアンプ46の出力端子に接続され、抵抗素子41及び抵抗素子42間の接続点と第5オペアンプ46の(−)入力端子との間にアナログスイッチ44が、また抵抗素子42及び抵抗素子43間の接続点と第5オペアンプ46の(−)入力端子との間にアナログスイッチ45がそれぞれ接続されている。また、第5オペアンプ46の(+)入力端子は第4オペアンプ24の(−)入力端子側に接続されている。アナログスイッチ44、45は図示しない制御部(コントローラ)からの開閉制御指令に応じて開閉可能となっている。   In the inverting amplifier circuit of the amplifier unit C4 shown in FIG. 4, reference numerals 41, 42, and 43 denote resistance elements, 44 and 45 denote analog switches, and 46 denotes a fifth operational amplifier. That is, the resistance element 41 is connected to the output side V4 side of the fourth operational amplifier 24, the resistance elements 42 and 43 are connected in series to the resistance element 41, and the resistance element 43 is connected to the output terminal of the fifth operational amplifier 46, The analog switch 44 is connected between the connection point between the resistance element 41 and the resistance element 42 and the (−) input terminal of the fifth operational amplifier 46, and the connection point between the resistance element 42 and the resistance element 43 and the fifth operational amplifier 46 ( -) Analog switches 45 are respectively connected between the input terminals. The (+) input terminal of the fifth operational amplifier 46 is connected to the (−) input terminal side of the fourth operational amplifier 24. The analog switches 44 and 45 can be opened and closed in response to an opening / closing control command from a control unit (controller) (not shown).

このように構成された増幅部C4において、前段の正転増幅回路における第4オペアンプ24の出力電圧V4の出力は、前述した上記実施例1の第4オペアンプ24の出力電圧V4の計算式([数8]、[数9])において、VCとV3を入れ替えた式で表される(式省略)。この場合、出力V4は光量、あるいは温度に対して負の傾きを持つので、これを次段の反転増幅回路で正の傾きに変換して電圧Voutとして出力することで上記実施例1と同じ結果が得られる。   In the amplifying unit C4 thus configured, the output of the output voltage V4 of the fourth operational amplifier 24 in the forward non-inverting amplifier circuit is the calculation formula of the output voltage V4 of the fourth operational amplifier 24 of the above-described first embodiment ([[ In [Equation 8] and [Equation 9]), it is expressed by an expression in which VC and V3 are interchanged (expression omitted). In this case, since the output V4 has a negative slope with respect to the light amount or the temperature, the same result as in the first embodiment is obtained by converting the output V4 to a positive slope by the inverting amplifier circuit in the next stage and outputting it as the voltage Vout. Is obtained.

従って、本実施例によれば、上記実施例1と同様の効果に加え、後段の反転増幅回路にゲイン切り替え機能を持たせることでゲイン切り替えのパターンを上記実施例1よりもさらに増やすことができ、より一層細かいゲイン設定が可能になる。   Therefore, according to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the gain switching pattern can be further increased as compared with the first embodiment by providing a gain switching function in the subsequent inverting amplifier circuit. Thus, a finer gain setting becomes possible.

本実施例では、上記実施例1〜3による光電変換装置を、測光回路ブロックとして搭載した測光自動焦点用固体撮像装置について説明する。図5は、その測光自動焦点用固体撮像装置の概念的なブロック図である。   In the present embodiment, a photometric autofocus solid-state imaging device in which the photoelectric conversion devices according to the first to third embodiments are mounted as a photometric circuit block will be described. FIG. 5 is a conceptual block diagram of the photometric autofocus solid-state imaging device.

図5に示す測光自動焦点用固体撮像装置は、自動焦点回路ブロックとしてのAF(オートフォーカス)回路ブロック130、測光回路ブロックとしてのAE(オートエキスポージャ)回路ブロック140、アナログ回路ブロック150、ロジック回路160、及び外部マイコン170を備えている。   The solid-state imaging device for photometry autofocus shown in FIG. 5 includes an AF (autofocus) circuit block 130 as an autofocus circuit block, an AE (auto exposure) circuit block 140 as a photometry circuit block, an analog circuit block 150, logic A circuit 160 and an external microcomputer 170 are provided.

AF回路ブロック130は、1つの位置でオートフォーカスを行うために、1ペアのAF用リニアセンサA131及びB132で構成され、2つのリニアセンサA131及びB132を用いて三角自動焦点方式によるオートフォーカスを可能としている。   The AF circuit block 130 is composed of a pair of AF linear sensors A131 and B132 to perform autofocusing at one position, and auto-focusing using the trigonometric autofocus method is possible using the two linear sensors A131 and B132. It is said.

AE回路ブロック140は、前述した実施例1〜3の光電変換装置を用いて構成され、上記フォトダイオード1及び対数変換部C1に対応する対数圧縮型のAEセンサ141と、上記反転増幅回路C2に対応する反転増幅回路142と、上記Is補償回路C3に対応する温度計機能を有するIs補償回路143と、上記増幅部C4に対応する信号増幅回路144とから成る。   The AE circuit block 140 is configured using the photoelectric conversion devices of the first to third embodiments, and includes a logarithmic compression type AE sensor 141 corresponding to the photodiode 1 and the logarithmic conversion unit C1, and the inverting amplification circuit C2. It comprises a corresponding inverting amplifier circuit 142, an Is compensation circuit 143 having a thermometer function corresponding to the Is compensation circuit C3, and a signal amplification circuit 144 corresponding to the amplification section C4.

アナログ回路ブロック150は、AFセンサA131、B132の蓄積時間を制御するためのオートゲインコントロール(AGC)回路151と、基準電位を発生するための基準電位発生回路(バンドギャップ回路)152と、センサ回路に必要な中間電位を発生するための中間電位発生回路(電源回路)153と、AF回路ブロック130からのAF信号を増幅して外部に出力するためのAF信号増幅回路154とから成る。   The analog circuit block 150 includes an auto gain control (AGC) circuit 151 for controlling the accumulation time of the AF sensors A131 and B132, a reference potential generation circuit (bandgap circuit) 152 for generating a reference potential, and a sensor circuit. An intermediate potential generation circuit (power supply circuit) 153 for generating an intermediate potential necessary for the operation, and an AF signal amplification circuit 154 for amplifying the AF signal from the AF circuit block 130 and outputting it to the outside.

ロジック回路160は、外部マイコン170との通信を行うためのI/O回路から成る。   The logic circuit 160 includes an I / O circuit for performing communication with the external microcomputer 170.

本実施例によれば、AE回路ブロック140のAE出力及び温度計出力のゲイン量及びDCオフセット量を上記実施例1〜3で説明したように2種類以上の異なるパターンで切り替えることで、光電変換装置の電源電圧を変更した際にも高解像度及び広い測定範囲を得ることができる。   According to the present embodiment, the photoelectric conversion is performed by switching the gain amount and the DC offset amount of the AE output and the thermometer output of the AE circuit block 140 in two or more different patterns as described in the first to third embodiments. Even when the power supply voltage of the apparatus is changed, high resolution and a wide measurement range can be obtained.

なお、本実施例の測光自動焦点用光電変換装置において、AF回路ブロック130で用いるAFセンサは、CMOS(Complementary Metal Oxide Sensor)プロセスで製造されるCMOSセンサであることが好ましいが、BASIS(Base−Stored Image Sensor)、SIT(Static Induction Transistor)、AMI(Amplified MOS Intelligent Imager)、CMD(Charge Modulation Device)、あるいはCCD(Charge-Coupled Device)等の固体撮像素子であっても同様の効果を得ることができる。   In the photometric autofocus photoelectric conversion device according to the present embodiment, the AF sensor used in the AF circuit block 130 is preferably a CMOS sensor manufactured by a CMOS (Complementary Metal Oxide Sensor) process. The same effect can be obtained even with a solid-state imaging device such as a Stored Image Sensor (SIT), Static Induction Transistor (SIT), Amplified MOS Intelligent Imager (AMI), Charge Modulation Device (CMD), or Charge-Coupled Device (CCD). Can do.

本実施例では、上記実施例1〜3による光電変換装置を、測光回路ブロック、自動焦点回路ブロック、及び温度計回路を有する固体撮像素子(測光自動焦点用固体撮像装置)として用いた撮像装置について説明する。   In the present embodiment, an imaging apparatus using the photoelectric conversion apparatus according to any of the first to third embodiments as a solid-state imaging device (a solid-state imaging apparatus for photometric autofocus) having a photometric circuit block, an autofocus circuit block, and a thermometer circuit. explain.

図6は、上記実施例1〜3による光電変換装置を、レンズシャッタディジタルコンパクトカメラ(撮像装置)に用いた場合の一実施例を示すブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment in which the photoelectric conversion devices according to Embodiments 1 to 3 are used in a lens shutter digital compact camera (imaging device).

図6において、201はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、202は被写体の光学像を固体撮像素子204に結像するレンズ、203はレンズ202を通った光量を可変するための絞り、204はレンズ202で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子である。   In FIG. 6, 201 is a barrier that serves as a lens switch and a main switch, 202 is a lens that forms an optical image of a subject on the solid-state imaging device 204, 203 is a diaphragm for changing the amount of light that has passed through the lens 202, and 204 is This is a solid-state imaging device for capturing the subject imaged by the lens 202 as an image signal.

また、205は上記実施例1〜3の光電変換装置をAE回路ブロック、AF回路ブロック、及び温度計回路として搭載した測光自動焦点用固体撮像装置であり、AE用集光レンズ及びAF用結像レンズと共にAEAF光学モジュールを形成している。本実施例では、このAEAF光学モジュールの測光自動焦点用固体撮像装置(測光測距用固体撮像装置)205として、例えば、図1に示す実施例1の光電変換装置を用いるものとする。測光自動焦点用固体撮像装置205を構成するAE回路ブロック、AF回路ブロック、及び温度計回路は、例えば同一半導体基板上に設けられている。   Reference numeral 205 denotes a photometric autofocus solid-state imaging device on which the photoelectric conversion devices of the first to third embodiments are mounted as an AE circuit block, an AF circuit block, and a thermometer circuit. An AEAF optical module is formed together with the lens. In the present embodiment, for example, the photoelectric conversion device of the first embodiment shown in FIG. 1 is used as the photometric autofocus solid-state image pickup device (photometry / distance solid-state image pickup device) 205 of the AEAF optical module. The AE circuit block, the AF circuit block, and the thermometer circuit constituting the photometric autofocus solid-state imaging device 205 are provided on the same semiconductor substrate, for example.

206は固体撮像素子204や測光自動焦点用固体撮像装置205から出力される画像信号、測光信号、及び自動焦点信号をアナログ−ディジタル変換するA/D変換器、208はA/D変換器207より出力された画像データに各種の補正やデータを圧縮する信号処理部、209は固体撮像素子204、撮像信号処理回路206、A/D変換器207、信号処理部208等に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、210は各種演算とカメラ全体を制御する全体制御・演算部、211は画像データを一時的に記憶するためのメモリー部である。   Reference numeral 206 denotes an A / D converter that performs analog-to-digital conversion on an image signal, a photometric signal, and an autofocus signal output from the solid-state imaging device 204 or the solid-state imaging device 205 for photometric autofocus. 208 denotes an A / D converter 207. A signal processing unit 209 outputs various timing signals to the solid-state imaging device 204, the imaging signal processing circuit 206, the A / D converter 207, the signal processing unit 208, and the like. A timing generation unit 210 is an overall control / calculation unit that controls various calculations and the entire camera, and 211 is a memory unit for temporarily storing image data.

さらに、212は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、213は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリー等の着脱可能な記録媒体、214は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部である。   Further, 212 is an interface unit for recording or reading on a recording medium, 213 is a removable recording medium such as a semiconductor memory for recording or reading image data, and 214 is an interface for communicating with an external computer or the like. Part.

次に、このようなレンズシャッタディジタルコンパクトカメラの撮影時の動作について説明する。   Next, an operation at the time of photographing with such a lens shutter digital compact camera will be described.

まず、バリア201がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にA/D変換器207等の撮像系回路の電源がオンされる。次いで、測光自動焦点用固体撮像装置205のAF回路ブロックから出力された信号をもとに三角測距法により被写体までの距離の演算を全体制御・演算部210で行う。   First, when the barrier 201 is opened, the main power supply is turned on, the control system power supply is turned on, and the power supply of the imaging system circuit such as the A / D converter 207 is turned on. Next, the overall control / calculation unit 210 calculates the distance to the subject by triangulation based on the signal output from the AF circuit block of the photometric autofocus solid-state imaging device 205.

その後、レンズ202の繰り出し量を算出し、レンズ202を所定の位置まで駆動させて合焦させる。次いで、露光量を制御するために、測光自動焦点用固体撮像装置205のAEセンサ(AE回路ブロック)から出力された信号をA/D変換器207で変換した後、信号処理部208に入力し、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部210で行う。この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部210は絞り203とシャッタスピードを調節する。その後、露光条件が整った後に固体撮像素子204での本露光が始まる。   Thereafter, the feeding amount of the lens 202 is calculated, and the lens 202 is driven to a predetermined position to be focused. Next, in order to control the exposure amount, the signal output from the AE sensor (AE circuit block) of the photometry autofocus solid-state imaging device 205 is converted by the A / D converter 207 and then input to the signal processing unit 208. Based on the data, the exposure calculation is performed by the overall control / calculation unit 210. The brightness is determined based on the result of the photometry, and the overall control / calculation unit 210 adjusts the aperture 203 and the shutter speed according to the result. After that, after the exposure conditions are set, the main exposure with the solid-state image sensor 204 starts.

露光が終了すると、固体撮像素子204から出力された画像信号はA/D変換器207でA−D変換され、信号処理部208を通り全体制御・演算210によりメモリー部211に書き込まれる。その後、メモリー部211に蓄積されたデータは全体制御・演算部210の制御により記録媒体制御I/F部212を通り着脱可能な記録媒体213に記録される。また、外部I/F部214を通り直接コンピュータ等に入力してもよい。   When the exposure is completed, the image signal output from the solid-state image sensor 204 is A / D converted by the A / D converter 207, passes through the signal processing unit 208, and is written in the memory unit 211 by the overall control / calculation 210. Thereafter, the data stored in the memory unit 211 is recorded on the removable recording medium 213 through the recording medium control I / F unit 212 under the control of the overall control / calculation unit 210. Further, it may be directly input to a computer or the like through the external I / F unit 214.

なお、本実施例の測光自動焦点用固体撮像装置205は、ディジタルコンパクトカメラだけでなく、銀塩カメラ等にも使用できる。   Note that the photometric autofocus solid-state imaging device 205 of this embodiment can be used not only for a digital compact camera but also for a silver salt camera or the like.

本発明の実施例1に係る光電変換装置の全体構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the whole structure of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る光電変換装置の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る光電変換装置の主要部を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る光電変換装置の主要部を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part of the photoelectric conversion apparatus which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る測光自動焦点用固体撮像装置の全体構成を示す概念的ブロック図である。It is a conceptual block diagram which shows the whole structure of the solid-state imaging device for photometry autofocus based on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る撮像装置の全体構成を示すシステムブロック図である。It is a system block diagram which shows the whole structure of the imaging device which concerns on Example 5 of this invention. 従来例の光電変換装置の全体構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the whole structure of the photoelectric conversion apparatus of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 フォトダイオード
2 第1オペアンプ
7 第2オペアンプ
14 第3オペアンプ
24、40 第4オペアンプ
46 第5オペアンプ
3、13 PN接合ダイオード
4 基準電圧源
5、6、8、9、15〜19、16a〜16c、19a〜19e、32〜36、41〜43 抵抗素子
10、11、20〜23、21a〜21d、22a〜22e、37〜39、44、45 アナログスイッチ
12 定電流源
25、41 出力端子
C1 対数変換部
C2 反転増幅回路
C3 Is補償回路
C4 増幅部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photodiode 2 1st operational amplifier 7 2nd operational amplifier 14 3rd operational amplifier 24, 40 4th operational amplifier 46 5th operational amplifier 3, 13 PN junction diode 4 Reference voltage sources 5, 6, 8, 9, 15-19, 16a-16c , 19a to 19e, 32 to 36, 41 to 43 Resistance element 10, 11, 20 to 23, 21a to 21d, 22a to 22e, 37 to 39, 44, 45 Analog switch 12 Constant current source 25, 41 Output terminal C1 Logarithm Conversion unit C2 Inversion amplification circuit C3 Is compensation circuit C4 Amplification unit

Claims (10)

PN接合を用いた光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した光電流を対数圧縮電圧変換する対数変換部と、
前記対数変換部の出力信号から前記PN接合のダイオード逆方向飽和電流特性を補正し且つ温度検出手段として機能する補正手段と、
前記補正手段の出力を所定のゲイン量とDCオフセット量で増幅する増幅手段とを有し、
前記増幅手段は、前記ゲイン量とDCオフセット量を少なくとも2種類の異なるパターンで切り替えることを特徴とする光電変換装置。
A photoelectric conversion element using a PN junction;
A logarithmic conversion unit that converts a photoelectric current generated in the photoelectric conversion element into a logarithmic compression voltage;
Correction means for correcting the diode reverse saturation current characteristic of the PN junction from the output signal of the logarithmic conversion unit and functioning as a temperature detection means;
Amplifying means for amplifying the output of the correcting means with a predetermined gain amount and a DC offset amount;
The amplifying unit switches the gain amount and the DC offset amount with at least two different patterns.
請求項1に記載の光電変換装置において、
前記補正手段が成す前記温度検出手段は、前記PN接合の温度特性を利用したものであることを特徴とする光電変換装置。
The photoelectric conversion device according to claim 1,
The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the temperature detection means formed by the correction means uses temperature characteristics of the PN junction.
請求項1又は2に記載の光電変換装置において、
前記PN接合は、NPNバイポーラトランジスタのベース、エミッタ、コレクタのうちいずれか2つの端子により形成し、残り1つの端子が半導体基板に接続されていることを特徴とする光電変換装置。
In the photoelectric conversion device according to claim 1 or 2,
The PN junction is formed by any two terminals of a base, an emitter, and a collector of an NPN bipolar transistor, and the remaining one terminal is connected to a semiconductor substrate.
請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置において、
前記増幅手段は、電源電圧に応じて前記ゲイン量とDCオフセット量を切り替えることを特徴とする光電変換装置。
In the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 3,
The amplifying unit switches the gain amount and the DC offset amount according to a power supply voltage.
請求項1から4のいずれか1項に記載の光電変換装置において、
前記増幅手段は、
前記補正手段の出力を増幅する正転増幅回路と、
前記正転増幅回路のゲイン量及びDCオフセット量を規定し且つそのゲイン量及びDCオフセット量をスイッチ切り替えにより可変可能に構成された複数の抵抗素子とを有することを特徴とする光電変換装置。
In the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4,
The amplification means includes
A forward amplification circuit for amplifying the output of the correction means;
A photoelectric conversion apparatus comprising: a plurality of resistance elements configured to define a gain amount and a DC offset amount of the normal amplification circuit and to change the gain amount and the DC offset amount by switching a switch.
請求項1から4のいずれか1項に記載の光電変換装置において、
前記増幅手段は、
前記補正手段の出力を増幅する反転増幅回路と、
前記反転増幅回路のゲイン量及びDCオフセット量を規定し且つそのゲイン量及びDCオフセット量をスイッチ切り替えにより可変可能に構成された複数の抵抗素子とを有することを特徴とする光電変換装置。
In the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4,
The amplification means includes
An inverting amplifier circuit for amplifying the output of the correction means;
A photoelectric conversion device comprising: a plurality of resistance elements configured to define a gain amount and a DC offset amount of the inverting amplifier circuit, and to change the gain amount and the DC offset amount by switch switching.
請求項1から4のいずれか1項に記載の光電変換装置において、
前記増幅手段は、
前記補正手段の出力を増幅する正転増幅回路と、
前記正転増幅回路のゲイン量及びDCオフセット量を規定し且つそのゲイン量及びDCオフセット量をスイッチ切り替えにより可変可能に構成された複数の抵抗素子と、
前記正転増幅回路の出力を増幅する反転増幅回路と、
前記反転増幅回路のゲイン量を規定し且つそのゲイン量をスイッチ切り替えにより可変可能に構成された複数の抵抗素子とを有することを特徴とする光電変換装置。
In the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4,
The amplification means includes
A forward amplification circuit for amplifying the output of the correction means;
A plurality of resistance elements configured to define a gain amount and a DC offset amount of the forward rotation amplification circuit and to be able to vary the gain amount and the DC offset amount by switch switching;
An inverting amplifier circuit that amplifies the output of the forward amplifier circuit;
A photoelectric conversion device comprising: a plurality of resistance elements configured to define a gain amount of the inverting amplifier circuit and to change the gain amount by switching a switch.
請求項1から7のいずれか1項に記載の光電変換装置から構成された測光用光電変換素子と、
自動焦点を行うための対を成す自動焦点用光電変換素子列とを備えたことを特徴とする測光自動焦点用光電変換装置。
A photoelectric conversion element for photometry comprising the photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 7,
A photoelectric conversion device for photometry autofocus, comprising a pair of autofocus photoelectric conversion element arrays for performing autofocus.
請求項8記載の測光自動焦点用光電変換装置において、
前記測光用光電変換素子及び自動焦点用光電変換素子列が同一半導体基板上に設けられていることを特徴とする測光自動焦点用光電変換装置。
The photoelectric conversion device for photometric autofocus according to claim 8,
The photometric photoelectric conversion device for photometry, wherein the photoelectric conversion device for photometry and the photoelectric conversion device array for automatic focus are provided on the same semiconductor substrate.
請求項8又は9記載の測光自動焦点用光電変換装置を備え、
前記温度測定手段を成す前記補正手段からの出力信号に基づいて、前記自動焦点用光電変換素子列で得られる自動焦点信号の温度補正を行うことを特徴とする撮像装置。
A photoelectric conversion device for photometric autofocus according to claim 8 or 9,
An image pickup apparatus that performs temperature correction of an autofocus signal obtained by the photoelectric conversion element array for autofocus based on an output signal from the correction unit that constitutes the temperature measurement unit.
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JP2022101257A (en) * 2020-12-24 2022-07-06 横河電機株式会社 Optical measurement apparatus

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