JP2610450B2 - Focus detection method - Google Patents

Focus detection method

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JP2610450B2
JP2610450B2 JP26374687A JP26374687A JP2610450B2 JP 2610450 B2 JP2610450 B2 JP 2610450B2 JP 26374687 A JP26374687 A JP 26374687A JP 26374687 A JP26374687 A JP 26374687A JP 2610450 B2 JP2610450 B2 JP 2610450B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、静電誘導トランジスタ(Static Inducti
on Transistor,以下単にSITと略称する)等の如く、蓄
積光信号電荷を非破壊的に読み出すことの可能な光電変
換素子をフォトセンサとして用い、必要最小限の積分時
間で焦点検出が行えるようにした焦点検出方式に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a static induction transistor (Static Inductor).
On-transistor (hereinafter simply abbreviated as SIT), a photoelectric conversion element capable of non-destructively reading out accumulated optical signal charges is used as a photo sensor so that focus detection can be performed with the minimum necessary integration time. Focus detection method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にカメラ等の自動焦点制御装置において焦点検出
を行うためには、被写体のコントラストに対応した信号
が要求されるが、この信号レベルが小さすぎると、ノイ
ズやA/D変換に伴う量子化誤差の影響が顕著になり好ま
しくない。また一方この信号レベルが大きすぎてA/D変
換のダイナミックレンジを越えてしまう状態になると正
しい検出信号が得られなくなる。したがって正確な焦点
検出を行うためには、被写体の輝度によらずフォトセン
サから適度な大きさの出力信号が得られるように積分時
間を制御する必要がある。
In general, in order to perform focus detection in an automatic focus control device such as a camera, a signal corresponding to the contrast of a subject is required. However, if the signal level is too low, noise and quantization errors due to A / D conversion are reduced. The effect becomes remarkable, which is not preferable. On the other hand, if this signal level is too large to exceed the dynamic range of A / D conversion, a correct detection signal cannot be obtained. Therefore, in order to perform accurate focus detection, it is necessary to control the integration time so that an output signal of an appropriate magnitude is obtained from the photo sensor regardless of the luminance of the subject.

このような課題を解決しようとする場合、フォトセン
サとしてCCD(Charge Coupled Device)等の光電変換素
子を用いた従来の焦点検出装置においては、出力信号レ
ベルの確認のために一度信号を読み出すと、それまで蓄
積されていた信号電荷が失われてしまうという破壊読み
出しのため、直接光電変換素子の出力信号レベルにより
積分時間を制御することはできない。
In order to solve such a problem, in a conventional focus detection device using a photoelectric conversion element such as a CCD (Charge Coupled Device) as a photo sensor, once a signal is read out to confirm an output signal level, The integration time cannot be directly controlled by the output signal level of the photoelectric conversion element due to the destructive readout in which the signal charge stored until then is lost.

このため従来、焦点検出用のCCD等の光電変換素子列
の近傍に光量モニタ用の別個の光電変換素子、例えばフ
ォトダイオードを配置して、該モニタ用の光電変換素子
の出力レベルにより間接的に焦点検出用の光電変換素子
列の信号出力を推定し、該光電変換素子列の積分時間を
制御するように構成したものが、特開昭57−64711号公
報において提案されている。
For this reason, conventionally, a separate photoelectric conversion element for monitoring the amount of light, for example, a photodiode is arranged in the vicinity of a row of photoelectric conversion elements such as a CCD for focus detection, and the output level of the photoelectric conversion element for monitoring is indirectly determined. Japanese Patent Laying-Open No. 57-64711 proposes a configuration in which the signal output of a focus detection photoelectric conversion element array is estimated and the integration time of the photoelectric conversion element array is controlled.

また従来、被写体が低輝度の場合、フォトセンサ出力
を増幅することにより積分時間を見掛け上増加させたよ
うにして焦点検出を行う方法が、特開昭59−140409号公
報において提案されている。この焦点検出方法は低輝度
時において所定時間以内に焦点検出に必要とする信号を
得るための積分が終了せず、電荷蓄積量が所定値を下回
っているときには、1以上の増幅率でフォトセンサ出力
信号を増幅して焦点検出を試みるもので、これにより積
分時間が所定時間を越えないようにし、応答性の悪化を
防止すると共に、フォトセンサの出力信号を増幅するこ
とによって検出精度の低下を防止しようとするものであ
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-140409 proposes a method of amplifying the output of a photosensor to increase the apparent integration time so that the focus is detected when the subject has low luminance. In this focus detection method, when the integration required to obtain a signal required for focus detection does not end within a predetermined time when the luminance is low, and the charge accumulation amount is lower than a predetermined value, the photo sensor is increased by one or more amplification factors. Focus detection is attempted by amplifying the output signal. This prevents the integration time from exceeding a predetermined time, prevents deterioration of responsiveness, and reduces the detection accuracy by amplifying the output signal of the photo sensor. We are trying to prevent it.

また特開昭61−26016号公報においては、低輝度時に
積分時間を所定時間T1で中止し、その時点におけるモニ
タ用光電変換素子の出力レベルによりフォトセンサ出力
信号の増幅率を決定して、一度合焦判断を行い、そして
その合焦判断において合焦状態が得られず焦点検出不能
と判断された場合は、積分時間をT2(>T1)に延長して
再度積分し直す方法が提案されている。
In JP 61-26016 discloses the integration time at a low luminance discontinued at predetermined time T 1, to determine the amplification factor of the photo sensor output signal by an output level of the monitor for a photoelectric conversion element at that time, Once the focus is determined, and if it is determined that the focus cannot be detected because the in-focus state cannot be obtained, a method of extending the integration time to T 2 (> T 1 ) and re-integrating again is used. Proposed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで上記のように、CCD等の光電変換素子列の近
傍に別個に設けたモニタ用の光電変換素子の出力が、所
定の基準値に達したか否かにより便宜的に積分時間を設
定するようにした従来の焦点検出装置においては、被写
体の状態に応じて合理的な積分時間が決められていると
は言えず、例えばコントラストが高く比較的低輝度でも
焦点検出が可能な被写体に対しても、モニタ用の光電変
換素子の出力が所定値に達するまで積分を続行すること
になるため、必要以上に時間がかかってしまうという欠
点がある。
By the way, as described above, the integration time is set for convenience depending on whether or not the output of the monitoring photoelectric conversion element separately provided in the vicinity of the photoelectric conversion element row such as a CCD has reached a predetermined reference value. In the conventional focus detection device described above, it cannot be said that a reasonable integration time is determined according to the state of the subject. For example, even for a subject having a high contrast and capable of focus detection even at relatively low luminance. In addition, since integration is continued until the output of the photoelectric conversion element for monitoring reaches a predetermined value, there is a disadvantage that it takes more time than necessary.

この欠点は、被写体が高輝度の場合は、積分時間がも
ともと短いため焦点検出に要する全体の時間からみると
影響は小さいが、被写体が低輝度で積分時間が長時間必
要となるような場合には、この欠点が顕著となり応答性
の悪さや手ぶれの原因を助長させる。
The disadvantage is that when the subject has high brightness, the integration time is originally short, so the effect is small when viewed from the overall time required for focus detection. In this case, this drawback becomes conspicuous and causes poor response and causes of camera shake.

更にこの焦点検出装置にはモニタ用の別個の光電変換
素子や該モニタ用光電変換素子の出力レベルが基準値に
達したか否かを判断するための比較器と基準電圧発生回
路等が必要となり、回路構成が複雑,大型化するという
欠点がある。
Furthermore, this focus detection device requires a separate photoelectric conversion element for monitoring, a comparator for determining whether the output level of the photoelectric conversion element for monitoring has reached a reference value, a reference voltage generation circuit, and the like. However, there is a disadvantage that the circuit configuration is complicated and large.

また低輝度時にセンサ出力を増幅する従来の焦点検出
方法の場合は、センサ出力レベルではなくモニタ出力レ
ベルに応じて増幅率を設定しなければならない非合理性
があり、更に特開昭61−26016号公報に開示されている
焦点検出方法では、一旦所定の積分時間におけるモニタ
出力レベルをもとに増幅率を設定して増幅し、それでも
合焦状態が得られない場合は、積分時間を延長して再度
積分をしなおすという無駄で煩雑な動作が行われてい
る。
In the case of the conventional focus detection method of amplifying the sensor output at low luminance, there is an irrationality that the amplification factor must be set according to the monitor output level instead of the sensor output level. In the focus detection method disclosed in the official gazette, once the amplification rate is set based on the monitor output level at a predetermined integration time, amplification is performed, and if the in-focus state still cannot be obtained, the integration time is extended. A wasteful and complicated operation of performing integration again is performed.

本発明は、従来の焦点検出方式における上記問題点を
解消するためになされたもので、SIT等の光電変換素子
は蓄積された光電荷を破壊することなくその蓄積電荷に
対応する信号を読み出すことが可能であることに着目
し、かかる非破壊型光電変換素子をフォトセンサとして
用い、モニタ用の光電変換素子を用いずに被写体の状態
に応じた合理的な積分時間で焦点検出を行うことの可能
な焦点検出方式を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems in the conventional focus detection method, and a photoelectric conversion element such as an SIT reads out a signal corresponding to the accumulated charge without destroying the accumulated photoelectric charge. Focusing on the fact that such a non-destructive photoelectric conversion element is used as a photosensor, focus detection can be performed with a reasonable integration time according to the state of the subject without using a photoelectric conversion element for monitoring. It is an object to provide a possible focus detection scheme.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving the problems]

上記問題点を解決するため、本願第1発明は、蓄積光
信号電荷を破壊することなく該信号電荷に対応した出力
の読み出し可能な複数の光電変換素子からなる非破壊型
光電変換素子列と、該光電変換素子列のアナログ出力を
デジタル値に変換するためのA/D変換手段と、該A/D変換
手段のデジタル出力値に基づいて被写体までの距離を演
算するための焦点検出演算手段とを備え、電荷蓄積開始
後、所定の初期積分期間T0(T0≧0)を経過した後に、
前記光電変換素子列の出力の非破壊読み出し,A/D変換,
焦点検出演算の一連の合焦状態検出動作を繰り返し実行
して焦点検出を行うようにするものである。
In order to solve the above problems, a first invention of the present application is a non-destructive photoelectric conversion element array including a plurality of readable photoelectric conversion elements whose outputs correspond to the signal charges without destroying the accumulated optical signal charges, A / D conversion means for converting the analog output of the photoelectric conversion element array into a digital value, and focus detection calculation means for calculating the distance to the subject based on the digital output value of the A / D conversion means After a predetermined initial integration period T 0 (T 0 ≧ 0) has elapsed after the start of charge accumulation,
Non-destructive reading of output of the photoelectric conversion element array, A / D conversion,
The focus detection is performed by repeatedly executing a series of focus state detection operations of the focus detection calculation.

このようにして焦点検出を行うため、光電荷の蓄積を
中断することなしに各読み出し時点まで蓄積された光電
荷に対応した信号を非破壊的に読み出してA/D変換を行
い、変換されたデジタル信号をもとに焦点検出演算を実
行するという一連の動作を焦点検出が完了するまで繰り
返され、モニタ用光電変換素子を用いずに、被写体の輝
度やコントラストの状態に応じた合理的な必要最小限の
積分時間で焦点検出が可能となる。
In order to perform focus detection in this manner, the signal corresponding to the accumulated photocharges up to each readout point is read nondestructively and A / D converted without interrupting the accumulation of photocharges. A series of operations of executing focus detection calculation based on digital signals are repeated until focus detection is completed, and without using a photoelectric conversion element for monitoring, it is necessary to make a rational decision according to the brightness and contrast of the subject. Focus detection becomes possible with a minimum integration time.

また本願第2発明は、蓄積光信号電荷を破壊すること
なく該信号電荷に対応した出力の読み出し可能な複数の
光電変換素子からなる非破壊型光電変換素子列と、該光
電変換素子列のアナログ出力を該出力のレベルに応じて
増幅する可変増幅手段と、該可変増幅手段からのアナロ
グ出力をデジタル値に変換するためのA/D変換手段と、
該A/D変換手段のデジタル出力値に基づいて被写体まで
の距離を演算するための焦点検出演算手段とを備え、電
荷蓄積開始後、所定の初期積分期間T0(T0≧0)を経過
した後、前記光電変換素子列の出力の非破壊読み出し,
増幅しない該出力のA/D変換,焦点検出演算の一連の合
焦状態検出動作を繰り返し実行して焦点検出を行い、低
輝度で所定の積分期間T1(T1>T0)を越えても合焦状態
検出不能の場合には、前記光電変換素子列の出力を該出
力のレベルに応じて増幅し、上記一連の合焦状態検出動
作を繰り返し実行して焦点検出を行うようにするもので
ある。
The second invention of the present application is also directed to a non-destructive photoelectric conversion element array composed of a plurality of readable photoelectric conversion elements capable of reading an output corresponding to a signal charge without destroying the accumulated optical signal charge, and an analog of the photoelectric conversion element row. Variable amplification means for amplifying the output according to the level of the output, A / D conversion means for converting an analog output from the variable amplification means to a digital value,
A focus detection calculating means for calculating a distance to a subject based on a digital output value of the A / D converting means, and a predetermined initial integration period T 0 (T 0 ≧ 0) elapses after the start of charge accumulation. After that, non-destructive readout of the output of the photoelectric conversion element row,
Focus detection is performed by repeatedly executing a series of focus state detection operations of A / D conversion and focus detection calculation of the non-amplified output, over a predetermined integration period T 1 (T 1 > T 0 ) at low luminance. When the in-focus state cannot be detected, the output of the photoelectric conversion element array is amplified according to the level of the output, and focus detection is performed by repeatedly executing the above-described series of in-focus state detection operations. It is.

このようにして焦点検出を行うため、上記第1発明の
作用が行われると共に、低輝度で所定の積分期間T1を越
えても合焦状態検出不能のときには、光電変換素子列の
出力が、そのレベルに応じた増幅率で増幅されて上記一
連の合焦状態検出動作が繰り返し実行され、従来の焦点
検出方法における積分のやり直しによる時間のロスの防
止を計ることができ、また光電変換素子列自体の出力に
基づいて増幅率を定めているので、合理的な増幅率の決
定が可能となる。
To do this way the focus detection, the effect of the first invention is conducted, while also exceeds a predetermined integration period T 1 at low luminance focus state detection is impossible, the output of the photoelectric conversion element arrays, Amplification is performed at an amplification factor according to the level, and the above-described series of in-focus state detection operations are repeatedly executed, so that time loss due to re-integration in the conventional focus detection method can be prevented. Since the amplification factor is determined based on its own output, it is possible to determine the amplification factor rationally.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例について説明する。第1図は、本願第1発
明に係る焦点検出方式の実施に用いる焦点検出装置の一
構成例のブロック図である。図において、1は複数のSI
T素子列からなるラインセンサを備えたSITイメージセン
サで、一対のレンズL1,L2を透過した光線が入力される
ように構成されている。なおこの構成例では瞳分割方式
の焦点検出法を用いた場合について述べるが、鮮鋭度検
出方式の焦点検出法を用いる場合は、上記一対のレンズ
L1,L2は不要となる。2はCPUで、前記イメージセンサ1
を駆動するための基本クロックパルスφ、非破壊読み
出しの開始を指令する信号φNDR、ラインセンサの各画
素を構成するSITの蓄積光電荷とソースライン及び読み
出しトランジスタのリセット信号φRESETを、それぞれS
ITドライバ回路3に供給するように構成されている。そ
してこのドライバ回路3からはSITイメージセンサ1に
対してその駆動信号である、読み出し,蓄積,蓄積電荷
リセットのそれぞれに対応したゲート入力信号φ、ト
ランシファパルスφ及び読み出しラインリセットパル
スφが、CPU2のコントロール信号に応じて供給され、
また走査回路4に対しては該走査回路4を駆動するクロ
ックパルスφと走査スタートパルスφSTが供給される
ようになっている。またこの走査回路4からはSITイメ
ージセンサ1の出力ラインを順次選択するパルスφS1,
φS2,……φSnが供給されている。
Hereinafter, embodiments will be described. FIG. 1 is a block diagram of a configuration example of a focus detection device used for implementing a focus detection method according to the first invention of the present application. In the figure, 1 indicates a plurality of SIs.
This is an SIT image sensor provided with a line sensor composed of an array of T elements, and is configured so that light beams transmitted through a pair of lenses L 1 and L 2 are input. Note that, in this configuration example, the case where the focus detection method of the pupil division method is used is described.
L 1 and L 2 become unnecessary. 2 is a CPU, and the image sensor 1
Basic clock pulses phi 0 for driving the non-destructive read command signal phi NDR the start of the reset signal phi RESET accumulated photocharge source lines and the read transistors of SIT constituting each pixel of the line sensor, respectively S
It is configured to supply to the IT driver circuit 3. The driver circuit 3 supplies the SIT image sensor 1 with gate drive signals φ G , a transfer pulse φ T, and a read line reset pulse φ R corresponding to readout, accumulation, and accumulated charge reset, which are drive signals for the SIT image sensor 1. Is supplied according to the control signal of CPU2,
The clock pulses phi 1 for driving the scanning circuit 4 scanning start pulse phi ST are supplied for scanning circuit 4. From the scanning circuit 4, a pulse φ S1 for sequentially selecting output lines of the SIT image sensor 1,
φ S2 ,... φ Sn are supplied.

SITイメージセンサ1はA/D変換器5に対してSITイメ
ージセンサ1の各画素SITの蓄積電荷に対応した出力回
路の出力信号VOSを供給する。また前記SITドライバ回路
3からA/D変換器5に対して、A/D変換のダイミングを知
らせる信号φADが供給され、A/D変換器5からCPU2に対
しては、SITイメージセンサ1の出力回路の出力信号VOS
をデジタル化した信号ADOUT及び、A/D変換が終了したこ
とを知らせる信号RDYが供給されるようになっている。
SIT image sensor 1 supplies an output signal V OS of the output circuit corresponding to the accumulated charge of each pixel SIT of SIT image sensor 1 with respect to A / D converter 5. The SIT driver circuit 3 supplies the A / D converter 5 with a signal φ AD indicating the dimming of the A / D conversion. The A / D converter 5 supplies the CPU 2 with the signal φ AD of the SIT image sensor 1. Output signal of output circuit V OS
, And a signal RDY indicating that the A / D conversion has been completed is supplied.

レンズ駆動回路6はCPU2で演算された被写体距離情報
に応じてモータ7を回転させ、撮影レンズを駆動するた
めの回路である。レンズROM8はレンズ鏡筒に内蔵されて
いて、レンズのFナンバや像のずれ量からデフォーカス
量を求めるための変換係数など焦点検出に必要なデータ
が記憶されている。表示装置9は合焦か非合焦かを表示
する装置である。
The lens drive circuit 6 is a circuit for rotating the motor 7 in accordance with the subject distance information calculated by the CPU 2 to drive the taking lens. The lens ROM 8 is built in the lens barrel, and stores data necessary for focus detection, such as the F number of the lens and a conversion coefficient for obtaining a defocus amount from an image shift amount. The display device 9 is a device that indicates whether the object is in focus or out of focus.

通常、被写体までの距離を検出し、それに基づいて撮
影レンズを駆動するに当たりレンズの移動量をCPU2にフ
ィードバックする必要があるが、レンズの移動量として
レンズ駆動用モータ7の回転数で代用するのが一般的で
あり、本構成例における発光ダイオード10とフォトトラ
ンジスタ11は、このために用いているものである。すな
わち、レンズ駆動回路6が作動してモータ7が回転する
と、レンズ鏡筒の回転部材に等間隔に設けられているス
リット12が回転し、該スリット12の通路を挟んで回転検
出用の発光ダイオード10とフォトトランジスタ11を対向
配置してなるフォトインタラプタが、通過するスリット
12の数をカウントするようになっている。そしてCPU2は
スリット12のカウント数をメモリに記憶し、所定量に達
したときモータ7の回転を停止するように構成されてい
る。
Normally, it is necessary to detect the distance to the subject and feed back the movement amount of the lens to the CPU 2 when driving the taking lens based on the distance. However, the rotation amount of the lens driving motor 7 is used as the movement amount of the lens. Is generally used, and the light emitting diode 10 and the phototransistor 11 in this configuration example are used for this purpose. That is, when the lens driving circuit 6 operates and the motor 7 rotates, the slits 12 provided at equal intervals in the rotating member of the lens barrel rotate, and the light emitting diode for rotation detection is sandwiched between the slits 12. The photointerrupter, consisting of the phototransistor 10 and the phototransistor 11 facing each other,
It counts 12 numbers. Then, the CPU 2 stores the count number of the slit 12 in the memory, and stops the rotation of the motor 7 when the count reaches a predetermined amount.

次に画素SITからなるラインセンサを有するSITイメー
ジセンサ1及びその読み出し回路の構成を第2図に基づ
いて説明する。
Next, the configuration of the SIT image sensor 1 having a line sensor composed of the pixels SIT and its readout circuit will be described with reference to FIG.

第2図において、20−1,……20−nはラインセンサを
構成する画素SITであり、各SITは第3図に示すような構
成を備えている。すなわち、101はSITのドレインとして
作用するn+シリコン基板で、該基板101上にはチャネル
領域となるn-エピタキシャル層102が堆積されている。
このエピタキシャル層102には浅いn+ソース領域103が形
成されており、このソース領域103はエピタキシャル層1
02内でp+ゲート領域104によって囲まれている。ゲート
領域104上にはMOSキャパシタ105が形成されており、こ
のキャパシタ105を介してパルスが供給されるようにな
っている。ゲート領域104が逆バイアスされると、この
ゲート領域104の外側には空乏層が形成される。そして
この空乏層に光が入射して正孔−電子対が生成される
と、電子はソース領域103及びドレイン領域101に掃き出
され、正孔はゲート領域104に蓄積されるようになる。
このためゲート電位が上昇し、ドレイン領域101とソー
ス領域103との間の電流は上記ゲート電位変化により変
調され、光に依存して増幅された信号が得られるように
なっている。なお図において106は各画素を分離するた
めの分離領域である。
In FIG. 2, reference numerals 20-1,..., 20-n denote pixel SITs forming a line sensor, and each SIT has a configuration as shown in FIG. That is, 101 is an n + silicon substrate acting as a drain of the SIT, and an n epitaxial layer 102 serving as a channel region is deposited on the substrate 101.
A shallow n + source region 103 is formed in the epitaxial layer 102, and the source region 103 is
In 02, it is surrounded by a p + gate region 104. A MOS capacitor 105 is formed on the gate region 104, and a pulse is supplied through the capacitor 105. When the gate region 104 is reverse-biased, a depletion layer is formed outside the gate region 104. When light is incident on the depletion layer to generate a hole-electron pair, electrons are swept out to the source region 103 and the drain region 101, and holes are accumulated in the gate region 104.
Therefore, the gate potential increases, and the current between the drain region 101 and the source region 103 is modulated by the change in the gate potential, so that a signal amplified depending on light is obtained. In the drawing, reference numeral 106 denotes a separation area for separating each pixel.

そしてこのように構成されたSITをラインセンサの画
素として用いた場合、ゲート部に設けられたキャパシタ
を介してゲートに加える電位により、光電荷の蓄積、蓄
積光電荷に応じた信号の読み出し、蓄積光電荷のリセッ
トを行えるようになっている。
When the SIT configured as described above is used as a pixel of a line sensor, the potential applied to the gate via a capacitor provided in the gate unit accumulates the photocharge, reads and accumulates a signal corresponding to the accumulated photocharge. The photo charge can be reset.

再び第2図に戻って、画素SIT20−1,20−2,……20−
nの各ゲートはキャパシタを介してライン25に接続され
ていて、ゲート入力信号φが印加されるようになって
いる。一方各ソースは、ソースライン26−1,26−2,……
26−n及びMOSトランジスタからなるトランスファスイ
ッチ21−1,21−2,……21−nをそれぞれ介して、読み出
しトランジスタ22−1,22−2,……22−nのゲートに接続
され、ドレインは電源VDに共通に接続されている。また
ソースライン26−1,26−2,……26−nにはリセットトラ
ンジスタ24−1,24−2,……24−nのドレインが接続され
ている。トランスファスイッチ21−1,21−2,……21−n
を形成するMOSトランジスタの各ゲートには、トランス
ファパルスφが印加されるようになっていて、積分終
了時に画素SIT20−1,20−2,……20−nのソース電位を
読み出しトランジスタ22−1,22−2,……22−nのゲート
に伝達すると共に、ソースライン26−1,26−2,……26−
nのリセット時にはトランスファスイッチ21−1,21−2,
……21−nをオンにして、読み出しトランジスタ22−1,
22−2,……22−nのゲートまでリセットトランジスタ24
−1,24−2,……24−nを介してリセットするようになっ
ている。リセットトランジスタ24−1,24−2,……24−n
のソースは接地され、ゲートにはリセットパルスφ
印加されるように構成されている。
Returning to FIG. 2, the pixels SIT20-1, 20-2,.
Each gate of n is be connected to the line 25 through the capacitor, the gate input signal phi G is adapted to be applied. On the other hand, each source has a source line 26-1, 26-2, ...
.., 22-n via transfer switches 21-1, 21-2,..., 21-n each comprising a MOS transistor. Are commonly connected to a power supply VD. The source lines 26-1, 26-2,..., 26-n are connected to the drains of reset transistors 24-1, 24-2,. Transfer switches 21-1, 21-2, ..., 21-n
To the gates of the MOS transistors forming it is designed so as the transfer pulse phi T is applied readout pixel SIT20-1,20-2 at integration end, the source potential of the ...... 20-n transistor 22- 1, 22-2,..., 22-n, and source lines 26-1, 26-2,.
When n is reset, the transfer switches 21-1, 21-2,
...... Turn on 21-n, and set the read transistors 22-1,
22-2, ..... Reset transistor 24 up to the gate of 22-n
, 24-2,..., 24-n. Reset transistors 24-1, 24-2, ..., 24-n
Source is grounded, the gate is configured to reset pulse phi R is applied.

読み出しトランジスタ22−1,22−2,……22−nのドレ
インは電源AVDDに接続されていて、ソースは画素選択ス
イッチ23−1,23−2,……23−n及び画素出力読み出しラ
イン27を介して負荷抵抗RLとの間でソースフォロア回路
を構成している。画素選択スイッチ23−1,23−2,……23
−nの各ゲートは走査回路4に接続され、それぞれ選択
用走査パルスφS1S2,……φSnが印加されるようにな
っている。
Read transistor 22-1 and 22-2, the drain of the ...... 22-n is connected to the power supply AV DD, the source pixel selection switch 23-1 and 23-2, ...... 23-n and the pixel output read line A source follower circuit is formed with the load resistor RL via the reference numeral 27. Pixel selection switches 23-1, 23-2, 23
Each gate of -n is connected to the scanning circuit 4 so that a scanning pulse for selection φ S1 , φ S2 ,.

次に、第1図及び第2図に示した焦点検出装置を用い
た焦点検出方式の動作を、第4図の信号のタイミングを
示す波形図を用いて説明する。
Next, the operation of the focus detection system using the focus detection device shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to the waveform diagrams showing the signal timings in FIG.

第4図に示したリセット期間TRSにおいて、ゲート入
力信号φがリセットレベルVRS(>φB:ゲート・ソー
ス間のビルトイン電圧)となり、且つリセットパルスφ
及びトランスファパルスφがHighレベルとなると、
画素SIT20−1,20−2,……20−nのソース電位VSはGNDに
リセットされ、ゲート電位VGはφとなる。
In the reset period T RS shown in FIG. 4, the gate input signal φ G becomes the reset level V RS (> φ B : built-in voltage between the gate and the source) and the reset pulse φ
When R and transfer pulse phi T becomes High level,
Pixel SIT20-1,20-2, the source potential V S of ...... 20-n is reset to GND, the gate potential V G becomes phi B.

リセット期間TRSが終了して1回目及び2回目以降の
積分期間TINT1,TINT2,……に入り、ゲート入力信号φG,
リセットパルスφR,トランスァパルスφがGNDレベル
となると、ゲート電位VGは次の(1)式で与えられる逆
バイアス状態となり、光積分を開始する。
After the reset period TRS ends, the first and second and subsequent integration periods T INT1 , T INT2 ,... Enter the gate input signal φ G ,
Reset pulse phi R, the transformer § pulse phi T becomes GND level, the gate potential V G becomes a reverse bias state given by the following equation (1), the start of optical integration.

ここでCG:SITのゲートキャパシタ容量 CJ=CGS+CGD CGS:SITのゲート・ソース間の寄生 CGD:SITのゲート・ドレイン間の寄生容量 まず1回目の光積分期間TINT1の間、光照射によって
生成された電荷QPh(Tint1)はゲート容量(CG+CJ)に
蓄積され、次式(2)で表される。
Where C G : SIT gate capacitor capacitance C J = C GS + C GD C GS : SIT gate-source parasitic C GD : SIT gate-drain parasitic capacitance First, the first light integration period T INT1 During this time, the charge Q Ph (T int1 ) generated by light irradiation is accumulated in the gate capacitance (C G + C J ) and is expressed by the following equation (2).

QPh(Tint1)=GL・A・P・Tint1 =GL・A・E ……(2) ここでGLは生成率(μA/μW)、Aは受光面積(c
m2)、Pは光の放射照度(μW/cm2)、Tint1は積分時間
(sec)、Eは露光量(E=P・Tint1)である。
Q Ph (T int1 ) = GL · A · P · T int1 = GL · A · E (2) where GL is the generation rate (μA / μW) and A is the light receiving area (c
m 2 ), P is irradiance of light (μW / cm 2 ), T int1 is integration time (sec), and E is exposure amount (E = P · T int1 ).

ゲート電位VGは(1),(2)式より、 となる。The gate potential V G is (1) and (2), Becomes

時間Tint1において1回目の積分期間TINT1が終了し、
次いで画素SITの1回目の読み出し期間TRD1に入るとき
には、ゲート入力信号φは読み出しレベルVRDとな
り、ゲート電位VGは、 となる。
At time T int1 , the first integration period T INT1 ends,
When entering the reading period T RD1 of the first pixel SIT is then gate input signal phi G is read level V RD, and the gate potential V G is Becomes

但し読み出しレベルVRDは、後述の(6)式の出力信
号がQPh=0で正又は0となるように設定する。
However, the read level V RD is set so that the output signal of the expression (6) described later is positive or 0 when Q Ph = 0.

このとき、画素SITのゲート・ソース間の電位はV
GSは、VGS>VP(VPは画素SITのドレイン電流が流れ始め
るゲート・ソース間電位差でありピンチオフ電圧と称し
ている。)となるため、画素SITのドレイン電流が流
れ、ソースライン26−1,26−2,……26−nの浮遊容量を
充電する。この充電は、VGS=VPとなるまで続く。した
がってソース電位VSは、 となる。そしてこのとき同時にトランスファパルスφ
もHighレベルとなっているため、トランスファスイッチ
21−1,21−2,……21−nを介して、前記ソース電位VS
読み出しトランジススタ22−1,22−2,……22−nのゲー
トに伝達される。
At this time, the potential between the gate and source of the pixel SIT is V
GS is (are V P is referred to as is the pinch-off voltage the potential difference between the gate and the source starts to flow the drain current of the pixel SIT.) V GS> V P, and therefore, the flow the drain current of the pixel SIT, the source line 26 -1,26-2,..., Charge the stray capacitance of 26-n. This charging continues until V GS = V P. Therefore, the source potential V S becomes Becomes At this time, the transfer pulse φ T
Is also at the high level, so the transfer switch
21-1 and 21-2, via the ...... 21-n, the source potential V S is transmitted to the gate of the read Toranjisusuta 22-1,22-2, ...... 22-n.

そして読み出しトランジタ22−1,22−2,……22−nと
負荷抵抗RLで構成されるソースフォロアの利得をa(<
1)、トランスファスイッチ21−1,21−2,……21−nの
効率をb、ソースフォロアの出力回路を構成するMOSト
ランジスタの閾値電圧をVTとすると、各画素SITに蓄積
された光電荷QPhi(i=1,……n)に対応した次式
(6)で表される出力信号VOSiが、走査回路4から出力
される選択パルスφS1S2,……φSnにより順次画素選
択スイッチ23−1,232,……23−nがオンされることによ
って、選択された画素毎に次々に出力される。
Then read Toranjita 22-1 and 22-2, the gain of the source follower constituted by ...... 22-n and the load resistor R L a (<
1), transfer switches 21-1 and 21-2, the efficiency of the ...... 21-n b, when the threshold voltage of the MOS transistors of the output circuit of the source follower and V T, the light which is accumulated in each pixel SIT charge Q phi (i = 1, ...... n) output signal V OSi represented by the following formula corresponding to (6), the selection pulse phi S1 outputted from the scanning circuit 4, phi S2, by ...... phi Sn When the pixel selection switches 23-1, 232,..., 23-n are turned on sequentially, the output is successively performed for each selected pixel.

なおこの際、画素SIT20−1,20−2,……20−nのソー
スライン26−1,26−2,……26−n及び読み出しトランジ
スタ22−1,22−2,……22−nのゲートが、画素SIT20−
1,20−2,……20−nのドレイン電流で充電され、該画素
SITのゲートに蓄積された光信号電荷は保持されるた
め、非破壊的に読み出しが行われる。読み出し後ゲート
入力信号φ=0としたままトランスファパルスφ
リセットパルスφを同時にHighレベルとすると、その
タイミングで各画素SIT20−1,20−2,……20−nのゲー
トに蓄積された光電荷はリセットされずに、ソースライ
ン26−1,26−2,……26−nと読み出しトランジスタ22−
1,22−2,……22−nのみリセットされる。
At this time, the source lines 26-1, 26-2,..., 26-n of the pixels SIT20-1, 20-2,..., 20-n and the readout transistors 22-1, 22-2,. The gate of the pixel SIT20−
1,20-2,..., The pixel is charged with a drain current of 20-n
Since the optical signal charges accumulated in the gate of the SIT are retained, the readout is performed nondestructively. When the transfer pulse phi T and the reset pulse phi R simultaneously High level while the read after the gate input signals φ G = 0, accumulated in the gate of each pixel in timing SIT20-1,20-2, ...... 20-n The generated photocharges are not reset, and the source lines 26-1, 26-2,.
Only 1,22-2, ... 22-n are reset.

以上のようにして得られた出力信号VOSは、A/D変換さ
れたのちCPU2に入力されて焦点検出演算処理が実行さ
れ、焦点検出が行われる。この時点で合焦した場合は、
演算処理で得られたデフォーカス量に応じてレンズ駆動
回路6を介してレンズを駆動する。
The output signal V OS obtained as described above is subjected to A / D conversion and then input to the CPU 2, where focus detection calculation processing is executed, and focus detection is performed. If focus is achieved at this point,
The lens is driven via the lens driving circuit 6 according to the defocus amount obtained by the arithmetic processing.

上記1回目の読み出し時に合焦状態が検出されなかっ
た場合には、2回目の読み出し,A/D変換,焦点検出演算
の動作行程に入る。2回目の読み出しは時間Tint2にお
いて、ゲート入力信号φを読み出しレベルVRDとしト
ランスファパルスφをHighレベルとすることにより開
始されるが、1回目の読み出しは非破壊読み出し態様で
行われているため、画素SIT20−1,20−2,……20−nは
その読み出し期間中も光信号電荷の積分は続行されてお
り、したがって2回目の読み出しにおける積分期間T
INT2は、最初の積分開始時から時間Tint2までとなる。
If the in-focus state is not detected at the time of the first reading, the operation steps of the second reading, A / D conversion, and focus detection calculation are started. In the second reading time T int2, but is initiated by a level V RD read gate input signal phi G a transfer pulse phi T High level, first time read performed in non-destructive reading manner , 20-n, the integration of the optical signal charges is continued even during the readout period, and therefore, the integration period T in the second readout.
INT2 is from the start of the first integration to the time Tint2 .

2回目の読み出し期間TRD2にはこの2回目の積分期間
TINT2に蓄積された1回目より増加した光信号電荷に対
応する出力信号を非破壊的に読み出すことになる。そし
てこの増大した出力信号に基づいて合焦状態検出動作が
行われる。以下同様にして合焦状態が検出されるまで上
記一連の動作が続行される。
The second readout period T RD2 includes the second integration period
An output signal corresponding to the optical signal charge that has increased from the first time stored in TINT2 is read nondestructively. Then, an in-focus state detection operation is performed based on the increased output signal. Hereinafter, the above-described series of operations is continued until the in-focus state is detected.

次に上記第1図及び第2図に示した構成例を用いた焦
点検出例のアルゴリズムを第5図のフローチャートで示
す。この焦点検出例では、焦点検出のための積分開始
後、所定の初期積分時間T0(T0≧0)が経過したのち、 非破壊読み出し→A/D変換→焦点検出演算→合焦判断 という一連の動作が合焦するまで繰り返される。すなわ
ち合焦判断のステップにおいて否に判定されたときは非
破壊読み出しのステップに戻るようになっている。
Next, an algorithm of a focus detection example using the configuration example shown in FIGS. 1 and 2 is shown in a flowchart of FIG. In this focus detection example, after a predetermined initial integration time T 0 (T 0 ≧ 0) has elapsed after the start of integration for focus detection, non-destructive readout → A / D conversion → focus detection calculation → focus determination A series of operations is repeated until focusing is achieved. That is, if the determination is negative in the focusing determination step, the process returns to the non-destructive reading step.

そして積分開始からこの一連の動作の繰り返しが進む
につれて蓄積電荷量は増大し、被写体の輝度やコントラ
ストによって決まる焦点検出可能な信号の最低レベルを
越えた時点で合焦状態が検出される。そして合焦した時
点で合焦表示を行うと共に得られたデフォーカス量に応
じてレンズを駆動する。なお積分時間Tintがあまり長く
なると、通常は手ぶれの原因となるため、積分時間Tint
の上限Tmaxを例えば200msecに設定しておき、この積分
制御時間Tmaxを経過しても合焦の判定が得られない場合
は、焦点検出不能の表示を行うようになっている。
Then, as this series of operations is repeated from the start of integration, the accumulated charge amount increases, and a focus state is detected at a point in time when the level exceeds a minimum level of a focus detectable signal determined by luminance and contrast of the subject. Then, at the time of focusing, focusing display is performed, and the lens is driven according to the obtained defocus amount. It should be noted that the integration time T int is too long, because that usually causes of camera shake, integration time T int
For previously set upper limit T max for example 200 msec, it can not be obtained determination of focus even after the integration control time T max is adapted to display a focus undetectable.

従来の光量モニタ出力と所定の基準値とを比較して積
分時間を決める焦点検出方法で、基準値は被写体の輝度
やコントラストによらず、A/D変換器のダイナミックレ
ンジや光電変換素子の飽和電圧により一定値に決められ
ている。したがって被写体の様々な状態に応じた最適な
積分時間とはいえない。この欠点は特に低輝度の被写体
を対象とするとき影響が大きく現れてくる。すなわち低
輝度でもコントラストが高く比較的短い積分時間で焦点
検出が可能な場合でも、モニタ出力が所定の基準値に達
するまで積分を続けてしまうという無駄な積分時間が生
じるが、本発明は上記のように確実に焦点検出に必要な
時間だけ積分するという合理的な焦点検出方法であり、
従来のような無駄な積分時間の発生は確実に回避され
る。
A conventional focus detection method that determines the integration time by comparing the light intensity monitor output with a predetermined reference value.The reference value does not depend on the brightness or contrast of the subject, and the dynamic range of the A / D converter and the saturation of the photoelectric conversion element The voltage is set to a constant value. Therefore, it cannot be said that the integration time is optimal for various states of the subject. This disadvantage has a significant effect particularly when a low-luminance subject is targeted. That is, even when the focus can be detected with a relatively high integration time and a relatively short integration time even at a low luminance, useless integration time occurs in which integration is continued until the monitor output reaches a predetermined reference value. Is a rational focus detection method that integrates only the time required for focus detection.
Generation of useless integration time as in the related art is reliably avoided.

第6図は、本願第2発明に係る焦点検出方式の実施に
用いる焦点検出装置の一構成例を示すブロック図であ
る。この構成例は第1図に示した第1発明の実施に用い
る構成例に、SITイメージセンサ1の出力信号VOSを低輝
度時に増幅するための増幅率制御回路13を付加したもの
である。この増幅率制御回路13は第7図に示すように、
SITイメージセンサ1の出力信号VOSが供給される入力端
子14と、A/D変換器5へ接続される出力端子15と、CPU2
からの増幅率制御信号AMP1,AMP2の入力端子16−1,16−
2とを備えている。そして入力端子14と出力端子15間に
は、アナログスイッチSW1のみを介した回路と、増幅率
2の増幅回路17−1とアナログスイッチSW2を介した回
路と、増幅率4の増幅回路17−2とアナログスイッチSW
3を介した回路と、増幅率8の増幅回路17−3とアナロ
グスイッチSW4を介した回路とがそれぞれ接続されてい
る。また一方の増幅率制御信号入力端子16−1は、AND
回路19−1及び19−3の一方の入力端と、インバータ18
−1を介してAND回路19−2及び19−4の一方の入力端
にそれぞれ接続されており、他方の増幅率制御信号入力
端子16−2は、AND回路19−1及び19−2の他方の入力
端と、インバータ18−2を介してAND回路19−3及び19
−4の他方の入力端にそれぞれ接続されている。そして
各AND回路19−1,……19−4の出力により前記アナログ
スイッチSW1,……SW4を制御するように構成されてい
る。
FIG. 6 is a block diagram showing one configuration example of a focus detection device used for implementing the focus detection method according to the second invention of the present application. This configuration example is obtained by adding to the configuration example used for the implementation of the first invention shown in FIG. 1, the amplification factor control circuit 13 for amplifying the output signal V OS of SIT image sensor 1 at the time of low luminance. As shown in FIG. 7, this amplification factor control circuit 13
An input terminal 14 to the output signal V OS of SIT image sensor 1 is supplied, an output terminal 15 connected to the A / D converter 5, CPU 2
Input terminals 16-1, 16- of the amplification factor control signals AMP1, AMP2
2 is provided. Between the input terminal 14 and the output terminal 15, a circuit via only the analog switch SW1, a circuit via the amplifier circuit 17-1 with an amplification factor of 2 and the analog switch SW2, and a circuit via an amplification circuit 17-2 with an amplification factor of 4 And analog switch SW
3 is connected to an amplifier circuit 17-3 having an amplification factor of 8 and a circuit via an analog switch SW4. One gain control signal input terminal 16-1 is connected to an AND
One input terminal of the circuits 19-1 and 19-3 is connected to the inverter 18
-1 is connected to one input terminal of each of AND circuits 19-2 and 19-4, and the other gain control signal input terminal 16-2 is connected to the other of the AND circuits 19-1 and 19-2. And AND circuits 19-3 and 19 via an inverter 18-2.
-4 are connected to the other input terminals. .., And SW4 are controlled by outputs of the AND circuits 19-1,..., 19-4.

そして低輝度時において後述する所定時間を越えて合
焦状態の検出が得られない場合、CPU2はSITイメージセ
ンサ1の出力信号のレベルに応じて像膨率を決定して、
増幅率制御回路13へ増幅率制御信号AMP1及びAMP2を供給
し、その制御信号AMP1及びAMP2により増幅率制御回路13
においては所定のアナログスイッチが選択されて、CPU2
で決定された所定の増幅率の増幅回路が挿入される。そ
れによりSITイメージセンサ1の出力信号VOSが所定の増
幅率で増幅されて出力信号VOS′として出力される。第
1表に、各増幅率制御信号AMP1,AMP2のレベルの組み合
わせに対する、各AND回路19−1,……19−4の出力端a,
b,c,dのレベルと、増幅率制御回路13の増幅率とを示
す。
If the in-focus state cannot be detected for more than a predetermined time described later at low luminance, the CPU 2 determines the image expansion rate according to the level of the output signal of the SIT image sensor 1,
Supply the amplification factor control signals AMP1 and AMP2 to the amplification factor control circuit 13, and use the control signals AMP1 and AMP2 to control the amplification factor control circuit 13.
In, a predetermined analog switch is selected and the CPU 2
An amplification circuit having a predetermined amplification rate determined by the above is inserted. As a result, the output signal V OS of the SIT image sensor 1 is amplified at a predetermined amplification rate and output as an output signal V OS ′. Table 1 shows the output terminals a, of the AND circuits 19-1,..., 19-4 for the combinations of the levels of the amplification factor control signals AMP1, AMP2.
The levels of b, c, and d and the amplification factor of the amplification factor control circuit 13 are shown.

このように構成した焦点検出装置を用いて焦点検出は
次のように行われる。まず積分開始後、画素SITの出力
の非破壊読み出し−A/D変換−焦点検出演算の一連の合
焦状態検出動作を繰り返し実行して焦点検出を行う点は
第1発明と同様である。この第2発明では、上記合焦状
態検出動作を繰り返し行い、積分制限時間Tmax以内の所
定の積分時間T1、例えば100msec経過しても、被写体が
低輝度のため合焦状態の判定が得られない場合、SITイ
メージセンサ1の出力信号VOSのレベルに応じてCPU2が
出力信号の増幅率を決定して、増幅率制御信号AMP1,AMP
2を増幅率制御回路13へ出力する。
Focus detection is performed as follows using the focus detection device configured as described above. First, after the start of integration, focus detection is performed by repeatedly executing a series of focus state detection operations of non-destructive readout of the output of the pixel SIT, A / D conversion, and focus detection calculation, as in the first invention. In the second invention, the in-focus state detection operation is repeatedly performed, and even if a predetermined integration time T 1 within the integration limit time T max , for example, 100 msec, the focus state is determined because the subject has low luminance. If is not, to determine the amplification factor of the CPU2 output signal in response to the level of the output signal V OS of SIT image sensor 1, the amplification factor control signal AMP1, AMP
2 is output to the amplification factor control circuit 13.

それにより増幅率制御回路13においては所定の増幅率
の増幅回路が設定されて、SITイメージセンサ1の出力
信号VOSが増幅され、その増幅された出力信号VOS′に基
づいて、同様に合焦状態検出動作が繰り返し実行されて
焦点検出が行われる。この場合も、積分制限時間Tmax
越えても合焦状態の検出が得られないときは、焦点検出
不能とする。
As a result, in the amplification factor control circuit 13, an amplification circuit having a predetermined amplification factor is set, the output signal V OS of the SIT image sensor 1 is amplified, and similarly based on the amplified output signal V OS ′, the amplification is performed. The focus state detection operation is repeatedly performed to perform focus detection. Also in this case, if the in-focus state cannot be detected even after the integration limit time Tmax has been exceeded, it is determined that the focus cannot be detected.

第8図に、第2発明の焦点検出例のアルゴリズムをフ
ローチャートで示す。この焦点検出例では、まず増幅率
制御回路13の増幅率が1に設定されて積分が開始され、
初期積分時間T0経過すると、画素SITの出力の非破壊読
み出し、増幅しない該出力のA/D変換,焦点検出演算が
実行されて合焦判断が行われる。合焦の判定が得られた
場合は合焦表示を行い、得られたデフォーカス量に応じ
てレンズの駆動を行う。
FIG. 8 is a flowchart showing the algorithm of the focus detection example of the second invention. In this focus detection example, first, the amplification factor of the amplification factor control circuit 13 is set to 1 and integration is started.
Once the initial integration time T 0 elapses, reading nondestructive output pixel SIT, A / D conversion of the output is not amplified, focus determination is performed by the focus detection operation is performed. When the in-focus state is obtained, the in-focus state is displayed, and the lens is driven according to the obtained defocus amount.

1回目の合焦状態検出動作で合焦の判定が得られない
とき、低輝度で且つ積分時間Tintが所定時間T1(100mse
c)を越えている条件を満たしていない場合は、増幅率
1のまま積分制限時間Tmaxまで、前記合焦状態検出動作
が合焦の判定が得られるまで繰り返し実行される。
When the in-focus state cannot be determined in the first in-focus state detecting operation, low luminance and the integration time T int are equal to the predetermined time T 1 (100 ms
If the condition exceeding c) is not satisfied, the in-focus state detecting operation is repeatedly executed until the in-focus state detection operation is obtained until the integration limit time Tmax is reached with the amplification factor being 1.

一方、低輝度で且つ積分時間Tintが所定時間T1を越え
ている条件を満たした場合は、CPU2により出力信号レベ
ルに基づいて所定の増幅率が決定され、非破壊読み出し
出力信号がその増幅率で増幅されて、同様に合焦の判定
が得られるまで合焦状態検出動作が繰り返し実行され
る。いずれの場合も、積分制限時間を越えても合焦の判
定が得られないときは、焦点検出不能の表示を行うよう
になっている。
On the other hand, if and integration time T int of low intensity satisfies a condition that exceeds a predetermined time T 1 is determined a predetermined amplification factor based on the output signal level by the CPU 2, a non-destructive read output signal is amplified The in-focus state detection operation is repeatedly executed until the in-focus state is obtained similarly. In any case, when the in-focus state cannot be determined even after the integration limit time has elapsed, a display indicating that the focus cannot be detected is displayed.

なお焦点検出ができない原因としては、(1)信号の
レベルは充分あるがコントラストがないため精度のよい
判断ができない、(2)低輝度のため信号レベルが低く
精度のよい判断ができないことがあげられ、(2)のケ
ースでは上記のように出力信号を増幅することは有効で
あるが、(1)のケースでは増幅を行うとA/D変換器の
レンジを越えてしまうおそれがある。そこで画素SITの
出力信号の最大値をCPUで求め、その大小により低輝度
か否かの判断と共に増幅の倍率の判断をするようになっ
ている。これらの判断は合焦判断と一緒に行われ、出力
信号の最大値は、1番目のデータと2番目のデータを比
較して大きい方をVOSmaxとし、次にこのVOSmaxと3番目
のデータとを比較し大きい方を改めてVOSmaxとしていく
ことをn番目まで繰り返すことにより得るようにしてい
る。
The reasons for the inability to detect the focus are as follows: (1) it is impossible to make an accurate judgment because the signal level is sufficient but there is no contrast; and (2) it is not possible to make an accurate judgment because the signal level is low due to low luminance. In the case (2), it is effective to amplify the output signal as described above. However, in the case (1), the amplification may exceed the range of the A / D converter. Therefore, the maximum value of the output signal of the pixel SIT is determined by the CPU, and the magnitude of the output signal is determined based on the maximum value, and the amplification magnification is determined along with the determination. These determinations are performed together with the focus determination, and the maximum value of the output signal is determined by comparing the first data and the second data, and the larger one is set as V OSmax, and then the V OSmax and the third data are set. And it is obtained that the larger one is set again as V OSmax by repeating the processing up to the n-th.

第9図は、被写体の輝度と積分時間の関係の一例を示
す図で、画素SITの出力信号(この図示例では500mV)を
2,4,8倍の増幅を行うことにより、積分制限時間Tmax
に所定の出力レベルが得られる被写体の輝度範囲を、3
段階に亘って低輝度側に広げることができる態様を示し
ている。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the brightness of the subject and the integration time. The output signal of the pixel SIT (500 mV in this example) is shown in FIG.
By performing amplification of 2, 4, and 8 times, the luminance range of the subject in which a predetermined output level can be obtained within the integration limit time T max is set to 3 times.
This shows an aspect that can be extended to the low luminance side over stages.

出力信号の増幅を行う従来の焦点検出法では、モニタ
出力レベルにより増幅率を決め、一度合焦判断を行い、
低輝度で合焦が得られないときいは、積分時間を延長し
てもう一度積分をしなおすという方法をとっているが、
本発明においては非破壊読み出しの可能な光電変換素子
を利用し非破壊読み出し態様を用いているため、積分を
しなおすという無駄がなるなくと共に、増幅率もモニタ
出力ではなくセンサ用光電変換素子出力に基づいて合理
的に設定されるようになっている。
In the conventional focus detection method that amplifies the output signal, the amplification rate is determined based on the monitor output level, and the focus is determined once.
When focus cannot be obtained at low brightness, the integration time is extended and integration is performed again.
In the present invention, since the non-destructive readout mode is used using a photoelectric conversion element capable of nondestructive readout, there is no waste of re-integration, and the amplification factor is not a monitor output but a sensor output rather than a monitor output. Is set rationally based on

なお本願各発明の実施に用いる上記各構成例では、非
破壊読み出し終了毎に、リセットパルスφをHighレベ
ルにして、読み出し回路をリセットするように構成した
ものを示したが、非破壊読み出し終了毎に、読み出し回
路をリセットしなうように構成しても、同様に信号出力
の非破壊読み出しを繰り返し実行することができる。
Note in the above example each component used in the practice of the present inventions, each termination nondestructive readout, and the reset pulse phi R to the High level, showed that configured to reset the readout circuit, a non-destructive read end Even if the readout circuit is not reset every time, the nondestructive readout of the signal output can be repeatedly executed in the same manner.

また上記各構成例では、非破壊読み出し可能な光電変
換素子としてSITを用いたものを示したが、例えば1986
年に開催されたInternational Electron Devices Meeti
ng(IEDM)の予稿集の第353〜356頁の“A NEW MOS IMAG
E SENSOR OPERATING IN A NON−DESTRUCTIVEREADOUT MO
DE"と題する論文に示されている、CMD(Charge Modulat
ing Device)受光素子をSITの代わりに用いることもで
きる。このCMD受光素子はSITと同様に画素毎に増幅機能
を有し且つ非破壊読み出しの可能な受光素子であり、SI
Tを用いた場合と同様な作用効果が得られる。
Further, in each of the above configuration examples, the SIT is used as the non-destructively readable photoelectric conversion element.
International Electron Devices Meeti
ng (IEDM) Proceedings, pages 353-356, “A NEW MOS IMAG
E SENSOR OPERATING IN A NON−DESTRUCTIVEREADOUT MO
CMD (Charge Modulat) shown in a paper entitled "DE"
ing Device) A light receiving element can be used instead of the SIT. This CMD light receiving element has an amplifying function for each pixel similarly to the SIT and is a non-destructive readout light receiving element.
The same operation and effect as when T is used can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明は、SI
TやCCD等の非破壊読み出し可能な光電変換素子をフォト
センサとして用いて蓄積光電荷を破壊することなく蓄積
電荷に依存した出力信号を読み出し、A/D変換,焦点検
出演算の一連の合焦状態検出動作を合焦するまで繰り返
し焦点検出を行うようにしたので、モニタ用の光電変換
部を不用とし、被写体の状態に応じたほぼ必要最小限の
合理的な積分時間で焦点検出を行うことができる。また
低輝度時にセンサ用の光電変換素子出力を増幅する際
も、センサ用光電変換素子出力自体によって合理的に増
幅率を決定することができる。
As described above based on the embodiments, the present invention
Using a non-destructive readable photoelectric conversion element such as T or CCD as a photosensor, reads out the output signal depending on the accumulated charge without destroying the accumulated charge, and focuses on a series of A / D conversion and focus detection calculations. Since focus detection is repeatedly performed until the state detection operation is focused, the photoelectric conversion unit for monitoring is not required, and focus detection is performed with a minimum necessary and reasonable integration time according to the state of the subject. Can be. Also, when amplifying the output of the photoelectric conversion element for the sensor at the time of low luminance, the amplification factor can be rationally determined by the output of the photoelectric conversion element for the sensor itself.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本願第1発明に係る焦点検出方式の実施に用
いる装置の一構成例を示すブロック構成図、第2図は、
第1図に示したSITイメージセンサとその読み出し回路
を示す回路構成図、第3図は、SITの構造を示す概略断
面図、第4図は、第1図及び第2図に示した装置を用い
た焦点検出方式を説明するための信号波形図、第5図
は、第1発明の焦点検出方式のアルゴリズムの一例を示
すフローチャート、第6図は、本願第2発明の焦点検出
方式の実施に用いる装置の一構成例を示すブロック構成
図、第7図は、第6図に示した装置の増幅率制御回路の
構成例を示す図、第8図は、第2発明の焦点検出方式の
アルゴリズムの一例を示すフローチャート、第9図は、
被写体の輝度と積分時間の関係の一例を示す図である。 図において、1はSITイメージセンサ、2はCPU、3はSI
Tドライバ回路、4は走査回路、5はA/D変換器、6はレ
ンズ駆動回路、8はレンズROM、9は表示回路、10は発
光ダイオード、11はフォトダイオード、12はスリット、
13は増幅率制御回路、20−1,20−2,……20−nは画素SI
Tを示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of an apparatus used for implementing a focus detection method according to the first invention of the present application, and FIG.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing the SIT image sensor and its readout circuit shown in FIG. 1, FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of the SIT, and FIG. 4 is a diagram showing the device shown in FIGS. FIG. 5 is a signal waveform diagram for explaining the focus detection method used, FIG. 5 is a flowchart showing an example of an algorithm of the focus detection method of the first invention, and FIG. FIG. 7 is a block diagram showing an example of a configuration of a device used, FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an amplification factor control circuit of the device shown in FIG. 6, and FIG. 8 is an algorithm of a focus detection method according to the second invention. FIG. 9 is a flowchart showing an example of
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a relationship between luminance of a subject and integration time. In the figure, 1 is a SIT image sensor, 2 is a CPU, 3 is SI
T driver circuit, 4 is a scanning circuit, 5 is an A / D converter, 6 is a lens drive circuit, 8 is a lens ROM, 9 is a display circuit, 10 is a light emitting diode, 11 is a photodiode, 12 is a slit,
13 is an amplification factor control circuit, 20-1, 20-2,..., 20-n are pixels SI
Indicates T.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】蓄積光信号電荷を破壊することなく該信号
電荷に対応した出力の読み出し可能な複数の光電変換素
子からなる非破壊型光電変換素子列と、該光電変換素子
列のアナログ出力をデジタル値に変換するためのA/D変
換手段と、該A/D変換手段のデジタル出力値に基づいて
被写体までの距離を演算するための焦点検出演算手段と
を備え、電荷蓄積開始後、所定の初期積分期間T0(T0
0)を経過した後に、前記光電変換素子列の出力の非破
壊読み出し,A/D変換,焦点検出演算の一連の合焦状態検
出動作を繰り返し実行して焦点検出を行うことを特徴と
する焦点検出方式。
1. A non-destructive photoelectric conversion element array comprising a plurality of readable photoelectric conversion elements capable of reading an output corresponding to a signal charge without destroying an accumulated optical signal charge, and an analog output of the photoelectric conversion element row. A / D conversion means for converting to a digital value, and focus detection calculation means for calculating the distance to the subject based on the digital output value of the A / D conversion means, and Initial integration period T 0 (T 0
0), focus detection is performed by repeatedly executing a series of in-focus state detection operations of non-destructive reading of output of the photoelectric conversion element array, A / D conversion, and focus detection calculation. Detection method.
【請求項2】蓄積光信号電荷を破壊することなく該信号
電荷に対応した出力の読み出し可能な複数の光電変換素
子からなる非破壊型光電変換素子列と、該光電変換素子
列のアナログ出力を該出力のレベルに応じて増幅する可
変増幅手段と、該可変増幅手段からのアナログ出力をデ
ジタル値に変換するためのA/D変換手段と、該A/D変換手
段のデジタル出力値に基づいて被写体までの距離を演算
するための焦点検出演算手段とを備え、電荷蓄積開始
後、所定の初期積分期間T0(T0≧0)を経過した後、前
記光電変換素子列の出力の非破壊読み出し,増幅しない
該出力のA/D変換,焦点検出演算の一連の合焦状態検出
動作を繰り返し実行して焦点検出を行い、低輝度で所定
の積分期間T1(T1>T0)を越えても合焦状態検出不能の
場合には、前記光電変換素子列の出力を該出力のレベル
に応じて増幅し、上記一連の合焦状態検出動作を繰り返
し実行して焦点検出を行うことを特徴とする焦点検出方
式。
2. A non-destructive photoelectric conversion element array comprising a plurality of readable photoelectric conversion elements capable of reading an output corresponding to a signal charge without destroying an accumulated optical signal charge, and an analog output of the photoelectric conversion element array. Variable amplification means for amplifying according to the level of the output, A / D conversion means for converting an analog output from the variable amplification means to a digital value, and a digital output value of the A / D conversion means. A focus detection calculating means for calculating a distance to a subject, and after a predetermined initial integration period T 0 (T 0 ≧ 0) has elapsed after the start of charge accumulation, non-destructive output of the photoelectric conversion element array is provided. The focus detection is performed by repeatedly executing a series of focus state detection operations of A / D conversion of the output which is not read out and amplified and focus detection calculation, and a predetermined integration period T 1 (T 1 > T 0 ) at low luminance. If the focus state cannot be detected even if the Was amplified in accordance with the output of 換素Ko column to the level of output, the focus detection system and performs the focus detection by executing repeatedly the series of in-focus state detecting operation.
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