JP2634409B2 - 焦点検出用光電変換装置および焦点検出用光電変換装置の制御方法 - Google Patents
焦点検出用光電変換装置および焦点検出用光電変換装置の制御方法Info
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- JP2634409B2 JP2634409B2 JP62080275A JP8027587A JP2634409B2 JP 2634409 B2 JP2634409 B2 JP 2634409B2 JP 62080275 A JP62080275 A JP 62080275A JP 8027587 A JP8027587 A JP 8027587A JP 2634409 B2 JP2634409 B2 JP 2634409B2
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は焦点検出用光電変換装置および同光電変換装
置の制御方法、さらに詳しくは、カメラ等の焦点検出装
置において、焦点検出用光電変換素子上の光輝度分布に
基づいて焦点状態を検出するための信号を得る光電変換
装置および同光電変換装置の制御方法に関する。
置の制御方法、さらに詳しくは、カメラ等の焦点検出装
置において、焦点検出用光電変換素子上の光輝度分布に
基づいて焦点状態を検出するための信号を得る光電変換
装置および同光電変換装置の制御方法に関する。
［従来の技術］ 焦点検出用光電変換素子は、対応できる明るさの範囲
が問題になる。つまり、通常の使用形態でも、カメラは
薄暗闇からの夏の海岸のように明るい所で使用されるこ
とがあるので、このような環境にできるだけ対応できる
ように、従来より、光電変換素子の光電荷を蓄積する時
間を変える方法が採用されていた。例えば、特開昭57−
64711号公報に開示された焦点検出装置では、光電変換
素子列の近傍に設けたモニタ用光電変換素子による蓄積
電荷が所定値に達したときに電荷の蓄積を終了するよう
にしている。この場合、電荷蓄積時間の高速側は、回路
や素子の応答遅れによる限界で決まり数十μｓ程度であ
り、低速側は、焦点検出作動に遅れを生じない限界で決
まり百ms程度である。したがって、ダイナミックレンジ
は、約13段程度にしかならない。実用上は、ろうそくの
光から真夏の明るい被写体まで撮影しようとすると、17
〜18段ぐらいは必要とされる。
が問題になる。つまり、通常の使用形態でも、カメラは
薄暗闇からの夏の海岸のように明るい所で使用されるこ
とがあるので、このような環境にできるだけ対応できる
ように、従来より、光電変換素子の光電荷を蓄積する時
間を変える方法が採用されていた。例えば、特開昭57−
64711号公報に開示された焦点検出装置では、光電変換
素子列の近傍に設けたモニタ用光電変換素子による蓄積
電荷が所定値に達したときに電荷の蓄積を終了するよう
にしている。この場合、電荷蓄積時間の高速側は、回路
や素子の応答遅れによる限界で決まり数十μｓ程度であ
り、低速側は、焦点検出作動に遅れを生じない限界で決
まり百ms程度である。したがって、ダイナミックレンジ
は、約13段程度にしかならない。実用上は、ろうそくの
光から真夏の明るい被写体まで撮影しようとすると、17
〜18段ぐらいは必要とされる。
また本出願人は先に、被写体の光輝度に応じて透過光
量を調節できる液晶等からなる遮光部材を焦点検出用の
光電変換素子への入射光路中に配設し、被写体が明るい
とき光電変換素子に入射する光量を少なくし、回路や光
電変換素子の応答遅れによる誤差のない電荷蓄積時間を
得るようにした装置を提案した（特願昭62−34055
号）。
量を調節できる液晶等からなる遮光部材を焦点検出用の
光電変換素子への入射光路中に配設し、被写体が明るい
とき光電変換素子に入射する光量を少なくし、回路や光
電変換素子の応答遅れによる誤差のない電荷蓄積時間を
得るようにした装置を提案した（特願昭62−34055
号）。
［発明が解決しようとする問題点］ このように、一般的な従来技術においては、明るさの
ダイナミックレンジが狭く、暗い所の応答を早くしよう
とすると、明るい所での応答が早くなりすぎ、回路や光
電変換素子の応答速度の限界により明るい側のダイナミ
ックレンジが狭くなる。また逆に、明るい所での応答を
回路や素子の応答に合わせると、暗い所での応答が遅く
なりすぎ、焦点検出作動に遅れをとるため暗い側のダイ
ナミックレンジが狭くなる欠点があった。
ダイナミックレンジが狭く、暗い所の応答を早くしよう
とすると、明るい所での応答が早くなりすぎ、回路や光
電変換素子の応答速度の限界により明るい側のダイナミ
ックレンジが狭くなる。また逆に、明るい所での応答を
回路や素子の応答に合わせると、暗い所での応答が遅く
なりすぎ、焦点検出作動に遅れをとるため暗い側のダイ
ナミックレンジが狭くなる欠点があった。
また、光路中に透過率を可変できる液晶等の遮光部材
を配設することは焦点検出装置が大きくなり、またコス
ト高になる。また、収差，色温度等光学特性にも微妙な
影響を与えるので好ましくない。
を配設することは焦点検出装置が大きくなり、またコス
ト高になる。また、収差，色温度等光学特性にも微妙な
影響を与えるので好ましくない。
一方、CCDイメージセンサ等の光電変換素子の性能の
向上はめざましく、光電変換素子と増幅回路とをワンチ
ップで一体化することにより光電変換素子の出力をそれ
程S/Nを悪くすることなく増幅できるようになった。
向上はめざましく、光電変換素子と増幅回路とをワンチ
ップで一体化することにより光電変換素子の出力をそれ
程S/Nを悪くすることなく増幅できるようになった。
本発明は、このような問題点に鑑み、光電変換素子の
出力に相応した電圧を発生するモニタ用光電変換素子出
力と基準電圧とを比較し、その比較結果に応じて光電変
換素子の出力を増幅し、測距可能な明るさのダイナミッ
クレンジを拡大するようにした焦点検出用光電変換装置
を提供することを目的とする。
出力に相応した電圧を発生するモニタ用光電変換素子出
力と基準電圧とを比較し、その比較結果に応じて光電変
換素子の出力を増幅し、測距可能な明るさのダイナミッ
クレンジを拡大するようにした焦点検出用光電変換装置
を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段および作用］ 本発明による焦点検出用光電変換装置は、被写体の光
輝度分布に応じた電荷を発生する光電変換素子と、この
光電変換素子で発生する電荷蓄積量に相応した電圧を発
生するモニタ手段と、上記モニタ手段の出力電圧または
同電圧に関連する電圧と基準電圧とを比較し、上記モニ
タ手段の出力レベルを検知する比較手段と、上記モニタ
手段の上記出力電圧を入力し、少なくとも２つの判定レ
ベルのいずれかで上記光電変換素子の電荷蓄積終了タイ
ミングを検出可能な電荷蓄積終了信号出力手段と、電荷
蓄積開始から電荷蓄積の終了前の所定時間経過後に、上
記比較手段による比較結果を検出し、その比較の結果に
応じて上記電荷蓄積終了信号出力手段の上記判定レベル
のいずれかを選択すると共に、上記判定レベルの切換に
応じて上記光電変換素子の出力の増幅率を切換える切換
手段と、上記切換手段によって選択された上記判定レベ
ルに基づいて上記電荷蓄積終了信号出力手段によって電
荷蓄積終了信号が出力された際に、上記光電変換素子の
電荷蓄積動作を終了し、上記切換手段によって切換えら
れた増幅率で上記光電変換素子からの信号を出力する信
号出力手段とを具備したことを特徴とし、 また、本発明による焦点検出用光電変換装置の制御方法
は、被写体の光輝度分布に応じた電荷を発生する光電変
換素子と、この光電変換素子で発生する電荷蓄積量に相
応した電圧を発生するモニタ手段を含む焦点検出用光電
変換素子の制御方法において、 上記光電変換素子の電荷蓄積を開始させ、上記電荷蓄積
の開始後、所定時間経過後に、上記モニタ手段から発生
する上記電圧のレベルを検知し、この検知されたレベル
に応じて、上記光電変換素子の電荷蓄積終了のタイミン
グを決定するための判定レベルと、上記光電変換素子の
出力の増幅率とを選択し、上記モニタ手段から発生した
上記電圧が上記選択された判定レベルに達した際に、上
記光電変換素子の電荷蓄積を終了し、上記選択された増
幅率で増幅された上記光電変換素子の信号を出力するこ
とを特徴とするものであって、高精度時には増幅されな
い光電変換出力が取り出され、低輝度時には増幅された
光電変換出力が取り出されることにより光電変換出力の
ダイナミックレンジが拡大する。
輝度分布に応じた電荷を発生する光電変換素子と、この
光電変換素子で発生する電荷蓄積量に相応した電圧を発
生するモニタ手段と、上記モニタ手段の出力電圧または
同電圧に関連する電圧と基準電圧とを比較し、上記モニ
タ手段の出力レベルを検知する比較手段と、上記モニタ
手段の上記出力電圧を入力し、少なくとも２つの判定レ
ベルのいずれかで上記光電変換素子の電荷蓄積終了タイ
ミングを検出可能な電荷蓄積終了信号出力手段と、電荷
蓄積開始から電荷蓄積の終了前の所定時間経過後に、上
記比較手段による比較結果を検出し、その比較の結果に
応じて上記電荷蓄積終了信号出力手段の上記判定レベル
のいずれかを選択すると共に、上記判定レベルの切換に
応じて上記光電変換素子の出力の増幅率を切換える切換
手段と、上記切換手段によって選択された上記判定レベ
ルに基づいて上記電荷蓄積終了信号出力手段によって電
荷蓄積終了信号が出力された際に、上記光電変換素子の
電荷蓄積動作を終了し、上記切換手段によって切換えら
れた増幅率で上記光電変換素子からの信号を出力する信
号出力手段とを具備したことを特徴とし、 また、本発明による焦点検出用光電変換装置の制御方法
は、被写体の光輝度分布に応じた電荷を発生する光電変
換素子と、この光電変換素子で発生する電荷蓄積量に相
応した電圧を発生するモニタ手段を含む焦点検出用光電
変換素子の制御方法において、 上記光電変換素子の電荷蓄積を開始させ、上記電荷蓄積
の開始後、所定時間経過後に、上記モニタ手段から発生
する上記電圧のレベルを検知し、この検知されたレベル
に応じて、上記光電変換素子の電荷蓄積終了のタイミン
グを決定するための判定レベルと、上記光電変換素子の
出力の増幅率とを選択し、上記モニタ手段から発生した
上記電圧が上記選択された判定レベルに達した際に、上
記光電変換素子の電荷蓄積を終了し、上記選択された増
幅率で増幅された上記光電変換素子の信号を出力するこ
とを特徴とするものであって、高精度時には増幅されな
い光電変換出力が取り出され、低輝度時には増幅された
光電変換出力が取り出されることにより光電変換出力の
ダイナミックレンジが拡大する。
［実 施 例］ 第２図は、本発明の光電変換装置が適用されている焦
点検出装置の全体のブロック図である。
点検出装置の全体のブロック図である。
この第２図において、焦点検出に必要な一対のレンズ
L1,L2を透過した光線は、CCDイメージセンサ９に入力さ
れる。一方、CPU13はスタートスイッチ20が閉成される
と作動を開始し、CCDイメージセンサ９を駆動するため
の準備信号である基準クロックパルスφ0,電荷蓄積に先
立ってCCDドライバ11をリセットするためのリセット信
号RsがCCDドライバ11に供給される。また、CPU13から増
幅率制御回路10に対して、リセット信号Rsおよび増幅率
切換のタイミング信号T1が供給される。CCDドライバ11
からCCDイメージセンサ９に対しては、オーバフローゲ
ート信号OFG,モニタリセット信号ＭφR,トランスファー
パルスφTR,CCDシフトレジスタの転送クロックパルスφ
1,φ２およびCCDシフトレジスタの出力段のフローティ
ングディフュージョンを周期的にリセットするためのリ
セットパルスφＲが供給される。CCDイメージセンサ９
より増幅率制御回路10に対しては、モニタ出力信号MOS1
およびCCDシフトレジスタの出力信号OS1が供給される。
増幅率制御回路10からCCDドライバ11に対しては、電荷
蓄積時間に比例するパルスを出力する信号MOS2が供給さ
れる。また、CCDシフトレジスタの出力信号OS1を増幅率
制御回路10により増幅した信号OS2はA/Dコンバータ12に
供給される。CCDドライバ11からA/Dコンバータ12に対し
ては、A/D変換のタイミングを知らせる信号が供給され
る。A/Dコンバータ12からCPU13に対しては、上記増幅率
制御回路10の出力信号OS2をディジタル化した信号ADOUT
およびA/Dコンバータ12がA/D変換を終了したことを知ら
せる信号RDYが供給される。
L1,L2を透過した光線は、CCDイメージセンサ９に入力さ
れる。一方、CPU13はスタートスイッチ20が閉成される
と作動を開始し、CCDイメージセンサ９を駆動するため
の準備信号である基準クロックパルスφ0,電荷蓄積に先
立ってCCDドライバ11をリセットするためのリセット信
号RsがCCDドライバ11に供給される。また、CPU13から増
幅率制御回路10に対して、リセット信号Rsおよび増幅率
切換のタイミング信号T1が供給される。CCDドライバ11
からCCDイメージセンサ９に対しては、オーバフローゲ
ート信号OFG,モニタリセット信号ＭφR,トランスファー
パルスφTR,CCDシフトレジスタの転送クロックパルスφ
1,φ２およびCCDシフトレジスタの出力段のフローティ
ングディフュージョンを周期的にリセットするためのリ
セットパルスφＲが供給される。CCDイメージセンサ９
より増幅率制御回路10に対しては、モニタ出力信号MOS1
およびCCDシフトレジスタの出力信号OS1が供給される。
増幅率制御回路10からCCDドライバ11に対しては、電荷
蓄積時間に比例するパルスを出力する信号MOS2が供給さ
れる。また、CCDシフトレジスタの出力信号OS1を増幅率
制御回路10により増幅した信号OS2はA/Dコンバータ12に
供給される。CCDドライバ11からA/Dコンバータ12に対し
ては、A/D変換のタイミングを知らせる信号が供給され
る。A/Dコンバータ12からCPU13に対しては、上記増幅率
制御回路10の出力信号OS2をディジタル化した信号ADOUT
およびA/Dコンバータ12がA/D変換を終了したことを知ら
せる信号RDYが供給される。
レンズ駆動回路15は、CPU13で演算された被写体距離
情報に応じてモータ21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ROM14は、レンズ鏡筒に内蔵
されたリードオンリーメモリで、レンズのＦナンバーや
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16は合焦か非合焦かを表示する装置である。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
を駆動するに当り、レンズの移動量をCPU13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21の回転数で代用するのが一般的で発光
ダイオード18とフォトトランジスタ19はこのためのもの
である。つまり、レンズ駆動回路15が作動しモータ21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
たスリット17が回転し、同スリットの通路を挟んで回転
検出用の発光ダイオード18とフォトトランジスタ19を対
向配置してなるフォトインタラプタがスリット17をカウ
ントする。CPU13は、スリット17のカウント数をメモリ
にストアし、所定量に達したとき、モータ21の回転をス
トップする。
情報に応じてモータ21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ROM14は、レンズ鏡筒に内蔵
されたリードオンリーメモリで、レンズのＦナンバーや
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16は合焦か非合焦かを表示する装置である。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
を駆動するに当り、レンズの移動量をCPU13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21の回転数で代用するのが一般的で発光
ダイオード18とフォトトランジスタ19はこのためのもの
である。つまり、レンズ駆動回路15が作動しモータ21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
たスリット17が回転し、同スリットの通路を挟んで回転
検出用の発光ダイオード18とフォトトランジスタ19を対
向配置してなるフォトインタラプタがスリット17をカウ
ントする。CPU13は、スリット17のカウント数をメモリ
にストアし、所定量に達したとき、モータ21の回転をス
トップする。
第３図は上記焦点検出装置におけるCCDイメージセン
サ９の構成を示したものである。
サ９の構成を示したものである。
この第３図において、モニタフォトダイオード２はフ
ォトダイオードアレイ３で発生する信号電荷の蓄積時間
を制御するためのフォトダイオードで、モニタバリアゲ
ート１に与えられるポテンシャルを越えた電荷は電界効
果トランジスタ（以下、FETと略記する）Q1のゲートの
拡散層に蓄積される。FETQ1〜Q4はソースファロアの２
段増幅回路を構成し、FETQ3のソース出力がモニタ出力
信号MOS1となる。なお、FETQ1〜Q10はすべてチャンネル
型のMOSトランジスタである。FETQ5はモニタフォトダイ
オード２の蓄積電荷を蓄積開始に先立ってFETQ5のドレ
イン電圧VDDにリセットするもので、FETQ5のモニタリセ
ット信号ＭφＲはオーバフローゲート信号OFGと同じくC
PU13により制御される。フォトダイオードアレイ３は直
線状に並べられた、例えば、128個よりなる光電変換素
子アレイである。各々の光電変換素子よりなる画素上の
光強度に比例して発生し、バリアゲート４に与えられる
ポテンシャルを越えた電荷は蓄積ゲート５に蓄積され
る。上記モニタフォトダイオード２で発生する電荷量が
所定レベルに達すると、トランスファーゲート６を開い
て信号電荷をCCDシフトレジスタ７に転送する。CCDシフ
トレジスタ７の転送出力端に接続されたダイオードD1は
フローティングディフュージョンの出力用のダイオー
ド、FETQ10はフローティングディフュージョンを周期的
にリセットするためのもので、CCDドライバ11からの出
力信号φＲにより制御される。FETQ6〜Q9はソースフォ
ロアの２段増幅回路を構成し、FETQ8のソースから各画
素の信号電荷OS1が出力される。なお、第３中、MBAはモ
ニタバリアゲート１を制御する信号、BAはバリアゲート
４を制御する信号、OFDは蓄積ゲート５の下のオーバフ
ロードレインを制御する信号、OFGは前記オーバフロー
ゲート信号、STは蓄積ゲート５を制御する信号、φTRは
トランスファーゲート６を制御する前記トランスファー
パルス、φ1,φ２はCCDシフトレジスタ７に与えられる
前記転送クロックパルスである。
ォトダイオードアレイ３で発生する信号電荷の蓄積時間
を制御するためのフォトダイオードで、モニタバリアゲ
ート１に与えられるポテンシャルを越えた電荷は電界効
果トランジスタ（以下、FETと略記する）Q1のゲートの
拡散層に蓄積される。FETQ1〜Q4はソースファロアの２
段増幅回路を構成し、FETQ3のソース出力がモニタ出力
信号MOS1となる。なお、FETQ1〜Q10はすべてチャンネル
型のMOSトランジスタである。FETQ5はモニタフォトダイ
オード２の蓄積電荷を蓄積開始に先立ってFETQ5のドレ
イン電圧VDDにリセットするもので、FETQ5のモニタリセ
ット信号ＭφＲはオーバフローゲート信号OFGと同じくC
PU13により制御される。フォトダイオードアレイ３は直
線状に並べられた、例えば、128個よりなる光電変換素
子アレイである。各々の光電変換素子よりなる画素上の
光強度に比例して発生し、バリアゲート４に与えられる
ポテンシャルを越えた電荷は蓄積ゲート５に蓄積され
る。上記モニタフォトダイオード２で発生する電荷量が
所定レベルに達すると、トランスファーゲート６を開い
て信号電荷をCCDシフトレジスタ７に転送する。CCDシフ
トレジスタ７の転送出力端に接続されたダイオードD1は
フローティングディフュージョンの出力用のダイオー
ド、FETQ10はフローティングディフュージョンを周期的
にリセットするためのもので、CCDドライバ11からの出
力信号φＲにより制御される。FETQ6〜Q9はソースフォ
ロアの２段増幅回路を構成し、FETQ8のソースから各画
素の信号電荷OS1が出力される。なお、第３中、MBAはモ
ニタバリアゲート１を制御する信号、BAはバリアゲート
４を制御する信号、OFDは蓄積ゲート５の下のオーバフ
ロードレインを制御する信号、OFGは前記オーバフロー
ゲート信号、STは蓄積ゲート５を制御する信号、φTRは
トランスファーゲート６を制御する前記トランスファー
パルス、φ1,φ２はCCDシフトレジスタ７に与えられる
前記転送クロックパルスである。
次に、上記焦点検出装置における増幅率制御回路10の
構成を第１図によって説明する。
構成を第１図によって説明する。
上記CCDイメージセンサ９のモニタ出力信号MOS1はコ
ンパレータ24の反転入力端子とコンパレータ26の非反転
入力端子に入力される。コンパレータ24の非反転入力端
子には基準電圧発生回路23から発生する一定レベルの基
準電圧Vrefが入力され、コンパレータ26の反転入力端子
には基準電圧発生回路25から発生する一定レベルの基準
電圧Vref/32が入力される。コンパレータ24の出力端子
はアナログスイッチSW1の入力端子に接続され、コンパ
レータ26の出力端子はＤ型フリップフロップ回路（以
下、F/F回路と略記する）27のＤ入力端子に接続されて
いるとともに、アナログスイッチSW2の入力端子に接続
されている。アナログスイッチSW2の出力端子はインバ
ータ29の入力端子に接続され、上記アナログスイッチSW
1の出力端子はインバータ29の出力端子に接続されてい
る。インバータ29の出力は信号MOS2としてCCDドライバ1
1（第２図参照）へ送出される。F/F回路27のck（クロッ
ク）入力端子にはCPU13からのタイミング信号T1が与え
られる。タイミング信号T1は通常は“H"レベルで、CCD
イメージセンサ９の電荷蓄積開始から3.125ms後に“L"
レベルに反転する信号である。F/F回路27はこのタイミ
ング信号T1が正から負に反転する時点におけるＤ入力端
子のレベルを保持し、これをＱ出力端子より出力する。
F/F回路27のＱ出力はアナログスイッチSW2と次に述べる
アナログスイッチSW4の制御信号となる。F/F回路27の
出力端子より出力される出力は上記Ｑ出力の反転信号
であり、アナログスイッチSW1と次に述べるアナログス
イッチSW3の制御信号となる。上記アナログスイッチSW1
〜SW4は制御信号が“H"レベルのときオン（閉）にな
り、“L"レベルのときオフ（開）するようになってい
る。CCDシフトレジスタ７の出力信号OS1はアナログスイ
ッチSW3の入力端子および増幅回路28の入力端子に送ら
れる。この増幅回路28の増幅率ＡはＡ＝32とされてい
る。増幅回路28の出力端子はアナログスイッチSW4の入
力端子に接続されている。アナログスイッチSW3とSW4の
出力端子は互いに接続されており、アナログスイッチSW
3を通じたCCDシフトレジスタ７の出力信号OS1またはア
ナログスイッチSW4を通じた増幅回路28の出力が信号OS2
として得られるようになっている。この信号OS2はアナ
ログ信号であり、A/Dコンバータ12（第２図参照）へ送
出されてディジタル値に変換される。
ンパレータ24の反転入力端子とコンパレータ26の非反転
入力端子に入力される。コンパレータ24の非反転入力端
子には基準電圧発生回路23から発生する一定レベルの基
準電圧Vrefが入力され、コンパレータ26の反転入力端子
には基準電圧発生回路25から発生する一定レベルの基準
電圧Vref/32が入力される。コンパレータ24の出力端子
はアナログスイッチSW1の入力端子に接続され、コンパ
レータ26の出力端子はＤ型フリップフロップ回路（以
下、F/F回路と略記する）27のＤ入力端子に接続されて
いるとともに、アナログスイッチSW2の入力端子に接続
されている。アナログスイッチSW2の出力端子はインバ
ータ29の入力端子に接続され、上記アナログスイッチSW
1の出力端子はインバータ29の出力端子に接続されてい
る。インバータ29の出力は信号MOS2としてCCDドライバ1
1（第２図参照）へ送出される。F/F回路27のck（クロッ
ク）入力端子にはCPU13からのタイミング信号T1が与え
られる。タイミング信号T1は通常は“H"レベルで、CCD
イメージセンサ９の電荷蓄積開始から3.125ms後に“L"
レベルに反転する信号である。F/F回路27はこのタイミ
ング信号T1が正から負に反転する時点におけるＤ入力端
子のレベルを保持し、これをＱ出力端子より出力する。
F/F回路27のＱ出力はアナログスイッチSW2と次に述べる
アナログスイッチSW4の制御信号となる。F/F回路27の
出力端子より出力される出力は上記Ｑ出力の反転信号
であり、アナログスイッチSW1と次に述べるアナログス
イッチSW3の制御信号となる。上記アナログスイッチSW1
〜SW4は制御信号が“H"レベルのときオン（閉）にな
り、“L"レベルのときオフ（開）するようになってい
る。CCDシフトレジスタ７の出力信号OS1はアナログスイ
ッチSW3の入力端子および増幅回路28の入力端子に送ら
れる。この増幅回路28の増幅率ＡはＡ＝32とされてい
る。増幅回路28の出力端子はアナログスイッチSW4の入
力端子に接続されている。アナログスイッチSW3とSW4の
出力端子は互いに接続されており、アナログスイッチSW
3を通じたCCDシフトレジスタ７の出力信号OS1またはア
ナログスイッチSW4を通じた増幅回路28の出力が信号OS2
として得られるようになっている。この信号OS2はアナ
ログ信号であり、A/Dコンバータ12（第２図参照）へ送
出されてディジタル値に変換される。
第４図は上記焦点検出装置におけるCCDドライバ11の
回路図である。CCDドライバ11の動作時における各部信
号波形は第6,7図に示すようになる。
回路図である。CCDドライバ11の動作時における各部信
号波形は第6,7図に示すようになる。
第４図において、F/F回路31〜35はCPU13からの基準ク
ロックパルスφ０を順次分周し、それぞれのＱ出力端子
より信号φＡ〜φＥを出力する。アンドゲート43は上記
F/F回路35の出力信号φＥとF/F回路36の出力端子から
出力される信号S1とのアンドをとって、その出力φＲ′
を電圧変換回路54に送り、同電圧変換回路54より前記フ
ローティングディフュージョンを周期的にリセットする
パルスφＲを前記CCDイメージセンサ９に送出する。ま
た、上記信号φＥはオアゲート45を通じて信号φ１′と
して、さらに、同信号φ１′をインバータ46により反転
した信号φ２′として共に、電圧変換回路54に送られ
る。この信号φ１′，φ２′は電圧変換回路54で適当な
レベルに変換されて前記転送クロックパルスφ１′，φ
２′となる。アンドゲート44およびF/F回路37,38からな
る回路は、リセット信号RsによりF/F回路31〜42がすべ
てリセットされた時点から所定時間、転送クロックパル
スφ１を“H"レベルに、転送クロックパルスφ２′を
“L"レベルに保持させるための回路である。アンドゲー
ト44の一方の入力は上記F/F回路35からの信号φＥであ
り、他方の入力はF/F回路38の出力端子からの信号φ
Ｇである。アンドゲート44の出力端子はF/F回路37のck
入力端子に接続され、F/F回路37,38はアンドゲート44の
出力を順次分周して信号φF,φＧを出力する分周回路を
構成している。F/F回路38の出力である信号φＧはオ
アゲート45の他方の入力として与えられ、上記信号
φ１′φ２′となる。
ロックパルスφ０を順次分周し、それぞれのＱ出力端子
より信号φＡ〜φＥを出力する。アンドゲート43は上記
F/F回路35の出力信号φＥとF/F回路36の出力端子から
出力される信号S1とのアンドをとって、その出力φＲ′
を電圧変換回路54に送り、同電圧変換回路54より前記フ
ローティングディフュージョンを周期的にリセットする
パルスφＲを前記CCDイメージセンサ９に送出する。ま
た、上記信号φＥはオアゲート45を通じて信号φ１′と
して、さらに、同信号φ１′をインバータ46により反転
した信号φ２′として共に、電圧変換回路54に送られ
る。この信号φ１′，φ２′は電圧変換回路54で適当な
レベルに変換されて前記転送クロックパルスφ１′，φ
２′となる。アンドゲート44およびF/F回路37,38からな
る回路は、リセット信号RsによりF/F回路31〜42がすべ
てリセットされた時点から所定時間、転送クロックパル
スφ１を“H"レベルに、転送クロックパルスφ２′を
“L"レベルに保持させるための回路である。アンドゲー
ト44の一方の入力は上記F/F回路35からの信号φＥであ
り、他方の入力はF/F回路38の出力端子からの信号φ
Ｇである。アンドゲート44の出力端子はF/F回路37のck
入力端子に接続され、F/F回路37,38はアンドゲート44の
出力を順次分周して信号φF,φＧを出力する分周回路を
構成している。F/F回路38の出力である信号φＧはオ
アゲート45の他方の入力として与えられ、上記信号
φ１′φ２′となる。
ナンドゲート47,アンドゲート48,50〜53,F/F回路39〜
42およびオアゲート49は、第３図に示した蓄積ゲート５
の信号電荷をCCDシフトレジスタ７に転送するためのト
ランスファーパルスφTR）を出力するための回路であ
る。このうち、ナンドゲート47,アンドゲート48,50およ
びF/F回路39。40は上記F/F回路38の出力信号φＧが“H"
レベルの間に電荷蓄積が終了した場合に、F/F回路32の
出力端子に同期してトランスファーパルスφTRの原信
号φTR′を出力する。すなわち、アンドゲート48は上記
ナンドゲート47の出力S2と、上記信号φＧと、モニタ出
力信号OS2のアンドをとって信号S3としてF/F回路40のＤ
入力端子に与え、F/F回路40のＱ出力は信号S4としてF/F
回路39のck入力およびオアゲート47に与えられてトラン
スファーパルスφTRの原信号φTR′となる。一方、アン
ドゲート51〜53およびF/F回路41,42は上記F/F回路38の
出力信号φＧが“L"レベルになった以後に電荷蓄積が終
了した場合に、CCD転送クロックパルスφ１の“H"レベ
ルに同期してトランスファーパルスφTRの原信号φTR′
を出力する。信号φTR′は電圧変換回路54でレベル変換
されてトランスファーパルスφTRとなる。一方、アンド
ゲート52はアンドゲート51の出力S5と、上記F/F回路39
の出力のアンドをとって信号S6としてF/F回路41のＤ
入力端子に与えられ、F/F回路41のＱ出力は信号S7とし
てF/F回路42のck入力およびオアゲート47に与えられて
トランスファーパルスφTRの原信号φTR′となる。この
ようにすることにより電荷蓄積時間が転送クロックパル
スφ1,φ２に比べて極めて短い場合においても電荷蓄積
終了と同時に、信号電荷をCCDシフトレジスタ７に転送
することができ、焦点検出可能な明るさのダイナミック
レンジを拡大することが可能になる。前記モニタリセッ
ト信号ＭφＲとオーバフローゲート信号OFGはリセット
信号Rsに同期している。
42およびオアゲート49は、第３図に示した蓄積ゲート５
の信号電荷をCCDシフトレジスタ７に転送するためのト
ランスファーパルスφTR）を出力するための回路であ
る。このうち、ナンドゲート47,アンドゲート48,50およ
びF/F回路39。40は上記F/F回路38の出力信号φＧが“H"
レベルの間に電荷蓄積が終了した場合に、F/F回路32の
出力端子に同期してトランスファーパルスφTRの原信
号φTR′を出力する。すなわち、アンドゲート48は上記
ナンドゲート47の出力S2と、上記信号φＧと、モニタ出
力信号OS2のアンドをとって信号S3としてF/F回路40のＤ
入力端子に与え、F/F回路40のＱ出力は信号S4としてF/F
回路39のck入力およびオアゲート47に与えられてトラン
スファーパルスφTRの原信号φTR′となる。一方、アン
ドゲート51〜53およびF/F回路41,42は上記F/F回路38の
出力信号φＧが“L"レベルになった以後に電荷蓄積が終
了した場合に、CCD転送クロックパルスφ１の“H"レベ
ルに同期してトランスファーパルスφTRの原信号φTR′
を出力する。信号φTR′は電圧変換回路54でレベル変換
されてトランスファーパルスφTRとなる。一方、アンド
ゲート52はアンドゲート51の出力S5と、上記F/F回路39
の出力のアンドをとって信号S6としてF/F回路41のＤ
入力端子に与えられ、F/F回路41のＱ出力は信号S7とし
てF/F回路42のck入力およびオアゲート47に与えられて
トランスファーパルスφTRの原信号φTR′となる。この
ようにすることにより電荷蓄積時間が転送クロックパル
スφ1,φ２に比べて極めて短い場合においても電荷蓄積
終了と同時に、信号電荷をCCDシフトレジスタ７に転送
することができ、焦点検出可能な明るさのダイナミック
レンジを拡大することが可能になる。前記モニタリセッ
ト信号ＭφＲとオーバフローゲート信号OFGはリセット
信号Rsに同期している。
次に、以上のように構成された焦点検出装置の動作
を、第6,7図を参照にして説明する。第６図は電荷蓄積
時間が高速の時のタイミングチャートであり、このとき
上記信号φTR′は電荷蓄積終了に略同期して出力され
る。第７図は、電荷蓄積時間が転送クロックパルス
φ１′，φ２′の周期に比べて比較的長い場合のタイミ
ングチャートで、このとき上記信号φTR′は信号φ１′
の“H"レベルに同期して出力される。
を、第6,7図を参照にして説明する。第６図は電荷蓄積
時間が高速の時のタイミングチャートであり、このとき
上記信号φTR′は電荷蓄積終了に略同期して出力され
る。第７図は、電荷蓄積時間が転送クロックパルス
φ１′，φ２′の周期に比べて比較的長い場合のタイミ
ングチャートで、このとき上記信号φTR′は信号φ１′
の“H"レベルに同期して出力される。
スタートスイッチ20がオンになると、CPU13はCCDドラ
イバ11および増幅率制御回路10にリセット信号Rsを供給
し、CCDドライバおよび増幅率制御回路10を初期状態に
設定する。CCDドライバ11からはリセット信号Rsに同期
してオーバフローゲート信号OGFが供給されCCDイメージ
センサ９の蓄積部の電荷がオーバフロードレインOFDに
排出される。また同じく、リセット信号Rsに同期してモ
ニタリセット信号ＭφＲが供給され、第３図に示したFE
TQ1のゲートは初期状態にリセットされる。増幅率制御
回路10のF/F回路27のＱ出力は初期状態で“L"レベルに
あるので、アナログスイッチSW1,SW3がオンし、アナロ
グスイッチSW2,SW4はオフしている。したがって、初期
状態では、モニタ出力信号MOS1はコンパレータ24で比較
されてモニタ出力信号MOS2となり、CCDシフトレジスタ
７の出力信号OS1は増幅率Ａ＝１で出力信号OS2となる。
そして、CCDイメージセンサ９の受ける光強度に応じた
スピードで上記モニタ出力信号MOS1の電位が次第に低下
していく。今、被写体が比較的明るくCPU13より出力さ
れるタイミング信号T1が“L"レベルに立ち下がる時点
（電荷蓄積開始時より3.125msを経過した時点）で、上
記モニタ出力信号MOS1の電位が基準電圧発生回路25の出
力電圧Vref/32以下になると、コンパレータ26の出力が
“L"レベルとなり、F/F回路27はこの時点のコンパレー
タ26の出力を保持して出力するので、アナログスイッチ
SW1,SW3がオンし、アナログスイッチSW2,SW4はオフした
ままである。このため、出力信号OS1は増幅されずにそ
のまま出力信号OS2として出力される。
イバ11および増幅率制御回路10にリセット信号Rsを供給
し、CCDドライバおよび増幅率制御回路10を初期状態に
設定する。CCDドライバ11からはリセット信号Rsに同期
してオーバフローゲート信号OGFが供給されCCDイメージ
センサ９の蓄積部の電荷がオーバフロードレインOFDに
排出される。また同じく、リセット信号Rsに同期してモ
ニタリセット信号ＭφＲが供給され、第３図に示したFE
TQ1のゲートは初期状態にリセットされる。増幅率制御
回路10のF/F回路27のＱ出力は初期状態で“L"レベルに
あるので、アナログスイッチSW1,SW3がオンし、アナロ
グスイッチSW2,SW4はオフしている。したがって、初期
状態では、モニタ出力信号MOS1はコンパレータ24で比較
されてモニタ出力信号MOS2となり、CCDシフトレジスタ
７の出力信号OS1は増幅率Ａ＝１で出力信号OS2となる。
そして、CCDイメージセンサ９の受ける光強度に応じた
スピードで上記モニタ出力信号MOS1の電位が次第に低下
していく。今、被写体が比較的明るくCPU13より出力さ
れるタイミング信号T1が“L"レベルに立ち下がる時点
（電荷蓄積開始時より3.125msを経過した時点）で、上
記モニタ出力信号MOS1の電位が基準電圧発生回路25の出
力電圧Vref/32以下になると、コンパレータ26の出力が
“L"レベルとなり、F/F回路27はこの時点のコンパレー
タ26の出力を保持して出力するので、アナログスイッチ
SW1,SW3がオンし、アナログスイッチSW2,SW4はオフした
ままである。このため、出力信号OS1は増幅されずにそ
のまま出力信号OS2として出力される。
また、被写体が比較的暗く、タイミング信号T1が“L"
レベルに立ち下がる時点で、モニタ出力信号MOS1が基準
電圧発生回路25の出力電圧Vref/32より高いときには、
コンパレータ26の出力は“H"レベルであるので、アナロ
グスイッチSW1,SW3はオフし、アナログスイッチSW2,SW4
はオンする。したがってこのとき、モニタ出力信号MOS2
はモニタ出力信号MOS1と基準電圧Vref/32で比較された
信号出力となり、CCD出力信号OS2はCCD出力信号OS1を増
幅率Ａ＝32の増幅回路28で32倍に増幅した信号となる。
レベルに立ち下がる時点で、モニタ出力信号MOS1が基準
電圧発生回路25の出力電圧Vref/32より高いときには、
コンパレータ26の出力は“H"レベルであるので、アナロ
グスイッチSW1,SW3はオフし、アナログスイッチSW2,SW4
はオンする。したがってこのとき、モニタ出力信号MOS2
はモニタ出力信号MOS1と基準電圧Vref/32で比較された
信号出力となり、CCD出力信号OS2はCCD出力信号OS1を増
幅率Ａ＝32の増幅回路28で32倍に増幅した信号となる。
第５図か以上の被写体の明るさと積分時間の関係をグ
ラフで表わしたものである。この第５図から明らかなよ
うに、被写体の明るさがEX0〜EV5ではCCD出力は32倍に
増幅され、EV5〜EV18では増幅されない。これにより低
輝度でも応答が可能で、かつダイナミックレンジを広く
することができる。ちなみに、積分時間を10μｓ〜100m
sとすると、従来技術では全輝度範囲に亘り増幅率Ａ＝
１であるから、EV5〜EV18しか測距できないが、上記実
施例では、EV0〜EV18で測距可能になることがわかる。
なお、増幅率の切換えは、本実施例では電荷蓄積開始時
より、3.125msで行なっているが、自由に切換え時点を
変えることができる。但し、増幅するとS/Nが悪くなる
ので、電荷蓄積時間が許容される限界のなるべく長いと
ころで行なった方が精度は向上する。
ラフで表わしたものである。この第５図から明らかなよ
うに、被写体の明るさがEX0〜EV5ではCCD出力は32倍に
増幅され、EV5〜EV18では増幅されない。これにより低
輝度でも応答が可能で、かつダイナミックレンジを広く
することができる。ちなみに、積分時間を10μｓ〜100m
sとすると、従来技術では全輝度範囲に亘り増幅率Ａ＝
１であるから、EV5〜EV18しか測距できないが、上記実
施例では、EV0〜EV18で測距可能になることがわかる。
なお、増幅率の切換えは、本実施例では電荷蓄積開始時
より、3.125msで行なっているが、自由に切換え時点を
変えることができる。但し、増幅するとS/Nが悪くなる
ので、電荷蓄積時間が許容される限界のなるべく長いと
ころで行なった方が精度は向上する。
モニタ出力信号MOS2が“L"レベルから“H"レベルにな
ると、CCDドライバ11は蓄積部の電荷をCCDシフトレジス
タ７に転送するためのトランスファーパルスφTRを蓄積
ゲート５に出力する。ここで、本実施例装置におけるCC
Dイメージセンサ９においては、トランスファーパルス
φTRを転送クロックパルスφ１が“H"レベルの時に出力
しないと正しく信号電荷が転送されない。転送クロック
パルスφ１の周期は通常、数十μｓであり、このため転
送クロックパルスφ１に同期させようとすると、電荷蓄
積時間が転送クロックパルスφ１の周期に比べて高速の
とき電荷蓄積時間が延びてしまい、積分エラーが発生
し、これがために高輝度側のダイナミックレンジが狭く
なる欠点を持っていた。そこで、これを解決するため
に、電荷蓄積開始から転送クロックパルスφ１の一周期
より長い所定時間、転送クロックパルスφ１を“H"レベ
ルに，転送クロックパルスφ２を“L"レベルに保持して
おき、この間に電荷蓄積が終了すると、ただちにトラン
スファーパルスφTRを発生させ、積分エラーを最小限に
している。電荷蓄積時間が長いときはトランスファーパ
ルスφTRを転送クロックパルスφ１の“H"レベルに同期
して出力させている。このときは、電荷蓄積時間に比べ
て積分エラーは小さいので問題にならない。トランスフ
ァーパルスφTRによりCCDシフトレジスタ７に信号電荷
が転送されると、この信号電荷は転送クロックパルスφ
1,φ２により順次転送され、前記増幅率制御回路10にて
増幅率を制御された後、A/Dコンバータ12でディジタル
値に交換される。A/D変換データはCPU13にストアされ、
所望の演算が施されたのち、被写体までの距離が演算さ
れる。例えば、本実施例のように、位相差方式の焦点検
出装置に適用されているものでは、レンズL1,L2で、CCD
イメージセンサ９上に結像される２つの像の照度分布の
位相差を演算し、この演算結果と、レンズROM14に収納
されている変換係数により合焦点までのレンズ移動量を
演算する。次にレンズをレンズ駆動回路15およびモータ
21により駆動すると、レンズ鏡筒の回転部材に等間隔に
設けられたスリット17が回転し、発光ダイオード18とフ
ォトトランジスタ19からなるフォトインタラプタがスリ
ット17をカウントする。このカウント値が上記演算結果
の所定の関係になったときレンズ駆動をストップする。
また、このとき表示装置16に合焦，非合焦信号を出力す
る。
ると、CCDドライバ11は蓄積部の電荷をCCDシフトレジス
タ７に転送するためのトランスファーパルスφTRを蓄積
ゲート５に出力する。ここで、本実施例装置におけるCC
Dイメージセンサ９においては、トランスファーパルス
φTRを転送クロックパルスφ１が“H"レベルの時に出力
しないと正しく信号電荷が転送されない。転送クロック
パルスφ１の周期は通常、数十μｓであり、このため転
送クロックパルスφ１に同期させようとすると、電荷蓄
積時間が転送クロックパルスφ１の周期に比べて高速の
とき電荷蓄積時間が延びてしまい、積分エラーが発生
し、これがために高輝度側のダイナミックレンジが狭く
なる欠点を持っていた。そこで、これを解決するため
に、電荷蓄積開始から転送クロックパルスφ１の一周期
より長い所定時間、転送クロックパルスφ１を“H"レベ
ルに，転送クロックパルスφ２を“L"レベルに保持して
おき、この間に電荷蓄積が終了すると、ただちにトラン
スファーパルスφTRを発生させ、積分エラーを最小限に
している。電荷蓄積時間が長いときはトランスファーパ
ルスφTRを転送クロックパルスφ１の“H"レベルに同期
して出力させている。このときは、電荷蓄積時間に比べ
て積分エラーは小さいので問題にならない。トランスフ
ァーパルスφTRによりCCDシフトレジスタ７に信号電荷
が転送されると、この信号電荷は転送クロックパルスφ
1,φ２により順次転送され、前記増幅率制御回路10にて
増幅率を制御された後、A/Dコンバータ12でディジタル
値に交換される。A/D変換データはCPU13にストアされ、
所望の演算が施されたのち、被写体までの距離が演算さ
れる。例えば、本実施例のように、位相差方式の焦点検
出装置に適用されているものでは、レンズL1,L2で、CCD
イメージセンサ９上に結像される２つの像の照度分布の
位相差を演算し、この演算結果と、レンズROM14に収納
されている変換係数により合焦点までのレンズ移動量を
演算する。次にレンズをレンズ駆動回路15およびモータ
21により駆動すると、レンズ鏡筒の回転部材に等間隔に
設けられたスリット17が回転し、発光ダイオード18とフ
ォトトランジスタ19からなるフォトインタラプタがスリ
ット17をカウントする。このカウント値が上記演算結果
の所定の関係になったときレンズ駆動をストップする。
また、このとき表示装置16に合焦，非合焦信号を出力す
る。
上記焦点検出装置においては、上記第１図に示した増
幅率制御回路10の代わりに、第８図に示す構成の増幅率
制御回路60を用いるようにしてもよい。この第８図に示
した増幅率制御回路60は増幅率を多段階に切換えるよう
にしたものである。基準電圧発生回路61〜63のうち、基
準電圧回路61は基準電圧Vrefを出力し、基準電圧発生回
路62は基準電圧Vref/4を出力し、基準電圧発生回路63は
基準電圧Vref/32を出力する。基準電圧Vrefはコンパレ
ータ64の非反転入力端子に、基準電圧Vref/4はコンパレ
ータ65の反転入力端子に、基準電圧Vref/32はコンパレ
ータ66の反転入力端子にそれぞれ入力される。CCDイメ
ージセンサ９からのモニタ出力信号MOS1はコンパレータ
64の反転入力端子およびコンパレータ65,66の非反転入
力端子に入力される。コンパレータ64の出力端子はアナ
ログスイッチSW5の入力端子に、コンパレータ65の出力
端子はアナログスイッチSW6の入力端子およびF/F回路67
のＤ入力端子に、コンパレータ66の出力はアナログスイ
ッチSW7の入力端子およびF/F回路68のＤ入力端子にそれ
ぞれ接続されている。タイミング信号T2は電荷蓄積開始
後0.195msで“L"レベルに反転する信号，タイミング信
号T3は電荷蓄積開始後3.125msで“L"レベルに反転する
信号で、いずれもCPUにより制御される。F/F回路67のＱ
出力はアンドゲート69の一方の入力として、F/F回路67
の出力はアンドゲート70の一方の入力として与えられ
る。
幅率制御回路10の代わりに、第８図に示す構成の増幅率
制御回路60を用いるようにしてもよい。この第８図に示
した増幅率制御回路60は増幅率を多段階に切換えるよう
にしたものである。基準電圧発生回路61〜63のうち、基
準電圧回路61は基準電圧Vrefを出力し、基準電圧発生回
路62は基準電圧Vref/4を出力し、基準電圧発生回路63は
基準電圧Vref/32を出力する。基準電圧Vrefはコンパレ
ータ64の非反転入力端子に、基準電圧Vref/4はコンパレ
ータ65の反転入力端子に、基準電圧Vref/32はコンパレ
ータ66の反転入力端子にそれぞれ入力される。CCDイメ
ージセンサ９からのモニタ出力信号MOS1はコンパレータ
64の反転入力端子およびコンパレータ65,66の非反転入
力端子に入力される。コンパレータ64の出力端子はアナ
ログスイッチSW5の入力端子に、コンパレータ65の出力
端子はアナログスイッチSW6の入力端子およびF/F回路67
のＤ入力端子に、コンパレータ66の出力はアナログスイ
ッチSW7の入力端子およびF/F回路68のＤ入力端子にそれ
ぞれ接続されている。タイミング信号T2は電荷蓄積開始
後0.195msで“L"レベルに反転する信号，タイミング信
号T3は電荷蓄積開始後3.125msで“L"レベルに反転する
信号で、いずれもCPUにより制御される。F/F回路67のＱ
出力はアンドゲート69の一方の入力として、F/F回路67
の出力はアンドゲート70の一方の入力として与えられ
る。
F/F回路68の出力はアンドゲート69,70の他方の入力
として与えられる。アンドゲート70の出力はアナログス
イッチSW5,SW8の制御信号となり、アンドゲート69の出
力はアナログスイッチSW6,SW9の制御信号となり、F/F回
路68のＱ出力はアナログスイッチSW7,SW10の制御信号と
なる。アナログスイッチSW6,SW7の出力端子は共にイン
バータ73の入力端子に接続されている。このインバータ
73の出力端子および上記アナログスイッチSW5の出力端
子はCCDドライバ11にモニタ出力信号MOS2を送出するた
めの端子である。また、CCDイメージセンサ９からのCCD
出力信号OS1はアナログスイッチSW8の入力端子および増
幅率Ａ＝４の増幅回路71と増幅率Ａ＝32の増幅回路72の
各入力端子に入力される。増幅回路71,72の出力端子は
アナログスイッチSW9,SW10の入力端子にそれぞれ接続さ
れている。アナログスイッチSW8,SW9,SW10の出力端子は
共通に接続されていて、A/Dコンバータ12にCCD出力信号
OS2を送出するための端子となっている。
として与えられる。アンドゲート70の出力はアナログス
イッチSW5,SW8の制御信号となり、アンドゲート69の出
力はアナログスイッチSW6,SW9の制御信号となり、F/F回
路68のＱ出力はアナログスイッチSW7,SW10の制御信号と
なる。アナログスイッチSW6,SW7の出力端子は共にイン
バータ73の入力端子に接続されている。このインバータ
73の出力端子および上記アナログスイッチSW5の出力端
子はCCDドライバ11にモニタ出力信号MOS2を送出するた
めの端子である。また、CCDイメージセンサ９からのCCD
出力信号OS1はアナログスイッチSW8の入力端子および増
幅率Ａ＝４の増幅回路71と増幅率Ａ＝32の増幅回路72の
各入力端子に入力される。増幅回路71,72の出力端子は
アナログスイッチSW9,SW10の入力端子にそれぞれ接続さ
れている。アナログスイッチSW8,SW9,SW10の出力端子は
共通に接続されていて、A/Dコンバータ12にCCD出力信号
OS2を送出するための端子となっている。
このように構成された増幅率制御回路60においては次
のように動作する。
のように動作する。
電荷蓄積開始後、モニタ出力信号MOS1の電位は高輝度
に応じたスピードで低下する。初め、F/F回路67,68のＱ
出力は“L"レベル，出力は“H"レベルであるので、ア
ナログスイッチSW5,SW8のみがオンし、他のアナログス
イッチはオフになっている。従ってCCD出力信号OS1は増
幅率Ａが１で、そのまま出力信号OS2となる。電荷蓄積
開始後、ｔ＝0.195msにおいてタイミング信号T2が“H"
レベルから“L"レベルになると、F/F回路67のＱ出力端
子にはその時点のＤ入力端子の状態が出力され、そのま
ま保持される。従って、もし、ｔ＝0.195msの時点でモ
ニタ出力信号MOS1の電位が基準電圧Vref/4より高けれ
ば、被写体は比較的暗いことを意味し、コンパレータ65
の出力は“H"レベルであるので、アンドゲート70の出力
は“L"レベル，アンドゲート69の出力は“H"レベル,F/F
回路68のＱ出力は“L"レベルのままとなり、アナログス
イッチSW6,SW9のみがオンし、他のアナログスイッチは
オフする。従って、CCD出力OS1は増幅率Ａ＝４の増幅回
路71により４倍に増幅される。
に応じたスピードで低下する。初め、F/F回路67,68のＱ
出力は“L"レベル，出力は“H"レベルであるので、ア
ナログスイッチSW5,SW8のみがオンし、他のアナログス
イッチはオフになっている。従ってCCD出力信号OS1は増
幅率Ａが１で、そのまま出力信号OS2となる。電荷蓄積
開始後、ｔ＝0.195msにおいてタイミング信号T2が“H"
レベルから“L"レベルになると、F/F回路67のＱ出力端
子にはその時点のＤ入力端子の状態が出力され、そのま
ま保持される。従って、もし、ｔ＝0.195msの時点でモ
ニタ出力信号MOS1の電位が基準電圧Vref/4より高けれ
ば、被写体は比較的暗いことを意味し、コンパレータ65
の出力は“H"レベルであるので、アンドゲート70の出力
は“L"レベル，アンドゲート69の出力は“H"レベル,F/F
回路68のＱ出力は“L"レベルのままとなり、アナログス
イッチSW6,SW9のみがオンし、他のアナログスイッチは
オフする。従って、CCD出力OS1は増幅率Ａ＝４の増幅回
路71により４倍に増幅される。
次に電荷蓄積開始後、ｔ＝3.125msの時点で、タイミ
ング信号T3が“H"レベルから“L"レベルに反転する。こ
の時点でモニタ出力信号MOS1が基準電圧Vref/32より高
い電位のときは被写体はさらに暗いことを意味する。こ
のときコンパレータ66の出力は“H"レベルで、F/F回路6
8はｔ＝3.125msでこのレベルを保持し、Ｑ出力端子に出
力する。出力端子は“L"レベルであるので、アンドゲ
ート69,70の出力は“L"レベルとなる。これによりアナ
ログスイッチSW7,SW10のみがオンし、他のアナログスイ
ッチはオフする。したがって、CCD出力信号OS1は増幅率
Ａ＝32の増幅回路72により32倍に増幅され、CCD出力信
号OS2として出力される。
ング信号T3が“H"レベルから“L"レベルに反転する。こ
の時点でモニタ出力信号MOS1が基準電圧Vref/32より高
い電位のときは被写体はさらに暗いことを意味する。こ
のときコンパレータ66の出力は“H"レベルで、F/F回路6
8はｔ＝3.125msでこのレベルを保持し、Ｑ出力端子に出
力する。出力端子は“L"レベルであるので、アンドゲ
ート69,70の出力は“L"レベルとなる。これによりアナ
ログスイッチSW7,SW10のみがオンし、他のアナログスイ
ッチはオフする。したがって、CCD出力信号OS1は増幅率
Ａ＝32の増幅回路72により32倍に増幅され、CCD出力信
号OS2として出力される。
第９図は上記実施例の回路構成による明るさと積分時
間の関係を示したグラフである。この第９図と前記第５
図とを比較して明らかなように、前記第１図に示した実
施例の場合に比べて中間の明るさ領域（EV5〜EV12）の
積分時間を高速にすることができる。
間の関係を示したグラフである。この第９図と前記第５
図とを比較して明らかなように、前記第１図に示した実
施例の場合に比べて中間の明るさ領域（EV5〜EV12）の
積分時間を高速にすることができる。
上述した実施例においては、被写体の光強度分布を検
出する光電変換素子列の近傍に設けたモニタ用光電変換
素子の発生する電荷量により電荷蓄積時間を制御した
が、電荷蓄積時間制御はこれに限ることなく、例えば、
上記光電変換素子の蓄積時間をフローティングゲートに
より検出し、このフローティングゲートの電位変化を検
出する方法でも、電荷蓄積時間の制御が可能であり、こ
のような電荷蓄積時間の制御法においても容易に本発明
を適用できることはいうまでもない。
出する光電変換素子列の近傍に設けたモニタ用光電変換
素子の発生する電荷量により電荷蓄積時間を制御した
が、電荷蓄積時間制御はこれに限ることなく、例えば、
上記光電変換素子の蓄積時間をフローティングゲートに
より検出し、このフローティングゲートの電位変化を検
出する方法でも、電荷蓄積時間の制御が可能であり、こ
のような電荷蓄積時間の制御法においても容易に本発明
を適用できることはいうまでもない。
第10図は増幅率制御回路のさらに他の実施例を示した
ものである。この増幅率制御回路80は前記第１図に示し
た増幅率制御回路10と全く同じ機能を有する。前記増幅
率制御回路10においては、積分開始からタイミング信号
T1の時間経過後に、CCDイメージセンサ９の出力信号MOS
1と基準電圧Vref/32を比較したが、この増幅率制御回路
80においては、モニタ出力信号MOS1を増幅率Ａ＝32の増
幅回路81により32倍に増幅した信号をコンパレータ82の
非反転入力端子に供給し、基準電圧発生回路23の発生す
る基準電圧Vrefをコンパレータ82の反転入力端子に供給
している点が異なるだけである。コンパレータ82の出力
端子は前記コンパレータ26と全く同様にF/F回路27のＤ
入力端子およびアナログスイッチSW2の入力端子に接続
される。つまり、この増幅率制御回路80はモニタ出力信
号MOS1をレベル判定するための基準電圧をVref/32とす
る代わりに、基準電圧をVrefとし、モニタ出力信号MOS1
を32倍に増幅して両者のレベルを比較するようにしたも
のであり、機能的に第１図に示したものと同一である。
ものである。この増幅率制御回路80は前記第１図に示し
た増幅率制御回路10と全く同じ機能を有する。前記増幅
率制御回路10においては、積分開始からタイミング信号
T1の時間経過後に、CCDイメージセンサ９の出力信号MOS
1と基準電圧Vref/32を比較したが、この増幅率制御回路
80においては、モニタ出力信号MOS1を増幅率Ａ＝32の増
幅回路81により32倍に増幅した信号をコンパレータ82の
非反転入力端子に供給し、基準電圧発生回路23の発生す
る基準電圧Vrefをコンパレータ82の反転入力端子に供給
している点が異なるだけである。コンパレータ82の出力
端子は前記コンパレータ26と全く同様にF/F回路27のＤ
入力端子およびアナログスイッチSW2の入力端子に接続
される。つまり、この増幅率制御回路80はモニタ出力信
号MOS1をレベル判定するための基準電圧をVref/32とす
る代わりに、基準電圧をVrefとし、モニタ出力信号MOS1
を32倍に増幅して両者のレベルを比較するようにしたも
のであり、機能的に第１図に示したものと同一である。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれは、低輝度において出
力を増幅することにより低輝度側の測光可能範囲を広く
するとともに、高輝度側においては増幅率を小さくする
ことにより高輝度における応答スピードをインタフェー
スや素子の応答できる限界速度よりも遅くすることがで
き、このため測光可能な明るさのダイナミックレンジを
広くするとともに高精度の焦点検出を行なうことができ
る。
力を増幅することにより低輝度側の測光可能範囲を広く
するとともに、高輝度側においては増幅率を小さくする
ことにより高輝度における応答スピードをインタフェー
スや素子の応答できる限界速度よりも遅くすることがで
き、このため測光可能な明るさのダイナミックレンジを
広くするとともに高精度の焦点検出を行なうことができ
る。
第１図は、本発明の一実施例を示す焦点検出用光電変換
装置の電気回路図、 第２図は、本発明の焦点検出用光電変換装置が適用され
た焦点検出装置の全体のブロック図、 第３図は、上記第２図の焦点検出装置におけるCCDイメ
ージセンサの構成を示した図、 第４図は、上記第２図の焦点検出装置におけるCCDドラ
イバの電気回路図、第５図は、上記第１図に示した焦点
検出用光電変換装置の動作を説明するための線図、 第6,7図は、上記第２図の焦点検出装置の動作を説明す
るための各部信号波形のタイミングチャート、 第８図は、本発明の他の実施例を示した焦点検出用光電
変換装置の電気回路図、 第９図は、上記第８図に示す焦点検出用光電変換装置の
動作を説明するための線図、 第10図は、本発明のさらに他の実施例を示した焦点検出
用光電変換装置の電気回路図、である。 ９……CCDイメージセンサ（光電変換素子，モニタ手
段） 10,60,80……増幅率制御回路 24,26,64〜66,82……コンパレータ（比較手段） 28,71,72……増幅回路（増幅手段） SW1〜SW10……アナログスイッチ（切替え手段）
装置の電気回路図、 第２図は、本発明の焦点検出用光電変換装置が適用され
た焦点検出装置の全体のブロック図、 第３図は、上記第２図の焦点検出装置におけるCCDイメ
ージセンサの構成を示した図、 第４図は、上記第２図の焦点検出装置におけるCCDドラ
イバの電気回路図、第５図は、上記第１図に示した焦点
検出用光電変換装置の動作を説明するための線図、 第6,7図は、上記第２図の焦点検出装置の動作を説明す
るための各部信号波形のタイミングチャート、 第８図は、本発明の他の実施例を示した焦点検出用光電
変換装置の電気回路図、 第９図は、上記第８図に示す焦点検出用光電変換装置の
動作を説明するための線図、 第10図は、本発明のさらに他の実施例を示した焦点検出
用光電変換装置の電気回路図、である。 ９……CCDイメージセンサ（光電変換素子，モニタ手
段） 10,60,80……増幅率制御回路 24,26,64〜66,82……コンパレータ（比較手段） 28,71,72……増幅回路（増幅手段） SW1〜SW10……アナログスイッチ（切替え手段）
Claims (6)
- 【請求項１】被写体の光輝度分布に応じた電荷を発生す
る光電変換素子と、 この光電変換素子で発生する電荷蓄積量に相応した電圧
を発生するモニタ手段と、 上記モニタ手段の出力電圧または同電圧に関連する電圧
と基準電圧とを比較し、上記モニタ手段の出力レベルを
検知する比較手段と、 上記モニタ手段の上記出力電圧を入力し、少なくとも２
つの判定レベルのいずれかで上記光電変換素子の電荷蓄
積終了タイミングを検出可能な電荷蓄積終了信号出力手
段と、 電荷蓄積開始から電荷蓄積の終了前の所定時間経過後
に、上記比較手段による比較結果を検出し、その比較の
結果に応じて上記電荷蓄積終了信号出力手段の上記判定
レベルのいずれかを選択すると共に、上記判定レベルの
切換に応じて上記光電変換素子の出力の増幅率を切換え
る切換手段と、 上記切換手段によって選択された上記判定レベルに基づ
いて上記電荷蓄積終了信号出力手段によって電荷蓄積終
了信号が出力された際に、上記光電変換素子の電荷蓄積
動作を終了し、上記切換手段によって切換えられた増幅
率で上記光電変換素子からの信号を出力する信号出力手
段と、 を具備したことを特徴とする焦点検出用光電変換装置。 - 【請求項２】上記比較手段は、上記モニタ手段の出力電
圧と上記増幅率に略反比例する基準電圧とを比較する第
１の比較回路を有し、 上記電荷蓄積終了信号出力手段は上記第１の比較回路と
上記モニタの出力電圧と基準電圧とを比較する第２の比
較回路により構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の焦点検出用光電変換装置。 - 【請求項３】上記比較手段は、上記モニタ手段の出力電
圧を上記増幅率で増幅した値と基準電圧とを比較する第
３の比較回路を有し、 上記電荷蓄積終了信号出力手段は上記第３の比較回路と
上記モニタ手段の出力電圧と基準電圧とを比較する第４
の比較回路により構成されていことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の焦点検出用光電変換装置。 - 【請求項４】上記信号出力手段は、上記比較手段による
比較の結果、上記モニタ手段出力電圧または同電圧に関
連する電圧が上記基準電圧に達しているとき、上記光電
変換素子の出力をそのまま焦点検出用出力として出力
し、一方上記基準電圧に達していない場合には上記光電
変換素子の出力を増幅率が１を越える増幅手段によって
増幅してから焦点検出用出力として出力することを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の焦点検出用光電変
換装置。 - 【請求項５】上記切換手段は、上記電荷蓄積開始の際に
は、上記判定レベルおよび上記増幅率は予め決められた
値を設定しておき、上記所定時間後に上記選択および上
記切換えを行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の焦点検出用光電変換装置。 - 【請求項６】被写体の光輝度分布に応じた電荷を発生す
る光電変換素子と、この光電変換素子で発生する電荷蓄
積量に相応した電圧を発生するモニタ手段を含む焦点検
出用光電変換装置の制御方法において、 上記光電変換素子の電荷蓄積を開始させ、 上記電荷蓄積の開始後所定時間経過後に、上記モニタ手
段から発生する上記電圧のレベルを検知し、 この検知されたレベルに応じて、上記光電変換素子の電
荷蓄積終了のタイミングを決定するための判定レベル
と、上記光電変換素子の出力の増幅率とを選択し、 上記モニタ手段から発生した上記電圧が上記選択された
判定レベルに達した際に、上記光電変換素子の電荷蓄積
を終了し、上記選択された増幅率で増幅された上記光電
変換素子の信号を出力することを特徴とする焦点検出用
光電変換装置の制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080275A JP2634409B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 焦点検出用光電変換装置および焦点検出用光電変換装置の制御方法 |
| US07/166,996 US4870441A (en) | 1987-04-01 | 1988-03-11 | Photoelectric conversion apparatus for focus detection |
| DE3811176A DE3811176C3 (de) | 1987-04-01 | 1988-03-31 | Fotoelektrischer Wandler zur Scharfstellungs-Erfassung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080275A JP2634409B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 焦点検出用光電変換装置および焦点検出用光電変換装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63246710A JPS63246710A (ja) | 1988-10-13 |
| JP2634409B2 true JP2634409B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=13713724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62080275A Expired - Lifetime JP2634409B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 焦点検出用光電変換装置および焦点検出用光電変換装置の制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4870441A (ja) |
| JP (1) | JP2634409B2 (ja) |
| DE (1) | DE3811176C3 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2563370B2 (ja) * | 1986-12-27 | 1996-12-11 | オリンパス光学工業株式会社 | 焦点検出用光電変換装置 |
| US5565954A (en) * | 1993-05-13 | 1996-10-15 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Range finder for passive-type autofocusing device |
| US5572280A (en) * | 1993-09-29 | 1996-11-05 | Olympus Optical Co., Ltd. | Photoelectric conversion apparatus and camera using the same in focus detection thereof |
| US5721977A (en) * | 1996-01-19 | 1998-02-24 | Minolta Co., Ltd. | Distance measuring apparatus of camera improved in measuring process |
| JPWO2004025732A1 (ja) * | 2002-09-12 | 2006-01-12 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| US7313019B2 (en) * | 2004-12-21 | 2007-12-25 | Intel Corporation | Step voltage generation |
| JP4973273B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2012-07-11 | 株式会社ニコン | デジタルカメラ |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54143670A (en) * | 1978-04-28 | 1979-11-09 | Canon Inc | Distance measuring system |
| US4384199A (en) * | 1979-09-27 | 1983-05-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Incident position detector for radiation beam |
| US4300824A (en) * | 1979-11-15 | 1981-11-17 | Canon Inc. | Signal processing circuitry for a distance measuring system |
| JPS5764711A (en) * | 1980-10-09 | 1982-04-20 | Asahi Optical Co Ltd | Automatic focus detector for camera |
| US4550993A (en) * | 1983-02-01 | 1985-11-05 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Device for providing a camera system with an information for a focus adjustment |
| JPH0760210B2 (ja) * | 1983-07-06 | 1995-06-28 | ミノルタ株式会社 | カメラの検出装置 |
| JPH0727102B2 (ja) * | 1984-07-16 | 1995-03-29 | ミノルタ株式会社 | カメラの自動焦点検出装置 |
-
1987
- 1987-04-01 JP JP62080275A patent/JP2634409B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-03-11 US US07/166,996 patent/US4870441A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-03-31 DE DE3811176A patent/DE3811176C3/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4870441A (en) | 1989-09-26 |
| DE3811176A1 (de) | 1988-10-20 |
| JPS63246710A (ja) | 1988-10-13 |
| DE3811176C3 (de) | 1993-11-18 |
| DE3811176C2 (ja) | 1990-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |