JP3328691B2 - イメ−ジセンサ−の出力装置 - Google Patents

イメ−ジセンサ−の出力装置

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JP3328691B2
JP3328691B2 JP35017097A JP35017097A JP3328691B2 JP 3328691 B2 JP3328691 B2 JP 3328691B2 JP 35017097 A JP35017097 A JP 35017097A JP 35017097 A JP35017097 A JP 35017097A JP 3328691 B2 JP3328691 B2 JP 3328691B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、写真撮影用カメ
ラの焦点検出装置などとして利用するところのイメ−ジ
センサ−の出力装置に関する。 【0002】 【従来の技術】オ−トフォ−カス機能を有する最近のカ
メラは被写体光をイメ−ジセンサ−に入射させ、このビ
デオ信号(撮像信号)から合焦検出を行なうようになっ
ている。 【0003】イメ−ジセンサ−としてはCCD素子を使
用したものが多く、一般には、イメ−ジセンサ−の受光
面に設けた基準領域と参照領域とに被写体像を結像さ
せ、基準領域の像に対して参照領域の像を一致させるこ
とにより合焦点を検出する、いわゆる位相差検出方式、
また、合焦時にはイメ−ジセンサ−に結像された被写体
像のコントラストが最大になることを利用した、いわゆ
るコントラスト検出方式が採用されている。 【0004】図12は従来例として示したイメ−ジセン
サ−のブロック図を示している。イメ−ジセンサ−は公
知のCCD素子であり、基準領域と参照領域とを有する
センサ−アレイ11、リセットゲ−ト12、シフトゲ−
ト13、CCDシフトレジスタ14によって構成され、
また、イメ−ジセンサ−は接近させて設けたモニタ用セ
ンサ−15によるモニタ電圧Vmにより図14に示した
如く電荷蓄積時間が定められる。 【0005】すなわち、モニタ電圧Vmは図13に示す
如く、センサ−アレイ11と共にリセットパネルφrを
入力するアンプ16より出力し、このモニタ電圧Vmが
予め定められた設定電圧Vtに達するまでの間にセンサ
−アレイ11が電荷を蓄積する。 【0006】このように蓄積した電荷量はシフトパルス
φsの入力によりCCDシフトレジスタ14に移された
後、転送パルスφ1、φ2にしたがいこのシフトレジスタ
14から順次送り出されてプリアンプ17よりビデオ信
号電圧Vosが出力する。 【0007】このビデオ信号電圧Vosはアンプ18よ
り出力する補償電圧Vcsと比較し、その差電圧をA/
D変換器によってデジタル変換して信号処理回路に送り
測距演算を行なう構成となっている。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】上記した従来例のよう
な場合、モニタ用センサ−15がセンサ−アレイ11上
の基準領域における平均的な輝度分布をモニタするた
め、センサ−アレイ11にコントラスト比の高い像が投
影されたとき、また、画素の一部分に強い光が当ってい
るときなどには、図15に示す電荷量曲線Aより分かる
通り、一部分の画素が飽和してしまい正確なビデオ信号
電圧Vosが得られず、測距演算結果に誤差が現われ
る。 【0009】この飽和を避けるために、モニタ電圧Vm
の設定電圧Vtを低いレベルに定めることが考えられる
が、このようにすると、コントラスト比の低い被写体の
検出の場合に電荷蓄積量が少なくなり、ビデオ信号電圧
VosのS/N比が悪くなると共に、飽和領域から充分
余裕をもったレベルで電荷蓄積量を制限することとな
り、イメ−ジセンサ−の能力を効果的に利用せずに、S
/N比の低い状態で使用することとなって好ましくな
い。 【0010】また、上記した従来例の場合、モニタ用セ
ンサ−15がイメ−ジセンサ−と同一の被写体或いは被
写体部所の光を受けないため、被写体によっては意図し
た電荷蓄積量のコントロ−ルができないことがある。 【0011】一方、センサ−アレイ11に投影される被
写体像のコントラスト比が小さい場合には、ビデオ信号
電圧Vosの信号変化成分−(Vmax−Vmin)が
ビデオ信号電圧Vosと補償電圧Vcsとの差電圧−
(Vos−Vcs)の平均電圧に比べて遥かに小さいた
めに、高分解能のA/D変換器が必要となる。 【0012】また、図14より分かる通り、平均出力信
号に相当するモニタ電圧Vmがリセットパルスφrの入
力された後より一定の設定電圧Vtに達するまでの時間
をイメ−ジセンサ−の電荷蓄積時間としているので、上
記した差電圧−(Vos−Vcs)の平均電圧が一定な
ものとなり、このような電圧を増幅してA/D変換器に
入力することになる。 【0013】また、被写体の明るさが暗くモニタ電圧V
mが規定時間内に設定電圧Vtに達しないような特殊な
場合には、モニタ電圧Vmのレベルに応じて上記した差
電圧−(Vos−Vcs)を増幅していた。このような
場合にも、上記差電圧−(Vos−Vcs)の平均電圧
に応じた増幅度となるため、明暗差の少ない被写体の場
合には有効にA/D変換することができない。 【0014】また、従来のイメ−ジセンサ−では平均的
に暗い被写体に対して合焦検出を行なう場合、充分なコ
ントラスト比がある場合でも長い電荷蓄積時間を要する
と言う問題があった。 【0015】 【0016】 【課題を解決するための手段】本発明は上記した問題点
にかんがみ開発したもので、第1の発明として、イメ−
ジセンサ−の出力装置において、イメ−ジセンサ−の電
荷蓄積過程で、イメ−ジセンサ−に入射した光の最も強
い部分光を検出する最大光検出手段と、その入射光の最
も弱い部分光を検出する最小光検出手段とを設けると共
に、これら検出手段によって検出された最大光検出信号
と最小光検出信号とをモニタしそれらの差信号を求め、
その差信号に応じて増幅度を設定する増幅手段と、上記
最小光検出手段によって検出された最小光検出信号を保
持させる保持手段と、上記した電荷蓄積過程の終了時の
メ−ジセンサ−のセンサ−出力信号と上記保持手段に
よって保持された最小光検出信号との差信号を求める手
段とを設け、センサ−出力信号と最小光検出信号との差
信号を上記した増幅手段によって増幅してイメ−ジ信号
として出力させる構成としたことを特徴とするイメ−ジ
センサ−の出力装置を提案する。 【0017】第2発明としては、上記した第1発明にお
いて、最大光検出手段によって検出された最大光検出信
号と最小光検出手段によって検出された最小光検出信号
との差が大きいときは上記増幅手段の増幅度を小さく、
これら検出信号の差が小さいときはその増幅度を大きく
設定する制御手段を設けたことを特徴とするイメ−ジセ
ンサ−の出力装置を提案する。 【0018】 【0019】第の発明の出力装置は、検出手段によっ
て検出された最大光検出信号と最小光検出信号をモニタ
し、その差信号に応じて増幅手段の増幅度が設定され
る。 そして、イメ−ジセンサ−から出力されるセンサ−
出力信号と保持手段によって保持された最小光検出信号
との差信号がの増幅手段によって増幅されイメ−ジ信
号として出力される。 【0020】第の発明の出力装置は、イメ−ジセンサ
−に入射した光の明暗差が大きいときは小さい増幅度
に、その明暗差が小さいときは大きい増幅度に設定され
増幅手段によってセンサ−出力信号と最小光検出信号
との差信号が増幅されることから、明暗差の大小にかか
わらずA/D変換などの信号処理が一段と容易になる。 【0021】 【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て図面に沿って説明する。図1は本発明を焦点検出用の
イメ−ジセンサ−に実施した一例を示す出力装置のブロ
ック図で、21はセンサ−アレイ、22はリセットゲ−
ト、23はシフトゲ−ト、24はCCDシフトレジスタ
であり、これらはイメ−ジセンサ−を構成する従来例同
様のものである。 【0022】このイメ−ジセンサ−が駆動制御回路25
から送られる、リセットパルスφr、シフトパルスφ
s、転送パルスφ1、φ2を入力して動作しビデオ信号V
osを出力することについては既に述べたところであ
る。 【0023】このイメ−ジセンサ−にはセンサ−アレイ
21に入射する光のうち、最も強い光が入射する画素の
蓄積電荷量を電気的に検出する最大光検出回路26と、
最も弱い光が入射する画素の蓄積電荷量を電気的に検出
する最小光検出回路27が設けられている。すなわち、
センサ−アレイ21には図5(a)、(b)、図6
(a)、(b)、図7(a)、(b)に示すように蓄積
電荷量の最大値と最小値が現われるから、この最大値と
最小値とを上記した検出回路26、27によって検出す
る。 【0024】図2はこれら検出回路26、27の具体例
を示す回路図である。この具体例では、センサ−アレイ
21の各々の光電素子にゲ−トを接続したNチャンネル
のMOS型FET28a、28b、28c、・・・・・
・・・によって、光電素子に蓄積された電荷量をソ−ス
フォロアとして取り出し最小光に相当するVmin信号
を出力し、また、同様に接続されたPチャンネルのMO
S型FET29a、29b、29c、・・・・・・より
最大光に相当するVmax信号を出力する構成としてあ
る。 【0025】上記最大光検出回路26によって検出され
たVmax信号はアンプ30を介してサンプル/ホ−ル
ド回路31に送り、ここでサンプリングしたVmax信
号及びホ−ルドされたVmax信号をセレクタ回路32
によって選択し差動増幅回路33に入力する。 【0026】上記最小光検出回路27によって検出され
るVmin信号はアンプ34を介して今一つのサンプル
/ホ−ルド回路35に送り、ここでサンプリングされた
Vmin信号及びホ−ルドされたVmin信号を差動増
幅回路33に入力する。 【0027】サンプル/ホ−ルド回路31、35は駆動
制御回路25より送られるサンプル/ホ−ルド信号φs
hを入力して、サンプル状態からホ−ルド状態に切り換
わる。また、上記したセレクタ回路32は、セレクタ信
号Selを入力して動作するアナログスイッチで構成し
てあり、セレクタ信号SelがHigh電圧となること
で、Vmax信号を、Low電圧となることでアンプ3
6を介して送られるCCDシフトレジスタ24からのビ
デオ信号Vosを各々選択し差動増幅回路33に入力さ
せる。 【0028】一方、最大光検出回路26のVmax信号
は比較回路37に送られ、予め定めた比較電圧Vtと比
較される。この比較電圧Vtはセンサ−アレイ21の蓄
積電荷量が飽和に近づいたときのVmax信号を入力し
て比較回路37を反転させるように定めてある。 【0029】すなわち、センサ−アレイ21に入射する
被写体光が明るく、その部分光によって電荷蓄積が飽和
に近づくと、比較回路37がその部分光に応じたVma
x信号により反転する。例えば、Vmax信号がセンサ
−アレイ21の飽和レベルの80%程度となった時、比
較回路37が反転する。 【0030】比較回路37の反転出力はシフトパルス制
御回路38に入力する。このシフトパネル制御回路38
はシフト選択信号Ssを入力して切り換わり、この信号
SsがLowレベルであるとき、比較回路37の反転出
力が入力可能となり、この信号SsがHighレベルに
なると、上記反転出力の入力を阻止し、外部からシフト
信号Esを入力する。そして、反転出力の入力にしたが
って、また、シフト信号Esの入力にしたがってシフト
制御信号Scを駆動制御回路25に送る。 【0031】シフト信号Esはモニタ動作によって差動
増幅回路33の増幅度が被写体の明暗差にしたがって設
定された後に、後述するマイクロコンピュ−タより送ら
れるもので、シフトパルス制御回路38にこのシフト信
号Esを入力してシフト制御信号Scを出力している間
は比較回路37からの反転出力の入力が阻止される。 【0032】この状態で駆動制御回路25に送られたシ
フト制御信号Scは適当なパルスに整形され、シフトパ
ルスφsとしてシフトゲ−ト23に送られる。 【0033】また、被写体の明暗度によって差動増幅回
路33の増幅度が設定される前、すなわち、モニタ動作
中に比較回路37からの反転出力がシフトパルス制御回
路38に入力したときには、上記同様に駆動制御回路2
5がシフト制御信号Scの入力によって上記同様にシフ
トパルスφsをシフトゲ−ト23に送り、また、シフト
制御信号Scが送られたことをシフトモニタ回路39が
監視する。 【0034】シフトモニタ回路39はシフト制御信号S
cを監視してセンサ−アレイ21が次回の電荷蓄積を開
始するまで被写体の明暗差モニタを行なわないように動
作する。 【0035】上記したイメ−ジセンサ−の出力装置は図
3のブロック50のようにマイクロコンピュ−タ60と
の間で各種の信号授受が行なわれる。 【0036】マイクロコンピュ−タ60から入力する信
号として、既に説明したシフト選択信号Ss、シフト信
号Esの他に、スタ−ト信号St、増幅度選択信号As
el、転送制御信号φcntがある。 【0037】スタ−ト信号Stはセンサ−アレイ21の
電荷蓄積の開始を指令する信号である。増幅度選択信号
Aselは差動増幅回路33の増幅度を設定する信号で
ある。転送制御信号φcntはCCDシフトレジスタ2
4を高速で駆動する制御信号である。通常時には差動増
幅回路33の出力信号VoがA/D変換できるスピ−ド
でこのシフトレジスタ24の信号取り出しが行なわれる
が、ビデオ信号Vosが不要なときに、このシフトレジ
スタ24を高速で駆動し、不要電荷をはき出させる。 【0038】マイクロコンピュ−タ60へ出力する信号
としては差動増幅回路33の出力信号Vo及びA/Dタ
イミング信号Sadがある。出力信号Voは、モニタ動
作時に出力する被写体の明暗差に応じた出力信号−Am
(Vmax−Vmin)と、イメ−ジセンサ−からビデ
オ信号Vosを入力したときの出力信号−As(Vos
−Vmin)とがある。 【0039】A/Dタイミング信号Sadは、CCDシ
フトレジスタ24とマイクロコンピュ−タ60に含むA
/D変換器のタイミングを計る信号で、差動増幅回路3
3の出力信号Voが安定しA/D変換が可能であること
を伝達する信号である。 【0040】次に、上記したイメ−ジセンサ−の出力装
置の動作について図4に示すタイムチャ−トを参照しな
がら説明する。 (1) モニタによる増幅度の設定 スタ−ト信号StがHigh電圧として入力することに
より駆動制御回路25からは、Low電圧としてリセッ
ト信号φrが出力しセンサ−アレイ21に電荷蓄積を開
始させる。 【0041】駆動制御回路25はスタ−ト信号Stと共
にシフト選択信号SsがLow電圧として入力すること
により、サンプル/ホ−ルド信号φshとセレクト信号
Selとを共にHigh電圧として出力する。サンプル
/ホ−ルド信号φshはサンプル/ホ−ルド回路31、
35を共にサンプルモ−ドに保持し、また、セレクト信
号SelはVmax信号を選択するようにセレクト回路
32を切り変える。 【0042】また、シフトパルス制御回路38がシフト
選択信号Ssを入力して比較回路37からの反転出力を
入力する態勢に移る。なお、差動増幅回路33には各々
の回路構成を考慮して予め定めた増幅度Amに設定する
ように増幅度選択信号Aselを供給する。 【0043】上記の状態でセンサ−アレイ21の電荷蓄
積が進み、最大光検出回路26によって検出されたVm
ax信号と最小光検出回路27によって検出されたVm
in信号が各々サンプル/ホ−ルド回路31、35によ
りサンプリングされ差動増幅回路33に入力する。 【0044】したがって、差動増幅回路33からは、 Vm=−Am(Vmax−Vmin) ・・・・・・・(1) の出力信号Voが送り出される。 【0045】上記の出力信号Vo=VmはA/D変換さ
れてマイクロコンピュ−タ60によってデ−タ処理さ
れ、その出力信号Vo=Vmがこのコンピュ−タ60に
よって予め定められた規定時間内に所定レベルに達した
時、マイクロコンピュ−タ60が演算処理した増幅度選
択信号Aselが図5(c)、図6(c)、図7(c)
に示したモニタ信号Vo=Vmとして送られ、差動増幅
回路33の増幅度Amがセンサ−アレイ21に投影され
た被写体像の明暗差にしたがって一定の増幅度として新
たに増幅度Asが設定される。 【0046】この増幅度Asは、 As=(Vf/Vm)・Am K ・・・・・・(2) となるように設定する。なお、VfはA/D変換器のフ
ルスケ−ルである。Kは定数であり、上記したモニタ動
作のときと、以下に述べるビデオ信号Vosを出力させ
るときとのセンサ−アレイ21の特性の違いを考慮して
定めた安全係数であり、0.8程度に定めることが好ま
しい。 【0047】図5(b)、図6(b)、図7(b)のよ
うに蓄積電荷量が少なく上記出力信号Vo=Vmの演算
処理値が規定時間内に所定レベルに達しないときには、
この規定時間の経過によって増幅度選択信号Aselが
送られ、図5(d)、図6(d)、図7(d)に示した
モニタ信号Vo=Vmとして送られ上記出力信号Vo=
Vmの値に応じた増幅度として上記増幅度Asが設定さ
れる。この場合、出力信号Vo=Vmレベルを判断し、
図5(b)、図7(b)のようにA/D変換に不充分で
あるときは、差動増幅回路33の出力信号VoがA/D
変換に適するように増幅度Asが切り換えられる。 【0048】増幅度選択信号Aselを3ビットの信号
で供給すると仮定すれば、増幅度Asは次の第1表のよ
うにして設定することができる。 【表1】 【0049】(2) ビデオ信号Vosの出力動作 上記したように、差動増幅回路33の出力信号Vo=V
mが所定レベルに達すると、この増幅回路33が増幅度
Asに設定されると同時に、シフト選択信号SsがLo
w電圧からHigh電圧に変わり、シフトパルス制御回
路38がシフト信号Esを入力する態勢に移り、これ以
後はモニタ動作が再度行なわれるまで比較回路37の反
転出力の入力を禁止する。 【0050】シフト信号Esはシフト選択信号SsがH
igh電圧となった後にマイクロコンピュ−タ60より
送られる正パルス信号であり、この信号Esの入力によ
ってシフトパルス制御回路38より出力されるシフト制
御信号Scが駆動制御回路25に送られ、既に述べたよ
うに、シフトパルスφsが供給され、センサ−アレイ2
1の蓄積電荷がCCDシフトレジスタ24に移される。 【0051】また、シフトパルスφsがシフトゲ−ト2
3に送られると、リセットパルスφrがLow電圧から
High電圧となり、センサ−アレイ21の電荷蓄積が
中止する。すなわち、差動増幅回路33、シフトパルス
制御回路38、マイクロコンピュ−タ60などを含む第
1の回路手段の動作によってセンサ−アレイ21の蓄積
電荷が取り出される。 【0052】このように、シフト信号Esがこの出力装
置に供給された時、つまり、出力信号Vo=Vmが所定
レベルに達した時にセンサ−アレイ21の電荷蓄積が中
止されるため、電荷蓄積時間が−(Vmax−Vmi
n)にしたがって定まり、コントラスト比が高ければ短
い時間となり、コントラスト比が高くなければ長い時間
となる。 【0053】一方、シフト選択信号SsがLow電圧か
らHigh電圧に換わることで、セレクト信号Selが
High電圧からLow電圧に換わり、セレクタ回路が
Vmax信号を通過させる状態から、ビデオ信号Vos
を通過させるように切り換わり、また、サンプル/ホ−
ルド信号φshもHigh電圧からLow電圧に換わ
り、サンプル/ホ−ルド回路31、35がホ−ルド状態
に保持される。 【0054】スタ−ト信号Stは所定時間の経過後にH
igh電圧からLow電圧となり、これと同時に転送パ
ルスφ1、φ2がCCDシフトレジスタ24に入力して、
このシフトレジスタ24のデ−タが順次シリアルに送り
出され、ビデオ信号Vosが出力する。 【0055】これより、差動増幅回路33にはビデオ信
号Vosとホ−ルドされたVmin信号が入力し、その
出力信号Voが、 Vs=−As(Vos−Vmin) ・・・・・・(3) として出力される。この出力信号Vo=Vsは転送パル
スφ1、φ2に同期して1画素づつ順次出力されてA/D
変換器に送られ、A/D変換された画素デ−タが記憶演
算部に順次記憶される。 【0056】測距演算に必要な全画素デ−タが記憶演算
部に格納されると、モニタ増幅度Amを再度設定し、上
記したモニタ動作に移る。なお、図4において、Tiは
電荷蓄積時間、TsはCCDシフトレジスタ24からの
電荷信号取り出し時間、Toは演算処理時間を示し、T
2は第2回目の電荷蓄積時間である。 【0057】上記(2)、(3)式より分かる通り、被
写体の最大明暗差にしたがう増幅度Asでビデオ信号V
osとVmin信号との差が増幅されるので、明暗差の
小さい場合には増幅度Asを大きく、明暗差の大きい場
合には増幅度Asが小さくなる結果、明暗差の小さい被
写体のときでも出力信号Vsが極めて高精度でA/D変
換されるようになる。 【0058】例えば、フルスケ−ル4VのA/D変換器
を使用したとすれば、(Vmax−Vmin)が100
mVのときは増幅度As=40、(Vmax−Vmi
n)が500mVのときは増幅度As=8として−(V
os−Vmin)信号を増幅する。また、ビデオ信号V
osは図9に示すように現われるが、このビデオ信号V
osをそのまま増幅することなく、−(Vos−Vmi
n)信号として真の信号変化成分のみを増幅するので、
信号の変化を高精度で捕らえることができる。 【0059】例えば、100:90の被写体光を100
の分解能でA/D変換しても90〜100の信号を得る
だけのものであるが、−(Vos−Vmin)信号を1
0倍増幅してA/D変換すれば、0〜100の信号を得
ることができ、10倍の分解能をもったA/D変換器を
使用したことと同等となって効果的である。なお、図9
には明暗差の大きい場合を示しているが、カメラの焦点
検出ではもっとも小さい明暗差となる。 【0060】(3) センサ−アレイの飽和の監視動作 被写体の明暗差のモニタ中にセンサ−アレイ21が電荷
蓄積の飽和レベルに近づいたか否かを比較回路37で検
出する。(図8参照) 【0061】既に述べたように、比較回路37は被写体
光が明るくセンサ−アレイ21が飽和レベルに近づいた
ときVmax信号を入力して反転し、反転出力をシフト
パルス制御回路38に送る。このときシフト選択信号S
sはLowとなっており、シフトパルス制御回路38が
上記反転出力を入力してシフト制御信号Scを駆動制御
回路25に送る。したがって、上記の状態がシフトモニ
タ回路39によって監視されると共に、CCDシフトレ
ジスタ24へ蓄積電荷が移される。 【0062】ただし、この時点では差動増幅回路33の
出力信号Vo=Vm=−Am(Vmax−Vmin)が
所定レベルに達しておらず、シフト選択信号SsがLo
w電圧となっているため、サンプル/ホ−ルド回路3
1、35がサンプル状態、セレクタ回路32がVmax
信号の選択状態となっている。 【0063】したがって、この場合には、増幅度選択信
号Aselを再度設定し、上記(1)式の出力信号Vm
が所定レベルに達するようにする。これより、シフト選
択信号SsがLow電圧からHigh電圧に換わり、サ
ンプル/ホ−ルド回路31、35がホ−ルドモ−ド、セ
レクタ回路32がビデオ信号Vosの選択モ−ドとな
り、差動増幅回路33が上記(3)式にしたがった出力
信号Vo=Vsを出力する。 【0064】上記動作の場合には、センサ−アレイ21
の電荷蓄積時間が比較回路37、シフトパルス制御回路
38などを含む第2の回路手段によって制御される。 【0065】(4) 強制的な実行動作 暗黒中のような場合には、規定時間内に明暗差モニタの
出力信号Vo=Vmが所定レベルに達せず、また、比較
回路37も反転しない。このときには、マイクロコンピ
ュ−タ60によって計測する第1規定時間を経過した時
点でVo=Vmのレベル判断結果にもとづき、この時点
で、シフト選択信号SsをHigh電圧としてシフト信
号Esを有効として入力することにより、CCDシフト
レジスタ24に蓄積電荷を移す。 【0066】例えば、図6(b)に示したようにVo=
Vmが所定レベルの1/4以上あり、被写体パタ−ンに
よって測距演算、コントラスト判定が可能であるとき、
或いは、前回取り入れたデ−タにもとづいたコントラス
ト判定結果より現在のモニタによるVo=Vmのレベル
でも測距演算可能と判断したとき、更には、センサ−ア
レイ21上の被写体像の移動速度が大きく(レンズ移動
中等)これ以上電荷蓄積時間を延長しても無意味と判断
したときなどにシフト信号Es(High)を強制的に
与える。 【0067】上記した第1規定時間内に蓄積電荷がCC
Dシフトレジスタ24に移されない条件の場合には、第
2規定時間まで電荷蓄積時間を延長し、第2規定時間に
達した時無条件にシフト信号Es(High)を与えて
シフトパルスを発生させ、センサ−アレイ21に蓄積さ
れた電荷をCCDシフトレジスタ24に移すようにす
る。したがって、上記のような動作となるときには、セ
ンサ−アレイ21の電荷蓄積時間が第1または第2の規
定時間によって定まることになる。 【0068】図10は図1に示す出力装置のフロ−チャ
−トである。図示するように、ステップST2において
増幅度Amを設定し、センサ−アレイ21の電荷蓄積を
開始させ、その後、ステップST3では出力信号Vmが
(具体的にはマイクロコンピュ−タ60の演算処理値)
所定レベルに達したか否かが判断されて、所定レベルに
達したときにはステップST6に進み増幅度Asが設定
され、次にステップST7で−(Vos−Vmin)信
号が増幅後にA/D変換される。 【0069】測距演算が行なわれた後再度測距するか否
かの判断がステップST10で行なわれるが、再度測距す
る場合にはVmax信号が比較信号Vtに達しているか
否かをステップST11で判断し、比較電圧Vtに達して
おれば初期のステップST1に戻り不要電荷の高速はき
出しが行なわれ、その後、上記のル−プにしたがう動作
となり、比較電圧Vtに達しないときにはステップST
3に戻って出力信号Vmのレベル判定ステップから進む
ことになる。 【0070】また、ステップST3で出力信号Vmが所
定レベルに達しておらず、Vmax信号が比較電圧Vt
に達すると、電荷蓄積の飽和の監視にしたがって増幅度
Amが再設定されステップST6に移り、さらに、規定
時間が経過しても出力信号Vmが所定レベルに達しない
ときには同様に増幅度Amが再設定されステップST5
からステップST6に移り、その後、−(Vos−Vm
in)信号の増幅、出力信号VsのA/D変換が行なわ
れる。 【0071】次に、センサ−アレイ21の電荷蓄積開始
時点をいろいろ変えて実行した例を示すタイムチャ−ト
を図11に示す。この図において、フェ−ズPh1はV
max信号が比較電圧Vtに達した結果実行された例を
示し、Ti1は電荷蓄積時間、Ts1はCCDシフトレジ
スタ24の信号取り出し時間、To1はデ−タの演算処
理時間を各々示している。なお、この場合増幅度Amが
Am1に再設定される。 【0072】フェ−ズPh2は、信号取り出し時間Ts1
が終った後直ちに電荷蓄積を開始させた例を示し、Ti
2、Ts2、To2は同様に電荷蓄積時間、信号取り出し
時間、演算処理時間を示している。 【0073】フェ−ズPh3は、信号取り出し時間Ts2
が終った後直ちに電荷蓄積を開始させた例で、この場合
には、演算処理時間To2中にVmax信号が比較電圧
Vtに達したため、時間Teの間に電荷の高速はき出し
が行なわれ、その後、フェ−ズPh4の電荷蓄積時間T
4が開始される。 【0074】フェ−ズPh4では、シフト時の出力信号
Vo=Vm値により、Vos−Vminの増幅度−As
2を選択している。 【0075】フェ−ズPh5では、電荷蓄積時間Ti4
終了後、電荷蓄積時間Ti5を開始させた例で、演算処
理時間To4中に蓄積時間Ti5が終了し、直ちに信号取
り出し時間Ts5に入力っている。 【0076】フェ−ズPh6は、電荷蓄積時間Ti6が規
定時間より長くなり、シフト信号Esが強制的に与えら
れて実行された例である。 【0077】以上、CCD素子を使用したイメ−ジセン
サ−を例にとって説明したが、本発明は他の同様の素
子、例えば、MOSセンサ−を使用したイメ−ジセンサ
−についても同様に実施することができる。 【0078】 【発明の効果】上記した通り、本発明によれば、検出手
段によって検出された最大光検出信号と最小光検出信号
とをモニタし、それら信号の差信号に応じて増幅手段の
増幅度を設定し、同じ電荷蓄積過程において、イメ−ジ
センサ−の蓄積電荷をセンサ−出力信号として取り出
し、このセンサ−出力信号と最小光検出信号との差信号
を上記増幅手段により増幅してイメ−ジ信号として出力
させることから、センサ−出力信号の出力変化成分のみ
を取り出しイメ−ジ信号として出力させることができる
他、センサ−出力信号を取り出すイメ−ジセンサ−の電
荷蓄積の中から最大光検出信号と最小光検出信号を検出
してその差信号をモニタすることから、イメ−ジ信号の
出力動作速度が速く、また、精度の高いイメ−ジ信号と
なる。 【0079】また、上記した増幅手段については、明暗
差が大きいときは増幅度を小さく、明暗差が小さいとき
は増幅度を大きく設定する構成とすれば、A/D変換な
どの信号処理が容易にとなると共に、その明暗差の高低
にかかわらず高い精度のイメ−ジ信号を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】カメラの焦点検出装置に備えるイメ−ジセンサ
−の出力装置として本発明を実施したブロック図であ
る。 【図2】上記出力装置に備えた最大光検出回路と最小光
検出回路の具体例を示す回路図である。 【図3】上記出力装置とマイクロコンピュ−タとの信号
授受状態を示すブロック図である。 【図4】上記出力装置の動作を示すタイムチャ−トであ
る。 【図5】モニタでの差動増幅回路出力信号とモニタ信号
の低輝度図である。 【図6】モニタでの差動増幅回路出力信号とモニタ信号
の中輝度図である。 【図7】モニタでの差動増幅回路出力信号とモニタ信号
の高輝度図である。 【図8】上記イメ−ジセンサ−が備えるセンサ−アレイ
の電荷蓄積状態を示す図である。 【図9】上記イメ−ジセンサ−が備えるCCDシフトレ
ジスタから取り出されるビデオ信号を示す図である。 【図10】上記出力装置のフロ−チャ−トである。 【図11】上記イメ−ジセンサ−の電荷蓄積開始点をい
ろいろ変えて実行した例を示すタイムチャ−トである。 【図12】従来例として示したイメ−ジセンサ−のブロ
ック図である。 【図13】従来例として示したイメ−ジセンサ−の動作
波形図である。 【図14】従来例として示したイメ−ジセンサ−のモニ
タ電圧を示す説明図である。 【図15】従来例のイメ−ジセンサ−に蓄積された電荷
量を示す図である。 【符号の説明】 21 センサ−アレイ 24 CCDシフトレジスタ 25 駆動制御回路 26 最大光検出回路 27 最小光検出回路 31、35 サンプル/ホ−ルド回路 32 セレクタ回路 33 差動増幅回路 37 比較回路 38 シフトパルス制御回路 39 シフトモニタ回路
フロントページの続き 合議体 審判長 藤内 光武 審判官 小林 秀美 審判官 小松 正 (56)参考文献 特開 昭57−208768(JP,A) 特開 昭53−145525(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/30

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.イメ−ジセンサ−の出力装置において、イメ−ジセ
    ンサ−の電荷蓄積過程で、イメ−ジセンサ−に入射した
    光の最も強い部分光を検出する最大光検出手段と、その
    入射光の最も弱い部分光を検出する最小光検出手段とを
    設けると共に、これら検出手段によって検出された最大
    光検出信号と最小光検出信号とをモニタしそれらの差信
    号を求め、その差信号に応じて増幅度を設定する増幅手
    段と、上記最小光検出手段によって検出された最小光検
    出信号を保持させる保持手段と、上記した電荷蓄積過程
    の終了時のイメ−ジセンサ−のセンサ−出力信号と上記
    保持手段によって保持された最小光検出信号との差信号
    を求める手段とを設け、センサ−出力信号と最小光検出
    信号との差信号を上記した増幅手段によって増幅してイ
    メ−ジ信号として出力させる構成としたことを特徴とす
    るイメ−ジセンサ−の出力装置。 2.最大光検出手段によって検出された最大光検出信号
    と最小光検出手段によって検出された最小光検出信号と
    の差が大きいときは上記増幅手段の増幅度を小さく、こ
    れら検出信号の差が小さいときはその増幅度を大きく設
    定する制御手段を設けたことを特徴とする請求項1に記
    載したイメ−ジセンサ−の出力装置。
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