JPH0446035B2

JPH0446035B2 -

Info

Publication number: JPH0446035B2
Application number: JP58028614A
Authority: JP
Inventors: Koji Suzuki; Masahiro Kawasaki; Harumi Aoki
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1992-07-28
Also published as: JPS59154879A; US4621191A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、受光して得られる光強度分布例え
ば被写体像のコントラストの変化に基づきカメラ
の撮影レンズの焦点整合位置を検出するために適
用される自己走査形光電変換駆動装置に関するも
のである。

従来より、微小光電素子を複数個配列してなる
一対の光電素子列が配置された自己走査形光電変
換素子を撮影レンズの撮像面に等価な位置に配設
し、各光電素子列を走査して撮像面の前後位置に
おける被写体像のコントラスト値を各光電素子列
から得ることにより撮影レンズの焦点整合位置を
検出するように構成された自己走査形光電変換素
子駆動装置が知られている。この場合、撮影レン
ズによつて結像される被写体像のコントラスト値
は焦点整合位置にて最大となるような単峰状の分
布をなすことから、このコントラスト分布左右用
対称性を利用する一方、このコントラスト分布に
応じた電荷蓄積を行なつて各光電素子列の出力を
得ることにより焦点整合位置の検出を行なうよう
に構成されている。このように、自己走査形光電
変換素子が電荷蓄積形で構成されていると、被写
体像の平均的光強度に反比例して電荷蓄積時間を
変化させるような態様で使用する場合においては
各光電素子列から常時一定の出力が得られるよう
になる。したがつて、電荷蓄積時間を適宜変化さ
せることにより光強度の強弱に応じて光電素子列
の駆動範囲いわゆるダイナミツクレンジは電荷蓄
積の不飽和領域内を限度としてその拡大を図り得
るようになる。なお、電荷蓄積時間は光電素子列
の走査周波数を変化させることにより変えること
も可能であるが、光電素子列からの出力を処理し
て被写体像のコントラスト値を得るコントラスト
検出回路の作動の限界範囲により走査周波数の限
界が決められることとなる。

このようなことから、一対の光電素子列から成
る自己走査形光電変換素子を駆動する場合、各光
電素子列を時系列的に並列に走査することにより
駆動を図る方が、直列に走査して駆動するのに比
べて２倍の光強度までダイナミツクレンジを拡大
し得ることとなる。したがつて、単にダイナミツ
クレンジのみを考えた場合には並列駆動の方が直
列駆動よりも有利といえる。しかし、並列駆動を
行なうためには複雑な構成のコントラスト検出回
路をそれぞれの光電素子列に対応させて設ける必
要があり、回路構成の複雑化ひいてはコストアツ
プにつながるという不利を招来させる。

このように、従来の自己走査形光電変換素子駆
動装置はダイナミツクレンジの拡大と回路構成の
簡単化という二律背反的な命題を抱えており、両
命題を共に満足し得るような手段が見当らず適当
な解決手段の出現が要望されていた。

この発明は、このような従来の要望に応えてな
されたものであり、光強度が一定値に達していな
い場合には各光電素子列を時系列上で直列に走査
することにより光電素子列の出力を一つの処理回
路で処理し、光強度が一定値を超えた場合には各
光電素子列を時系列上で並列に走査する一方、各
光電素子列の出力を記憶部に記憶させて交互にそ
の出力を取り出しつつ直列走査のときの処理回路
を用いて処理し得る構成とし、これにより回路構
成の簡単化およびダイナミツクレンジの拡大を図
ろうとするものである。

以下、この発明の自己走査形光電変換素子駆動
装置をスチルカメラ、ビデオカメラのような撮像
機器の焦点整合検出装置に適用する場合の一実施
例につき図面を参照しながら説明する。

第１図において符号Ｌは撮影レンズであり、こ
の撮影レンズＬにより被写体Ｈは点Poにおいて
焦点の整合が行なわれるものとすると、この焦点
整合位置すなわち合焦位置の前後位置では被写体
像のコントラスト値は単峰状の分布をなしてい
る。

第２図は自己走査形光電変換素子駆動装置U₁
を説明するものであり、この駆動装置U₁は光電
変換部U₂およびその素子駆動部U₃から成り、光
電変換部U₂は撮影レンズＬによる撮像面と等価
な位置に配置され、また素子駆動部U₃の出力は
コントラスト検出回路U₄にて処理されるように
なつている。

第３図は光電変換部U₂の詳細を示すものであ
り、撮影レンズＬからの光はまず赤外カツトフイ
ルタ１を通過し、次いで光分割器２のハーフミラ
ー２ａにより透過光および反射光に分光される。
そして、その透過光は素子パツケージ３に配設さ
れた一方の自己走査形光電変換素子４ａを構成す
る光電素子列Saに入射し、その反射光は全反射
ミラー２ｂを介して他方の自己走査形光電変換素
子４ｂを構成する光電素子列Sbに入射する。つ
まり、両光電素子列Sa，Sbは撮影レンズＬの光
軸上で撮像面を挾む前後等距離の位置と等価な位
置に配置されることとなる。また、各光電素子列
Sa，Sbにはそれぞれ受光素子アレイMa，Mbお
よび走査回路SR₁，SR₂が付設されている。

第４図に示すように、各光電素子列Sa，Sbは
微小光電素子ma…を一定方向に配列して成り、
各微小光電素子ma…mn，m′a…m′nは受光量を
検出する受光素子アレイMa，Mbから得られた
光強度分布の各部位に対応して配列されそれぞれ
の光強度に応じた電荷蓄積がなされるようになつ
ている。また、各微小光電素子ma…は後に詳述
するように走査回路SR₁，SR₂により順次走査さ
れるようになつている。

次に、第５図は自己走査形光電変換素子駆動装
置U₁の詳細をブロツク図により示したものであ
り、素子駆動部U₃は比較回路６、光電変換素子
駆動回路７、クロツクパルス発生回路８、および
アンプ９により構成されている。ここで、比較回
路６は後に詳述するように自己走査形光電変換素
子４ａ，４ｂの受光素子アレイMa，Mbの出力
Vmを得た光電変換素子駆動回路７に出力Moを
供給するものであり、光電変換素子駆動回路７は
クロツクパルス発生回路８のクロツクパルスC_L
の得て作動し自己走査形光電変換素子４ａ，４ｂ
の走査回路SR₁，SR₂を作動させるスタートパル
スAs，Bsや駆動パルスφa，φb，φrを出力する
ものである。なお、自己走査形光電変換素子４
ａ，４ｂの光電素子列Sa，Sbの各出力は切換回
路１０を介してアンプ９に供給され出力端子１１
から光強度分布情報としてのビデオ出力Videoが
得られる。

第６図は電荷蓄積形である各光電素子列Sa，
Sbの光電特性を模式的に示したものであり、電
荷蓄積時間T₁，T₂，T₃のそれぞれに対応して特
製性１２ａ，１２ｂ，１２ｃが得られる。この場
合、各電荷蓄積時間T₁，T₂，T₃の間にはT₁＜T₂
＜T₃の関係があり、電荷蓄積時間が例えばT₂に
設定されたときには不飽和領域に属するダイナミ
ツクレンジは範囲ｄで示されることとなるが、電
荷蓄積時間がT₁からT₃まで変化するとダイナミ
ツクレンジは範囲d′に拡大されるようになる。さ
らに、このような特性から受光して得られる光強
度分布の平均値に反比例して光電素子列Sa，Sb
の電荷蓄積時間が変化すると、光強度の平均値が
変動しても各光電素子列Sa，Sbが得られる時系
列的な出力、すなわち出力端子１１から出力され
るビデオ出力Videoは変化せず、結局コントラス
ト検出回路U₄に供給されるビデオ出力Videoは常
に一定したものとなるという結論が得られる。

次に、第７図は前述した比較回路６および光電
素子駆動回路７のさらに詳細な回路例を示すもの
である。まず、比較回路６を構成する受光ダイオ
ードＭは受光素子アレイMa，Mbを代表して示
したものであり、このカソードは定電流源１３お
よび電圧源V_DDに接続されそのアノードはコンパ
レータ１４のプラス入力端およびアナログスイツ
チStの一端に接続されている。また、定電流源１
３は抵抗R₁を介して電源Vsに接続され、この電
源VsはアナログスイツチStの他端に接続されて
いる。さらに、定電流源１３と抵抗R₁の接続点
はコンパレータ１４のマイナス入力端に接続さ
れ、コンパレータ１４の出力端は光電素子駆動回
路７に連なつている。

光電素子駆動回路７を構成するアンドゲート１
５の一方の入力端には比較回路６のコンパレータ
１４の出力端が接続され、アンドゲート１５の出
力端はＤ形フリツプフロツプ１６のリセツト端Ｒ
に接続されている。また、フリツプフロツプ１６
の入力端Ｄは定電圧源V_DDと接続され、出力端Ｑ
はアンドゲート１５の他方の入力端およびノアゲ
ート１９の一方の入力端に接続されている。さら
に、ノアゲート１９の他方の入力端は８ビツトの
バイナリカウンタ２４の出力端φ₁に接続され、
この出力端φ₁にはオアゲート１７，１８の各一
方の入力端に接続されている。

バイナリカウンタ２４の出力端φ₂はインバー
タI₂を介してアゲート１７の他方の入力端に接続
されていると共に、オアゲート１８の他方の入力
端に直接接続されている。また、バイナリカウン
タ２４の出力端φ₃，φ₄，φ₅，φ₆，φ₇は５入力オ
アゲート２２の各入力端にそれぞれ接続されてお
り、出力端φ₅，φ₆，φ₇は４入力アンドゲート２
０の３つの入力端にそれぞれ接続され、このアン
ドゲート２０の残りの１つの入力端にはフリツプ
フロツプ１６のクロツク端Ｃが接続されている。
さらに、バイナリカウンタ２４の出力端φ₅，φ₆，
φ₇，φ₈は４入力アンドゲート２１の各入力端に
それぞれ接続され、出力端φ₈はインバータI₁を介
してフリツプフロツプ１６のクロツク端Ｃと接続
されている。なお、フリツプフロツプ１６の出力
端Ｑはバイナリカウンタ２４のリセツト端Ｒに接
続され、バイナリカウンタ２４のクロツク端Ｃに
はクロツクパルス発生回路８が接続されている。

また、バイナリカウンタ２４の出力端φ₂はイ
ンバータI₃を介してオアゲート２３の一方の入力
端に接続され、その他方の入力端にはオアゲート
２２の出力端が接続されている。さらに、オアゲ
ート２３の出力端はノアゲート２５の一方の入力
端に接続され、その他方の入力端にはバイナリカ
ウンタ２４の出力端φ₈が接続され、ノアゲート
２５の出力端はアナログスイツチStの制御端に接
続されている。そして、オアゲート２３の出力端
はナオゲート２６，２７の一方の入力端に接続さ
れ、ノアゲート２６の他方の入力端はノアゲート
２８の出力端に接続されている。また、ノアゲー
ト２７の他方の入力端はノアゲート２９の出力端
と接続されており、ノアゲート２８の一方の入力
端はバイナリカウンタ２４の出力端φ₈に接続さ
れ、その他方の入力端はノアゲート２９の一方の
入力端に接続されている。さらに、ノアゲート２
９の他方の入力端とノアゲート２８の一方の入力
端との間にはインバータI₄が介在し、ノアゲート
２８，２９の共通の入力端には記憶部としてのフ
リツプフロツプを構成するノアゲート３０，３１
の出力端が接続されている。このノアゲート３０
の一方の入力端はＤ形フリツプフロツプ３２の出
力端Ｑに接続されており、ノアゲート３１の一方
の入力端はインバータI₅を介してＤ形フリツプフ
ロツプ３３の出力端Ｑに接続されている。そし
て、各フリツプフロツプ３２，３３の入力端Ｄは
共にアンドゲート１５の入力端に接続され、フリ
ツプフロツプ３２のクロツク端Ｃはアンドゲート
２０の出力端と接続されている一方、フリツプフ
ロツプ３３のクロツク端Ｃはアンドゲート２１の
出力端と接続されている。

このように比較回路６および電光素子駆動回路
７は構成されているため、電荷蓄積タイプの受光
ダイオードＭのアノードから得られる光電変換電
圧Vmはコンパレータ１４において抵抗R₁に表わ
れるしきい値電圧Vtと比較される。なお、受光
ダイオードＭの電荷蓄積はダイオードＭの内部あ
るいは外部出力線等の容量のために行なわれるも
のである。

そして、第８図のタイムチヤートに示されるよ
うにコンパレータ１４の出力Moは光電変換電圧
Vmがしきい値電圧Vtに一致するとハイレベルと
なり、フリツプフロツプ１６の出力端Ｑからはハ
イレベルの出力が得られる。したがつて、フリツ
プフロツプ１６のリセツト端Ｒにハイレベルの信
号が供給されフリツプフロツプ１６はリセツトさ
れる。この結果、フリツプフロツプ１６の出力は
ローレベルとなるため、フリツフロツプ１６のリ
セツト状態は解除さ、同時に８ビツトバイナリカ
ウンタ２４のリセツト端Ｒにもローベレルの信号
が供給されてバイナイリカウンタ２４はリセツト
状態が解除されることとなりカウンタ動作を開始
する。なお、バイナリカウンタ２４はクロツクパ
ルス発生回路８からのクロツクパルスに応じて各
出力端φ₁…φ₈から一連のくり返しパルス出力が
得られる。

そして、出力端φ₂，φ₃〜φ₇、およびφ₈からの
出力によりノアゲート２７，２６の各出力端に光
電素子列Sa，Sbの走査を開始させるスタートパ
ルスAs，Bsがそれぞれ得られる。また、出力端
φ₂，φ₃〜φ₇、およびφ₈からの出力によりインバ
ータI₃、アンドゲート２２、オアゲート２３を介
してノアゲート２５の入力信号が設定され、この
ノアゲート２５の出力によりアナログスイツチS₁
が作動して受光ダイオードＭのアノードを電源
Vsの電圧レベルに落とすこととなる。この結果、
受光ダイオードＭは当初の状態に戻つて再び電荷
蓄積を開始するようになる。一方、出力端φ₈の
出力はインバータI₁を介してフリツプフロツプ１
６のクロツク端Ｃに供給されているので、バイナ
リカンタ２４がリセツトされるとフリツプフロツ
プ１６の出力は再びハイレベルとなつて受光ダイ
オードＭのアノード電圧Vmが再びVtに一致する
まで待機させる。また、出力端φ₈の出力は光電
素子列の出力を時系列上直列にするため自己走査
形光電素子列４の出力側に設けられた切換スイツ
チ１１に供給される。なお、上述した場合は受光
ダイオードＭで受光される光強度が一定値に達し
ていない場合であり、フリツプフロツプ１６の出
力の方がコンパレータ１４の出力Moよりも前に
ハイレベルとなる。

また、バイナリカウンタ２４の出力端φ₁，φ₂
から得られる各出力によりオアゲート１８，１７
の各出力端から光電素子列Sa，Sbをそれぞれ走
査する走査パルスφa，φbが得られる。さらに、
出力端φ₁およびフリツプフロツプ１６の出力端
Ｑの各出力を受けてノアゲート１９の出力端から
各光電素子列Sa，Sbの出力をリセツトするため
のリセツトパルスφrが得られる。なお、これら
走査パルスφa，φb、およびリセツトパルスφrの
関係は第９図および第１０図に基づき後に詳述す
る。

また、出力端φ₅からφ₈までの間で得られる出
力およびインバータI₁を介した出力端₈の出力に
基づき、アンドゲート２０，２１の各出力端から
フリツプフロツプ３２，３３でコンパレータ１４
の出力Moをラツチするためのラツチ信号φc，φd
がそれぞれ得られる。

このように、比較回路６におけるコンパレータ
１４の出力Moからまず光電素子列Saの走査を開
始させるスタートパルスAsが得られ、次いで素
子駆動回路７におけるバイナリカウンタ２４の出
力から得られる走査パルスφa，φbにより一方の
光電素子列Saの走査が順次行なわれる。そして、
この光電素子列Saの走査はラツチ信号φcにより
出力端φ₈の出力が変化するまで行なわれ、その
走査期間が終了するとスタートパルスBsにより
他方の光電素子列Sbの走査が行なわれこの走査
はラツチ信号φdに応じた走査期間内でなされる。
したがつて、光電素子列Sa，Sbの走査期間はス
タートパルスAsとBsとの時間的間隔で決められ
ることとなる。こうして、最終的には光電変換部
U₃のアンプ９に連なる出力端子１１からビデオ
出力Videoが得られるようになる。

なお、第５図において各光電素子列Sa，Sbの
一部の微小光電素子₁，₂を他の微小光電素子
ma，ma′…と区別しているのは各微小光電素子
ma，ma′…に重畳するダーク成分を補償しよう
とするためで、これによりビデオ出力Videoをよ
り正確に検出し得るようになる。

次に、第９図は光電素子列Sa，Sbおよびその
周辺部を具体的な回路例で示したものであり、各
光電素子列Sa，Sbを構成する複数個の微小光電
素子ma…mn，m′a…m′nにはそれぞれスイツチ
素子３４ａ…３４ｎ，３４a′…３４n′が接続さ
れ、各スイツチ素子３４ａ…３４ｎ，３４a′…３
４n′は走査回路SR₁，SR₂にそれぞれ接続されて
いる。また、各スイツチ素子３４ａ…３４ｎ，３
４a′…３４n′にはリセツト用スイツチ素子３５
ａ，３５ｂが出力線３７ａ，３７ｂを介して接続
され、各リセツト用スイツチ素子３５ａ，３５ｂ
は切換回路１１を構成するスイツチ素子３６ａ，
３６ｂに接続されている。さらに、これらのスイ
ツチ素子３６ａ，３６ｂの制御端の間にはインバ
ータI₆が介しており、このインバータI₆とスイツ
チ素子３６ｂとの接続点には前述したバイナリカ
ウンタ２４の出力端φ₈の信号が供給されるよう
になつている。

したがつて、素子駆動回路７から得られるスタ
ートパルスAsおよび走査パルスφa，φbは光電素
子列Saの走査回路SR₁に供給され、これにより各
スイツチ素子３４ａ…３４ｎ，３４a′…３４n′が
順次導通状態となり、各微小光電素子ma…mnの
内部に形成される接合容量で電荷が蓄積される。
そして、この蓄積された電荷は順次出力線３７ａ
に取り出されて出力端子１１からビデオ出力
Videoとして得られる。一方、スタートパルスBs
および走査パルスφa，φbは光電素子列Sbの走査
回路SR₂に供給され、スイツチ素子３４a′…３４
n′を順次導通状態にして各微小光電素子ma′…
mn′に蓄積された電荷を出力線３７ｂを通じて出
力端子１１からビデオ出力Videoとして取り出
す。この場合、光電素子列Sa，Sbの出力は出力
端φ₈の信号によりインバータI₆を介してスイツチ
素子３６ａ，３６ｂの制御により切換えられ、こ
れにより時系列上直列なビデオ出力Videoが得ら
れる。なお、各微小光電素子ma…mn，m′a…
m′nの出力は、それぞれの内部に形成される接合
容量に蓄積された電荷を出力線３７ａ，３７ｂ自
体の容量による充電電圧に転嫁して取り出すよう
にしているため、スイツチ素子３５ａ，３５ｂが
リセツトパルスφrによりリセツトされると直ち
に初期状態に復帰することとなる。このようにし
て得られるビデオ出力Videoと走査パルスφa，
φbおよびリセツトパルスφrとの関係は第１０図
に示されるところである。

以上の説明は受光ダイオードＭで受光される光
強度が一定値に達していない場合のものである
が、以下に光強度が一定値を超えた場合における
回路の動作原理を第１１図に基づいて説明する。

例えば、受光ダイオードＭで受光される光強度
の平均値がE₀であつたと仮定する。この場合に
は光強度の変化に対して光電素列Sa，Sbの電荷
蓄積時間は反比例する関係にある。すなわち、光
電素子列Sa，sbを走査させるスタートパレスAs，
Bsの発振周波数が光強度に比例する関係にある
から、発振周波数は周波数F₀に対応する特性線
上の点ａにあり、ビデオ出力は出力レベルV₀に
対応する特性線上の点a′にある。かかる関係は光
強度がE₁に達するまで保たれ、このE₁の値にお
ける光強度での発振周波数はF₁なる点ｂに移行
する一方、この光強度におけるビデオ出力は出力
レベルV₀に対応する点b′に移行する。

そして、光強度がE₁からE₂まで増大したとき
は発振周波数はF₁になる値に一定に保たれるが、
ビデオ出力は光強度に比例して上昇する。つま
り、発振周波数の特性線上では点ｂから点ｃへ移
行し、ビデオ出力の特性線上で点b′から点c′へ移
行する。次いで、光強度がE₂になると発振周波
数は特性線上で点ｃから点ｄへ移行しビデオ出力
は点c′から点d′へ移行する。ここで、点c′に対応
するビデオ出力はV₁であり、点d′に対応するビ
デオ出力は点b′のそれと同一のV₀である。また、
点ｃに対応する発振周波数は点ｂのそれと同一の
F₁であり、点ｄに対応する発振周波数はF₂であ
る。なお、第１１図における縦軸および横軸のス
ケールは任意の定数例えば２を底とする対数で目
盛られており、発振周波数F₁およびF₂の間には
F₁＝2F₁の関係があり、ビデオ出力V₁およびV₀
の間にはV₁＝2V₀の関係がある。

次に、光強度をさらに上げてE₂、E₃からE₄に
すると発振周波数はF₂にて一定であるが、ビデ
オ出力は点d′から点e′まで光強度に比例して上昇
する。なお、光強度がE₄以上になるとビデオ出
力は電荷蓄積容量のため飽和し一定値V₂になる。
ここで、光強度がE₃の値に対応する点e″は発振周
波数を点ｃにおけるF₁の値に一定に保つように
した場合に対応するものであり、かかる場合は、
ビデオ出力は光強度がE₃のとき飽和することと
なる。光強度がE₃およびE₄の間にE₄＝2E₃の関係
があることを考えると、不飽和領域が２倍に拡大
されることとなりダイナミツクレンジを広げたこ
とと等価になる。

次いで、光強度を下げていく場合について考察
してみると、光強度がE₄、E₃、E₂、E₁と下がつ
ていつても発振周波数は点ｅ，ｄ，ｆで示される
ようにF₂のまま一定であるが、ビデオ出力は点
e′，d′，f′で示されるように光強度に比例して降
下する。そして、光強度がE₁になると発振周波
数は点ｆに対応するF₂から点ｂに対応するF₁へ
と移行する一方、ビデオ出力は点f′に対応するV₃
から点b′に対応するV₀と移行する。さらに、光
強度を下げてE₁の値以下にすると、発振周波数
は光強度に比例して降下するが、ビデオ出力は
V₀の値で一定に保たれる。

このように、光強度を上げていくと発振周波数
は点ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの経路をとる一方、ビデ
オ出力は点a′，b′，c′，d′，e′の経路をとり、逆
に光強度を下げていくと発振周波数はｅ，ｄ，
ｆ，ｂ，ａの経路をとると共にビデオ出力はe′，
d′，f′，b′，a′の経路をとることとなり、いわゆ
るヒステリシス特性を持たせている。

このようなヒステリシス特性により、ダイナミ
ツクレンジの拡大が図れるようになる共に、以下
の説明のごとく光強度が不安定に変化する場合に
も十分対処し得るようになる。例えば、光強度が
E₂の近傍のE′₂で不安定に変化しE′₂からE″₂にな
つたとすると、発振周波数は光強度がE₂のとき
に点ｃに対応するF₁の値から点ｄに対応するF₂
の値に上る一方、ビデオ出力は点c′に対応するV₁
から点d′に対応するV₀に一旦下がることとなり、
光強度がE″₂になると発振周波数はF₂のままであ
るが、ビデオ出力は点Ｙに対応するV″₁にわずか
上る。逆に光強度がE″₂からE′₂へ変化しても発振
周波数はF₂で一定であるから、ビデオ出力は点
Ｘに対応する当初の値V′₁の値に戻らず点Ｚに対
応するＶ₁に変化する。このV″₁からＶ₁の変
動範囲はV′₁からＶ₁の変動範囲に比べて小さい
ものであるから、光強度がE₂の近傍で変化して
もビデオ出力は一旦大きな変動があつた後は小さ
な変動範囲に抑えることができるようになり、上
述したようにヒステリシス特性の有利性が発揮さ
れる。

次に、第１２図は受光ダイオードＭのアオード
電圧Vmの波形をコンパレータ１４の出力Moな
びにラツチ信号φcよびφdの各信号波形との関係
を示したタイムチヤートであり、この第１２図に
基づいて第７図の回路図や第１３図から第１５図
までに示すタイムチヤートを参照しながら第１０
図の作動原理により構成されたこの発明の装置の
作動を説明する。第１２図においてアノード電圧
Vmの波形Ｐは第１３図の場合の波形Ａに対応し
ており、光電素子列Sa，Sbの電荷蓄積時間Ta，
Tbが光強度に比例している場合であつて、スタ
ートパルスAsの周期TaとスタートパルスBsの周
期Tbとは等しくなつており（第１３図Ｃ，Ｄ参
照）、またこれらの周期Ta，Tbは受光ダイオー
ドＭの電荷蓄積時間T₁にも等しくなつている。
この場合、コンパレータ１４の出力Mo−ｐ（第
１２図および第１３図Ｂ参照）はラツチ信号φc，
φdの立上りの時点でいずれもローレベルである
から、フリツプフロツプ３２，３３の各出力はロ
ーレベルとなつてノアゲート３０，３１で構成さ
れるフリツプフロツプの出力をローレベルにす
る。したがつて、出力端φ₁がハイレベルで出力
端φ₃からφ₈までがローレベルであるときスター
トパルスAsを得、出力端φ₂がハイレベルで出力
端φ₃からφ₇までがローレベルであつて出力端φ₈
がハイレベルであるときスタートパルスBsを得
ることとなる。この結果、光電素子列Saの走査
によるビデオ出力Ａ−Videoは出力端φ₈がローレ
ベルのとき得られ、また光電素子列Sbの走査に
よるビデオ出力Ｂ−Videoは出力端φ₈がハイレべ
ルのとき得られるようになる（第１３図Ｆ，Ｇ参
照）。これにより、第１３図Ｈに示すように出力
端子１１からビデオ出力Videoが時系列上直列に
得られるようになる。

そして、このような直列にビデオ出力が得られ
る状態はアノード電圧Vmの波形線と基準レベル
Vtとの交点が点Ｉにて得られるまで続き、この
点Ｉにおいてはコンパレータ１４の出力Mo−ｑ
がハイレベルになるのと出力端φ₈がハイレベル
からローレベルになりフリツプフロツプ１６の出
力端Ｑをハイレベルにするのとが同時になる。し
たがつて、第１４図Ｃに示すように光電素子列
Saの電荷蓄積時間は臨界値としてのTa′になる
が、このTa′の値は受光ダイオードＭの電荷蓄積
時間T₂（第１４図Ａ参照）に等しく、かつバイナ
リカウンタ２４のカウント時間Ｔ（第１２図参照）
にも等しいものである。

次に、光強度が大きくなつてアノード電圧Vm
の波形線の傾きが大きくなり、第１２図の点Ｊを
すぎるとアノード電圧Vmは波形ｑのようになつ
てラツチ信号φc，φdの立上りで出力Mo−ｑはそ
れぞれローレベル、ハイレベルとなる。このた
め、フリツプフロツプ３２，３３の各出力端Ｑは
それぞれローレベル、ハイレベルとなり、フリツ
プフロツプを構成するノアゲート３０，３１に入
力される信号が共にローレベルとなるため従前の
データを保持する結果となる。つまり、この場合
ノアゲート３０，３１で構成されるフリツプフロ
ツプの出力はローレベル状態を維持することとな
り、各微小光電素子ma…mnの電荷蓄積時間は従
前通りTa′のままであるから、ビデオ出力Video
のレベルは第１１図の特性線上の点b′から点c′へ
移行するようになる。

次に、光強度がさらに上がつて第１２図に示す
ように点Ｊをすぎるとアノード電圧Vmは波形ｒ
のようになり、コンパレータ１４の出力Mo−ｒ
はラツチ信号φc，φdの立上りの時点においてい
ずれもハイレベルであるからフリツプフロツプ３
２，３３の出力端Ｑは双方共ハイレベルの信号を
出力する。このため、ノアゲート３０，３１の入
力端はいずれもハイレベルの信号が供給されるこ
ととなり、ノアゲート２８，２９の出力端が共に
ローレベルになるので、出力端φ₂がハイレベル
で出力端φ₃からφ₇までがローレベルのときスタ
ートパルスAs，Bsが同時に得られることとなる。

こうして、第１５図に示すようにバイナリンカ
ウンタ２４のカウント期間すなわち期間Ts内に
スタートパルスAs，Bsはそれぞれ２回づつ得ら
れ、スタートパルスAs，Bsの周期Ta″、Tb″お
よび期間Tsとの間にはTa″＝Tb″＝１／２Tsの関係が得られる。なお、期間T₃は第１４図に示すア
ノード電圧Vmの期間T₂に等しいものである。

そして、アノード電圧Vmが点Ｊを通過すると
スタートパルスAs，Bsの発振周波数は第１１図
に示されるようにF₂＝2F₁となり、各微小光電素
子ma等の電荷蓄積時間はアノード電圧Vmが波
形ｑである場合の２分の１になるため、ビデオ出
力は従前の場合の２分の１に降下する（第１１図
に示す特性線上の点c′からd′への移行参照）。こ
うして、この時点から光強度がさらに上昇してい
くとビデオ出力は第１１図に示す特性線上の点
d′からe′への移行に対応して光強度に比例して上
がつていく。この場合、スタートパルスAsおよ
びBsは上述したように同時に出力されているた
め（第１５図Ｆ，Ｇ参照）、光電素子例Saおよび
Sbの走査は時系列上並列に行なわれることとな
る。そして、第１５図Ｅ，Ｈに示されるように出
力端子１１から得られるビデオ出力（第１５図Ｈ
参照）は出力端φ₈の出力がローベレルのとき光
電素子列Saの出力Ａ−VideoのうちAn，An⁺²，
An⁺⁴…を出力し、出力端φ₈の出力がハイレベル
のときの光電素子列Sbの出力Ｂ−Videoのうち
Bn₊₁，Bn₊₃，Bn₊₅…を出力する。すなわち、光
電素子列Sa，Sbの出力は時系列上並列に得られ
ているが、実際のビデオ出力は１つの走査おきに
交互に得られたものを時系列上直列に並べている
ことになる。

次いで、再び光強度を下げていく場合について
考察してみると、アノード電圧Vmの波形線が点
Ｊを通過したときにはラツチ信号φc，φdの立上
りの時点でコンパレータ１４の出力Mo−ｑがそ
れぞれローレベル、ハイレベルとなつており、フ
リツプフロツプ３２，３３の出力もそれぞれロー
レベル、ハイレベルとなつてノアゲート３０，３
１にはいずれもローレベルの信号が入力される。
したがつて、ノアゲート３０，３１で構成される
フリツプフロツプには従前のデータが保持される
こととなり、このフリツプフロツプの出力はハイ
レベルに保たれる。この結果、スタートパルス
As，Bsは同時に得られ、かかる状態はアノード
電圧Vmの波形線が点Ｊに至るまで引き続くこと
となる。この状態は第１１図における発振周波数
の特性線上の点ｅ，ｄ，ｆの変化およびビデオ出
力の特性線上の点e′，d′，f′の変化に対応する。

次に、光強度がE₁になりアノード電圧Vmの波
形が第１２図における点Ｉを通過すると、ラツチ
信号φc，φdのそれぞれ立上りの時点においてコ
ンパレータ１４の出力Mo−ｐがローレベルとな
つているため、フリツプフロツプ３２，３３の各
出力はいずれもローレベルとなる。したがつて、
ノアゲート３０，３１にはそれぞれローレベル、
ハイレベルの信号が入力されることとなり、ノア
ゲート３０，３１で構成されるフリツプフロツプ
はリセツトされてノアゲート３１の出力は強制的
にローレベルとなる。この結果、出力端φ₈がロ
ーレベルのときスータトパルスAsを得ることと
なり、出力端φ₈がハイレベルのときスタートパ
ルスBsを得ることとなる。これは第１１図にお
いては発振周波数がF₂からF₁へ変化して特性線
上の点ｆを点ｂへ移行させること、およびビデオ
出力がV₃からV₀へ変化して特性線上の点f′を点
b′へ移行させることに対応している。

次に、光強度がE₁より小さくなると微小光電
素子ma等の電荷蓄積時間は光強度に比例して長
くなるから、発振周波数は光強度に比例して小さ
くなると共にビデオ出力は一定値V₀に保たれる。
これは第１１図においては特性線上に点ｂを点ａ
へ移行し、点b′を点a′へ移行させることに対応し
ている。

以上説明したように、この発明によれば一対の
光電素子列から成る自己走査形光電変換素子を駆
動して各光電素子列から順次光電出力を取り出す
場合、光強度が一定値を超えている場合には各光
電素子列を並列に駆動する一方、交互に出力を取
り出すようにして光電出力の処理を一つの回路で
済ませ得るようにすると共に、光強度が一定値に
達していない場合には各光電素子列を直列に駆動
して各光電素子列の出力を時系列上直列に取り出
して上記の処理回路を共通に使用し得るようにし
たので、光強度が大きい場合のダイナミツクレン
ジを拡大することができる一方、処理回路を一つ
で済ませることができることとなり従来の要望に
十分応え得る自己走査形光電変換素子駆動装置を
提供できることとなる。

したがつて、この発明は一眼レフカメラやテレ
ビカメラなどのように被写体像の光強度が広範囲
に分布しかつ合焦位置検出を高精度に要求される
撮像機器に適用して極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用する撮像機器の光学系
により形成される被写体像のコントラスト分布を
示す模式図、第２図はこの発明に係る自己走査形
光電変換素子駆動装置の概要を説明するブロツク
図、第３図は第２図の光電変換部の光路等の詳細
を説明する側面図、第４図は光電素子列とコント
ラスト分布との関係を説明する模式図、第５図は
第２図の光電変換部および素子駆動部の詳細を説
明するブロツク線図、第６図は光電素子列の光電
変換特性を示す特性図、第７図は第２図の素子駆
動部を説明するさらに詳細な実施例を示す回路
図、第８図は第７図に示す回路の作動に用いられ
る各パルスの関係を説明するタイムチヤート、第
９図は光電変換部を構成する自己走査形変換素子
の詳細を説明する回路図、第１０図は第９図の自
己走査形変換素子を駆動するための走査パルスお
よびリセツトパルスとビデオ出力との関係を示す
タイムチヤート、第１１図は光強度に対するビデ
オ出力およびスタートパルスの発振周波数のヒス
テリシス特性を説明する特性図、第１２図は受光
ダイオードのアノード電圧波形と比較回路の出力
およびラツチ信号との関係を説明するタイムチヤ
ート、第１３図、第１４図、および第１５図は回
路のヒステリシス動作を説明するタイムチヤート
であり、第１３図は光強度が一定値に達していな
いとき、第１４図はヒステリシス動作が行なわれ
る光強度に達したとき、第１５図は光強度が一定
値を超えて再びヒステリシス動作を行なうときの
状態をそれぞれ示している。４ａ，４ｂ……自己走査形光電変換素子、６…
…比較回路、７……光電変換素子駆動回路、U₁
……自己走査形光電変換素子駆動装置、U₂……
光電変換部、U₃……素子駆動部、SR₁，SR₂……
走査回路、Sa，Sb……光電素子列、Ma，Mb…
…光電素子アレイ、ma…mn，ma′…mn′……微
小光電素子、As，Bs……スタートパルス、３０，
３１……フリツプフロツプを構成するノアゲート
（記憶部）。

Claims

【特許請求の範囲】１受光量を受光する受光素子と、光強度に応じて電荷を蓄積する微小光電素子か
らなる一対の光電素子列と、該一対の光電素子列の微小光電素子をそれぞれ
順次走査する各走査回路と、前記受光素子の出力が予め定めた値を越えたこ
とを検出する比較回路と、該比較回路の出力が前記一対の光電素子列の蓄
積開始より一定時間以前内に出力されたか否かを
判別する判別回路と、該判別回路によつて前記比較回路の出力が、前
記一定時間以前内に出力されていないと判定され
たときに、前記各走査回路の作動を図る各スター
トパルスを時系列的に直列に発生させて前記各光
電素子列を駆動する第１の駆動回路と、前記判別回路によつて前記比較回路の出力が前
記一定時間以前内に出力されたと判定されたとき
に、前記各スタートパルスを並列に発生させて前
記各光電素子列を駆動する第２の駆動回路とによ
つて構成したことを特徴とする光電変換素子駆動
回路。