JPH06313840A - Photometric device and photometric method - Google Patents

Photometric device and photometric method

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JPH06313840A
JPH06313840A JP5104643A JP10464393A JPH06313840A JP H06313840 A JPH06313840 A JP H06313840A JP 5104643 A JP5104643 A JP 5104643A JP 10464393 A JP10464393 A JP 10464393A JP H06313840 A JPH06313840 A JP H06313840A
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JP
Japan
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capacitor
light
charging
charge
amount
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5104643A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Hasegawa
潤 長谷川
Katsuo Kawamura
佳津男 河村
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Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fujifilm Microdevices Co Ltd, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fujifilm Microdevices Co Ltd
Priority to JP5104643A priority Critical patent/JPH06313840A/en
Publication of JPH06313840A publication Critical patent/JPH06313840A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable application even in the case of unsteady light such as stroboscopic light by discharging the charge, accumulated in a capacitor by a photocurrent, at the constant current, and measuring the charge quantity by the discharging time. CONSTITUTION:Switches SW1, SW2 are closed to charge a capacitor 2 up to voltage VREF. A switch SW4 is opened, and a switch SW 5 is opened to supply the input VCMP of a comparator 40 with discharge start potential VINT. Then with stroboscopic emission performed simultaneously with the opening of the switch SW2, a photodiode 1 charges the capacitor 2. In the high state of the output signal CMP of an optical sensor, the SW1 of the optical sensor is opened, the switch SW4 is opened, and the switch SW5 is closed to supply the input VCMP of the comparator 4 with reference potential VREF. The switch SW 3 is closed to discharge the charge of the capacitor 2 at a constant current source 3. The switch SW3 is closed, and a latch circuit 5 latches the count value at the low time of the signal CNP of the comparator 4 to obtain the charge quantity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は測光技術に関し、特に電
荷蓄積型受光素子を用いた測光技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photometric technique, and more particularly to a photometric technique using a charge storage type light receiving element.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、カメラ等の光学器械の自動焦点合
わせ方法としては、アクティブ方式とパッシブ方式が実
用化されている。
2. Description of the Related Art Currently, an active method and a passive method are put into practical use as a method for automatically focusing an optical instrument such as a camera.

【0003】パッシブ方式は、被写体からの反射光を検
出して測距を行なう方式である。したがって、一定の光
量を必要とし、基準値以下の暗さの場合には、測距不可
能である。このような暗い場合にも測距可能とするため
に、赤外線等の補助光を被写体に照射する方法が採用さ
れている。
The passive system is a system in which reflected light from a subject is detected to perform distance measurement. Therefore, a certain amount of light is required, and when the darkness is less than the reference value, distance measurement is impossible. A method of irradiating a subject with auxiliary light such as infrared rays is used to enable distance measurement even in such a dark place.

【0004】しかし、この方法では、赤外線等の発光装
置が必要となり、自動焦点装置が高価になる。この補助
光の光源としてストロボを使用できれば、自動焦点用測
距に特別の光源を用意する必要がなくなるため、自動焦
点装置の低価格化が可能となる。
However, this method requires a light emitting device for infrared rays and the like, and the autofocus device becomes expensive. If a strobe can be used as a light source for this supplementary light, it is not necessary to prepare a special light source for distance measurement for automatic focusing, so that the cost of the automatic focusing device can be reduced.

【0005】図6(A)は、従来例(特開平2−603
80号)による電荷蓄積型光センサの回路図である。フ
ォトダイオード51のカソードが電源電圧VDDに、その
アノードがスイッチ50を介してグランド(接地)電位
Eに、逆バイアス方向に接続されている。
FIG. 6A shows a conventional example (JP-A-2-603).
Fig. 80 is a circuit diagram of a charge storage type photosensor according to No. The cathode of the photodiode 51 is connected to the power supply voltage V DD , and the anode thereof is connected to the ground potential E through the switch 50 in the reverse bias direction.

【0006】コンデンサ52は、フォトダイオード51
の接合容量である。また、フォトダイオード51のアノ
ードは、コンパレータ53の一方の入力に接続され、他
方の入力は基準電圧Vrに接続されている。
The capacitor 52 is a photodiode 51.
Is the junction capacity of. The anode of the photodiode 51 is connected to one input of the comparator 53, and the other input is connected to the reference voltage Vr.

【0007】測定開始にあたっては、スイッチ50を短
時間閉成し、コンデンサ52を電源電圧VDDに充電す
る。すなわち、フォトダイオードのpn接合に逆バイア
スを印加し、空乏層を拡げてポテンシャル井戸を深くし
た状態にしておく。この際、フォトダイオード51のア
ノード側電圧Vは、一旦接地電位Eつまり“0”にリセ
ットされる。
To start the measurement, the switch 50 is closed for a short time, and the capacitor 52 is charged to the power supply voltage V DD . That is, a reverse bias is applied to the pn junction of the photodiode to expand the depletion layer and deepen the potential well. At this time, the anode side voltage V of the photodiode 51 is once reset to the ground potential E, that is, "0".

【0008】スイッチ50の開放後は、フォトダイオー
ド51が受けている光Lの強度に比例する光電流が、フ
ォトダイオード51を逆方向に流れることによって、コ
ンデンサ52が放電される。コンデンサ52の放電と共
に、フォトダイオードのアノード側電圧Vが上昇する。
After the switch 50 is opened, a photocurrent proportional to the intensity of the light L received by the photodiode 51 flows in the reverse direction through the photodiode 51, so that the capacitor 52 is discharged. The voltage V on the anode side of the photodiode rises as the capacitor 52 discharges.

【0009】この電圧Vは、コンパレータ53の一方の
入力(図示の場合、非反転入力端子)に与えられ、基準
電圧Vrと比較される。このコンパレータ53の出力S
は、スイッチ50の閉成により、ローの状態にリセット
される。電圧Vが上昇して基準電圧Vrに達した時に、
ハイの状態に切り換わる。
This voltage V is given to one input (a non-inverting input terminal in the figure) of the comparator 53 and compared with the reference voltage Vr. Output S of this comparator 53
Is reset to the low state by closing switch 50. When the voltage V rises and reaches the reference voltage Vr,
Switch to high state.

【0010】スイッチ50を開放した時点からの経過時
間をt、フォトダイオード51を流れる光電流をIn
(t)、コンデンサ52の静電容量をC、フォトダイオ
ード51のアノード側の電位をV(t)、コンデンサ5
2に蓄積された電荷をQ(t)とすると、
The elapsed time from the time when the switch 50 is opened is t, and the photocurrent flowing through the photodiode 51 is In.
(T), the electrostatic capacity of the capacitor 52 is C, the potential on the anode side of the photodiode 51 is V (t), the capacitor 5
If the electric charge accumulated in 2 is Q (t),

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】となる。ここで、In(t)はコンデンサ
52が充電する方向を正としたため、In(t)の符号
は負になっている。今、フォトダイオード51が受けて
いる光が定常光とすると、In(t)は時間に依存せ
ず、一定と考えられるため、数式(1)は、
[0012] Here, since the direction in which In (t) charges the capacitor 52 is positive, the sign of In (t) is negative. Now, assuming that the light received by the photodiode 51 is stationary light, In (t) is considered to be constant and does not depend on time.

【0013】[0013]

【数2】 V(t)=In・t/C …(2) と変形できる。## EQU00002 ## V (t) = In.t / C (2) can be transformed.

【0014】したがって、電位V(t)が基準電位Vr
と等しくなるまでの時間をTnとすると、
Therefore, the potential V (t) is equal to the reference potential Vr.
If the time until it becomes equal to is Tn,

【0015】[0015]

【数3】 In=CVr/Tn …(3) となる。## EQU3 ## In = CVr / Tn (3)

【0016】すなわち、コンパレータ53の出力Sがロ
ーの状態になっている時間Tn(電荷蓄積時間)を測定
することにより、光電流Inを求めることができる。時
間Tnは、クロックカウンタで容易にディジタル値に変
換することができる。
That is, the photocurrent In can be obtained by measuring the time Tn (charge accumulation time) during which the output S of the comparator 53 is in the low state. The time Tn can be easily converted into a digital value by the clock counter.

【0017】図6(B)は、図6(A)に示す光センサ
に定常光を入射した時のフォトダイオード51のアノー
ド側電位V(t)の時間変化を示す。上述のように、定
常光を入射した場合には、光電流が一定と近似できるの
で、電位V(t)は時間に比例して変化する。
FIG. 6B shows the time variation of the anode-side potential V (t) of the photodiode 51 when constant light is incident on the photosensor shown in FIG. 6A. As described above, when the stationary light is incident, the photocurrent can be approximated to be constant, so the potential V (t) changes in proportion to time.

【0018】図6(B)の直線p1は強い光、直線p3
は弱い光、直線p2はその中間の強さの光を入射した場
合の例である。図6(B)に示すように、直線p1がV
=Vrになる時間をT1 とすると、T1 が前記電荷蓄積
時間Tnに相当する。
The straight line p1 in FIG. 6B is strong light, and the straight line p3.
Is an example where weak light is incident, and the straight line p2 is an example when incident light having an intermediate intensity. As shown in FIG. 6B, the straight line p1 is V
= When the time becomes Vr and T 1, T 1 corresponds to the charge accumulation time Tn.

【0019】一方、人物のストロボ撮影を行なうと、ス
トロボ光が目の網膜で反射され、目が赤く写される、い
わゆる赤目現象という問題がある。この赤目現象を防止
するために、ストロボによる撮影の直前に予備発光を行
ない、瞳孔を閉じさせた後に本発光を行なって撮影する
方法が考えられている。
On the other hand, when stroboscopic photography is performed on a person, stroboscopic light is reflected by the retina of the eye and the eye is photographed red, which is a so-called red-eye phenomenon. In order to prevent this red-eye phenomenon, a method has been considered in which preliminary light emission is performed immediately before shooting with a flash, and main light emission is performed after the pupil is closed before shooting.

【0020】この予備発光の時に、前記自動焦点合わせ
を行なうことができれば、自動焦点合わせ用に特別の補
助発光を行なう必要がなくなり、効率よく焦点合わせを
行なうことが可能になる。
If the automatic focusing can be performed during the preliminary light emission, it is not necessary to perform a special auxiliary light emission for the automatic focusing, and the focusing can be efficiently performed.

【0021】そこで、ストロボ光の反射光を検出して、
光量信号として取り出すことのできる光センサが要望さ
れている。図6(C)は、非定常光を入射した時のフォ
トダイオード51のアノード側電位V(t)の時間変化
を示す。たとえば、ストロボのようなパルス的な発光の
場合である。図6(C)の曲線q1は強い光、曲線q3
は弱い光、曲線q2はその中間の強さの光を入射した場
合の電圧V(t)を示す。
Therefore, the reflected light of the strobe light is detected,
There is a demand for an optical sensor that can be extracted as a light amount signal. FIG. 6C shows a time change of the anode-side potential V (t) of the photodiode 51 when unsteady light is incident. For example, it is a case of pulsed light emission such as strobe light. The curve q1 in FIG. 6C is strong light, and the curve q3.
Indicates a weak light, and the curve q2 indicates a voltage V (t) when light having an intermediate intensity is incident.

【0022】この場合には、光電流In(t)が時間の
関数になる。ストロボ発光の光の強度が最大の時には、
光電流In(t)が最大になるため、グラフV(t)の
傾きが大きくなる。逆に、光の強度が弱い時には、光電
流In(t)が減少するため、グラフV(t)の傾きが
小さくなる。
In this case, the photocurrent In (t) is a function of time. When the intensity of strobe light is maximum,
Since the photocurrent In (t) becomes maximum, the slope of the graph V (t) becomes large. On the contrary, when the light intensity is weak, the photocurrent In (t) decreases, so that the slope of the graph V (t) decreases.

【0023】図6(C)のt=0がストロボ発光開始、
t=TE が発光終了に対応している。t=TE 以後は、
光センサには非常に弱い光しか入射しないため、電圧V
(t)の上昇は、非常に緩やかである。
At t = 0 in FIG. 6C, strobe light emission starts,
t = T E corresponds to the end of light emission. After t = T E ,
Since only very weak light is incident on the optical sensor, the voltage V
The rise in (t) is very gradual.

【0024】このように、ストロボ光を使用した場合に
は、電圧V(t)はストロボの発光と共に急激に立ち上
がり、発光が終了すると、ほとんど一定となる。曲線q
1の場合には、電圧V(t)はt=T1 で基準電圧Vr
に達する。曲線q2の場合には、ストロボ発光が終了し
た時には電圧V(t)は基準電圧Vrに達しておらず、
その後の非常に弱い光による光電流によってt=T2
基準電圧Vrに達する。
As described above, when the strobe light is used, the voltage V (t) rapidly rises with the strobe light emission, and becomes almost constant when the light emission is completed. Curve q
In the case of 1, the voltage V (t) is t = T 1 and the reference voltage Vr
Reach In the case of the curve q2, the voltage V (t) does not reach the reference voltage Vr when the strobe light emission ends,
After that, the reference voltage Vr is reached at t = T 2 by the photocurrent caused by the very weak light.

【0025】このような場合には、電圧V(t)が基準
電圧Vrに達するまでの時間長は、入射光量に比例しな
い。また、曲線q3のように、いつまで経っても基準電
圧Vrに達しないような場合も起こり得る。
In such a case, the time length until the voltage V (t) reaches the reference voltage Vr is not proportional to the amount of incident light. In addition, as in the curve q3, the reference voltage Vr may not be reached forever.

【0026】したがって、図6(A)に示す電荷蓄積型
光センサは、ストロボ光のような非定常光の場合には適
さない。
Therefore, the charge storage type photosensor shown in FIG. 6A is not suitable for non-steady light such as strobe light.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】入射光がストロボ光の
ような非定常光の場合には、フォトダイオードの光電
流、すなわち蓄積電荷電流が一定ではない。そのため、
光電流による電圧上昇が基準電圧に達するまでの時間を
測定することによって積分光量を推定する電荷蓄積型光
センサは、ストロボ光のような非定常光に対しては、適
用困難である。
When the incident light is unsteady light such as strobe light, the photocurrent of the photodiode, that is, the accumulated charge current is not constant. for that reason,
The charge storage type photosensor that estimates the integrated light quantity by measuring the time until the voltage rise due to the photocurrent reaches the reference voltage is difficult to apply to unsteady light such as strobe light.

【0028】本発明の目的は、ストロボ光のような非定
常光の場合にも適用可能な電荷蓄積型測光技術を提供す
ることである。
An object of the present invention is to provide a charge storage type photometric technique which can be applied even to non-steady light such as strobe light.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明の電荷蓄積型光セ
ンサは、受光量に応じた光電流を発生する受光素子とコ
ンデンサとの直列接続と、前記直列接続にバイアスを印
加する手段と、受光量測定前にコンデンサを基準電圧に
充電する手段と、前記受光素子によって発生した光電流
が前記コンデンサを充電する充電動作を終了させるため
のスイッチ手段と、光電流により前記コンデンサに蓄積
された電荷を一定電流で放電するための定電流源とを含
む光電変換回路と、前記コンデンサの端子電圧と判定電
圧とを比較し、両者が一致したときに検出信号を発生す
る比較回路と、クロックパルスを受信し、前記コンデン
サの放電開始と同時とカウントを開始するカウンタと、
前記比較回路と前記カウンタとに接続され、比較回路の
検出信号に基づき、前記カウンタのカウント値を取り込
む記憶手段とを有する。
A charge storage type photosensor according to the present invention comprises a light receiving element for generating a photocurrent according to the amount of light received and a capacitor connected in series, and means for applying a bias to the series connection. Means for charging the capacitor to the reference voltage before measuring the amount of received light, switch means for terminating the charging operation for charging the capacitor by the photocurrent generated by the light receiving element, and the charge accumulated in the capacitor by the photocurrent A photoelectric conversion circuit including a constant current source for discharging at a constant current, a terminal voltage of the capacitor and a determination voltage are compared, and a comparison circuit that generates a detection signal when both match, and a clock pulse A counter that receives and starts counting simultaneously with the start of discharging the capacitor,
The storage unit is connected to the comparison circuit and the counter, and stores a count value of the counter based on a detection signal of the comparison circuit.

【0030】[0030]

【作用】本発明の測光装置は、光電流によってコンデン
サに蓄積された電荷を一定電流で放電させ、その放電時
間によって電荷量を計測する。この放電時間は、蓄積さ
れた電荷量に比例し、蓄積された電荷量は受光光量に比
例する。そのため、この放電時間を測定することによっ
て精度の高い測光を行なうことができる。
The photometric device of the present invention discharges the electric charge accumulated in the capacitor with a constant current by the photocurrent, and measures the electric charge amount by the discharging time. This discharge time is proportional to the accumulated charge amount, and the accumulated charge amount is proportional to the received light amount. Therefore, highly accurate photometry can be performed by measuring the discharge time.

【0031】また、受光素子を複数個配置し、全受光素
子の光電流による充電動作を一定時間で終了させること
により、各受光素子ごとの受光量を測定することができ
る。充電動作の終了は、最大光量を受光している受光素
子に対応するコンデンサの端子電圧が一定電圧に達した
ときを基準にすることができる。
Further, by arranging a plurality of light receiving elements and terminating the charging operation by the photocurrent of all the light receiving elements within a fixed time, it is possible to measure the amount of light received by each light receiving element. The end of the charging operation can be based on when the terminal voltage of the capacitor corresponding to the light receiving element receiving the maximum amount of light reaches a certain voltage.

【0032】なお、受光量が少ない場合には、補助光と
してストロボを用い、ストロボ発光の終了によって充電
動作を終了させることができる。
When the amount of received light is small, a strobe can be used as auxiliary light, and the charging operation can be ended by the end of strobe light emission.

【0033】[0033]

【実施例】以下、図1を参照して、本発明の実施例によ
る蓄積型光センサについて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A storage type optical sensor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0034】図1(A)は、本発明の実施例による蓄積
電荷型光センサの回路図、図1(B)はタイミング図で
ある。カメラの位相差検出型測距装置として使用する場
合には、この蓄積電荷型光センサをアレイ状に配列した
イメージセンサを2組使用する。
FIG. 1A is a circuit diagram of an accumulated charge type photosensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a timing diagram. When used as a phase difference detection type distance measuring device for a camera, two sets of image sensors in which the accumulated charge type photosensors are arrayed are used.

【0035】フォトダイオード1のアノードが、スイッ
チSW1を介してコンデンサ2の一方の電極(陽電極)
に接続されている。コンデンサ2の他方の電極(陰電
極)は、グランド(接地)電位に接続されている。
The anode of the photodiode 1 is one electrode (positive electrode) of the capacitor 2 via the switch SW1.
It is connected to the. The other electrode (cathode) of the capacitor 2 is connected to the ground potential.

【0036】コンデンサ2の陽電極は、スイッチSW2
を介して基準電位VREF に接続されており、スイッチS
W2を閉成することによってコンデンサ2を電圧VREF
に充電することができる。
The positive electrode of the capacitor 2 is a switch SW2.
Connected to the reference potential V REF via the switch S
By closing W2, the capacitor 2 is connected to the voltage V REF.
Can be charged to.

【0037】さらに、コンデンサ2の陽電極は、スイッ
チSW3を介して、定電流源3の陰極に接続されてい
る。定電流源3の陽極は、グランド電位に接続されてい
る。スイッチSW3を閉成することによって、コンデン
サ2に充電された電荷を一定の電流レベルで放電するこ
とができる。
Further, the positive electrode of the capacitor 2 is connected to the cathode of the constant current source 3 via the switch SW3. The anode of the constant current source 3 is connected to the ground potential. By closing the switch SW3, the electric charge charged in the capacitor 2 can be discharged at a constant current level.

【0038】また、コンデンサ2の陽電極は、コンパレ
ータ4の一方の入力VOUT に接続されている。コンパレ
ータ4の他方の入力VCMP は、スイッチSW5を介して
前記基準電位VREF に接続され、スイッチSW4を介し
て基準電位VREF より高い放電開始電位VINT に接続さ
れている。
The positive electrode of the capacitor 2 is connected to one input V OUT of the comparator 4. The other input V CMP of the comparator 4 is connected to the reference potential V REF via the switch SW5 and is connected to the discharge start potential V INT higher than the reference potential V REF via the switch SW4.

【0039】コンパレータ4は、コンデンサ2の陽電極
の電位VOUT と基準電位VREF 、または放電開始電位V
INT とを比較し、出力信号CMPを出力する。フォトダ
イオード1のカソードは、放電開始電位VINT よりも高
い電位に接続し、アノードの電位が放電開始電位VINT
になったときでも、逆バイアスが印加されるようにす
る。
The comparator 4 has a potential V OUT of the positive electrode of the capacitor 2 and a reference potential V REF , or a discharge start potential V
It compares with INT and outputs the output signal CMP. The cathode of the photodiode 1 is connected to a potential higher than the discharge start potential V INT , and the anode potential is set to the discharge start potential V INT.
The reverse bias is applied even when it becomes.

【0040】カウンタ7は、スイッチSW3を閉成し、
コンデンサ2の充電を開始したときからの時間をカウン
トし、そのカウント値をラッチ回路5に供給する。コン
パレータ4の出力信号CMPおよびカウンタ7のカウン
ト値がラッチ回路5に入力される。ラッチ回路5は、コ
ンパレータ4の出力信号CMPがロー状態になったとき
のカウント値をラッチする。
The counter 7 closes the switch SW3,
The time from the start of charging the capacitor 2 is counted, and the count value is supplied to the latch circuit 5. The output signal CMP of the comparator 4 and the count value of the counter 7 are input to the latch circuit 5. The latch circuit 5 latches the count value when the output signal CMP of the comparator 4 becomes low.

【0041】このように構成された蓄積電荷型光センサ
を使用して、ストロボ光を被写体に照射したときの光量
の測定方法について以下に説明する。スイッチSW1お
よびSW2を閉成し、コンデンサ2を電圧VREF まで充
電する。このとき、フォトダイオード1のアノードにも
基準電位VREF が供給され、フォトダイオード1は逆バ
イアスされる。スイッチSW4を閉成、スイッチSW5
を開放し、コンパレータ4の入力VCMP に放電開始電位
INT を与える。
A method of measuring the amount of light when strobe light is applied to a subject using the thus-stored charge type photosensor will be described below. The switches SW1 and SW2 are closed and the capacitor 2 is charged to the voltage V REF . At this time, the reference potential V REF is also supplied to the anode of the photodiode 1, and the photodiode 1 is reverse biased. Switch SW4 closed, switch SW5
Is released, and the discharge start potential V INT is applied to the input V CMP of the comparator 4.

【0042】このとき、コンパレータ4の一方の入力V
OUT には基準電位VREF が与えられ、他方の入力VCMP
には放電開始電位VINT が与えられているため、出力信
号CMPはロー状態である。
At this time, one input V of the comparator 4
The reference potential V REF is given to OUT , and the other input V CMP
Since the discharge start potential V INT is applied to the output signal CMP, the output signal CMP is in the low state.

【0043】次に、スイッチSW2を開放する。図1
(B)は、スイッチSW2を開放した後の各スイッチS
W1〜SW4の状態、コンデンサ2の陽電極の電位V
OUT 、コンパレータ4の出力信号CMP、経過時間カウ
ント用クロックパルスCP、およびストロボ発光の強度
を示すタイミング図である。なお、SW1〜SW4は、
状態“1”でスイッチ閉、状態“0”でスイッチ開を示
す。
Next, the switch SW2 is opened. Figure 1
(B) shows each switch S after the switch SW2 is opened.
W1-SW4 state, positive electrode potential V of capacitor 2
FIG. 7 is a timing chart showing OUT , the output signal CMP of the comparator 4, the elapsed time counting clock pulse CP, and the intensity of stroboscopic light emission. SW1 to SW4 are
The state "1" indicates that the switch is closed, and the state "0" indicates that the switch is open.

【0044】スイッチSW2の開放と同時にストロボを
発光させる。フォトダイオード1は、被写体からのスト
ロボ光の反射光Lを受けて光電流を発生し、コンデンサ
2を充電する。充電が開始されると、コンデンサ2の陽
電極の電位VOUT はフォトダイオード1への入射光量に
応じて基準電圧VREF から上昇する。
At the same time when the switch SW2 is opened, the strobe light is emitted. The photodiode 1 receives the reflected light L of the strobe light from the subject, generates a photocurrent, and charges the capacitor 2. When charging is started, the potential V OUT of the positive electrode of the capacitor 2 rises from the reference voltage V REF according to the amount of light incident on the photodiode 1.

【0045】図1(B)のVOUT に示す実線は、イメー
ジセンサを構成する各光センサのうち入射光量が最大の
ものを示し、点線はその他の光センサのうち1つを代表
して示している。
The solid line shown at V OUT in FIG. 1B shows the maximum amount of incident light among the photosensors constituting the image sensor, and the dotted line represents one of the other photosensors. ing.

【0046】入射光量が最大の光センサの電圧V
OUT が、放電開始電位VINT に達したとき、当該光セン
サのコンパレータ4の出力信号CMPがハイ状態にな
る。これを、図1(B)のCMPの実線で示す。
The voltage V of the photosensor with the maximum amount of incident light
When OUT reaches the discharge start potential V INT , the output signal CMP of the comparator 4 of the photosensor becomes high. This is shown by the solid line of CMP in FIG.

【0047】入射光量が最大の光センサの出力信号CM
Pが、ハイ状態となった時点でイメージセンサを構成す
る全ての光センサのスイッチSW1を一斉に開放する。
これにより、全光センサのコンデンサ2の充電動作が終
了する。
Output signal CM of the photosensor with the maximum amount of incident light
When P is in the high state, the switches SW1 of all the optical sensors forming the image sensor are simultaneously opened.
This completes the charging operation of the capacitor 2 of the all-optical sensor.

【0048】このとき、入射光量が最大ではない光セン
サのコンデンサ2の陽電極電位VOU T は、図1(B)の
OUT の点線に示すように、基準電位VREF と放電開始
電位VINT との中間の電位となっている。
[0048] At this time, positive electrode potential V OU T of the capacitor 2 of the optical sensor incident light quantity is not at its maximum, as indicated by a dotted line in V OUT in FIG. 1 (B), the reference potential V REF and the discharge starting voltage V It has an intermediate potential to INT .

【0049】なお、ストロボ光で被写体が遠くにある
時、または定常光で低輝度の時のように、十分な光が光
センサに入射しない場合には、入射光量が最大の光セン
サの電圧VOUT が放電開始電位VINT に達するまでに非
常に長い時間を必要とする。あるいは、放電開始電位V
INT に達しないこともあり得る。
When sufficient light does not enter the optical sensor, such as when the subject is far from the strobe light or when the ambient light is low in brightness, the voltage V of the optical sensor having the maximum amount of incident light is detected. It takes a very long time for OUT to reach the discharge start potential V INT . Alternatively, the discharge start potential V
It may not reach INT .

【0050】このような場合には、スイッチSW2を開
放し、コンデンサ2の充電を開始したときから所定の時
間が経過した時点で、外部から強制的にスイッチSW1
を開放して、充電動作を終了させる。たとえば、定常光
のときには200ms程度、ストロボ光のときにはスト
ロボの発光時間に設定するのが好ましい。
In such a case, the switch SW2 is opened and the switch SW1 is forcibly forced from the outside when a predetermined time elapses after the charging of the capacitor 2 is started.
To release the charging operation. For example, it is preferable to set the light emission time of the strobe to about 200 ms for the steady light and the strobe light emission time for the strobe light.

【0051】次に、スイッチSW4を開放し、スイッチ
SW5を閉成してコンパレータ4の入力VCMP に基準電
位VREF を与える。このとき、各光センサのコンパレー
タ4の入力VOUT は基準電位VREF よりも高くなってい
るため、コンパレータ4の出力信号CMPはハイ状態に
なる。この様子を、図1(B)のCMPの点線に示す。
Next, the switch SW4 is opened and the switch SW5 is closed to apply the reference potential V REF to the input V CMP of the comparator 4. At this time, since the input V OUT of the comparator 4 of each photosensor is higher than the reference potential V REF , the output signal CMP of the comparator 4 becomes high. This state is shown by the dotted line of CMP in FIG.

【0052】スイッチSW3を閉成し、コンデンサ2に
充電された電荷を定電流源3によって放電する。放電が
開始されると、コンデンサ2の陽電極電位VOUT は一定
の割合で低下し、やがて基準電位VREF に戻る。基準電
位VREF よりも低下した時点でコンパレータ4の出力信
号CMPがロー状態になる。
The switch SW3 is closed, and the electric charge charged in the capacitor 2 is discharged by the constant current source 3. When the discharge is started, the positive electrode potential V OUT of the capacitor 2 drops at a constant rate and eventually returns to the reference potential V REF . When it becomes lower than the reference potential V REF, the output signal CMP of the comparator 4 becomes low.

【0053】スイッチSW3を閉成し、放電が開始され
ると同時に、カウンタ7はクロックパルスCPのカウン
トを開始する。このカウント値は、ラッチ回路5に供給
される。ラッチ回路5は、コンパレータ4の出力信号C
MPがロー状態になった時のカウント値をラッチする。
この時間に対応したカウント値が、各光センサのコンデ
ンサ2に充電された電荷量に対応する。
When the switch SW3 is closed and discharge is started, the counter 7 starts counting clock pulses CP at the same time. This count value is supplied to the latch circuit 5. The latch circuit 5 outputs the output signal C of the comparator 4.
Latch the count value when MP goes low.
The count value corresponding to this time corresponds to the charge amount charged in the capacitor 2 of each photosensor.

【0054】上記のように、本実施例においては、コン
デンサ2に充電された電荷を定電流で放電させて放電時
間をカウントするため、フォトダイオード1に入射する
光が定常光であるか非定常光であるかを問わず、実際に
蓄積された電荷量と前記カウント値が比例する。
As described above, in the present embodiment, the charge charged in the capacitor 2 is discharged with a constant current and the discharge time is counted. Therefore, the light incident on the photodiode 1 is a stationary light or an unsteady light. Regardless of whether it is light or not, the actually accumulated charge amount is proportional to the count value.

【0055】上記の電荷蓄積型光センサのコンデンサ2
に蓄積される電荷は微小である。このため、蓄積電荷を
高感度に検出するためには、微小電流を流す定電流源が
必要である。以下に、微小電流用定電流源の構成例を、
図2〜図4を参照して説明する。
Capacitor 2 of the above charge storage type photosensor
The electric charge stored in is very small. Therefore, in order to detect the accumulated charges with high sensitivity, a constant current source that allows a minute current to flow is necessary. Below is an example of the configuration of a constant current source for small currents.
This will be described with reference to FIGS.

【0056】図2は、nチャネルMOSトランジスタ3
個を直接に接続し、CCDを構成した構成例である。前
記スイッチSW3が開放状態のときロー状態となり、閉
成されたときハイ状態となる電位V3 と、前記クロック
パルスCPがアンド回路に入力され、両者の論理積VTG
を形成する。
FIG. 2 shows an n-channel MOS transistor 3
This is an example of a configuration in which individual devices are directly connected to form a CCD. When the switch SW3 is in an open state, it is in a low state, and when it is closed, it is in a high state. The potential V 3 and the clock pulse CP are input to an AND circuit, and a logical product V TG of the two
To form.

【0057】トランジスタTR1のドレインが前記コン
デンサ2の陽電極に接続され、トランジスタTR2、T
R3がこの順序でトランジスタTR1に直列に接続され
ている。トランジスタTR3のソースは、定電位V1
接続されている。
The drain of the transistor TR1 is connected to the positive electrode of the capacitor 2, and the transistors TR2, T
R3 is connected in series with the transistor TR1 in this order. The source of the transistor TR3 is connected to the constant potential V 1 .

【0058】トランジスタTR1のゲートには、アンド
回路の出力VTGが与えられている。トランジスタTR2
のゲートには、前記基準電位VREF と前記定電位V1
の中間の定電位V2 が常に与えられている。トランジス
タTR3のゲートには、クロックパルスCPに対して位
相が約半周期遅れたパルス電位VIGが入力されている。
The output V TG of the AND circuit is applied to the gate of the transistor TR1. Transistor TR2
A constant potential V 2 intermediate between the reference potential V REF and the constant potential V 1 is always applied to the gate of the. The gate of the transistor TR3 is supplied with the pulse potential V IG whose phase is delayed by about a half cycle with respect to the clock pulse CP.

【0059】図3(A)〜(D)は、トランジスタTR
1〜TR3のチャネル領域のポテンシャル図を示す。図
の斜線部分には、電子が充満していることを示す。電位
2′はトランジスタTR2のゲートに定電位V2 を印
加したときのチャネル領域の電位を表す。
3A to 3D show the transistor TR.
The potential figure of the channel region of 1-TR3 is shown. The shaded areas in the figure show that the electrons are full. The potential V 2 ′ represents the potential of the channel region when the constant potential V 2 is applied to the gate of the transistor TR2.

【0060】図3(A)は、トランジスタTR3のゲー
トにパルスが印加され、電位VIGがハイ状態になったと
きの状態を示す。トランジスタTR3のソースは、定電
位V 1 に接続されているため、エネルギレベルV1 まで
電子が充満している。
FIG. 3A shows the gate of the transistor TR3.
Pulse is applied to theIGGoes high
Indicates the condition of the day. The source of the transistor TR3 is a constant voltage
Rank V 1Connected to the energy level V1Until
Full of electrons.

【0061】このため、トランジスタTR3およびTR
2のチャネル領域まで電子が注入される。トランジスタ
TR1のゲート電位はロー状態であるため、トランジス
タTR1のチャネル領域には電子が注入されない。
Therefore, the transistors TR3 and TR
Electrons are injected up to the channel region of 2. Since the gate potential of the transistor TR1 is low, electrons are not injected into the channel region of the transistor TR1.

【0062】図3(B)は、トランジスタTR3のゲー
ト電位VIGがロー状態に戻ったときの状態を示す。トラ
ンジスタTR3のチャネル領域のポテンシャル井戸が高
くなり、トランジスタTR2のチャネル領域に注入され
た電子が孤立する。
FIG. 3B shows the state when the gate potential V IG of the transistor TR3 returns to the low state. The potential well of the channel region of the transistor TR3 becomes high, and the electrons injected into the channel region of the transistor TR2 are isolated.

【0063】図3(C)は、クロックパルスCPが立ち
上がり、トランジスタTR1のゲート電位VTGがハイ状
態になったときの状態を示す。トランジスタTR1のチ
ャネル領域のポテンシャル井戸が深くなり、トランジス
タTR2のチャネル領域に孤立していた電子は、よりポ
テンシャル井戸の深いトランジスタTR1のドレイン領
域に移動する。このとき、トランジスタTR3のチャネ
ル領域が電位障壁となっているため、トランジスタTR
3のソース領域から新たな電子は供給されない。
FIG. 3C shows a state when the clock pulse CP rises and the gate potential V TG of the transistor TR1 becomes high. The potential well in the channel region of the transistor TR1 becomes deep, and the electrons isolated in the channel region of the transistor TR2 move to the drain region of the transistor TR1 having a deeper potential well. At this time, since the channel region of the transistor TR3 serves as a potential barrier, the transistor TR3
No new electrons are supplied from the source region of No. 3.

【0064】図3(D)は、クロックパルスCPがロー
状態になったときの状態を示す。トランジスタTR2の
チャネル領域のポテンシャル井戸には電子が蓄積されて
いない状態である。
FIG. 3D shows the state when the clock pulse CP is in the low state. Electrons are not accumulated in the potential well of the channel region of the transistor TR2.

【0065】上記の一周期で流れる電荷量は、トランジ
スタTR2のチャネル領域に蓄積される電荷量に等し
い。この電荷量は、定電位V1 およびトランジスタTR
2のチャネル領域の電位V2 ′の差により規定される。
The amount of charge flowing in one cycle is equal to the amount of charge accumulated in the channel region of the transistor TR2. This charge amount is the constant potential V 1 and the transistor TR.
It is defined by the difference in the potential V 2 ′ of the two channel regions.

【0066】このようにして、クロックパルスCPに同
期して一定の電荷が移動し、パルス的に微小電流が流れ
る。図3(E)は、スイッチSW3の出力電位V3 、ク
ロックパルスCP、トランジスタTR3、TR1のゲー
ト電位VIG、VTG、および微小電流i(t)のタイミン
グ図を示す。
In this way, a fixed charge moves in synchronization with the clock pulse CP, and a minute current flows in a pulsed manner. FIG. 3E shows a timing diagram of the output potential V 3 of the switch SW3, the clock pulse CP, the gate potentials V IG and V TG of the transistors TR3 and TR1, and the minute current i (t).

【0067】微小電流用定電流源に供給するクロックパ
ルスCPと、図1に示すカウント用クロックパルスCP
とを、同期させることにより、光電流によりコンデンサ
2に充電された電荷量を1回のクロックパルスで移動す
る電荷量で量子化したディジタル値を得ることができ
る。なお、このような脈動する電流であっても、1周期
内に流れる電荷量が一定の電流は、本明細書において定
電流と呼ぶ。
The clock pulse CP supplied to the constant current source for the minute current and the counting clock pulse CP shown in FIG.
By synchronizing and, it is possible to obtain a digital value in which the amount of charge charged in the capacitor 2 by the photocurrent is quantized by the amount of charge that moves in one clock pulse. Note that even with such a pulsating current, a current having a constant amount of charge flowing in one cycle is referred to as a constant current in this specification.

【0068】図4は、微小電流用定電流源の他の構成例
を示す。図2に示す微小電流用定電流源に直列にpチャ
ネルMOSトランジスタTR4が接続されている。トラ
ンジスタTR1のドレインおよびトランジスタTR4の
ドレインは、抵抗15およびコンデンサ16の直列回路
によりグランド電位に接続され、この直列回路で分圧さ
れた電位が、トランジスタTR4のゲートに印加されて
いる。
FIG. 4 shows another configuration example of the constant current source for small current. A p-channel MOS transistor TR4 is connected in series to the small current constant current source shown in FIG. The drain of the transistor TR1 and the drain of the transistor TR4 are connected to the ground potential by a series circuit of the resistor 15 and the capacitor 16, and the potential divided by this series circuit is applied to the gate of the transistor TR4.

【0069】pチャネルMOSトランジスタTR5およ
びnチャネルMOSトランジスタTR6が直列接続され
ており、トランジスタTR6のソースは、グランド電位
に接続されている。
The p-channel MOS transistor TR5 and the n-channel MOS transistor TR6 are connected in series, and the source of the transistor TR6 is connected to the ground potential.

【0070】トランジスタTR5のゲートは、トランジ
スタTR4のゲートに接続されており、カレントミラー
を構成している。トランジスタTR6のゲートはドレイ
ンに接続されており、飽和領域で動作する。
The gate of the transistor TR5 is connected to the gate of the transistor TR4 and constitutes a current mirror. The gate of the transistor TR6 is connected to the drain and operates in the saturation region.

【0071】nチャネルMOSトランジスタTR7のソ
ースがグランド電位に接続され、ゲートがトランジスタ
TR6のゲートに接続され、カレントミラーを構成して
いる。
The source of the n-channel MOS transistor TR7 is connected to the ground potential, and the gate thereof is connected to the gate of the transistor TR6 to form a current mirror.

【0072】トランジスタTR1、TR2およびTR3
は、図3に示す微小電流用定電流源と同一の回路であ
り、クロックパルスに同期してパルス状の電流i(t)
を流す。トランジスタTR4を流れるドレイン電流をi
4 とすると、トランジスタTR4のゲート電位は、ドレ
イン電流i4 に追随して変化する。
Transistors TR1, TR2 and TR3
Is the same circuit as the constant current source for small current shown in FIG. 3, and has a pulsed current i (t) in synchronization with the clock pulse.
Shed. The drain current flowing through the transistor TR4 is i
If it is 4 , the gate potential of the transistor TR4 changes following the drain current i 4 .

【0073】ただし、本実施例の場合には、抵抗15お
よびコンデンサ16で規定される時定数でコンデンサ1
6が充放電されるため、時定数をクロックパルスの周期
に比べて大きくしておくと、トランジスタTR4のゲー
ト電位はほとんど変化しない。このため、ドレイン電流
4 は、時間に依らず、ほぼ一定になる。
However, in the case of this embodiment, the capacitor 1 has the time constant defined by the resistor 15 and the capacitor 16.
Since 6 is charged and discharged, if the time constant is made larger than the cycle of the clock pulse, the gate potential of the transistor TR4 hardly changes. Therefore, the drain current i 4 is almost constant regardless of time.

【0074】クロックパルスの周期をT、1周期で移動
する電荷量をQとすると、ドレイン電流i4 は、i4
Q/Tで与えられる。たとえば、Q=15fc、T=1
5μsecとすると、i4 =1nAとなる。
Assuming that the period of the clock pulse is T and the amount of charge moving in one period is Q, the drain current i 4 is i 4 =
Given by Q / T. For example, Q = 15fc, T = 1
When it is 5 μsec, i 4 = 1nA.

【0075】トランジスタTR5は、トランジスタTR
4とカレントミラーを構成しているため、トランジスタ
TR5のドレイン電流i5 は、トランジスタTR4のド
レイン電流i4 に比例した一定電流となる。
The transistor TR5 is a transistor TR
Therefore, the drain current i 5 of the transistor TR5 becomes a constant current proportional to the drain current i 4 of the transistor TR4.

【0076】トランジスタTR6のドレイン電流i
6 は、トランジスタTR5のドレイン電流i5 に等し
い。そのため、トランジスタTR6とカレントミラーを
構成しているトランジスタTR7には、ドレイン電流i
5 に比例したドレイン電流i7 が流れる。
Drain current i of transistor TR6
6 is equal to the drain current i 5 of the transistor TR5. Therefore, the drain current i is applied to the transistor TR7 which forms a current mirror with the transistor TR6.
A drain current i 7 proportional to 5 flows.

【0077】したがって、トランジスタTR4とトラン
ジスタTR5のそれぞれのチャネル幅に対するチャネル
長の比(L/W比)およびトランジスタTR6とトラン
ジスタTR7のL/W比を適当に設定することで、ドレ
イン電流i4 よりも微小の所望の微小電流i7 を得るこ
とができる。
Therefore, by appropriately setting the ratio of the channel length to the channel width of each of the transistors TR4 and TR5 (L / W ratio) and the L / W ratio of the transistors TR6 and TR7, the drain current i 4 Can also obtain a minute desired minute current i 7 .

【0078】たとえば、トランジスタTR4およびTR
5、またはトランジスタTR6およびTR7で構成され
た2つのカレントミラーの電流倍率を1/10に設定す
ることにより、ドレイン電流i4 =1nAのときに、ド
レイン電流i7 =10pAの微小定電流を得ることがで
きる。
For example, transistors TR4 and TR
5, or by setting the current magnification of the two current mirrors composed of the transistors TR6 and TR7 to 1/10, a minute constant current of drain current i 7 = 10 pA is obtained when the drain current i 4 = 1 nA. be able to.

【0079】次に、図1示す光センサをアレイ状に配列
してイメージセンサを構成する実施例について説明す
る。図5は、図1に示す光センサをアレイ状に配列して
イメージセンサを構成する実施例を示す。
Next, an embodiment in which the photosensors shown in FIG. 1 are arranged in an array to form an image sensor will be described. FIG. 5 shows an embodiment in which the photosensors shown in FIG. 1 are arranged in an array to form an image sensor.

【0080】光電変換回路12は、図1に示すフォトダ
イオード1、コンデンサ2および定電流源3を含む。光
電変換回路12、コンパレータ4およびラッチ回路5に
より、図1に示す1つの光センサが構成される。
The photoelectric conversion circuit 12 includes the photodiode 1, the capacitor 2 and the constant current source 3 shown in FIG. The photoelectric conversion circuit 12, the comparator 4, and the latch circuit 5 constitute one optical sensor shown in FIG.

【0081】光電変換回路12内のスイッチSW1、S
W2およびSW3は、それぞれ制御回路9からの信号S
IG1、SIG2、SIG3によって制御される。各コ
ンパレータ4の入力VCMP には、スイッチSW4を介し
て放電開始電位VINT またはスイッチSW5を介して基
準電位VREF が供給される。
Switches SW1 and S in the photoelectric conversion circuit 12
W2 and SW3 are signals S from the control circuit 9, respectively.
It is controlled by IG1, SIG2, and SIG3. The input V CMP of each comparator 4 is supplied with the discharge start potential V INT via the switch SW4 or the reference potential V REF via the switch SW5.

【0082】ストロボ回路11およびタイマ10には、
制御回路9からスイッチSW2制御用の信号SIG2が
供給されている。ストロボ回路11は、スイッチSW2
の開放信号受信と同時にストロボを発光する。タイマ1
0は、スイッチSW2の開放信号受信と同時に計時を開
始し、ストロボの発光終了に合わせて出力T1をハイ状
態にする。
The strobe circuit 11 and the timer 10 include
A signal SIG2 for controlling the switch SW2 is supplied from the control circuit 9. The strobe circuit 11 has a switch SW2.
The flash fires at the same time as when the open signal is received. Timer 1
0 starts timing at the same time as receiving the opening signal of the switch SW2, and sets the output T1 to the high state at the end of flash light emission.

【0083】各コンパレータ4の出力CMPは、オア回
路13に入力され、論理和OR1を形成する。論理和O
R1とタイマ10の出力T1がオア回路14に入力さ
れ、論理和OR2を形成する。論理和OR2は、制御回
路9に入力される。
The output CMP of each comparator 4 is input to the OR circuit 13 to form a logical sum OR1. Logical sum O
R1 and the output T1 of the timer 10 are input to the OR circuit 14 to form a logical sum OR2. The logical sum OR2 is input to the control circuit 9.

【0084】この2段のオア回路により、1つの光セン
サのコンパレータ4の出力CMPがハイ状態になれば、
論理和OR1およびOR2がハイ状態となり、制御回路
9に通知される。
With this two-stage OR circuit, if the output CMP of the comparator 4 of one photosensor becomes high,
The ORs OR1 and OR2 are in the high state, and the control circuit 9 is notified.

【0085】また、被写体が遠くにあり、十分な光量が
光センサに入射しない場合には、タイマ10の出力T
1、そして論理和OR2がハイ状態となり、ストロボ発
光の終了が制御回路9に通知される。
If the subject is far away and a sufficient amount of light does not enter the optical sensor, the output T of the timer 10
1, and the logical sum OR2 becomes high, and the control circuit 9 is notified of the end of strobe light emission.

【0086】制御回路9は、1つの光センサのコンパレ
ータ4の出力CMPがハイ状態になるか、またはストロ
ボ発光の終了を検出し、スイッチSW5を開放、スイッ
チSW4を閉成して各コンパレータの入力VCMP に放電
開始電圧VINT を供給する。
The control circuit 9 detects that the output CMP of the comparator 4 of one photosensor is in a high state or the end of strobe light emission, and opens the switch SW5 and closes the switch SW4 to input each comparator. The discharge start voltage V INT is supplied to V CMP .

【0087】次に、スイッチSW3閉成信号を送出し、
各光センサのコンデンサ2の放電を開始する。同時に、
放電経過時間カウント用のクロックパルスを発生する。
カウンタ7は、クロック発生回路6からクロックパルス
を受信する。また、制御回路9からスイッチSW3制御
用信号SIG3を受信する。カウンタ7は、スイッチS
W3閉成信号を受信すると、クロックパルスCPのカウ
ントを開始し、カウント値を各ラッチ回路5に供給す
る。
Next, the switch SW3 closing signal is transmitted,
The discharge of the capacitor 2 of each photosensor is started. at the same time,
Generates a clock pulse for counting the elapsed discharge time.
The counter 7 receives the clock pulse from the clock generation circuit 6. Further, the switch SW3 control signal SIG3 is received from the control circuit 9. The counter 7 is a switch S
When the W3 closing signal is received, counting of the clock pulse CP is started, and the count value is supplied to each latch circuit 5.

【0088】ラッチ回路5は、コンパレータ4の出力C
MPがハイ状態からロー状態に変化するとき、カウンタ
7が供給するクロックパルスCPのカウント値をラッチ
する。
The latch circuit 5 outputs the output C of the comparator 4.
When MP changes from the high state to the low state, the count value of the clock pulse CP supplied by the counter 7 is latched.

【0089】したがって、このカウント値は各光電変換
回路12のコンデンサ2が放電を開始してから陽電極の
電位が基準電位VREF に戻るまでの時間を表す。シフト
レジスタ8により指定されたラッチ回路5は、カウント
値をデータバスBUS1へ出力する。
Therefore, this count value represents the time from when the capacitor 2 of each photoelectric conversion circuit 12 starts discharging until the potential of the positive electrode returns to the reference potential V REF . The latch circuit 5 designated by the shift register 8 outputs the count value to the data bus BUS1.

【0090】このようにして、各光センサに入射した光
量に対応したカウント値を順次得ることができる。以上
実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに
制限されるものではない。たとえば、種々の変更、改
良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
In this way, the count value corresponding to the amount of light incident on each photosensor can be sequentially obtained. Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電荷
蓄積型光センサによってストロボ光のような非定常光で
あっても、入射光量に対応したディジタル値を得ること
ができる。
As described above, the charge storage type photosensor according to the present invention can obtain a digital value corresponding to the amount of incident light even with unsteady light such as strobe light.

【0092】したがって、電荷蓄積型光センサをアレイ
状に配置してイメージセンサを構成することにより、カ
メラ等の光学器械でストロボ光のような非定常光を使用
した測距が可能となる。
Therefore, by arranging the charge storage type photosensors in an array to form an image sensor, it is possible to perform distance measurement using an unsteady light such as strobe light in an optical instrument such as a camera.

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

【図1】本発明の実施例による電荷蓄積型光センサの回
路図およびタイミング図である。
FIG. 1 is a circuit diagram and a timing diagram of a charge storage type photosensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例による微小電流用定電流源の回
路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a constant current source for minute current according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2の微小電流用定電流源の動作を説明するた
めのポテンシャル図およびタイミング図である。
3A and 3B are a potential diagram and a timing diagram for explaining the operation of the constant current source for small current of FIG.

【図4】本発明の他の実施例による微小電流用定電流源
の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a constant current source for minute current according to another embodiment of the present invention.

【図5】図1に示す電荷蓄積型光センサを使用したイメ
ージセンサのブロック図である。
5 is a block diagram of an image sensor using the charge storage type photosensor shown in FIG. 1. FIG.

【図6】従来例による電荷蓄積型光センサの回路図と蓄
積電荷による充電電圧の時間変化を表すグラフである。
6A and 6B are a circuit diagram of a charge storage type photosensor according to a conventional example and a graph showing a change over time of a charging voltage due to stored charges.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フォトダイオード 2 コンデンサ 3 定電流源 4 コンパレータ 5 ラッチ回路 6 クロック発生回路 7 カウンタ 8 シフトレジスタ 9 制御回路 10 タイマ 11 ストロボ回路 12 光電変換回路 13、14 オア回路 15 抵抗 16 コンデンサ 50 スイッチ 51 フォトダイオード 52 コンデンサ 53 コンパレータ 1 Photodiode 2 Capacitor 3 Constant Current Source 4 Comparator 5 Latch Circuit 6 Clock Generation Circuit 7 Counter 8 Shift Register 9 Control Circuit 10 Timer 11 Strobe Circuit 12 Photoelectric Conversion Circuit 13, 14 OR Circuit 15 Resistor 16 Capacitor 50 Switch 51 Photodiode 52 Capacitor 53 Comparator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/232 J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication H04N 5/232 J

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光量に応じた光電流を発生する受光素
子とコンデンサとの直列接続と、 前記直列接続にバイアスを印加する手段と、 受光量測定前にコンデンサを基準電圧に充電する手段
と、 前記受光素子によって発生した光電流が前記コンデンサ
を充電する充電動作を終了させるためのスイッチ手段
と、 光電流により前記コンデンサに蓄積された電荷を一定電
流で放電するための定電流源とを含む光電変換回路と;
前記コンデンサの端子電圧と判定電圧とを比較し、両者
が一致したときに検出信号を発生する比較回路と;クロ
ックパルスを受信し、前記コンデンサの放電開始と同時
にカウントを開始するカウンタと;前記比較回路と前記
カウンタとに接続され、比較回路の検出信号に基づき、
前記カウンタのカウント値を取り込む記憶手段とを有す
る測光装置。
1. A series connection of a light receiving element that generates a photocurrent according to the amount of received light and a capacitor, means for applying a bias to the series connection, and means for charging the capacitor to a reference voltage before measuring the amount of received light. A switch means for terminating the charging operation for charging the capacitor with a photocurrent generated by the light receiving element, and a constant current source for discharging the electric charge accumulated in the capacitor by the photocurrent with a constant current. Photoelectric conversion circuit;
A comparison circuit that compares the terminal voltage of the capacitor with a determination voltage and generates a detection signal when they match; a counter that receives a clock pulse and starts counting at the same time when the discharge of the capacitor starts; Connected to the circuit and the counter, based on the detection signal of the comparison circuit,
A photometric device having a storage unit for storing the count value of the counter.
【請求項2】 前記比較回路の判定電圧は前記基準電圧
に接続されている請求項1記載の測光装置。
2. The photometric device according to claim 1, wherein the determination voltage of the comparison circuit is connected to the reference voltage.
【請求項3】 前記光電変換回路、比較回路および記憶
手段が複数組設けられ、さらに、 前記比較回路の判定電圧として前記基準電圧と前記基準
電圧よりも高い放電開始電圧を選択的に与える切換スイ
ッチ手段と、 前記複数個の比較回路の最初の検出信号を検出し、前記
スイッチ手段に充電動作の終了を通知する制御手段とを
有する請求項1記載の測光装置。
3. A changeover switch, wherein a plurality of sets of the photoelectric conversion circuit, the comparison circuit, and the storage means are provided, and the reference voltage and a discharge start voltage higher than the reference voltage are selectively applied as a determination voltage of the comparison circuit. 2. The photometric device according to claim 1, further comprising: means and a control means for detecting a first detection signal of the plurality of comparison circuits and notifying the switch means of the end of the charging operation.
【請求項4】 前記光電変換回路、比較回路、および記
憶手段が複数組設けられ、さらに、 前記コンデンサの光電流による充電開始と同時にストロ
ボを発光させ、ストロボの発光終了と同時に前記スイッ
チ手段に充電動作の終了を通知する他の制御手段を有す
る請求項1または2記載の測光装置。
4. A plurality of sets of the photoelectric conversion circuit, the comparison circuit, and the storage means are provided, and the strobe is caused to emit light at the same time as the start of charging by the photocurrent of the capacitor, and the switch means is charged at the end of the strobe light emission. The photometric device according to claim 1, further comprising other control means for notifying the end of the operation.
【請求項5】 受光素子の受光量に応じた光電流によ
り、コンデンサを充電し、蓄積された電荷量を測定する
測光方法において、 受光量測定前にコンデンサを基準電圧に充電する工程
と、 受光素子に光を照射し、発生した光電流によって前記コ
ンデンサを充電する工程と、 前記コンデンサに蓄積された電荷を一定電流で放電させ
つつ、放電時間によって電荷量を計測する電荷量計測工
程とを有する測光方法。
5. A photometric method of charging a capacitor with a photocurrent according to the amount of light received by a light receiving element and measuring the amount of accumulated charge, a step of charging the capacitor to a reference voltage before measuring the amount of received light, and The device includes a step of irradiating an element with light and a step of charging the capacitor with a generated photocurrent, and a step of measuring a charge amount by discharging time while discharging a charge accumulated in the capacitor with a constant current. Photometric method.
【請求項6】 さらに、前記電荷量計測工程は、コンデ
ンサ両端の電圧が前記基準電圧に達するまでの時間を計
測することを特徴とする請求項5記載の測光方法。
6. The photometric method according to claim 5, wherein in the charge amount measuring step, the time until the voltage across the capacitor reaches the reference voltage is measured.
【請求項7】 受光素子の受光量に応じた光電流によ
り、コンデンサを充電し、蓄積された電荷量を測定する
電荷蓄積型光センサを画素ごとに配置し、画素ごとの光
量を測定して画像を検出する画像検出方法において、 全画素の光センサのコンデンサを基準電圧に充電する工
程と、 全画素の光センサの受光素子に光を照射して発生した光
電流によって前記コンデンサを充電する工程と、 全画素の充電動作を同時に終了させる充電終了工程と、 前記各コンデンサに蓄積された電荷を一定電流で放電さ
せ、放電時間によって電荷量を画素ごとに計測する電荷
量計測工程とを有する画像検出方法。
7. A charge storage type photosensor for charging a capacitor by a photocurrent according to the amount of light received by a light receiving element and measuring the amount of stored charge is arranged for each pixel, and the amount of light for each pixel is measured. In the image detection method for detecting an image, a step of charging the capacitors of the photosensors of all pixels to a reference voltage, and a step of charging the capacitors with a photocurrent generated by irradiating the light receiving elements of the photosensors of all pixels with light. An image having a charge end step of ending the charge operation of all pixels at the same time, and a charge amount measurement step of discharging the charge accumulated in each capacitor with a constant current and measuring the charge amount for each pixel by the discharge time. Detection method.
【請求項8】 前記充電終了工程は、最大光量を受けて
いる画素の光センサの前記コンデンサの充電電圧が放電
開始電圧に達したときに充電動作を終了させることを特
徴とする請求項7記載の画像検出方法。
8. The charging ending step ends the charging operation when the charging voltage of the capacitor of the photosensor of the pixel receiving the maximum amount of light reaches the discharge starting voltage. Image detection method.
【請求項9】 前記充電終了工程は、ストロボ発光が終
了したときに充電動作を終了させることを特徴とする請
求項7記載の画像検出方法。
9. The image detecting method according to claim 7, wherein in the charging ending step, the charging operation is ended when the stroboscopic light emission is ended.
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