JPH07307888A

JPH07307888A - イメ−ジセンサ−の出力装置

Info

Publication number: JPH07307888A
Application number: JP6336760A
Authority: JP
Inventors: Sadao Muramatsu; 貞雄村松; Yukifumi Hashiba; 幸文橋場; Yuichi Ikeda; 祐一池田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1995-11-21
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2696676B2

Abstract

(57)【要約】【目的】入射した光の度合やコントラストに影響され
ずに高輝度のイメ−ジ信号を出力させることができるイ
メ−ジセンサ−の出力装置を提供すること。【構成】検出回路２６、２７によってセンサ−アレイ
２１に入射した光の最も強い部分光と最も弱い部分光と
を検出する。そして、モニタ動作は、上記検出回路２
６、２７が出力する最大光検出信号と最小光検出信号と
を入力させた差動増幅回路３３から、これら信号の差信
号をモニタ信号として出力させ、このモニタ信号に応じ
てこの差動増幅回路３３の増幅度を設定する。その後、
セレクタ回路３２によって最大光検出信号に換えてセン
サ−信号を差動増幅回路に入力させ、この差動増幅回路
３３よりセンサ−信号と最小光検出信号との差信号をイ
メ−ジ信号として出力させる構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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シフトししレジスタ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と共にリセットパルスφｒを
入力してアンプ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つてい
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、Ｓ／
Ｎ比の低い状態で使用することに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、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。

【００１４】このような場合にも、上記差電圧−（Ｖｏ
ｓ−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。

【００１５】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。

【００１６】そこでこの発明は上記したような諸問題を
解決すること、部品点数を可能なる限り少なくして構成
の簡単化を図ることを目的としたイメ−ジセンサ−の出
力装置を提案することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、入射した光の明るさを予めモニタした後
に、このモニタ信号にしたがってイメ−ジ信号を出力さ
せるイメ−ジセンサ−の出力装置において、入射した光
を光電変換してセンサ−信号を出力させるセンサ−手段
と、センサ−に入射した光の最も強い部分光と最も弱い
部分光とを検出し、コントラスト範囲にしたがって検出
信号を出力する検出手段と、上記コントラスト範囲を定
める２つの検出信号を入力させてこれら信号の差信号を
モニタ信号として増幅出力させる差動増幅手段と、上記
コントラスト範囲を定める一つの検出信号に換えて上記
したセンサ−信号を上記の差動増幅手段に入力させる信
号切換手段とを備え、上記信号切換手段によりセンサ−
信号を差動増幅手段に入力させ、センサ−信号と上記し
た検出信号との差信号をイメ−ジ信号として増幅出力さ
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。

【００１８】

【作用】イメ−ジセンサ−に入射する光の最も強い部分
光と最も弱い部分光とを検出する検出手段がコントラス
ト範囲を定める２つの検出信号を出力する。そして、モ
ニタ動作のときには、上記した２つの検出信号が差動増
幅手段に入力し、この差動増幅手段が入力した２つの検
出信号の差信号を増幅してモニタ信号を出力する。

【００１９】モニタ動作の後に切換手段が動作し、差動
増幅手段に入力する２つの検出信号の一つがセンサ−手
段より出力するセンサ−信号に切換えられ、この差動増
幅手段によってセンサ−信号と一つの検出信号との差信
号が増幅されイメ−ジ信号として出力される。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面に沿って
説明する。図１は本発明をカメラの焦点検出用イメ−ジ
センサ−の出力装置として実施した一例を示すブロック
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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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れ
るから、この最大値と最小値とを上記した検出回路２
６、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ＭＯＳ
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
た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したＶ
ｍｉｎ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。サンプル／ホ−ルド回路３１、３
５は駆動制御回路２５より送られるサンプル／ホ−ルド
信号φｓｈを入力して、サンプル状態からホ−ルド状態
に切換わる。

【００２７】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３６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。このシフトパルス制御回路３８
はシフト選択信号Ｓｓを入力して切換わり、この信号Ｓ
ｓ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、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。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。

【００３２】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。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。

【００３３】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。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Ｓ
ｔ、増幅度選択信号Ａｓｅｌ、転送制御信号φｃｎｔが
ある。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。

【００３４】増幅度選択信号Ａｓｅｌは差動増幅回路３
３の増幅度を設定する信号である。転送制御信号φｃｎ
ｔはＣＣＤシフトレジスタ２４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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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に示すようなタイムチャ−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。

【００３８】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が共にＨｉｇｈ電圧として出力する。

【００３９】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を切換える。

【００４０】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。

【００４１】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。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。

【００４２】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。

【００４３】この増幅度Ａｓは、Ａｓ＝（Ｖｆ／Ｖｍ）・ＡｍＫ・・・・・・（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。

【００４４】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。

【００４５】この場合、出力信号Ｖｏ＝Ｖｍのレベルを
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が切換えられ
る。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は次の表１のようにして設
定することができる。

【００４６】

【表１】

【００４７】（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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】このように、シフト信号Ｅｓが出力装置に
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−Ｖｍｉｎ）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。

【００５１】一方、シフト選択信号ＳｓがＬｏｗ電圧か
らＨｉｇｈ電圧に変わることで、セレクト信号Ｓｅｌが
Ｈｉｇｈ電圧からＬｏｗ電圧に変わり、セレクタ回路３
２がＶｍａｘ信号を通過させる状態から、ビデオ信号Ｖ
ｏｓを通過させるように切換わり、また、サンプル／ホ
−ルド信号φｓｈもＨｉｇｈ電圧からＬｏｗ電圧に変わ
り、サンプル／ホ−ルド回路３１、３５がホ−ルド状態
に保持される。

【００５２】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。

【００５３】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画素づつ順次出され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。

【００５４】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
ｉ₂は第２回目の電荷蓄積時間である。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】また、ビデオ信号Ｖｏｓは図９に示すよう
に現れるが、このビデオ信号Ｖｏｓをそのまま増幅する
ことなく、−（Ｖｏｓ−Ｖｍｉｎ）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。

【００５８】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
ものであるが、−（Ｖｏｓ−Ｖｍｉｎ）信号を１０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
はもっと小さい明暗差となる。

【００５９】（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）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。

【００６０】このとき、シフト選択信号Ｓｓ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。

【００６１】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。

【００６２】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電圧に変わり、
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。

【００６３】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。

【００６４】（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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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に示す出力回路のフロ−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信号が比較電圧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、更に、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−Ｖｍｉ
ｎ）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
終わ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
が終わ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
Ｔｉ₄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。フェ−ズＰｈ₅では、電荷蓄積時間Ｔ
ｉ₄の終了後、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に入っている。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】

【発明の効果】上記した通り、本発明の出力装置によれ
ば、イメ−ジセンサ−にコントラストの高い光が入射し
た場合にも、検出手段が出力する２つの検出信号の信号
差よりその状態に応じたモニタ信号を得ることができ
る。

【００７８】また、この出力装置は、センサ−出力信号
と検出手段の一つの検出信号との差信号をイメ−ジ信号
として増幅出力することから、イメ−ジセンサ−に入射
した光の信号成分のみのイメ−ジ信号を得ることができ
る。

【００７９】さらに、この本発明の出力装置は、イメ−
ジ信号を出力させる回路構成をそのまま利用してモニタ
動作させるために、モニタのための回路構成を特に必要
としない。この結果、部品点数を少なくして構成の簡素
化に適する実用的なイメ−ジセンサ−の出力装置とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】カメラの焦点検出用のイメ−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】低輝度における電荷蓄積とモニタ信号とを示し
た説明図である。

【図６】中輝度における電荷蓄積とモニタ信号とを示し
た説明図である。

【図７】高輝度における電荷蓄積とモニタ信号とを示し
た説明図である。

【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】上記センサ−アレイ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】上記従来のイメ−ジセンサ−の動作波形図で
ある。

【図１４】上記従来のイメ−ジセンサ−のモニタ電圧を
示す説明図である。

【図１５】上記従来のイメ−ジセンサ−が備えるセンサ
−アレイ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２４ＣＣＤ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

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、第１の発明として、入射した光を予めモ
ニタし、モニタ信号にしたがう出力条件の下にイメージ
信号を出力させるイメージセンサーの出力装置におい
て、モニタ信号とイメージ信号とを同じセンサー手段を
使って出力させる構成としたことを特徴とするイメージ
センサーの出力装置を提案する。第２の発明として、入
射した光を予めモニタし、モニタ信号にしたがう出力条
件の下にイメージ信号を出力させるイメージセンサーの
出力装置において、ＣＣＤ素子等からなる一つのセンサ
ー手段と、このセンサー手段の電荷蓄積を停止させる前
にモニタ信号を出力させ、その電荷蓄積を停止させた後
にイメーシ信号を出力させるように切換える切換手段と
を備えて構成したことを特徴とするイメージセンサーの
出力装置を提案する。第３の発明として、入射した光を
予めモニタし、モニタ信号にしたがう出力条件の下にイ
メージ信号を出力させるイメージセンサーの出力装置に
おいて、ＣＣＤ素子等からなる一つのセンサー手段と、
このセンサー手段に入射した光の最も強い部分光と最も
弱い部分光とを検出し、最大光検出信号と最小光検出信
号との差信号をモニタ信号として出力するモニタ手段と
を備えて構成したことを特徴とするイメージセンサーの
出力装置を提案する。第４の発明として、入射した光を
予めモニタし、モニタ信号にしたがう出力条件の下にイ
メージ信号を出力させるイメージセンサーの出力装置に
おいて、ＣＣＤ素子等からなる一つのセンサー手段と、
このセンサー手段に入射した光の最も強い部分光と最も
弱い部分光とを検出する検出手段と、この検出手段が出
力する最大光検出信号と最小光検出信号とを入力し、こ
れら検出信号の差信号をモニタ信号として出力する差動
増幅手段と、上記したモニタ信号にしたがって上記差動
増幅手段の増幅度を設定し、上記検出手段の最大光検出
信号と最小光検出信号とをホールドし、センサー手段の
電荷蓄積を停止させる出力条件の設定手段と、センサー
手段の電荷蓄積が停止した後にモニタ信号の出力動作か
らイメージ信号の出力動作に切換える切換手段とを備
え、切換手段の切換えによりセンサー手段から取り出し
たセンサー信号と上記検出手段が出力する最小光検出信
号とを上記の差動増幅手段に入力させ、この差動増幅手
段がこれら入力信号の差信号をイメージ信号として出力
する構成としたことを特徴とするイメージセンサーの出
力装置を提案する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【作用】第１の発明の出力装置は、モニタ信号がイメー
ジ信号を出力させるためのセンサー手段を使って出力さ
れるため、モニタ信号の精度が高く、また、モニタ用の
センサー手段を別設する必要がないことから、装置構成
が極めて簡単化される。このように一つのセンサー手段
よりモニタ信号とイメージ信号とを出力させる場合、第
２の発明の出力装置のように切換手段を設けることが有
利である。つまり、センサー手段に電荷蓄積が行なわれ
ている間にモニタ信号を出力させるようにし、その電荷
蓄積が停止された後に、センサー手段から電荷を取り出
しイメージ信号を出力させるように切換える。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】第３の発明の出力装置は、モニタ手段が、
センサー手段に入射した光の最も強い部分光と最も弱い
部分光を検出し、最大光検出信号と最小光検出信号との
差信号をモニタ信号として出力する。第４の発明の出力
装置は、上記のようにモニタ手段より出力したモニタ信
号にしたがってイメージ信号の出力条件が設定され、そ
の後、センサー手段の電荷蓄積が停止され、切換手段の
切換えによってイメージ信号が出力される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７７】

【発明の効果】上記した通り、本発明の出力装置は、モ
ニタ信号とイメージ信号とを同じセンサー手段を使って
出力させる構成としたことから、モニタ精度を高めるこ
とができる他、モニタのためのセンサー手段を別設する
必要がないため、部品点数を少なくして構成の簡単化に
適する実用的なイメージセンサーの出力装置となる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７８】また、この出力装置は、センサー手段にコ
ントラストの高い光が入射した場合にも、検出手段が出
力する最大光検出信号と最小光検出信号との差信号よ
り、その状態に応じたモニタ信号を得ることができ、こ
のモニタ信号によりイメージ信号の出力条件を定めるこ
とができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７９】さらに、この出力装置は、センサー出力信
号と検出手段の最小光検出信号との差信号をイメージ信
号として増幅出力することから、センサー手段に入射し
た光の信号成分のみのイメージ信号を得ることができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射した光の明るさを予めモニタした後
に、このモニタ信号にしたがってイメ−ジ信号を出力さ
せるイメ−ジセンサ−の出力装置において、入射した光
を光電変換してセンサ−信号を出力させるセンサ−手段
と、センサ−に入射した光の最も強い部分光と最も弱い
部分光とを検出し、コントラスト範囲にしたがって検出
信号を出力する検出手段と、上記コントラスト範囲を定
める２つの検出信号を入力させてこれら信号の差信号を
モニタ信号として増幅出力させる差動増幅手段と、上記
コントラスト範囲を定める一つの検出信号に換えて上記
したセンサ−信号を上記の差動増幅手段に入力させる信
号切換手段とを備え、上記信号切換手段によりセンサ−
信号を差動増幅手段に入力させ、センサ−信号と上記し
た検出信号との差信号をイメ−ジ信号として増幅出力さ
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。