JPH10285463A

JPH10285463A - イメ−ジセンサ−の出力装置

Info

Publication number: JPH10285463A
Application number: JP9350170A
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: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1998-10-23
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JP3328691B2

Abstract

(57)【要約】【課題】入射する光の明暗差にかかわらず高精度のイ
メ−ジ信号を出力するイメ−ジセンサ−の出力装置を提
案する。【解決手段】センサ−アレイ２１に入射した光の最も
弱い部分光を検出する最小光検出回路２７と、ＣＣＤシ
フトレジスタ２４から出力するセンサ−信号と上記最小
光検出回路２７によって検出された最小光検出信号とを
差動増幅回路３３に入力し、この差動増幅回路３３がセ
ンサ−信号と最小光検出信号との差信号としてイメ−ジ
信号を出力する構成としてある。

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】

【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−に入
射した光の最も弱い部分光を直接に繰返し検出する最小
光検出手段と、イメ−ジセンサ−のセンサ−出力信号と
上記検出手段によって検出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、その差信号にもとづいてイ
メ−ジ信号を出力す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。

【００１６】第２の発明としては、上記した第１の発明
において、イメ−ジセンサ−に入射した光の最も強い部
分光を直接に検出する最大光検出手段と、その入射光の
最も弱い部分光を直接に検出する最小光検出手段と、こ
れら検出手段によって繰返し検出された最大光検出信号
と最小光検出手段との差信号に応じて増幅度を決定する
増幅手段を設け、この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を増幅してイメ−ジ信号
を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３の発明としては、上記した第１の発明
において、センサ−出力信号と最小光検出信号との差信
号を増幅する増幅手段と、イメ−ジセンサ−に入射した
光の最も強い部分光とその入射光の最も弱い部分光とを
直接に繰返し検出する検出手段と、この検出手段によっ
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
御手段と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】

【作用】第１の発明の出力装置は、イメ−ジセンサ−の
センサ−出力信号とイメ−ジセンサ−に入射した光の最
小光検出信号との差信号にもとづいてイメ−ジ信号を出
力する。これによって、センサ−出力信号の変化成分の
みをイメ−ジ信号として取り出すことができる。

【００１９】第２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との差信
号に応じて増幅手段の増幅度が設定され、センサ−出力
信号と最小光検出信号との差信号がこの増幅手段によっ
て増幅されて出力される。

【００２０】第３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する
増幅手段によってイメ−ジ信号を増幅することから、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）・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。

【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
ｉ₂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
ｉ₄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、イメ−
ジセンサ−のセンサ−出力信号とイメ−ジセンサ−に入
射した光の最小光検出信号との差信号にもとづいてイメ
−ジ信号を出力することから、センサ−出力信号の信号
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。

【００７９】また、イメ−ジセンサ−に入射した光の明
暗差に応じて増幅度を設定する増幅手段によりイメ−ジ
信号を増幅すれば、Ａ／Ｄ変換などの信号処理が容易と
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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イメ−ジセンサ−の出力装置において、
イメ−ジセンサ−に入射した光の最も弱い部分光を直接
に繰返し検出する最小光検出手段と、イメ−ジセンサ−
のセンサ−出力信号と上記検出手段によって検出された
最小光検出信号との差信号を求める手段とを設け、その
差信号にもとづいてイメ−ジ信号を出力する構成とした
ことを特徴とするイメ−ジセンサ−の出力装置。
【請求項２】イメ−ジセンサ−に入射した光の最も強
い部分光を直接に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直接に検出する最小光検出手段
と、これら検出手段によって繰返し検出された最大光検
出信号と最小光検出手段との差信号に応じて増幅度を決
定する増幅手段を設け、この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を増幅してイメ−
ジ信号を出力させる構成とし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。
【請求項３】センサ−出力信号と最小光検出信号との
差信号を増幅する増幅手段と、イメ−ジセンサ−に入射
した光の最も強い部分光とその入射光の最も弱い部分光
とを直接に繰返し検出する検出手段と、この検出手段に
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
る制御手段と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。