JPS59154880A - 光電出力のダ−ク電流補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電荷が蓄積される複数個の光電素子を順次一
定方向に走査して、この各光電素子から順次数シ出され
る光電出力のダーク電流を補償するダーク電流補償回路
に関するものである。

従来から、ビデオカメラ等の自動焦点検出器においては
、電荷が蓄積される複数個の光電素子からなる光電変換
素子列を順次一定方向に走査して、この各光電素子に蓄
積されている電荷を光電出力として取り出す自己走査形
光電累子走査回路が使用されている。この光電出力は、
光の強弱によって変化するものであるが、との光電素子
は、光がこの光電素子に照射されていなくとも、所定の
時間が経過すると所定量の電荷が蓄積されるという特性
を有している。第１図は、この光電素子の光電特性の模
式図を示すもので、横軸は光強度Ｅを示し、縦軸は電荷
蓄積量Ｑを示している。この第１図において、１．２．
３は電荷蓄積量の変化を示す電荷蓄積線であって、電荷
蓄積線１．２．３における電荷蓄積時間を符号Ｔ、　、
　Ｔ２．　Ｔ、で表現すると、電荷蓄積時間Ｔ１　＋　
Ｔ２　＋　Ｔ５は光強度Ｅが大きくなると共にこの順に
短かくなり、光電素子は光強度Ｅが大きくなると共にそ
れだけ早く電気的に飽和することとなるが、光強度Ｅが
小さくても、電荷蓄積時間が長くなると共に電気的に飽
和することとなる。そこで、光が当らなくとも光電素子
には電荷が蓄積されることとなり、その光電出力にはこ
れがダーク電流分として含まれることとなる。このダー
ク電流分として蓄積される電荷は、光強度Ｅが小さけれ
ば小さい程増大する可能性があると共に、光電素子の物
理特性に起因して高温・多湿の条件のもとでも増大する
。であるから、低光強度、高温多湿の条件のもとでは、
光電出力に対してダーク電流分の占める割合が相対的に
多くなり、焦点検出等を行なうに際しては誤差が大きく
なって焦点検出精度等の向上を図り難いという欠点を有
している。

本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、光電素子から取シ出される光電出
力に含まれているダーク電流分を取り除いて出力するこ
とができる光電出力のダーク電流補償回路を提供するこ
とにある。

以下に本発明に係る光電出力のダーク電流補償回路を図
面に基づいて説明する。

第２図において、１は自己走査形の光電変換素子部であ
って、この自己走査形の光電変換素子部１には、自己走
査形光型素子走査回路２と、光電変換素子列３と、受光
素子アレイ４とが設けられている。自己走査形光型素子
走査回路２は光電変換素子列３を順次一定方向に走査し
てこの光電変換素子列３を構成する光電素子Ｐ１＋Ｐ２
＋・・・＋Ｐｍ−１＋Ｐｍに蓄積されている電荷を光電
出力として取り出す機能を有している。受光素子アレイ
４は受光される光の平均的強度に応じた出力をなし得る
ものであシ、その強度分布に対応した位置に各光電素子
Ｐ１＋　Ｐ　２・・・＋　Ｐｍ−１＋　Ｐｍが配列され
るようになっており、その受光素子アレイ４の出力電圧
Ｖｍは駆動信号発生回路５に入力されている。駆動信号
発生回路５は後述する駆動回路６の駆動周期を変化させ
るためのもので、その詳細構成は駆動回路６と共に第３
図に示されている。

駆動信号発生回路５は、定電流源７と、コンパレータ８
と、アナログスイッチと、抵抗Ｒ１とから大略構成され
、コンパレータ８のマイナス端端子には、定電流源７と
抵抗Ｒ１とによって、しきい値Ｖｔが印加され、受光素
子アレイ４のアノード端子の出力電圧Ｖｍとこのしきい
値Ｖｔとが比較され、この出力電圧Ｖｍがしきい値Ｖｔ
を越えると同時にコンパレータ８から駆動信号が出力さ
れるものとなっており、アナログスイッチ９がオンされ
ると共にその駆動信号の出力が停止されるものである。

駆動回路６は、光電変換素子部１を駆動するためのもの
で、アンド回路１０と、フリップフロップ回路１１と、
７ビツトパイナリ力ウンタ回路１２ト、パルス発振回路
１３と、スタートパルス発生回路１４と、アンド回路１
５と、サンプリングパルス信号出力回路１６と、走査パ
ルス信号出力回路１７　、１８と、リセットパルス信号
出力回路１９とから大略構成され、２０〜２５はインバ
ータ素子である。フリップフロップ回路１１のＤ端子に
は電源電圧が印加され、そのＱ端子の出力はアンド回路
１０に入力されると共に７ビツトバイナリ力ウンタ回路
１２のリセット端子Ｒに入力されている。このフリップ
フロップ回路１１は、そのＱ端子の出力がＨ１コンパレ
ータ８の出力がＨのときリセットされて、そのＱ端子の
出力がＨからＬとなるものであり、カウンタ端子Ｃへの
入力に基づいてそのＱ端子の出力がＬからＨとなるもの
である。７ビツトバイナリ力ウンタ回路１２は、端子φ
１〜φ７を有しており、パルス発振回路１３からのパル
ス信号が入力されている。７ビツトバイナリ力ウンタ回
路１２はフリップフロップ回路１１のＱ端子の出力がＨ
のときリセットされるもので、そのとき、端子φ１〜φ
７の出力はＬである。

第４図の（イ）〜第４図の（ト）は端子φ１〜φ７から
出力される出力信号を示すもので、ここではパルス信号
の立ち下がりで出力されるようになっている。端子φ７
の出力はフリップフロップ回路１１のカウンタ端子Ｃに
入力され、端子φ７の出力がＨからＬとなると共に、７
ビツトバイナリ力ウンタ回路１２けリセットされてその
出力を停止する。第４図の（イ）はアント回路１５の出
力信号Ｌ１第４図の（す）はサンプリンクパルス信号φ
Ｂ、第４図の休）はスタートパルス信号Ｓｐ、第４図の
（ハ）はリセットパルス信号φｒ１第５図の（功は走査
パルスφＡ、第４図の（９は走査パルスφＢをそれぞれ
示すもので、ここでは、２つの走査パルスφＡ、φＢと
、１つのリセットパルス信号φ１とを用いて光電変換素
子列３の走査が行なわれるようになっている。なお、゛
スタートパルス信号Ｓｐはアナログスイッチ９をオンの
オフ制御する機能を有しており、駆動信号発生回路５は
、このスタートパルス信号Ｓｐが入力されると共にその
コンパレータ８のプラス端子がＶＢレベルに落とされて
元の状態に復帰する。

光電変換素子列３を構成する各光電素子Ｐ１１Ｐ２１・
・・、Ｐｍ−１＋Ｐｍのうち少くとも１つは遮光されて
いる。ここでは、走査方向終端に存在する光電素子Ｐｍ
よりも１つ手前に存在する光電素子Ｐｍ−１が遮光され
ている。これは、走査方向終端に存在する光電素子Ｐｍ
の光電出力は、端効果によって正確に取り出し得ないと
いう理由からである。光電素子Ｐｍ−１は暗室流分補償
用として使用されるもので、第５図には光電変換素子部
１の主要部の一例が示されており、この図において、Ｘ
１＋　Ｘ２　＋・・・Ｘｍ−１゜Ｘｍ　＋　Ｘｍ　＋１
はＦＥＴゲートを示すものであって、スタートパルス信
号Ｓｐと走査パルスφＡ、φＢとは自己走査形走査回路
２に入力されると共に、リセットパルス信号φｒはＦＥ
ＴゲートＸｍ＋１に入力されるようになっておシ、ＦＥ
ＴゲートＸ＋　＋　Ｘ２　ｒ　・・・Ｘｍ　−１＋　Ｘ
ｍは順次この順番にオンされて、各光電素子Ｐ　１ｒ　
Ｐ２　＋・・・ＰＰｍ−１１Ｐに蓄積された電荷が光電
出力Ｖｉとして信号線部から取り出されるようになって
いる。信号線２５から取り出された光電出力Ｖｉは、第
１図に示す増幅回路２６において増幅され、その増幅さ
れた光電出力■けサンプリングホールド回路２７ト、減
算回路２８とに入力されるようになっている。サンプリ
ングホールド回路２７は遮光されている光電素子Ｐｍ−
＋の光電出力をサンプリングホールドするためのもので
、第６図にはその詳細な構成が減算回路２８と共に示さ
れている。この第６図において、２９ハアナログスイツ
チ、３ｏはコンデンサ、３１はバッファアンプとしての
演算増幅器であって、アナログスイッチ２９はサンプリ
ングパルス信号φ８が入力されると共にオンされ、演算
増幅器３１けこのサンプリングパルス信号φＳが入力さ
れると同時に遮光された光電素子Ｐｍ−１の光電出力Ｖ
ｉを暗室流分としてサンプルホールドする。減算回路２
８は、差動アンプとしての演算増幅器３２と抵抗Ｒ２〜
Ｒ５とから大略構成され、その演算増幅器３２のプラス
端子には増幅された光電出力Ｖ１が入力され、そのマイ
ナス端子にはその暗室流分としての光電出力が入力され
、演算増幅器３２はこの増幅された光電出力から暗室流
分としての光電出力を取り除いて出力するものである。

次に作用を第７図〜第１０図を参照しつつ説明する。

第７図は、受光素子アレイ４の出力電圧Ｖｍと電荷蓄積
時間Ｔとの関係を出力電圧ｖｍ、スタートパルス信号Ｓ
ｐ　、バイナリカウンタ回路１２の端子φ７の出力を含
めて説明するためのもので、第７図の（イ）は受光素子
アレイ４の出力電圧Ｖｍの特性、第７図の仲）は駆動信
号の出力周期、第７図の（ハ）はバイナリカウンタ回路
１２の端子φ７の出力周期、第７図のに）はスタートパ
ルス信号の出力周期、第７図の（ホ）は光電出力の出力
特性を示すものであシ、駆動信号が発生されると共に、
スタートパルス信号Ｓｐが発生し、光電素子Ｐ１ｒ　Ｐ
２　＋　−＋　Ｐｍ−１＋　Ｐｍの走査が開始される。

第８図は走査パルスφ人、φＢ１リセットパルス信号φ
ｒと光電出力Ｖｉとの関係を示すタイミングチャート図
であって、第８図の（イ）は走査パルス−Ａ１第８図の
（ロ）は走査パルスφＢ、第８図の（ハ）はリセットパ
ルス信号φｒ１第８図のに）は光電出力を示し、光電出
力は、走査パルスφ人がＨであって走査パルスφＢがＬ
のときに取り出され、リセットパルス信号は各光電素子
毎に電荷を充電電圧として取シ出すために、ここでは走
査パルスφＢがＬとなっている状態の前後において出力
されている。

なお、この第８図において、ｖｌは遮光されている光電
素子Ｐｍ−１から出力される光電出力を示す。第９図は
減算回路から出力される光電出力と減算される前の光電
出力との関係を示す説明図であって、第９図の（イ）は
減算回路２８に入力される減算前の光電出力ｖｌを示し
ており、第９図の（ロ）はサンプリング信号φ８を示し
ており、第９図の（ハ）は暗室流分としてのサンプリン
グホールド電圧Ｖｄを示しておシ、演算増幅器３２から
はこのサンプリングホールド電圧Ｖｄ分だけ減算された
光電出力が出力され、第９図のに）は減算された光電出
力を示している。

受光素子アレイ４に蓄積される電荷は、光強度Ｅに依存
するから光強度Ｅが小さくなると、受光素子アレイ４の
出力電圧Ｖｍがしきい値Ｖｔに達するまでの時間が長く
なり、それに伴なって第８図に示すように光電素子列３
の電荷蓄積時間Ｔも長くなる。したがって、スタートパ
ルス信号の発生間隔、すなわち、そのスタートパルス信
号の周波数が光強度に応じてリニアに変化することとな
る。

光強度ＥがＥｌからＥ２に変化するときの光電特性は、
第１図に示すように、そのダイナミックレンジｄ１ノ範
囲において表わされる。このダイナミックレンジは電荷
蓄積時間をＴ１からＴ３まで変化させると、光強度Ｅ３
から光強度Ｅ４に変化したことと等価であって、ダイナ
ミックレンジをｄ２の範囲に拡大する結果となる。

次に、第１０図は光強度Ｅの変化に対するスター光電 トパルスＳｐおよび砂≠吋出力■の関係を示したもので
あり、光強度が小さくなるとスタートパルス力の特性線
、３５はスタートパルスの発振周波数特性線をそれぞれ
示している。

ところが本発明ではこのダーク電流分を取り除くように
しているからその補償が完全になされ１、％４出力は第
１０図の破線で示すように光強度が小さい値のときでも
大きいときと同様に一定なものとなる。

以上説明したように、本発明に係る光電出力のダーク電
流補償回路によれば、光電素子の少くとも１つを遮光し
てその遮光された光電素子から取り出される光電出力を
ダーク電流分として光電素子から取り除くようにしてい
るから、ダーク電流分の含まれていない光電出力を得る
ことができ特に低光強度でのりニアリティの確保および
ダイナミックレンジの拡大を図り得る。

なお、との光電出力のダーク補償回路では、サンプルホ
ールドされて減算するダーク電流分としての光電出力は
、現に走査している際に取り出されるダーク電流分とし
ての光電出力ではなくて、その走査直前にサンプルホー
ルドされたダーク電流分としての光電出力であるが実際
上その影響は全く無視される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光電素子の光電特性の模式図、第
２図は本発明に係る光電出力のダーク電流補償回路のブ
ロック回路図、第３図は本発明に係る駆動信号発生回路
と駆動回路との詳細回路図。 第４図は本発明に係る駆動回路の出力信号のタイミング
チャート図、第５図は本発明に係る自己走査形光型素子
駆動回路の詳細図、第６図は本発明に係るサンプリング
ホールド回路と減算回路の詳細図、第７図ないし第９図
は本発明に係る光電出力の暗電流補償回路の作用を説明
するために使用する詳細タイムチャート図、第１０図は
本発明に係る光電出力の暗電流補償回路の光強度と光電
出力との関係を示す説明図である。 ２・・・自己走査形光電素子走査回路、３・・・光電素
子列、５・・・駆動信号発生回路、６・・・駆動回路、
２７・・・サンプルホールド回路、２８・・・減算回路
、Ｐ　１＋　Ｐ　２１・・・Ｐｍ・・・光電素子、φ８
・・・サンプリングツくルス信号、φ人、φＢ・・・走
査パルス、φｒ・・・リセットパルス信号、Ｔ・・・電
荷蓄積時間。 出願人　旭光学工業株式会社 第１図 ｄ２ 第２図 ■ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電荷が蓄積される複数個の光電素子のうちの少くとも１
   つがダーク電流を取り出すために遮光されている光電変
   換素子列と、 該光電変換素子列を順次一定方向に走査して前記光電素
   子の各々に蓄積されている電荷を光電出力として収り出
   す自己走査形光型素子走査回路と、該自己走査形光型素
   子走査回路の後段に設けられ、かつ、遮光されている光
   電素子の光電出力が入力されて、その遮光されている光
   電素子から取り出される光電出力をダーク電流分として
   サンプリングホールドするサンプリングホールド回路と
   、該サンプリングホールド回路の後段に設けられ、前記
   ダーク電流分としての光電出力と前記ダーク電流分とし
   ての光電出力以外の光電出力とが入力されて、該光電出
   力からそのダーク電流分としての光電出力を差し引いて
   出力する減算出力回路とを備えたことを特徴とする光電
   出力のダーク電流補償回路。