JPS6074878A - 光電変換器の蓄積時間補正装置 - 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、入射光の平均的強度を基に自動利得制御を行
う蓄積型自己走査素子から成る光電変換器の蓄積時間補
正装置に関するものである。

従来、例えばカメラ等の自動焦点検出装置において、受
光センサとしてＣＯＤ　（電荷結合素子）等の蓄積型自
己走査素子が使用されることがある。この種の素子では
一定時間電荷を蓄積し、演算処理に適当なレベルまで電
荷が蓄積したところで、信号の転送を行うように構成さ
れている。しかし、蓄積時間が長ずざると電荷量がオー
バーフローし、受光量と蓄積電荷量が比例しなくなるし
、逆に蓄積時間が短か過ぎると、信号が暗電流等の雑音
に埋れ十分なＳ／Ｎ比がとれなくなる。

このため、カメラ等の自動焦点検出装置に蓄積型自己走
査素子を用いる場合には、被写体輝度に応じて蓄積時間
を変化させ、常に適正なレベルの蓄積電荷量が転送され
るようにすることが好ましい。

蓄積型自己走査素子を用いて適正レベルの出力を得るた
めには、従来では初期設定した蓄積時間で先ず信号を取
り込み、その信号の大きさに応じて蓄積時間を段階的に
変化させ、所定の信号レベルに達した後にその信号を演
算することが行われている。この方法はリアルタイムで
蓄積時間を決定１ているのではなく、予測による蓄積時
間の決定法である。このため、蛍光灯のように電源周波
数で点滅している光源によって照明された被写体を撮影
する場合には、蓄積の開始時期を光源の点滅周期と同期
させる必要が生ずる。例えば、広く使用されている商用
電源周波数５０８２．６０Ｈｚの両方に同期させようと
すると、画周波数の最大公約数である１０）１ｚ、即ち
１００ミリセカンド毎に蓄積を開始すればよいことにな
る。しかし、この方法では蓄積時間が短いときも１００
ミリヤカンド毎にしか新しいデータが得られず、自動焦
点検出のための演算時間が長くなってしまう欠点がある
。

この５０Ｈｚ、６０Ｈ２の同期を行わずに、演算に用い
る主センサである光電変換素子の横に被写体の平均的輝
度をモニタするための別の光電変換素子を補助センサと
して配置し、この補助センサの）出力によって蓄積時間
をリアルタイムで決定する方法も提案されている。とこ
ろが、主センサが多数ビットで構成されたラインセンサ
である場合には、被写体の輝度分布・コントラスト等に
よって、成る１つのビットの蓄積量のピーク値と、全て
のビットの蓄積量の平均値との関係が大きく変化する可
能性がある。補助センサによって主センサに入射する被
写体の平り的輝度を測定し、この平均値が一定の値に達
したところで主センサの蓄積を停止するというこの方法
では、主センサの成るビットでは既に蓄積量がａ和して
いる場合もあり、得られた信号が必ずしも被写体の輝度
パターンと一致しなくなるという欠点がある。

本発明の目的は、上述の従来例の欠点を除去するために
、補助センサにより入射光の平均的強度に基づき蓄積時
間を決定しながらも、主センサのピーク出力に基づいて
蓄積時間の決定に補正を与え、被写体パターンの輝度分
布に影響を受けることなく、適正レベルの主センサ出力
を得ることを可能とした光電変換器の蓄積時間補正装置
を提供することにあり、その要旨は、多数ビットの蓄積
型自己走査素子から成る光電変換器への入射光の平均的
強度を基にその蓄積時間を補正する装置であって、入射
光の平均光量を検出する手段と、前記光電変換器から読
み出した出力信号中の最大値を基にした基準値を出力す
る手段と、前記平均光量を前記基準値と比較する手段と
、前記比較手段の出力に基づき前記光電変換器の電荷蓄
積時間を制御する手段とを有することを特徴とするもの
である。

以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図において、１は単一の画素から成る補助センサで
あり、この補助センサ１に並列して補助センサｌとほぼ
同じ長さを有し、自動合焦用セ、ンサとして使用され、
ｎビットの画素から構成された光電変換素子である主セ
ンサ２が配置され、この主センサ２の出力は転送ゲート
３を介してシフトレジスタ４に入力するようになってい
る。このシフトレジスタ４の出力は、無検出処理回路５
に出力されると共に、ピークホールド回路６を経て比較
回路７ａ、７ｂに接続され、比較回路７ａ、７ｂの一方
の入力である電位Ｅａ、　Ｅｂ　（Ｅａ＞Ｅｂ）とそれ
ぞれ比較される。比較回路７ａ、７ｂの出力はプリセッ
タブルアップダウンカウンタ８ａの入力端に接続され、
ワンショットマルチバイブレータ９からの出力タイミン
グにより、アップダウンカウンタ８ａからは例えば２値
信号から成るビット信号がＤ／Ａ変換回路１０に出力さ
れている。

このＤ／Ａ変換回路１０の出力は比較回路１１の一方の
入力端に接続され、更に比較回路１１の他方の入力端に
は補助センサ１の出力が接続されている。比較回路１’
ｌからは転送データ制御信号発生回路１２に信号が送ら
れ、この信号発生回路１２から転送ゲート３及びクロッ
クカウンタ１３に制御信号及びクリア信号が出力される
ようになっている。また、クロックパルスが主センサ２
、転送ゲート３．クロックカウンタ１３に送られ、クロ
ックカウンタ１３はその計数値が設定値に達すると、自
己クリアすると共にワンショットマルチバイブレータ９
に信号を送り、このマルチバイブレータ９を作動させる
ようになっている。

この第１図において、始動時においてアップダウンカウ
ンタ８ａは初期値がプリセットされており、クロックカ
ウンタ１３においてクロックパルスが設定値に達すると
、ワンショットマルチバイブレータ９を介してアップダ
ウンカウンタ８ａに出力が送られ、アップダウンカウン
タ８ａから初期値がＤ／Ａ変換回路１０に出力され、Ｄ
／Ａ変換回路１０においてアナログ量に変換される。そ
して、その出力は比較回路１１において補助センサ１の
出力と比較され、補助センサｌの出力が１廻ると、比較
回路１１から転送データ制御信号発生回路１２を介して
転送ゲート３に出力が送られ、主センサ２の蓄積電荷量
はクロックパルスに従ってシフトレジスタ４を経由して
ピークホールド回路６に出力されることになる。この信
号は合焦検出処理回路５において、撮影レンズの合焦判
定に用いられるがここではその説明は省略する。

転送ゲート３への出力と同時に信号発生回路１２からは
クロックカウンタ１３に信号が送られ、クロックカウン
タ１３はリセットされ再びｌから計数を開始する。主セ
ンサ２から取り出された信号はピークホールド回路６に
おいて、その中の最大ビット値がピーク値として出力さ
れる。ピークホールド回路６の出力は比較回路７ａ、７
ｂに送信され、ピーク値が電位Ｅａよりも高ければ比較
回路７ａから「１」が出力され、アップダウンカウンタ
８ａに１が加算される。また、ピーク値が電位Ｅｂより
も低ければ比較回路７ｂから「１」が出力され、アップ
ダウンカウンタ８ａから１を減算する。また、ピーク値
が電位ＥａとＥｂとの間にあれば、アップダウンカウン
タ８ａの計数値は適正であり、比較回路７ａ、７ｂから
の出力はない。

従って、アップダウンカウンタ８ａの出力は、同一被写
体であれば次第にピーク値の大、きさに基づく値となり
、転送ゲート３を作動させる時点での補助センサ１の蓄
積量が、主センサ２のピーク（直が適切な値として得ら
れるように制御されることになる。かくすることにより
、リアルタイムで蓄積時間を決定されることになり、従
来例のような例えば照明光に対する５０Ｈ２，６０Ｈｚ
の同期は全く必要としない。

第２図は他の実施例であり、第１図と同一の符号は同一
の部材、回路を示している。この場合、ピークホールド
回路６の出力は多数個の比較回路列７に入力され、それ
ぞれ異なる電位と比較され、その出力は例えば複数個の
フリップフロップ回路から構成されるプリセッタブルア
ップダウンカウンタ８ｂに接続されている。この比較回
路列７は多数個の比較電位と比較され、ピーク値を先の
実施例よりも細かく比較しているので、アップダウンカ
ウンタ８ｂではよりきめ細かな入力情報が得られる。

ここで第３図（ａ）　、　（ｂ）に示すような、明部と
暗部の輝度は同じでも輝度分布の異なる２つのパターン
Ｐ１、Ｐ２の被写体を考えてみる。補助センサｌの受光
部の長手方向の長さは、主センサ２のそれと同一とする
と、補助センサ１は主センサ２の出力の平均値を見てい
ると考えてよいから、第３図（ａ）　、　（ｂ）の被写
体の対する補助センサｌの出力は、それぞれ第４図のα
、βで示すような特性に従って変化する。そこで、＄１
図、第２図のＤ／Ａ変換回路１０から出力される比較電
圧を、第４図の点線で示すように一定値に定めておくと
、第３図の（ａ）と（ｂ）では被写体の明部輝度が同じ
であるにも拘らず、補助センサ１の出力が先の一定値の
比較電圧に達するまでの時間が異なる。即ち、蓄積時間
が異なるために、主センサ２の出力のピーク値は大きく
異なってしまうことになる。

また例えば、第５図（ａ）　、　（ｂ）に示すようにｎ
ビットから成る主センサ２に、被写体の明部輝度が同一
で主センサ２の長手方向に長さが異なる２つのパターン
の被写体が入射している状態を考えてみる。この場合に
、第５図（ａ）ではｎビットの全てに同一輝度の光が入
射したときに、１ビット当りＡという量の電荷が蓄積し
たことを表している。つまり、主センサ２全体でｎｓＡ
という電荷が蓄積したときに、補助センサ１の出力が比
較回路１１の比較電圧に達し蓄積が終了することになる
。このとき、第５図（ｂ）に示すように同一輝度の光が
主センサ２のＮ番目の成る１ビツトだけに入射したとす
ると、補助センサ１は主センサ２の出力の平均値を見て
いるので、（ａ）と同じくｎ・Ａという電荷量が蓄積し
たときに蓄積が終了する。つまり、この場合の蓄積時間
は（ａ）の場合に比べてｎ倍長くなり、主センサ２の出
力のピーク値はｎｓＡとなる。

このように、例えば１００ビツトのラインセンサから成
る主センサ２を使用した場合には、被写体の輝度分布に
よって成るビットに蓄積する電荷量は１００倍も異なっ
てしまう可能性がある。しかし、一般にラインセンサの
１ビツトに蓄積可能な電荷量の最小値と最大値の比、つ
まり自己走査素子のダイナミックレンジは、素子の雑音
レベルと光電変換部・シフトレジスタ部の最大電荷容量
によって定まり、これはｌＯ倍秤度である。このため、
単に主センサ２により主センサ２に入射する光の平均的
輝度を測定し、その値が一定値に達した時点で蓄積を止
めるという方法では、上述のように多ビットのラインセ
ンサでは自己走査素子のダイナミックレンジが足りなく
なり、蓄積電荷量のオーバーフローや信号が雑音に埋れ
てしまい、後の合焦検出処理回路での演算が不正確なも
のとなり易い。

そこで本実施例においては、上述したようにＤ／Ａ変換
回路１０から出力される比較電圧を可変とし、Ｄ／Ａ変
換回路１０の出力を主センサ２の出力ピーク値に応じて
決定するような補正回路を設け、被写体パターンに左右
されずに適正な蓄積時間を決定できるようにしている０
例えば、第６図に示すように７ツプダウンカウンタ８ａ
の出力であるビット信号を選定することにより、Ｄ／Ａ
変換回路ｌＯの出力電圧をＥｌ、Ｅ２、・・・、Ｅｌ６
まで１６段階に可変できるものとする。

ここで、作動開始時点でＰ点に２価値号を初期値として
プリセットすると、Ｄ／Ａ変挽回路１０の出力電圧はＥ
８という電圧が設定されることになり、最初は補助セン
サｌの出力電圧がＥ９を上廻った時点で、転送データ制
御信号発生回路１２から制御信号出力が発生して蓄積が
終了する。

もし、主センサ２の出力のピーク値が予想レベル範囲、
つまり電位ＥａＮＥｂの間にない場合には、前述したよ
うにピークホールド回路６の出力によって比較回路７ａ
・又は７ｂに信号が発生し、この信号によってアップダ
ウンカウンタ８の出力をアンプ方向或いはダウン方向に
シフトし比較電圧を変化させる。そして、この順序を繰
り返すことにより、適正信号レベルの出力を主センサ２
から得る蓄積時間を決定することができる。

第２図に示す第２の実施例では、第１図の第１の実施例
において比較回路７ａ、、７ｂの代りに多数個の比較電
位を有する比較回路列７を、配しているが、基本的な動
作は第１の実施例と同様である。主センサ２の出力のピ
ーク値が予想レベル範囲にない場合には、比較回路列７
からきめ細かな信号を発生できアップダウンカウンタ８
ｂのシフト回数を減少することができる。このため、ア
ップダウンカウンタ８ｂの初期値が、適正信号レベルを
得る蓄積時間と大きくずれていた場合でも、先の実施例
よりも迅速に適正蓄積時間を決定することができる。

なお上述の２つの実施例では、補助センサ１を主センサ
２の横に並べて配設したが、補助センサ１を透明電極に
よって主センサ２上に重ねて配設することも可能である
。また、合焦検出処理回路５では主センサ２からの出力
信号を用いて合焦判定を行うわけであるが、比較回路７
からの信号を受けてピーク値が成る範囲から外れている
場合には、誤検出を防止するために演算を実施しないよ
うにしてもよい。

以上説明したように本発明に係る光電変換器の蓄積時間
補正装置によれば、蓄積時間決定用の補助センサの出力
に、主センサのピーク出力に基づいて補正をかけるため
の回路を付加することによって、主センサの蓄積開始時
期の照明用電源周波数との同期を不要とし、かつ入射光
輝度分布の違いによって主センサ出力が雑音レベルに埋
れたり、オーバーフローして不正確な信号となることを
防止し、常に適正レベルの主センサ出力を得ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る光電変換器の蓄積時間補正装置の実
施例を示し、第１図は第１の実施例の構成図、第２図は
第２の実施例の構成図、第３図（ａ）　、　（ｂ）は被
写体パターンにより補助センサに表れる信号の説明図、
第４図は第３図（ａ）　、　（ｂ）に対応する補助セン
サの出力対時間のグラフ図、第５図（ａ）　、　（ｂ）
は被写体パターンと主センサの出力信号と電荷蓄積量と
の関係のグラフ図、第６図はビット信号とＤ／Ａ変換回
路の出力の対応関係図である。 符号１は補助センサ、２は主センサ、３は転送ゲート、
４はシフトレジスタ、５は合焦検出処理回路、６はピー
クホールド回路、７は比較回路列、７ａ、７ｂは比較回
路、８ａ、８ｂはプリセッタブルアップダウンカウンタ
、９はワンショットマルチバイブレータ、１０はＤ／Ａ
変換回路、ｌｌは比較回路、１２は転送データ制御信号
発生回路、１３はクロックカウンタである。 特許出願人　キャノン株式会社 第１ＩＩ 第３１１１ （（１）　（ｂ） 第４図 第５図 ＣＧ） 第６図 手続補正書（自発） 昭和５９年６月７日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ２、発明の名称 光電変換器の蓄積時間補正装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都大田区下丸子三丁目３０番２号名称（Ｚｏ
ｏ）キャノン株式会社 代表者　賀来龍三部 ４、代理人 〒１２１東京都足立区梅島二丁目１７番３号梅島ハイタ
ウンＣ−１０４ （１）明細書第６頁第７行目の「無検出処理回路５」を
ｒ合焦検出処理回路５」と補正する。 （２）図面第１図、第２図、第４図を別紙の通り−る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　多数ビットの蓄積型自己走査素子から成る光電変
   換器への入射光の平均的強度を基にその蓄積時間を補正
   する装置であって、入射光の平均光量を検出する手段と
   、前記光電変換器から読み出應た出力信号中の最大値を
   基にした基準値を出力する手段と、前記平均光量を前記
   基準値と比較する手段と、前記比較手段の出力に基づき
   前記光電変換器の電荷蓄積時間を制御する手段とを有す
   ることを特徴とする光電変換器の蓄積時間補正装置。 ２、前記光電変換器に入射する平均光量を検出する手段
   は、主センサである前記光電変換器の近傍に配置した補
   助センサとした特許請求の範囲第１項に記載の光電変換
   器の蓄積時間補正装置。 ３、前記光電変換器から読み出した出力信号中の最大値
   を基にした基準値を出力する手段は、最大値が適正レベ
   ルとして前記光電変換器から得られるような基準値をめ
   る回路により実現するようにした特許請求の範囲第１項
   に記載の光電変換器の蓄積時間補正装置