JPS61167916A - 焦点検出装置 - 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】 １ｍ この発明は、自己走査型イメージセンサーを用いたカメ
ラの焦点検出装置に関する。

」乳Ｕ 従来、第４図に示すような光学系をカメラの焦点検出装
置に用い、その像検出センサ（６８）としてＣＣＤ（Ｃ
ｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）と称され
る自己走査型イメージセンサ−を用いることが公知であ
る。このＣＯＤは、周知のように多数のホトダイオード
が一列に配してあり、各ホトダイオードが発生する光電
流を電荷蓄積部にて積分し、ある積分経過時点で外部か
ら信号を与えて積分電荷を電荷転送部へ移し、各蓄積電
荷に応じた電圧信号を像信号として直列的に出力するよ
うに構成しである。又、このＣＣＤには、適度なレベル
を持った像信号を出力させる目的で、像の平均的な明か
るさに応じて光電流の積分時間の制御を行うモニター回
路が設けである。このモニター回路は、ＣＣＤのホトダ
イオードに隣接して別にホトダイオード（モニターホト
ダイオードという）を有し、このモニターホトダイオー
ドが発生する光電流をホトダイオードにおける光電流の
積分開始と同時に積分し、この積分値が予め定めたレベ
ルに達したときこれを検出して信号（シフトパルスとい
う）を発生せしめ、このシフトパルスに応答してホトダ
イオードアレーにおける積分電荷を電荷転送部へ移すよ
うに構成したものである。尚、この積分電荷の電荷転送
部へのシフトによってその回の像信号採取のための積分
が終了する。

一方、ＣＯＤは、外部から入力される転送りロックに同
期して電荷転送部の電荷が出力へ向けて転送される。そ
して、前記シフトパルス転送りＣ１−７りの１周期内の
特定の位相区間でのみＣＣＤへの入力が許されるように
ＣＣＤの内部回路が構成されている。したがって、モニ
ターホトダイオードの光電流による積分値が所定レベル
に達したとしても、その時点が転送りロックの特定位相
区間と一致していなければシフトパルスを発生するわけ
にはいかず、特定位相区間が訪れるまでシフトパルスの
発生を待つ必要がある。この待ち時間の間において余分
の積分が行われ、特にＣＣＤへの入射光強度が大きい場
合、その待ち時間の開に進行する積分によって積分が飽
和してしまって、出力される像信号は信号として役に立
たなくなってしまう。この待ち時間は、最も長くて転送
りロックの１周期分足ずのものであり、積分の飽和が問
題となるのは、積分時間が転送りロックの周期と同程度
かあるいはその周期よりも短くなるような場合である。

本願出願人ハ、ＷＩＩＩＩＨ５８−２３０３７２号にお
いて、モニターホトダイオードによる積分が所定レベル
に達してからシフトパルスの発生が許可されるまでの待
ち時間の開に余分に積分が進んでしまうという問題を解
決するために、モニターホトダイオードによる積分が所
定レベルに達したことが検出されると、この検出信号に
応答して転送りロック発生回路をしてシフトパルスの発
生が許可される特定位相区間を強制的に発生せしめるよ
うにすることを提案した。この提案によって上記の問題
は大幅に解決を見たのである。ところがさらに問題を追
求すると、次の点が明らかとなって米だ。前記特願昭５
８−２３０３７２号においでは、モニターホトダイオー
ドによる積分が所定レベルに達したとき特定位相区間に
対応する転送りロックを強制的に発生せしめておいて、
次いでシフトパルスを発生せしめて積分電荷を電荷転送
部へ移すのであるが、この間つまりモニターホトダイオ
ードによる積分が所定レベルに達した時点から積分電荷
が電荷転送部へ移される時点までの間にも時間の経過が
存在し、やはりその開においても余分の積分がすすめら
れるのである。この時間経過期間は転送りロックの周期
に比べると十分に短いものではあるが、ＣＯＤへの入射
光が極めて明るく積分時間がその時間経過期間と同程度
（らいに短（なる場合は前述と同様にＣＯＤにおける積
分の飽和が問題となる。すなわち、上記時間経過期間の
存在が、焦点検出にとって有効に機能する像信号を生じ
うるＣＣＤへの入射光強度の最大限界を規制するものと
して現われるのである。

ｌ歎 本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、上記
の入射光強度の最大限界を更に押し広げることにより、
さらに明るい焦点検出対象に対して焦点検出能力を持っ
た焦点検出装置を提供することを目的とするものである
。

′」１ 本発明は、前記の時間経過期間を見込んで、モニターホ
トダイオードによる積分が所定レベルに達する以前にシ
フトパルスを発生せしめる動作を開始するように構成し
たもので、モニターホトダイオードによる積分が第一の
所定レベルに達した時点を検出する第一の積分レベル検
出手段を設けるとともに、モニターホトダイオードによ
る積分が第一の所定レベルより小さい第二の所定レベル
に達した時点を検出する第二の積分レベル検出手段を設
け、積分開始時点から予め定めた時間経過時点までの間
以内においては上記第二の積分レベル検出手段の出力を
上記第一の積分レベル検出手段の出力に代えて用いるよ
うにしたことを特徴とするものである。

Ｋ１に 本発明の基本回路構成を示す第１図に基づいて本発明の
概要をまず説明する。第１図においてイメージセンサー
（２）は、多数のホトダイオードが一列に配しであるホ
トダイオードアレー（４）とこのホトダイオードアレー
（４）に隣接して設けたモニターホトダイオード（６）
を含むとともに、モニターホトダイオード（６）および
各ホトダイオードが発生する光電流を積分する不図示の
積分手段、この積分手段を外部から与えられる単パルス
信号（クリアパルスという）によってクリアするクリア
回路（８）、前記積分手段の積分電荷を外部から与えら
れる単パルス信号（シフトパルスという）によって電荷
転送部（１２）へ移すシフト回路（１０）等を備えてい
る。モニターホトダイオード（６）が発生する光電流の
積分出力は、端子（１４）から出力され、ホトダイオー
ドアレー（４）で採取された像信号は転送りロックに同
期して端子（１６）から順次出力される。出力された像
信号は焦点検出回路（２４）に与えられ撮影レンズのデ
フォーカス量およびその方向が検出される。尚、焦点検
出回路（２４）の構成自体は本発明にとって直接の関係
はないので説明は省略するが、例えば特開昭５９−１２
６５１７号に示されるような公知の手段を用いればよい
。

次に転送りロック発生回路（２２）は、イメージセンサ
（２）の電荷転送動作に必要な転送りロックを発生し、
さら端子（２３）を介して外部から与えられる単パルス
゛信号に応じて、イメージセンサ（２）がシフトパルス
を受は付ける状態となる前述した特定位相区間に対応す
る相の転送りロックを生成する。　ここで説明の便宜上
第１図において、モニターホトダイオード（６）による
積分電圧は接地レベルから正の方向に増加するものとす
る。

電圧比較回路（２６）と参照電圧源（２８）はモニター
ホトダイオード（６）による積分電型が第１のレベル■
１に達した時点を検出する第１の積分レベル検出回路（
３０）を構成する。同様に電圧比較回路（３２）と参照
電圧源（３４）は積分電圧が第２のレベル■２に達した
時点を検出するｔＩＩＩ２の積分レベル検出回路（３６
）を構成する。これら第１および第２の積分レベル検出
回路（３０）、（３６）は、与えられる積分電圧がそれ
ぞれの参照電圧源（２８）、（３４）による電圧レベル
Ｖ　、、Ｖ　２に達したとき出力の状態を“低”（論理
値Ｏ）から“高″（論理値１）の電圧に反転する。第１
のレベルｖ１に対して第２のレベルは例えばＶ、＝４Ｖ
２のごとく小さく設定される。積分の進行に伴なって積
分電圧が上昇して行くと、まず第２の積分レベル検出回
路（３６）の出力が１高”電圧の状態へ反転し、その後
に遅れて第１の積分レベル検出回路（３０）の出力が“
高”電圧の状態へ反転する。

ここで、第１の積分レベル検出回路（３０）によって積
分レベル到達が検出される時点までの時間を通常の入射
光強度に対する正規の積分時間として用いるに適するよ
うにレベル■。は設定しであるものとする。したがって
、第２の積分レベル回路（３６）によって積分電圧がレ
ベル■２に達したことが検出された時点はまだ正規の積
分時間に達していない時点であり、Ｖ、＝４Ｖ２という
条件の下では正規の積分時間の４分の１の経過時点とい
うことになる。

次にＡＮＤデート（３８）、（４０）及びＮＯＴ回路（
４２）はタイマー（４４）の出力に応じて電圧比較回路
（２６）、（３２）の出力のいずれかを選択する。タイ
マー（４４）は、イメージセンサ（２）のホトダイオー
ド７レー（４）およびモニターホトダイオード（６）の
光電流の積分開始と同時に計時を開始し、予め定めた時
間を計時終え、るまでの開、“高”電圧信号を出力する
。したがって予め定めた時間以内に電圧比較回路（３２
）から“高”電圧が出力されると、その電圧はＡＮＤデ
ー）　（４０）を介して○Ｒデー）（４６）に伝えられ
る。予め定めた時間経過後は電圧比較回路（２６）から
の４高”電圧がＡＮＤデート（３８）を介してＯＲデー
ト（４６）に伝達される状態となる。シフトパルス発生
回路（５０）は、ＯＲデート（４６）を介して与えられ
る“高”電圧信号に応答してシフトパルスとして用いら
れる単パルスを発生する。この場合、システム制御回路
によって伝送りロック発生回路（２２）に命令が発せら
れ、これを受けて転送りロア２発生回路（２２）は、イ
メージセンサ（２）がシフトパルスを受は付ける状態と
なる特定位相区間に対応する相の状態の転送りロックを
発生する。

次いで、第２図および第３図を参照して第１図の回路の
動作を説明する。第２図（ａ）は、第１図の回路におい
て第２の積分レベル検出回路（３６）を付加しない場合
の動作を説明するグラフであり、直＃１（５４）はモニ
ターホトダイオード（６）に、ある強度の光が入射した
場合の積分電圧（モニター電圧ともいう）を示す。時刻
計〇において積分が開始され、時刻１．においてモニタ
ー電圧が第１のレベルに達することが示しである。時刻
し。

においで第１の積分レベル検出回路（３０）は、第２図
（ｂ）に示すように“高”電圧を出力する。この“高”
電圧がシフトパルス発生回路（５０）に与えられるとす
ると、第２図（ｅ）に示すようにシフトパルスは回路構
成上の制約から時刻ｔ１より遅れて発生する。尚、この
回路構成上の制約については後述する。、さて、シフト
パルスに応答してイメージセンサ（２）の各ホトダイオ
ードによる積分電荷が電荷転送部（１２）ヘシフトされ
るのであるが、実際のシフトの時点はシフトパルスの立
上りの時、りｔ２である。したがって積分はｔ２の時点
まで続打されることとなり、時刻ｔ１からｔ２までの間
（応答遅れ時間という）余分な積分がなされてしまう。

第２図（、）に見るようにモニター電圧が積分開始時点
上〇から第１のレベルに達する時点１．までの時間（正
規の積分時間という）が応答遅れ時間（１＋〜ｔｚ）と
同程かそれよりも短くなるような領域では積分が過剰と
なり、飽和の恐れが多分に生ずるようになる。第２図（
ａ）に示す場合では、時間ｔ。

からｔ２までの間にレベルＶコに達する積分がなされて
おり、これは第１のレベル■１に対して１．７倍近くに
当る。第１のレベル■１は、このレベルまで積分を行っ
た場合、極端に高い明暗のコントラストを持った被写体
を除いた通常の被写体を焦点検出の対象とした場合に、
焦点検出対象領域内の明暗部々に対応する像信号のレベ
ルがイメージセンサのダイナミックレンジ内に納まるも
のとして実験等に基づいて設定した値である。このレベ
ルを越える設定については越える度合が大きくなればな
る程、像信号はダイナミックレンジから外れて飽和を生
じてしまう危険性が増大し、第２図（ａ）のように１．
７倍にも達する場合は、その危険性は多分に大きい。こ
こで応答遅れ時間は例えば５μ秒程度であるがこの時間
に比べて正規の積分時間が例えば２０μ秒程度に長くな
れば、応答遅れ時間による過剰積分は問題視するには及
ばないことは明らかであろう。

第３図は、第１図の回路における第２の積分レベル検出
回路（３６）を用いた場合の動作及びその効果を示すグ
ラフである。第３図（ａ）は第２図（、）のグラフに対
応し、第２のレベル■２は第１のレベルの４分の１に設
定しである。第２の積分レベル検出回路（３６）はモニ
ター電圧が第２のレベル■２に達した時点し、から第３
図（ｂ）に示すように“高”電圧を出力するが、この“
高”電圧は第３図（ｄ）に示すようにタイマー（４４）
が“高”電圧を出力している斯間Ｗに出力されたものに
限ってシフトパルスを発生せしめるための信号として後
段の回路において利用される。

さて第３図（、）においてモニター電圧が第２のレベル
■２に達した時点から若干時間だけ遅れてシフトパルス
が発生され、その立下りの時点し、で積分電荷が電荷転
送部へシフトされて積分が終了する。この時点のモニタ
ー電圧は■、のレベルであるが第３１Ｎ（ａ）に示す例
においてはレベルＶ、は正規の積分レベルである第１の
レベルＶ１に比べて若干低くなっている。しかしこのこ
と自体は焦点検出にとって何等障害とはならない。ただ
し、第１のレベル■１というのは、このレベルまで積分
をしなければならないというような絶対的な条件を与え
るものでなく、このレベルまで積分を行えば焦点検出に
とって都合のよい像信号が得られる場合の数が確率的に
最も大きくなるであろうと期待して設定したものである
。問題は過剰な積分によって像信号に飽和が生じ、像の
持つ情報量が削がれてしまって、その結果、焦点検出°
の制度が劣化してしまうことにあり、本発明によれば第
２図と第３図との対比からも明らかなように、飽和を生
ずるような場合の数を減少せしめ、さらに輝度の高い被
写体に対して、通常輝度の被写体の場合と同様な焦点検
出精度を保証するのである。本発明により入射光の最大
強度限界を約２倍に広げることができる。

次に本発明の実施例について詳細に説明する。

実施例の全体回路を示す第５図において、（２）は第６
図により詳細な構成を示すイメージセンサであり、その
概略は第１図において説明した。

（７０）は、イメージセンサ（２）における電荷転送駆
動を行うための転送りロックを発生する転送りロックパ
ルス発生回路である。（８２）は、具体的な構成を示す
第７図を参照して後述する回路で、前記モニターホトダ
イオードの出力に基づいて、イメージセンサにおける積
分時間の制御を行うための信号をつくり出すとともに、
モニターホトダイオードに入射する光強度が予め設定し
た複数のレンジのどこに入るかを検出し、その検出結果
に応じてイメージセンサからの像信号を上記レンジに予
め対応付けしであるゲイン倍数だけ増幅する機能等を有
する。（８４）は、回路（８２）を介して与えられる像
信号に基づいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦
点検出ブロックである。

（８６）は、各回路ブロック（２）、（８２）、（８４
）等の制御動作を行うシステム制御回路で、マイクロコ
ンピュータが利用される。ＡＮＤデー）　（８８）ｔ（
９０）、ＯＲデート（９２）、Ｒ−３７リツプ７０ツブ
（９４）、Ｄ７リツププロツプ（９６）、（９８）から
なる部分は、後述するように、シフトパルスを発生する
シフトパルス発生回路（５０）を構成する。

（ｉｏｏ）は周期２μ秒のクロックパルスを発生する。

パルス発生器である。

次にイメージセンサ（２）について第６図を参照して説
明する。ホトダイオード列（４）は、例えば１３０個の
ホトダイオードが２５μｍのピッチで並べられている。

このうち、右から数えて６番目から１５番目までのホト
ダイオードの受光面には遮光マスクが付しである。焦点
検出のための像信号は、第４図に示すように撮影レンズ
（６０）における射出瞳の互いに異なる領域を通り、リ
レーレンズ（６２）を通過した後結像レンズ（６４）、
（６６）によって結像されるそれぞれの像に対応するも
のとして、ホトダイオード列（４）における２９番目か
ら５７番目までの２９個のホトダイオードの部分から（
基準部という）からと７９番目から１１６１６番目の３
８個のホトダイオードの部分（参照部という）からのも
のを使用する。ホトダイオード列（４）の基準部の両端
からそれぞれホトダイオード５個を除いたものに相当す
る。すなわち基準部に対して６５％程の長さである。尚
、このホトダイオード（６）を参照部の方に設けるよう
にしてもよい。

このようにモニターホトダイオード（６）を基準部に対
して短く設定しである理由は次のようである。今、低い
輝度を背景にした高い輝度の被写体に対してピントを合
わせようとする場合において、検出領域すなわちホトダ
イオード列（４）の基準部の領域に対して第９図（ａ）
のような像かつ（られたとする。仮にモニターホトダイ
オード（６）の長さを基準部類域と同一の長さＬｌとす
ると、モニターホトダイオードの出力に応じた積分時間
による基準部類域に対応する像信号は、第９図（ｂ）の
ように高輝度の被写体に対応する部分が飽和したものと
なってしまう場合が発生する。

この理由を以下に説明する。一般に、積分時間はモニタ
ーホトダイオードの光電流の積分値が予め定めた閾値に
達するまでの時間として定められる。ところで第９図（
ａ）のように合焦対象となる像が基準部の一部しか覆わ
なり１とν１うのは例外的な場合であって、通常は基準
部の全領域にわたって合焦対象となる像が覆うものと予
定されてνする。

このような後者の通常の合焦対象の場合に対して適正レ
ベルの像信号が出力されるように積分時間が設定される
。このような通常の合焦対象に対しては、モニターホト
ダイオードの長さをＬｌあるいはＬ２の如くに違えるこ
とによってそれぞれの光電流出力の大きさを違えたとし
ても、それぞれの出力を利用して形成される積分時間は
同一でなければならない、長さＬｌあるいはＬ２のいず
れのホトダイオードを用いた場合においても、ある通常
の合焦対象に対して同一の積分時間を形成せしめるには
、例えば閾値は同者に共通とすると、光電流出力の大き
いモニターホトダイオード（６ａ）の光電流の積分を行
う積分コンデンサの容量の方をモニターホトダイオード
（６ｂ）に対する場合に比べて大きく設定すればよい。

例えば光電流比が２：１であれば容量比を２：１にすれ
ばよい。

さて、以上のような前提条件からモニター回路が構成さ
れるとするとｆｊＳｓ図（、）のように基準部の一部に
しか合焦対象となる像が米な１１ような例外的な場合は
前提条件が崩れる。すなわち、ｆｊＩＪ９図（ａ）にお
いて、人物像の背景は暗部になってし・るものとし、人
物像のみが光電流の発生に寄与する明かるさを持ってい
るとすると、この場合、モニターホトダイオード（６ａ
）と（６ｂ）の両者が出力する光電流は同一となる。前
述のようにモニターホトダイオード（６ａ）および（６
ｂ）の光電流は同一の合焦対象に対して、異なることが
前提され、この前提に対して積分コンデンサの容量が設
定されるのであった。したがって第９図（ａ）の場合で
は、モニターホトダイオード（６ａ）及び（６ｂ）の光
電流によって形成される積分時間は、両者同一とならず
、後者に比べて前者は、例えば積分容量の比が２：１で
あるならば、２倍だけ長くなる。本来は、モニターホト
ダイオードの全領域が合焦対象の像で覆われた場合に形
成される積分時間が適切なものであるから、第９図（ａ
）のような像の場合ではモニターホトダイオード（６ｂ
）の出力によって形成される積分時間すらも適切な積分
時間ｔこ対しては長いかも知れない。このようであるカ
ーら、モニターホトダイオード（６ａ）の出力によって
形成される積分時間は適切な積分時間に比べて艮過ぎる
恐れが生ずる、以上のような理由で積分時間が過剰にな
る場合が生ずるのである。このような積分時間の過剰を
避けるべく、モニターホトダイオードの長さを第９図（
、）に示すように基準部の長さよりも短く設定するので
ある。通常の合焦対象に対してはモニターホトダイオー
ドの長さを基準部の長さより短く設定しても積分時間の
形成に影響を与えることはなく、例外的な合焦対象に対
しては適切な積分時間に近い積分時間を形成せしめるの
で、この方がモニターホトダイオードとして適する。

尚、第９図（、）の像と明暗が反対になっている場合、
つまり背景が明るくて合焦対象像が暗いような場合に対
しでも同様な効果が得られる。この場合、積分時間が短
くなり過ぎるところ、モニターホトダイオードの長さが
短く設定された分だけ光電流の発生は少なくなることか
ら積分時間はより長くなり適切な時間に近づけられ、合
焦対象に対する暗部の像信号レベルがダイナミックレン
ジの中央の部分に位置するようにもって未られることに
なる。

次に、第６図において回路（１０２）はモニターホトダ
イオード（６）の光電流積分電圧を端子（Ｔ、）を介し
て外部に出力するモニター出力回路である。回路（１０
４）は端子（Ｔ２）を介して後段の回路へ基準とされる
電圧を出力する基準電圧出力回路である。回路（１０６
）は電荷転送回路（１２）から送られて米る像信号を端
子（Ｔ　））を介して外部に出力する像信号出力回路で
ある。これら三つの回路（１０２）、（１０４）、（１
０６）はそれぞれ三つの電界効果トランジスタおよびコ
ンデンサによって構成しである。回路（１０２）と（１
０４）のトランジスタ（Ｔｒｉ）と（Ｔｒ、）のデート
は、端子（Ｔ４）と接続してあり、この端子に“高”電
圧が与えられるとトランジスタ（Ｔ　ｒｌ　）ｔ（’ｒ
　ｒ４）は導通してコンデンサ（ＣＩ）、（Ｃ２）は略
電源電圧のレベルまで充電される。尚、１５６図におけ
るモニター出力回路（１０２）においては、後述するよ
うにコンデンサ（Ｃ１）が略電源電圧に充電された状態
が積分クリア状態に対応し、積分の進行と共にコンデン
サ（Ｃ１）の電荷は放電されて行く。つまり、この回路
では、積分値は放電によって下降した電圧によって測ら
れる。このときの基準電圧として端子（Ｔ２）から出力
される電圧が用いられる。尚、電界効果トランジスタ（
Ｔｒｉｏ）はコンデンサ（Ｃ１）の充電電圧の大きさの
如何によらずモニターホトダイオード（６）の端子間の
電圧を略一定に保持せしめるに設けたものである。

第１０図は、端子（Ｔ１）の出力電圧の時間的変化をモ
ニターホトダイオード（６）へ入射光強度に応じて６通
りの例について示したものである。この６通りの内で直
線（ｔｌ）が最も入射光強度の低い場合であり、直線（
ｔ６）が最も入射光強度が高い場合゛である。尚、ＲＮ
で示す立上りは、端子（Ｔ、）に与えられる積分クリア
パルスによる誘導ノイズを表わす。

次に第５図を再び参照して転送りロノクノ（パルス発生
回路（７０）につν・で説明する。（７１）、（７２）
、・・・（７６）は分周回路を形成するＴ　７　’）−
ｙブ７０γプであり、７りンプ７０・ノブ（７１）には
周期２μ秒のクロックパルスが入力される。７す・ンプ
７０ツブ（７３）、（７４）、（７５）および（７６）
のＱ出力がＯＲ回路（７８）に入力され、さらにＯＲ回
路（７８）の出力はＮＯＴ回路（８０）に与えられる。

ＮＯＴ回路（８０）からのパルスをφ、と呼び、ＯＲ回
Ｍ（７８）からのパルスをφ２と呼ぶ。この転送りロッ
クパルス発生回路（７０）によれば、周期が１２８μ秒
の転送りロックが発生し、φ１についで見れば８μ秒間
“高″、１２０μ秒開“低”の電圧の状態のクロックと
なる。φ２はφ１の逆となる。

前述のシフトパルスはクロックパルスφ１が“高”電圧
になっている開に発生しなければならないというイメー
ジセンサ（２）の内部回路構造から要請される制約条件
が存在するものとする。第５図の回路では、シフトパル
スを発生すべき時点でφ１を強制的に“高”電圧の状態
につくり変えるようにしである。

以下、この７克について第８図のグラフを参照しつつ説
明する。今、モニターホトダイオードの光電流の積分値
が所定レベルに達した結果として後述するようにして回
路（８２）の端子（Ｔ１５）から“高”電圧が出力され
たとする。この出力動作に先んじた積分開始時に制御回
路（８６）の端子（Ｔ２．）を介して積分クリアパルス
が出力され、このパルスによってＲ−３７リツプ７０ツ
ブ（９４）はセットされており、Ｑ出力は“高”電圧の
状態となっている。また制御回路８６は、端子（Ｔ２３
）から、イメージセンサ（２）が増信号を出力している
間、“低”電圧を出力し、それ以外の開は“高”電圧を
出力するように構成しであるものとする。

さて、このようであると、先程の端子（Ｔ１．）からの
“高”電圧はＡＮＤデート（９０）、ＯＲデート（９２
）を介してＤ７リツプ７０ツブ（９８）に与えられる。

このタイミングは第８図における七〇に相当する。Ｄ７
リツプ７０ツブ（９８）はクロックパルス（（’−ｐ　
）消立下ｎ消ダス≧・ノゲトＬ−す穴１ヂ高”電圧を出
力する。この“高”電圧はＲ−６７リツプ７０ツブ（９
４）のリセット入力、Ｄ７リツプ７０ツブ（９８）のＤ
入力、７リツププロツプ（７１）〜（７６）のセット入
力にそれぞれ与えられる。この時点でＲ−６７１ｊツブ
７０ツブ（９４）はりセラ）され、したがってＤ７リツ
プ７０ツブ（９４）のＤ入力には“低”電圧が与えられ
るようになる。この“低”電圧はクロックパルスＣＰ２
の立下りのタイミングでＤ７リツププロツプ（９６）の
出力Ｑ８に現われる。こうしてＤ７リツプ７０ツブ（９
６）の出力Ｑ８からはクロックパルスＣＰ、の立下り時
点からＣＰ　ｚの立下り時点までの開だけ“高”電圧が
出力される。この１高”電圧信号が７リツプ７０ツブ（
７１）〜（７６）をリセットするリセットパルスとして
用いられる。このリセットパルスが出力されている間、
７リツプ７０ツブ（７１）〜（７６）のＱ出力はすべて
“低”電圧の状態となる。７リツプ７０ツ７”（７１）
はクロックパルスＣＰ３立下りのタイミングｔ、から再
び分周動作を始める。ここでＤ７リツプ７０ツブ（９８
）はＤ７リツプ７０ツプ（９６）の出力を１クロック周
期分遅れて出力し、時点ｔ２からし、の間“高”電圧を
出力する。この“高”電圧信号がシフトパルスとして用
ν１られる。第８図に示すようにシフトパルスは、端子
（Ｔ’ｓ）からの“高”電圧に応答して発生された、時
点ｔ１からｔ。

までの間における“高”電圧状態のφ１の範囲内におい
てつくられている。問題は、モニター出力回路が“高”
電圧を出力した時点上〇からシフトパルスが立下る時点
Ｌ３までの間もイメージセンサ（２）の積分は続けられ
、合焦対象が極めて明るい場合は、１、−１．間の余分
の積分により像信号に飽和を生じてしまって合焦精度が
保証されなくなることが生じることであった。

次に第５図おける回路ブロック（８２）について第７図
を参照しつつ説明する。第７図において端子（Ｔ、’　
）、（Ｔ２’　）、（Ｔ３”）は第６図に示すイメージ
センサ（２）の端子（’ｒ　ｌ）、（Ｔ　２）、（Ｔ　
３）とそれぞれ接続される。（１０８）、（１１０）、
（１１２）はバッフ７回路である。（１３０）、（１３
２）。

（１３４）、（１３６）は電圧比較回路で正入力の電圧
レベルが負入力の電圧レベルより高し）場合、“高”電
圧を出力する。　（１２２）、（１２４）。

（１２６）、（１２８）は定電流回路で抵抗（１１４）
。

（１１６）、（１１８）、（１２０）に定電流を流し、
それぞれの抵抗に０．３５Ｖ、０，７Ｖ、１，４Ｖ。

２．８■の電圧降下を生じせしめるようにしである。し
たがって例えば電圧比較回路（１３０）によれば、端子
（Ｔｌ’）の電圧レベル端子（Ｔ２’）よりも０．３５
Ｖ以上に低くなると“高”電圧を出力する。

端子（Ｔ、、）には、Ｄ７リツプ７０ツブ（９８）から
出力されるシフトパルスが与えられる。シフトパルスは
、合焦対象の輝度が十分に大きい場合にはモニタホトダ
イオードによる光電流の積分値が所定値に達した時に端
子（Ｔ１５）から出力される”高”電圧信号に応答して
発生される。他方、合焦対象の輝度が十分でなく、積分
時間が予め定めた一定時間（例えば１００煽秒）経過し
ても積分値が所定値に達しない場合には、一定時間経過
時点で制御回路（８６）の端子（Ｔ２゜）から”高”電
圧信号をＡＮＤデー）（８８）の入力の一方に出力し、
この信号に応答してシフトパルスを発生せしめ、積分レ
ベル検出回路の出力によらず、強制的にイメージセンサ
（２）における積分を終了せしめる。尚、制御回路（８
６）には、積分開始と同時に一定時間１００ｍ秒を計時
するタイマーが用意される。

回路ブロック（１４７）は第１図の回路ブロック（３７
）に相当し、端子（Ｔ、３）には積分開始時点から予め
定めた一定時間経過時点まで制御回路から“高”電圧が
与えられる。この時の一定時間は第１図におけるタイマ
ー（４４）によって計時される時間に相当する。端子（
’ｒ＋ｓ）には積分開始時に制御回路からのクロックパ
ルスが与えられ、このパルスによって５−Ｒ７リップ７
０ツブはリセットされる。端子（ＴＩ６）は後段のシフ
トパルス発生回路と接続される。ここで、電圧比較回路
（１３２）。

（１３６）は第１図における電圧比較回路（３２）。

（２６）それぞれ対応する。第７図に示す実施例におい
ては、電圧比較回路（１３２）は第１図において説明し
た目的のためにのみでなく、他の電圧比較回路（１３０
）、（１３４）とともに以下に説明する目的のために兼
用される。

今、合焦検出装置が例えばＩＷＬし７カ／うのように手
持ち撮影されるカメラに用いられる場合を考える。イメ
ージセンサは、受光像が暗くなる従って積分時間を長く
しなければならないが、カメラの手振れの影響を考慮す
ると必要に応じて長くしてもむいみである。そこで例え
ば最長１００ＩＩ秒というように積分時間に限界が設け
られる。こうして積分を１００ｉ秒で打ち切った時、受
光像の明かるさによっては、積分時間が不足であって、
像信号のレベルが低過ぎる場合が生ずる。そこでこのよ
うな場合の像信号を受光像の明るさに応じた増幅率で増
幅して積分時間の不足を補うのであるが、ここで受光像
の明るさを４つのレンジに分けて検出するために上記の
電圧比較回路を含む回路が用いられる。

以下に第１０図を参照してこの明るさ検出の動作につい
て説明する。積分開始時から所定時間（１００ｍ秒）経
過時に端子（Ｔ、）にパルスが与えられ、Ｄ７リツプ７
０ツブ（１３８）、（１４０）。

（１４２）によって電圧比較回路（１３０）、（１３２
）、（１３４）の出力状態がラッチされる。これは、Ｐ
ＩＳｉｏ図のグツ７において時、αｔｃの状態を示し、
モニター出力回路の出力が直ＩＱ（ｔ、）の場合は積分
値が０，３５　Ｖに達して゛おらず、どの電圧比較回路
も“低”電圧を出力している状態にある。したがってラ
ッチの結果、Ｄ７リツ１７０ツブ（１３８）、（１４０
）、（１４２）のＱ出方は“低”電圧を出力する状態と
なっている。同様にして直線（ｔ２）の場合は電圧比較
回路（１３０）のみが“高”電圧を出力し、Ｄ７リツプ
７０ツブ（１３８）のＱ出力のみから“高”電圧が出方
される。直＃Ｘ（１，）の場合は２つのＤ　７１７ツプ
７０ツブ（１３８Ｌ（１４０）のＱ出力から“高”電圧
が出方され、直線（ｔ　＜）ｔ（ｔ　５）１（Ｚ　ｓ）
ノ場合は３つのＤ７リツプ７０ツブ（１３８）、（１４
０）、（１４２）の出方から“高”電圧が出力される。

以上のような各７リツプ７０ツブのラッチ出方を用いて
、直＃ｉ（Ｚ　、）のような（これを第１の状態と呼ぶ
）場合に対しては８倍、直線（１２）のような第２の状
態の場合に対しては４倍、直線（ｔ、）のような第３の
状態の場合に対しては２倍、直線（１、）、（１５）、
（１、）のようなｔＪＩＪ４　を第５．第６の状態の場
合に対しては１倍だけ像信号が増幅回路（１６３）によ
って増幅される。増幅回路（１６３）は、演算増幅器を
用いた周知の構成のもので、アナログスイッチ（１７４
）、（１７６）、・・・、（１９８）を制御することに
より帰還抵抗の値を変えて増幅率を選択的に変えるよう
にしである。抵抗（１６４）、（１６６）、（１８２）
、（１８４）の抵抗値をｒとすると抵抗（１７０）、（
１ｓ　ａ）の抵抗値は２ｒ、抵抗（１７２）、（１９０
）の抵抗値は４ｒである。上記第１の状態の場合では、
端子（Ｔ２６）を介して“高”電圧が与えられアナログ
スイッチ（１８０）、（１９８）が導通し、接続点（１
６３）と端子（Ｔ、。）との間の抵抗値は抵抗（１６６
）。

（１６８）、（１７０）、（１７２）の直列接続による
８「の値となり、また接続点（１８１）と（１９９）と
の間の抵抗値も８ｒとなる。こうして増幅回路（１６３
）は８倍の増幅率を持つこととなる。同様にして第２の
状態の場合では、端子（Ｔ２７）を介して“高”電圧が
与えられアナログスイッチ（１７８Ｌ（１９６）が導通
して増幅率４倍の増幅回路をつくる。第３の状態の場合
では、端子（Ｔｚａ）を介してまた第４．第５及び第６
の状態の場合では端子（Ｔｚｓ）を介して“高”電圧が
与えられ、それぞれの場合に対して増幅率が２倍、１倍
の増幅回路をつくる。　この回路（１６３）の出力電圧
Ｖｏｕｔは、Ｖ　ｏｕｔ＝　Ｅ　十（Ｖ　ｉｎｚ　　Ｖ
　ｉｎ＋　）Ｘ　Ａで表わされる。但し、Ｅは定電圧源
２００の電圧。

Ｖ　ｉｎ、、Ｖ　ｉｎｚは端子（Ｔ　３ｏ）、（Ｔ　３
１）の電圧である。

次に（１５８）は減算回路であり、入力端子（Ｔ　３２
）、（Ｔ　３３）に与えられる電圧信号Ｖ　ｒｅｆ　、
　Ｖ　ｏｓの差（Ｖ　ｒｅｆ　　Ｖ　ｏｓ）を出力する
。この減算により、Ｖ　ｒｅｆを基準に負の向きに出力
されて米た像信号Ｖｏｓが接地レベル基準の正の向きの
信号に変換される。（１６０）は端子（Ｔｚ）に“高”
電圧が与えられている間に入力される信号のピーク値を
検出し保持するピーク値ホールド回路である。端子（Ｔ
Ｉ２）は保持を解除するためのクリア信号を与えるため
のものである。このピーク値ホールド回路（１６０）で
は、第６図に示すホトグイオード列（４）におけるアル
ミマスクで覆っである第６番目から第１５番目までの各
ホトダイオードの”像”信号の中のピーク値を採取する
ように端子（Ｔ、）に制御回路から制御信号を与える。

こうして、保持される信号は、ホトダイオードの暗電流
の積分値に相当するものである。増幅回路（１６３）に
より各像信号に含まれる暗電流の積分値の成分が除かれ
る。

次に！＠５図の回路の全体的な動作を第１１図の７０−
チャートを参照して説明する。

まず、スイッチ（５２）が閉じられスタート指令が与え
られるとステップ＃１で制御回路（８６）の内部におい
て所要の初期設定が行われる。この内容については本発
明及びその理解に直接関係がないので省略する。ステッ
プ＃２では、端子（Ｔ２４）から１″の信号（“高”電
圧信号）を出方する。次にステップ＃３で積分制御時間
１００＋秒を計時するための計数データが制御回路（８
６）の内部の所定のカウンタにセットされる。ステップ
＃４で端子（Ｔ２３）からクリアパルスが出力され、こ
のパルスによってイメージセンサ（２）の各積分コンデ
ンサがクリアされ、さらにはＲ−３７す、２プ７０ツブ
（９４）がセソ）３れるとともに回路（８２）に含まれ
るＲ−３７リツプ７０ツブがリセットされる。

このクリアパルスの時間幅は例えば２０μ秒程度である
。ステップ井５で端子（Ｔ１．）から上記クリアパルス
の消滅時点を起点として５μ秒間“１”の信号が出力さ
れる。このステップは第１図におけるタイマー（４４）
の機能に相当する。

次にステップ＃６でモニター出力回路（１０２）の出力
電圧（Ｖ　ｍ）の降下量が、初期の５μ秒間に０．７■
に達しているが、その後の期間においては２゜８Ｖに達
しているかを、端子（Ｔ２．）のレベルが“１”が“０
”であるかをチェックすることにより判定し、“０”が
検出された場合はステップ井７に移ってカウンタの内容
がら１を減じ、次いでステップ＃８でカウンタの内容が
０に等しいか否かを１！す定する。０に等しい場合は、
出力電圧（Ｖ　ｍ）の降下量が１００ｍ秒経過しても２
．８Ｖに達しない場合に相当し、この場合はステップ井
９に移って端子（Ｔ２．）から単パルスを発する。この
パルスはＡＮＤデート（８８）、ＯＲデート（９２）を
介してＤ７リツプ７０ノブ（９６）に与えられ、これに
応答して前述したようにイメージセンサ（２）の端子（
Ｔ５）にシフトパルスが与えられる。次いでステップ＃
１０に移る。一方、ステップ＃６においてモニター出力
回路からの出力電圧（Ｖ　ｔｏ　）が所定値に達してい
ることが検出された場合もステップ＃１０に移る。　ス
テップ＃１０では端子（Ｔ２９）が“０″の状態にされ
る。これは、ステップ＃１１からステップ＃１４の過程
においで、つまりイメージセンサ（２）から一連の像信
号が送り出されている最中にシフトパルスが発生するの
を禁止するためである。

゛　次のステップ井１１から＃１２まではイメージセン
サ（２）からの像信号データを焦点検出回路に取り込む
フローである。ステップ＃１１では、イメージセンサ（
２）のセル数（１３０個）が前記カウンタにセットされ
る。前述のように実際に焦点検出のために用いられる像
信号は、１３０個の画素の全部ではなくて所定領域のも
のであるが、その所定領域の画素の各データを予め定め
られたメモリヘスドアするためにも第一番目のセルの出
力から管理して行く必要があることは明白であろう。

ステップ＃１２ではイメージセンサ（２）からの一画素
分のデータに対して所要の処理が施される。

この処理は、増幅回路（１６３）から出力されたアナロ
グ電圧信号を焦点検出回路の内部に備えられたアナログ
・ゲイジタル変換器によりディジタル信号に変換し、そ
の変換値を予めセルの番目に対応して設定しである番地
のメモリにストアするという過程を含むものである。尚
、イメージセンサ（２）は、伝送りロクパルスφ、が”
０”となっている期間にわたって一画素分の信号を出力
するように構成されている。従って、上記のＡ−Ｄ変換
を含む信号処理はその期間内に行なわれる。又、合焦検
出動作に用いない信号についでは、メモリに貯える必要
がないので、ストア処理は省略される。

次に、ステップ＃１３においてカウンタの内容から１だ
け減じられ、ステップ＃１４においてイメージセンサ（
２）からのデーター取り込みが全部終了したか否かの判
定が什なわれる。終了した゛ことが判定されると、ステ
ップ＃１５に移り、取り込んだデーグーに基づいてデフ
ォーカス量の算出が行なわれる。この算出のための手段
としては、例えば特開昭５９−１２６５１７号や特願昭
５８−１１３９３６号において提案されている演算方法
を用いればよい。デフォーカス量の算出が終了すると、
ステップ＃２に戻って、再度、上に述べた動作を繰り返
し実行する。

肱−１ 従来の装置では、モニターホトダイオードの光電流の積
分値が所定レベルに達して、イメージセンサの積分を停
止すべきであることを示す信号が積分レベル検知回路か
ら出力された時点から若干の時間だけ遅れて積分が実際
に停止されるので、イメージセンサへの入射光強度が極
めて大きり１ような場合には、その時間遅れの間に進め
られる積分ニよってイメージセンサの積分に飽和を生じ
、像信号として意味をなさなくなり、精度の保証された
焦点検出結果が得られなくなるところ、上述のような本
発明によれば、飽和を生ずるような入射光強度域におい
て、その時間遅れ分を見込んだ時間だけ早めにイメージ
センサの積分を停止するので、本発明を用いない場合に
比べて、焦魚検出可能な入射光強度の高限界が約２倍に
広げられ、従って焦点検出領域が広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す回路図、第２図は従来
技術の問題点を説明するためのグラフ、第３図は第１図
の回路の動作を説明するためのグラフ、第４図は本発明
の合焦点検出装置に用いられる合焦検出原理を示す説明
図、第５図は本発明の実施例を示す回路図、第６図は第
５図の回路に用いられるイメージセンサの構成を示す説
明図、第７図はｆｊＳ５図の回路ブロック（８２）の具
体的な構成を示す回路図、＠８図は第５図の回路の転送
りロクパルス発生動作を示すタイムチャート、第９図は
モニターホトダイオードの長さの違いによる積分効果の
差を示す説明図、第１０図は入射光強度に応じたモニタ
ーホトダイオードの光電流積分状態を示す説明図、ｆ５
１１図は第５図の回路の全体的な動作を示す７０−チャ
ートである。 ２００．イメージセンサ、６．、、モニターホトダイオ
ード、　　８．、．１分２９７回路。 １０、、、シフト回路、　　１２．、、電荷転送回路、
　　２４．、、焦点検出回路 出願人　ミノルタカメラ株式会社 第３図 手続補正書 昭和６０年３月１１日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第９７１５号 ２、発明の名称 焦点検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出　願　人 住所　大阪市東区安土町２丁目３０番地　大阪国際ビル
自発補正 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ６、　補正の内容 ｌ）明細書８頁下から２行目「さら端子」を「さらに端
子」と訂正する、 ２）同１５頁下から４行目「てきる」を「できる」と訂
正する。 ３）同１７頁最下行「・・・基準部Ｊの後に「に隣接し
てモニターホトダイオード（６）が配設されており、そ
の長さは基準部」を加入する。 ４）同２０頁６行目「明かるさ」を「明るさ」と訂正す
る。 ５）同２５頁１２行目「増信号」を「像信号」と訂正す
る。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電荷蓄積型のイメージセンサーを用いた焦点検出装
   置において、前記イメージセンサーの像受光部の近傍に
   像の平均的な明るさをモニターするモニターホトダイオ
   ードを設けると共に、該モニターホトダイオードの光電
   流を積分する積分回路と、該積分回路の積分値が予め定
   めた第１のレベルに達したとき第１の信号を出力する第
   １の積分レベル検知回路と、前記積分値が前記第１のレ
   ベルよりも低い、予め定められた第２のレベルに達した
   とき第２の信号を出力する第２の積分レベル検知回路と
   、前記イメージセンサーの積分開始時点から予め定めた
   時間経過時点までの間に前記第２の信号が出力された場
   合にはこれを有効化し、この時間経過以後は前記第１の
   信号を有効化する信号選択回路と、該信号選択回路によ
   り有効化された第１または第２の信号に基づいて前記イ
   メージセンサーの積分を停止する信号を発生する回路と
   を設けたことを特徴とする焦点検出装置。