JPS62284224A - 輝度情報発生装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （発明の利用分野） 本発明は、複数の画素よりの信号より対象物の輝度分布
に対応した２値化信号を発生する、例えばカメラ等の測
距装置及び焦点検出装置などに用いられる輝度情報発生
装置の改良に関するものである。

（発明の背景） 第５図はこの種の装置を測距装置に組み込んだ場合の、
該測距装置に配置される一般的な受光光学系の一例を示
すもので、複数画素を有する受光素子１．２は、無限遠
に位首する測距対象物３の像が受光レンズ４，５を介し
てそれぞれの受光素子１．２の同一画素上に結像する様
ｔＩ！置される。

ここで、測距対象物３までの距離がＤのとき、対象物像
が受光素チェと２上でＮ画素だけずれて結像されたとす
ると、光学系の基線長をし、受光レンズ４，５の焦点距
離をｆ１画素のピッチを入とした場合、前記距１１ｆｉ
Ｄは三角測量の原理によりＤ＝ＬＸｆ／（入ＸＮ） なる式で求めることができる。

前記受光素子１と２上の測距対象物３の像のずれ量（入
ＸＮ）を検出するための手段としては、各受光素子１．
２に入射する光の強度をディジタル信号に変換し、論理
回路によって左右の像の相関を演算する方式がある。

また、光の強度をディジタル信号に変換するための手段
としては、例えば第６図に示す如き構成から成るものが
ある。第６図において、６は受光素子であるところのフ
ォトダイオード、７はキャパシタ、８はインバータ、９
はゲート信号ＧＡＴＥが入力することによりオンするス
イッチングトランジスタ、１０はクリア信号ＣＬＥＡＲ
が入力することによりオンするスイッチングトランジス
タである。

次に第６図の動作について説明する。クリア信号ＣＬＥ
ＡＲが発生することによりスイッチングトランジスタ１
０がオンし、キャパシタ７に蓄積されている電荷が放電
される。前記クリア信号（：ＬＥＡＲが消滅してスイッ
チングトランジスタ１０がオフすると、今度はゲート信
号ＧＡＴＥが発生し、スイッチングトランジスタ９がオ
ンとなる。これにより、測距対象物３の輝度に応じてフ
ォトダイオード６に発生する光電流が前記スイッチング
トランジスタ９を介してキャパシタ７へ流れ込み、電荷
として充電される。そして前記キャパシタ７の充電電圧
がインバータ８のスレッシホールドレベルを越えると、
その出力ＯＵＴはハイレベルからローレベルの信号に反
転する。

前記インバータ８の出力０υ丁がハイレベルからローレ
ベルの信号に反転するまでの時間は、光量流値が光強度
にほぼ比例するため、光強度に反比例することになる。

したがって、該ＷＩ、６図の回路（フォトダイオード６
を除く）を第５図の如き受光素子１．２を構成する各画
素の後段にそれぞれ配置し、まず全てのキャパシタな放
電させ１次いで同時に各画素よりの光電流の積分を開始
し、ある時間経過した後に積分を中止して各インバータ
の出力を調べることにより、その時の測距対象物３の輝
度分布を２値化信号化することができる。

しかしながら、従来の装置においては、その時の測距対
象物３の輝度分布に応じた２値化信号を得るために、測
距対象物３の輝度のピークレベルを基準としである割合
でスライスすることで行っていた。このため、様々な測
距対象物の輝度分布に対して最適な２値化を行うことが
困難であった。

例えば、測距対象物の輝度ピークの８０％で２値化する
場合、第７図（Ａ−１）の様な輝度分布であれば、第７
図（Ａ−２）に示すように“１ｔ＋、ｉ“ＯＩＩの信号
に２値化されるが、第７図（ａ−ｔ）の様な輝度分布で
あった場合、第７図（Ｂ−２）に示すようにすべて“Ｉ
　１１となり、適正な２値化を行うことができないこと
になる。

以上かられかるように、その時の例えば測距対象物の輝
度分布に適したｚ値化を行う場合のしきい値（スライス
レベル）は様々であり、これを適正にコントロールする
ことば□困難であると共に。

それを実現するための回路構成は複雑且つ高価なものと
なることから、実用化は困難であった。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した問題を解決□し、様々な対象
物の輝度分布に応じた最適な２値化信号を発生すること
ができる輝度情報発生装置を提供することである。

（発明の特徴） 上記目的を達□成するために、本発明は、対象物の輝度
像を受光する複数の画素を有する受光手段と、前記各画
素に対応して配置され、夫々の受光出力を積分し、該積
分値がしきい値レベルに達したか否かによりｔ　”或い
は°゛Ｏ′′の信号を発生する複数の２値化信号発生手
段と、積分値がしきい値レベルに達したことを示す信号
を出力する前記ｚ値化信号発生手段の数が所定数になっ
たことを検出する検出手段と、該検出手段による検出時
点の、前記全部の２値化信号発生手段よりの各信号を前
記対象物の輝度情報として出力するサンプリング手段と
を備え、以て、その時の対象物の持つ輝度のコントラス
ト幅に応じて、前記２値化信号発生手段でのしきい値レ
ベルを調整するのと同等の結果を得るようにしたことを
特徴とする。

（発明の実施例） 以下１本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である、１１〜
１６は受光素子であるところのフォトダイオードであり
、フォトダイオード１１〜１３が一方の受光素子列を形
成し、フォトダイオード１４〜１６が他方の受光素子列
を形成している。

１７〜２２は前記フォトダイオード１１〜１６に発生す
る光電流を積分するためのキャパシタ、２３〜２８はイ
ンバータ、２９〜３４はゲート信号ＧＡＴＥが入力する
ことによりオンするスイッチングトランジスタ、３５〜
４０はクリア信号ＣＬＥＡＲが入力することによりオン
するスイッチングトランジスタ、４１は前記インへ−夕
２３〜２８よりの信号が入力する入力端子Ｄ！〜Ｄ６＋
データセット信号ＳＥＴが入力する入力端子Ｓ、シフト
パルスφが入力する入力端子ＣＫ及び出力端子Ｑを有す
るシフトレジスタ、４２は前記シフトレジスタ４１より
の信号が入力する入力端子Ｃ，リセーＩト信号ＲＥＳＥ
Ｔが入力する入力端子Ｒ及びカウント数が「４」になる
ことによりハイレベルの信号を出力する出力端子Ｑを有
する２ビツトのカウンタ、４３はスタートスイッチＳＷ
がオンすることにより動作可能状態となり、前記各回路
を制御するための前記種々の信号を発生し、入力端子Ｅ
ＮＤにノ＼イレベルの信号が入力することによりその動
作を停止する制御回路、４４は入力端子ＳＴにハイレベ
ルの信号が入力することにより動作を開始し、その時前
記シフトレジスタ４１より入力端子ＯＡに入力するデー
タを最適なｚ値化信号として入力すると共に、この信号
に基づいて各受光素子列上の対象物像のずれ量（位相差
）を検出する位相差検出回路である。

次に、第２図のタイミングチャートを用いて動作の説明
を行う、スタートスイッチＳＷがオンされると、制御回
路４３にまずクリア信号ＣＬＥＡＲが発生する。すると
スイッチングトランジスタ３５〜４０がオンし、キャパ
シタ１７〜２２に充電された電荷が放電される。これに
よりインバータ２３〜２８の入力がスレッシホールドレ
ベル以下となるため、全ての出力がハイレベルとなる０
次に前記クリア信号ＣＬＥＡＲが消滅して前記スイッチ
ングトランジスタ３５〜４０がオフした後、時刻Ｔｏに
おいてゲート信号０ＡＴＥが発生すると、今度はスイッ
チングトランジスタ２９〜３４がオンとなり、フォトダ
イオード１１〜１６に発生する光電流がキャパシタ１７
〜２２によって積分される。又前記ゲート信号ＧＡ　Ｔ
Ｅ発生と同時にリセット信号ＲＥＳＥＴも発生するため
、カウンタ４２内のカウント内容はクリアされる。

上述のようにして時刻Ｔｏから時刻ＴＩまで第１回目の
積分が行われる。この結果、第２図に示すようにキャパ
シタ２０のみがインへ−夕のスレッシホールドレベルの
電圧まで充電され、インバータ２６の出力がローレベル
に反転したとする。前記時刻Ｔ１において制御回路４３
にセット信号ＳＥＴが発生すると、その時シフトレジス
タ４−１の各入力端子Ｄ１〜Ｄ６に入力しているデータ
ｄ１〜ｄ６は保持され、続いて発生するシフトパルスφ
により各データはｄ６＋ｄＳ＋・・・、ｄｌの順で出力
端子Ｑよりカウンタ４２へ出力される。

この場合カウンタ４２に入力する信号はデータｄ４に対
応する１パルスのみであり、該カウンタ４２は２ビツト
のバイナリ−カウンタであるのでその出力は反転せず、
ローレベルのままである。

従って積分は終了せず１位相差検出も行われない。

前述のようにカウンタ４２の出力が反転せず、入力端子
ＥＮＤにハイレベルの信号が入力しない場合、制御回路
４３には時刻Ｔ２において再びゲート信号ＧＡＴＥが発
生すると共に、リセット信号ＲＥＳＥＴが発生する。こ
れにより再び積分が開始され。

同時にカウンタ４２はその内容がクリアされる。

時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで積分が行われた結果、第２図
に示すようにキャパシタ１７の電圧がインバータのスレ
ッシホールドレベルまで充電され、インバータ２３の出
力がローレベルに反転したとする。この場合シフトパル
スφ発生によりカウンタ４２にはデータｄ４とｄｌに対
応する２つのパル信号が入力することになるが、前述と
同様その出力は反転しないため、時刻Ｔ４において前記
制御回路４３にゲート信号ＧＡ　ＴＥが発生し、前述と
同様の動作順序にて第３回目の積分が開始される。

時刻Ｔ４からＴ５まで積分が行われた結果、第２図に示
すようにキャパシタ１９及び２２の電圧力インバータの
スレッシホールドレベルまで充電され、インバータ２５
及び２８の出力もローレベルに反転したとする。この場
合シフトパルスΦ発生によりカウンタ４２にはデータｄ
６＋ｄ４＋ｄ３　、ｄ、に対応する４つのパル信号が入
力するため、カウンタ４２の出力はハイレベルの信号に
反転し、その信号は制御回路４３の入力端子ＥＮＤ及び
位相差検出回路４４の入力端子ＳＴに入力することにな
る。これにより、制御回路４３での動作は停止し、位相
差検出回路４４ではこの時シフトレジスタ４１より出力
されているデータを最適な２値化信号として入力すると
共に、この信号に基づいて各受光素子列上の対象物像の
ずれ量（位相差）を検出する。

ここで、第１図実施例の如き回路構成より成る装置によ
って対象物の輝度信号が２値化される例を第３図（Ａ−
１）、（Ａ−２）及び（Ｂ−１）、（Ｂ−２）に示す。

ここでは各受光素子列は第１図実施例の倍、すなわも６
つのフォトダイオードから形成されている場合を想定し
ている。従来装置では輝度ピーク値に対しである割合で
スライスしていたため、第３図（Ｂ−１）の様な低コン
トラストの輝度分布を持つ対象物の輝度信号を２値化す
る場合には全てハイレベルとなってしまうことがあった
が、前述のようにパルス信号をカウントして、その数が
所定値（実施例では４つ）に達した時点〒積分を終了。

すなわち２値化を終了することにより、第３図（Ａ−１
）のような高コントラストの輝度分布を持つ対象物や第
３図（Ｂ−１）のような低コントラストの輝度分布を持
つ対象物に対しても、第３図（Ａ−２）　。

（Ｂ−２）に示す様に同様に適正にその輝度信号の２値
化を行うことを可能としている。

第１図実施例では、フォトダイオードに対応して配置さ
れたキャパシタの充電電圧がインバータのスレッシホー
ルドレベルに達した数を、すなわちいインバータより出
力されるローレベルの信号の数をカウントしながら光電
流の積分を行い、その数が所定値に達した時点で積分を
終了するようにしているため、その時の対象物の輝度分
布に応じた、最適な２値化信号を発生することが可能と
なる。また、全てではなく、所定の数のインバータ出力
がスレッシホールドレベルに達するまで積分を行うよう
な構成にしているため、積分時間を短縮することができ
、例えば該装置を測距装置に用いた場合には、測距時間
の短縮を図ることができる。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、第１図と同
じ部分は同一符号にて表す、４５はオペアンプであり、
抵抗４７〜５０と共に加算器を構ａする。５０はコンパ
レータ、５１．５２は分圧抵抗である。

前記実施例と異なる点は、積分を終了させる画素ａ（イ
ンバータの数）を分圧抵抗５１と５２の抵抗比によって
決定するところである。つまりコンパレータ５０の非反
転入力端に印加される電圧を加算器の出力電圧が下回わ
った時点で該コンパレータ５０の出力がハイレベルの信
号に反転し、これにより制御回路４３の動作が停止し、
積分動作が終了することとなる。又これと同時に位相差
検出回路４４によりこの時シフトレジスタ４１より出力
されるデータが最適な２値化信号として入力され、この
信号に基づいて各受光素子列上の対象物像のずれ量（位
相差）が検出される。

第４図実施例によれば、前記実施例の様に度々ゲート信
号ＧＡ　ＴＥを発生させて積分を中止し、カウント数を
カウントするといった動作を行う必要はなく、積分を続
行させながら反転したインバータの数をモニターするこ
とができるため、積分時間をさらに短縮することが可能
となる。

（発明と実施例の対応） 本実施例において、フォトダイオード１１〜１６が本発
明の受光手段に、キャパシタ１７〜２２及びインバータ
２３〜２８が２値化信号発生手段に、カウンタ４２及に
抵抗４６からコンパレータ５０までが検出手段に、シフ
トレジスタ４．制御回路４３がサンプリング手段に、そ
れぞれ相当する。

（変形例） 第１．４図実施例では、各受光素子列を３画素としたが
、２画素でもよいし、４画素以上であってもよい、また
、第１図実施例では、カウンタ４２よりハイレベルの信
号が出力される、すなわち積分終了とさせるのに必要な
パルス数を４つ（絵画素の２／３）としたが、これに限
定されるものではない。

また、左右の受光素子列について反転したインバータの
数を直接或いは間接的に検知するようにしたが１片方の
受光素子列のみで判別するような構成にすることも当業
者にとっては容易であろう。

さらに、輝度情報発生装置の適用される測距装置は第５
図の形態に限らず、又ＴＴＬ方式の焦点検出装置などに
も適用される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、対象物の師度像
を受光する複数の画素を有する受光手段と、前記各画素
に対応して配置され、夫々の受光出力を積分し、該積分
（＋＋’ｆがしきい値レベルに達したか否かにより“°
１°”或いはＯ°゛の信号を発生する複数の２値化信号
発生手段と、積分値がしきい値レベルに達したことを示
す信号を出力する前記２値化信号発生手段の数が所定数
になったことを検出する検出手段と、該検出手段による
検出時点の、前記全部の２値化信号発生手段よりの各信
号を前記対象物の輝度情報として出力するサンプリング
手段とを備え、以て、その時の対象物の持つ輝度のコン
トラスト幅に応じて、前記２値化信号発生手段でのしき
い値レベルを調整するのと同等の結果を得るようにした
から、様々な対象物の輝度分布に応じた最適な２値化信
号を発生することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回１８図、第２図は同
じくそのタイミングチャート、第３図は同じくある対象
物の輝度分布とその２値化信号例を説明する図、第４図
は本発明の他の実施例を示す回路図、第５図はΔｌ−距
装置に配置される一般的な受光光学系の一例を示す図、
第６図は光電流を積分するための基本的な回路構成を説
明する図、第７図は従来装置によりある対象物の輝度分
布を２値化信号化した場合の一例を説明する図である。 １１〜１６・・・・・・フォトダイオード、１７〜２２
・・・・・・キャパシタ、２３〜２８・・・・・・イン
バータ、４１・・・・・・シフトレジスタ、４２・・・
・・・カウンタ、４３・・・・・・制御回路、４４・・
・・・・位相差検出回路、４５・・・・・・オペアンプ
、４６〜４９・・・・・・抵抗、５０・・・・・・コン
パレータ、５１．５２・・・・・・分圧抵抗。 特許出願人　　キャノン株式会社 代　　理　　人　　　中　　　村　　　　稔第２図 ４１のＱ出力 第３ （Ａ−１） （Ａ−２） （ｓ−ｉ） （Ｂ−２） ！ 第５図 第６図 （Ａ−１）（Ｂ−１） 各画素よりの出力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、対象物の輝度像を受光する複数の画素を有する受光
   手段と、前記各画素に対応して配置され、夫々の受光出
   力を積分し、該積分値がしきい値レベルに達したか否か
   により“１”或いは“０”の信号を発生する複数の２値
   化信号発生手段と、積分値がしきい値レベルに達したこ
   とを示す信号を出力する前記２値化信号発生手段の数が
   所定数になったことを検出する検出手段と、該検出手段
   による検出時点の、前記全部の２値化信号発生手段より
   の各信号を前記対象物の輝度情報として出力するサンプ
   リング手段とを備えた輝度情報発生装置。