JPS63196181A

JPS63196181A - 光電変換素子の蓄積信号処理装置

Info

Publication number: JPS63196181A
Application number: JP62027267A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishizaki; 明石崎; Yoshio Nakamura; 中村　佳夫; Shigetoshi Sugawa; 成利須川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1988-08-15
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH0710098B2; US4870266A

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】（発明の利用分野）本発明は、カメラのパッシブ方式の焦点検出装置等に用
いられる。光電変換素子の蓄積時間制御Φ蓄積信号処理
装置の改良に関するものである。

（発明の青畳）従来のこの種の装置の一例として、例えば特開昭６１−
１６７９１６号が掲げられるが、この装置には複数画素
（以後ビットと記す）から成るＣＣＤ等のセンサとは別
に、該センサより適度なレベルの像信号が出力される様
にする目的から、その近傍に像の平均的な明るさく入射
光の平均輝度値）をモニターするモニター用センサが配
置されており、この提案では、前記モニター用センサの
光電流による積分値が予め設定されている所定レベルに
達した時点でこの時の信号蓄積を確実に終了させるべき
必要性が述べられた後、それを実現するための構成が記
されている。ところが、前記モニター用センサの受光領
域は前記センサのライン長の例えば６５％の長さをもつ
長方形状をしており、この為同じピーク輝度値をもつ入
射光であっても、前記モニター用センサの受光領域の全
面に入射している場合と一部に入射している場合とでは
その時の積分出力は異なってくることになる。したがっ
て、前記モニター用センサの光電波による積分値が所定
レベルに達した時点で蓄積を確実に終了するような構成
にしたとしても、その時の入射光面積によって前記モニ
ター用センサの出力が変動し、その結果入射光輝度パタ
ーンに対応した信号蓄積に正確さを欠いてしまう危険性
があった。また、必ずしも蓄積される信号のレベルが前
記センサ或いはその出力設備に配置されるＡ／Ｄ変換器
のダイナミックレンジ内に抑まるとは限らない、つまり
、その時のピーク輝度値が前記Ａ／Ｄ変換器のダイナミ
ックレンジを越えてしまう等、入射光輝度パターンに対
応した信号の蓄積を行えない恐れがある。

また、入射光の輝度がかなり低い場合に蓄積した信号を
例えばカメラの焦点状態検出に用いた場合と輝度が高い
時に蓄積した信号を用いた場合とでは、焦点検出結果は
前者の方が精度の面ではるかに落ちることになるが、こ
の様な場合における有効な対策は今だ実現されていない
のが現状である。

（発明の目的）本発明の目的は、上述した問題を解決し、蓄積信号が飽
和してしまうといったことを防止すると共に、高輝度時
の応答性はもちろん、低輝度時の応答性をも向上させな
がら、低輝度時の蓄積信号の精度を良好なものにするこ
とのできる光電変換素子の蓄積時間制御Φ蓄積信号処理
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、蓄積信号のピー
ク値と第１の電圧を比較し、ピーク値の方が高レベルと
なった時点でその出力を反転する第１の比較手段と、ピ
ーク値と第２の電圧を比較し、ピーク値の方が高レベル
となった時点でその出力を反転する第２の比較手段と、
所定時間検知手段により所定時間が検知されない内に第
１の比較手段の出力が反転した場合、該第１の比較手段
の出力が反転した時点で光電変換素子での蓄積動作を終
了させ、所定時間が検知された後に第２の比較手段の出
力が反転した場合、第１の比較手段の出力が反転した時
点で蓄積動作を終了させ、所定時間が検知されたにも拘
わらず第２の比較手段の出力が反転していない場合、該
第２の比較手段の出力が反転した時点で蓄積動作を終了
させる蓄積動作終了指示手段と、蓄積動作終了後に光電
変換素子より送られてくる蓄積信号を、その後段に配置
される各回路の飽和電圧近傍のレベル値まで増幅する第
１の増幅手段と、光電変換素子より送られてくる蓄積信
号を、その後段に配置される各回路の飽和電圧近傍のレ
ベル値まで増幅する、第１の増幅手段よりも高い増幅率
をもつ第２の増幅手段と、所定時間が検知された時点に
、前記第２の比較手段の出力が反転したか否かを記憶す
ると共に、出力が反転していない場合は蓄積信号増幅手
段として第１の増幅手段を選択し、出力が反転している
場合は第２の増幅手段を選択する利得選択手段とを備え
、以て、低輝度時には前記第１の電圧よりも低い第２の
電圧を蓄積終了を決定するためのしきい値レベルとして
用い、それ以外の輝度時には前記第１の電圧を用いるよ
うにし、且つ低輝度時に蓄積される信号を、そのピーク
値がそれ以外の輝度時に蓄積される信号のピーク値とほ
ぼ同一レベルになるように増幅させるようにしたことを
特徴とする。

（発明の実施例）第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、ｌ
は像信号Ｔｏ（蓄積電荷）出力とは別に該像信号Ｔｏの
ピーク信号Ｖｐ及び暗信号Ｖｄを出力し得る複数ビット
から成るラインセンサで、具体的な構成例は第２図を用
いて後述する。

２は、前記ラインセンサｌより入力するピーク信号Ｖｐ
及び暗信号Ｖｄより該暗信号Ｖｄによる雑音成分を除去
したピーク検出信号Ｖｉを算出し、該ピーク検出信号Ｖ
ｉと後述するマイクロコンピュータ（以後マイコンと記
す）より送られてくるバスＢｕｓｔ　、　　ＢＵＳ２に
基づいて決定される基準電圧Ｖ　１　　＊　ｖ２とで蓄
積時間を制御するために必要な利得制御信号ＡＧＣＬ　
、　ＡＧＣＨを発生する利得制御信号発生部２ａ（詳細
は後述）、前記利得制御信号ＡＧＣＬ　、　ＡＧＣＨ及
びマイコンより送られてくるリセット信号Ｒ９Ｅ？　、
クロックＣＬＫ　、蓄積終了強制信号ＩＮＴＥＮＤに基
づいて信号φｔ、蓄積終了信号ＴｉｎＴＥ　、利得選択
信号Ｈｇ１ｎ　、　Ｌｇｉｎを生成する、蓄積の終了時
期の制御と利得選択を行う蓄積時間制御書利得選択部２
ｂ（詳細は後述）、及びマイコンより送られてくるサン
プル信号ＤＳＡＭＰＬＥ　、　ＳＳＡＭＰＬＥと前記利
得選択信号Ｈｇ１ｎ　、　Ｌｇｉｎに基づいて前記ライ
ンセンサ１にて読み取られた像信号Ｖｏを増幅する像信
号増幅部２ｃ（詳細は後述）を備えた信号処理回路であ
る。

３は前記ラインセンサ１及び信号処理回路２等の制御連
行うｌチップマイコンであり、内部に前記利得制御信号
発生部２ａへ伝送するバスＢＵＳ１　、　　ＢＵ！９２
の内容等を記憶しているＥＥＦＲＯＭ、読み込んだ像信
号や最長蓄積時間ＭＡＸＩＩＴ及び遮光されたビットの
順番を示す所定値ＤＡＲＫ等を記憶する他、蓄積時間を
１ｍｓの単位でカウントするカウンタ（ＩＮＴＣＮ↑）
及び前記ラインセンサｌにおける暗信号或いは像信号の
読み取りを終えたビットの数値をカウントするカウンタ
（ｂｉ　ｔｃＮＴ）等の機能としても用いられるＲＡＭ
、前記像信号増幅部２ｃより送られてくるアナログ値で
ある像信号ＡＤｓｉｇをディジタル値の像信号に変換す
るＡ／Ｄ変換部、及び後述する「像信号入力」ルーチン
等が書き込まれているＲＯＭ等を備えている。

ここで、前記第１図を用いて全体の概略動作を説明する
と、まずマイコン３より像信号の蓄積動作開始指示を示
す各種信号がラインセンサ１に送られると、該ラインセ
ンサｌでは像信号蓄積動作（入射光を光電変換して電荷
として蓄積する動作）が行われると共に、その時の像信
号のピーク信号Ｖｐ及び暗信号Ｖｄ算出が行われ、これ
ら各信号は信号処理回路２へ出力される。信号処理回路
２はマイコン３より送られてくる各種信号（ＢＵＳＩ　
、　　ＢＵＳ２）及び前記各信号に基づいて、前記ライ
ンセンサ１にて行なわれている蓄積動作の終了時間を決
定（φｔ）し、該時間が経過すると前記ラインセンサ１
による蓄積動作を終了させ且つその事をマイコン３へ知
らせる（ＴｉｎＴＥ　）と共に、その後に送られてくる
像信号Ｖｏの増幅率の決定（Ｈｇｉｎ　、　Ｌｇｉｎ）
等を行う。

次に、マイコン３より蓄積信号（読み取った像信号）の
送出指示を示す信号が前記ラインセンサｌにビット毎に
順次送られると、ラインセンサｌは蓄積信号を像信号Ｖ
ｏとして順次信号処理回路２へ出力する。一方信号処理
回路２は順次送られてくる前記像信号Ｖｏをマイコン３
の指示（ＤＳＡＭＰＬＥ　、　ＳＳＡＭＰＬＥ　）によ
り一旦保持し、且つ前記決定した増幅率によりそれぞれ
各ビット毎に該像信号Ｖｏの増幅を行い、アナログ値の
像信号ＡＤｓｉｇとしてマイコン３のＡ／Ｄ変換部へ順
次出力する。マイコン３は該信号をＲＡＭ内に格納する
。

以上で全ビットの像信号入力動作が終了することになり
、例えば前記各回路がカメラのパッシブ方式の自動焦点
検出装置に配置されていたとすると、その後マイコン３
は前記像信号（ＲＡＭ内に格納されている）に基づいて
その時の焦点状態を演算し、それ演算結果を不図示の撮
影レンズ駆動回路へ出力する。以後、前記と同様の動作
が繰り返される。

次に、第２，３図に示す各回路の具体的な構成及びそこ
での動作を詳述するが、その前に第４図を用いて本実施
例における主要部分、つまり蓄積動作の終了時期の制御
及び蓄積された像信号Ｖ。

の読み込み制御のやり方を説明する。

第４図において、■、゛■、■はラインセンサｌに当る
入射光輝度が異なる場合を示すグラフであり、入射光輝
度の高低は言うまでもなく、■〉■〉■の順番である。

又Ｔ０は蓄積動作開始後の所定時間を示している。

１）蓄積動作開始後、所定時間Ｔｏ以前に基準電圧Ｖ２
（詳細は後述がマイコン３内のＡ／Ｄ変換部のグイマミ
ックレンジに近い値（飽和電圧位）に予め設定されてい
る）にその時のピーク検出信号Ｖｉが達した場合（■の
様なケース）ピーク検出信号Ｖｉ　（＝ＶＰ−Ｖｄ）が
基準電圧■２に達する時刻ｔ１に蓄積を終了させる。こ
れはＡ／Ｄ変換部のグイマミックレンジを越えてしまい
、正確な像信号の読み込みができないといった不都合を
解消するためと、高輝度時の応答性を満足させるためで
ある。また、この場合の各ビット毎の像信号Ｖｏの増幅
率は、１倍とする。

２）蓄積動作開始後、所定時間Ｔ、以後に基準電圧ｖ２
にその時のピーク検出信号Ｖｉが達した場合（■の様な
ケース）ピーク検出信号Ｖｉが基準電圧ｖ２に達するまで蓄積動
作を続行させ、その後基準電圧ｖ２に達した時刻ｔ２時
に蓄積を終了させる。また、この場合の各ビット毎の像
信号ｖｏの増幅率は、１倍とする。

３）蓄積動作開始後、所定時間Ｔｏが経過しても基準電
圧Ｖ１　（詳細は後述がこの値は低輝度時における応答
性等を考慮して予め設定されている）にその時のピーク
検出信号Ｖｉが達した場合（■の様なケース）ピーク検出信号Ｖｉが基準電圧ｖ１に達するまで蓄積動
作を続行させ、その後基準電圧ｖ２に達した時刻ｔ３時
に蓄積を終了させる。また、この場合の各ビット毎の像
信号ｖＯの増幅率は、７２７７１倍とする。つまり、こ
の場合のピーク検出信号Ｖｉは基準電圧ｖｌと等しいわ
けで、このようなピーク検出信号Ｖｉをもつ各ビット毎
の像信号ｖＯをそのまま（１倍で）Ａ／Ｄ変換部へ出力
した場合、例えば精度の良い焦点状態の検出が行えない
ことになる。そこで前記１）、２）の場合と同じピーク
検出信号ｖ１をもつ各ビット毎の像信号Ｖｏとして出力
し、応答性を満足させながら且つ精度の面においても満
足させ得るようにしている。

また、上記の蓄積動作の終了時期の制御とは別に、蓄積
動作の終了が強制的に決定される場合がある。それはマ
イコン３より蓄積終了強制信号ＩＮＴＥＮＤが送られて
きた場合（詳細は後述）であり、該信号入力により蓄積
動作が終了する６通常この信号は最長蓄積時間を決める
ために用いられ、（Ｔｏｘｖ２／ｖｌ）より長くとられ
ている。

以下、上記の如き制御を実現するた゛めの各回路の具体
的な構成及びそこでの動作説明を行う。

第２図は前記ラインセンサ１の構成例を示すものである
。

該ラインセンサｌを成すものとして、暗信号を得るため
にアルミニウムで周囲が遮光された遮光ビットＳｌ及び
入射する光の輝度パターンに相当する光信号を読み取る
ための開口ビット５２〜Ｓｎが並設されている。

各ビットのキャパシタ電極ａは端子１０３に共通に接続
され、コレクタ電極すには一定の正電圧が印加される。

またリセットＭＯ３）ランジスタの電極Ｃは接地され、
ゲート電極ｄは端子１０５に共通に接続されている。さ
らに各ビットのエミッタ電極ｅｌは垂直ラインＬ１ｘＬ
ｎに夫々接続されており、各垂直ラインはトランジスタ
Ｔａ、〜Ｔ　ａ　ｎを介して電荷蓄積用キャパシタ０１
〜Ｃｎに接続されると共に、トランジスタＴ１〜Ｔｎを
介して出力信号線１１０に接続されている。出力信号線
１１０はリセットトランジスタＴｓ１を介して接地され
、且つアンプ１０７に接続されている。トランジスタＴ
１−Ｔｎのゲート電極は端子１０１を介してシフトパル
スφｓｐが入力される走査回路１０６の並列出力端子に
夫々接続されており、該トランジスタＴＩ−Ｔｎは前記
走査回路１０６に従って順次オン状態となる。

垂直ラインＬ１〜ＬｎはトランジスタＴｂｉ〜Ｔｂｎを
介して接地され、各トランジスタのゲート電極は端子１
０４に共通に接続されている。遮光ビットＳ工のエミッ
タ電極ｅ２はライン１１１に接続され、該ライン１１１
はトランジスタＴｓ２を介して接地されていると共に、
アンプ１０９に接続されている。開口ビット５２〜Ｓｎ
の各エミッタ電極ｅ２はライン１１２に接続され、該ラ
イン１１２はトランジスタＴｓ３を介して接地されてい
ると共に、アンプ１０８に接続されている。また、トラ
ンジスタＴＳ２及びＴＳ３の各ゲート電極は端子１０４
に接続されている。

上記の如き構成において、マイコン３より端子１０５に
信号φｒｅｓを印加されると、各ビットのリセットＭＯ
３）ランジスタがオン状態となり、全てのビットのｐベ
ース慴城の蓄積電荷が除去されてその電位が一定となる
。続いて端子１０４に信号φマｒｓが印加されると、ト
ランジスタＴｂ１〜Ｔｂｎ及びＴｓ３がオン状態となり
、全てのエミッタ電極ｅｌｓｅ２が接地されたことにな
る。さらに端子１０３に初期化するためのパルスφｒが
印加されると、既に述べた様にｐベース領域の蓄積電荷
が除去される。

この状態から光信号の蓄積動作を開始させるために端子
１０５への信号φｒｅｓの印加が停止され、且つ端子１
０１を介してシフトパルスφｓｔが走査回路１０６に印
加されると（マイコン３により）、リセットＭＯＳトラ
ンジスタがオフ状態となり、まず各ピッ）３２〜Ｓｎへ
の入射光量に対応した光電変換動作が開始する。なお遮
光ビットＳ１においては暗信号が生じることになる０次
に、前記動作により生じる電荷をキャパシタＣよ〜Ｃｎ
に蓄積させるためにまず端子１０４へ信号φマｒｓの印
加が停止されると、トランジスタＴ　ｂ　１〜Ｔ　ｂ　
ｎ　、　Ｔ　ｓ　２及びＴｓ３がオフ状態となり、各ビ
ットのエミッタ電極ｅｌ＋６２が浮遊状態となる。続い
てマイコン３により信号処理回路２を介して端子１０２
に信号φｔが印加されることになるが、これによりトラ
ンジスタＴａ、〜Ｔａｎがオン状態となる０次いで端子
１０３に読み出し用のパルスφｒが印加されると、遮光
ビットＳ１からは垂直ラインＬｌを介して暗信号が読み
出されてキャパシタＣ１に蓄積され、また開口ビットＳ
２〜Ｓｎからは垂直ラインＬ２〜Ｌｎを介して入射光量
に対応した信号が読み出されてキャパシタＣ２〜Ｃｎに
夫々蓄積される。

その後信号処理回路２より端子１０３に蓄積終了を示す
信号φｔが印加される（詳細は後述する）と、トランジ
スタＴａ、〜Ｔａｎがオフ状態となり、キャパシタＣ１
或いはＣ２〜Ｃｎへの蓄積動作が終了する。そして端子
１０１にシフトパルスφｓｐが順次印加されると、走査
回路１０６によってトランジスタＴ１〜Ｔｎが順次オン
状態となり（尚走査回路１０６はシフトパルスΦｓｐが
印加される毎にトランジスタＴ１からＴｎへ順次いずれ
か１つをオン状態とするものである）、オン状態となっ
たトランジスタＴ１〜Ｔｎに対応したキャパシタＣ１ｘ
Ｃｎの電荷が出力信号線１１０及びアンプ１０７を介し
て順次像信号Ｖｏとして信号処理回路２へ送出されるこ
とになる。またその直後に端子１１３に信号φｈｒｓが
マイコン３より印加されると、これに伴ってトランジス
タＴｓ、がオン状態となり、出力信号線１１０の残留電
荷が除去される。

また、前記蓄積動作と並行してピーク信号Ｖｐと暗信号
Ｖｄの検出動作が行われることになる。

すなわち、前記動作時に端子１０３に印加される信号φ
ｒにより、遮光ビットＳ　１から暗信号がライン１１２
に読み出され、アンプ１０９を介してＶｃｌとして出力
され、又開口ビットＳ２〜Ｓｎからの信号がライン１１
１に読み出され、アンプ１０８を介してピーク信号Ｖｐ
として、つまりライン１１１は前述したように共通に接
続されているために該ライン１１１には開口ビット８２
〜Ｓｎからの信号のピーク信号がアンプ１０８の出力側
に現われ、該ピーク信号がＶｐとして出力される。

第３図（Ａ）は前記利得制御信号発生部２ａの構成例を
示すものであり、ここでは前述したように蓄積時間制御
に用いられる利得制御信号ＡＧＣＬ　、　ＡＧＣ）Ｉが
生成される。

つまり、前記暗信号Ｖｄ、ピーク信号ＶｐがアンプＡＭ
Ｐ　１へ入力し、暗信号Ｖｄによる雑音成分を除去した
ピーク検出信号Ｖｔを得るための（Ｖｐ−Ｖｄ）なる演
算が行われ、得られたピーク検出信号Ｖｉはコンパレー
タＣＮＰＩ　、　　ＣＨＦ２の非反転入力端に出力され
る。一方、マイコン３より送られてくるディジタル信号
であるバスＢｕｓｔ、９０Ｓ２がＤ／Ａ変換器ＤＡＩ、
ＤＡ２に入力し、ここで前記ピーク検出信号Ｖｉのしき
い値レベルとなるアナログ信号である基準電圧ｖ１ｅＶ
２　　（ｖｌ＜Ｖ２）に変換され、前記コンパレータＣ
ＮＰ１．ＣＮＰ２の反転入力端に出力される。そして該
コンパレータＣＮＰＩ　、　　ＣＨＦ２により前記各信
号の比較が行われ、利得制御信号ＡＧＣＬ　、　Ａ（、
ＣＨが発生する。

尚、前記バスＢＵＳＩ　、　　ＢＵＳ２は組み立て工程
中等に調整され、マイコン３のＥＥＰＲＯＭ内に記憶さ
れている。また、その内容、つまりまず基準電圧■１は
マイコン３内のＡ／Ｄ変換部のグイマミックレンジに近
い値、すなわち分解能を上げるために許容でき得る最大
値に予め設定されており、基準電圧ｖ２は低輝度時にお
ける応答性、及び暗信号のバラツキによる像信号への悪
影響（蓄積時間が長くなる程、暗信号のバラツキが生じ
てくる）を考慮して予め設定されている。

第３図ＣＢ）は前記蓄積時間制御・利得選択部２ｂの構
成例を示すものであり、ここでは前述したように蓄積の
終了時期の制御と像信号ｖＯの利得選択が行われる。

カウンタ２０１はアントゲ−）ＡＭＤＩを介して、蓄積
動作開始と同時に入力されるクロックＣＬＫのカウント
を行い、所定時間Ｔｏに達するとハイレベル（以後Ｈレ
ベルと記す）の信号を出力するものであり、所定時間Ｔ
ｏに達するとインバータＩＮＩの出力がローレベル（以
後Ｌレベルと記す）の信号を出力する様になるのでその
後のクロックＣＬＫは入力しない、アンドゲートＡＣＩ
Ｏ２〜ＡＮＤ　４の一入力端には、前記Ｈレベルの信号
が遅延線２０２、インバータ１１２を介して入力してお
り、他の入力端には、前記利得制御信号発生部２ａより
の利得制御信号ＡＧＣＬ或いはＡＧＣＨが入力している
。　従って、前述した第４図の■〜■の各場合をこの回
路に適用してみると、 ■のようなケースには、蓄積動作が開始されてから所定
時間Ｔｏはまだ経過していないうちはインバータＩＮ２
の出力はＨレベルであり、この時のピーク検出信号Ｖｉ
が基準電圧ｖ２に達すると利得制御信号ＡＧＣＨがＨレ
ベルとなるので、アントゲ−）ＡＭＤＩの出力がＨレベ
ルとなる。よって該アントゲ−）　ＡＮＤＩの出力がＨ
レベル反転した時点（第４図時刻１１）でオアゲートＯ
Ｒ１及びインバータ１１３を介して信号φｔがラインセ
ンサｌへ出力され、蓄積が終了となる。また、この時の
増幅率を決定するための利得選択信号としては、利得制
御信号ＡＧＣＬがＨレベルであるので、Ｄフリップフロ
、プ２０３のＱ出力がＨレベルで、結局増幅率１倍を示
す利得′選択信号Ｌｇ　ｉｎが選択出力（詳細は後述）
はされることになる。

■のようなケースには、蓄積動作が開始されてから所定
時間Ｔ、が経過するとその出力はＨレベルであり、又こ
の時利得制御信号ＡＧＣＬがＨレベルであるので、Ｄフ
リ、プフロップ２０３のＱ出力がＨレベルであり、この
時のピーク検出信号Ｖｉが基準電圧Ｖ２に達すると利得
制御信号ＡＧＣＨがＨレベルとなるので、この場合アン
ドゲートＡＮＤ　２の出力がＨレベルとなる。よって該
アンドゲートＡＮＤ　２の出力がＨレベル反転した時点
（第４図時刻１１）でオアゲー）　ＯＲｌ及びインバー
タＩＮ３を介して信号φｔがラインセンサ１へ出力され
、蓄積が終了となる。また、この時の増幅率を決定する
ための利得選択信号としては、前記の如くＤフリップフ
ロップ２０３のＱ出力がＨレベルであるので、増幅率１
倍を示す利得選択信号Ｌｇｉｎが選択出力されることに
なる。

■のようなケースには、蓄積動作が開始されてから所定
時間Ｔｏが経過するとその出力はＨレベルであり、又こ
の時利得制御信号ＡＧＣＬがＬレベルであるので、Ｄフ
リップフロップ２０３のＱ出力がＨレベルであり、この
時のピーク検出信号Ｖｉが基準電圧ｖ１に達すると利得
制御信号＾ＧＣＬがＨレベルとなるので、この場合アン
ドゲートＡＮＤ　３の出力がＨレベルとなる。よって該
アンドゲートＡＮＤ　３の出力がＨレベル反転した時点
（第４図時刻ｔ３）でオアゲートＯＲＩ及びインバータ
ＩＮＳを介して信号φｔがラインセンサ１へ出力され、
蓄積が終了となる。また、この時の増幅率を決定するた
めの利得選択信号としては、前記の如＜Ｄｙリップフロ
ップ２０３のＱ出力がＨレベルであるので、増幅率Ｖ　
２　／　Ｖ　を倍を示す利得選択信号Ｈｇ１ｎが選択出
力（詳細は後述）されることになる。

また、前述したように蓄積終了強制信号１）ＩＴＥＮＤ
（Ｈレベルの）が送られてくることにより、オアゲー）
ＯＲＩ及びインバータＩＮＳを介して信号φｔがライン
センサｌへ出力され、蓄積が終了となることになる。又
前記いずれの場合においても、信号φｔが発生すると同
時にＨレベルの蓄積終了信号ＴｉｎＴＥが発生し、マイ
コン３へ該信号が出力される。

第３１！Ｉ（Ｃ）は前記像信号増幅部２ｃの構成例を示
すものであり、ここでは前述したように前記利得制御信
号発生部２ａよりの利得制御信号ＡＧＣＬ或いはＡＧＣ
Ｈに基づいた、像信号Ｖｏの増幅が行われる。

遮光ピッ）５１に生じた暗信号が像信号Ｖｏとして送ら
れてくると、この時マイコン３よりサンプル信号ＤＳＡ
ＭＰＬＥが送られてきている（詳細は後述）ので、サン
プルホールド回路ＳＨＩによってその値が保持される。

その後開ロビットＳ２〜Ｓｎに生じた信号が順次像信号
Ｔｏとして送られてくると、この時マイコン３よりサン
プル信号ＳＳＡ　ＭＰＬＥが送られてきている（詳細は
後述）ので、各ビット毎に、一旦サンプルホールド回路
ＳＨＩによってその値が保持され、その時前記前記利得
制御信号発生部２ａより送られてきている利得制御信号
ＡＧＣＬ或いはＡＧＣＨに対応した増幅率をもつアンプ
ＡＮＰ４　、　　ＡＮＰ５によって適宜増幅され（尚増
幅される信号は前記暗信号分が引かれた値である）、像
信号ＡＤｓｉｇとして出力される。なお、前記利得制御
信号ＡＧＣＬ或いはＡＧＣｌｉは相補信号であり、一方
がＨレベルの場合、もう一方はＬレベルとなっている。

またアンプＡＮＰ４の増幅率は既に示されているように
アンプＡＭＰ　５のＶ　２　／　Ｖ　１倍にほぼ一致す
るように設定されている。

次に、マイコン３での動作を第５，６図に示すフローチ
ャートにより説明する。尚、第５．６図ともにサブルー
チン形式の表現となっているが、これは蓄積動作制御部
分が汎用性の高いものである事を示している。

第５図に示す「像信号入力」ルーチンがコールされると
、ステップ３０１よりの動作が開始される。

［ステップ３０１］　ここでは、ラインセンサｌに蓄積
動作を開始させるため、該ラインセンサ１へ各種制御信
号（φｒ、φマｒｓ　、φｒｅｓ等）を出カポ−）　Ｃ
ＮＴＦＯＲＴ’Ｓより出力すると同時に、信号処理回路
２へリセットパルスＲ５ＫＴを出力する。このような信
号が出力されることにより、ラインセンサｌにて第２図
を用いて説明したような蓄積動作が行われる。また、信
号処理回路２へ出力するバスＢＵＳＩ　、　　ＢＵＳ２
をセットする。

［ステップ３０２］　蓄積時間を１ｍｓの単位でカウン
トするカウンタとして用いられるＲＡＭ上に設定されて
いる蓄積時間カウンタＩＮＴＣＮＴの内容を「０」にす
る（　ＩＮＴＣＭＴ←０）。

［ステップ３０３］　　１ｍｓをカウントする１ｍｓタ
イマとしても用いられているＲＡＭ上に設定された１　
ｍ　ｓタイマをリセットする。

［ステップ３０４］　信号処理回路２より入力している
蓄積終了信号ＴｉｎＴＨの状態を検知し、蓄積動作が終
了したか否かを、つまり蓄積終了信号ＴｉｎＴＥがＨレ
ベルであるかＬレベルであるかを調べ、Ｈレベルである
と判断した場合にはステップ３１０へ進み、Ｌレベルで
あると判断した場合にはステップ３０５へ進む。

［ステップ３０５］　先にリセットした１ｍＳタイマが
１ｍｓを計時したか否かを調べ、経過していいなければ
ステップ３０４へ戻り、経過していればステップ３０６
へ進む、尚参考までに、前述したカウンタ２０１でカウ
ントされる所定時間Ｔｏは例えば１０ｍｇ〜２０ｍ５位
に設定されている。

［ステップ３０６］　蓄積時間カウンタＩＮＴＣＮＴの
内容を１つカウントアツプする（　ＩＮＴＣＮＴ、−Ｉ
ＮＴＣＮＴ＋１）。

［ステップ３０７］　ここでは予め設定されている最長
蓄積時間ＭＡＸＩＮＴと蓄積時間カウンタＩＮＴＣＮＴ
の内容との比較を行い、蓄積時間カウンタＩＮＴＣＮＴ
の内容が最長蓄積時間ＭＡＸＩＮＴ未満であれば（ＩＮ
ＴＣＮＴ＜　ＭＡＸＩＮＴ）ステップ３０３へ戻り、再
び蓄積動作の終了待ちとなる。また、そうでなければ（
ＩＮＴＣＮＴ≧ＭＡＸＩＮＴ）　スフー／プ３０８へ進
む。

［ステップ３０８］　前記ステップ３０７で蓄積時間が
最長蓄積時間ＭＡＸＩＮＴに達したと判断されたので、
ここでは蓄積動作を強制的に終了させるためにＨレベル
の蓄積終了強制信号ＩＮＴＥＮＤを信号処理回路２へ出
力する。

［ステップ３０９］　蓄積動作が終了したので、次に像
信号の読み込みを行わせるために「像信号読み込み」ル
ーチンをコールする。尚このルーチンにおける詳細は第
６図を用いて後述する。

前記ステップ３０４にて蓄積終了信号ＴｉｎＴＥがＨレ
ベルであると判断された場合にはステップ３１０へ進む
ことになるが、ここでは以下の判断が行われる。

［ステップ３１Ｏ］　蓄積時間カウンタＩＮＴＣＮＴの
内容が所定時間Ｔｏを越えているか否かを調べ、越えて
いる場合（ＩＮＴＣＮＴ＞　Ｔ　Ｏ）にはステップ３ｉ
ｉへ進み、越えていない場合（ＩＮＴＣＮＴ≦Ｔｏ）に
はステップ３０５へ戻り、所定直ＴＯを越えるのを待つ
、これは、第３図ＣＢ）中の利得選択信号Ｌｇｉｎ　、
　Ｈｇ１ｎが所定時間ＴＯの時点で決定されるためであ
る。

［ステップ３１１］　　Ｈレベルの蓄積終了信号Ｔｉｎ
ＴＥが入力するのを待ち、入力することにより先のステ
ップ３０９へ進む。

次に、第６図を用いて「像信号読み込み」ルーチンにつ
いて述べる。前記ステップ３０９にて「像信号読み込み
」ルーチンがコールされると、ステップ４０１よりの動
作が開始される。

［ステップ４０１］　前記ラインセンサｌにおける暗信
号或いは像信号の蓄積を終えたビットの数値をカウント
するカウンタとして用いられているＲＡＭ上に設定され
たビット数計数カウンタｂｉＨ１：ＮＴの内容をｒＯＪ
にする（ｂｉｔｃＮＴ”　０　）　。

［ステップ４０２］　　ビットを１つシフトさせるため
の信号φｓｐをラインセンサｌの走査回路１０６へ送出
する。

［ステップ４０３］　こ、こでは前記ビット数計数カウ
ンタｂｉｔｃＮＴの内容とＲＡＭ内に記憶されている遮
光ビットＳｌの順番を示す所定値ＤＡＲＫ　（実施例で
は該ビットは第２図に示すように先頭位置に配置されて
いるので、ＤＡＲＫ＝　０である）とを比較し、各個が
等しければ（ｂｉ　ｔｃＮＴ＝　ＤＡＲＫ）ステップ４
０４へ進み、等しくなければ（ｂｉｔｃＮＴｂＤＡＲＫ
）ステップ４０８へ進む、従って、遮光ピッ）　Ｓ　ｔ
の読み出し時にはステップ４０４へ進み、開ロビッ）３
２〜Ｓｎの読み出し時にはステップ４０８へ進むことに
なる。

［ステップ４０４］　信号処理回路２内の像信号増幅部
２Ｃヘササンプ俗信ＤＳＡＭＰＬＥを送出する。

これにより、前述したように遮光ビットＳｌの電位（暗
信号）が像信号増幅部ｚＣ内のサンプルホールド回路Ｓ
ＨＩによって保持される。

［ステップ４０５］　信号処理回路２内の像信号増幅部
２Ｃヘササンプ俗信ＳＳＡＭＰＬＥを送出する。

これにより、前述したように開口ビット８２〜Ｓｎの電
位（像信号）が像信号増幅部２Ｃ内のサンプルホールド
回路ＳＨ２によって保持される。

［ステップ４０６］　ビット数計数カウンタｂｉｔＣＮ
Ｔの内容を１つカウントアツプする（ｂｉｔｃＮＴ−ｂ
ｉｔｃＮＴ＋　１　）。

［ステップ４０７］　信号処理回路２より入力する像信
号ＡＤｓｉｇ　ｅ　Ａ　／　Ｄ変換部にてＡ／Ｄ変換し
てＲＡＭ内に格納する。そしてＲＡＭアドレスをインク
リメントする。

［ステップ４０８コ　ここではビット数計数カウンタｂ
ｉｔｃＮＴの内容と予めＲＡＭ内に設定されている最大
ビット値ＭＡＸｂｉｔ　（開口ビットの総数値）との比
較を行い、ビット数計数カウンタｂｉｔｃＮＴの内容が
最大ビット値ＭＡＸｂｉｔを越えていない場合（ｂｉｔ
ＣＮＴ（ＭＡＸｂｉｔ）はス？ｙプ４０２へ戻り、読み
込み動作を繰り返す、また、ビット数計数カウンタｂｉ
ｔ（ＮＴの内容が最大ビット値ＭＡＸｂｉｔ越えた場合
（ｂｉｔｃ：ＮＴ＞　ＭＡＸｂｉｔ）は前記第５図（７
）　スフ　ｙブ３０９ヘリターンする。

本実施例によれば、Ａ／Ｄ変換部等のダイナミックレン
ジを越えることのない値に予め設定されている基準電圧
ｖ２に達した時点で蓄積動作を終了させるようにしてい
るので、ラインセンサｌより出力される一連の像信号Ｖ
Ｏのピーク値及びその近傍値がダイナミックレンジを越
えてしまうような事がなくなり、入射光輝度パターンに
応じた像信号を得ることができる。また、前述のように
基準電圧ｖ２に達した時点で蓄積動作を終了させるよう
にしているため、入射する光の輝度が高いような場合（
第４図■のようなケース）、直ちに積分動作が終了する
ことになり、応答性の良いものとなる。

また、入射する光の輝度が低いような場合（第４図■の
ようなケース）、基準電圧ｖ１に達した時点で積分動作
を終了するようにしているので、このような場合におい
ても応答性の良いものとなる他、読み取れる輝度範囲を
拡大することができる、つまりかなりの低輝度であるた
めに従来においては最大蓄積時間ＮＡＸＩＮＴに引っか
かってしまうようなケースであっても、前記基準電圧Ｖ
、をしきい値レベルとして用いている為、読み取れる確
率が高くなる。さらに、基準電圧ｖ１に達した時点で積
分動作を終了させた場合は、その時の一連の像信号ｖＯ
をＶ２／Ｍ１倍するように、つまりピーク値が常に一定
となるようにしている為、該像信号の精度を向上させる
ことができる。

（発明と実施例の対応）本実施例において、カウンタ２０１が本発明の所定時間
検知手段に、Ｄ／Ａ変換器ＤＡＩ、ＤＡ２が第１．第２
の電圧発生手段に、アンプＡＮＰ　１がピーク値検出手
段に、コンパレータＣＮＰＩ　、　　ＣＮＰ２が第１．
第２の比較手段に、ＡｌＯ２、ＡｌＯ５・・・・・・第
１．第２の増幅手段に、Ｄフリップフロップ２０３、遅
延線２０２．アンドゲートＡＮＤ　ｌ〜ＡＮＤ３．イン
バータＩＮ２　、　ＩＮＳ　、オアゲートＯＲＩが蓄積
動作終了指示手段に、Ｄフリップフロップ２０３が利得
選択手段に、それぞれ相当する。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、蓄積信号のピー
ク値と第１の電圧を比較し、ピーク値の方が高レベルと
なった時点でその出力を反転する第１の比較手段と、ピ
ーク値と第２の電圧を比較し、ピーク値の方が高レベル
となった時点でその出力を反転する第２の比較手段と、
所定時間検知手段により所定時間が検知されない内に第
１の比較手段の出力が反転した場合、該第１の比較手段
の出力が反転した時点で光電変換素子での蓄積動作を終
了させ、所定時間が検知された後に第２の比較手段の出
力が反転した場合、第１の比較手段の出力が反転した時
点で蓄積動作を終了させ、所定時間が検知されたにも拘
わらず第２の比較手段の出力が反転していない場合、該
第２の比較手段の出力が反転した時点で蓄積動作を終了
させる蓄積動作終了指示手段と、蓄積動作終了後に光電
変換素子より送られてくる蓄積信号を、その後段に配置
される各回路の飽和電圧近傍のレベル値まで増幅する第
１の増幅手段と、光電変換素子より送られてくる蓄積信
号を、その後段に配置される各回路の飽和電圧近傍のレ
ベル値まで増幅する、第１の増幅手段よりも高い増幅率
をもつ第２の増幅手段と、所定時間が検知された時点に
、前記第２の比較手段の出力が反転したか否かを記憶す
ると共に、出力が反転していない場合は蓄積信号増幅手
段として第１の増幅手段を選択し、出力が反転している
場合は第２の増幅手段を選択する利得選択手段とを備え
、以て、低輝度時には前記第１の電圧よりも低い第２の
電圧を蓄積終了を決定するためのしきい値レベルとして
用い、それ以外の輝度時には前記第１の電圧を用いるよ
うにし、且つ低輝度時に蓄積される信号を、そのピーク
値がそれ以外の輝度時に蓄積される信号のピーク値とほ
ぼ同一レベルになるように増幅させるようにしたから、
蓄積信号が飽和してしまうといったことを防止すると共
に、高輝度時の応答性はもちろん、低輝度時の応答性を
も向上させながら、低輝度時の蓄積信号の精度を良好な
ものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略ブロック図、第２
図は第１図図示ラインセンサの構成例を示す回路図、第
３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第１図図不信号処理回路
内の各部の構成例を示す回路図、第４図は蓄積時間制御
を説明するためのグラフ、第５図及び第６図は第１図図
示マイコンの動作を示すフローチャートである。ｌ・・・・・・ラインセンサ、２ａ・・・・・・利得制
御信号発生部、２ｂ・・・・・・蓄積時間制御・利得選
択部、２Ｃ・・・・・・像信号増幅部、３・・・・・・
マイコン、２０１・・・・・・カウンタ、ＤＡＩ、ＤＡ
２・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、ＡＭＰ　ｌ・・・・・・
アン７’、　　ＣＮＰＩ　、　　ＣＨＦ２・・・・・・
コンパレータ、２０３・・・・・・Ｄフリップフロップ
、２０２・・・・・・遅延線、ＡＮＤＩ　ＮＡＮＤ３・
・・・・・アンドゲート、ＩＮ２　、　ＩＮ３・・・・
・・インバータ、ＯＲ・・・・・・オアゲー）ＯＲ，Ｔ
ｏ・・・・・・像信号、Ｖｐ・・・・・・ピーク検出信
号、φ１−・・・・・信号、Ｈｇ１ｎ　、　Ｌｇｉｎ・
・・・・・利得選択信号・

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光電変換素子にて蓄積動作が開始されてから所定
時間が経過したか否かを検知する所定時間検知手段と、
前記光電変換素子の蓄積飽和電圧よりも低いレベル値を
もつ第１の電圧を発生する第１の電圧発生手段と、前記
第１の電圧よりも低い第２の電圧を発生する第２の電圧
発生手段と、前記光電変換素子にて蓄積動作が行われて
いる間の蓄積信号のピーク値を常時検出しているピーク
値検出手段と、前記ピーク値と前記第１の電圧を比較し
、前記ピーク値の方が高レベルとなった時点でその出力
を反転する第１の比較手段と、前記ピーク値と前記第２
の電圧を比較し、前記ピーク値の方が高レベルとなった
時点でその出力を反転する第２の比較手段と、前記所定
時間検知手段により所定時間が検知されない内に前記第
１の比較手段の出力が反転した場合、該第１の比較手段
の出力が反転した時点で前記光電変換素子での蓄積動作
を終了させ、前記所定時間が検知された後に前記第２の
比較手段の出力が反転した場合、前記第１の比較手段の
出力が反転した時点で蓄積動作を終了させ、前記所定時
間が検知されたにも拘わらず前記第２の比較手段の出力
が反転していない場合、該第２の比較手段の出力が反転
した時点で蓄積動作を終了させる蓄積動作終了指示手段
と、蓄積動作終了後に前記光電変換素子より送られてく
る蓄積信号を、その後段に配置される各回路の飽和電圧
近傍のレベル値まで増幅する第１の増幅手段と、前記光
電変換素子より送られてくる蓄積信号を、その後段に配
置される各回路の飽和電圧近傍のレベル値まで増幅する
、前記第１の増幅手段よりも高い増幅率をもつ第２の増
幅手段と、前記所定時間が検知された時点に、前記第２
の比較手段の出力が反転したか否かを記憶すると共に、
出力が反転していない場合は蓄積信号増幅手段として前
記第１の増幅手段を選択し、出力が反転している場合は
前記第２の増幅手段を選択する利得選択手段とを備えた
光電変換素子の蓄積時間制御・蓄積信号処理装置。