JPS6135413A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JPS6135413A
JPS6135413A JP15814284A JP15814284A JPS6135413A JP S6135413 A JPS6135413 A JP S6135413A JP 15814284 A JP15814284 A JP 15814284A JP 15814284 A JP15814284 A JP 15814284A JP S6135413 A JPS6135413 A JP S6135413A
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淳一 中村
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右二 今井
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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】 (技術分野) 本発明は、−眼レフレックスカメラや顕微鏡などの合焦
検出装置、詳しくは像の横ズレを利用した合焦検出装置
に関する。
(従来技術) 現在広く用いられているC0D6る込はMO8撮像累子
0ような電荷蓄積型の固体撮像素子を一眼レフレックス
カメラなどの合焦検出装置に用いると、被写体が暗い場
合には、積分時間が長くなり、1回の合焦判定に要する
時間が長くなるとともに、出力信号中の暗電流成分が大
きくなシ、ダイナミックレンジが減少し、各セル間の暗
電流のバラツキの影響も顕著になってくるので、高精度
な焦点検出はむずかしいものとなっている。まだ、ダイ
ナミックレンジの減少に伴い、フォーカスエイドの場合
には合焦表示幅も広くなってしまう。
ここで、CCD撮像素子を使用した従来の合焦検出装置
を第9図によって説明すると、像の横ズレを検出するた
め、撮影レンズの結像面に配置されたCCDイメージラ
イン七ンサ1はフォトダイオードアレイ2.移送ゲート
3.CCDシフトレジスタ4および露光制御用測光素子
(以下、モニターと略称する。)5から構成されている
。移送ゲート3はフォトダイオードアレイ2の電荷をC
CDシフトレジスタ4に移送する移送ゲートである。ま
た、モニター5はフォトダイオードアレイ2の電荷蓄積
時間を制御するための測光用素子である。このようにC
ODイメージライン七ンサlを使用した合焦検出装置は
第10図のタイミングチャートに示すように動作する。
まず、制御回路C以下、CPUと略称する。)7からの
モニターリセットパルスMRがモニター5に供給される
と、モニター5は所定のレベルにリセットされ、被写体
の明るさに応じた傾きで電位が変化する。このモニター
5が基準電位Vrefに達すると、比較器6の出力は反
転する。モニターリセットパルスMRが供給されてから
比較器6の出力が反転するまでの時間(以下、測光情報
という)をTMとする。
CPU7はこの測光情報TMをカウントし、移送ゲート
パルスφTを移送ゲート3に供給し、フォトダイオード
アレイ2に積分時間T1nt=TM  の期間積分され
た電荷をCCDシフトレジスタ4に移送する。上記フォ
トダイオードアレイ2はその両端にマスクしたフォトダ
イオード(マスクダミ−)をもっていて暗出力のみをホ
ールドするようKなっている。このマスクダミーの出力
電圧とマスクしていないフォトダイオードの出力との差
をとって暗出力を補償するようになっておシ、暗出力補
償回路9でこの暗出力を差引いた後、増幅器lOで信号
を増幅して演算回路8に送シ、合焦検出の演算を行なっ
てCPU7に入力させ、その結果な■示し彦い表示装置
に表示したシ、撮影レンズを駆動するようになっている
このように動作するCCD撮像素子を用いた従来の合焦
検出装置においては、被写体が暗い場合には積分時間が
長くなシ、1回の合焦判定に要する時間が長くなるとと
もに、第7図A、Bに示すように出力信号中の暗電流成
分が大きくなシ、ダイナミックレンジが減少し、各セル
間の暗電流のバラツキの影響も顕著になってくるので、
高精度な焦点検出はむずかしいものとなっていた。また
、ダイナミックレンジの減少にともない、第7図Cの右
側に示されるように、フォーカスエイドの場合には合焦
表示幅も広くなってしまうという欠点があった。
(目的) 本発明の目的は、上記の点に鑑み、被写体像を受光する
フォトダイオードアレイに隣接した露光制御用測光素子
の出力を、フォトダイオードの適正露光値に達する以前
に出力することにより、被写体が暗い場合のダイナミッ
クレンジの低下を補償するための情報を得、長大な積分
時間を必要とする場合でも設定した最大積分時間以内で
合焦判定を行うことができる合焦検出装置を提供するに
ある。
(概要) 本発明は、上記目的を達成するために、被写体像を受光
するフォトダイオードアレイに隣接した露光制御用素子
(以下、モニターと称する。)の出力情報によりフォト
ダイオードアレイの積分時間を決定するようにし、モニ
ターの出力情報が得られる時間をTM 、フォトダイオ
ードアレイの積分時間をTintとしたとき Tint =x n−TM(n>1 )の関係に設定す
る。フォトダイオードアレイの出力は積分時間Tint
で適正な出力レベルVopになるので、積分時間TMで
はVop/Hに相当する電荷がフォトダイオードに蓄積
される。ここで、許容できる最大積分時間Tint−M
AXを設定し、従来ではT intの積分時間(Tin
t>Tint−MAX )が必要な場合にも、T in
t −MAXで積分を打切る。このとき、合焦表示幅が
基準となる明るい場合の合焦表示幅とほぼ等しくなるよ
うな手段として次のようにする(フォーカスエイドの場
合)。すなわち、フォトダイオード出力を所定のレベル
Vo pに増幅するときの利得Gは 従って、モニター出力情報釉によシフオドダイオード出
力を適正にするための増幅器の利得が求まる(フォーカ
スエイドおよびオートフォーカスの場合)ので、これを
利得可変増幅器に設定する。
あるいは増幅器は使用せず、または利得一定とし、合焦
表示のための評価値九対する闇値をモニター出力情報T
Mによシ制御する(フォーカスエイドの場合)。このよ
うにしても上記の利得可変増幅器を使用する場合とほぼ
同等々効果が得られる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。
第1図は、本発明の構成を示すブロック図であシ、符号
2〜5はCODイメージライン七ンサlである。フォト
ダイオードアレイ2の電荷は移送ゲート3によ!りCO
Dシフトレジスタ4に移送される。モニター5はフォト
ダイオードアレイ2の電荷蓄積時間を制御するための測
光用素子であシ、このモニター5と同様の測光用素子を
遮光した露光制御用測光素子11が側近に設けられてい
る。
次に、このように構成されたCCDイメージライン七ン
サ1を用いた合焦検出装置の動作を第2図のタイミング
チャートを参照しながら説明すると、まず、制御回路で
あるCPU7からモニターリセットパルスMRがモニタ
ー5および露光制御用測光素子11に供給される。する
と、このモニター5は所定のレベルにリセットされ、破
算体の明るさに応じた傾きで電位が変化する。露光制御
用測光素子11は時間とともに暗電流成分が蓄積され、
差動増幅器12の出力が基準電位Vref K達したと
き、比較器6の出力は反転する。モニターリセットパル
スM RがCPU7からモニター5に供給されてから、
比較器6の出力が反転するまでの時間(測光情報)をT
Mとする。カウンタ13けこのTMを計測し、その結果
をCPU7に送る。このCPU7はモニターリセットパ
ルスMRを送出してからnTM(n)1)の時間経過後
、移送ゲートパルスφTを移送ゲート3に供給し、フォ
トダイオードアレイ2に積分時間Tint=n−TMの
期間積分された電荷をCODシフトレジスタ4に移送し
、暗出力補償回路9で暗出力を差し引いた後、利得可変
増幅器10で増幅され、その信号は演算回路8に送られ
合焦検出の演算を行ない(合焦検出演算はアナログでも
デジタルでもよい。)、その結果をCPU7を介し図示
しない表示装置に表示するか撮影レンズを駆動したりす
る。
なお、CODイメージラインセンサ1を駆動するには、
他にいくつかの駆動クロックパルスが必要であるが、こ
こでは省略しである。また、電荷を積分する動作に入る
前にフォトダイオードの電荷がクリアされる構造のCO
Dイメージラインセンサをこの実施例では前提としてい
る。さらに、モニター5としては、第1図のよう々フォ
トダイオードアレイ2に隣接した素子を設ける必要はな
く、フォトダイオード上にフローティングゲートを設け
、フォトダイオードの電荷を非破壊で読み出す方式やそ
の他の方式のものであっても良い。
第1図において、遮光した(露光制御用)素子11を設
け、この出力とモニター5の出力との差をとる理由は、
モニター5にも積分時間に比例した暗出力が発生し、こ
の暗出力をキャンセルしないと所期の目的が達成されな
いからである。
次に、比較器6の出力が反転する壕での時間(測光情報
) TMと7オトダイオードアレイ2の積分時間Tin
tおよび利得可変増幅器10の利得設定について説明す
る。
第3図はその一例を示すものであって、この例では最大
積分時間T int −MAXをaoocms〕とし、
TM< 100100(ノ範囲テu Tint = 3 TM に設定しである。また、TM≦100[ms:]の範囲
で増幅器10の利得I/′iGoである。
TM > 100[ms:lの範囲では、積分時間Ti
ntは300[ms]とし、増幅器10の利得Gはに自
動的に設定される。
このような構成をとれば、被写体が暗い場合で長大な積
分時間を必要とする場合にも、積分時間は任意に設定さ
れた最大積分時間以下であシ、暗電流成分によるダイナ
ミックレンジの低下が避ケられる。また、この場合の利
得可変増幅器lOの構成を第4図に示す。(この利得可
変増幅器lOの構成1作用の詳細はテレビジ璽ン工学ハ
ンドブック第6m テレビジ璽ン電子回路P6−71参
照)すなわち、暗出力補償回路9からの出力はRF入力
端子に印加され、CPU7からの入力がAGC入力端子
に印加され、出力端子は演算回路80入力端に接続され
る。なお、AGC入力とRF大入力交換可能である。
利得可変増幅器10の利得設定は第3図に示したものに
限られるわけではなく、第5図に示されるように階段状
に設定してもかまわない。どの場合の利得可変増幅器1
0の構成例を第6図に示す。
暗出力補償回路9の出力はオペアンプの非反転入力端子
であるVinに接続され、CPU7からの出力はDAT
A BUSおよびC0NTR0L LINKSに接続さ
れ、オペアンプの出力端Voutは演算回路8の入力端
に接続される。
他の実施例として、CPU7よシ得られる利得の値Gを
D/A変換して、差動増幅器12の出力を乗算してもよ
い。
以上は、CODイメージライン七ンサ1の出力を、モニ
ター出力によシ利得可変増幅器10の利得で制御し、被
写体が暗い場合のダイナミックレンジの低下を回復した
例である。この場合を第7図の右側に示しているが、こ
の場合にはフォーカスエイドにもオートフォーカスにも
対応できる。
フォーカスエイドのみの場合には、そニター出力により
増幅器の利得を制御するのではなく、合焦表示のための
閾値を制御して合焦表示幅を被写体が明るい場合と同じ
になるように制御する。
合焦表示は評価値を81合焦表示のための閾値をSoと
したとき ISI<S。
のときに合焦表示をする。この閾値S0をモニター出力
によ多制御する。すなわち、暗い場合には評価値は第7
図の右側に示すように、デフォーカスに対する傾きが小
さくなるが、合焦表示の閾値なそれに応じて小さくして
やればよい。このときの例を第8図に示す。第3図に示
すものと同様にTint=3TM 、 Tint−MA
Y=300[:ms]とした場合を示している。被写体
が明るい場合の閾値を800とした。明らかにG/G、
= (So/5oo)−”である。
(発明の効果) 本発明によれば、被写体が暗く、従来では長大な積分時
間を必要とした場合にも、設定した最大積分時間Tin
t・MAYで積分を打切るようにしたことによシ、合焦
判定を高精度に行なうことでできる。
したがって、暗い被写体のときにも合焦に長時間必要と
することがなく、被写体が明るいときとを1ぼ同様に合
焦検出ができる。
【図面の簡単な説明】
81図は、本発明の一実施例を示す合焦検出装置の構成
ブロック図、 第2図は、上記第1図の合焦検出装置の作動タイミング
チャート、 第3図は、最大積分時間と側光情報TMとの関係、およ
び利得可変増幅器の利得を示した線図、第4回は、利得
可変増幅器の構成の一例を示す回路図、 第5図は、上記第4図と異なる構成の利得可変増幅器を
使用した場合の最大積分時間と測光情報Wとの関係、お
よび利得可変増幅器の利得を示した線図、 第6図は、利得可変増幅器の構成の他の例を示す回路図
、 第7図A、B、Cは、被写体が明るい場合と暗い場合に
おけるCOD出力、暗出力補償後の出力および評価値を
それぞれ示す線図、 第8図は、フォーカスエイドに使用される上記第3図、
第5図と同様の最大積分時間と測光情報TMとの関係、
および評価値の閾値を示した線図、第9図は、従来の合
焦検出装置の構成を示すブロック図、 第10図は、上記第9図の合焦検出装置の作動タイミン
グチャートである。 1・・・CODイメージラインセンサ(合焦検出用撮像
素子) 2・・・フォトダイオードアレイ 5・・・露光制御用0子(モニター) 9・・・暗出力補償回路 10・・・利得可変増幅器 特許出願人  オリンパス光学工業株式会社/%7 8月るい場合 画素No。 画素No。 暗い場合 画素No。 画素No。 手続補正書(自発) 昭和59年10月11日 特許庁長官 志 賀 学殿          3血1
、事件の表示  昭和59年特許願第158142号2
、発明の名称  合焦検出装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 所在地  東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号名 称
   (037)  オリンパス光学工業株式会社4、
代理人 住 所  東京都世田谷区松原5丁目52番14号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 (1)明細書第12頁第8行〜第9行に記載の「差動よ
い。」と訂正する。 (2)同 第13頁下から第5行〜第4行に記載の「積
分を打切るようにしたことにより、合焦判定を高精度に
行なうととでできる。」を、「積分を打切るようにし、
暗出力の悪影響を除去することにより、合焦判定を短時
間で高精度に行うことができる。」と訂正する。 (3)同 第13頁下から第3行に記載の「合焦」を、
「合焦検出」と訂正する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被写体像を受光するフォトダイオードアレイと、
    その積分時間を制御するための測光情報を出力する露光
    制御用素子をもち、かつ、暗出力を補償する機能を備え
    た合焦検出用撮像素子を用いた合焦検出装置において、 測光情報T_Mをn倍してフォトダイオードの積分時間
    Tintを Tint=nT_M(n>1) に基づいて決定することを特徴とする合焦検出装置。
  2. (2)最大積分時間Tint_M_A_Xを設定し、測
    光情報T_Mが T_M=(Tint_M_A_X)/n 以上の場合には、フォトダイオードの積分時間Tint
    を Tint=TintM_A_X に設定することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の合焦検出装置。
  3. (3)測光情報T_Mが T_M=(Tint_M_A_X)/n 以上の場合には、フォトダイオードアレイの出力を増幅
    する増幅器の利得を、測光情報T_Mにより制御するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の合焦検出装
    置。
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