JPH01107225A

JPH01107225A - 焦点検出方式

Info

Publication number: JPH01107225A
Application number: JP26374687A
Authority: JP
Inventors: Hisaki Nakayama; 寿樹仲山; Junichi Nakamura; 淳一中村; Masabumi Yamazaki; 正文山崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-10-21
Filing date: 1987-10-21
Publication date: 1989-04-25
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JP2610450B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、静電誘導トランジスタ（ＳｔａｔｉｃＩｎ
ｄｕｃｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下単にＳＩ
Ｔと略称する）等の如く、蓄積光信号電荷を非破壊的に
読み出すことの可能な光電変換素子をフォトセンサと２
して用い、必要最小限の積分時間で焦点検出が行えるよ
うにした焦点検出方式に関する。

〔従来の技術〕

−ｍにカメラ等の自動焦点制御装置において焦点検出を
行うためには、被写体のコントラストに対応した信号が
要求されるが、この信号レベルが小さすぎると、ノイズ
やＡ／Ｄ変換に伴う量子化誤差の影響が顕著になり好ま
しくない、また一方この信号レベルが大きすぎてＡ／Ｄ
変換のダイナミックレンジを越えてしまう状態になると
正しい検出信号が得られなくなる。したがって正確な焦
点検出を行うためには、被写体の輝度によらずフォトセ
ンサから適度な大きさの出力信号が得られるように積分
時間を制御する必要がある。

このような課題を解決しようとする場合、フォトセンサ
としてＣＯＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅ
ｖｉｃｅ）等の光電変換素子を用いた従来の焦点検出装
置においては、出力信号レベルの確認のために一度信号
を読み出すと、それまで蓄積されていた信号電荷が失わ
れてしまうという破壊読み出しのため、直接光電変換素
子の出力信号レベルにより積分時間を制御することはで
きない。

このため従来、焦点検出用のＣＯＤ等の光電変換素子列
の近傍に光量モニタ用の別個の光電変換素子、例えばフ
ォトダイオードを配置して、該モニタ用の光電変換素子
の出力レベルにより間接的に焦点検出用の光電変換素子
列の信号出力を推定し、該光電変換素子列の積分時間を
制御するように構成したものが、特開昭５７−６４７１
１号公報において提案されている。

また従来、被写体が低輝度の場合、フォトセンサ出力を
増幅することにより積分時間を見掛は上増加させたよう
にして焦点検出を行う方法が、特開昭５９−１４０４０
９号公報において提案されている。この焦点検出方法は
低輝度時において所定時間以内に焦点検出に必要とする
信号を１生るための積分が終了せず、電荷蓄積量が所定
値を下回っているときには、１以上の増幅率でフォトセ
ンサ出力信号を増幅して焦点検出を試みるもので、これ
により積分時間が所定時間を越えないようにし、応答性
の悪化を防止すると共に、フォトセンサの出力信号を増
幅することによって検出精度の低下を防止しようとする
ものである。

また特開昭６１−２６０１６号公報においては、低輝度
時に積分時間を所定時間Ｔ１で中止し、その時点におけ
るモニタ用光電変換素子の出力レベルによりフォトセン
サ出力信号の増幅率を決定して、−度合無判断を行い、
そしてその合焦判断において合焦状態が得られず焦点検
出不能と判断された場合は、積分時間を’ｒｚ　（＞Ｔ
Ｉ）に延長して再度積分し直す方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記のように、ＣＯＤ等の光電変換素子列の近
傍に別個に設けたモニタ用の光電変換素子の出力が、所
定の基準値に達したか否かにより便宜的に積分時間を設
定するようにした従来の焦点検出装置においては、被写
体の状態に応じて合理的な積分時間が決められていると
は言えず、例えばコントラストが高（比較的低輝度でも
焦点検出が可能な被写体に対しても、モニタ用の光電変
換素子の出力が所定値に達するまで積分を続行すること
になるため、必要以上に時間がかかってしまうという欠
点がある。

この欠点は、被写体が高輝度の場合は、積分時間がもと
もと短いため焦点検出に要する全体の時間からみると影
響は小さいが、被写体が低輝度で積分時間が長時間必要
となるような場合には、この欠点が顕著となり応答性の
悪さや手、ぶれの原因を助長させる。

更にこの焦点検出装置にはモニタ用の別個の光電変換素
子や該モニタ用光電変換素子の出力レベルが基準値に達
したか否かを判断するための比較器と基準電圧発生回路
等が必要となり、回路構成が複雑、大型化するという欠
点がある。

また低輝度時にセンサ出力を増幅する従来の焦点検出方
法の場合は、センサ出力レベルではなくモニタ出力レベ
ルに応じて増幅率を設定しなければならない非合理性が
あり、更に特開昭６１−２６０１６号公報に開示されて
いる焦点検出方法では、−旦所定の積分時間におけるモ
ニタ出力レベルをもとに増幅率を設定して増幅し、それ
でも合焦状態が得られない場合は、積分時間を延長して
再度積分をしなおすという無駄で煩雑な動作が行われて
いる。

本発明は、従来の焦点検出方式における上記問題点を解
消するためになされたもので、ＳＩＴ等の光電変換素子
は蓄積された光電荷を破壊することなくその蓄積電荷に
対応する信号を読み出すことが可能であることに着目し
、かかる非破壊型光電変換素子をフォトセンサとして用
い、モニタ用の光電変換素子を用いずに被写体の状態に
応じた合理的な積分時間で焦点検出を行うことの可能な
焦点検出方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するため、本願第１発明は、蓄積光信号電荷を破壊
することなく該信号電荷に対応した出力の読み出し可能
な複数の光電変換素子からなる非破壊型光電変換素子列
と、該光電変換素子列のアナログ出力をデジタル値に変
換するためのＡ／Ｄ変換手段と、ｍＡ／Ｄ変換手段のデ
ジタル出力値に基づいて被写体までの距離を演算するた
めの焦点検出演算手段とを備え、電荷蓄積開始後、所定
の初期積分期間Ｔ、（Ｔ６≧０）を経過した後に、前記
光電変換素子列の出力の非破壊読み出し、Ａ／Ｄ変換、
焦点検出演算の一連の合焦状態検出動作を繰り返し実行
して焦点検出を行うようにするものである。

このようにして焦点検出を行うため、光電荷の蓄積を中
断することなしに各読み出し時点まで蓄積された光電荷
に対応した信号を非破壊的に読み出してＡ／Ｄ変換を行
い、変換されたデジタル信号をもとに焦点検出演算を実
行するという一連の動作を焦点検出が完了するまで繰り
返され、モニタ用光電変換素子を用いずに、被写体の輝
度やコントラストの状態に応じた合理的な必要最小限の
積分時間で焦点検出が可能となる。

また本願第２発明は、蓄積光信号電荷を破壊することな
く該信号電荷に対応した出力の読み出し可能な複数の光
電変換素子からなる非破壊型光電変換素子列と、該光電
変換素子列のアナログ出力を該出力のレベルに応じて増
幅する可変増幅手段と、該可変増幅手段からのアナログ
出力をデジタル値に変換するためのＡ／Ｄ変換手段と、
該Ａ／Ｄ変換手段のデジタル出力値に基づいて被写体ま
での距離を演算するための焦点検出演算手段とを備え、
電荷蓄積開始後、所定の初期積分期間Ｔ０（Ｔ０≧０）
を経過した後に、前記光電変換素子列の出力の非破壊読
み出し、増幅しない該出力のＡ／Ｄ変換、焦点検出演算
の一連の合焦状態検出動作を繰り返し実行して焦点検出
を行い、低輝度で所定の積分期間Ｔ＋　（Ｔ＋＞Ｔｏ）
を越えても合焦状態検出不能の場合には、前記光電変換
素子列の出力を該出力のレベルに応じて増幅し、上記一
連の合焦状態検出動作を繰り返し実行して焦点検出を行
うようにするものである。

このようにして焦点検出を行うため、上記第１発明の作
用が行われると共に、低輝度で所定の積分期間Ｔ１を越
えても合焦状態検出不能のときには、光電変換素子列の
出力が、そのレベルに応じた増幅率で増幅されて上記一
連の合焦状態検出動作が繰り返し実行され、従来の焦点
検出方法における積分のやり直しによる時間のロスの防
止を計ることができ、また光電変換素子列自体の出力に
基づいて増幅率を定めているので、合理的な増幅率の決
定が可能となる。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は、本願第１発明
に係る焦点検出方式の実施に用いる焦点検出装置の一構
成例のブロック図である。図において、ｌは複数のＳＩ
Ｔ素子列からなるラインセンサを備えたＳＩＴイメージ
センサで、一対のレンズｔ、、、Ｌｘを透過した光線が
入力されるように構成されている。なおこの構成例では
瞳分割方式の焦点検出法を用いた場合について述べるが
、鮮鋭度検出方式の焦点検出法を用いる場合は、上記一
対のレンズＬＩ＋　　ＬＺは不要となる。２はＣＰＵで
、前記イメージセンサ１を駆動するための基本クロック
パルスφ。、非破壊読み出しの開始を指令する信号φ１
４１１ｍ、ラインセンサの各画素を構成するＳＩＴの蓄
積光電荷とソースライン及び読み出しトランジスタのリ
セット信号φｍｔｓｔｙを、それぞれＳＩＴドライバ回
路３に供給するように構成されている。そしてこのドラ
イバ回路３からはＳＩＴイメージセンサ１に対してその
駆動信号である、読み出し、蓄積、Ｎ積電荷リセットの
それぞれに対応したゲート入力信号φ６、トランスファ
パルスφ！及び読み出しラインリセットパルスφ８が、
ＣＰＵ２のコントロール信号に応じて供給され、また走
査回路４に対しては該走査回路４を駆動するクロックパ
ルスφ、と走査スタートパルスφ３Ｔが供給されるよう
になっている。またこの走査回路４からはＳＩＴイメー
ジセンサｌの出力ラインを順次選択するパルスφＳ１＋
　　φ１ｆｆｉ＋・・・・・φ３１１が供給されている
。

ＳＩＴイメージセンサｌはＡ／Ｄ変換器５に対してＳＩ
Ｔイメージセンサ１の各画素ＳＩＴの蓄積電荷に対応し
た出力回路の出力信号ＶＯＳを供給する。また前記ＳＩ
Ｔドライバ回路３からＡ／Ｄ変換器５に対して、Ａ／Ｄ
変換のタイミングを知らせる信号φ。が供給され、Ａ／
Ｄ変換器５からＣＰＵ２に対しては、ＳＩＴイメージセ
ンサｌの′　出力回路の出力信号ＶＯ３をデジタル化し
た信号ＡＤＯＵＴ及び、Ａ／Ｄ変換が終了したことを知
らせる信号ＲＤＹが供給されるようになっている。

レンズ駆動回路６はＣＰＵ２で演算された被写体距離情
報に応じてモータ７を回転させ、撮影レンズを駆動する
ための回路である。レンズＲＯＭ８はレンズ鏡筒に内蔵
されていて、レンズのＦナンバや像のずれ量からデフォ
ーカス量を求めるための変換係数など焦点検出に必要な
データが記憶されている６表示装置９は合焦か非合焦か
を表示する装置である。

通常、被写体までの距離を検出し、それに基づいて撮影
レンズを駆動するに当たりレンズの移動量をＣＰＵ２に
フィードバックする必要があるが、レンズの移動量とし
てレンズ駆動用モーフ７の回転数で代用するのが一般的
であり、本構成例における発光ダイオードｌＯとフォト
トランジスタ１１は、このために用いているものである
。すなわち、レンズ駆動回路６が作動してモータ７が回
転すると、レンズ鏡筒の回転部材に等間隔に設けられて
いるスリット１２が回転し、該スリット１２の通路を挟
んで回転検出用の発光ダイオード１０とフォトトランジ
スタ１１を対向配置してなるフォトインクラブタが、通
過するスリット１２の数をカウントするようになってい
る。そしてＣＰＵ２はスリット１２のカウント数をメモ
リに記憶し、所定量に達したときモータ７の回転を停止
するように構成されている。

次に画素ＳＩＴからなるラインセンサを有するＳＩＴイ
メージセンサ１及びその読み出し回路の構成を第２図に
基づいて説明する。

第２図において、２Ｇ−１，・・・・・２０−ｎはライ
ンセンサを構成する画素ＳＩＴであり、各ＳＩＴは第３
図に示すような構成を備えている。すなわち、１０１は
ＳＩＴのドレインとして作用するｎ゛シリコン基板、該
基板１０１上にはチャネル領域となるｎ−エビタキシャ
ル層１０２が堆積されている。このエピタキシャル層１
０２には浅いｎ°ソース領域１０３が形成されており、
このソース領域１０３はエピタキシャル層１０２内でｐ
０ゲート領域１０４によって囲まれている。ゲート６Ｎ
域１０４上にはＭＯＳキャパシタ１０５が形成されてお
り、このキャパシタ１０５を介してパルスが供給される
ようになっている。

ゲート領域１０４が逆バイアスされると、このゲート？
ｉＪＩ域１０４の外側には空乏層が形成される。そして
この空乏層に光が入射して正孔−電子対が生成されると
、電子はソース領域１０３及びドレイン領域１０１に掃
き出され、正孔はゲー）ｔｉＪｌ域１０４に蓄積される
ようになる。このためゲート電位が上昇し、ドレイン領
域１０１　とソース領域１０３との間の電流は上記ゲー
ト電位変化により変調され、光に依存して増幅された信
号が得られるようになっている。なお図において１０６
は各画素を分離するための分離領域である。

そしてこのように構成されたＳＩＴをラインセンサの画
素として用いた場合、ゲート部に設けられたキャパシタ
を介してゲートに加える電位によリ、光電荷の蓄積、蓄
積光電荷に応じた信号の読み出し、蓄積光電荷のリセッ
トを行えるようになっている。

再び第２図に戻って、画素Ｓ　Ｉ　Ｔ２Ｏ−１，２０−
２゜・・・・・・２０−ｎの各ゲートはキャパシタを介
してライン２５に接続されていて、ゲート入力信号φ。

が印加されるようになっている。一方各ソースは、ソー
スライン２６−Ｌ　２６−２．・・−・・２６−ｎ及び
ＭＯＳ）ランジスタからなるトランスファスイッチ２１
−１．２１−２．・・・・・２１−ｎをそれぞれ介して
、読み出しトランジスタ２２−１．２２−２．・・・・
・・２２−ｎのゲートに接続され、ドレインは電源Ｖゎ
に共通に接続されている。

またソースライン２６−１．２６−２．・・・・・２６
−ｎにはリセットトランジスタ２４−１．２４−２．・
・・・・２４−ｎのドレインが接続されている。トラン
スファスイッチ２１−１゜２１−２．・・・・・２１−
ｎを形成するＭＯＳトランジスタの各ゲートには、トラ
ンスファパルスφ丁が印加されるようになっていて、積
分終了時に画素５ＩＴ２０−１．２０−２．・・・・・
２０−ｎのソース電位を読み出しトランジスタ２２−１
．２２−２．・・・・・・・２２−ｎのゲートに伝達す
ると共に、ソースライン２６−１．２６−２．・・・・
・２６−ｎのリセット時にはトランスファスイッチ２１
−１゜２１−２．・・・・・２１−ロをオンにして、読
み出しトランジスタ２２−１．２２−２．・・・・２２
−ｎのゲートまでリセットトランジスタ２４−１．２４
−２．・・・・・２４−ｎを介してリセットするように
なっている。リセットトランジスタ２４−１．２４−２
．・・・・・２４−ｎのソースは接地され、ゲートには
リセットパルスφ、が印加されるように構成されている
。

読み出しトランジスタ２２４．２２−２．・・・・・２
２−ｎのドレインは電源ＡＶゎ。に接続されていて、ソ
ースは画素選択スイッチ２３−１．２３−２．・・・・
・２３−ｎ及び画素出力読み出しライン２７を介して負
荷抵抗ＲＬとの間でソースフォロア回路を構成している
。画素選択スイッチ２３−１．２３−２．・・・・・２
３−ｎの各ゲートは走査回路４に接続され、それぞれ選
択用走査パルスφＳｌ＋　　φ、、・・・・・φ、いが
印加されるようになっている。

次に、第１図及び第２図に示した焦点検出装置を用いた
焦点検出方式の動作を、第４図の信号のタイミングを示
す波形図を用いて説明する。

第４図に示したリセット期間Ｔ□において、ゲート入力
信号φ６かリセットレベルＶ＋＋ｓ（＞φ哀：ゲート・
ソース間のビルトイン電圧）となり、且つリセットパル
スφ、及びトランスファパルスφ７が旧ｇｈレベルとな
ると、画素Ｓ　［Ｔ２Ｏ−１，２０−２，・・・・・２
０−ｎのソース電位■３はＧＮＤにリセットされ、ゲー
ト電位ｖＧはφ３となる。

リセット期間ＴＩが終了して１回目及び２回目以降の積
分期間ＴＩＮＴＩＩ　　Ｔ＋Ｎｙ□、・・・・・に入り
、ゲート人力信号φ６．リセットパルスφ８．トランス
ファパルスφｉがＧＮＤレベルとなると、ケート電位Ｖ
、は次の＋１１式で与えられる逆バイアス状態となり、
光積分を開始する。

■、＝−□・Ｖ□＋φ８・・・・・・＋１１ＣＧ＋Ｃ。

ここでＣｃ：ＳＩＴのゲートキャパシタ容量ＣＪ　＝Ｃ
ａｓ＋Ｃｃ。

Ｃｃｓ：ＳＩＴのゲート・ソース間の寄生容量Ｃａｌ１：ＳＩＴのゲート・ドレイン間の寄生容量まず１回目の光積分期間ＴｌＮｉの間、光照射によって
生成された電荷にｂｈ（Ｔｔ、ｌｔ＋）はゲート容量（
ＣＧ　＋　ＣＪ）に蓄積され、次式（２）で表される。

Ｑｒｈ（Ｔ　ｔ−ｔ＋）　＝　ＧＬ−Ａ−Ｐ−Ｔ　Ｈイ
。

＝ＧＬ−Ａ−Ｅ　　　　・・・・・・（２）ここでＧＬ
は生成率（μＡ／μＷ）、Ａは受光面積（−）、Ｐは光
の放射照度（μＷ／ｃｄ）、Ｔ１７．は積分時間（ｓｅ
ｅ）　、Ｅは露光１（Ｅ　＝　Ｐ　−Ｔｉ、ＬＩ）であ
る。

ゲート電位■、は（１１，＋２１弐より、ＣＧ ■、＝−□・Ｖ１３＋φ。

Ｃ，＋Ｃ。

Ｃｃ　＋　Ｃ７となる。

時間Ｔ、１１において１回目の積分期間Ｔい７．が終了
し、次いで画素ＳＩＴの１回目の読み出し期間Ｔ、。１
に入るときには、ゲート人力信号φ。は読み出しレベル
Ｖ０となり、ゲート電位Ｖ。は、Ｃｃ＋ＣＪＣＧ＋ＣＣ，＋Ｃ。

ＧＣＧ＋ＣＪＣＧ十ＣＪとなる。

但し読み出しレベルＶｉｌｅは、後述の（６）式の出力
信号がＱｒｂ−０で正又はＯとなるように設定する。

このとき、画素ＳＩＴのゲート・ソース間の電位はＶＧ
Ｓは、ＶＧＳ＞Ｖｐ　（ＶＰは画素ＳＩＴのドレイン電
流が流れ始めるゲート・ソース間電位差でありピンチオ
フ電圧と称している。）となるため、画素ＳＩＴのドレ
イン電流が流れ、ソー不ライン２６−１．２６−２．・
・・・・２６−ｎの浮遊容量を充電する。この充電は、
ＶＧＳ””ＶＰとなるまで続く、シたがってソース電位
Ｖ、は、ｃＶｓ　”　　　　　　　　（Ｖ＋１ｏ　　Ｖｓｔ）＋φ
。

ＣＧ＋ＣＪＣｃ　＋　Ｃｘとなる。そしてこのとき同時にトランスファパルスφ、
も旧ｇｈレベルとなっているため、トランスファスイッ
チ２１−１．２１−２．・・・・・２１−ｎを介して、
前記ソース電位Ｖ、は読み出しトランジスタ２２−１゜
２２−２．・・・・・２２−ｎのゲートに伝達される。

そして読み出しトランジスタ２２−１．２２−２．・・
・・・２２−ｎと負荷抵抗ＲＬで構成されるソースフォ
ロアの利得をａ（＜１）、トランスファスイッチ２１−
１゜２１−２．・・・・・２１−ｎの効率をｂ、ソース
フォロアの出力回路を構成するＭＯＳトランジスタの闇
値電圧をｖ７とすると、各画素ＳＩＴに蓄積された光電
荷Ｑｒｂｔ（＋＝１．・・・・・ｎ）に対応した次式（
６）で表される出力信号Ｖｏ１４が、走査回路４から出
力される選択パルスφ３１．φＳＮ＋・・・・・φｓ、
１により順次画素選択スイッチ２３−１．２３−２．・
・・・・２３−ｎがオンされることによって、選択され
た画素毎に次々に出力される。

７丁Ｖｏｓ＋　　＝ａ　　−ｂ　　・　（Ｖｓｔ　　　　　
　　　）（ｉ　＝　１〜ｎ）　　　　　　　　　・・・
・・・（６）なおこの際、画素Ｓ　Ｉ　Ｔ２Ｏ−１，２
０−２，＝・＝２０−ｎのソースライン２６−１．２６
−２．・・・・・２６−ｎ及び読み出しトランジスタ２
２−１．２２−２．・・・・・２２−ｎのゲートが、画
素Ｓ　Ｉ　Ｔ２Ｏ−１，２０−２，・・−・−２０−ｎ
のドレイン電流で充電され、該画素ＳＩＴのゲートに蓄
積された光信号電荷は保持されるため、非破壊的に読み
出しが行われる。読み出し後ゲート入力信号φ、＝０と
したままトランスファパルスφ７とリセットパルスφ１
を同時に旧ｇｈレベルとすると、そのタイミングで各画
素Ｓ　Ｉ　Ｔ２Ｏ−１，２０−２，・・−０・２０−ｎ
のゲートに蓄積された光電荷はリセットされずに、ソー
スライン２６−１．２６−２．・・・・・２６−ｎと読
み出しトランジスタ２２−１．２２−２．・・・・・２
２−ｎのみリセットされる。

以上のようにして得られた出力信号ＶＯＳは、Ａ／Ｄ変
換されたのちＣＰＵ２に入力されて焦点検出演算処理が
実行され、焦点検出が行われる。この時点で合焦した場
合は、演算処理で得られたデフォーカス量に応じてレン
ズ駆動回路６を介してレンズを駆動する。

上記１回目の読み出し時に合焦状態が検出されなかった
場合には、２回目の読み出し、Ａ／Ｄ変喚、焦点検出演
算の動作行程に入る。２回目の読み出しは時間Ｔ　ｆａ
ｔｌにおいて、ゲート入力信号φ。

を読み出しレベルｖ０としトランスファパルスφ。

を旧ｇｈレベルとすることにより開始されるが、１回目
の読み出しは非破壊読み出し態様で行われてい為ため、
画素Ｓ　Ｉ　Ｔ２Ｏ−１，２０−２，・・・・・２０−
ｎはその読み出し期間中も光信号電荷の積陳は続行され
ており、したがって２回目の読み出しにおける積分期間
ＴＩ、ｌＴ□は、最初の積分開始時から時間Ｔム、、。

までとなる。

２回目の読み出し期間Ｔｌ１Ｄｔにはこの２回目の積分
期間ＴＩＮＴ□に蓄積された１回目より増加した光信号
電荷に対応する出力信号を非破壊的に読み出すことにな
る。そしてこの増大した出力信号に基づいて合焦状態検
出動作が行われる。以下同様にして合焦状態が検出され
るまで上記一連の動作が続行される。

次に上記第１図及び第２図に示した構成例を用いた焦点
検出例のアルゴリズムを第５図のフローチャートで示す
。この焦点検出例では、焦点検出のための積分開始後、
所定の初期積分時間Ｔ　ｏ　（Ｔ　。

≧０）が経過したのち、非破壊読み出し−Ａ／Ｄ変換−焦点検出演算一合焦判断という一連の動作が合焦するまで繰り返される。

すなわち合焦判断のステップにおいて否に判定されたと
きは非破壊読み出しのステップに戻るようになっている
。

そして積分開始からこの一連の動作の繰り返しが進むに
つれて蓄積電荷量は増大し、被写体の輝度やコントラス
トによって決まる焦点検出可能な信号の最低レベルを越
えた時点で合焦状態が検出される。そして合焦した時点
で合焦表示を行うと共に得られたデフォーカス量に応じ
てレンズを駆動する。なお積分時間Ｔ、□があまり長く
なると、通常は手ぶれの原因となるため、積分時間ＴＩ
＋ｔ、の上限Ｔ□８を例えば２００ｍ５ｅｃに設定して
おき、この積分制限時間Ｔ　ａ　ｉ　ｘを経過しても合
焦の判定が得られない場合は、焦点検出不能の表示を行
うようになっている。

従来の光量モニタ出力と所定の基準値とを比較して積分
時間を決める焦点検出方法では、基準値は被写体の輝度
やコントラストによらず、Ａ／Ｄ変換器のグイナミソク
レンジや光電変換素子の飽和電圧により一定値に決めら
れている。したがって被写体の様々な状態に応じた最適
な積分時間とはいえない。この欠点は特に低輝度の被写
体を対象とするとき影響が大きく現れてくる。すなわち
低輝度でもコントラストが高く比較的短い積分時間で焦
点検出が可能な場合でも、モニタ出力が所定の基準値に
達するまで積分を続けてしまうという無駄な積分時間が
生じるが、本発明は上記のように確実に焦点検出に必要
な時間だけ積分するという合理的な焦点検出方法であり
、従来のような無駄な積分時間の発生は確実に回避され
る。

第６図は、本願第２発明に係る焦点検出方式の実施に用
いる焦点検出装置の一構成例を示すブロック図である。

この構成例は第１図に示した第１発明の実施に用いる構
成例に、ＳＩＴイメージセンサ１の出力信号■。、を低
輝度時に増幅するための増幅率制御回路１３を付加した
ものである。この増幅率制御回路１３は第７図に示すよ
うに、ＳＩＴイメージセンサ１の出力信号■。、が供給
される入力端子１４と、Ａ／Ｄ変換器５へ接続される出
力端子１５と、ＣＰＵ２からの増幅率制御信号ＡＭＰＩ
。

ＡＭＰ２の入力端子１６−１．１６−２とを備えている
。

そして入力端子１４と出力端子１５間には、アナログス
イッチＳＷＩのみを介した回路と、増幅率２の増幅回路
１７−１とアナログスイッチＳＷ２を介した回路と、増
幅率４の増幅回路１７−２とアナログスイッチＳＷ３を
介した回路と、増幅率８の増幅回路１７−３とアナログ
スイッチＳＷ４を介した回路とがそれぞれ接続されてい
る。また一方の増幅率制御信号入力端子１６−１は、Ａ
ＮＤ回路１９−１及び１９−３の一方の入力端と、イン
バータ１８−１を介してＡＮＤ回路１９−２及び１９−
４の一方の入力端にそれぞれ接続されており、他方の増
幅率制御信号入力端子１６−２は、ＡＮＤ回路１９−１
及び１９−２の他方の入力端と、インバータ１８−２を
介してＡＮＤ回路１９−３及び１９−４の他方の入力端
にそれぞれ接続されている。そして各ＡＮＤ回路１９−
１．・・・・・１９−４の出力により前記アナログスイ
ッチＳＷＩ、・・・・・ＳＷ４を制御するように構成さ
れている。

そして低輝度時において後述する所、定時間を越えて合
焦状態の検出が得られない場合、ＣＰＵ２はＳＩＴイメ
ージセンサ１の出力信号のレベルに応して増幅率を決定
して、増幅率制御回路１３へ増幅率制御信号ＡＭＰＩ及
びＡＭＰ２を供給し、その制御信号ＡＭＰＩ及びＡＭＰ
２により増幅率制御回路１３においては所定のアナログ
スイッチが選択されて、ＣＰＵ２で決定された所定の増
幅率の増幅回路が挿入される。それによりＳＩＴイメー
ジセンサｌの出力信号■。、が所定の増幅率で増幅され
て出力信号ｖ０．′として出力される。第１表に、各増
幅率制御信号ＡＭＰＩ、ＡＭＰ２のレベルの組み合わせ
に対する、各ＡＮＤ回路１９−１．・・・・・１９−４
の出力端ａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄのレベルと、増幅
率制御回路１３の増幅率とを示す。

第１表このように構成した焦点検出装置を用いて焦点検出は次
のように行われる。まず積分開始後、画素ＳＩＴの出力
の非破壊読み出し−Ａ／Ｄ変換−焦点検出演算の一連の
合焦状態検出動作を繰り返し実行して焦点検出を行う点
は第１発明と同様である。この第２発明では、上記合焦
状態検出動作を繰り返し行い、積分制限時間Ｔ□８以内
の所定の積分時間ＴＩ、例えば１０ｔ）ｓｓｅｃ経過し
ても、被写体が低輝度のため合焦状態の判定が得られな
い場合、ＳＩＴイメージセンサ１の出力信号ＶＯ３のレ
ベルに応じてＣＰＵ２が出力信号の増幅率を決定して、
増幅率制御信号ＡＭＰＩ、ＡＭＰ２を増幅率制御回路１
３へ出力する。

それにより増幅率制御回路１３においては所定の増幅率
の増幅回路が設定されて、ＳＩＴイメージでンサ１の出
力信号■。、が増幅され、その増幅された出力信号■。

、′に基づいて、同様に合焦状態検出動作が繰り返し実
行されて焦点検出が行われる。この場合も、積分制限時
間Ｔ１□を越えても合焦状態の検出が得られないときは
、焦点検出不能とする。

第８図に、第２発明の焦点検出例のアルゴリズムをフロ
ーチャートで示す、この焦点検出例では、まず増幅率制
御回路１３の増幅率が１に設定されて積分が開始され、
初期積分時間Ｔ、を経過すると、画素ＳＩＴの出力の非
破壊読み出し、増幅しない該出力のＡ／Ｄ変換、焦点検
出演算が実行されて合焦判断が行われる０合焦の判定が
得られた場合は合焦表示を行い、得られたデフォーカス
量に応じてレンズの駆動を行う。

１回目の合焦状態検出動作で合焦の判定が得られないと
き、低輝度で且つ積分時間Ｔ、７．が所定時間Ｔ　Ｉ（
１００ｍｓｅｃ）を越えている条件を満たしていない場
合は、増幅率ｌのまま積分制限時間Ｔ０．８まで、前記
合焦状態検出動作が合焦の判定が得られるまで操り返し
実行される。

一方、低輝度で且つ積分時間Ｔ　ｉ　ｎ　Ｌが所定時間
Ｔ１を越えている条件を満たした場合は、ＣＰＵ２によ
り出力信号レベルに基づいて所定の増幅率が決定され、
非破壊読み出し出力信号がその増幅率で増幅されて、同
様に合焦の判定が得られるまで合焦状態検出動作が繰り
返し実行される。いずれの場合も、積分制限時間を越え
ても合焦の判定が得られないときは、焦点検出不能の表
示を行うようになっている。

なお焦点検出ができない原因としては、＋１＋信号のレ
ベルは充分あるがコントラストがないため精度のよい判
断ができない、（２）低輝度のため信号レベルが低く精
度のよい判断ができないことがあげられ、（２）のケー
スでは上記のように出力信号を増幅することは有効であ
るが、＋１＋のケースでは増幅を行うとＡ／Ｄ変換器の
レンジを越えてしまうおそれがある。そこで画素ＳＩＴ
の出力信号の最大値をＣＰＵで求め、その大小により低
輝度か否かの判断と共に増幅の倍率の判断をするように
なっている。これらの判断は合焦判断と一緒に行われ、
出力信号の最大値は、１番目のデータと２番目のデータ
を比較して大きい方をＶａＳ□８とし、次にこのＶＯＳ
□８と３番目のデータとを比較し大きい方を改めてｖ０
８．□としていくことをｎ番目まで繰り返すことにより
得るようにしている。

第９図は、被写体の輝度と積分時間の関係の一例を示す
図で、画素ＳＩＴの出力信号（この図示例では５００ｍ
Ｖ）を２．　４．　８倍の増幅を行うことにより、積分
制限時間Ｔ、□内に所定の出力レベルが得られる被写体
の輝度範囲を、３段階に亘って低輝度側に広げることが
できる態様を示している。

出力信号の増幅を行う従来の焦点検出法では、モニタ出
力レベルにより増幅率を決め、−度合無判断を行い、低
輝度で合焦が得られないときには、積分時間を延長して
もう一度積分をしなおすという方法をとっているが、本
発明においては非破壊読み出しの可能な光電変換素子を
利用し非破壊読み出し態様を用いているため、積分をし
なおすという無駄がなるなくと共に、増幅率もモニタ出
力ではなくセンサ用光電変換素子出力に基づいて合理的
に設定されるようになっている。

なお本願各発明の実施に用いる上記各構成例では、非破
壊読み出し終了毎に、リセットパルスφ８を旧ｇｈレベ
ルにして、読み出し回路をリセットするように構成した
ものを示したが、非破壊読み出し終了毎に、読み出し回
路をリセットしないように構成しても、同様に信号出力
の非破壊読み出しを繰り返し実行することができる。

また上記各構成例では、非破壊読み出し可能な光電変換
素子としてＳＩＴを用いたものを示したが、例えば１９
８６年に開催されたＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅ
ｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｍｅｅｔｉｎ（Ｈ（Ｉ　
Ｅ　Ｄ　Ｍ）の予稿集の第３５３〜３５６頁の“　＾　
ＮＥ匈　ＭＯＳ　　ＩＭＡＧＥ　　５ＩｉＮＳＯＲＯＰ
ｌｉＲＩＩＴＩＮＧ　　ＩＮ　Ａ　Ｎ０Ｎ−ＤＥＳＴＲ
ＵＣＴＩＶＥＲＥＡＩＩＯＬＩＴ　ＭＯＤＥ　”と題す
る論文に示されている、ＣＭ　Ｄ　（ＣｈａｒｇｅＭｏ
ｄｕｌａｔｉｎｇ　　Ｄｅｖｉｃｅ）受光素子をＳＩＴ
の代わりに用いることもできる。このＣＭＤ受光素子は
ＳＩＴと同様に画素毎に増幅機能を有し且つ非破壊読み
出しの可能な受光素子であり、ＳＩＴを用いた場合と同
様な作用効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明は、ＳＩ
ＴやＣＯＤ等の非破壊読み出し可能な光電変換素子をフ
ォトセンサとして用いて層積光電荷を破壊することなく
蓄積電荷に依存した出力信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換、
焦点検出演算の一連の合焦状！Ｉ３ｉ検出動作を合焦す
るまで繰り返し焦点検出を行うようにしたので、モニタ
用の光電変換部を不用とし、被写体の状態に応じたほぼ
必要最小限の合理的な積分時間で焦点検出を行うことが
できる。また低輝度時にセンサ用の光電変換素子出力を
増幅する際も、センサ用光電変換素子出力自体によって
合理的に増幅率を決定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願第１発明に係る焦点検出方式の実施に用
いる装置の一構成例を示すブロック構成図、第２図は、
第１図に示したＳＩＴイメージセンサとその読み出し回
路を示す回路構成図、第３図は、ＳＩＴの構造を示す概
略断面図、第４図は、第１図及び第２図に示した装置を
用いた焦点検出方式を説明するための信号波形図、第５
図は、第１発明の焦点検出方式のアルゴリズムの一例を
示すフローチャート、第６図は、本願第２発明の焦点検
出方式の実施に用いる装置の一構成例を示すブロック構
成図、第７図は、第６図に示した装置の増幅率制御回路
の構成例を示す図、第８図は、第２発明の焦点検出方式
のアルゴリズムの一例を示すフローチャート、第９図は
、被写体の輝度と積分時間の関係の一例を示す図である
。図において、１はＳＩＴイメージセンサ、２はＣＰＵ、
３はＳＩＴドライバ回路、４は走査回路、５はＡ／Ｄ変
換器、６はレンズ駆動回路、８はレンズＲＯＭ、９は表
示回路、１０は発光ダイオード、１１はフォトダイオー
ド、１２はスリット、１３は増幅率制御回路、２０−１
．２０−２．−・−２０−ｎは画素ＳＩＴを示す。特許出願人　オリンパス光学工業株式会社１　”−７，
’　、、　；　、、　１゛　　　−２２ノ第１図第３図第６図破写体輝度（ＥＶ！１り

Claims

【特許請求の範囲】

（１）蓄積光信号電荷を破壊することなく該信号電荷に
対応した出力の読み出し可能な複数の光電変換素子から
なる非破壊型光電変換素子列と、該光電変換素子列のア
ナログ出力をデジタル値に変換するためのＡ／Ｄ変換手
段と、該Ａ／Ｄ変換手段のデジタル出力値に基づいて被
写体までの距離を演算するための焦点検出演算手段とを
備え、電荷蓄積開始後、所定の初期積分期間Ｔ＿０（Ｔ
＿０≧０）を経過した後に、前記光電変換素子列の出力
の非破壊読み出し、Ａ／Ｄ変換、焦点検出演算の一連の
合焦状態検出動作を繰り返し実行して焦点検出を行うこ
とを特徴とする焦点検出方式。
（２）蓄積光信号電荷を破壊することなく該信号電荷に
対応した出力の読み出し可能な複数の光電変換素子から
なる非破壊型光電変換素子列と、該光電変換素子列のア
ナログ出力を該出力のレベルに応じて増幅する可変増幅
手段と、該可変増幅手段からのアナログ出力をデジタル
値に変換するためのＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手
段のデジタル出力値に基づいて被写体までの距離を演算
するための焦点検出演算手段とを備え、電荷蓄積開始後
、所定の初期積分期間Ｔ＿０（Ｔ＿０≧０）を経過した
後に、前記光電変換素子列の出力の非破壊読み出し、増
幅しない該出力のＡ／Ｄ変換、焦点検出演算の一連の合
焦状態検出動作を繰り返し実行して焦点検出を行い、低
輝度で所定の積分期間Ｔ＿１（Ｔ＿１＞Ｔ＿０）を越え
ても合焦状態検出不能の場合には、前記光電変換素子列
の出力を該出力のレベルに応じて増幅し、上記一連の合
焦状態検出動作を繰り返し実行して焦点検出を行うこと
を特徴とする焦点検出方式。