JPH03283979A - センサアレイの検出値出力回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばカメラの自動焦点用イメージセンサに
より被写体のパターンを検出する際に、センサアレイ内
のセンサの検出特性のばらつき等の影響を除いて正しい
パターンが得られるよう、各センサの検出値に補正を施
した上で取り出すための検出値出力回路に関する。

〔従来の技術〕

種々な検出対象がもつ明暗９色相、圧カ、温度等の一次
元ないし二次元パターンを捉えるセンサアレイは近年そ
の用途が著しく拡大され、同時にますます高い検出精度
がこれに要求されるようになって来た０例えば従来の光
センサアレイでは、対象のもつイメージを単純な白黒パ
ターンで捉え各センサの検出出力を１ピントデータで表
す程度で充分な場合が多かったが、現在では８ビツトな
いしそれ以上のデータで対象のイメージを捉え得る非常
に高いパターン検出精度が要求されることも少なくない
。

かかるセンサアレイのパターン検出精度の向上には、そ
れを構成する各センサの検出精度をもちろん上げる必要
があり、かつアレイ内のセンサ数も増加の一途を辿って
いるので、センサ間の検出特性のばらつきが問題になっ
て来る。さらには、センサアレイに与えられる被検出パ
ターンが元のパターンから若干狂って来る問題がある０
例えばレンズを介して対象のイメージを光センサアレイ
に与えると、中央部より周縁部がどうしても若干暗くな
る傾向があるので、８ビット程度のデータで正確に対象
のイメージを捉えようとすると、この明暗差の影響を上
述のセンサの検出特性のばらつきとともに調整により取
り除く必要がある。

このため従来は、アレイ内の各センサに例えば調整抵抗
を設け、センサアレイに所定のパターンを与えた状態で
各センサの検出値がそれぞれ所望値になるようにその抵
抗値をトリミング等の手段で調整することにより、原理
的にはアレイ内の全センサの検出感度を所望値に例えば
−様に揃えることに主眼が置かれていた。

〔発明が解決しようとするＩＩ、ｆ！！１しかし、セン
サアレイ内のセンサ数は少なくとも数十個ふつうは数百
側あるので、上述のように全センサの感度を調整するに
はかなりの手間が掛かる問題がある。また、センサアレ
イを集積回路装置のチップ内に作り込むのがふつうであ
るが、これに対し調整抵抗を外付けにしなければならな
いので、相互間接続にさらに手間が掛かり、かつ余分な
スペースも必要になる問題がある。

このため本件出願人は、アレイ内のセンサごとに検出値
のほかにセンサの検出特性のばらつきを示す検出差値を
記憶する手段を設けて置き、検出値補正手段により各セ
ンサの検出値を検出差値で補正した上で取り出すことに
より、センサの感度を調整する必要をなくしたセンサア
レイの検出値出力方式をＩＩ案した　（特願昭６３−２
０５００４号）。この方式は調整抵抗等の外付は部品が
不要なので、集積回路装置への組み込みに有利な特長を
有するが、回路の全体構成がまだかなり複雑な問題が残
っていた。

本発明の目的はかがる問題を解決して、センサアレイの
各センサの検出感度を調整する必要なく検出感度のばら
つき等の影響を補正済みの検出値を取り出すことができ
、かつ集積回路装置に組み込むに適するよう回路構成が
簡単なセンサアレイの検出値出力回路を得ることにある
。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、センサの検出値を記憶する
検出値記憶回路と、その検出値に対する補正値を記憶す
る補正値記憶回路をセンサアレイの各センサごとに設け
、各センサに対応する検出値記憶回路主補正値記憶回路
に記憶値の同時出方を順次指令する出力指令回路と、補
正値記憶回路から出力される補正値によって検出値記憶
回路から出力される検出値を補正する検出値補正回路を
センサアレイ内の全センサに共通に設け、センサアレイ
に対し基準パターンの被検出量を与えた時の各センサの
検出値を対応する補正値記憶回路内に補正値としてあら
かじめ記憶させて置くことによって達成される。

上記構成の本発明の検出値出方回路は検出値をディジタ
ル値で取り出す場合に有利で、この際には検出値記憶回
路と補正値記憶回路をラッチ回路ないしＳＲＡＭで構成
するのが有利である。

補正値記憶回路にあらかじめ補正値を記憶させる際にセ
ンサアレイに与えるべき被検出量の基準パターンは、ふ
つうは−様なパターンとすることでよい０例えば被検出
量が光である場合、−ｍな光のパターンを実際のイメー
ジの検出に使用するレンズ系を通して与えることにより
、そのレンズ系に特有の明暗差のあるパターンをセンサ
アレイに基準パターンとして与えることができる。

センサが電荷蓄積形の場合は電荷蓄積量を基準値と比べ
るコンパレータが含まれており、センサの感度のばらつ
きが主にコンパレータのしきい値のばらつきによること
が多い。かがる場合には、被検出量として時間的器こ直
線状パターンで変化する電位を全センサのコンパレータ
に一斉に与えることにより、しきい値のばらつきを補正
値として補正値記憶回路に記憶させることができる。

〔作用〕

本発明は前項の構成にいうよう、センサアレイ内の各セ
ンサに対し補正値記憶回路を設け、まずセンサアレイに
基準パターンの被検出量を与えてその際の各センサの検
出値を補正値として補正値記憶回路にあらかじめ記憶さ
せて置き、検出すべきパターンの被検出量がセンサアレ
イに与えられた際、各センサの検出値をそれに対応して
設けられた検出値記憶回路に一旦記憶させ、この検出値
と補正値とを出力指令回路により検出値補正回路に読み
出して検出値のばらつきを補正値によって補正した上で
出力させる。

さらに本発明では、センサアレイからの検出値の出力は
センサごとに順次行なえばよい点に着目して、検出値記
憶回路と補正値記憶回路はセンサごとに設けるが、出力
指令回路と検出値補正回路はセンサアレイ内の全センサ
に対し共通に設け、検出値補正回路により各センサごと
にその検出値を補正値により補正した上でこの検出値補
正回路から順次出力させる。

このように本発明は、センサアレイから検出値を出力す
るつどに各センサの検出値に補正を施すことによりアレ
イ内のセンサについて検出感度を一々調整する必要をな
くし、かつセンサアレイ内の全センサに対し出力指令回
路と検出値補正回路を共通化することにより小チップ面
積の集積回路装置内に容易に組み込めるよう全体の回路
構成を簡単化して前述の課題を解決するものである。

〔実施例］ 以下、図を参照しながら本発明の具体実施例を説明する
０図示の実施例ではセンサアレイは電荷蓄積形のイメー
ジセンサで、各センサの検出値はその電荷蓄積時間を８
ビツトデータで表した形で出力されるものとする。

第１図の上部に一点鎖線の大枠で囲んで示されたセンサ
アレイ１０は例えばカメラの自動焦点用にその下側に示
された本発明回路とともに集積回路装置に組み込まれる
１対のイメージセンサの片方であり、それぞれ小枠で囲
まれた数十〜百敞十個の電荷蓄積形のセンサ２０からな
る。

各センサ２０は、被検出量としての光りを受けるフォト
ダイオード２１．そのダイオード接合容量である電荷蓄
積キャパシタ２２．リセットパルスＲＰによりオン動作
してセンサの検出動作を開始させるトランジスタ２３．
およびキャパシタ２２の電荷蓄積電圧Ｖを基準電圧ｖｒ
と比較するコンパレータ２４がら構成されている。理解
を容具にするため、まずこの電荷蓄積形の光センサ２０
の動作原理を第２図を参照して簡単に説明する。

フォトダイオード２１とキャパシタ２２の並列回路およ
びトランジスタ２３は電源電位点■とＥの間に直列接続
され、フォトダイオード２１は電源電圧■を逆バイアス
方向に受けるので、トランジスタ２３が第２図（ａ）の
リセットパルスＲＰによってオンするとキャパシタ２２
が電圧■に充電され、同時に電荷蓄積電圧Ｖが接地電位
Ｅにリセットされてセンサ２０の検出動作が始まる。以
後は、キャパシタ２２が光りによるフォトダイオード２
１の光電流で放電され、従って電圧Ｖは第２図ら）のよ
うに光りの強さに応じた傾斜で立ち上がる。

この電荷蓄積電圧Ｖはコンパレータ２４の一方の入力に
与えられ、その他方の入力に与えられている基準電圧ν
ｒと比較されるので、コンパレータ２４の出力である検
出信号Ｓｉ　（ｉ＝１〜！りは第２図（Ｃ）のようにリ
セットパルスＲＰと同時にｔになり、電圧Ｖが基準電圧
ｖｒまで立ち上がった時りになる。この検出信号Ｓｉが
リセットパルスＲＰの消滅後−である時間が１番目のセ
ンサ２０の電荷蓄積時間Ｔｉである。

かかる電荷蓄積時間Ｔｉは逆比例関係にはあるが光りの
強さを表すもので、これからセンサ２０の検出値が作ら
れる。

この電荷蓄積時間Ｔｉからディジタルな検出値を得るに
はその長さを適当な周期のカウントパルスで計数すれば
よいが、この例ではセンサアレイ１０が受ける光の平均
レベルに最適な検出値を得るため、複数個のセンサ２０
中の最短の電荷蓄積時間と各センサの電荷蓄積時間との
差を検出値とする。

第１図のオアゲート３１はこのためのもので、ｎ個の検
出信号３１〜Ｓｏを受け、その内の最短電荷蓄積時間Ｔ
ｅをもつ第２図（ｄ）の検出信号Ｓｅがｔ」からｈにな
ったときに同図（ｅ）のオア信号ＳＯを発する。

オア信号Ｓｏを受けるカウントパルス発生回Ｎ１３２は
、それに応じて上述の各電荷蓄積時間差を針数するため
第２図（ｆ）のカウントパルスＣｖを発生するが、この
実施例では電荷蓄積時間差を極力少ないビット数で表す
ため図示のようにその周期を順次増加させる。カウンタ
３３はこのカウントパルスＣνを受けるこの例では８段
構成のもので、リセットパルスＲＰによりクリアされた
後にそのカウント値を８ビツトのバス３４に乗せる。

さて第１図に示すように、各センサ２０に対応して、本
発明を構成する検出値記憶回路５０と補正値記憶回路６
０を含む記憶回路４０が設けられ、この内の検出値記憶
回路５０は図でＯ〜７の数字で示すように８ビツト構成
の例えばラッチで、各センサ２０から検出信号Ｓ１等を
ラッチ指令として受け、それが−から−に変わった時に
トリガされてバス３４上のカウンタ３３のカウント値を
記憶する。これにより、各センサ２０の電荷蓄積時間Ｔ
ｉと最短電荷蓄積時間Ｔｅの差がディジタル値に変換さ
れて、検出値記憶回路５０内に記憶されたことになる。

記憶回路４０内の補正値記憶回路６０は、この例では図
でＯ〜５の数字で示すように６ビツト構成の例えばＳＲ
ＡＭであって、検出値記憶回路５０内の記憶検出値の下
位６ビントを受ける。これに関連してアンドゲート３５
が設けられ、ｎ個の検出信号５１＝Ｓｎを受けて、セン
サアレイ１０内のセンサ２０中の最長電荷蓄積時間が経
過した時にアンド信号Ｓａを発する。

補正値記憶回路６０に補正値を記憶させるには、センサ
アレイ１０に被検出量である光を所定の基準パターン例
えば−様なパターンで、ただしレンズ系を介して与えた
状態で、アンド信号Ｓａに基づいて記憶指令ＭＳを補正
値記憶回路６０に例えばトリガパルスの形で与えて、検
出値記憶回路５０内の記憶検出値を読み込んで記憶させ
る。前述のように、検出値がすでに各センサ２０の電荷
蓄積時間と最短電荷蓄積時間の差であるから、これによ
りセンサアレイ１０内の各センサ２０の電荷蓄積時間の
ばらつきが補正値としてこの補正値記憶回路６０内に記
憶されたことになる。

なお、センサ２０の検出特性のばらつきを記憶するには
、ふつう３ビット程度もあればて充分なのであるが、こ
の実施例ではレンズ系に基づく前述の明暗の差がこのば
らつきに加わるので、補正値記憶回路６０の記憶容量を
余裕を見て６ビントとしたものである。

センサアレイ１０内の全センサ２０に対応する上述の検
出値記憶回路５０は共通のバス５１を介し、同様に補正
値記憶面ｊ１６０は共通のバス６１を介して図のよう°
に検出値補正回路８０と接続される。出力指令回路７０
はこれらのバス５１と６１を介して検出値補正回路８０
に検出値と補正値とを与えるべきセンサ２０を指定する
例えばシフトレジスタである。センサアレイ１０に検出
すべきパターンのイメージを与えた状態で各センサ２０
の検出値を出力させる番こは、前述のアンド信号Ｓａに
基づきこの出力指令回路７０のシフトレジスタの初段に
ｈのデータＤを与えた上でシフトパルス旺によってこれ
を１段ずつ歩進させて、各センサ２０に対応する記憶回
路４０に出力指令Ｔ１〜Ｔｎを順次与える。

この出力指令によって指定された記憶回路４０内の検出
値記憶回路５０はバス５１を介して検出値を。

補正値記憶回路６０はバス６１を介して補正値をそれぞ
れ検出イ直補正回路８０に与える。この検出値補正回路
８０は検出値を補正値を減算することによって補正する
８ビツトの加算回路であり、その８個の今加電器の一方
の入力に検出値の各ビットデータを受け、下位５ビット
分の今加）ＥＨの他方の入力に補正値の補の各ビットデ
ータを受ける。これにより検出値の補正が済むのでその
結果をハス９０に乗せればよいのであるが、この実施例
ではアンドゲート８２を介して補正済み検出値が出力さ
れる。

これは、なんらかの原因で減算４ｍよる補正の結果が負
になって最上位ビットからｈのボロー出力が出た時に、
インバータ８１を介してアントゲート８２を一斉に閉し
るようにしたものである。

以上のようにして出力ハス９０に乗ゼられた補正済ろの
検出値は、開示しない他の回路により出力指令回路７０
に与えられるソフトパルスＳＰに同期して読み取られる
。

以上説明した第１図の実施例では、センサ２０内のコン
パレータ２４の動作しきい値のばらつきによる影響をも
ちろん含めて検出値を補正できるが、補正値記憶回路６
０に補正値をあらかじめ記憶させるためには基準パター
ンをもつ光等の被検出量をセンサアレイ１０に与えねば
ならない、センサ２０が電荷蓄積形でその検出特性のば
らつきの土な原因がコンパレータ２４にある場合は、そ
の影響を補正するだけでも充分である。第３図はかかる
場合に適する実施例を示すものである。

この第３図にはセンサアレイ１０に関連する部分のみが
示されており、その各センサ２０内のフォトダイオード
２１と電荷蓄積キャパシタ２２の並列回路とコンパレー
タ２４の一方の入力との間には図のようにトランスミッ
ションゲート２５が挿入される。

電圧発生回路２８はその枠内に示されたように電荷蓄積
電圧Ｖと同様な直線的に立ち上がる電圧ｖｉを発生する
もので、この電圧ｖｉが別のトランスミッションゲート
２６を介してコンパレータ２４の上と同じ人力に与えら
れる。

別のトランスミッションゲート２６の方には切換指令Ｓ
Ｓが、トランスミッションゲート２５にはそのインバー
タ２７を介する補信号がそれぞれ与えられる。コンパレ
ータ２４の他方の入力には前の実施例と同じ（基準電圧
ｖｒが与えられ、その出力である検出信号Ｓｉは各セン
サ２０に対応する第１図の記憶回路４０に与えられる。

この実施例において補正値記憶回路６０に補正値を記憶
させるに際しては、切換指令ＳＳをｍにして電圧発生回
路２８からの電圧ｖｉをコンパレータ２４に与えた状態
で、第１図のアンド信号Ｓａに基づいて記憶指令ＭＳを
補正値記憶回路６０に与える。容５にわかるように、コ
ンパレータ２４の動作しきい値のばらつきを表す電荷蓄
積時間の差が検出値として検出値記憶回路５０内に一旦
記憶され、さらにこれが記憶指令？ｌＳにより補正値記
憶回路６０内に補正値として記憶される。なお、実際の
パターンを検出する際には、切換指令ＳＳをしの状態に
置いて電荷蓄積電圧Ｖをコンパレータ２４に与えること
により前の実施例と全く同じ動作をさせる。

この実施例は上述の電荷蓄積形に限らすセンサ内の動作
しきい値が検出特性のばらつきの主因である場合への適
用に育効である。また、補正値を記憶させる際に外部か
ら被検出量をセンサアレイに与える必要がなく、補正値
の記憶動作を例えば電源投入のつどに行なうようにすれ
ば、補正値の更新が容易になるほかこれをとくに永久記
憶する必要もなくなるので、補正値記憶回路６０にラッ
チ回路等の利用することによってその構成を簡単化する
ことができる。

以上説明した実施例ではセンサを電荷蓄積形としたが、
本発明はもちろんふつうのセンサアレイ一般に広く適用
できる。また、検出値や補正値についても、実施例のよ
うなディジタル値に限らずアナログ値であってもよく、
よく知られているようにかかる場合の記憶回路にはキャ
パシタ等を検出値補正回路には差動増幅器等をそれぞれ
適宜に利用することができる。このように、本発明は上
述の実施例に限らず、種々の態様で実施をすることがで
きる。

［発明の効果］ 以上の記載のとおり本発明によるセンサアレイの検出値
出力回路では、検出値記憶回路と補正値記憶回路をセン
サアレイ内のセンサごとに設け、検出値記憶回路と補正
値記憶回路に出力を順次指令する出力指令回路と補正値
により検出値を補正する検出値補正回路をセンサアレイ
の全センサに対し共通に設け、まず基準パターンの被検
出量をセンサアレイに与えてその時の各センサの検出値
を対応する補正値記憶回路内に補正値としてあらかしめ
記憶させて置き、実際のパターン検出の際にはこの補正
値により補正済みの検出値を検出値補正回路からセンサ
ごとに順次に出力させることにより、次の効果を上げる
ことができる。

（ａ）センサアレイ内の全センサの検出特性を揃えるよ
うに各センサの感度を一々調整する必要がなくなり、セ
ンサ間にかなりの感度のばらつきがあっても、検出感度
がよく揃ったセンサアレイと同等で正確な補正済み検出
値をセンサごとに順次出力させることができる。

（ハ）検出値記憶回路と補正値記憶回路はセンサごとに
設ける必要はあるが、出力指令回路と検出値補正回路は
センサアレイ内の全センサに対して共通に設ければよい
ので、検出値の補正に要する回路の全体構成が簡単化さ
れ、この検出値出力回路をセンサアレイ等とともにごく
小さなチップ面積の集積回路装置内に組み込むことが可
能になる。

これらの特長を備える本発明回路は、カメラの自動焦点
用等の８ビット程度以上の高精度で対象のパターンない
しイメージを検出する必要があるセンサアレイに適用し
てとくに効果が高く、今後のセンサアレイの一層の普及
と高性能化に顕著な貢献をすることが期待される。

【図面の簡単な説明】

図はすべて本発明に関し、第１図は本発明によるセンサ
アレイの検出値出力回路を電荷蓄積形のイメージセンサ
に適用した実施例回路図、第２図はその動作を説明する
ための主な信号の波形図、第３図は本発明の異なる実施
例をセンサアレイ部について示す回路図である０図にお
いて、１０：センサアレイ、２０：センサ、２１：フォ
トダイオード、２２：電荷蓄積キャパシタ、２３：動作
開始用トランジスタ、２４：コンパレータ、２５，２６
　：コンパレータへの電圧切換用トランスミッションゲ
ート、２７：インバータ、２日：補正値作成用電圧発生
回路、３１ニオアゲート、３２：検出値ディジタル他用
カウントパルス発生回路、３３：カウンタ、３４：カウ
ンタ出力バス、３５：アンドゲート、４０：記憶回路、
５０：検出値記憶回路、５１；バス、６０：補正値記憶
回路、６１：バス、７０：出力指令回路、８０：検出値
補正回路、８１：インバータ、８２：アンドゲート、９
０：出力バス、ＣＰ：クロ・ツクパルス、Ｃｖ；カウン
トパルス、Ｅ；接地電位、Ｌ；被検出量としての光、−
５：補正値の記憶指令、ＲＰ：リセソトバルス、Ｓａ：
アンド信号、Ｓｅ：最短電荷蓄積時間を示す検出信号、
ＳＯ：オア信号、ＳＳ；切換指令、３１〜Ｓｎ；検出信
号、Ｔｅ：最短電荷蓄積時間、Ｔｉ　：　を荷蓄積時間
、ＴＩ−Ｔｏ：出力指令、■＝電源電圧、■：電荷蓄積
電圧、シミ：補正値記憶用発生電圧、 ｖｒ：基準電圧、 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. センサアレイ内のセンサごとに設けられ各センサの検出
   値を記憶する検出値記憶回路と、センサごとに設けられ
   そのセンサの検出値を補正すべき補正値を記憶する補正
   値記憶回路と、各センサに対応する検出値記憶回路と補
   正値記憶回路に対して記憶値の同時出力をセンサごとに
   順次指令する出力指令回路と、センサアレイ内のセンサ
   に対し共通に設けられ補正値記憶回路から受ける補正値
   により検出値記憶回路から受ける検出値を補正する検出
   値補正回路とを備え、センサアレイに対し基準パターン
   の被検出量を与えた時の各センサの検出値を対応する補
   正値記憶回路内に補正値としてあらかじめ記憶させて置
   き、実際に検出すべきパターンの被検出量をセンサアレ
   イに与えたとき検出値補正回路から補正済み検出値がセ
   ンサごとに順次に出力されるようにしたことを特徴とす
   るセンサアレイの検出値出力回路。