JPH06313840A - 測光装置と測光方法 - Google Patents
測光装置と測光方法Info
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- JPH06313840A JPH06313840A JP5104643A JP10464393A JPH06313840A JP H06313840 A JPH06313840 A JP H06313840A JP 5104643 A JP5104643 A JP 5104643A JP 10464393 A JP10464393 A JP 10464393A JP H06313840 A JPH06313840 A JP H06313840A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電荷蓄積型受光素子を用いた測光技術に関
し、ストロボ光のような非定常光の場合にも適用可能な
電荷蓄積型測光技術を提供することを目的とする。 【構成】 受光量に応じた光電流を発生する受光素子と
コンデンサとの直列接続と、前記直列接続にバイアスを
印加する手段と、受光量測定前にコンデンサを基準電圧
に充電する手段と、前記受光素子によって発生した光電
流が前記コンデンサを充電する充電動作を終了させるた
めのスイッチ手段と、光電流により前記コンデンサに蓄
積された電荷を一定電流で放電するための定電流源とを
含む光電変換回路と、前記コンデンサの端子電圧と判定
電圧とを比較し、両者が一致したときに検出信号を発生
する比較回路と、クロックパルスを受信し、前記コンデ
ンサの放電開始と同時にカウントを開始するカウンタ
と、前記比較回路と前記カウンタとに接続され、比較回
路の検出信号に基づき、前記カウンタのカウント値を取
り込む記憶手段とを有する。
し、ストロボ光のような非定常光の場合にも適用可能な
電荷蓄積型測光技術を提供することを目的とする。 【構成】 受光量に応じた光電流を発生する受光素子と
コンデンサとの直列接続と、前記直列接続にバイアスを
印加する手段と、受光量測定前にコンデンサを基準電圧
に充電する手段と、前記受光素子によって発生した光電
流が前記コンデンサを充電する充電動作を終了させるた
めのスイッチ手段と、光電流により前記コンデンサに蓄
積された電荷を一定電流で放電するための定電流源とを
含む光電変換回路と、前記コンデンサの端子電圧と判定
電圧とを比較し、両者が一致したときに検出信号を発生
する比較回路と、クロックパルスを受信し、前記コンデ
ンサの放電開始と同時にカウントを開始するカウンタ
と、前記比較回路と前記カウンタとに接続され、比較回
路の検出信号に基づき、前記カウンタのカウント値を取
り込む記憶手段とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は測光技術に関し、特に電
荷蓄積型受光素子を用いた測光技術に関する。
荷蓄積型受光素子を用いた測光技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、カメラ等の光学器械の自動焦点合
わせ方法としては、アクティブ方式とパッシブ方式が実
用化されている。
わせ方法としては、アクティブ方式とパッシブ方式が実
用化されている。
【０００３】パッシブ方式は、被写体からの反射光を検
出して測距を行なう方式である。したがって、一定の光
量を必要とし、基準値以下の暗さの場合には、測距不可
能である。このような暗い場合にも測距可能とするため
に、赤外線等の補助光を被写体に照射する方法が採用さ
れている。
出して測距を行なう方式である。したがって、一定の光
量を必要とし、基準値以下の暗さの場合には、測距不可
能である。このような暗い場合にも測距可能とするため
に、赤外線等の補助光を被写体に照射する方法が採用さ
れている。
【０００４】しかし、この方法では、赤外線等の発光装
置が必要となり、自動焦点装置が高価になる。この補助
光の光源としてストロボを使用できれば、自動焦点用測
距に特別の光源を用意する必要がなくなるため、自動焦
点装置の低価格化が可能となる。
置が必要となり、自動焦点装置が高価になる。この補助
光の光源としてストロボを使用できれば、自動焦点用測
距に特別の光源を用意する必要がなくなるため、自動焦
点装置の低価格化が可能となる。
【０００５】図６（Ａ）は、従来例（特開平２−６０３
８０号）による電荷蓄積型光センサの回路図である。フ
ォトダイオード５１のカソードが電源電圧ＶDDに、その
アノードがスイッチ５０を介してグランド（接地）電位
Ｅに、逆バイアス方向に接続されている。
８０号）による電荷蓄積型光センサの回路図である。フ
ォトダイオード５１のカソードが電源電圧ＶDDに、その
アノードがスイッチ５０を介してグランド（接地）電位
Ｅに、逆バイアス方向に接続されている。
【０００６】コンデンサ５２は、フォトダイオード５１
の接合容量である。また、フォトダイオード５１のアノ
ードは、コンパレータ５３の一方の入力に接続され、他
方の入力は基準電圧Ｖｒに接続されている。
の接合容量である。また、フォトダイオード５１のアノ
ードは、コンパレータ５３の一方の入力に接続され、他
方の入力は基準電圧Ｖｒに接続されている。
【０００７】測定開始にあたっては、スイッチ５０を短
時間閉成し、コンデンサ５２を電源電圧ＶDDに充電す
る。すなわち、フォトダイオードのｐｎ接合に逆バイア
スを印加し、空乏層を拡げてポテンシャル井戸を深くし
た状態にしておく。この際、フォトダイオード５１のア
ノード側電圧Ｖは、一旦接地電位Ｅつまり“０”にリセ
ットされる。
時間閉成し、コンデンサ５２を電源電圧ＶDDに充電す
る。すなわち、フォトダイオードのｐｎ接合に逆バイア
スを印加し、空乏層を拡げてポテンシャル井戸を深くし
た状態にしておく。この際、フォトダイオード５１のア
ノード側電圧Ｖは、一旦接地電位Ｅつまり“０”にリセ
ットされる。
【０００８】スイッチ５０の開放後は、フォトダイオー
ド５１が受けている光Ｌの強度に比例する光電流が、フ
ォトダイオード５１を逆方向に流れることによって、コ
ンデンサ５２が放電される。コンデンサ５２の放電と共
に、フォトダイオードのアノード側電圧Ｖが上昇する。
ド５１が受けている光Ｌの強度に比例する光電流が、フ
ォトダイオード５１を逆方向に流れることによって、コ
ンデンサ５２が放電される。コンデンサ５２の放電と共
に、フォトダイオードのアノード側電圧Ｖが上昇する。
【０００９】この電圧Ｖは、コンパレータ５３の一方の
入力（図示の場合、非反転入力端子）に与えられ、基準
電圧Ｖｒと比較される。このコンパレータ５３の出力Ｓ
は、スイッチ５０の閉成により、ローの状態にリセット
される。電圧Ｖが上昇して基準電圧Ｖｒに達した時に、
ハイの状態に切り換わる。
入力（図示の場合、非反転入力端子）に与えられ、基準
電圧Ｖｒと比較される。このコンパレータ５３の出力Ｓ
は、スイッチ５０の閉成により、ローの状態にリセット
される。電圧Ｖが上昇して基準電圧Ｖｒに達した時に、
ハイの状態に切り換わる。
【００１０】スイッチ５０を開放した時点からの経過時
間をｔ、フォトダイオード５１を流れる光電流をＩｎ
（ｔ）、コンデンサ５２の静電容量をＣ、フォトダイオ
ード５１のアノード側の電位をＶ（ｔ）、コンデンサ５
２に蓄積された電荷をＱ（ｔ）とすると、
間をｔ、フォトダイオード５１を流れる光電流をＩｎ
（ｔ）、コンデンサ５２の静電容量をＣ、フォトダイオ
ード５１のアノード側の電位をＶ（ｔ）、コンデンサ５
２に蓄積された電荷をＱ（ｔ）とすると、
【００１１】
【数１】
【００１２】となる。ここで、Ｉｎ（ｔ）はコンデンサ
５２が充電する方向を正としたため、Ｉｎ（ｔ）の符号
は負になっている。今、フォトダイオード５１が受けて
いる光が定常光とすると、Ｉｎ（ｔ）は時間に依存せ
ず、一定と考えられるため、数式（１）は、
５２が充電する方向を正としたため、Ｉｎ（ｔ）の符号
は負になっている。今、フォトダイオード５１が受けて
いる光が定常光とすると、Ｉｎ（ｔ）は時間に依存せ
ず、一定と考えられるため、数式（１）は、
【００１３】
【数２】 Ｖ（ｔ）＝Ｉｎ・ｔ／Ｃ …（２） と変形できる。
【００１４】したがって、電位Ｖ（ｔ）が基準電位Ｖｒ
と等しくなるまでの時間をＴｎとすると、
と等しくなるまでの時間をＴｎとすると、
【００１５】
【数３】 Ｉｎ＝ＣＶｒ／Ｔｎ …（３） となる。
【００１６】すなわち、コンパレータ５３の出力Ｓがロ
ーの状態になっている時間Ｔｎ（電荷蓄積時間）を測定
することにより、光電流Ｉｎを求めることができる。時
間Ｔｎは、クロックカウンタで容易にディジタル値に変
換することができる。
ーの状態になっている時間Ｔｎ（電荷蓄積時間）を測定
することにより、光電流Ｉｎを求めることができる。時
間Ｔｎは、クロックカウンタで容易にディジタル値に変
換することができる。
【００１７】図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す光センサ
に定常光を入射した時のフォトダイオード５１のアノー
ド側電位Ｖ（ｔ）の時間変化を示す。上述のように、定
常光を入射した場合には、光電流が一定と近似できるの
で、電位Ｖ（ｔ）は時間に比例して変化する。
に定常光を入射した時のフォトダイオード５１のアノー
ド側電位Ｖ（ｔ）の時間変化を示す。上述のように、定
常光を入射した場合には、光電流が一定と近似できるの
で、電位Ｖ（ｔ）は時間に比例して変化する。
【００１８】図６（Ｂ）の直線ｐ１は強い光、直線ｐ３
は弱い光、直線ｐ２はその中間の強さの光を入射した場
合の例である。図６（Ｂ）に示すように、直線ｐ１がＶ
＝Ｖｒになる時間をＴ1 とすると、Ｔ1 が前記電荷蓄積
時間Ｔｎに相当する。
は弱い光、直線ｐ２はその中間の強さの光を入射した場
合の例である。図６（Ｂ）に示すように、直線ｐ１がＶ
＝Ｖｒになる時間をＴ1 とすると、Ｔ1 が前記電荷蓄積
時間Ｔｎに相当する。
【００１９】一方、人物のストロボ撮影を行なうと、ス
トロボ光が目の網膜で反射され、目が赤く写される、い
わゆる赤目現象という問題がある。この赤目現象を防止
するために、ストロボによる撮影の直前に予備発光を行
ない、瞳孔を閉じさせた後に本発光を行なって撮影する
方法が考えられている。
トロボ光が目の網膜で反射され、目が赤く写される、い
わゆる赤目現象という問題がある。この赤目現象を防止
するために、ストロボによる撮影の直前に予備発光を行
ない、瞳孔を閉じさせた後に本発光を行なって撮影する
方法が考えられている。
【００２０】この予備発光の時に、前記自動焦点合わせ
を行なうことができれば、自動焦点合わせ用に特別の補
助発光を行なう必要がなくなり、効率よく焦点合わせを
行なうことが可能になる。
を行なうことができれば、自動焦点合わせ用に特別の補
助発光を行なう必要がなくなり、効率よく焦点合わせを
行なうことが可能になる。
【００２１】そこで、ストロボ光の反射光を検出して、
光量信号として取り出すことのできる光センサが要望さ
れている。図６（Ｃ）は、非定常光を入射した時のフォ
トダイオード５１のアノード側電位Ｖ（ｔ）の時間変化
を示す。たとえば、ストロボのようなパルス的な発光の
場合である。図６（Ｃ）の曲線ｑ１は強い光、曲線ｑ３
は弱い光、曲線ｑ２はその中間の強さの光を入射した場
合の電圧Ｖ（ｔ）を示す。
光量信号として取り出すことのできる光センサが要望さ
れている。図６（Ｃ）は、非定常光を入射した時のフォ
トダイオード５１のアノード側電位Ｖ（ｔ）の時間変化
を示す。たとえば、ストロボのようなパルス的な発光の
場合である。図６（Ｃ）の曲線ｑ１は強い光、曲線ｑ３
は弱い光、曲線ｑ２はその中間の強さの光を入射した場
合の電圧Ｖ（ｔ）を示す。
【００２２】この場合には、光電流Ｉｎ（ｔ）が時間の
関数になる。ストロボ発光の光の強度が最大の時には、
光電流Ｉｎ（ｔ）が最大になるため、グラフＶ（ｔ）の
傾きが大きくなる。逆に、光の強度が弱い時には、光電
流Ｉｎ（ｔ）が減少するため、グラフＶ（ｔ）の傾きが
小さくなる。
関数になる。ストロボ発光の光の強度が最大の時には、
光電流Ｉｎ（ｔ）が最大になるため、グラフＶ（ｔ）の
傾きが大きくなる。逆に、光の強度が弱い時には、光電
流Ｉｎ（ｔ）が減少するため、グラフＶ（ｔ）の傾きが
小さくなる。
【００２３】図６（Ｃ）のｔ＝０がストロボ発光開始、
ｔ＝ＴE が発光終了に対応している。ｔ＝ＴE 以後は、
光センサには非常に弱い光しか入射しないため、電圧Ｖ
（ｔ）の上昇は、非常に緩やかである。
ｔ＝ＴE が発光終了に対応している。ｔ＝ＴE 以後は、
光センサには非常に弱い光しか入射しないため、電圧Ｖ
（ｔ）の上昇は、非常に緩やかである。
【００２４】このように、ストロボ光を使用した場合に
は、電圧Ｖ（ｔ）はストロボの発光と共に急激に立ち上
がり、発光が終了すると、ほとんど一定となる。曲線ｑ
１の場合には、電圧Ｖ（ｔ）はｔ＝Ｔ1 で基準電圧Ｖｒ
に達する。曲線ｑ２の場合には、ストロボ発光が終了し
た時には電圧Ｖ（ｔ）は基準電圧Ｖｒに達しておらず、
その後の非常に弱い光による光電流によってｔ＝Ｔ2 で
基準電圧Ｖｒに達する。
は、電圧Ｖ（ｔ）はストロボの発光と共に急激に立ち上
がり、発光が終了すると、ほとんど一定となる。曲線ｑ
１の場合には、電圧Ｖ（ｔ）はｔ＝Ｔ1 で基準電圧Ｖｒ
に達する。曲線ｑ２の場合には、ストロボ発光が終了し
た時には電圧Ｖ（ｔ）は基準電圧Ｖｒに達しておらず、
その後の非常に弱い光による光電流によってｔ＝Ｔ2 で
基準電圧Ｖｒに達する。
【００２５】このような場合には、電圧Ｖ（ｔ）が基準
電圧Ｖｒに達するまでの時間長は、入射光量に比例しな
い。また、曲線ｑ３のように、いつまで経っても基準電
圧Ｖｒに達しないような場合も起こり得る。
電圧Ｖｒに達するまでの時間長は、入射光量に比例しな
い。また、曲線ｑ３のように、いつまで経っても基準電
圧Ｖｒに達しないような場合も起こり得る。
【００２６】したがって、図６（Ａ）に示す電荷蓄積型
光センサは、ストロボ光のような非定常光の場合には適
さない。
光センサは、ストロボ光のような非定常光の場合には適
さない。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】入射光がストロボ光の
ような非定常光の場合には、フォトダイオードの光電
流、すなわち蓄積電荷電流が一定ではない。そのため、
光電流による電圧上昇が基準電圧に達するまでの時間を
測定することによって積分光量を推定する電荷蓄積型光
センサは、ストロボ光のような非定常光に対しては、適
用困難である。
ような非定常光の場合には、フォトダイオードの光電
流、すなわち蓄積電荷電流が一定ではない。そのため、
光電流による電圧上昇が基準電圧に達するまでの時間を
測定することによって積分光量を推定する電荷蓄積型光
センサは、ストロボ光のような非定常光に対しては、適
用困難である。
【００２８】本発明の目的は、ストロボ光のような非定
常光の場合にも適用可能な電荷蓄積型測光技術を提供す
ることである。
常光の場合にも適用可能な電荷蓄積型測光技術を提供す
ることである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】本発明の電荷蓄積型光セ
ンサは、受光量に応じた光電流を発生する受光素子とコ
ンデンサとの直列接続と、前記直列接続にバイアスを印
加する手段と、受光量測定前にコンデンサを基準電圧に
充電する手段と、前記受光素子によって発生した光電流
が前記コンデンサを充電する充電動作を終了させるため
のスイッチ手段と、光電流により前記コンデンサに蓄積
された電荷を一定電流で放電するための定電流源とを含
む光電変換回路と、前記コンデンサの端子電圧と判定電
圧とを比較し、両者が一致したときに検出信号を発生す
る比較回路と、クロックパルスを受信し、前記コンデン
サの放電開始と同時とカウントを開始するカウンタと、
前記比較回路と前記カウンタとに接続され、比較回路の
検出信号に基づき、前記カウンタのカウント値を取り込
む記憶手段とを有する。
ンサは、受光量に応じた光電流を発生する受光素子とコ
ンデンサとの直列接続と、前記直列接続にバイアスを印
加する手段と、受光量測定前にコンデンサを基準電圧に
充電する手段と、前記受光素子によって発生した光電流
が前記コンデンサを充電する充電動作を終了させるため
のスイッチ手段と、光電流により前記コンデンサに蓄積
された電荷を一定電流で放電するための定電流源とを含
む光電変換回路と、前記コンデンサの端子電圧と判定電
圧とを比較し、両者が一致したときに検出信号を発生す
る比較回路と、クロックパルスを受信し、前記コンデン
サの放電開始と同時とカウントを開始するカウンタと、
前記比較回路と前記カウンタとに接続され、比較回路の
検出信号に基づき、前記カウンタのカウント値を取り込
む記憶手段とを有する。
【００３０】
【作用】本発明の測光装置は、光電流によってコンデン
サに蓄積された電荷を一定電流で放電させ、その放電時
間によって電荷量を計測する。この放電時間は、蓄積さ
れた電荷量に比例し、蓄積された電荷量は受光光量に比
例する。そのため、この放電時間を測定することによっ
て精度の高い測光を行なうことができる。
サに蓄積された電荷を一定電流で放電させ、その放電時
間によって電荷量を計測する。この放電時間は、蓄積さ
れた電荷量に比例し、蓄積された電荷量は受光光量に比
例する。そのため、この放電時間を測定することによっ
て精度の高い測光を行なうことができる。
【００３１】また、受光素子を複数個配置し、全受光素
子の光電流による充電動作を一定時間で終了させること
により、各受光素子ごとの受光量を測定することができ
る。充電動作の終了は、最大光量を受光している受光素
子に対応するコンデンサの端子電圧が一定電圧に達した
ときを基準にすることができる。
子の光電流による充電動作を一定時間で終了させること
により、各受光素子ごとの受光量を測定することができ
る。充電動作の終了は、最大光量を受光している受光素
子に対応するコンデンサの端子電圧が一定電圧に達した
ときを基準にすることができる。
【００３２】なお、受光量が少ない場合には、補助光と
してストロボを用い、ストロボ発光の終了によって充電
動作を終了させることができる。
してストロボを用い、ストロボ発光の終了によって充電
動作を終了させることができる。
【００３３】
【実施例】以下、図１を参照して、本発明の実施例によ
る蓄積型光センサについて説明する。
る蓄積型光センサについて説明する。
【００３４】図１（Ａ）は、本発明の実施例による蓄積
電荷型光センサの回路図、図１（Ｂ）はタイミング図で
ある。カメラの位相差検出型測距装置として使用する場
合には、この蓄積電荷型光センサをアレイ状に配列した
イメージセンサを２組使用する。
電荷型光センサの回路図、図１（Ｂ）はタイミング図で
ある。カメラの位相差検出型測距装置として使用する場
合には、この蓄積電荷型光センサをアレイ状に配列した
イメージセンサを２組使用する。
【００３５】フォトダイオード１のアノードが、スイッ
チＳＷ１を介してコンデンサ２の一方の電極（陽電極）
に接続されている。コンデンサ２の他方の電極（陰電
極）は、グランド（接地）電位に接続されている。
チＳＷ１を介してコンデンサ２の一方の電極（陽電極）
に接続されている。コンデンサ２の他方の電極（陰電
極）は、グランド（接地）電位に接続されている。
【００３６】コンデンサ２の陽電極は、スイッチＳＷ２
を介して基準電位ＶREF に接続されており、スイッチＳ
Ｗ２を閉成することによってコンデンサ２を電圧ＶREF
に充電することができる。
を介して基準電位ＶREF に接続されており、スイッチＳ
Ｗ２を閉成することによってコンデンサ２を電圧ＶREF
に充電することができる。
【００３７】さらに、コンデンサ２の陽電極は、スイッ
チＳＷ３を介して、定電流源３の陰極に接続されてい
る。定電流源３の陽極は、グランド電位に接続されてい
る。スイッチＳＷ３を閉成することによって、コンデン
サ２に充電された電荷を一定の電流レベルで放電するこ
とができる。
チＳＷ３を介して、定電流源３の陰極に接続されてい
る。定電流源３の陽極は、グランド電位に接続されてい
る。スイッチＳＷ３を閉成することによって、コンデン
サ２に充電された電荷を一定の電流レベルで放電するこ
とができる。
【００３８】また、コンデンサ２の陽電極は、コンパレ
ータ４の一方の入力ＶOUT に接続されている。コンパレ
ータ４の他方の入力ＶCMP は、スイッチＳＷ５を介して
前記基準電位ＶREF に接続され、スイッチＳＷ４を介し
て基準電位ＶREF より高い放電開始電位ＶINT に接続さ
れている。
ータ４の一方の入力ＶOUT に接続されている。コンパレ
ータ４の他方の入力ＶCMP は、スイッチＳＷ５を介して
前記基準電位ＶREF に接続され、スイッチＳＷ４を介し
て基準電位ＶREF より高い放電開始電位ＶINT に接続さ
れている。
【００３９】コンパレータ４は、コンデンサ２の陽電極
の電位ＶOUT と基準電位ＶREF 、または放電開始電位Ｖ
INT とを比較し、出力信号ＣＭＰを出力する。フォトダ
イオード１のカソードは、放電開始電位ＶINT よりも高
い電位に接続し、アノードの電位が放電開始電位ＶINT
になったときでも、逆バイアスが印加されるようにす
る。
の電位ＶOUT と基準電位ＶREF 、または放電開始電位Ｖ
INT とを比較し、出力信号ＣＭＰを出力する。フォトダ
イオード１のカソードは、放電開始電位ＶINT よりも高
い電位に接続し、アノードの電位が放電開始電位ＶINT
になったときでも、逆バイアスが印加されるようにす
る。
【００４０】カウンタ７は、スイッチＳＷ３を閉成し、
コンデンサ２の充電を開始したときからの時間をカウン
トし、そのカウント値をラッチ回路５に供給する。コン
パレータ４の出力信号ＣＭＰおよびカウンタ７のカウン
ト値がラッチ回路５に入力される。ラッチ回路５は、コ
ンパレータ４の出力信号ＣＭＰがロー状態になったとき
のカウント値をラッチする。
コンデンサ２の充電を開始したときからの時間をカウン
トし、そのカウント値をラッチ回路５に供給する。コン
パレータ４の出力信号ＣＭＰおよびカウンタ７のカウン
ト値がラッチ回路５に入力される。ラッチ回路５は、コ
ンパレータ４の出力信号ＣＭＰがロー状態になったとき
のカウント値をラッチする。
【００４１】このように構成された蓄積電荷型光センサ
を使用して、ストロボ光を被写体に照射したときの光量
の測定方法について以下に説明する。スイッチＳＷ１お
よびＳＷ２を閉成し、コンデンサ２を電圧ＶREF まで充
電する。このとき、フォトダイオード１のアノードにも
基準電位ＶREF が供給され、フォトダイオード１は逆バ
イアスされる。スイッチＳＷ４を閉成、スイッチＳＷ５
を開放し、コンパレータ４の入力ＶCMP に放電開始電位
ＶINT を与える。
を使用して、ストロボ光を被写体に照射したときの光量
の測定方法について以下に説明する。スイッチＳＷ１お
よびＳＷ２を閉成し、コンデンサ２を電圧ＶREF まで充
電する。このとき、フォトダイオード１のアノードにも
基準電位ＶREF が供給され、フォトダイオード１は逆バ
イアスされる。スイッチＳＷ４を閉成、スイッチＳＷ５
を開放し、コンパレータ４の入力ＶCMP に放電開始電位
ＶINT を与える。
【００４２】このとき、コンパレータ４の一方の入力Ｖ
OUT には基準電位ＶREF が与えられ、他方の入力ＶCMP
には放電開始電位ＶINT が与えられているため、出力信
号ＣＭＰはロー状態である。
OUT には基準電位ＶREF が与えられ、他方の入力ＶCMP
には放電開始電位ＶINT が与えられているため、出力信
号ＣＭＰはロー状態である。
【００４３】次に、スイッチＳＷ２を開放する。図１
（Ｂ）は、スイッチＳＷ２を開放した後の各スイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷ４の状態、コンデンサ２の陽電極の電位Ｖ
OUT 、コンパレータ４の出力信号ＣＭＰ、経過時間カウ
ント用クロックパルスＣＰ、およびストロボ発光の強度
を示すタイミング図である。なお、ＳＷ１〜ＳＷ４は、
状態“１”でスイッチ閉、状態“０”でスイッチ開を示
す。
（Ｂ）は、スイッチＳＷ２を開放した後の各スイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷ４の状態、コンデンサ２の陽電極の電位Ｖ
OUT 、コンパレータ４の出力信号ＣＭＰ、経過時間カウ
ント用クロックパルスＣＰ、およびストロボ発光の強度
を示すタイミング図である。なお、ＳＷ１〜ＳＷ４は、
状態“１”でスイッチ閉、状態“０”でスイッチ開を示
す。
【００４４】スイッチＳＷ２の開放と同時にストロボを
発光させる。フォトダイオード１は、被写体からのスト
ロボ光の反射光Ｌを受けて光電流を発生し、コンデンサ
２を充電する。充電が開始されると、コンデンサ２の陽
電極の電位ＶOUT はフォトダイオード１への入射光量に
応じて基準電圧ＶREF から上昇する。
発光させる。フォトダイオード１は、被写体からのスト
ロボ光の反射光Ｌを受けて光電流を発生し、コンデンサ
２を充電する。充電が開始されると、コンデンサ２の陽
電極の電位ＶOUT はフォトダイオード１への入射光量に
応じて基準電圧ＶREF から上昇する。
【００４５】図１（Ｂ）のＶOUT に示す実線は、イメー
ジセンサを構成する各光センサのうち入射光量が最大の
ものを示し、点線はその他の光センサのうち１つを代表
して示している。
ジセンサを構成する各光センサのうち入射光量が最大の
ものを示し、点線はその他の光センサのうち１つを代表
して示している。
【００４６】入射光量が最大の光センサの電圧Ｖ
OUT が、放電開始電位ＶINT に達したとき、当該光セン
サのコンパレータ４の出力信号ＣＭＰがハイ状態にな
る。これを、図１（Ｂ）のＣＭＰの実線で示す。
OUT が、放電開始電位ＶINT に達したとき、当該光セン
サのコンパレータ４の出力信号ＣＭＰがハイ状態にな
る。これを、図１（Ｂ）のＣＭＰの実線で示す。
【００４７】入射光量が最大の光センサの出力信号ＣＭ
Ｐが、ハイ状態となった時点でイメージセンサを構成す
る全ての光センサのスイッチＳＷ１を一斉に開放する。
これにより、全光センサのコンデンサ２の充電動作が終
了する。
Ｐが、ハイ状態となった時点でイメージセンサを構成す
る全ての光センサのスイッチＳＷ１を一斉に開放する。
これにより、全光センサのコンデンサ２の充電動作が終
了する。
【００４８】このとき、入射光量が最大ではない光セン
サのコンデンサ２の陽電極電位ＶOU T は、図１（Ｂ）の
ＶOUT の点線に示すように、基準電位ＶREF と放電開始
電位ＶINT との中間の電位となっている。
サのコンデンサ２の陽電極電位ＶOU T は、図１（Ｂ）の
ＶOUT の点線に示すように、基準電位ＶREF と放電開始
電位ＶINT との中間の電位となっている。
【００４９】なお、ストロボ光で被写体が遠くにある
時、または定常光で低輝度の時のように、十分な光が光
センサに入射しない場合には、入射光量が最大の光セン
サの電圧ＶOUT が放電開始電位ＶINT に達するまでに非
常に長い時間を必要とする。あるいは、放電開始電位Ｖ
INT に達しないこともあり得る。
時、または定常光で低輝度の時のように、十分な光が光
センサに入射しない場合には、入射光量が最大の光セン
サの電圧ＶOUT が放電開始電位ＶINT に達するまでに非
常に長い時間を必要とする。あるいは、放電開始電位Ｖ
INT に達しないこともあり得る。
【００５０】このような場合には、スイッチＳＷ２を開
放し、コンデンサ２の充電を開始したときから所定の時
間が経過した時点で、外部から強制的にスイッチＳＷ１
を開放して、充電動作を終了させる。たとえば、定常光
のときには２００ｍｓ程度、ストロボ光のときにはスト
ロボの発光時間に設定するのが好ましい。
放し、コンデンサ２の充電を開始したときから所定の時
間が経過した時点で、外部から強制的にスイッチＳＷ１
を開放して、充電動作を終了させる。たとえば、定常光
のときには２００ｍｓ程度、ストロボ光のときにはスト
ロボの発光時間に設定するのが好ましい。
【００５１】次に、スイッチＳＷ４を開放し、スイッチ
ＳＷ５を閉成してコンパレータ４の入力ＶCMP に基準電
位ＶREF を与える。このとき、各光センサのコンパレー
タ４の入力ＶOUT は基準電位ＶREF よりも高くなってい
るため、コンパレータ４の出力信号ＣＭＰはハイ状態に
なる。この様子を、図１（Ｂ）のＣＭＰの点線に示す。
ＳＷ５を閉成してコンパレータ４の入力ＶCMP に基準電
位ＶREF を与える。このとき、各光センサのコンパレー
タ４の入力ＶOUT は基準電位ＶREF よりも高くなってい
るため、コンパレータ４の出力信号ＣＭＰはハイ状態に
なる。この様子を、図１（Ｂ）のＣＭＰの点線に示す。
【００５２】スイッチＳＷ３を閉成し、コンデンサ２に
充電された電荷を定電流源３によって放電する。放電が
開始されると、コンデンサ２の陽電極電位ＶOUT は一定
の割合で低下し、やがて基準電位ＶREF に戻る。基準電
位ＶREF よりも低下した時点でコンパレータ４の出力信
号ＣＭＰがロー状態になる。
充電された電荷を定電流源３によって放電する。放電が
開始されると、コンデンサ２の陽電極電位ＶOUT は一定
の割合で低下し、やがて基準電位ＶREF に戻る。基準電
位ＶREF よりも低下した時点でコンパレータ４の出力信
号ＣＭＰがロー状態になる。
【００５３】スイッチＳＷ３を閉成し、放電が開始され
ると同時に、カウンタ７はクロックパルスＣＰのカウン
トを開始する。このカウント値は、ラッチ回路５に供給
される。ラッチ回路５は、コンパレータ４の出力信号Ｃ
ＭＰがロー状態になった時のカウント値をラッチする。
この時間に対応したカウント値が、各光センサのコンデ
ンサ２に充電された電荷量に対応する。
ると同時に、カウンタ７はクロックパルスＣＰのカウン
トを開始する。このカウント値は、ラッチ回路５に供給
される。ラッチ回路５は、コンパレータ４の出力信号Ｃ
ＭＰがロー状態になった時のカウント値をラッチする。
この時間に対応したカウント値が、各光センサのコンデ
ンサ２に充電された電荷量に対応する。
【００５４】上記のように、本実施例においては、コン
デンサ２に充電された電荷を定電流で放電させて放電時
間をカウントするため、フォトダイオード１に入射する
光が定常光であるか非定常光であるかを問わず、実際に
蓄積された電荷量と前記カウント値が比例する。
デンサ２に充電された電荷を定電流で放電させて放電時
間をカウントするため、フォトダイオード１に入射する
光が定常光であるか非定常光であるかを問わず、実際に
蓄積された電荷量と前記カウント値が比例する。
【００５５】上記の電荷蓄積型光センサのコンデンサ２
に蓄積される電荷は微小である。このため、蓄積電荷を
高感度に検出するためには、微小電流を流す定電流源が
必要である。以下に、微小電流用定電流源の構成例を、
図２〜図４を参照して説明する。
に蓄積される電荷は微小である。このため、蓄積電荷を
高感度に検出するためには、微小電流を流す定電流源が
必要である。以下に、微小電流用定電流源の構成例を、
図２〜図４を参照して説明する。
【００５６】図２は、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ３
個を直接に接続し、ＣＣＤを構成した構成例である。前
記スイッチＳＷ３が開放状態のときロー状態となり、閉
成されたときハイ状態となる電位Ｖ3 と、前記クロック
パルスＣＰがアンド回路に入力され、両者の論理積ＶTG
を形成する。
個を直接に接続し、ＣＣＤを構成した構成例である。前
記スイッチＳＷ３が開放状態のときロー状態となり、閉
成されたときハイ状態となる電位Ｖ3 と、前記クロック
パルスＣＰがアンド回路に入力され、両者の論理積ＶTG
を形成する。
【００５７】トランジスタＴＲ１のドレインが前記コン
デンサ２の陽電極に接続され、トランジスタＴＲ２、Ｔ
Ｒ３がこの順序でトランジスタＴＲ１に直列に接続され
ている。トランジスタＴＲ３のソースは、定電位Ｖ1 に
接続されている。
デンサ２の陽電極に接続され、トランジスタＴＲ２、Ｔ
Ｒ３がこの順序でトランジスタＴＲ１に直列に接続され
ている。トランジスタＴＲ３のソースは、定電位Ｖ1 に
接続されている。
【００５８】トランジスタＴＲ１のゲートには、アンド
回路の出力ＶTGが与えられている。トランジスタＴＲ２
のゲートには、前記基準電位ＶREF と前記定電位Ｖ1 と
の中間の定電位Ｖ2 が常に与えられている。トランジス
タＴＲ３のゲートには、クロックパルスＣＰに対して位
相が約半周期遅れたパルス電位ＶIGが入力されている。
回路の出力ＶTGが与えられている。トランジスタＴＲ２
のゲートには、前記基準電位ＶREF と前記定電位Ｖ1 と
の中間の定電位Ｖ2 が常に与えられている。トランジス
タＴＲ３のゲートには、クロックパルスＣＰに対して位
相が約半周期遅れたパルス電位ＶIGが入力されている。
【００５９】図３（Ａ）〜（Ｄ）は、トランジスタＴＲ
１〜ＴＲ３のチャネル領域のポテンシャル図を示す。図
の斜線部分には、電子が充満していることを示す。電位
Ｖ2′はトランジスタＴＲ２のゲートに定電位Ｖ2 を印
加したときのチャネル領域の電位を表す。
１〜ＴＲ３のチャネル領域のポテンシャル図を示す。図
の斜線部分には、電子が充満していることを示す。電位
Ｖ2′はトランジスタＴＲ２のゲートに定電位Ｖ2 を印
加したときのチャネル領域の電位を表す。
【００６０】図３（Ａ）は、トランジスタＴＲ３のゲー
トにパルスが印加され、電位ＶIGがハイ状態になったと
きの状態を示す。トランジスタＴＲ３のソースは、定電
位Ｖ 1 に接続されているため、エネルギレベルＶ1 まで
電子が充満している。
トにパルスが印加され、電位ＶIGがハイ状態になったと
きの状態を示す。トランジスタＴＲ３のソースは、定電
位Ｖ 1 に接続されているため、エネルギレベルＶ1 まで
電子が充満している。
【００６１】このため、トランジスタＴＲ３およびＴＲ
２のチャネル領域まで電子が注入される。トランジスタ
ＴＲ１のゲート電位はロー状態であるため、トランジス
タＴＲ１のチャネル領域には電子が注入されない。
２のチャネル領域まで電子が注入される。トランジスタ
ＴＲ１のゲート電位はロー状態であるため、トランジス
タＴＲ１のチャネル領域には電子が注入されない。
【００６２】図３（Ｂ）は、トランジスタＴＲ３のゲー
ト電位ＶIGがロー状態に戻ったときの状態を示す。トラ
ンジスタＴＲ３のチャネル領域のポテンシャル井戸が高
くなり、トランジスタＴＲ２のチャネル領域に注入され
た電子が孤立する。
ト電位ＶIGがロー状態に戻ったときの状態を示す。トラ
ンジスタＴＲ３のチャネル領域のポテンシャル井戸が高
くなり、トランジスタＴＲ２のチャネル領域に注入され
た電子が孤立する。
【００６３】図３（Ｃ）は、クロックパルスＣＰが立ち
上がり、トランジスタＴＲ１のゲート電位ＶTGがハイ状
態になったときの状態を示す。トランジスタＴＲ１のチ
ャネル領域のポテンシャル井戸が深くなり、トランジス
タＴＲ２のチャネル領域に孤立していた電子は、よりポ
テンシャル井戸の深いトランジスタＴＲ１のドレイン領
域に移動する。このとき、トランジスタＴＲ３のチャネ
ル領域が電位障壁となっているため、トランジスタＴＲ
３のソース領域から新たな電子は供給されない。
上がり、トランジスタＴＲ１のゲート電位ＶTGがハイ状
態になったときの状態を示す。トランジスタＴＲ１のチ
ャネル領域のポテンシャル井戸が深くなり、トランジス
タＴＲ２のチャネル領域に孤立していた電子は、よりポ
テンシャル井戸の深いトランジスタＴＲ１のドレイン領
域に移動する。このとき、トランジスタＴＲ３のチャネ
ル領域が電位障壁となっているため、トランジスタＴＲ
３のソース領域から新たな電子は供給されない。
【００６４】図３（Ｄ）は、クロックパルスＣＰがロー
状態になったときの状態を示す。トランジスタＴＲ２の
チャネル領域のポテンシャル井戸には電子が蓄積されて
いない状態である。
状態になったときの状態を示す。トランジスタＴＲ２の
チャネル領域のポテンシャル井戸には電子が蓄積されて
いない状態である。
【００６５】上記の一周期で流れる電荷量は、トランジ
スタＴＲ２のチャネル領域に蓄積される電荷量に等し
い。この電荷量は、定電位Ｖ1 およびトランジスタＴＲ
２のチャネル領域の電位Ｖ2 ′の差により規定される。
スタＴＲ２のチャネル領域に蓄積される電荷量に等し
い。この電荷量は、定電位Ｖ1 およびトランジスタＴＲ
２のチャネル領域の電位Ｖ2 ′の差により規定される。
【００６６】このようにして、クロックパルスＣＰに同
期して一定の電荷が移動し、パルス的に微小電流が流れ
る。図３（Ｅ）は、スイッチＳＷ３の出力電位Ｖ3 、ク
ロックパルスＣＰ、トランジスタＴＲ３、ＴＲ１のゲー
ト電位ＶIG、ＶTG、および微小電流ｉ（ｔ）のタイミン
グ図を示す。
期して一定の電荷が移動し、パルス的に微小電流が流れ
る。図３（Ｅ）は、スイッチＳＷ３の出力電位Ｖ3 、ク
ロックパルスＣＰ、トランジスタＴＲ３、ＴＲ１のゲー
ト電位ＶIG、ＶTG、および微小電流ｉ（ｔ）のタイミン
グ図を示す。
【００６７】微小電流用定電流源に供給するクロックパ
ルスＣＰと、図１に示すカウント用クロックパルスＣＰ
とを、同期させることにより、光電流によりコンデンサ
２に充電された電荷量を１回のクロックパルスで移動す
る電荷量で量子化したディジタル値を得ることができ
る。なお、このような脈動する電流であっても、１周期
内に流れる電荷量が一定の電流は、本明細書において定
電流と呼ぶ。
ルスＣＰと、図１に示すカウント用クロックパルスＣＰ
とを、同期させることにより、光電流によりコンデンサ
２に充電された電荷量を１回のクロックパルスで移動す
る電荷量で量子化したディジタル値を得ることができ
る。なお、このような脈動する電流であっても、１周期
内に流れる電荷量が一定の電流は、本明細書において定
電流と呼ぶ。
【００６８】図４は、微小電流用定電流源の他の構成例
を示す。図２に示す微小電流用定電流源に直列にｐチャ
ネルＭＯＳトランジスタＴＲ４が接続されている。トラ
ンジスタＴＲ１のドレインおよびトランジスタＴＲ４の
ドレインは、抵抗１５およびコンデンサ１６の直列回路
によりグランド電位に接続され、この直列回路で分圧さ
れた電位が、トランジスタＴＲ４のゲートに印加されて
いる。
を示す。図２に示す微小電流用定電流源に直列にｐチャ
ネルＭＯＳトランジスタＴＲ４が接続されている。トラ
ンジスタＴＲ１のドレインおよびトランジスタＴＲ４の
ドレインは、抵抗１５およびコンデンサ１６の直列回路
によりグランド電位に接続され、この直列回路で分圧さ
れた電位が、トランジスタＴＲ４のゲートに印加されて
いる。
【００６９】ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ５およ
びｎチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ６が直列接続され
ており、トランジスタＴＲ６のソースは、グランド電位
に接続されている。
びｎチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ６が直列接続され
ており、トランジスタＴＲ６のソースは、グランド電位
に接続されている。
【００７０】トランジスタＴＲ５のゲートは、トランジ
スタＴＲ４のゲートに接続されており、カレントミラー
を構成している。トランジスタＴＲ６のゲートはドレイ
ンに接続されており、飽和領域で動作する。
スタＴＲ４のゲートに接続されており、カレントミラー
を構成している。トランジスタＴＲ６のゲートはドレイ
ンに接続されており、飽和領域で動作する。
【００７１】ｎチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ７のソ
ースがグランド電位に接続され、ゲートがトランジスタ
ＴＲ６のゲートに接続され、カレントミラーを構成して
いる。
ースがグランド電位に接続され、ゲートがトランジスタ
ＴＲ６のゲートに接続され、カレントミラーを構成して
いる。
【００７２】トランジスタＴＲ１、ＴＲ２およびＴＲ３
は、図３に示す微小電流用定電流源と同一の回路であ
り、クロックパルスに同期してパルス状の電流ｉ（ｔ）
を流す。トランジスタＴＲ４を流れるドレイン電流をｉ
4 とすると、トランジスタＴＲ４のゲート電位は、ドレ
イン電流ｉ4 に追随して変化する。
は、図３に示す微小電流用定電流源と同一の回路であ
り、クロックパルスに同期してパルス状の電流ｉ（ｔ）
を流す。トランジスタＴＲ４を流れるドレイン電流をｉ
4 とすると、トランジスタＴＲ４のゲート電位は、ドレ
イン電流ｉ4 に追随して変化する。
【００７３】ただし、本実施例の場合には、抵抗１５お
よびコンデンサ１６で規定される時定数でコンデンサ１
６が充放電されるため、時定数をクロックパルスの周期
に比べて大きくしておくと、トランジスタＴＲ４のゲー
ト電位はほとんど変化しない。このため、ドレイン電流
ｉ4 は、時間に依らず、ほぼ一定になる。
よびコンデンサ１６で規定される時定数でコンデンサ１
６が充放電されるため、時定数をクロックパルスの周期
に比べて大きくしておくと、トランジスタＴＲ４のゲー
ト電位はほとんど変化しない。このため、ドレイン電流
ｉ4 は、時間に依らず、ほぼ一定になる。
【００７４】クロックパルスの周期をＴ、１周期で移動
する電荷量をＱとすると、ドレイン電流ｉ4 は、ｉ4 ＝
Ｑ／Ｔで与えられる。たとえば、Ｑ＝１５ｆｃ、Ｔ＝１
５μｓｅｃとすると、ｉ4 ＝１ｎＡとなる。
する電荷量をＱとすると、ドレイン電流ｉ4 は、ｉ4 ＝
Ｑ／Ｔで与えられる。たとえば、Ｑ＝１５ｆｃ、Ｔ＝１
５μｓｅｃとすると、ｉ4 ＝１ｎＡとなる。
【００７５】トランジスタＴＲ５は、トランジスタＴＲ
４とカレントミラーを構成しているため、トランジスタ
ＴＲ５のドレイン電流ｉ5 は、トランジスタＴＲ４のド
レイン電流ｉ4 に比例した一定電流となる。
４とカレントミラーを構成しているため、トランジスタ
ＴＲ５のドレイン電流ｉ5 は、トランジスタＴＲ４のド
レイン電流ｉ4 に比例した一定電流となる。
【００７６】トランジスタＴＲ６のドレイン電流ｉ
6 は、トランジスタＴＲ５のドレイン電流ｉ5 に等し
い。そのため、トランジスタＴＲ６とカレントミラーを
構成しているトランジスタＴＲ７には、ドレイン電流ｉ
5 に比例したドレイン電流ｉ7 が流れる。
6 は、トランジスタＴＲ５のドレイン電流ｉ5 に等し
い。そのため、トランジスタＴＲ６とカレントミラーを
構成しているトランジスタＴＲ７には、ドレイン電流ｉ
5 に比例したドレイン電流ｉ7 が流れる。
【００７７】したがって、トランジスタＴＲ４とトラン
ジスタＴＲ５のそれぞれのチャネル幅に対するチャネル
長の比（Ｌ／Ｗ比）およびトランジスタＴＲ６とトラン
ジスタＴＲ７のＬ／Ｗ比を適当に設定することで、ドレ
イン電流ｉ4 よりも微小の所望の微小電流ｉ7 を得るこ
とができる。
ジスタＴＲ５のそれぞれのチャネル幅に対するチャネル
長の比（Ｌ／Ｗ比）およびトランジスタＴＲ６とトラン
ジスタＴＲ７のＬ／Ｗ比を適当に設定することで、ドレ
イン電流ｉ4 よりも微小の所望の微小電流ｉ7 を得るこ
とができる。
【００７８】たとえば、トランジスタＴＲ４およびＴＲ
５、またはトランジスタＴＲ６およびＴＲ７で構成され
た２つのカレントミラーの電流倍率を１／１０に設定す
ることにより、ドレイン電流ｉ4 ＝１ｎＡのときに、ド
レイン電流ｉ7 ＝１０ｐＡの微小定電流を得ることがで
きる。
５、またはトランジスタＴＲ６およびＴＲ７で構成され
た２つのカレントミラーの電流倍率を１／１０に設定す
ることにより、ドレイン電流ｉ4 ＝１ｎＡのときに、ド
レイン電流ｉ7 ＝１０ｐＡの微小定電流を得ることがで
きる。
【００７９】次に、図１示す光センサをアレイ状に配列
してイメージセンサを構成する実施例について説明す
る。図５は、図１に示す光センサをアレイ状に配列して
イメージセンサを構成する実施例を示す。
してイメージセンサを構成する実施例について説明す
る。図５は、図１に示す光センサをアレイ状に配列して
イメージセンサを構成する実施例を示す。
【００８０】光電変換回路１２は、図１に示すフォトダ
イオード１、コンデンサ２および定電流源３を含む。光
電変換回路１２、コンパレータ４およびラッチ回路５に
より、図１に示す１つの光センサが構成される。
イオード１、コンデンサ２および定電流源３を含む。光
電変換回路１２、コンパレータ４およびラッチ回路５に
より、図１に示す１つの光センサが構成される。
【００８１】光電変換回路１２内のスイッチＳＷ１、Ｓ
Ｗ２およびＳＷ３は、それぞれ制御回路９からの信号Ｓ
ＩＧ１、ＳＩＧ２、ＳＩＧ３によって制御される。各コ
ンパレータ４の入力ＶCMP には、スイッチＳＷ４を介し
て放電開始電位ＶINT またはスイッチＳＷ５を介して基
準電位ＶREF が供給される。
Ｗ２およびＳＷ３は、それぞれ制御回路９からの信号Ｓ
ＩＧ１、ＳＩＧ２、ＳＩＧ３によって制御される。各コ
ンパレータ４の入力ＶCMP には、スイッチＳＷ４を介し
て放電開始電位ＶINT またはスイッチＳＷ５を介して基
準電位ＶREF が供給される。
【００８２】ストロボ回路１１およびタイマ１０には、
制御回路９からスイッチＳＷ２制御用の信号ＳＩＧ２が
供給されている。ストロボ回路１１は、スイッチＳＷ２
の開放信号受信と同時にストロボを発光する。タイマ１
０は、スイッチＳＷ２の開放信号受信と同時に計時を開
始し、ストロボの発光終了に合わせて出力Ｔ１をハイ状
態にする。
制御回路９からスイッチＳＷ２制御用の信号ＳＩＧ２が
供給されている。ストロボ回路１１は、スイッチＳＷ２
の開放信号受信と同時にストロボを発光する。タイマ１
０は、スイッチＳＷ２の開放信号受信と同時に計時を開
始し、ストロボの発光終了に合わせて出力Ｔ１をハイ状
態にする。
【００８３】各コンパレータ４の出力ＣＭＰは、オア回
路１３に入力され、論理和ＯＲ１を形成する。論理和Ｏ
Ｒ１とタイマ１０の出力Ｔ１がオア回路１４に入力さ
れ、論理和ＯＲ２を形成する。論理和ＯＲ２は、制御回
路９に入力される。
路１３に入力され、論理和ＯＲ１を形成する。論理和Ｏ
Ｒ１とタイマ１０の出力Ｔ１がオア回路１４に入力さ
れ、論理和ＯＲ２を形成する。論理和ＯＲ２は、制御回
路９に入力される。
【００８４】この２段のオア回路により、１つの光セン
サのコンパレータ４の出力ＣＭＰがハイ状態になれば、
論理和ＯＲ１およびＯＲ２がハイ状態となり、制御回路
９に通知される。
サのコンパレータ４の出力ＣＭＰがハイ状態になれば、
論理和ＯＲ１およびＯＲ２がハイ状態となり、制御回路
９に通知される。
【００８５】また、被写体が遠くにあり、十分な光量が
光センサに入射しない場合には、タイマ１０の出力Ｔ
１、そして論理和ＯＲ２がハイ状態となり、ストロボ発
光の終了が制御回路９に通知される。
光センサに入射しない場合には、タイマ１０の出力Ｔ
１、そして論理和ＯＲ２がハイ状態となり、ストロボ発
光の終了が制御回路９に通知される。
【００８６】制御回路９は、１つの光センサのコンパレ
ータ４の出力ＣＭＰがハイ状態になるか、またはストロ
ボ発光の終了を検出し、スイッチＳＷ５を開放、スイッ
チＳＷ４を閉成して各コンパレータの入力ＶCMP に放電
開始電圧ＶINT を供給する。
ータ４の出力ＣＭＰがハイ状態になるか、またはストロ
ボ発光の終了を検出し、スイッチＳＷ５を開放、スイッ
チＳＷ４を閉成して各コンパレータの入力ＶCMP に放電
開始電圧ＶINT を供給する。
【００８７】次に、スイッチＳＷ３閉成信号を送出し、
各光センサのコンデンサ２の放電を開始する。同時に、
放電経過時間カウント用のクロックパルスを発生する。
カウンタ７は、クロック発生回路６からクロックパルス
を受信する。また、制御回路９からスイッチＳＷ３制御
用信号ＳＩＧ３を受信する。カウンタ７は、スイッチＳ
Ｗ３閉成信号を受信すると、クロックパルスＣＰのカウ
ントを開始し、カウント値を各ラッチ回路５に供給す
る。
各光センサのコンデンサ２の放電を開始する。同時に、
放電経過時間カウント用のクロックパルスを発生する。
カウンタ７は、クロック発生回路６からクロックパルス
を受信する。また、制御回路９からスイッチＳＷ３制御
用信号ＳＩＧ３を受信する。カウンタ７は、スイッチＳ
Ｗ３閉成信号を受信すると、クロックパルスＣＰのカウ
ントを開始し、カウント値を各ラッチ回路５に供給す
る。
【００８８】ラッチ回路５は、コンパレータ４の出力Ｃ
ＭＰがハイ状態からロー状態に変化するとき、カウンタ
７が供給するクロックパルスＣＰのカウント値をラッチ
する。
ＭＰがハイ状態からロー状態に変化するとき、カウンタ
７が供給するクロックパルスＣＰのカウント値をラッチ
する。
【００８９】したがって、このカウント値は各光電変換
回路１２のコンデンサ２が放電を開始してから陽電極の
電位が基準電位ＶREF に戻るまでの時間を表す。シフト
レジスタ８により指定されたラッチ回路５は、カウント
値をデータバスＢＵＳ１へ出力する。
回路１２のコンデンサ２が放電を開始してから陽電極の
電位が基準電位ＶREF に戻るまでの時間を表す。シフト
レジスタ８により指定されたラッチ回路５は、カウント
値をデータバスＢＵＳ１へ出力する。
【００９０】このようにして、各光センサに入射した光
量に対応したカウント値を順次得ることができる。以上
実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに
制限されるものではない。たとえば、種々の変更、改
良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
量に対応したカウント値を順次得ることができる。以上
実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに
制限されるものではない。たとえば、種々の変更、改
良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による電荷
蓄積型光センサによってストロボ光のような非定常光で
あっても、入射光量に対応したディジタル値を得ること
ができる。
蓄積型光センサによってストロボ光のような非定常光で
あっても、入射光量に対応したディジタル値を得ること
ができる。
【００９２】したがって、電荷蓄積型光センサをアレイ
状に配置してイメージセンサを構成することにより、カ
メラ等の光学器械でストロボ光のような非定常光を使用
した測距が可能となる。
状に配置してイメージセンサを構成することにより、カ
メラ等の光学器械でストロボ光のような非定常光を使用
した測距が可能となる。
【図１】本発明の実施例による電荷蓄積型光センサの回
路図およびタイミング図である。
路図およびタイミング図である。
【図２】本発明の実施例による微小電流用定電流源の回
路図である。
路図である。
【図３】図２の微小電流用定電流源の動作を説明するた
めのポテンシャル図およびタイミング図である。
めのポテンシャル図およびタイミング図である。
【図４】本発明の他の実施例による微小電流用定電流源
の回路図である。
の回路図である。
【図５】図１に示す電荷蓄積型光センサを使用したイメ
ージセンサのブロック図である。
ージセンサのブロック図である。
【図６】従来例による電荷蓄積型光センサの回路図と蓄
積電荷による充電電圧の時間変化を表すグラフである。
積電荷による充電電圧の時間変化を表すグラフである。
１ フォトダイオード ２ コンデンサ ３ 定電流源 ４ コンパレータ ５ ラッチ回路 ６ クロック発生回路 ７ カウンタ ８ シフトレジスタ ９ 制御回路 １０ タイマ １１ ストロボ回路 １２ 光電変換回路 １３、１４ オア回路 １５ 抵抗 １６ コンデンサ ５０ スイッチ ５１ フォトダイオード ５２ コンデンサ ５３ コンパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｊ
Claims (9)
- 【請求項１】 受光量に応じた光電流を発生する受光素
子とコンデンサとの直列接続と、 前記直列接続にバイアスを印加する手段と、 受光量測定前にコンデンサを基準電圧に充電する手段
と、 前記受光素子によって発生した光電流が前記コンデンサ
を充電する充電動作を終了させるためのスイッチ手段
と、 光電流により前記コンデンサに蓄積された電荷を一定電
流で放電するための定電流源とを含む光電変換回路と；
前記コンデンサの端子電圧と判定電圧とを比較し、両者
が一致したときに検出信号を発生する比較回路と；クロ
ックパルスを受信し、前記コンデンサの放電開始と同時
にカウントを開始するカウンタと；前記比較回路と前記
カウンタとに接続され、比較回路の検出信号に基づき、
前記カウンタのカウント値を取り込む記憶手段とを有す
る測光装置。 - 【請求項２】 前記比較回路の判定電圧は前記基準電圧
に接続されている請求項１記載の測光装置。 - 【請求項３】 前記光電変換回路、比較回路および記憶
手段が複数組設けられ、さらに、 前記比較回路の判定電圧として前記基準電圧と前記基準
電圧よりも高い放電開始電圧を選択的に与える切換スイ
ッチ手段と、 前記複数個の比較回路の最初の検出信号を検出し、前記
スイッチ手段に充電動作の終了を通知する制御手段とを
有する請求項１記載の測光装置。 - 【請求項４】 前記光電変換回路、比較回路、および記
憶手段が複数組設けられ、さらに、 前記コンデンサの光電流による充電開始と同時にストロ
ボを発光させ、ストロボの発光終了と同時に前記スイッ
チ手段に充電動作の終了を通知する他の制御手段を有す
る請求項１または２記載の測光装置。 - 【請求項５】 受光素子の受光量に応じた光電流によ
り、コンデンサを充電し、蓄積された電荷量を測定する
測光方法において、 受光量測定前にコンデンサを基準電圧に充電する工程
と、 受光素子に光を照射し、発生した光電流によって前記コ
ンデンサを充電する工程と、 前記コンデンサに蓄積された電荷を一定電流で放電させ
つつ、放電時間によって電荷量を計測する電荷量計測工
程とを有する測光方法。 - 【請求項６】 さらに、前記電荷量計測工程は、コンデ
ンサ両端の電圧が前記基準電圧に達するまでの時間を計
測することを特徴とする請求項５記載の測光方法。 - 【請求項７】 受光素子の受光量に応じた光電流によ
り、コンデンサを充電し、蓄積された電荷量を測定する
電荷蓄積型光センサを画素ごとに配置し、画素ごとの光
量を測定して画像を検出する画像検出方法において、 全画素の光センサのコンデンサを基準電圧に充電する工
程と、 全画素の光センサの受光素子に光を照射して発生した光
電流によって前記コンデンサを充電する工程と、 全画素の充電動作を同時に終了させる充電終了工程と、 前記各コンデンサに蓄積された電荷を一定電流で放電さ
せ、放電時間によって電荷量を画素ごとに計測する電荷
量計測工程とを有する画像検出方法。 - 【請求項８】 前記充電終了工程は、最大光量を受けて
いる画素の光センサの前記コンデンサの充電電圧が放電
開始電圧に達したときに充電動作を終了させることを特
徴とする請求項７記載の画像検出方法。 - 【請求項９】 前記充電終了工程は、ストロボ発光が終
了したときに充電動作を終了させることを特徴とする請
求項７記載の画像検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5104643A JPH06313840A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測光装置と測光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5104643A JPH06313840A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測光装置と測光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313840A true JPH06313840A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14386139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5104643A Withdrawn JPH06313840A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測光装置と測光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06313840A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6711352B2 (en) | 2001-12-28 | 2004-03-23 | Nidec Copal Corporation | Range finder of light amount detection type with multi zone resolution |
| JP2010034533A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-02-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置及び電子機器 |
| JP2010040981A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置、及び当該光電変換装置を具備する電子機器 |
| US8106346B2 (en) | 2008-09-04 | 2012-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photodetector |
| US8124922B2 (en) | 2008-05-21 | 2012-02-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device including photoelectric conversion element and amplifier circuit having a thin film transistor |
| US8153954B2 (en) | 2008-08-08 | 2012-04-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and electronic device having the same |
| US8334495B2 (en) | 2008-06-25 | 2012-12-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photometric device including a photoelectric conversion element for detecting illuminance of light |
| US9142569B2 (en) | 2010-06-18 | 2015-09-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photosensor, semiconductor device including photosensor, and light measurement method using photosensor |
| US20160227135A1 (en) * | 2013-09-16 | 2016-08-04 | Chronocam | Dynamic, single photodiode pixel circuit and operating method thereof |
| WO2016158481A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | シャープ株式会社 | 表示装置およびその駆動方法 |
| WO2020248813A1 (zh) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种像素补偿电路、显示装置以及像素补偿电路的驱动方法 |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP5104643A patent/JPH06313840A/ja not_active Withdrawn
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010040981A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置、及び当該光電変換装置を具備する電子機器 |
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| KR20180084703A (ko) | 2010-06-18 | 2018-07-25 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 광 센서, 광 센서를 탑재한 반도체 장치, 및 광 센서에 의한 광의 측정 방법 |
| US20160227135A1 (en) * | 2013-09-16 | 2016-08-04 | Chronocam | Dynamic, single photodiode pixel circuit and operating method thereof |
| US9967479B2 (en) * | 2013-09-16 | 2018-05-08 | Chronocam | Dynamic, single photodiode pixel circuit and operating method thereof |
| US10567682B2 (en) * | 2013-09-16 | 2020-02-18 | Prophesee | Dynamic, single photodiode pixel circuit and operating method thereof |
| US11212470B2 (en) | 2013-09-16 | 2021-12-28 | Prophesee | Dynamic, single photodiode pixel circuit and operating method thereof |
| WO2016158481A1 (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-06 | シャープ株式会社 | 表示装置およびその駆動方法 |
| US10269301B2 (en) | 2015-03-27 | 2019-04-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display device and drive method therefor |
| WO2020248813A1 (zh) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种像素补偿电路、显示装置以及像素补偿电路的驱动方法 |
| US11289025B2 (en) | 2019-06-14 | 2022-03-29 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Pixel compensation circuit, display apparatus, and pixel compensation circuit driving method |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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