焦点検出素子
【課題】 複数の光学系に対応可能で、且つ回路規模の増加を必要最小限に抑えた低コストな焦点検出素子を提供する。
【解決手段】 被写体像を受光する基準部と参照部の一対のフォトダイオード201-1 と、一対のフォトダイオードの電荷蓄積レベルを示す出力を発生する基準部と参照部の一対のモニタ用フォトダイオード204 と、一対のフォトダイオードに蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する積分時間制御回路209 とを備え、積分時間制御回路は一対のモニタ用フォトダイオードのうちの基準部のモニタ用フォトダイオードの出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合と、両方のモニタ用フォトダイオードの出力に基づいて積分終了の判定を行う場合とを、スイッチ210 を介して選択可能に構成する。
【解決手段】 被写体像を受光する基準部と参照部の一対のフォトダイオード201-1 と、一対のフォトダイオードの電荷蓄積レベルを示す出力を発生する基準部と参照部の一対のモニタ用フォトダイオード204 と、一対のフォトダイオードに蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する積分時間制御回路209 とを備え、積分時間制御回路は一対のモニタ用フォトダイオードのうちの基準部のモニタ用フォトダイオードの出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合と、両方のモニタ用フォトダイオードの出力に基づいて積分終了の判定を行う場合とを、スイッチ210 を介して選択可能に構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焦点検出素子に関し、特に撮影画面内における複数種類の測距点の焦点状態を検出可能な焦点検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラの高性能化や高機能化に伴って、撮影画面内の多くの測距点の焦点状態を検出できる焦点検出センサが使用されている。このような構成の焦点検出センサにおいては、撮影光学系や焦点検出エリアが変わると、それに応じて、新たな構成の焦点検出センサを開発する必要があり、開発費及び開発期間ともに大きな負担となっている。
【０００３】
上記の問題点を解決するために、従来、特開２００４−２７２２３８号公報において提案されている焦点検出素子では、複数のラインセンサと、各ラインセンサに隣接して設けられ、隣接したラインセンサの受光量をモニタするモニタセンサと、これらのラインセンサ及びモニタセンサを、任意の組み合わせで駆動制御する制御手段とを同一の回路基板上に設けることで、異なる光学系に対応している。
【特許文献１】特開２００４−２７２２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記公報開示の手法においては、複数のラインセンサ及びモニタセンサを任意の組み合わせで制御する回路が必要なため、センサ全体の回路規模が大きくなってしまい、コストアップにつながる。また、測距点数が増えるに従い回路規模も増加するため、今後測距点数がますます増加していく状況においては、制御回路の増加は無視できないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、従来提案の焦点検出素子における上記問題点を解消するためになされたもので、複数の別個の光学系に対応可能であり、且つ回路規模の増加を必要最小限に抑えた低コストな焦点検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、視差を有する異なる視野から観測した被写体像を受光して受光量に応じた電荷を蓄積する一対の受光手段と、前記一対の受光手段に対応し、それぞれの電荷の蓄積レベルを示す出力を発生する一対の蓄積レベル発生手段と、前記一対の受光手段に蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する蓄積制御手段とを有する焦点検出素子において、前記蓄積制御手段は、前記一対の蓄積レベル発生手段のうちのいずれか一方の蓄積レベル発生手段の出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合と、前記一対の蓄積レベル発生手段の両方の蓄積レベル発生手段の出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合とを選択可能に構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
そして、上記請求項１に係る発明における構成要件の「受光手段」は、実施例における「フォトダイオード201-1 」に対応し、同じく「蓄積レベル発生手段」は、「モニタ用フォトダイオード204 」に、「蓄積制御手段」は、「積分時間制御回路209-1 〜209-5 ，スイッチ210 」に、それぞれ対応するものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る焦点検出素子において、前記蓄積制御手段は、前記一対の蓄積レベル発生手段の両方の蓄積レベル発生手段の出力を用いて蓄積終了の判定を行う場合には、前記一対の蓄積レベル発生手段の出力の平均値に基づいて蓄積終了の判定を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、視差を有する異なる視野から観測した被写体像を受光して受光量に応じた電荷を蓄積する一対の受光手段を構成する各受光部の使用・不使用の組み合わせを複数の焦点検出態様について選択可能な一対の受光手段と、前記一対の受光手段にそれぞれ蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する蓄積制御手段とを有する焦点検出素子において、前記一対の受光手段を構成する第１の受光手段と第２の受光手段のそれぞれの一部の受光部を共通とし、前記蓄積終了信号を前記焦点検出態様に応じて切り替えて前記一対の受光手段に出力する切り替え手段を有し、前記蓄積制御手段は、第１の蓄積終了信号を前記第１の受光手段の全ての受光部と前記第２の受光手段のうちの非共通な受光部と前記切り替え手段に出力し、第２の蓄積終了信号を前記第１の受光手段のうちの共通な受光部と前記切り替え手段に出力し、前記切り替え手段は、前記選択された受光部に応じて前記第１の蓄積終了信号と前記第２の蓄積終了信号を切り替えて前記第２の受光手段の共通の受光部に出力することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る焦点検出素子において、前記蓄積制御手段は、前記一対の受光手段において使用しないものとして選択されていない受光部に対して、使用するものとして選択されている受光部に対する蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して、蓄積を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１に係る焦点検出素子において、前記蓄積制御手段は、蓄積終了の判定を外部から入力した信号により選択することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項３に係る焦点検出素子において、前記切り替え手段は、外部から入力した信号により切り替え制御されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一対の蓄積レベル発生手段の一方のみ、つまり基準部の結果のみを使用して蓄積状態の検出を行うことができ、基準部と参照部の対応関係に影響を受けないため、光学系に依存しない蓄積状態の検出が可能となる。また、場合によっては、一対の蓄積レベル発生手段、つまり基準と参照部の両方の結果を用いて蓄積状態の検出を行うことができ、基準部と参照部の平均値を使用することにより、より精度の高い蓄積状態の検出が可能となり、高精度が必要とされる機種にも、また比較的精度が低くても問題なく測距点の少ない機種にも、同一の焦点検出素子で対応が可能となる。また、測距点の異なる光学系に応じて蓄積制御手段による制御を切り替え手段により切り替えることで、一対の受光手段及び一対の蓄積レベル発生手段の組み合わせを変更でき、この切り替え手段は、セレクタなどの簡単な小規模な回路で構成できるため、コストの増加を抑えながら複数の光学系に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００１５】
（実施例１）
本発明に係る焦点検出素子に係る実施例１は、測距点が11点の光学系と、測距点が７点の光学系の異なる２種類の光学系に対応できるように構成したものであるが、この実施例１を詳細に説明するのに先立ち、まずカメラ全体の自動焦点調整機構について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る焦点検出素子を含む、レンズ交換式の一眼レフレクスカメラを示す概略ブロック構成図である。すなわち、図１に示すように、このカメラは、交換レンズ101 とカメラボディ110 とから構成されている。そして、交換レンズ101 は、カメラボディ110 の前面に設けられたカメラマウント（不図示）を介してカメラボディ110 に着脱自在に構成されている。また、この交換レンズ101 の内部には、フォーカスレンズ102 と、レンズ駆動部103 と、レンズＣＰＵ104 とが設けられている。
【００１６】
フォーカスレンズ102 は、撮影光学系に含まれる焦点調節用のレンズであり、レンズ駆動部103 内の図示しないモータによって、その光軸方向（図１の矢印方向）に駆動される。ここで、実際の撮影光学系は複数のレンズから構成されているが、図１においてはフォーカスレンズ102 のみを図示している。レンズ駆動部103 は、モータとその駆動回路（モータドライバ）とから構成されている。レンズＣＰＵ104 は、レンズ駆動部103 の制御などを行う制御回路である。このレンズＣＰＵ104 は、通信コネクタ105 を介してカメラボディ110 内のＡＦコントローラ121 と通信可能に構成されている。レンズＣＰＵ104 からＡＦコントローラ121 へは、例えばレンズＣＰＵ104 に予め記憶された、フォーカスレンズの製造ばらつき情報やフォーカスレンズの収差情報などのレンズデータが通信される。
【００１７】
また、カメラボディ110 は、次のように構成されている。メインミラー111 は、回動可能に構成され、その中央部がハーフミラーで構成されたミラーである。メインミラー111 がダウン位置（図示の位置）にあるときには、交換レンズ101 内のフォーカスレンズ102 を介してカメラボディ110 内に入射した図示しない被写体からの光束の一部が、メインミラー111 で反射されて、フォーカシングスクリーン112 ，ペンタプリズム113 を介して接眼レンズ114 に至る。これにより、図示しない被写体の状態を観察することができる。
【００１８】
また、メインミラー111 に入射した光束の一部はハーフミラー部を透過して、メインミラー111 の背面に設置されたサブミラー115 で反射されて、自動焦点検出（ＡＦ）を行うためのＡＦ光学系に導かれる。ＡＦ光学系は、コンデンサレンズ116 と、全反射ミラー117 と、セパレータ絞り118 と、セパレータレンズ119 とから構成されている。
【００１９】
図２は、図１に示したカメラで用いられるＡＦ光学系の２次結像系を模式的に示した図である。サブミラー115 で反射された光束は、１次結像面上に結像される。１次結像面上に結像された被写体の光束は、コンデンサレンズ116 において集光され、全反射ミラー117 で反射された後、図示しないセパレータ絞りにおいて瞳分割される。セパレータ絞りで瞳分割された被写体の光束は、セパレータレンズ119 によって集光されてＡＦ光学系の後方に配置されたＡＦセンサ120 の所定領域に入射する。ここで、ＡＦセンサ120 は、図３の（Ａ）に示すような撮影画面内に11点の測距点に対応した被写体像を形成する光学系と、図３の（Ｂ）に示すような撮影画面内に７点の測距点に対応した被写体像を形成する光学系の２種類の光学系に対応し、各測距点の焦点状態を検出可能なものを想定している。この２種類の光学系は、コンデンサレンズ116 とセパレータレンズ119 の特性の違いによりもたらされるものである。また、ＡＦセンサ120 の構成については後で詳しく説明する。
【００２０】
ＡＦセンサ120 においては、被写体からの光束が光電変換によってアナログの電気信号に変換される。ＡＦセンサ120 の出力は、ＡＦコントローラ121 に入力される。ＡＦコントローラ121 は、ＡＦセンサ120 に蓄積の開始・終了及び、読み出し制御を行うと共に、ＡＦセンサ120 からの入力をもとに、デフォーカス量の演算をする。このＡＦコントローラ121 の動作制御は、システムコントローラ122 によって行われる。
【００２１】
また、ＡＦコントローラ121 で得られたデフォーカス量は、レンズＣＰＵ104 に通信される。レンズＣＰＵ104 では、通信されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ102 を駆動するためのモータの駆動量が演算される。このモータの駆動量に基づいて、レンズ駆動部103 を介してフォーカスレンズ102 が合焦駆動される。
【００２２】
また、図１において、メインミラー111 がフォーカスレンズ102 の光路上から退避するアップ位置にあるときは、フォーカスレンズ102 を介して入射した被写体からの光束が撮像素子123 に結像して光電変換される。これによって得られた信号がシステムコントローラ122 に入力されて、所定の画像処理が施される。
【００２３】
次に、本発明に係る焦点検出素子であるＡＦセンサの詳細な構成について説明する。図４は、図３の（Ａ）のような11点の測距点と、図３の（Ｂ）のような７点の測距点の２種類の焦点状態を検出するための、各測定点における各センサの配置態様について示す図である。図４に示すＡＦセンサは、撮影画面の水平方向に沿って配置された水平方向基準部センサ群121a-1及び水平方向参照部センサ群121a-2と、撮影画面の垂直方向に沿って配置された垂直方向基準部センサ群121b-1及び垂直方向参照部センサ群121b-2とから構成されている。なお、水平方向基準部センサ群121a-1と水平方向参照部センサ群121a-2，垂直方向基準部センサ群121b-1と垂直方向参照部センサ群121b-2とが、それぞれ対をなしており、それぞれのセンサ群の対でデフォーカス量の演算が行われ、このような構成により、図３の（Ａ），（Ｂ）に示すような11点又は７点の測距点の全ての焦点状態を水平方向センサ群と垂直方向センサ群の２対のセンサ群を用いて検出することができ、焦点検出の精度を向上させることができる。但し７点の測距点の場合、図３の（Ｂ）に示すように、左右両端の測距点は垂直方向センサ群のみを用いて検出するようになっている。
【００２４】
また、水平方向及び垂直方向の各一対のセンサ群における基準部の画素列からの出力は、図４に示すように参照部の画素列が配置された側とは反対の側、すなわち、参照部の画素列の存在しない側に向けて順次出力されるように出力部が構成されている。同様に、参照部の画素列からの出力は、基準部の画素列が配置された側とは反対の側に向けて順次出力されるように出力部が構成されている。
【００２５】
ここで、水平方向基準部センサ群121a-1と水平方向参照部センサ群121a-2とは、それぞれ５個の画素列からなるラインセンサが１列と、３個の画素列からなるラインセンサが２列とで配置された11個の画素列から構成されている。また、垂直方向基準部センサ群121b-1と垂直方向参照部センサ群121b-2とは、それぞれ３個の画素列からなるラインセンサが２列と、２個の画素列からなるラインセンサが２列と、４個の画素列からなるラインセンサが１列とが配置され、14個の画素列から構成されている。垂直方向のセンサ群の画素列の数が11個より多いのは、７点の測距点時に専用で使用するための画素列があるためであり（後出の図11参照）、各測距点数での使用画素列の対応関係は、後で詳細に説明する。
【００２６】
図５は、図４の水平方向基準部センサ群121a-1と水平方向参照部センサ群121a-2の一部（それぞれ５個の画素列からなるラインセンサ部分）のセンサの回路構成を示す図である。ここで、図５に示すｎは図４のｎに対応している。なお、図４において、図５に示す部分以外のセンサの回路構成は、画素列の数が異なる以外は図５の回路構成と同じものである。
【００２７】
図５に示すように、本実施例では１つの画素列当たり２つのラインセンサ201 ，202 が千鳥状に配置されている。すなわち、ラインセンサ202 をラインセンサ201 に対して１／２画素分ずらして配置するようにしている。このように２つのラインセンサを千鳥状にずらして配置することにより、焦点検出の精度を向上させることができる。また、図５に示すように、２本目のラインセンサ202 に沿ってその横には、モニタ用のフォトダイオード204 が配置されている。
【００２８】
また、図５において、各画素列を構成する２つのラインセンサ201 ，202 は、それぞれが画素を構成する複数のフォトダイオード201-1 ，202-1 から構成されている。これら複数のフォトダイオード201-1 ，202-1 では、該フォトダイオード201-1 に入射した被写体の光束の光量に応じた光電荷が得られる。それぞれのフォトダイオード201-1 ，202-1 で得られた光電荷は、電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積される。
【００２９】
ここで、電荷蓄積部201-2 ，202-2 の電荷蓄積量は、モニタ用のフォトダイオード204 によってモニタされている。このモニタ用のフォトダイオード204 については、基準部のモニタ用のフォトダイオード204 と対応する参照部のモニタ用のフォトダイオード204 の平均値を、第２の増幅回路211 により所定の増幅率で増幅し、積分時間制御回路209-1 〜209-5 に出力されるように構成されている。積分時間制御回路209-1 〜209-5 は、各モニタ用のフォトダイオード204 に対応して設けられ、積分時間制御回路209-1 〜209-5 に入力された所定の増幅率で増幅されたモニタ用のフォトダイオード204 の出力が、所定の閾値以上になったか否かを判定して、閾値以上になった場合にラインセンサのフォトダイオード201-1 ，202-1 からの電荷蓄積部201-2 ，202-2 への電荷蓄積（積分動作）を終了させる。また、モニタ用のフォトダイオード204 の出力が閾値以上でなくとも、ＡＦコントローラ121 からの蓄積終了コマンドを受けた場合は、電荷蓄積を終了させる。なお、電荷蓄積を終了させるための閾値や積分時間はＡＦコントローラ121 から変更可能である。
【００３０】
スイッチ210 は、参照部モニタ用のフォトダイオード204 からの出力を、有効にするか無効にするかを切り替えるものである。この切り替えは、光学系の違いにより選択されるものであり、図５中の信号fpcnt により行われ、11点の測距点時には有効、７点の測距点時には無効にするようにスイッチ210 は制御される。このスイッチ210 が有効に切り替えられる場合は、蓄積レベルは、基準部と参照部のモニタ用のフォトダイオード204 の平均値が積分時間制御回路209-1 〜209-5 に入力され、スイッチ210 が無効に切り替えられる場合は、基準部のモニタ用のフォトダイオードの値のみが積分時間制御回路209-1 〜209-5 に入力される。
【００３１】
電荷蓄積が終了すると、電荷蓄積部201-2 ，202-2 の後段に接続された転送スイッチ201-3 ，202-3 が閉じられて、電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積された光電荷が電荷転送路205 に転送される。
【００３２】
読み出し制御回路212 は、ＡＦコントローラ121 からのＣＣＤ読み出しコマンドを受けると、電荷転送路205 にパルスを印加し、光電荷がパルス毎シフトされ、１画素ずつ電荷・電圧変換アンプ206 に転送されて電圧信号に変換される。電荷・電圧変換アンプ206 において変換された電圧信号は、第１の増幅回路207 において所定の増幅率（例えば、１倍、２倍、４倍、８倍のいずれかが選択される）で増幅された後、出力選択回路208 に入力される。
【００３３】
ここで、第１の増幅回路207 による増幅率は、出力される電荷が蓄積された画素列に対応するモニタ用のフォトダイオード204 の出力を増幅する第２の増幅回路211 の増幅率をもとに、読み出し制御回路212 により決定される。出力選択回路208 においては、読み出し制御回路212 により制御され、図示しない他のセンサ列との出力から所定の電圧（選択されたセンサ列の出力を第１の増幅回路207 により増幅した電圧）を選択し出力する。これによって得られた出力電圧ＶＮが、後段のＡＦコントローラ121 に出力される。
【００３４】
図６は、図４の水平方向基準部センサ群121a-1と水平方向参照部センサ群121a-2の一部（それぞれ５個の画素列からなるラインセンサ部分）の積分時間制御回路209-1 〜209-5 からの蓄積停止信号を入力するラインセンサ201 及びラインセンサ202 の対応関係を示す回路構成図である。積分時間制御回路209-1 〜209-5 は、蓄積を終了すべき状態になったとき、対応するラインセンサ201 及び202 に蓄積終了信号を出力するが、この蓄積終了により、ラインセンサ201 及び202 の対応する転送スイッチ201-3 及び202-3 が閉じられ、対応する電荷蓄積部201-2 及び202-2 に蓄積された電荷が電荷転送路205 に転送される。
【００３５】
セレクタ213-1 〜213-3 は、対応する２つの積分時間制御回路209-1 〜209-5 から参照部センサへの蓄積停止信号を、11点の測距点と７点の測距点に対応させて切り替えて、参照部の所定のラインセンサ201 及び202 に出力させるためのものである。このセレクタ213-1 〜213-3 における切り替え制御は、光学系に対応してfpcnt 信号により行われ、11点の測距点時はａへ切り替えられ、全ての積分時間制御回路209-1 〜209-5 からの蓄積停止信号が参照部のラインセンサ201 及び202 の各画素を構成するフォトダイオードへそれぞれ入力されるようにし、７点の測距点時にはセレクタ213-1 〜213-3 はｂに切り替えられ、３つの積分時間制御回路209-3 〜209-5 からの蓄積停止信号が参照部のラインセンサ201 及び202 の３つのフォトダイオード（ｎ＝１〜３）へそれぞれ入力されるようになっている。図６中の図示していないその他の構成については、図５と同一の構成を備えている。また、水平方向の基準部センサ群と参照部センサ群における他のラインセンサ部分、並びに垂直方向の基準部センサ群と参照部センサ群におけるラインセンサ部分の構成も、図５及び図６に示したものと同様の構成を備えている。
【００３６】
図７から図９は、ＡＦコントローラ121 からのコマンドと積分時間制御回路209-1 〜209-5 の動作の関係を示し、図７は通常の蓄積シーケンスを、図８は強制蓄積終了シーケンス（所定時間で蓄積を終了）を、図９は第２の増幅回路211 に増幅率が設定された場合の蓄積シーケンスをそれぞれ示す図である。図中のphi-rmは、電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積された電荷の吐き出しを行う信号で、Ｈigh レベルで電荷の吐き出しを行う。vmonは、モニタ用のフォトダイオード204 から出力される第２の増幅回路211 により所定の増幅率で増幅された信号で、積分時間制御回路209-1 〜209-5 により監視される。
【００３７】
ＴＧ１は、蓄積制御信号で、電荷吐き出し終了と同時にパルスが入力された場合は、蓄積の開始を意味し、このＴＧ１のパルスが入力されると、フォトダイオード201-1 ，202-1 で変換された光電荷が電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積される。２回目のＴＧ１のパルス（phi-rmがＬowのときに入力されるパルス）は蓄積の停止を意味し、この２回目のＴＧ１のパルスが入力されると、電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積された光電荷が電荷転送路205 に転送される。
【００３８】
ここで、２回目のＴＧ１のパルスは、通常蓄積シーケンス時には、図７に示すように、vmonがＴＧ１生成用ＶＴＨ（閾値）を超えたことに起因して発生しているが、強制終了時には、図８に示すように、ＡＦコントローラ121 からの蓄積終了コマンドに起因して発生するようにしている。
【００３９】
図９に示す蓄積シーケンスでは、第２の増幅回路211 に所定の増幅率を設定することで、モニタ用のフォトダイオード204 からの出力が増幅され、vmonがＴＧ１生成用ＶＴＨにいたる時間が短縮されている。
【００４０】
図10は、11点の測距点に対応した光学系を使用する場合の、各測距点に配置されるＡＦセンサにおける水平及び垂直方向の基準部及び参照部のセンサ群において、使用するラインセンサを実線で示しており、破線で示された垂直方向センサ群のラインセンサ、ｘ１ｂ，ｘ２ｂ，ｘ３ｂ，ｘ１ｒ，ｘ２ｒ，ｘ３ｒは不使用のラインセンサである。図11は、７点の測距点に対応した光学系を使用する場合における、使用するラインセンサを実線で示しており、破線で示されたラインセンサ、ｈ２ｂｂ，ｈ２ｃｂ，ｈ３ａｂ，ｈ３ｂｂ，ｈ４ｂｂ，ｈ４ｃｂ，ｈ２ｃｒ，ｈ２ｄｒ，ｈ３ｄｒ，ｈ３ｅｒ，ｈ４ｃｒ，ｈ４ｄｒ，ｖ３ａｂ，ｖ２ｂｂ，ｖ３ｂｂ，ｖ２ｃｂ，ｖ２ｄｂ，ｖ３ｄｂ，ｖ３ｅｂ，ｖ３ａｒ，ｖ３ｂｒ，ｖ４ｂｒ，ｖ４ｃｒ，ｖ３ｄｒ，ｖ４ｄｒ，ｖ３ｅｒは不使用のラインセンサである。なお、図６に示しラインセンサの構成は、図10及び図11に示したＡＦセンサにおける水平方向センサ群のうち５個の画素列からなるラインセンサの、使用、不使用の選択切り替えに対応する態様を示しているものである。
【００４１】
図12の（Ａ）〜（Ｄ）は、各光学系に対応した動作での、基準部ラインセンサと参照部ラインセンサの対応関係を示した表図であり、図12の（Ａ）は、11点の測距点時の水平方向の基準部と参照部のラインセンサの対応関係を示し、図12の（Ｂ）は、11点の測距点時の垂直方向の基準部と参照部のラインセンサの対応関係を示し、図12の（Ｃ）は、７点の測距点時の水平方向の基準部と参照部のラインセンサの対応関係を示し、図12の（Ｄ）は、７点の測距点時の垂直方向の基準部と参照部のラインセンサの対応関係を示している。
【００４２】
以上説明したように、実施例１によれば、スイッチ210 を設けることで、電荷蓄積状態の検出を基準部モニタ用のフォトダイオード204 のみを用いて行うことが可能になり、基準部と参照部のラインセンサの対応関係に影響を受けないため、光学系に依存しない蓄積状態の検出ができる。更に、参照部ラインセンサの蓄積停止制御を切り替えることで、比較的小規模な回路で複数の異なった光学系に対応することができる。
【００４３】
以上実施例１に基づいて本発明に係る焦点検出素子を説明したが、本発明は上記の実施例１に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、測距点数は、11点と７点に限定されるものではなく、また、対応する光学系も２種類に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る焦点検出素子を備えた一眼レフレクスカメラを示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示したカメラにおけるＡＦ光学系の２次結像系部分の構成を模式的に示す図である。
【図３】図１に示したＡＦセンサにおいて、11点の測距点の焦点状態を検出するためのセンサの配置態様を示す図である。
【図４】各測距点に配置される、本発明に係る焦点検出素子の実施例によるＡＦセンサの構成を示す図である。
【図５】図４に示した水平方向基準部ラインセンサ群と水平方向参照部ラインセンサ群の一部のセンサの回路構成を示す図である。
【図６】図４に示した水平方向基準部ラインセンサ群と水平方向参照部ラインセンサ群の一部における積分時間制御回路から蓄積停止信号を入力するラインセンサの対応関係を示す回路構成図である。
【図７】本発明の実施例に係るＡＦセンサにおいて、通常の蓄積シーケンスにおけるＡＦコントローラコマンドと積分時間制御回路の関係を示す図である。
【図８】強制蓄積終了シーケンスにおけるＡＦコントローラコマンドと積分時間制御回路の関係を示す図である。
【図９】第２の増幅回路に増幅率が設定された場合の蓄積シーケンスにおけるＡＦコントローラコマンドと積分時間制御回路の関係を示す図である。
【図１０】図４に示したＡＦセンサの11点の測距点に対応した光学系が使用される場合における、使用及び不使用のラインセンサを示す図である。
【図１１】図４に示したＡＦセンサの７点の測距点に対応した光学系が使用される場合における、使用及び不使用のラインセンサを示す図である。
【図１２】図４に示したＡＦセンサの11点及び７点の測距点に対応した光学系が使用された場合における、基準部ラインセンサと参照部ラインセンサの対応関係を示す表図である。
【符号の説明】
【００４５】
101 交換レンズ
102 フォーカスレンズ
103 レンズ駆動部
104 レンズＣＰＵ
105 通信コネクタ
110 カメラボディ
111 メインミラー
112 フォーカシングスクリーン
113 ペンタプリズム
114 接眼レンズ
115 サブミラー
116 コンデンサレンズ
117 全反射ミラー
118 セパレータ絞り
119 セパレータレンズ
120 ＡＦセンサ
121 ＡＦコントローラ
121a-1 水平方向基準部センサ
121a-2 水平方向参照部センサ
121b-1 垂直方向基準部センサ
121b-2 垂直方向参照部センサ
122 システムコントローラ
201 ，202 ラインセンサ
201-1 ，202-1 フォトダイオード
201-2 ，202-2 電荷蓄積部
201-3 ，202-3 転送スイッチ
204 モニタ用フォトダイオード
205 電荷転送部
206 電荷・電圧変換アンプ
207 第１の増幅回路
208 出力選択回路
209-1 〜209-5 積分時間制御回路
210 スイッチ
211 第２の増幅回路
212 読み出し制御回路
213-1 〜213-3 セレクタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焦点検出素子に関し、特に撮影画面内における複数種類の測距点の焦点状態を検出可能な焦点検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラの高性能化や高機能化に伴って、撮影画面内の多くの測距点の焦点状態を検出できる焦点検出センサが使用されている。このような構成の焦点検出センサにおいては、撮影光学系や焦点検出エリアが変わると、それに応じて、新たな構成の焦点検出センサを開発する必要があり、開発費及び開発期間ともに大きな負担となっている。
【０００３】
上記の問題点を解決するために、従来、特開２００４−２７２２３８号公報において提案されている焦点検出素子では、複数のラインセンサと、各ラインセンサに隣接して設けられ、隣接したラインセンサの受光量をモニタするモニタセンサと、これらのラインセンサ及びモニタセンサを、任意の組み合わせで駆動制御する制御手段とを同一の回路基板上に設けることで、異なる光学系に対応している。
【特許文献１】特開２００４−２７２２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記公報開示の手法においては、複数のラインセンサ及びモニタセンサを任意の組み合わせで制御する回路が必要なため、センサ全体の回路規模が大きくなってしまい、コストアップにつながる。また、測距点数が増えるに従い回路規模も増加するため、今後測距点数がますます増加していく状況においては、制御回路の増加は無視できないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、従来提案の焦点検出素子における上記問題点を解消するためになされたもので、複数の別個の光学系に対応可能であり、且つ回路規模の増加を必要最小限に抑えた低コストな焦点検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、視差を有する異なる視野から観測した被写体像を受光して受光量に応じた電荷を蓄積する一対の受光手段と、前記一対の受光手段に対応し、それぞれの電荷の蓄積レベルを示す出力を発生する一対の蓄積レベル発生手段と、前記一対の受光手段に蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する蓄積制御手段とを有する焦点検出素子において、前記蓄積制御手段は、前記一対の蓄積レベル発生手段のうちのいずれか一方の蓄積レベル発生手段の出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合と、前記一対の蓄積レベル発生手段の両方の蓄積レベル発生手段の出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合とを選択可能に構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
そして、上記請求項１に係る発明における構成要件の「受光手段」は、実施例における「フォトダイオード201-1 」に対応し、同じく「蓄積レベル発生手段」は、「モニタ用フォトダイオード204 」に、「蓄積制御手段」は、「積分時間制御回路209-1 〜209-5 ，スイッチ210 」に、それぞれ対応するものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る焦点検出素子において、前記蓄積制御手段は、前記一対の蓄積レベル発生手段の両方の蓄積レベル発生手段の出力を用いて蓄積終了の判定を行う場合には、前記一対の蓄積レベル発生手段の出力の平均値に基づいて蓄積終了の判定を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、視差を有する異なる視野から観測した被写体像を受光して受光量に応じた電荷を蓄積する一対の受光手段を構成する各受光部の使用・不使用の組み合わせを複数の焦点検出態様について選択可能な一対の受光手段と、前記一対の受光手段にそれぞれ蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する蓄積制御手段とを有する焦点検出素子において、前記一対の受光手段を構成する第１の受光手段と第２の受光手段のそれぞれの一部の受光部を共通とし、前記蓄積終了信号を前記焦点検出態様に応じて切り替えて前記一対の受光手段に出力する切り替え手段を有し、前記蓄積制御手段は、第１の蓄積終了信号を前記第１の受光手段の全ての受光部と前記第２の受光手段のうちの非共通な受光部と前記切り替え手段に出力し、第２の蓄積終了信号を前記第１の受光手段のうちの共通な受光部と前記切り替え手段に出力し、前記切り替え手段は、前記選択された受光部に応じて前記第１の蓄積終了信号と前記第２の蓄積終了信号を切り替えて前記第２の受光手段の共通の受光部に出力することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る焦点検出素子において、前記蓄積制御手段は、前記一対の受光手段において使用しないものとして選択されていない受光部に対して、使用するものとして選択されている受光部に対する蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して、蓄積を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１に係る焦点検出素子において、前記蓄積制御手段は、蓄積終了の判定を外部から入力した信号により選択することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項３に係る焦点検出素子において、前記切り替え手段は、外部から入力した信号により切り替え制御されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一対の蓄積レベル発生手段の一方のみ、つまり基準部の結果のみを使用して蓄積状態の検出を行うことができ、基準部と参照部の対応関係に影響を受けないため、光学系に依存しない蓄積状態の検出が可能となる。また、場合によっては、一対の蓄積レベル発生手段、つまり基準と参照部の両方の結果を用いて蓄積状態の検出を行うことができ、基準部と参照部の平均値を使用することにより、より精度の高い蓄積状態の検出が可能となり、高精度が必要とされる機種にも、また比較的精度が低くても問題なく測距点の少ない機種にも、同一の焦点検出素子で対応が可能となる。また、測距点の異なる光学系に応じて蓄積制御手段による制御を切り替え手段により切り替えることで、一対の受光手段及び一対の蓄積レベル発生手段の組み合わせを変更でき、この切り替え手段は、セレクタなどの簡単な小規模な回路で構成できるため、コストの増加を抑えながら複数の光学系に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００１５】
（実施例１）
本発明に係る焦点検出素子に係る実施例１は、測距点が11点の光学系と、測距点が７点の光学系の異なる２種類の光学系に対応できるように構成したものであるが、この実施例１を詳細に説明するのに先立ち、まずカメラ全体の自動焦点調整機構について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る焦点検出素子を含む、レンズ交換式の一眼レフレクスカメラを示す概略ブロック構成図である。すなわち、図１に示すように、このカメラは、交換レンズ101 とカメラボディ110 とから構成されている。そして、交換レンズ101 は、カメラボディ110 の前面に設けられたカメラマウント（不図示）を介してカメラボディ110 に着脱自在に構成されている。また、この交換レンズ101 の内部には、フォーカスレンズ102 と、レンズ駆動部103 と、レンズＣＰＵ104 とが設けられている。
【００１６】
フォーカスレンズ102 は、撮影光学系に含まれる焦点調節用のレンズであり、レンズ駆動部103 内の図示しないモータによって、その光軸方向（図１の矢印方向）に駆動される。ここで、実際の撮影光学系は複数のレンズから構成されているが、図１においてはフォーカスレンズ102 のみを図示している。レンズ駆動部103 は、モータとその駆動回路（モータドライバ）とから構成されている。レンズＣＰＵ104 は、レンズ駆動部103 の制御などを行う制御回路である。このレンズＣＰＵ104 は、通信コネクタ105 を介してカメラボディ110 内のＡＦコントローラ121 と通信可能に構成されている。レンズＣＰＵ104 からＡＦコントローラ121 へは、例えばレンズＣＰＵ104 に予め記憶された、フォーカスレンズの製造ばらつき情報やフォーカスレンズの収差情報などのレンズデータが通信される。
【００１７】
また、カメラボディ110 は、次のように構成されている。メインミラー111 は、回動可能に構成され、その中央部がハーフミラーで構成されたミラーである。メインミラー111 がダウン位置（図示の位置）にあるときには、交換レンズ101 内のフォーカスレンズ102 を介してカメラボディ110 内に入射した図示しない被写体からの光束の一部が、メインミラー111 で反射されて、フォーカシングスクリーン112 ，ペンタプリズム113 を介して接眼レンズ114 に至る。これにより、図示しない被写体の状態を観察することができる。
【００１８】
また、メインミラー111 に入射した光束の一部はハーフミラー部を透過して、メインミラー111 の背面に設置されたサブミラー115 で反射されて、自動焦点検出（ＡＦ）を行うためのＡＦ光学系に導かれる。ＡＦ光学系は、コンデンサレンズ116 と、全反射ミラー117 と、セパレータ絞り118 と、セパレータレンズ119 とから構成されている。
【００１９】
図２は、図１に示したカメラで用いられるＡＦ光学系の２次結像系を模式的に示した図である。サブミラー115 で反射された光束は、１次結像面上に結像される。１次結像面上に結像された被写体の光束は、コンデンサレンズ116 において集光され、全反射ミラー117 で反射された後、図示しないセパレータ絞りにおいて瞳分割される。セパレータ絞りで瞳分割された被写体の光束は、セパレータレンズ119 によって集光されてＡＦ光学系の後方に配置されたＡＦセンサ120 の所定領域に入射する。ここで、ＡＦセンサ120 は、図３の（Ａ）に示すような撮影画面内に11点の測距点に対応した被写体像を形成する光学系と、図３の（Ｂ）に示すような撮影画面内に７点の測距点に対応した被写体像を形成する光学系の２種類の光学系に対応し、各測距点の焦点状態を検出可能なものを想定している。この２種類の光学系は、コンデンサレンズ116 とセパレータレンズ119 の特性の違いによりもたらされるものである。また、ＡＦセンサ120 の構成については後で詳しく説明する。
【００２０】
ＡＦセンサ120 においては、被写体からの光束が光電変換によってアナログの電気信号に変換される。ＡＦセンサ120 の出力は、ＡＦコントローラ121 に入力される。ＡＦコントローラ121 は、ＡＦセンサ120 に蓄積の開始・終了及び、読み出し制御を行うと共に、ＡＦセンサ120 からの入力をもとに、デフォーカス量の演算をする。このＡＦコントローラ121 の動作制御は、システムコントローラ122 によって行われる。
【００２１】
また、ＡＦコントローラ121 で得られたデフォーカス量は、レンズＣＰＵ104 に通信される。レンズＣＰＵ104 では、通信されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ102 を駆動するためのモータの駆動量が演算される。このモータの駆動量に基づいて、レンズ駆動部103 を介してフォーカスレンズ102 が合焦駆動される。
【００２２】
また、図１において、メインミラー111 がフォーカスレンズ102 の光路上から退避するアップ位置にあるときは、フォーカスレンズ102 を介して入射した被写体からの光束が撮像素子123 に結像して光電変換される。これによって得られた信号がシステムコントローラ122 に入力されて、所定の画像処理が施される。
【００２３】
次に、本発明に係る焦点検出素子であるＡＦセンサの詳細な構成について説明する。図４は、図３の（Ａ）のような11点の測距点と、図３の（Ｂ）のような７点の測距点の２種類の焦点状態を検出するための、各測定点における各センサの配置態様について示す図である。図４に示すＡＦセンサは、撮影画面の水平方向に沿って配置された水平方向基準部センサ群121a-1及び水平方向参照部センサ群121a-2と、撮影画面の垂直方向に沿って配置された垂直方向基準部センサ群121b-1及び垂直方向参照部センサ群121b-2とから構成されている。なお、水平方向基準部センサ群121a-1と水平方向参照部センサ群121a-2，垂直方向基準部センサ群121b-1と垂直方向参照部センサ群121b-2とが、それぞれ対をなしており、それぞれのセンサ群の対でデフォーカス量の演算が行われ、このような構成により、図３の（Ａ），（Ｂ）に示すような11点又は７点の測距点の全ての焦点状態を水平方向センサ群と垂直方向センサ群の２対のセンサ群を用いて検出することができ、焦点検出の精度を向上させることができる。但し７点の測距点の場合、図３の（Ｂ）に示すように、左右両端の測距点は垂直方向センサ群のみを用いて検出するようになっている。
【００２４】
また、水平方向及び垂直方向の各一対のセンサ群における基準部の画素列からの出力は、図４に示すように参照部の画素列が配置された側とは反対の側、すなわち、参照部の画素列の存在しない側に向けて順次出力されるように出力部が構成されている。同様に、参照部の画素列からの出力は、基準部の画素列が配置された側とは反対の側に向けて順次出力されるように出力部が構成されている。
【００２５】
ここで、水平方向基準部センサ群121a-1と水平方向参照部センサ群121a-2とは、それぞれ５個の画素列からなるラインセンサが１列と、３個の画素列からなるラインセンサが２列とで配置された11個の画素列から構成されている。また、垂直方向基準部センサ群121b-1と垂直方向参照部センサ群121b-2とは、それぞれ３個の画素列からなるラインセンサが２列と、２個の画素列からなるラインセンサが２列と、４個の画素列からなるラインセンサが１列とが配置され、14個の画素列から構成されている。垂直方向のセンサ群の画素列の数が11個より多いのは、７点の測距点時に専用で使用するための画素列があるためであり（後出の図11参照）、各測距点数での使用画素列の対応関係は、後で詳細に説明する。
【００２６】
図５は、図４の水平方向基準部センサ群121a-1と水平方向参照部センサ群121a-2の一部（それぞれ５個の画素列からなるラインセンサ部分）のセンサの回路構成を示す図である。ここで、図５に示すｎは図４のｎに対応している。なお、図４において、図５に示す部分以外のセンサの回路構成は、画素列の数が異なる以外は図５の回路構成と同じものである。
【００２７】
図５に示すように、本実施例では１つの画素列当たり２つのラインセンサ201 ，202 が千鳥状に配置されている。すなわち、ラインセンサ202 をラインセンサ201 に対して１／２画素分ずらして配置するようにしている。このように２つのラインセンサを千鳥状にずらして配置することにより、焦点検出の精度を向上させることができる。また、図５に示すように、２本目のラインセンサ202 に沿ってその横には、モニタ用のフォトダイオード204 が配置されている。
【００２８】
また、図５において、各画素列を構成する２つのラインセンサ201 ，202 は、それぞれが画素を構成する複数のフォトダイオード201-1 ，202-1 から構成されている。これら複数のフォトダイオード201-1 ，202-1 では、該フォトダイオード201-1 に入射した被写体の光束の光量に応じた光電荷が得られる。それぞれのフォトダイオード201-1 ，202-1 で得られた光電荷は、電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積される。
【００２９】
ここで、電荷蓄積部201-2 ，202-2 の電荷蓄積量は、モニタ用のフォトダイオード204 によってモニタされている。このモニタ用のフォトダイオード204 については、基準部のモニタ用のフォトダイオード204 と対応する参照部のモニタ用のフォトダイオード204 の平均値を、第２の増幅回路211 により所定の増幅率で増幅し、積分時間制御回路209-1 〜209-5 に出力されるように構成されている。積分時間制御回路209-1 〜209-5 は、各モニタ用のフォトダイオード204 に対応して設けられ、積分時間制御回路209-1 〜209-5 に入力された所定の増幅率で増幅されたモニタ用のフォトダイオード204 の出力が、所定の閾値以上になったか否かを判定して、閾値以上になった場合にラインセンサのフォトダイオード201-1 ，202-1 からの電荷蓄積部201-2 ，202-2 への電荷蓄積（積分動作）を終了させる。また、モニタ用のフォトダイオード204 の出力が閾値以上でなくとも、ＡＦコントローラ121 からの蓄積終了コマンドを受けた場合は、電荷蓄積を終了させる。なお、電荷蓄積を終了させるための閾値や積分時間はＡＦコントローラ121 から変更可能である。
【００３０】
スイッチ210 は、参照部モニタ用のフォトダイオード204 からの出力を、有効にするか無効にするかを切り替えるものである。この切り替えは、光学系の違いにより選択されるものであり、図５中の信号fpcnt により行われ、11点の測距点時には有効、７点の測距点時には無効にするようにスイッチ210 は制御される。このスイッチ210 が有効に切り替えられる場合は、蓄積レベルは、基準部と参照部のモニタ用のフォトダイオード204 の平均値が積分時間制御回路209-1 〜209-5 に入力され、スイッチ210 が無効に切り替えられる場合は、基準部のモニタ用のフォトダイオードの値のみが積分時間制御回路209-1 〜209-5 に入力される。
【００３１】
電荷蓄積が終了すると、電荷蓄積部201-2 ，202-2 の後段に接続された転送スイッチ201-3 ，202-3 が閉じられて、電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積された光電荷が電荷転送路205 に転送される。
【００３２】
読み出し制御回路212 は、ＡＦコントローラ121 からのＣＣＤ読み出しコマンドを受けると、電荷転送路205 にパルスを印加し、光電荷がパルス毎シフトされ、１画素ずつ電荷・電圧変換アンプ206 に転送されて電圧信号に変換される。電荷・電圧変換アンプ206 において変換された電圧信号は、第１の増幅回路207 において所定の増幅率（例えば、１倍、２倍、４倍、８倍のいずれかが選択される）で増幅された後、出力選択回路208 に入力される。
【００３３】
ここで、第１の増幅回路207 による増幅率は、出力される電荷が蓄積された画素列に対応するモニタ用のフォトダイオード204 の出力を増幅する第２の増幅回路211 の増幅率をもとに、読み出し制御回路212 により決定される。出力選択回路208 においては、読み出し制御回路212 により制御され、図示しない他のセンサ列との出力から所定の電圧（選択されたセンサ列の出力を第１の増幅回路207 により増幅した電圧）を選択し出力する。これによって得られた出力電圧ＶＮが、後段のＡＦコントローラ121 に出力される。
【００３４】
図６は、図４の水平方向基準部センサ群121a-1と水平方向参照部センサ群121a-2の一部（それぞれ５個の画素列からなるラインセンサ部分）の積分時間制御回路209-1 〜209-5 からの蓄積停止信号を入力するラインセンサ201 及びラインセンサ202 の対応関係を示す回路構成図である。積分時間制御回路209-1 〜209-5 は、蓄積を終了すべき状態になったとき、対応するラインセンサ201 及び202 に蓄積終了信号を出力するが、この蓄積終了により、ラインセンサ201 及び202 の対応する転送スイッチ201-3 及び202-3 が閉じられ、対応する電荷蓄積部201-2 及び202-2 に蓄積された電荷が電荷転送路205 に転送される。
【００３５】
セレクタ213-1 〜213-3 は、対応する２つの積分時間制御回路209-1 〜209-5 から参照部センサへの蓄積停止信号を、11点の測距点と７点の測距点に対応させて切り替えて、参照部の所定のラインセンサ201 及び202 に出力させるためのものである。このセレクタ213-1 〜213-3 における切り替え制御は、光学系に対応してfpcnt 信号により行われ、11点の測距点時はａへ切り替えられ、全ての積分時間制御回路209-1 〜209-5 からの蓄積停止信号が参照部のラインセンサ201 及び202 の各画素を構成するフォトダイオードへそれぞれ入力されるようにし、７点の測距点時にはセレクタ213-1 〜213-3 はｂに切り替えられ、３つの積分時間制御回路209-3 〜209-5 からの蓄積停止信号が参照部のラインセンサ201 及び202 の３つのフォトダイオード（ｎ＝１〜３）へそれぞれ入力されるようになっている。図６中の図示していないその他の構成については、図５と同一の構成を備えている。また、水平方向の基準部センサ群と参照部センサ群における他のラインセンサ部分、並びに垂直方向の基準部センサ群と参照部センサ群におけるラインセンサ部分の構成も、図５及び図６に示したものと同様の構成を備えている。
【００３６】
図７から図９は、ＡＦコントローラ121 からのコマンドと積分時間制御回路209-1 〜209-5 の動作の関係を示し、図７は通常の蓄積シーケンスを、図８は強制蓄積終了シーケンス（所定時間で蓄積を終了）を、図９は第２の増幅回路211 に増幅率が設定された場合の蓄積シーケンスをそれぞれ示す図である。図中のphi-rmは、電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積された電荷の吐き出しを行う信号で、Ｈigh レベルで電荷の吐き出しを行う。vmonは、モニタ用のフォトダイオード204 から出力される第２の増幅回路211 により所定の増幅率で増幅された信号で、積分時間制御回路209-1 〜209-5 により監視される。
【００３７】
ＴＧ１は、蓄積制御信号で、電荷吐き出し終了と同時にパルスが入力された場合は、蓄積の開始を意味し、このＴＧ１のパルスが入力されると、フォトダイオード201-1 ，202-1 で変換された光電荷が電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積される。２回目のＴＧ１のパルス（phi-rmがＬowのときに入力されるパルス）は蓄積の停止を意味し、この２回目のＴＧ１のパルスが入力されると、電荷蓄積部201-2 ，202-2 に蓄積された光電荷が電荷転送路205 に転送される。
【００３８】
ここで、２回目のＴＧ１のパルスは、通常蓄積シーケンス時には、図７に示すように、vmonがＴＧ１生成用ＶＴＨ（閾値）を超えたことに起因して発生しているが、強制終了時には、図８に示すように、ＡＦコントローラ121 からの蓄積終了コマンドに起因して発生するようにしている。
【００３９】
図９に示す蓄積シーケンスでは、第２の増幅回路211 に所定の増幅率を設定することで、モニタ用のフォトダイオード204 からの出力が増幅され、vmonがＴＧ１生成用ＶＴＨにいたる時間が短縮されている。
【００４０】
図10は、11点の測距点に対応した光学系を使用する場合の、各測距点に配置されるＡＦセンサにおける水平及び垂直方向の基準部及び参照部のセンサ群において、使用するラインセンサを実線で示しており、破線で示された垂直方向センサ群のラインセンサ、ｘ１ｂ，ｘ２ｂ，ｘ３ｂ，ｘ１ｒ，ｘ２ｒ，ｘ３ｒは不使用のラインセンサである。図11は、７点の測距点に対応した光学系を使用する場合における、使用するラインセンサを実線で示しており、破線で示されたラインセンサ、ｈ２ｂｂ，ｈ２ｃｂ，ｈ３ａｂ，ｈ３ｂｂ，ｈ４ｂｂ，ｈ４ｃｂ，ｈ２ｃｒ，ｈ２ｄｒ，ｈ３ｄｒ，ｈ３ｅｒ，ｈ４ｃｒ，ｈ４ｄｒ，ｖ３ａｂ，ｖ２ｂｂ，ｖ３ｂｂ，ｖ２ｃｂ，ｖ２ｄｂ，ｖ３ｄｂ，ｖ３ｅｂ，ｖ３ａｒ，ｖ３ｂｒ，ｖ４ｂｒ，ｖ４ｃｒ，ｖ３ｄｒ，ｖ４ｄｒ，ｖ３ｅｒは不使用のラインセンサである。なお、図６に示しラインセンサの構成は、図10及び図11に示したＡＦセンサにおける水平方向センサ群のうち５個の画素列からなるラインセンサの、使用、不使用の選択切り替えに対応する態様を示しているものである。
【００４１】
図12の（Ａ）〜（Ｄ）は、各光学系に対応した動作での、基準部ラインセンサと参照部ラインセンサの対応関係を示した表図であり、図12の（Ａ）は、11点の測距点時の水平方向の基準部と参照部のラインセンサの対応関係を示し、図12の（Ｂ）は、11点の測距点時の垂直方向の基準部と参照部のラインセンサの対応関係を示し、図12の（Ｃ）は、７点の測距点時の水平方向の基準部と参照部のラインセンサの対応関係を示し、図12の（Ｄ）は、７点の測距点時の垂直方向の基準部と参照部のラインセンサの対応関係を示している。
【００４２】
以上説明したように、実施例１によれば、スイッチ210 を設けることで、電荷蓄積状態の検出を基準部モニタ用のフォトダイオード204 のみを用いて行うことが可能になり、基準部と参照部のラインセンサの対応関係に影響を受けないため、光学系に依存しない蓄積状態の検出ができる。更に、参照部ラインセンサの蓄積停止制御を切り替えることで、比較的小規模な回路で複数の異なった光学系に対応することができる。
【００４３】
以上実施例１に基づいて本発明に係る焦点検出素子を説明したが、本発明は上記の実施例１に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、測距点数は、11点と７点に限定されるものではなく、また、対応する光学系も２種類に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る焦点検出素子を備えた一眼レフレクスカメラを示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示したカメラにおけるＡＦ光学系の２次結像系部分の構成を模式的に示す図である。
【図３】図１に示したＡＦセンサにおいて、11点の測距点の焦点状態を検出するためのセンサの配置態様を示す図である。
【図４】各測距点に配置される、本発明に係る焦点検出素子の実施例によるＡＦセンサの構成を示す図である。
【図５】図４に示した水平方向基準部ラインセンサ群と水平方向参照部ラインセンサ群の一部のセンサの回路構成を示す図である。
【図６】図４に示した水平方向基準部ラインセンサ群と水平方向参照部ラインセンサ群の一部における積分時間制御回路から蓄積停止信号を入力するラインセンサの対応関係を示す回路構成図である。
【図７】本発明の実施例に係るＡＦセンサにおいて、通常の蓄積シーケンスにおけるＡＦコントローラコマンドと積分時間制御回路の関係を示す図である。
【図８】強制蓄積終了シーケンスにおけるＡＦコントローラコマンドと積分時間制御回路の関係を示す図である。
【図９】第２の増幅回路に増幅率が設定された場合の蓄積シーケンスにおけるＡＦコントローラコマンドと積分時間制御回路の関係を示す図である。
【図１０】図４に示したＡＦセンサの11点の測距点に対応した光学系が使用される場合における、使用及び不使用のラインセンサを示す図である。
【図１１】図４に示したＡＦセンサの７点の測距点に対応した光学系が使用される場合における、使用及び不使用のラインセンサを示す図である。
【図１２】図４に示したＡＦセンサの11点及び７点の測距点に対応した光学系が使用された場合における、基準部ラインセンサと参照部ラインセンサの対応関係を示す表図である。
【符号の説明】
【００４５】
101 交換レンズ
102 フォーカスレンズ
103 レンズ駆動部
104 レンズＣＰＵ
105 通信コネクタ
110 カメラボディ
111 メインミラー
112 フォーカシングスクリーン
113 ペンタプリズム
114 接眼レンズ
115 サブミラー
116 コンデンサレンズ
117 全反射ミラー
118 セパレータ絞り
119 セパレータレンズ
120 ＡＦセンサ
121 ＡＦコントローラ
121a-1 水平方向基準部センサ
121a-2 水平方向参照部センサ
121b-1 垂直方向基準部センサ
121b-2 垂直方向参照部センサ
122 システムコントローラ
201 ，202 ラインセンサ
201-1 ，202-1 フォトダイオード
201-2 ，202-2 電荷蓄積部
201-3 ，202-3 転送スイッチ
204 モニタ用フォトダイオード
205 電荷転送部
206 電荷・電圧変換アンプ
207 第１の増幅回路
208 出力選択回路
209-1 〜209-5 積分時間制御回路
210 スイッチ
211 第２の増幅回路
212 読み出し制御回路
213-1 〜213-3 セレクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視差を有する異なる視野から観測した被写体像を受光して受光量に応じた電荷を蓄積する一対の受光手段と、
前記一対の受光手段に対応し、それぞれの電荷の蓄積レベルを示す出力を発生する一対の蓄積レベル発生手段と、
前記一対の受光手段に蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、
を有する焦点検出素子において、
前記蓄積制御手段は、前記一対の蓄積レベル発生手段のうちのいずれか一方の蓄積レベル発生手段の出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合と、
前記一対の蓄積レベル発生手段の両方の蓄積レベル発生手段の出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合と、
を選択可能に構成されていることを特徴とする焦点検出素子。
【請求項２】
前記蓄積制御手段は、前記一対の蓄積レベル発生手段の両方の蓄積レベル発生手段の出力を用いて蓄積終了の判定を行う場合には、
前記一対の蓄積レベル発生手段の出力の平均値に基づいて蓄積終了の判定を行うことを特徴とする請求項１に係る焦点検出素子。
【請求項３】
視差を有する異なる視野から観測した被写体像を受光して受光量に応じた電荷を蓄積する一対の受光手段のそれぞれを構成する各受光部の使用・不使用の組み合わせを複数の焦点検出態様について選択可能な一対の受光手段と、
前記一対の受光手段にそれぞれ蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、
を有する焦点検出素子において、
前記一対の受光手段を構成する第１の受光手段と第２の受光手段のそれぞれの一部の受光部を共通とし、
前記蓄積終了信号を前記焦点検出態様に応じて切り替えて前記一対の受光手段に出力する切り替え手段を有し、
前記蓄積制御手段は、第１の蓄積終了信号を前記第１の受光手段の全ての受光部と前記第２の受光手段のうちの非共通な受光部と前記切り替え手段に出力し、
第２の蓄積終了信号を前記第１の受光手段のうちの共通な受光部と前記切り替え手段に出力し、
前記切り替え手段は、前記選択された受光部に応じて前記第１の蓄積終了信号と前記第２の蓄積終了信号を切り替えて前記第２の受光手段の共通の受光部に出力することを特徴とする焦点検出素子。
【請求項４】
前記蓄積制御手段は、前記一対の受光手段において使用しないものとして選択されていない受光部に対して、使用するものとして選択されている受光部に対する蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して、蓄積を制御することを特徴とする請求項３に係る焦点検出素子。
【請求項５】
前記蓄積制御手段は、蓄積終了の判定を外部から入力した信号により選択することを特徴とする請求項１に係る焦点検出素子。
【請求項６】
前記切り替え手段は、外部から入力した信号により切り替え制御されることを特徴とする請求項３に係る焦点検出素子。
【請求項１】
視差を有する異なる視野から観測した被写体像を受光して受光量に応じた電荷を蓄積する一対の受光手段と、
前記一対の受光手段に対応し、それぞれの電荷の蓄積レベルを示す出力を発生する一対の蓄積レベル発生手段と、
前記一対の受光手段に蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、
を有する焦点検出素子において、
前記蓄積制御手段は、前記一対の蓄積レベル発生手段のうちのいずれか一方の蓄積レベル発生手段の出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合と、
前記一対の蓄積レベル発生手段の両方の蓄積レベル発生手段の出力に基づいて蓄積終了の判定を行う場合と、
を選択可能に構成されていることを特徴とする焦点検出素子。
【請求項２】
前記蓄積制御手段は、前記一対の蓄積レベル発生手段の両方の蓄積レベル発生手段の出力を用いて蓄積終了の判定を行う場合には、
前記一対の蓄積レベル発生手段の出力の平均値に基づいて蓄積終了の判定を行うことを特徴とする請求項１に係る焦点検出素子。
【請求項３】
視差を有する異なる視野から観測した被写体像を受光して受光量に応じた電荷を蓄積する一対の受光手段のそれぞれを構成する各受光部の使用・不使用の組み合わせを複数の焦点検出態様について選択可能な一対の受光手段と、
前記一対の受光手段にそれぞれ蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、
を有する焦点検出素子において、
前記一対の受光手段を構成する第１の受光手段と第２の受光手段のそれぞれの一部の受光部を共通とし、
前記蓄積終了信号を前記焦点検出態様に応じて切り替えて前記一対の受光手段に出力する切り替え手段を有し、
前記蓄積制御手段は、第１の蓄積終了信号を前記第１の受光手段の全ての受光部と前記第２の受光手段のうちの非共通な受光部と前記切り替え手段に出力し、
第２の蓄積終了信号を前記第１の受光手段のうちの共通な受光部と前記切り替え手段に出力し、
前記切り替え手段は、前記選択された受光部に応じて前記第１の蓄積終了信号と前記第２の蓄積終了信号を切り替えて前記第２の受光手段の共通の受光部に出力することを特徴とする焦点検出素子。
【請求項４】
前記蓄積制御手段は、前記一対の受光手段において使用しないものとして選択されていない受光部に対して、使用するものとして選択されている受光部に対する蓄積開始信号及び蓄積終了信号を出力して、蓄積を制御することを特徴とする請求項３に係る焦点検出素子。
【請求項５】
前記蓄積制御手段は、蓄積終了の判定を外部から入力した信号により選択することを特徴とする請求項１に係る焦点検出素子。
【請求項６】
前記切り替え手段は、外部から入力した信号により切り替え制御されることを特徴とする請求項３に係る焦点検出素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１０７６６８（Ｐ２００８−１０７６６８Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９１９４６（Ｐ２００６−２９１９４６）
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
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