焦点検出装置
【課題】複数のラインセンサを設けた焦点検出装置において、測距範囲を広げながら精度よく焦点検出する。
【解決手段】一眼レフ型デジタルカメラ等に設けられるＡＦモジュールであって、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２、ＥＢ１、ＥＢ２を十字状に配置したＡＦモジュールの焦点検出部において、ラインセンサＬＳＡ９をモニタリングするモニタセンサＬＭＡ９のサイズを、投影領域の中心部Ｃ１の側に配置されるモニタセンサＬＭ５のサイズよりも小さくする。
【解決手段】一眼レフ型デジタルカメラ等に設けられるＡＦモジュールであって、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２、ＥＢ１、ＥＢ２を十字状に配置したＡＦモジュールの焦点検出部において、ラインセンサＬＳＡ９をモニタリングするモニタセンサＬＭＡ９のサイズを、投影領域の中心部Ｃ１の側に配置されるモニタセンサＬＭ５のサイズよりも小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一眼レフ型カメラなどの撮影装置に搭載される焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフ型カメラでは、自動焦点調節（ＡＦ）機構として位相差方式の焦点検出装置が搭載されている。焦点検出装置は、コンデンサーレンズ、セパレータレンズを含む結像光学系を備え、結像光学系による投影エリアには、ラインセンサをそれぞれ並列させた複数のラインセンサ群が２つ１組となって２次元的に配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
結像光学系は、被写体からの光束を瞳分割し、一対の被写体像を一対のラインセンサ群に投影する。光電変換によって各ラインセンサから画素信号が出力され、２つの被写体像の結像位置、すなわち位相差が画素信号から検出される。この位相差がデフォーカス量を表し、合焦状態であるか判断されるとともに、焦点がずれている場合、焦点ずれの方向およびずれ量が求められる。
【０００４】
通常、ラインセンサは電荷蓄積型センサであり、ラインセンサの側に配置されるモニタセンサによって電荷蓄積時間が調整される（特許文献２参照）。フォトダイオードなどの光電変換素子を備えたモニタセンサは、ラインセンサがダイナミックレンジを超える光を受光してオーバフローするのを防ぐため、対象となっているラインセンサの光強度（光量）をリアルタイムで検出し、モニタ信号を出力する。
【０００５】
各ラインセンサの受ける光量は被写体の明るさ分布によって異なるため、ラインセンサの電荷蓄積時間はセンサ毎に独立制御されている。モニタ信号が所定値を超えると、対応するラインセンサの電荷蓄積（積分）が終了し、蓄積電荷が一時的にメモリ等に格納される。すべてのラインセンサの電荷蓄積が終了すると、一連の画素信号が被写体像の画像信号として出力され、デフォーカス量を求める演算処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０５６９４号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
結像光学系によって規定される投影領域の周辺部は、減光やケラレ等の光学特性によって光量が十分に届かない。その結果、投影領域周辺部のリニアセンサをモニタリングするモニタセンサの受光量は、投影領域中心部に配置されたモニタセンサに比べて少ない。ラインセンサの電荷蓄積時間はモニタセンサの受光量で調整されるため、周辺部に配置されたラインセンサは、ダイナミックレンジを超えるまで電荷蓄積する恐れがある。
【０００８】
このような光量不足を解消するため方法として、投影領域周辺部にラインセンサを配置することを回避、制限することが考えられる。しかしながら、画面全体に対し精度よく焦点検出を行うためには、投影周辺部付近にもラインセンサを配置することが要求される。測距範囲が制限されると、高機能の自動焦点調節をすることが難しい。
【０００９】
一方、光量不足を解消するために投影領域サイズを大きくすることも考えられるが、結像光学系の大型化を伴う。搭載スペースに制限があるカメラ等に光学系大型化を採用することは、製造の観点から見ても難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の焦点検出装置は、測距範囲を最大限利用しながら精度ある焦点検出可能であって、カメラなどの撮影装置に搭載可能な焦点検出装置であり、被写体からの光を結像する結像光学系と、結像光学系の投影領域に配列した複数のラインセンサと、複数のラインセンサの側にそれぞれ配置され、それぞれ対応するラインセンサの受光量をモニタリングする複数のモニタセンサと、複数のラインセンサに蓄積された電荷に基づいて被写体像の画像信号を出力する出力手段とを備える。
【００１１】
ラインセンサは、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサであり、複数の光電変換素子によって構成される。また、モニタセンサにおいても、複数の光電変換素子（フォトダイオードなど）によって構成される。焦点検出方法としては、位相差方式に従って焦点検出すればよく、結像光学系が瞳分割によって対になる被写体像対を形成し、出力手段が対になる被写体像の画像信号を別々に出力し、２つの被写体像の位相差からデフォーカス量を求めるように構成すればよい。
【００１２】
また、縦横パターンなど様々なパターンに対応して焦点を検出するのが望ましいことから、ラインセンサをそれぞれ並列させた複数のラインセンサ群を２次元的に配置（例えば十字状に配置）してもよい。結像光学系は、各ラインセンサ群に対して被写体像を投影し、これによってラインセンサ群毎に投影領域が規定される。
【００１３】
結像光学系によって規定される投影領域は、その結像光学系の特性に従ってそのサイズ、形状が変わる。投影領域にラインセンサを最大限配列しようとすると、その両端部すなわち最外部のラインセンサは、その一部が投影領域外にまで延び、あるいは、投影領域境界付近にラインセンサ先端部が位置する。モニタセンサはラインセンサの側に並んでいるため、最外部のラインセンサをモニタリングするモニタセンサは、投影領域境界付近に配置される。
【００１４】
本発明では、少なくとも配列最外部のラインセンサに応じたモニタセンサのサイズが、投影領域内に収まるように、投影領域中心部付近にあるモニタセンサよりも小さい。
【００１５】
投影領域が円状、楕円状である場合、モニタセンサを対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置しても、その一部が投影領域外に位置し、あるいは投影領域の境界付近まで達する可能性がある。本発明によれば、焦点検出するとき、最外部のモニタセンサは、十分な光量によって受光可能となり、モニタセンサの受光量をリアルタイムで正確に出力することができる。
【００１６】
投影領域中心部に近いほど光量減少の恐れが少ないことを考慮すれば、最外部のラインセンサに応じたモニタセンサだけでなく、それ以外のすべてのモニタセンサに対しても、それぞれ対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置してもよい。
【００１７】
特に、対応するラインセンサを出来る限りカバーしながら投影領域の境界からできるだけモニタセンサを離すのが望ましい。そのため、複数のモニタセンサのサイズを、投影領域の境界に合わせてサイズを設定し、投影領域中心部から離れるほど小さくなるように構成するのがよい。
【００１８】
ＣＭＯＳ型ラインセンサなどの場合、シフトレジスタなどのロジック回路と光電変換素子を同じエリアに設置するのは製造工程が煩雑になる。また、素子分離領域（無効領域）が増加し、光電変換領域の確保がこれによって制限され、感度向上の妨げになる。これを解消するため、複数のモニタセンサを、ラインセンサ間においてラインセンサ配列方向に隣り合わせる構成にすればよい。
【００１９】
また、配列最外部となる両端のラインセンサに応じたモニタセンサそれぞれを、投影領域内に収まるように、対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置することができる。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明によれば、測距範囲を広げながら精度よく焦点検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態である一眼レフ型デジタルカメラの模式的内部構成図である。
【図２】焦点検出部のブロック図である。
【図３】ラインセンサおよびモニタセンサの模式的配置を示した図である。
【図４】第２の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【図５】第３の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【図６】第４の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【図７】第５の実施形態におけるラインセンサとモニタセンサの配置を示した図である。
【図８】第６の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。
【００２３】
図１は、第１の実施形態である一眼レフ型デジタルカメラの模式的内部構成図である。
【００２４】
一眼レフ型デジタルカメラ１０は、本体１２と、本体１２に着脱自在な交換レンズ１４とを備え、本体１２内部には、ペンタゴナルダハプリズム（以下、ペンタプリズムという）１６、クイックリターンミラー１８、フォーカルプレーンシャッタ２０、ＣＣＤなどの撮像素子２２が設けられている。
【００２５】
ペンタプリズム１６の傍に配置される測光ＩＣ２３は、ＴＴＬ測光方式に従い、クイックリターンミラー１８上方に配置されるピント板１７によって形成される被写体像の明るさを検出する。また、クイックリターンミラー１８の下方に配置されるＡＦモジュール２４は、位相差方式に従って合焦状態を検出する。
【００２６】
ＲＯＭ３６、ＲＡＭ３７、ＣＰＵ３８を含むシステムコントロール回路３０はカメラ動作を制御し、周辺制御回路３２、表示部３３、ＡＦモジュール２４、測光ＩＣ２３、ＥＥＰＲＯＭ３９等に制御信号を出力する。周辺制御回路３２は、フォーカルプレーンシャッタ２０、絞り（図示せず）、撮像素子２２など露光機構を制御し、また、レンズメモリ１３からレンズ情報を取得する。
【００２７】
カメラ１０がＯＮ状態になると、撮影可能な撮影モードに設定される。撮影光学系１５を通った光は、クイックリターンミラー１８によってペンタプリズム１６へ導かれ、ユーザーはファインダ（図示せず）を通して被写体を視認する。撮影のためレリーズボタン（図示せず）が半押しされると、測光ＩＣ２３は被写体の明るさを検出し、ＡＦモジュール２４は合焦状態を検出する。
【００２８】
撮影光学系１５を通った光の一部は、クイックリターンミラー１８を透過し、サブミラー１９によってＡＦモジュール２４に導かれる。ＡＦモジュール２４は、コンデンサーレンズ２６、セパレータマスク２９、セパレータレンズ２７、焦点検出部４０を備え、撮像面（撮像素子２２の受光面）と等価な位置（共役面）に配置されたセパレータマスク２９によって分割された被写体像は、セパレータレンズ２７によって焦点検出部４０に再結像される。焦点検出部４０は、対になって投影された被写体像の画像信号を出力する。
【００２９】
システムコントロール回路３０は、ＡＦモジュール２４から送られてくる画像信号に基づき、デフォーカス量および焦点調節を行う。すなわち、ＡＦモジュール２４によって検出されるデフォーカス量およびピントずれの方向に従い、ＡＦモータドライバ３４へ制御信号を出力する。ＡＦモータ３５は、ＡＦモータドライバ３４からの駆動信号に基づき、撮影光学系１５内のフォーカシングレンズをシフトさせる。合焦状態に達するまで一連の焦点検出、レンズ駆動が行われる。
【００３０】
レリーズボタン半押し状態において焦点調節が行われ、被写体の明るさが検出されると、システムコントロール回路３０は、露出値、すなわちシャッタースピードおよび絞り値を演算、決定する。レリーズボタンが全押しされると、一連の記録動作処理が実行される。すなわち、クイックリターンミラー１８、絞り、およびシャッタ２０の動作によって被写体像が撮像素子２２に形成され、１フレーム分の画像信号が撮像素子２２から信号処理回路２５へ出力される。信号処理回路２５ではデジタル画像データが生成され、画像データが図示しないメモリーカード等の記録媒体へ格納される。
【００３１】
図２は、焦点検出部のブロック図である。
【００３２】
焦点検出部４０は、ＣＭＯＳ型ラインセンサを複数配設させた一体型基板によって構成される。焦点検出部４０の表面には、被写体像の縦方向に沿った基板上下方向にラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２が設置され、被写体像の横方向に沿った基板左右方向にラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２が設置されている。ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２、およびＥＢ１、ＥＢ２はそれぞれ基板中心部を挟んで互いに対向する。
【００３３】
コンデンサーレンズ２６、セパレータマスク２９、セパレータレンズ２７を含む結像光学系は、瞳分割によって被写体像を２組の被写体像対を形成し、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２の配置された投影領域、およびラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２の配置された投影領域に対し、一対の被写体像をそれぞれ結像させる。
【００３４】
各ラインセンサ群は、所定間隔で左右もしくは上下方向に並ぶ複数のラインセンサによって構成され、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２のラインセンサは左右方向に沿って並列し、ラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２のラインセンサは上下方向に沿って並列している。各ラインセンサは、１次元配列させた複数の光電変換素子（ここではフォトダイオード）によって構成されている。
【００３５】
ラインセンサ群ＥＡ１は、９つのラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ９によって構成されており、基準ラインセンサとして機能する。一方、ラインセンサ群ＥＡ２を構成するラインセンサＬＳＡ１１〜ＬＳＡ１９は、参照ラインセンサとして機能する。同様に、ラインセンサ群ＥＢ１を構成するラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５は基準センサ、ラインセンサ群ＥＢ２を構成するラインセンサＬＳＢ６〜ＬＳＢ１０が参照ラインセンサとして機能する。
【００３６】
ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＢ１には、それぞれ一連のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９、ＬＭＢ１〜ＬＭＢ５がラインセンサの側に配置されている。モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９、ＬＭＢ１〜ＬＭＢ５は、ラインセンサの領域を複数に分割するように、複数のフォトダイオードから構成される。
【００３７】
モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９は、それぞれラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ９の側面、長手方向に沿ってライン状に配置され、受光量（光強度）をモニタ信号として出力する。モニタセンサＬＭＢ１〜ＬＭＢ５も、ラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５の受光量をモニタリングするためにモニタ信号を出力する。
【００３８】
また、ラインセンサ群ＥＡ１のＬＳＡ１〜ＬＳＡ９、ラインセンサ群ＥＢ１のラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５の側には、画素信号読出し用の垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５が設置されており、ラインセンサ群ＥＡ２、ＥＢ２の各ラインセンサに対しても、垂直シフトレジスタＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０が同様に配置されている。さらに、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＢ１の各モニタセンサの傍には、黒レベルを検知するためのモニタセンサ（図示せず）が配置される。
【００３９】
ＡＧＣ回路４２Ａ〜４２Ｃは、各モニタセンサから逐次出力されるモニタ信号値を閾値と比較する。閾値は、焦点検出に必要な光量が対象となるラインセンサに入射しているか否かを判断する指標値であり、ラインセンサのダイナミックレンジオーバーを防止するように設定されている。
【００４０】
モニタ信号値が閾値を超えると、焦点検出に必要な光量がラインセンサに入射しているため、対応するラインセンサ、すなわちモニタリング対象となっているラインセンサの電荷蓄積（積分）を終了させる制御信号を出力する。ラインセンサに制御信号が送信されると、電荷蓄積が終了するとともに、一時的に電荷がラインセンサ内で格納される。
【００４１】
ラインセンサの電荷蓄積時間は、ラインセンサ毎に独立制御され、被写体の光強度分布に応じて各ラインセンサの電荷蓄積時間が個別に調整される。すべてのラインセンサの電荷蓄積が終了すると、各ラインセンサの傍に配置された垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０および水平シフトレジスタ４５、４６により、画素信号は出力回路（図示せず）に送られる。
【００４２】
出力回路に送られた画素信号は、画像信号として出力回路からシステムコントロール回路３０へ送られる。システムコントロール回路３０では、画像信号の位相差からデフォーカス量を検出する。
【００４３】
論理回路４４は、ＡＧＣ回路４２Ａ〜４２Ｃ、垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０および水平シフトレジスタ４５、４６を制御し、モニタ信号に対する閾値を設定するとともに、モニタセンサの黒レベルに基づいたオフセット値を設定する。
【００４４】
図３は、ラインセンサおよびモニタセンサの模式的配置を示した図である。ここでは、それ以外の図２に示した焦点検出部の回路、素子を省略している。以下、モニタセンサの配置について説明する。
【００４５】
上述したように、焦点検出部４０の表面に規定される投影領域のサイズ、形状は、ＡＦモジュール２４の結像光学系の特性に従う。縦方向のラインセンサ群ＥＡ１では、投影領域ＰＡ１を最大限利用できるように９つのラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ９が投影領域一杯に配置されている。そのため、図３に示すように、ラインセンサ群ＥＡ１の両端に配置されたラインセンサＬＳＡ１、ＬＳＡ９の一部は、投影領域ＰＡ１からはみ出ている。ラインセンサ群ＥＢ１においても、両端のラインセンサＬＳＢ１、ＬＳＢ５の一部が投影領域ＰＢ１から外れている。
【００４６】
本実施形態では、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＢ１の両端にあるラインセンサＬＳＡ１、ＬＳＡ９、ＬＳＢ１、ＬＳＢ５をそれぞれモニタリングするモニタセンサＬＭＡ１、ＬＭＡ９、ＬＭＢ１、ＬＭＢ５が投影領域ＰＡ１、ＰＢ１内に収まるように構成されている。具体的には、ラインセンサＬＳＡ９をモニタリングするモニタセンサＬＭＡ９が、投影領域ＰＡ１の中心部Ｃ１の側に配置されている。また、モニタセンサＬＭＢ１が、対応するラインセンサＬＳＢ１の２つの側面のうち中心部Ｃ２の側に沿って配置されている。
【００４７】
ラインセンサ群ＥＡ１のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９のうち、８つのモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ８は対応ラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ８の右側に配置されており、モニタセンサＬＭＡ９だけが、ラインセンサＬＳＡ９の逆側である左側に配置されている。図３には、モニタセンサＬＭＡ９を対応ラインセンサＬＳＡ９の右側に配置したときのモニタセンサの位置を破線Ｍ０で示している。
【００４８】
このようにモニタセンサＬＭＡ９を配置することによって、モニタセンサＬＭＡ９の全体が投影領域ＰＡ１内に収まり、カバーされることになる。モニタセンサＬＳＢ１も、投影領域の中心部Ｃ２の側に配置されることによって、投影領域ＰＡ２内に全体が収まる。
【００４９】
このように本実施形態によれば、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２、ＥＢ１、ＥＢ２を十字状に配置したＡＦモジュール２４において、ラインセンサＬＳＡ９をモニタリングするモニタセンサＬＭＡ９が投影領域ＰＡ１の中心部Ｃ１の側に配置されている。また、ラインセンサ群ＥＢ１に設けられたモニタセンサＬＭＢ１も、ラインセンサＬＳＢ１の２つの側面のうち投影領域ＰＡ２の中心Ｃ２に近い側に配置されている。その結果、モニタセンサＬＭ９の検出する光量がラインセンサＬＳＡ９に入射する光の光量とほぼ同等になり、電荷蓄積時間を確実に制御し、ラインセンサＬＳＡ９のオーバフローを防止する。
【００５０】
これにより、投影領域周辺部においてもラインセンサに入射する光の光量を適切にモニタリングすることができ、投影領域全体をカバーするように数多くのラインセンサを配置することができる。これにより、結像光学系の設計変更を必要とせずに測距範囲を広げ、かつ精度よく被写体像の位相差、すなわちデフォーカス量を検出することが可能となり、優れたＡＦ調整が行われる。
【００５１】
次に、図４を用いて、第２の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第２の実施形態では、各モニタセンサが、投影領域の中心部側に沿って配置される。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００５２】
図４は、第２の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【００５３】
ラインセンサ群ＥＡ１に設けられたモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ４は、ラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ４に対して右側、すなわち中心部側に沿って配置されている。一方、モニタセンサＬＭＡ６〜ＬＭＡ９は、対応するラインセンサＬＳＡ６〜ＬＳＡ９に対して左側、すなわち中心部側に沿って配置されている。このように、モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９は中心部Ｃ１に対し概ね対称的な配列構成になっている。ラインセンサ群ＥＢ１に設けられたモニタセンサＬＭＢ１〜ＬＭＢ５についても同様に構成されている。
【００５４】
このような配置により、各モニタセンサは投影領域ＰＡ１の中心部側に位置することになり、光量減少の影響をよりいっそう受けずに済む。
【００５５】
次に、図５を用いて、第３の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第３の実施形態では、投影領域の境界付近にあるモニタセンサが外側に配置されるとともに、モニタ長さが他のモニタセンサの長さに比べて短い。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００５６】
図５は、第３の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【００５７】
モニタセンサＬＭＡ９は、他のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ８と同じように、対応するラインセンサＬＳＡ９に対して中心部の反対側、すなわち外側に配置されている。しかしながら、モニタセンサＬＭＡ９は投影領域内に収まるように配置されており、モニタセンサＬＭＡ９は、上下方向に関して対応するラインセンサＬＳＡ９の中央付近を同じく中法付近としている。そして、モニタセンサＬＭＡ９のサイズ、すなわち長さＴは、他のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ８の長さＷよりも短い。ラインセンサ群ＥＢ１に設けられたモニタセンサＬＭＢ１も、同様の構成になっている。
【００５８】
このような構成により、配列最外部にあるモニタセンサＬＭＡ９、ＬＭＢ１が投影領域ＰＡ１、ＰＢ１内に完全に収まり、ラインセンサの光量を確実にモニタリングすることができる。
【００５９】
次に、図６を用いて、第４の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第４の実施形態では、投影領域の中心部から離れた位置にあるモニタセンサほどその長さが短くなるように構成されている。それ以外の構成については、第３の実施形態と同じである。
【００６０】
図６は、第４の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【００６１】
ラインセンサ群ＥＡ１に対して配置されたモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９は、長さを変えたモニタセンサの集合であり、モニタセンサＬＭＡ５が最も長く、モニタセンサＬＭＡ４、ＬＭＡ６がその次に長く、モニタセンサＬＭＡ３、ＬＭＡ７、モニタセンサＬＭＡ２、ＬＭＡ８、モニタセンサＬＭＡ１、ＬＭＡ９の順に短くなっていく。
【００６２】
このような構成により、各モニタセンサの両端部が投影領域周辺部から離れることになり、ラインセンサの光量を確実にモニタリングすることができる。
【００６３】
次に、図７を用いて、第５の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第５の実施形態では、投影領域中心部から離れるほどモニタセンサの長さが短くなるのに加え、第２の実施形態と同様、モニタセンサが投影領域の中心部側に配置されている。それ以外の構成については、第４の実施形態と同じである。
【００６４】
図７は、第５の実施形態におけるラインセンサとモニタセンサの配置を示した図である。
【００６５】
第５の実施形態では、第２の実施形態のように、モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ４、ＬＭＡ６〜ＬＭＡ９が、それぞれ対応ラインセンサの投影領域中心部側に配置される。また、第４の実施形態と同様、モニタセンサの長さは投影領域中心部から離れるセンサほど短くなる。ラインセンサ群ＥＢ１に対して設置されたモニタセンサＬＭＢ１〜ＬＭＢ５も、同様に構成されている。
【００６６】
次に、図８を用いて、第６の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第６の実施形態では、隣り合うラインセンサの間に２つのモニタセンサが隣接配置される。それ以外の構成については、第３の実施形態と同じである。
【００６７】
図８は、第６の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【００６８】
ラインセンサＬＭＡ１、ＬＭＡ２は、ラインセンサ配列方向に沿って互いに隣り合うようにラインセンサＬＳＡ１、ＬＳＡ２の間に配置されており、ラインセンサＬＭＡ３、ＬＭＡ４、ラインセンサＬＭＡ５、ＬＭＡ６、そしてラインセンサＬＭＡ７、ＬＭＡ８も、同様に隣り合わせで配置されている。
【００６９】
このようにラインセンサ間を一つ飛びに空けながら２つのモニタセンサを隣り合わせて配置することにより、焦点検出部４０の製造が容易になる。図２に示したように、各ラインセンサには、垂直シフトレジスタがラインセンサの一方の側に設けられており、モニタセンサとは反対側に配置される。本実施形態のように２つのモニタセンサがラインセンサ間に配置されると、モニタセンサの設けられていないラインセンサ間に垂直シフトレジスタが設けられる。
【００７０】
したがって、ラインセンサ間では、シフトレジスタなどのロジック回路を配設する領域と、光電変換素子を配置する領域が交互に現れることになる。その結果、ＭＯＳ型チップによって焦点検出部を製造するとき、基板内部構造が異なるロジック領域と光電変換素子領域がラインセンサ間で混合することが無くなるので、素子分離領域（無効領域）を削減することができ、その分だけ光電変換領域を拡張して感度向上を行うことが出来る。また基板製造も容易となる。
【００７１】
なお、投影領域が十分確保できてモニタセンサが投影領域を外れない場合、第１、第３の実施形態のような最外部のモニタセンサの配置を考慮せずに第６の実施形態を構成してもよい。
【００７２】
測距については、多点測距、あるいは画面中心部のみ測距するように構成してもよく、ラインセンサ数、ラインセンサ群の数、および、ラインセンサの配列方向は任意である。
【００７３】
一眼レフ型カメラ以外のカメラに適用してもよく、携帯電話などカメラ機能を備えた撮影装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 一眼レフ型デジタルカメラ
２４ ＡＦモジュール（焦点検出装置）
２７ コンデンサーレンズ
２８ セパレータレンズ
２９ セパレータマスク
３０ システムコントロール回路
４０ 焦点検出部（出力手段）
ＥＡ１ ラインセンサ群
ＬＳＡ１〜ＬＳＡ９ ラインセンサ
ＬＭＡ１〜ＬＭＡ９ モニタセンサ
ＰＡ１ 投影領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一眼レフ型カメラなどの撮影装置に搭載される焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフ型カメラでは、自動焦点調節（ＡＦ）機構として位相差方式の焦点検出装置が搭載されている。焦点検出装置は、コンデンサーレンズ、セパレータレンズを含む結像光学系を備え、結像光学系による投影エリアには、ラインセンサをそれぞれ並列させた複数のラインセンサ群が２つ１組となって２次元的に配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
結像光学系は、被写体からの光束を瞳分割し、一対の被写体像を一対のラインセンサ群に投影する。光電変換によって各ラインセンサから画素信号が出力され、２つの被写体像の結像位置、すなわち位相差が画素信号から検出される。この位相差がデフォーカス量を表し、合焦状態であるか判断されるとともに、焦点がずれている場合、焦点ずれの方向およびずれ量が求められる。
【０００４】
通常、ラインセンサは電荷蓄積型センサであり、ラインセンサの側に配置されるモニタセンサによって電荷蓄積時間が調整される（特許文献２参照）。フォトダイオードなどの光電変換素子を備えたモニタセンサは、ラインセンサがダイナミックレンジを超える光を受光してオーバフローするのを防ぐため、対象となっているラインセンサの光強度（光量）をリアルタイムで検出し、モニタ信号を出力する。
【０００５】
各ラインセンサの受ける光量は被写体の明るさ分布によって異なるため、ラインセンサの電荷蓄積時間はセンサ毎に独立制御されている。モニタ信号が所定値を超えると、対応するラインセンサの電荷蓄積（積分）が終了し、蓄積電荷が一時的にメモリ等に格納される。すべてのラインセンサの電荷蓄積が終了すると、一連の画素信号が被写体像の画像信号として出力され、デフォーカス量を求める演算処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０５６９４号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
結像光学系によって規定される投影領域の周辺部は、減光やケラレ等の光学特性によって光量が十分に届かない。その結果、投影領域周辺部のリニアセンサをモニタリングするモニタセンサの受光量は、投影領域中心部に配置されたモニタセンサに比べて少ない。ラインセンサの電荷蓄積時間はモニタセンサの受光量で調整されるため、周辺部に配置されたラインセンサは、ダイナミックレンジを超えるまで電荷蓄積する恐れがある。
【０００８】
このような光量不足を解消するため方法として、投影領域周辺部にラインセンサを配置することを回避、制限することが考えられる。しかしながら、画面全体に対し精度よく焦点検出を行うためには、投影周辺部付近にもラインセンサを配置することが要求される。測距範囲が制限されると、高機能の自動焦点調節をすることが難しい。
【０００９】
一方、光量不足を解消するために投影領域サイズを大きくすることも考えられるが、結像光学系の大型化を伴う。搭載スペースに制限があるカメラ等に光学系大型化を採用することは、製造の観点から見ても難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の焦点検出装置は、測距範囲を最大限利用しながら精度ある焦点検出可能であって、カメラなどの撮影装置に搭載可能な焦点検出装置であり、被写体からの光を結像する結像光学系と、結像光学系の投影領域に配列した複数のラインセンサと、複数のラインセンサの側にそれぞれ配置され、それぞれ対応するラインセンサの受光量をモニタリングする複数のモニタセンサと、複数のラインセンサに蓄積された電荷に基づいて被写体像の画像信号を出力する出力手段とを備える。
【００１１】
ラインセンサは、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサであり、複数の光電変換素子によって構成される。また、モニタセンサにおいても、複数の光電変換素子（フォトダイオードなど）によって構成される。焦点検出方法としては、位相差方式に従って焦点検出すればよく、結像光学系が瞳分割によって対になる被写体像対を形成し、出力手段が対になる被写体像の画像信号を別々に出力し、２つの被写体像の位相差からデフォーカス量を求めるように構成すればよい。
【００１２】
また、縦横パターンなど様々なパターンに対応して焦点を検出するのが望ましいことから、ラインセンサをそれぞれ並列させた複数のラインセンサ群を２次元的に配置（例えば十字状に配置）してもよい。結像光学系は、各ラインセンサ群に対して被写体像を投影し、これによってラインセンサ群毎に投影領域が規定される。
【００１３】
結像光学系によって規定される投影領域は、その結像光学系の特性に従ってそのサイズ、形状が変わる。投影領域にラインセンサを最大限配列しようとすると、その両端部すなわち最外部のラインセンサは、その一部が投影領域外にまで延び、あるいは、投影領域境界付近にラインセンサ先端部が位置する。モニタセンサはラインセンサの側に並んでいるため、最外部のラインセンサをモニタリングするモニタセンサは、投影領域境界付近に配置される。
【００１４】
本発明では、少なくとも配列最外部のラインセンサに応じたモニタセンサのサイズが、投影領域内に収まるように、投影領域中心部付近にあるモニタセンサよりも小さい。
【００１５】
投影領域が円状、楕円状である場合、モニタセンサを対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置しても、その一部が投影領域外に位置し、あるいは投影領域の境界付近まで達する可能性がある。本発明によれば、焦点検出するとき、最外部のモニタセンサは、十分な光量によって受光可能となり、モニタセンサの受光量をリアルタイムで正確に出力することができる。
【００１６】
投影領域中心部に近いほど光量減少の恐れが少ないことを考慮すれば、最外部のラインセンサに応じたモニタセンサだけでなく、それ以外のすべてのモニタセンサに対しても、それぞれ対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置してもよい。
【００１７】
特に、対応するラインセンサを出来る限りカバーしながら投影領域の境界からできるだけモニタセンサを離すのが望ましい。そのため、複数のモニタセンサのサイズを、投影領域の境界に合わせてサイズを設定し、投影領域中心部から離れるほど小さくなるように構成するのがよい。
【００１８】
ＣＭＯＳ型ラインセンサなどの場合、シフトレジスタなどのロジック回路と光電変換素子を同じエリアに設置するのは製造工程が煩雑になる。また、素子分離領域（無効領域）が増加し、光電変換領域の確保がこれによって制限され、感度向上の妨げになる。これを解消するため、複数のモニタセンサを、ラインセンサ間においてラインセンサ配列方向に隣り合わせる構成にすればよい。
【００１９】
また、配列最外部となる両端のラインセンサに応じたモニタセンサそれぞれを、投影領域内に収まるように、対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置することができる。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明によれば、測距範囲を広げながら精度よく焦点検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態である一眼レフ型デジタルカメラの模式的内部構成図である。
【図２】焦点検出部のブロック図である。
【図３】ラインセンサおよびモニタセンサの模式的配置を示した図である。
【図４】第２の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【図５】第３の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【図６】第４の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【図７】第５の実施形態におけるラインセンサとモニタセンサの配置を示した図である。
【図８】第６の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。
【００２３】
図１は、第１の実施形態である一眼レフ型デジタルカメラの模式的内部構成図である。
【００２４】
一眼レフ型デジタルカメラ１０は、本体１２と、本体１２に着脱自在な交換レンズ１４とを備え、本体１２内部には、ペンタゴナルダハプリズム（以下、ペンタプリズムという）１６、クイックリターンミラー１８、フォーカルプレーンシャッタ２０、ＣＣＤなどの撮像素子２２が設けられている。
【００２５】
ペンタプリズム１６の傍に配置される測光ＩＣ２３は、ＴＴＬ測光方式に従い、クイックリターンミラー１８上方に配置されるピント板１７によって形成される被写体像の明るさを検出する。また、クイックリターンミラー１８の下方に配置されるＡＦモジュール２４は、位相差方式に従って合焦状態を検出する。
【００２６】
ＲＯＭ３６、ＲＡＭ３７、ＣＰＵ３８を含むシステムコントロール回路３０はカメラ動作を制御し、周辺制御回路３２、表示部３３、ＡＦモジュール２４、測光ＩＣ２３、ＥＥＰＲＯＭ３９等に制御信号を出力する。周辺制御回路３２は、フォーカルプレーンシャッタ２０、絞り（図示せず）、撮像素子２２など露光機構を制御し、また、レンズメモリ１３からレンズ情報を取得する。
【００２７】
カメラ１０がＯＮ状態になると、撮影可能な撮影モードに設定される。撮影光学系１５を通った光は、クイックリターンミラー１８によってペンタプリズム１６へ導かれ、ユーザーはファインダ（図示せず）を通して被写体を視認する。撮影のためレリーズボタン（図示せず）が半押しされると、測光ＩＣ２３は被写体の明るさを検出し、ＡＦモジュール２４は合焦状態を検出する。
【００２８】
撮影光学系１５を通った光の一部は、クイックリターンミラー１８を透過し、サブミラー１９によってＡＦモジュール２４に導かれる。ＡＦモジュール２４は、コンデンサーレンズ２６、セパレータマスク２９、セパレータレンズ２７、焦点検出部４０を備え、撮像面（撮像素子２２の受光面）と等価な位置（共役面）に配置されたセパレータマスク２９によって分割された被写体像は、セパレータレンズ２７によって焦点検出部４０に再結像される。焦点検出部４０は、対になって投影された被写体像の画像信号を出力する。
【００２９】
システムコントロール回路３０は、ＡＦモジュール２４から送られてくる画像信号に基づき、デフォーカス量および焦点調節を行う。すなわち、ＡＦモジュール２４によって検出されるデフォーカス量およびピントずれの方向に従い、ＡＦモータドライバ３４へ制御信号を出力する。ＡＦモータ３５は、ＡＦモータドライバ３４からの駆動信号に基づき、撮影光学系１５内のフォーカシングレンズをシフトさせる。合焦状態に達するまで一連の焦点検出、レンズ駆動が行われる。
【００３０】
レリーズボタン半押し状態において焦点調節が行われ、被写体の明るさが検出されると、システムコントロール回路３０は、露出値、すなわちシャッタースピードおよび絞り値を演算、決定する。レリーズボタンが全押しされると、一連の記録動作処理が実行される。すなわち、クイックリターンミラー１８、絞り、およびシャッタ２０の動作によって被写体像が撮像素子２２に形成され、１フレーム分の画像信号が撮像素子２２から信号処理回路２５へ出力される。信号処理回路２５ではデジタル画像データが生成され、画像データが図示しないメモリーカード等の記録媒体へ格納される。
【００３１】
図２は、焦点検出部のブロック図である。
【００３２】
焦点検出部４０は、ＣＭＯＳ型ラインセンサを複数配設させた一体型基板によって構成される。焦点検出部４０の表面には、被写体像の縦方向に沿った基板上下方向にラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２が設置され、被写体像の横方向に沿った基板左右方向にラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２が設置されている。ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２、およびＥＢ１、ＥＢ２はそれぞれ基板中心部を挟んで互いに対向する。
【００３３】
コンデンサーレンズ２６、セパレータマスク２９、セパレータレンズ２７を含む結像光学系は、瞳分割によって被写体像を２組の被写体像対を形成し、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２の配置された投影領域、およびラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２の配置された投影領域に対し、一対の被写体像をそれぞれ結像させる。
【００３４】
各ラインセンサ群は、所定間隔で左右もしくは上下方向に並ぶ複数のラインセンサによって構成され、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２のラインセンサは左右方向に沿って並列し、ラインセンサ群ＥＢ１、ＥＢ２のラインセンサは上下方向に沿って並列している。各ラインセンサは、１次元配列させた複数の光電変換素子（ここではフォトダイオード）によって構成されている。
【００３５】
ラインセンサ群ＥＡ１は、９つのラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ９によって構成されており、基準ラインセンサとして機能する。一方、ラインセンサ群ＥＡ２を構成するラインセンサＬＳＡ１１〜ＬＳＡ１９は、参照ラインセンサとして機能する。同様に、ラインセンサ群ＥＢ１を構成するラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５は基準センサ、ラインセンサ群ＥＢ２を構成するラインセンサＬＳＢ６〜ＬＳＢ１０が参照ラインセンサとして機能する。
【００３６】
ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＢ１には、それぞれ一連のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９、ＬＭＢ１〜ＬＭＢ５がラインセンサの側に配置されている。モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９、ＬＭＢ１〜ＬＭＢ５は、ラインセンサの領域を複数に分割するように、複数のフォトダイオードから構成される。
【００３７】
モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９は、それぞれラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ９の側面、長手方向に沿ってライン状に配置され、受光量（光強度）をモニタ信号として出力する。モニタセンサＬＭＢ１〜ＬＭＢ５も、ラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５の受光量をモニタリングするためにモニタ信号を出力する。
【００３８】
また、ラインセンサ群ＥＡ１のＬＳＡ１〜ＬＳＡ９、ラインセンサ群ＥＢ１のラインセンサＬＳＢ１〜ＬＳＢ５の側には、画素信号読出し用の垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５が設置されており、ラインセンサ群ＥＡ２、ＥＢ２の各ラインセンサに対しても、垂直シフトレジスタＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０が同様に配置されている。さらに、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＢ１の各モニタセンサの傍には、黒レベルを検知するためのモニタセンサ（図示せず）が配置される。
【００３９】
ＡＧＣ回路４２Ａ〜４２Ｃは、各モニタセンサから逐次出力されるモニタ信号値を閾値と比較する。閾値は、焦点検出に必要な光量が対象となるラインセンサに入射しているか否かを判断する指標値であり、ラインセンサのダイナミックレンジオーバーを防止するように設定されている。
【００４０】
モニタ信号値が閾値を超えると、焦点検出に必要な光量がラインセンサに入射しているため、対応するラインセンサ、すなわちモニタリング対象となっているラインセンサの電荷蓄積（積分）を終了させる制御信号を出力する。ラインセンサに制御信号が送信されると、電荷蓄積が終了するとともに、一時的に電荷がラインセンサ内で格納される。
【００４１】
ラインセンサの電荷蓄積時間は、ラインセンサ毎に独立制御され、被写体の光強度分布に応じて各ラインセンサの電荷蓄積時間が個別に調整される。すべてのラインセンサの電荷蓄積が終了すると、各ラインセンサの傍に配置された垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０および水平シフトレジスタ４５、４６により、画素信号は出力回路（図示せず）に送られる。
【００４２】
出力回路に送られた画素信号は、画像信号として出力回路からシステムコントロール回路３０へ送られる。システムコントロール回路３０では、画像信号の位相差からデフォーカス量を検出する。
【００４３】
論理回路４４は、ＡＧＣ回路４２Ａ〜４２Ｃ、垂直シフトレジスタＶＳＲ１〜ＶＳＲ９、ＶＳＲ１１〜ＶＳＲ１９、ＶＳＳ１〜ＶＳＳ５、ＶＳＳ６〜ＶＳＳ１０および水平シフトレジスタ４５、４６を制御し、モニタ信号に対する閾値を設定するとともに、モニタセンサの黒レベルに基づいたオフセット値を設定する。
【００４４】
図３は、ラインセンサおよびモニタセンサの模式的配置を示した図である。ここでは、それ以外の図２に示した焦点検出部の回路、素子を省略している。以下、モニタセンサの配置について説明する。
【００４５】
上述したように、焦点検出部４０の表面に規定される投影領域のサイズ、形状は、ＡＦモジュール２４の結像光学系の特性に従う。縦方向のラインセンサ群ＥＡ１では、投影領域ＰＡ１を最大限利用できるように９つのラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ９が投影領域一杯に配置されている。そのため、図３に示すように、ラインセンサ群ＥＡ１の両端に配置されたラインセンサＬＳＡ１、ＬＳＡ９の一部は、投影領域ＰＡ１からはみ出ている。ラインセンサ群ＥＢ１においても、両端のラインセンサＬＳＢ１、ＬＳＢ５の一部が投影領域ＰＢ１から外れている。
【００４６】
本実施形態では、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＢ１の両端にあるラインセンサＬＳＡ１、ＬＳＡ９、ＬＳＢ１、ＬＳＢ５をそれぞれモニタリングするモニタセンサＬＭＡ１、ＬＭＡ９、ＬＭＢ１、ＬＭＢ５が投影領域ＰＡ１、ＰＢ１内に収まるように構成されている。具体的には、ラインセンサＬＳＡ９をモニタリングするモニタセンサＬＭＡ９が、投影領域ＰＡ１の中心部Ｃ１の側に配置されている。また、モニタセンサＬＭＢ１が、対応するラインセンサＬＳＢ１の２つの側面のうち中心部Ｃ２の側に沿って配置されている。
【００４７】
ラインセンサ群ＥＡ１のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９のうち、８つのモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ８は対応ラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ８の右側に配置されており、モニタセンサＬＭＡ９だけが、ラインセンサＬＳＡ９の逆側である左側に配置されている。図３には、モニタセンサＬＭＡ９を対応ラインセンサＬＳＡ９の右側に配置したときのモニタセンサの位置を破線Ｍ０で示している。
【００４８】
このようにモニタセンサＬＭＡ９を配置することによって、モニタセンサＬＭＡ９の全体が投影領域ＰＡ１内に収まり、カバーされることになる。モニタセンサＬＳＢ１も、投影領域の中心部Ｃ２の側に配置されることによって、投影領域ＰＡ２内に全体が収まる。
【００４９】
このように本実施形態によれば、ラインセンサ群ＥＡ１、ＥＡ２、ＥＢ１、ＥＢ２を十字状に配置したＡＦモジュール２４において、ラインセンサＬＳＡ９をモニタリングするモニタセンサＬＭＡ９が投影領域ＰＡ１の中心部Ｃ１の側に配置されている。また、ラインセンサ群ＥＢ１に設けられたモニタセンサＬＭＢ１も、ラインセンサＬＳＢ１の２つの側面のうち投影領域ＰＡ２の中心Ｃ２に近い側に配置されている。その結果、モニタセンサＬＭ９の検出する光量がラインセンサＬＳＡ９に入射する光の光量とほぼ同等になり、電荷蓄積時間を確実に制御し、ラインセンサＬＳＡ９のオーバフローを防止する。
【００５０】
これにより、投影領域周辺部においてもラインセンサに入射する光の光量を適切にモニタリングすることができ、投影領域全体をカバーするように数多くのラインセンサを配置することができる。これにより、結像光学系の設計変更を必要とせずに測距範囲を広げ、かつ精度よく被写体像の位相差、すなわちデフォーカス量を検出することが可能となり、優れたＡＦ調整が行われる。
【００５１】
次に、図４を用いて、第２の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第２の実施形態では、各モニタセンサが、投影領域の中心部側に沿って配置される。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００５２】
図４は、第２の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【００５３】
ラインセンサ群ＥＡ１に設けられたモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ４は、ラインセンサＬＳＡ１〜ＬＳＡ４に対して右側、すなわち中心部側に沿って配置されている。一方、モニタセンサＬＭＡ６〜ＬＭＡ９は、対応するラインセンサＬＳＡ６〜ＬＳＡ９に対して左側、すなわち中心部側に沿って配置されている。このように、モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９は中心部Ｃ１に対し概ね対称的な配列構成になっている。ラインセンサ群ＥＢ１に設けられたモニタセンサＬＭＢ１〜ＬＭＢ５についても同様に構成されている。
【００５４】
このような配置により、各モニタセンサは投影領域ＰＡ１の中心部側に位置することになり、光量減少の影響をよりいっそう受けずに済む。
【００５５】
次に、図５を用いて、第３の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第３の実施形態では、投影領域の境界付近にあるモニタセンサが外側に配置されるとともに、モニタ長さが他のモニタセンサの長さに比べて短い。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００５６】
図５は、第３の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【００５７】
モニタセンサＬＭＡ９は、他のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ８と同じように、対応するラインセンサＬＳＡ９に対して中心部の反対側、すなわち外側に配置されている。しかしながら、モニタセンサＬＭＡ９は投影領域内に収まるように配置されており、モニタセンサＬＭＡ９は、上下方向に関して対応するラインセンサＬＳＡ９の中央付近を同じく中法付近としている。そして、モニタセンサＬＭＡ９のサイズ、すなわち長さＴは、他のモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ８の長さＷよりも短い。ラインセンサ群ＥＢ１に設けられたモニタセンサＬＭＢ１も、同様の構成になっている。
【００５８】
このような構成により、配列最外部にあるモニタセンサＬＭＡ９、ＬＭＢ１が投影領域ＰＡ１、ＰＢ１内に完全に収まり、ラインセンサの光量を確実にモニタリングすることができる。
【００５９】
次に、図６を用いて、第４の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第４の実施形態では、投影領域の中心部から離れた位置にあるモニタセンサほどその長さが短くなるように構成されている。それ以外の構成については、第３の実施形態と同じである。
【００６０】
図６は、第４の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【００６１】
ラインセンサ群ＥＡ１に対して配置されたモニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ９は、長さを変えたモニタセンサの集合であり、モニタセンサＬＭＡ５が最も長く、モニタセンサＬＭＡ４、ＬＭＡ６がその次に長く、モニタセンサＬＭＡ３、ＬＭＡ７、モニタセンサＬＭＡ２、ＬＭＡ８、モニタセンサＬＭＡ１、ＬＭＡ９の順に短くなっていく。
【００６２】
このような構成により、各モニタセンサの両端部が投影領域周辺部から離れることになり、ラインセンサの光量を確実にモニタリングすることができる。
【００６３】
次に、図７を用いて、第５の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第５の実施形態では、投影領域中心部から離れるほどモニタセンサの長さが短くなるのに加え、第２の実施形態と同様、モニタセンサが投影領域の中心部側に配置されている。それ以外の構成については、第４の実施形態と同じである。
【００６４】
図７は、第５の実施形態におけるラインセンサとモニタセンサの配置を示した図である。
【００６５】
第５の実施形態では、第２の実施形態のように、モニタセンサＬＭＡ１〜ＬＭＡ４、ＬＭＡ６〜ＬＭＡ９が、それぞれ対応ラインセンサの投影領域中心部側に配置される。また、第４の実施形態と同様、モニタセンサの長さは投影領域中心部から離れるセンサほど短くなる。ラインセンサ群ＥＢ１に対して設置されたモニタセンサＬＭＢ１〜ＬＭＢ５も、同様に構成されている。
【００６６】
次に、図８を用いて、第６の実施形態である一眼レフ型カメラについて説明する。第６の実施形態では、隣り合うラインセンサの間に２つのモニタセンサが隣接配置される。それ以外の構成については、第３の実施形態と同じである。
【００６７】
図８は、第６の実施形態におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を示した図である。
【００６８】
ラインセンサＬＭＡ１、ＬＭＡ２は、ラインセンサ配列方向に沿って互いに隣り合うようにラインセンサＬＳＡ１、ＬＳＡ２の間に配置されており、ラインセンサＬＭＡ３、ＬＭＡ４、ラインセンサＬＭＡ５、ＬＭＡ６、そしてラインセンサＬＭＡ７、ＬＭＡ８も、同様に隣り合わせで配置されている。
【００６９】
このようにラインセンサ間を一つ飛びに空けながら２つのモニタセンサを隣り合わせて配置することにより、焦点検出部４０の製造が容易になる。図２に示したように、各ラインセンサには、垂直シフトレジスタがラインセンサの一方の側に設けられており、モニタセンサとは反対側に配置される。本実施形態のように２つのモニタセンサがラインセンサ間に配置されると、モニタセンサの設けられていないラインセンサ間に垂直シフトレジスタが設けられる。
【００７０】
したがって、ラインセンサ間では、シフトレジスタなどのロジック回路を配設する領域と、光電変換素子を配置する領域が交互に現れることになる。その結果、ＭＯＳ型チップによって焦点検出部を製造するとき、基板内部構造が異なるロジック領域と光電変換素子領域がラインセンサ間で混合することが無くなるので、素子分離領域（無効領域）を削減することができ、その分だけ光電変換領域を拡張して感度向上を行うことが出来る。また基板製造も容易となる。
【００７１】
なお、投影領域が十分確保できてモニタセンサが投影領域を外れない場合、第１、第３の実施形態のような最外部のモニタセンサの配置を考慮せずに第６の実施形態を構成してもよい。
【００７２】
測距については、多点測距、あるいは画面中心部のみ測距するように構成してもよく、ラインセンサ数、ラインセンサ群の数、および、ラインセンサの配列方向は任意である。
【００７３】
一眼レフ型カメラ以外のカメラに適用してもよく、携帯電話などカメラ機能を備えた撮影装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 一眼レフ型デジタルカメラ
２４ ＡＦモジュール（焦点検出装置）
２７ コンデンサーレンズ
２８ セパレータレンズ
２９ セパレータマスク
３０ システムコントロール回路
４０ 焦点検出部（出力手段）
ＥＡ１ ラインセンサ群
ＬＳＡ１〜ＬＳＡ９ ラインセンサ
ＬＭＡ１〜ＬＭＡ９ モニタセンサ
ＰＡ１ 投影領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系の投影領域に配列した複数のラインセンサと、
前記複数のラインセンサの側にそれぞれ配置され、それぞれ対応するラインセンサの受光量をモニタリングする複数のモニタセンサと、
前記複数のラインセンサに蓄積された電荷に基づいて被写体像の画像信号を出力する出力手段とを備え、
少なくとも配列最外部のラインセンサに応じたモニタセンサのサイズが、投影領域内に収まるように、投影領域中心部付近にあるモニタセンサのサイズよりも小さいことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記複数のモニタセンサが、それぞれ対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記複数のモニタセンサのサイズが、投影領域中心部から離れるほど小さくなることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記複数のモニタセンサが、ラインセンサ間においてラインセンサ配列方向に隣り合うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記複数のラインセンサが、それぞれ複数のラインセンサを並列させた複数のラインセンサ群を有し、
前記結像光学系が、各ラインセンサ群に対して被写体像を投影することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項６】
配列最外部となる両端のラインセンサに応じたモニタセンサそれぞれが、投影領域内に収まるように、対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
請求項１に記載された焦点検出装置を備えた撮影装置。
【請求項１】
被写体からの光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系の投影領域に配列した複数のラインセンサと、
前記複数のラインセンサの側にそれぞれ配置され、それぞれ対応するラインセンサの受光量をモニタリングする複数のモニタセンサと、
前記複数のラインセンサに蓄積された電荷に基づいて被写体像の画像信号を出力する出力手段とを備え、
少なくとも配列最外部のラインセンサに応じたモニタセンサのサイズが、投影領域内に収まるように、投影領域中心部付近にあるモニタセンサのサイズよりも小さいことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記複数のモニタセンサが、それぞれ対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記複数のモニタセンサのサイズが、投影領域中心部から離れるほど小さくなることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記複数のモニタセンサが、ラインセンサ間においてラインセンサ配列方向に隣り合うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記複数のラインセンサが、それぞれ複数のラインセンサを並列させた複数のラインセンサ群を有し、
前記結像光学系が、各ラインセンサ群に対して被写体像を投影することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項６】
配列最外部となる両端のラインセンサに応じたモニタセンサそれぞれが、投影領域内に収まるように、対応するラインセンサの投影領域中心部側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
請求項１に記載された焦点検出装置を備えた撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０１３８２（Ｐ２０１３−１０１３８２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−７３９５（Ｐ２０１３−７３９５）
【出願日】平成２５年１月１８日（２０１３．１．１８）
【分割の表示】特願２００９−１５０８９０（Ｐ２００９−１５０８９０）の分割
【原出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（３１１０１５２０７）ペンタックスリコーイメージング株式会社 (81)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月１８日（２０１３．１．１８）
【分割の表示】特願２００９−１５０８９０（Ｐ２００９−１５０８９０）の分割
【原出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（３１１０１５２０７）ペンタックスリコーイメージング株式会社 (81)
【Ｆターム（参考）】
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