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JP3931851B2 - Focus detection device - Google Patents
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JP3931851B2 - Focus detection device - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の焦点検出領域の焦点調節状態を検出する焦点検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来イメージセンサーを用いた焦点検出装置や距離検出装置が知られている。これらの焦点検出装置や距離検出装置における動作は通常以下のステップで行われる。
電荷蓄積型イメージセンサーから被写体像信号がシリアルにマイコンに出力される。
【0003】
被写体像信号がマイコンに内蔵されたAD変換手段によりAD変換され被写体像データとなる。
AD変換された被写体像データをマイコンが演算処理して、焦点状態や被写体距離を算出する。
AD変換された被写体像データの特性値(ピーク値、平均値、コントラスト値)に応じて、被写体像信号のレベルが焦点状態や距離検出に最適になるように次回の電荷蓄積型イメージセンサーの電荷蓄積時間を制御する。
【0004】
以上のステップを繰り返す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような焦点検出装置や距離検出装置では、今回の被写体像データに基づいて次回の電荷蓄積型イメージセンサーの電荷蓄積時間を制御するために、焦点検出や距離検出を行わない場合でも、焦点検出や距離検出が起動された場合の応答性を向上させるために、常時電荷蓄積型イメージセンサーを動作させ、被写体像データを取り込み、電荷蓄積型イメージセンサーの蓄積時間を制御して、被写体像信号のレベルが焦点状態や距離検出に適正になるようにしておく必要があった。
【0006】
焦点検出や距離検出が起動されてから、電荷蓄積型イメージセンサーを動作させ、被写体像データを取り込み、電荷蓄積型イメージセンサーの蓄積時間を制御して、被写体像信号のレベルが焦点状態や距離検出に適正になるようにした場合には、被写体像信号のレベルが適正になるまでに上記ステップからなるループを何回か回す必要があり、焦点検出や距離検出の応答性が悪くなってしまうためである。
【0007】
一方被写体像信号をAD変換するマイコンは、焦点検出や距離検出を行わない場合、他の目的のための処理(例えば露出演算等)に使用されるので、焦点検出や距離検出を行わない場合でも、焦点検出や距離検出の起動に備えて、常時イメージセンサーからの全ての画素信号のAD変換を行い、被写体像データを取り込む動作を行うと、他の処理に対する処理速度が低下し、応答性が低下してしまうという欠点があった。
【0008】
また焦点検出領域や距離検出領域が複数あり、その中から選択された領域のみで焦点検出や距離検出を行う場合でも、選択された領域の焦点検出や距離検出に平行して、選択されていない領域において上記のような被写体像データを取り込む動作を行うことはマイコンにとって負担であり、焦点検出や距離検出動作の応答性が悪化してしまうという問題があった。
そこで、本発明は上記問題を解決し、焦点検出や距離検出を行わない場合に、電荷蓄積型イメージセンサーの蓄積時間を制御して、被写体像信号のレベルが焦点状態や距離検出に対して適正なレベルにしておくために、電荷蓄積型センサーからの全ての被写体像信号をAD変換する必要のない電荷蓄積型イメージセンサーを用いた焦点検出装置または距離検出装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明による焦点検出装置は、複数の焦点検出領域を有し、各焦点検出領域に対応して設けられた電荷蓄積型イメージセンサ−で蓄積された電荷に応じて出力されるアナログ信号と特性値信号のうち、選択された焦点検出領域に対しては、アナログ信号と特性値とをデジタル信号に変換して選択された焦点検出領域における焦点調節状態を求めるとともに、電荷蓄積時間を制御し、選択されていない焦点検出領域に対しては、特性値信号のみをデジタル信号に変換して選択されていない焦点検出領域に対する電荷蓄積時間を制御することとした。
【0010】
(作用)
本発明では電荷蓄積型イメージセンサーからの出力のうち、選択されていない焦点領域に対しては特性値のみをデジタル信号に変換して電荷蓄積時間を制御することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図1〜図9を用いて説明する。
図1は、本発明の実施形態による焦点検出装置をカメラに使用した場合の構成図である。
図1において、装置は、レンズ2内の撮影光学系3を通った被写体からの光束が、メインミラー4によりサブミラー5とファインダー6との方向に分割し、サブミラー5方向の光束はサブミラー5で反射され焦点検出装置9に入射するように構成されている。また、焦点検出装置9と信号をやり取りするレンズ駆動装置10、エリア選択装置12、起動装置11を備える。
【0012】
ボディ1は、カメラボディであり、以下に説明する装置、部材を備える。
レンズ2は、ボディ1に着脱可能に構成されており、レンズ2内の撮影光学系3により被写体からの光束をボディ1内に導く。
メインミラー5は、撮影光学系3からの光束をサブミラー5とファインダー6との方向に分割するためのハーフミラーである。
【0013】
サブミラー5は、メインミラー4を通過した光束を、ボディ1底方向に偏向し、撮影光学系3の予定焦点面の近傍に配置された焦点検出装置9に導くためのミラーである。
焦点検出装置9は、後述するエリア選択装置12により選択された撮影画面内の焦点検出エリアにおける撮影光学系の焦点調節状態を検出し、その検出結果に応じてレンズ駆動装置10を駆動制御するための装置である。後述する如く、焦点検出光学系7、イメージセンサー8およびマイクロコンピュータ90から構成されている。
【0014】
レンズ駆動装置10は、モーター等からなり、撮影光学系3を光軸方向に移動させて合焦状態を達成させる装置である。
起動装置11は、焦点検出装置9の焦点検出動作または自動焦点調節動作の起動をかけるための装置であって、例えばレリーズ動作を行うためのレリーズボタンと兼用される。レリーズボタンが開放されている場合には焦点検出装置9の焦点検出動作または自動焦点調節動作が禁止されており、レリーズボタンの開放から半押し状態への遷移により焦点検出装置9の焦点検出動作または自動焦点調節動作が起動され、レリーズボタンの全押しによりレリーズ動作が行われる。
【0015】
エリア選択装置12は、焦点検出装置9が撮影画面内の複数の焦点検出エリアにおいて焦点検出を行える場合に、マニュアルまたは自動的に特定の焦点検出エリアを選択する装置である。本実施例では、図2に示すように第1焦点検出エリア、第2焦点検出エリアの2つの焦点検出エリアが設けられており、そのうちの1つを選択する。
【0016】
以上の装置により、不図示のフィルム面上に被写体像を合焦することができる。
図2は、撮影画面内の焦点検出エリアを示す図である。
図2において、第1焦点検出エリアは後述する受光部80、81(第1受光部)に対応し、第2焦点検出エリアは受光部82、83(第2受光部)に対応する。
図3、図4を用いて図1における焦点検出装置9を説明する。
【0017】
図3は、焦点検出装置9の構成を示した図であり、図4は、焦点検出装置9内の焦点検出光学系7を示した図である。
図3において、焦点検出装置9は、大きく分けると、焦点検出光学系7と、イメージセンサー8と、マイクロコンピュータ90とから構成される。
まず、図4を用いて焦点検出光学系7を説明する。なお、図4には、図1における撮影光学系3と後述するイメージセンサー8との対応関係を説明するため、撮影光学系3、イメージセンサー8を図示している。
【0018】
焦点検出光学系7は、開口部70A、70Bを有する視野マスク71と、コンデンサーレンズ72A、72Bと、2対の絞り開口部73Aと74A、73Bと74Bを有する絞りマスク75と、2対の再結像レンズ76Aと77A、76Bと77Bとから構成される。
以上のような構成において、2対の絞り開口部73Aと74A、73Bと74Bはコンデンサーレンズ72A、72Bにより撮影光学系3の射出瞳近傍の面30の光軸に対して対称な1対の領域31、32に投影されている。この領域31、32を通る光束は、視野マスク71付近でまず一次像を形成する。視野マスク71の開口部70A,70Bに形成された一次像は更に、コンデンサーレンズ72A、72B、2対の絞り開口部73Aと74A、73Bと74Bを通り、2対の再結像レンズ76Aと77A、76Bと77Bにより後述するイメージセンサー8の受光部80、81上と受光部82、83上に2対の二次像として形成される。(実際の光軸は図1におけるサブミラー5により折り曲げられている)
次に、図3に戻りイメージセンサー8を説明する。
【0019】
イメージセンサー8は、電荷蓄積型のイメージセンサーであり、第1受光部と、第2受光部と、ピークホールド回路84と、制御回路85とからなる。
第1受光部は、それぞれ複数の画素からなる一対の受光部80、81であり、焦点検出光学系7からの光学的な被写体像を受け、電気的な被写体像信号を出力する。
【0020】
第2受光部は、第1受光部と同様な一対の受光部82、83である。
ピークホールド回路84は、出力ライン87に並列して配置され、第1受光部または第2受光部の被写体像信号が出力転送される間に、被写体像信号のピーク値(最も明るい部分に対応する信号値)を検出保持し、被写体像信号の出力転送が終了した時点で検出されたピーク値を出力する。
【0021】
制御回路85は、第1受光部、第2受光部における電荷蓄積の開始、終了および転送のための制御信号を発生する回路である。また、第1受光部、第2受光部をそれぞれ独立して制御する。
そして、これらイメージセンサー8を構成するものは、同一半導体基板上にワンチップとして実装される。
以上のように構成されたイメージセンサー8の動作を簡単に説明する。
【0022】
第1受光部、第2受光部は、焦点検出光学系7により第1受光部、第2受光部上に形成されたそれぞれ一対の被写体像を、制御回路87から出力される制御信号により所定の蓄積時間だけ電荷蓄積を行う。それぞれ1対の被写体像の強度分布に対応して蓄積された電荷は、それぞれの受光部に併設された周知のCCDシフトレジスタより、画素単位ごとアナログの被写体像信号として転送パルス信号に応じて出力ライン87からマイクロコンピュータ90にシリアル転送される。
【0023】
また、出力ライン87に第1受光部、第2受光部の出力が同時に出現しないように第1受光部、第2受光部の転送タイミングを制御回路85が制御する。
また、ピークホールド回路84により、被写体像信号の出力転送が終了した時点で検出されたピーク値を出力ライン87を介してマイクロコンピュータ90に出力する。
【0024】
そして受光部80上と81上の1対の二次像と受光部82上と83上の1対の二次像の間の相対的位置関係がそれぞれ撮影光学系3の焦点状態に応じて変化することになる。そして、出力されたそれぞれの対の二次像の相対的位置関係を検出することにより後述のマイクロコンピュータ90で撮影光学系3の焦点調節状態を検出する。
また、イメージセンサー8からの信号の出力タイミングは後の図5の説明で詳述する。
次に、マイクロコンピュータ90を説明する。
【0025】
マイクロコンピュータ90は、イメージセンサー8内の第1受光部、第2受光部の蓄積時間制御と焦点検出のための演算とを行うためのものであって、AD変換装置91と、焦点検出演算部92と、センサー制御部93とからなる。
AD変換装置91は、出力ライン85に接続され、被写体像信号およびピーク信号をAD変換する。エリア選択装置12により第1焦点検出エリアが選択されている場合には、第1受光部に対応する被写体像信号とピーク信号および第2受光部に対応するピーク信号をAD変換し、第2受光部に対応する被写体像信号はAD変換しない。またエリア選択装置12により第2焦点検出エリアが選択されている場合には、第2受光部に対応する被写体像信号とピーク信号および第1受光部に対応するピーク信号をAD変換し、第1受光部に対応する被写体像信号はAD変換しない。
【0026】
焦点検出演算部92は、エリア選択装置12により第1焦点検出エリアが選択されている場合には、第1受光部に対応するAD変換された被写体像データに基づき第1焦点検出エリアの焦点調節状態を検出する。またエリア選択装置12により第2焦点検出エリアが選択されている場合には、第2受光部に対応するAD変換された被写体像データに基づき第2焦点検出エリアの焦点調節状態を検出する。焦点検出については、すでに公知であるので、詳しい説明は行わない。
【0027】
センサー制御部93は、第1受光部、第2受光部から出力される被写体像信号の出力レベルがAD変換装置91のAD変換レンジのなかに適正に収まるように、第1受光部、第2受光部の蓄積時間を決定し、制御ライン86を介して制御回路85に指令を送り、第1受光部、第2受光部の蓄積時間を制御する。
第1受光部に対応するピーク信号のAD値をPA、該ピーク信号が得られた時の蓄積時間をTAP、第2受光部に対応するピーク信号のAD値をPB、該ピーク信号が得られた時の蓄積時間をTAB、目標ピーク値をPXとした場合に、第1受光部、第2受光部の次回の蓄積時間TAN、TBNは数式1で演算する。
【0028】
【数1】
TAN=TAP×PX/PA
TBN=TBP×PX/PB
このように次回の蓄積時間を決定することにより、次回のピーク値を目標値PXにすることが期待できる。
上記のように、選択されていない焦点検出エリアに対応する被写体像信号はAD変換する必要がなくなるので、その分マイクロコンピュータ90は別の仕事をすることができる。また選択されていない焦点検出エリアも被写体像信号レベルが適正になるように蓄積時間を制御されて動作しているので、焦点検出エリアを切り換えられた場合でも、すぐに適正なレベルの被写体像信号を得て焦点検出演算ができるので、応答性が向上する。
【0029】
また複数の受光部の出力ラインを共通にしたので、端子数を節約できるとともに、ピークホールド回路84は1つで済むという利点を有する。
またピークホールド回路84の出力ラインを被写体像信号の出力ラインと共通にしたので更に端子数が節約できる。
図5は、イメージセンサー8の出力のタイミングチャート図である。
【0030】
時刻T1に第1受光部の蓄積が終了して、第1受光部に蓄積された電荷の転送が開始される。時刻T1と時刻T2の間は画素毎の信号が転送パルス信号に応じて出力される。時刻T2に転送が終了すると、時刻T1から時刻T2の間に出力された被写体像信号のピーク値がピーク信号として出力される。また時刻T3に第2受光部の蓄積が終了して、第2受光部に蓄積された電荷の転送が開始されるとピーク信号の代わりに被写体像信号が出力され、時刻T3と時刻T4の間は画素毎の信号が転送パルス信号に応じて出力される。時刻T4に転送が終了すると、時刻T3から時刻T4の間に出力された被写体像信号のピーク値がピーク信号として出力される。
図6は、図3におけるピークホールド回路84の構成を示すブロック図である。
【0031】
ピークホールド回路84は、SW20、SW21、SW24、比較回路22、信号保持回路23、シーケンス回路25から構成される。
SW20は、シーケンス回路25からの制御信号により、被写体像信号をSW21に入力するか否かを切り換えるスイッチである。
SW21は、比較回路22からの制御信号により、SW20から入力される信号を信号保持回路23に入力するか否かを切り換えるスイッチである。
【0032】
SW24は、シーケンス回路25からの制御信号により、信号保持回路23から入力される信号または被写体像信号を切り換えて出力するためのスイッチである。
比較回路22は、シーケンス回路25からの制御信号により、SW20から入力される信号と信号保持回路23から入力される信号とを比較するための回路である。
【0033】
信号保持回路23は、シーケンス回路25からの制御信号により、SW21から入力される信号を保持し、比較回路22とSW24とに出力するための回路である。
シーケンス回路25は、制御回路85から被写体像信号の転送開始タイミングを表す転送開始信号、転送終了タイミングを表す転送終了信号、受光部を構成する画素毎の転送タイミングを表す転送パルス信号を受け、これらの信号に応じてSW20、比較回路22、信号保持回路23、SW24の動作を制御する。
次に図6のブロック図の動作を説明する。
【0034】
被写体像信号のラインはSW20とSW24に入力している。またSW24には信号保持回路23の出力も入力されている。シーケンス回路25は、被写体像信号が転送されている期間はSW20を接続し、被写体像信号をSW21と比較回路22に入力させるとともに、SW24を被写体像信号を出力させるよう選択する。
【0035】
シーケンス回路25は、転送開始信号を受けると信号保持回路をリセットし、保持信号の0レベルにする。信号保持回路23の出力は比較回路22に入力されており、比較回路22は被写体像信号の転送期間中に被写体像信号のレベルと信号保持回路23の出力信号のレベルを転送パルス信号に同期して画素毎に比較して、被写体像信号のレベルが信号保持回路23の出力信号のレベルを越えた場合にはSW21を導通させて、該被写体像信号を信号保持回路23に保持させるという動作を繰り返す。このような動作を繰り返すと結局被写体像信号の転送終了時には信号保持回路23には被写体像信号のピーク信号が保持されることになる。
【0036】
シーケンス回路25は、転送終了信号に応じて、SW24を信号保持回路23の保持信号を出力させるように選択する。
従って被写体像信号の転送終了に応じて被写体像信号のピーク値が出力されることになる。
図7は、マイクロコンピュータ90の動作フローチャート図である。
【0037】
図7を用いてマイクロコンピュータ90の動作を説明する。
ステップS100では、電源ONによりステップS101に進む。
ステップS101では、第1受光部80、81の電荷蓄積動作を行わせる。蓄積時間は電源ON直後であれば固定値または不図示の測光装置の出力に応じた値であり、電源ON直後以外であれば後述するステップS107で数式1により決定された蓄積時間TANを採用する。この時の蓄積時間をTAPとして保存する。
【0038】
ステップS102では、レリーズボタンが半押しされているかいなかをテストし、レリーズボタンが開放状態になっている場合には、第1受光部に対応する第1焦点検出エリアの焦点検出を行わずにステップ106に進み、半押しされている場合には焦点検出動作または自動焦点調節動作が起動されたとしてステップS103に進む。
【0039】
ステップS103では、エリア選択装置12により第1焦点検出エリア即ち第1受光部が選択されているか否かをテストし、第1受光部が選択されている場合にはステップS104に進み、選択されていない場合には第1受光部に対応する第1焦点検出エリアの焦点検出を行わずにステップ106に進む。
ステップS104では被写体像信号を画素毎にAD変換する。
【0040】
ステップS105では得られたAD変換データに基づき周知の像ズレ検出演算を行い、第1焦点検出エリアの焦点調節状態を検出する。
ステップS106では被写体像信号の転送終了後に出現するピーク信号をAD変換し、ピーク値PAを求める。
ステップS107ではピーク値PAと蓄積時間TAPから数式1に基づき次回の蓄積時間TANを計算し保存し,ステップS108に進む。
【0041】
ステップS108では、第2受光部82、83の電荷蓄積動作を行わせる。蓄積時間は電源ON直後であれば固定値または不図示の測光装置の出力に応じた値であり、電源ON直後以外であれば後述するステップS114で数式1により決定された蓄積時間TBNを採用する。この時の蓄積時間をTBPとして保存する。
【0042】
ステップS109では、レリーズボタンが半押しされているかいなかをテストし、レリーズボタンが開放状態になっている場合には、第2受光部に対応する第2焦点検出エリアの焦点検出を行わずにステップ113に進み、半押しされている場合には焦点検出動作または自動焦点調節動作が起動されたとしてステップS110に進む。
【0043】
ステップS110では、エリア選択装置12により第2焦点検出エリア即ち第2受光部が選択されているか否かをテストし、第2受光部が選択されている場合にはステップS111に進み、選択されていない場合には第2受光部に対応する第2焦点検出エリアの焦点検出を行わずにステップ113に進む。
ステップS111では、被写体像信号を画素毎にAD変換する。
【0044】
ステップS112では得られたAD変換データに基づき周知の像ズレ検出演算を行い、第2焦点検出エリアの焦点調節状態を検出する。
ステップS113では、被写体像信号の転送終了後に出現するピーク信号をAD変換し、ピーク値PBを求める。
ステップS114では、ピーク値PBと蓄積時間TBPから数式1に基づき次回の蓄積時間TBNを計算し保存する。そしてステップ101に戻り、以上の動作を繰り返す。
以上の実施例においては、被写体像のピーク値を検出する回路をイメージセンサーに備えて、被写体像信号の転送終了後に検出されたピーク値を外部に出力し、外部制御回路は該ピーク値を用いてイメージセンサーの蓄積時間を制御するようになっていたが、一般的には被写体像信号のピーク値以外の被写体像信号の特性を表すデータをイメージセンサー内蔵の特性値検出回路で検出し、被写体像信号の転送終了後に検出された特性値を外部に出力し、外部制御回路は該特性値に基づいてイメージセンサーの次回蓄積時間を制御するようにしてもよい。
以下に被写体像信号の平均値を用いて蓄積時間を制御する場合を説明する。
【0045】
被写体像信号の平均値を用いて蓄積時間を制御する場合は、今回の被写体像信号の平均値をSP、今回の蓄積時間をTP、次回の目標平均値をSXとすれば、次回の蓄積時間TNは数式2のように演算することができる。
【0046】
【数2】
TN=TP×SX/SP
このように次回の蓄積時間を決定することにより、次回の被写体像の平均値を目標値SXにすることが期待できる。
図8は、平均値による蓄積時間制御を行う場合に、イメージセンサー8に内蔵される平均値検出回路の構成を示すブロック図である。この平均検出回路と図3のピークホールド回路84とを入れ換えることにより実施できる。
【0047】
平均値検出回路は、SW30、SW32、加算回路31、シーケンス回路33から構成される。
SW30は、シーケンス回路33からの制御信号により、被写体像信号を加算回路31に入力するか否かを切り換えるスイッチである。
SW32は、シーケンス回路33からの制御信号により、加算回路32から入力される信号または被写体像信号を切り換えて出力するためのスイッチである。
【0048】
加算回路31は、シーケンス回路33からの制御信号により、SW30から入力される信号を加算して加算信号をSW32に出力するための回路である。
シーケンス回路33は、制御回路85から被写体像信号の転送開始タイミングを表す転送開始信号、転送終了タイミングを表す転送終了信号、受光部を構成する画素毎の転送タイミングを表す転送パルス信号を受け、これらの信号に応じてSW30、加算回路31、SW32の動作を制御するための回路である。
【0049】
次に、図8の平均値検出回路の動作を説明する。
被写体像信号のラインはSW30とSW32に入力している。またSW32には加算回路23の出力も入力されている。シーケンス回路33は被写体像信号が転送されている期間はSW30を接続し、加算回路31に入力させるとともに、SW32を被写体像信号を出力させるよう選択する。
【0050】
シーケンス回路33は転送開始信号を受けると加算回路をリセットさせ、加算回路31の加算信号を0レベルにする。
加算回路31は転送パルス信号に同期して画素毎の出力を総画素数で徐した値を加算していく。このような動作を繰り返すと結局被写体像信号の転送終了時には加算回路31は被写体像信号の平均値に応じた信号が保持されることになる。
【0051】
シーケンス回路33は転送終了信号に応じて、SW32を加算回路31の保持信号を出力させるように選択する。
従って被写体像信号の転送終了に応じて被写体像信号の平均値が出力されることになる。
また、以下に特性値として被写体像信号のコントラスト最大値(隣接または数画素離れた画素出力の差の絶対値の最大値)を用いて蓄積時間を制御する場合を説明する。
【0052】
特性値として被写体像信号のコントラスト最大値を用いて蓄積時間を制御する場合は、今回の被写体像信号のコントラスト最大値をCP、今回の蓄積時間をTP、次回の目標コントラスト最大値をCXとすれば、次回の蓄積時間TNは数式3のように演算することができる。
【0053】
【数3】
TN=TP×CX/CP
このように次回の蓄積時間を決定することにより、次回の被写体像のコントラスト最大値を目標値CXにすることが期待できる。
図9は、コントラスト最大値による蓄積時間制御を行う場合に、イメージセンサー8に内蔵されるコントラスト最大値検出回路の一部の構成を示すブロック図である。
【0054】
コントラスト最大値検出回路は、図6に示すピークホールド回路84に、生の被写体像信号の代わりにコントラスト信号を入力することで達成され、図6のSW20の出力ラインに図9のブロックを付加すればよい。
図9において、コントラスト最大値検出回路は、1画素デレィ回路40、差分回路41、絶対値化回路42から構成される。
【0055】
1画素デレィ回路40は、入力された被写体像信号を1画素分だけデレィさせるための回路である。
差分回路41は、被写体像信号と、1画素デレィ回路40からのデレィされた被写体像信号との差分をとるための回路である。
絶対値化回路42は、差分回路41の出力を絶対値化して出力するための回路である。
【0056】
被写体像信号は1画素デレィ回路40と差分回路41に入力される。
図9のブロックを図6のブロックに付加することにより、被写体像信号の転送終了に応じて被写体像信号のコントラストの最大値が出力されることになる。
以上の実施例においては、ピーク値等の被写体像信号の特性値を一対の受光部の両方(例えば受光部80、81の両方)から抽出するとして説明をしたが、一対の受光部の一方のみ(例えば受光部80、81の一方)から抽出するようにしても構わない。
【0057】
また特性値検出装置の出力と被写体像信号の出力を共通にしていたが、別々であっても構わない。
また特性値検出装置をイメージセンサーとワンチップ化した場合について説明したが、イメージセンサーの外部に別チップで構成しても構わない。
また撮影光学系を通った光束により焦点検出を行う焦点検出システムについて説明したが、いわゆる三角測量方式のパッシブ型の距離測定システムに対しても応用が可能であることは言うまでもない。
【0058】
例えば距離検出光学系として基線長隔てて配置された、被写体像を形成するための2つのレンズを配置し、また該レンズの後方の結像面近傍に1対の電荷蓄積型の受光部を配置し、2つのレンズにより形成された2つの被写体像を受光し、被写体像の強度分布に応じた被写体像信号を出力させるとともに、該被写体像信号をAD変換したデータから、上記一対の被写体像の相対的間隔を算出し、該相対間隔と、レンズと受光部間の距離および基線長から被写体までの距離を算出するとともに、該被写体像信号の特性値を検出、保持し、特性信号として出力する特性値検出装置を設け、該特性信号をAD変換した値に基づいて受光部の電荷蓄積時間を制御するようにしてもよい。
【0059】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来イメージセンサーの全ての画素信号をAD変換して焦点調節状態の演算と電荷蓄積型イメージセンサーの蓄積制御を行っていたものに対し、選択されていない焦点検出領域に対しては、特性値検出手段からの特性値のみをAD変換してイメージセンサーの蓄積制御を行うことができるので、不要な焦点調節状態の演算のための信号までAD変換するような従来の画素信号のAD変換に必要とされた処理時間を他の処理にむけることができ、システムの応答性の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図2】撮影画面における焦点検出領域の配置を示す図である。
【図3】焦点検出装置の構成を示すブロック図である。
【図4】焦点検出光学系の構成を示す斜視図である。
【図5】イメージセンサーの出力を示すタイムチャートである。
【図6】ピークホールド回路の構成を示すブロック図である。
【図7】マイクロコンピュータの動作フローチャートである。
【図8】平均値検出回路の構成を示すブロック図である。
【図9】コントラスト最大値検出回路の構成の一部を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 ボディ
2 レンズ
3 撮影光学系
4 メインミラー
5 サブミラー
6 ファインダー
7 焦点検出光学系
8 電荷蓄積型イメージセンサー
9 焦点検出装置
10 レンズ駆動装置
11 起動装置
12 エリア選択装置
84 ピークホールド回路
90 マイクロコンピュータ
91 AD変換装置
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a focus detection apparatus that detects a focus adjustment state of a plurality of focus detection areas.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a focus detection device and a distance detection device using an image sensor are known. The operations in these focus detection devices and distance detection devices are usually performed in the following steps.
A subject image signal is serially output to the microcomputer from the charge storage type image sensor.
[0003]
The subject image signal is AD converted by the AD conversion means built in the microcomputer to become subject image data.
The microcomputer performs arithmetic processing on the subject image data subjected to AD conversion, and calculates the focus state and subject distance.
The charge of the next charge storage type image sensor is set so that the level of the subject image signal is optimal for focus state and distance detection according to the characteristic values (peak value, average value, contrast value) of the subject image data after AD conversion. Control the accumulation time.
[0004]
Repeat the above steps.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the focus detection device and the distance detection device as described above, in order to control the charge accumulation time of the next charge accumulation type image sensor based on the current subject image data, even when focus detection and distance detection are not performed. In order to improve the responsiveness when focus detection or distance detection is activated, the charge accumulation type image sensor is always operated, the subject image data is taken in, the accumulation time of the charge accumulation type image sensor is controlled, and the subject It was necessary to make the level of the image signal appropriate for focus state and distance detection.
[0006]
After focus detection and distance detection are activated, the charge accumulation type image sensor is operated, the subject image data is captured, the accumulation time of the charge accumulation type image sensor is controlled, and the level of the subject image signal is detected as the focus state and distance detection. If it is set to be appropriate, the loop consisting of the above steps must be repeated several times until the level of the subject image signal becomes appropriate, and the responsiveness of focus detection and distance detection will deteriorate. It is.
[0007]
On the other hand, the microcomputer that performs AD conversion of the subject image signal is used for processing for other purposes (for example, exposure calculation) when focus detection or distance detection is not performed, so even when focus detection or distance detection is not performed. In preparation for the start of focus detection or distance detection, performing AD conversion of all pixel signals from the image sensor and taking in subject image data at all times reduces the processing speed for other processing and increases responsiveness. There was a drawback of being lowered.
[0008]
In addition, there are a plurality of focus detection areas and distance detection areas, and even when focus detection and distance detection are performed only in the area selected from them, they are not selected in parallel with the focus detection or distance detection of the selected area. It is a burden on the microcomputer to perform the above-described operation for capturing the subject image data in the area, and there is a problem that the responsiveness of the focus detection and the distance detection operation deteriorates.
Therefore, the present invention solves the above problem, and when the focus detection and distance detection are not performed, the accumulation time of the charge accumulation type image sensor is controlled so that the level of the subject image signal is appropriate for the focus state and distance detection. Therefore, an object of the present invention is to provide a focus detection device or a distance detection device using a charge storage type image sensor that does not require AD conversion of all subject image signals from the charge storage type sensor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A focus detection apparatus according to the present invention has a plurality of focus detection areas, and an analog signal and a characteristic value output in accordance with charges accumulated in a charge accumulation type image sensor provided corresponding to each focus detection area. Of the signals, for the selected focus detection area, analog signals and characteristic values are converted into digital signals to determine the focus adjustment state in the selected focus detection area, and the charge accumulation time is controlled and selected. For a focus detection region that has not been selected, only the characteristic value signal is converted into a digital signal to control the charge accumulation time for the focus detection region that has not been selected.
[0010]
(Function)
In the present invention, it is possible to control the charge accumulation time by converting only the characteristic value into a digital signal for the focus area that is not selected from the output from the charge accumulation type image sensor.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a configuration diagram when a focus detection apparatus according to an embodiment of the present invention is used in a camera.
In FIG. 1, the apparatus splits a light beam from a subject passing through a photographing optical system 3 in a lens 2 into a direction of a sub mirror 5 and a viewfinder 6 by a main mirror 4, and a light beam in the direction of the sub mirror 5 is reflected by the sub mirror 5. Then, it is configured to enter the focus detection device 9. In addition, a lens driving device 10, an area selection device 12, and an activation device 11 that exchange signals with the focus detection device 9 are provided.
[0012]
The body 1 is a camera body and includes an apparatus and members described below.
The lens 2 is configured to be detachable from the body 1, and guides the light flux from the subject into the body 1 by the photographing optical system 3 in the lens 2.
The main mirror 5 is a half mirror for dividing the light beam from the photographing optical system 3 in the direction of the sub mirror 5 and the viewfinder 6.
[0013]
The sub mirror 5 is a mirror that deflects the light beam that has passed through the main mirror 4 toward the bottom of the body 1 and guides it to the focus detection device 9 that is disposed in the vicinity of the planned focal plane of the photographing optical system 3.
The focus detection device 9 detects the focus adjustment state of the imaging optical system in the focus detection area in the imaging screen selected by the area selection device 12 described later, and drives and controls the lens driving device 10 according to the detection result. It is a device. As will be described later, it is composed of a focus detection optical system 7, an image sensor 8, and a microcomputer 90.
[0014]
The lens driving device 10 includes a motor and the like, and is a device that achieves a focused state by moving the photographing optical system 3 in the optical axis direction.
The activation device 11 is a device for activating the focus detection operation or the automatic focus adjustment operation of the focus detection device 9, and is also used as, for example, a release button for performing a release operation. When the release button is released, the focus detection operation or the automatic focus adjustment operation of the focus detection device 9 is prohibited, and the focus detection operation of the focus detection device 9 or by the transition from the release button release to the half-pressed state. The automatic focus adjustment operation is activated, and the release operation is performed by fully pressing the release button.
[0015]
The area selection device 12 is a device that manually or automatically selects a specific focus detection area when the focus detection device 9 can perform focus detection in a plurality of focus detection areas in the shooting screen. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, two focus detection areas, a first focus detection area and a second focus detection area, are provided, and one of them is selected.
[0016]
With the above apparatus, a subject image can be focused on a film surface (not shown).
FIG. 2 is a diagram showing a focus detection area in the photographing screen.
In FIG. 2, the first focus detection area corresponds to light receiving units 80 and 81 (first light receiving unit) described later, and the second focus detection area corresponds to light receiving units 82 and 83 (second light receiving unit).
The focus detection apparatus 9 in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0017]
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the focus detection device 9, and FIG. 4 is a diagram illustrating the focus detection optical system 7 in the focus detection device 9.
In FIG. 3, the focus detection device 9 is roughly composed of a focus detection optical system 7, an image sensor 8, and a microcomputer 90.
First, the focus detection optical system 7 will be described with reference to FIG. 4 illustrates the imaging optical system 3 and the image sensor 8 in order to explain the correspondence between the imaging optical system 3 in FIG. 1 and an image sensor 8 described later.
[0018]
The focus detection optical system 7 includes a field mask 71 having openings 70A and 70B, condenser lenses 72A and 72B, a diaphragm mask 75 having two pairs of aperture openings 73A and 74A, and 73B and 74B, The imaging lenses 76A and 77A, and 76B and 77B are included.
In the configuration as described above, the two pairs of aperture openings 73A and 74A, 73B and 74B are a pair of regions symmetrical to the optical axis of the surface 30 near the exit pupil of the photographing optical system 3 by the condenser lenses 72A and 72B. 31 and 32 are projected. A light beam passing through the regions 31 and 32 first forms a primary image near the field mask 71. The primary image formed in the openings 70A and 70B of the field mask 71 further passes through the condenser lenses 72A and 72B, the two pairs of aperture openings 73A and 74A, and 73B and 74B, and the two pairs of re-imaging lenses 76A and 77A. , 76B and 77B form two pairs of secondary images on the light receiving portions 80 and 81 and the light receiving portions 82 and 83 of the image sensor 8 described later. (The actual optical axis is bent by the sub-mirror 5 in FIG. 1)
Next, returning to FIG. 3, the image sensor 8 will be described.
[0019]
The image sensor 8 is a charge storage type image sensor, and includes a first light receiving unit, a second light receiving unit, a peak hold circuit 84, and a control circuit 85.
The first light receiving unit is a pair of light receiving units 80 and 81 each including a plurality of pixels, and receives an optical subject image from the focus detection optical system 7 and outputs an electrical subject image signal.
[0020]
The second light receiving unit is a pair of light receiving units 82 and 83 similar to the first light receiving unit.
The peak hold circuit 84 is arranged in parallel with the output line 87 and corresponds to the peak value of the subject image signal (corresponding to the brightest part) while the subject image signal of the first light receiving unit or the second light receiving unit is output and transferred. Signal value) is detected and held, and the peak value detected at the time when the output transfer of the subject image signal is completed is output.
[0021]
The control circuit 85 is a circuit that generates control signals for the start, end, and transfer of charge accumulation in the first light receiving unit and the second light receiving unit. Further, the first light receiving unit and the second light receiving unit are controlled independently.
And what constitutes these image sensors 8 is mounted as one chip on the same semiconductor substrate.
The operation of the image sensor 8 configured as described above will be briefly described.
[0022]
The first light receiving unit and the second light receiving unit are configured to output a pair of subject images formed on the first light receiving unit and the second light receiving unit by the focus detection optical system 7 according to a control signal output from the control circuit 87. Charge accumulation is performed for the accumulation time. The charges accumulated corresponding to the intensity distribution of each pair of subject images are output according to the transfer pulse signal as analog subject image signals for each pixel unit from a well-known CCD shift register provided in each light receiving unit. Serial transfer from the line 87 to the microcomputer 90 is performed.
[0023]
Further, the control circuit 85 controls the transfer timing of the first light receiving unit and the second light receiving unit so that the outputs of the first light receiving unit and the second light receiving unit do not appear simultaneously on the output line 87.
In addition, the peak hold circuit 84 outputs the peak value detected when the output transfer of the subject image signal is completed to the microcomputer 90 via the output line 87.
[0024]
The relative positional relationship between the pair of secondary images on the light receiving portions 80 and 81 and the pair of secondary images on the light receiving portions 82 and 83 changes according to the focus state of the photographing optical system 3, respectively. Will do. Then, by detecting the relative positional relationship between each output pair of secondary images, the microcomputer 90 described later detects the focus adjustment state of the photographing optical system 3.
Further, the output timing of the signal from the image sensor 8 will be described in detail with reference to FIG.
Next, the microcomputer 90 will be described.
[0025]
The microcomputer 90 is for performing accumulation time control and focus detection calculation of the first light receiving unit and the second light receiving unit in the image sensor 8, and includes an AD conversion device 91 and a focus detection calculation unit. 92 and a sensor control unit 93.
The AD converter 91 is connected to the output line 85 and AD converts the subject image signal and the peak signal. When the first focus detection area is selected by the area selecting device 12, the subject image signal corresponding to the first light receiving unit, the peak signal, and the peak signal corresponding to the second light receiving unit are AD-converted to obtain the second light receiving The subject image signal corresponding to the part is not AD converted. When the second focus detection area is selected by the area selection device 12, the subject image signal corresponding to the second light receiving unit, the peak signal, and the peak signal corresponding to the first light receiving unit are AD-converted, and the first The subject image signal corresponding to the light receiving unit is not AD converted.
[0026]
The focus detection calculation unit 92 adjusts the focus of the first focus detection area based on the subject image data subjected to AD conversion corresponding to the first light receiving unit when the area selection device 12 selects the first focus detection area. Detect state. When the second focus detection area is selected by the area selection device 12, the focus adjustment state of the second focus detection area is detected based on the subject image data subjected to AD conversion corresponding to the second light receiving unit. Since focus detection is already known, it will not be described in detail.
[0027]
The sensor control unit 93 includes the first light receiving unit and the second light receiving unit so that the output level of the subject image signal output from the first light receiving unit and the second light receiving unit is appropriately within the AD conversion range of the AD conversion device 91. The accumulation time of the light receiving unit is determined, and a command is sent to the control circuit 85 via the control line 86 to control the accumulation time of the first light receiving unit and the second light receiving unit.
The AD value of the peak signal corresponding to the first light receiving unit is PA, the accumulation time when the peak signal is obtained is TAP, the AD value of the peak signal corresponding to the second light receiving unit is PB, and the peak signal is obtained. When the accumulation time at this time is TAB and the target peak value is PX, the next accumulation times TAN and TBN of the first light receiving unit and the second light receiving unit are calculated by Equation 1.
[0028]
[Expression 1]
TAN = TAP × PX / PA
TBN = TBP × PX / PB
Thus, by determining the next accumulation time, it can be expected that the next peak value becomes the target value PX.
As described above, the subject image signal corresponding to the focus detection area that is not selected does not need to be AD-converted, so that the microcomputer 90 can perform another work correspondingly. In addition, the focus detection area that has not been selected operates with the accumulation time controlled so that the subject image signal level is appropriate, so even if the focus detection area is switched, the subject image signal of the appropriate level is immediately available. Therefore, the focus detection calculation can be performed, so that the responsiveness is improved.
[0029]
Further, since the output lines of the plurality of light receiving sections are made common, the number of terminals can be saved, and there is an advantage that only one peak hold circuit 84 is required.
Further, since the output line of the peak hold circuit 84 is made common with the output line of the subject image signal, the number of terminals can be further saved.
FIG. 5 is a timing chart of the output of the image sensor 8.
[0030]
At time T1, the accumulation of the first light receiving unit is completed, and the transfer of the charge accumulated in the first light receiving unit is started. Between time T1 and time T2, a signal for each pixel is output according to the transfer pulse signal. When the transfer ends at time T2, the peak value of the subject image signal output between time T1 and time T2 is output as a peak signal. When the accumulation of the second light receiving unit is completed at time T3 and the transfer of the charge accumulated in the second light receiving unit is started, a subject image signal is output instead of the peak signal, and between time T3 and time T4. The signal for each pixel is output according to the transfer pulse signal. When the transfer ends at time T4, the peak value of the subject image signal output between time T3 and time T4 is output as a peak signal.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the peak hold circuit 84 in FIG.
[0031]
The peak hold circuit 84 includes SW20, SW21, SW24, a comparison circuit 22, a signal holding circuit 23, and a sequence circuit 25.
The SW 20 is a switch for switching whether or not to input a subject image signal to the SW 21 according to a control signal from the sequence circuit 25.
The SW 21 is a switch for switching whether or not a signal input from the SW 20 is input to the signal holding circuit 23 according to a control signal from the comparison circuit 22.
[0032]
The SW 24 is a switch for switching and outputting a signal input from the signal holding circuit 23 or a subject image signal according to a control signal from the sequence circuit 25.
The comparison circuit 22 is a circuit for comparing a signal input from the SW 20 and a signal input from the signal holding circuit 23 by a control signal from the sequence circuit 25.
[0033]
The signal holding circuit 23 is a circuit for holding a signal input from the SW 21 according to a control signal from the sequence circuit 25 and outputting the signal to the comparison circuit 22 and the SW 24.
The sequence circuit 25 receives, from the control circuit 85, a transfer start signal indicating the transfer start timing of the subject image signal, a transfer end signal indicating the transfer end timing, and a transfer pulse signal indicating the transfer timing for each pixel constituting the light receiving unit. The operation of the SW 20, the comparison circuit 22, the signal holding circuit 23, and the SW 24 is controlled in accordance with the signal.
Next, the operation of the block diagram of FIG. 6 will be described.
[0034]
The subject image signal line is input to SW20 and SW24. The output of the signal holding circuit 23 is also input to the SW 24. The sequence circuit 25 connects the SW 20 during the period in which the subject image signal is transferred, selects the subject image signal to be input to the SW 21 and the comparison circuit 22, and selects the SW 24 to output the subject image signal.
[0035]
Upon receiving the transfer start signal, the sequence circuit 25 resets the signal holding circuit and sets the holding signal to the 0 level. The output of the signal holding circuit 23 is input to the comparison circuit 22, and the comparison circuit 22 synchronizes the level of the subject image signal and the level of the output signal of the signal holding circuit 23 with the transfer pulse signal during the transfer period of the subject image signal. Compared with each pixel, when the level of the subject image signal exceeds the level of the output signal of the signal holding circuit 23, the SW 21 is turned on to hold the subject image signal in the signal holding circuit 23. repeat. If such an operation is repeated, the peak signal of the subject image signal is held in the signal holding circuit 23 at the end of the transfer of the subject image signal.
[0036]
The sequence circuit 25 selects the SW 24 to output the holding signal of the signal holding circuit 23 according to the transfer end signal.
Accordingly, the peak value of the subject image signal is output in accordance with the end of the transfer of the subject image signal.
FIG. 7 is an operation flowchart of the microcomputer 90.
[0037]
The operation of the microcomputer 90 will be described with reference to FIG.
In step S100, the process proceeds to step S101 when the power is turned on.
In step S101, the charge accumulation operation of the first light receiving units 80 and 81 is performed. The storage time is a fixed value or a value according to the output of a photometric device (not shown) immediately after the power is turned on, and if it is not immediately after the power is turned on, the storage time TAN determined by Equation 1 in step S107 described later is adopted. . The accumulation time at this time is stored as TAP.
[0038]
In step S102, it is tested whether or not the release button is half-pressed. If the release button is in the open state, step detection is not performed in the first focus detection area corresponding to the first light receiving unit. In step 106, if the button is half-pressed, the focus detection operation or the automatic focus adjustment operation is activated.
[0039]
In step S103, it is tested whether or not the first focus detection area, that is, the first light receiving unit is selected by the area selecting device 12, and if the first light receiving unit is selected, the process proceeds to step S104, where it is selected. If not, the process proceeds to step 106 without performing focus detection in the first focus detection area corresponding to the first light receiving unit.
In step S104, the subject image signal is AD converted for each pixel.
[0040]
In step S105, a known image shift detection calculation is performed based on the obtained AD conversion data to detect the focus adjustment state of the first focus detection area.
In step S106, the peak signal PA that appears after completion of the transfer of the subject image signal is AD-converted to obtain the peak value PA.
In step S107, the next storage time TAN is calculated and stored from the peak value PA and the storage time TAP based on Equation 1, and the process proceeds to step S108.
[0041]
In step S108, the charge accumulation operation of the second light receiving portions 82 and 83 is performed. The storage time is a fixed value or a value according to the output of a photometric device (not shown) immediately after the power is turned on, and the storage time TBN determined by Equation 1 in step S114 to be described later is adopted if it is not immediately after the power is turned on. . The accumulation time at this time is stored as TBP.
[0042]
In step S109, it is tested whether or not the release button is half-pressed. If the release button is in the open state, step detection is not performed in the second focus detection area corresponding to the second light receiving unit. Proceed to 113, and if it is half-pressed, the focus detection operation or automatic focus adjustment operation is activated, and the flow proceeds to step S110.
[0043]
In step S110, it is tested whether or not the second focus detection area, that is, the second light receiving unit is selected by the area selection device 12, and if the second light receiving unit is selected, the process proceeds to step S111 and is selected. If not, the process proceeds to step 113 without performing focus detection in the second focus detection area corresponding to the second light receiving unit.
In step S111, the subject image signal is AD converted for each pixel.
[0044]
In step S112, a known image shift detection calculation is performed based on the obtained AD conversion data, and the focus adjustment state of the second focus detection area is detected.
In step S113, the peak signal that appears after the transfer of the subject image signal is AD-converted to obtain the peak value PB.
In step S114, the next accumulation time TBN is calculated from the peak value PB and the accumulation time TBP based on Equation 1 and stored. Then, returning to step 101, the above operation is repeated.
In the above embodiment, the image sensor is provided with a circuit for detecting the peak value of the subject image, and the peak value detected after the transfer of the subject image signal is output to the outside, and the external control circuit uses the peak value. However, in general, data representing the characteristics of the subject image signal other than the peak value of the subject image signal is detected by the characteristic value detection circuit built in the image sensor to control the subject. The characteristic value detected after completion of the transfer of the image signal may be output to the outside, and the external control circuit may control the next accumulation time of the image sensor based on the characteristic value.
The case where the accumulation time is controlled using the average value of the subject image signal will be described below.
[0045]
When the accumulation time is controlled using the average value of the subject image signal, the next accumulation time can be determined by setting SP as the average value of the current subject image signal, TP as the current accumulation time, and SX as the next target average value. TN can be calculated as shown in Equation 2.
[0046]
[Expression 2]
TN = TP × SX / SP
By determining the next accumulation time in this way, it can be expected that the average value of the next subject image becomes the target value SX.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an average value detection circuit built in the image sensor 8 when the accumulation time control by the average value is performed. This average detection circuit can be implemented by replacing the peak hold circuit 84 of FIG.
[0047]
The average value detection circuit includes SW30, SW32, an addition circuit 31, and a sequence circuit 33.
The SW 30 is a switch for switching whether or not to input a subject image signal to the adding circuit 31 according to a control signal from the sequence circuit 33.
The SW 32 is a switch for switching and outputting the signal input from the adder circuit 32 or the subject image signal according to the control signal from the sequence circuit 33.
[0048]
The adder circuit 31 is a circuit for adding the signals input from the SW 30 according to the control signal from the sequence circuit 33 and outputting the added signal to the SW 32.
The sequence circuit 33 receives, from the control circuit 85, a transfer start signal that represents the transfer start timing of the subject image signal, a transfer end signal that represents the transfer end timing, and a transfer pulse signal that represents the transfer timing for each pixel constituting the light receiving unit. This is a circuit for controlling the operation of SW30, adder circuit 31, and SW32 in accordance with the signal.
[0049]
Next, the operation of the average value detection circuit of FIG. 8 will be described.
The line of the subject image signal is input to SW30 and SW32. The output of the adder circuit 23 is also input to the SW 32. The sequence circuit 33 connects the SW 30 during the period in which the subject image signal is transferred, inputs it to the adder circuit 31, and selects the SW 32 to output the subject image signal.
[0050]
When the sequence circuit 33 receives the transfer start signal, the sequence circuit 33 resets the addition circuit and sets the addition signal of the addition circuit 31 to 0 level.
The adding circuit 31 adds a value obtained by gradually reducing the output for each pixel by the total number of pixels in synchronization with the transfer pulse signal. If such an operation is repeated, the adder circuit 31 will eventually hold a signal corresponding to the average value of the subject image signal when the transfer of the subject image signal is completed.
[0051]
The sequence circuit 33 selects the SW 32 so that the holding signal of the adder circuit 31 is output in accordance with the transfer end signal.
Therefore, the average value of the subject image signal is output in accordance with the end of the transfer of the subject image signal.
In the following, a case will be described in which the accumulation time is controlled using the maximum contrast value of the subject image signal (maximum absolute value of the difference between adjacent or separated pixel outputs) as the characteristic value.
[0052]
When the accumulation time is controlled using the maximum contrast value of the subject image signal as the characteristic value, the maximum contrast value of the current subject image signal is CP, the current accumulation time is TP, and the next target contrast maximum value is CX. For example, the next accumulation time TN can be calculated as shown in Equation 3.
[0053]
[Equation 3]
TN = TP × CX / CP
By determining the next accumulation time in this way, it can be expected that the next maximum contrast value of the subject image will be the target value CX.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a part of the contrast maximum value detection circuit built in the image sensor 8 when the accumulation time control by the contrast maximum value is performed.
[0054]
The maximum contrast value detection circuit is achieved by inputting a contrast signal instead of the raw subject image signal to the peak hold circuit 84 shown in FIG. 6, and the block shown in FIG. 9 is added to the output line of the SW 20 in FIG. That's fine.
In FIG. 9, the contrast maximum value detection circuit includes a one-pixel delay circuit 40, a difference circuit 41, and an absolute value conversion circuit 42.
[0055]
The one-pixel delay circuit 40 is a circuit for delaying the input subject image signal by one pixel.
The difference circuit 41 is a circuit for obtaining a difference between the subject image signal and the delayed subject image signal from the one-pixel delay circuit 40.
The absolute value circuit 42 is a circuit for converting the output of the difference circuit 41 into an absolute value and outputting it.
[0056]
The subject image signal is input to the one-pixel delay circuit 40 and the difference circuit 41.
By adding the block of FIG. 9 to the block of FIG. 6, the maximum value of the contrast of the subject image signal is output according to the end of the transfer of the subject image signal.
In the above embodiment, the characteristic value of the subject image signal such as the peak value has been described as being extracted from both of the pair of light receiving units (for example, both of the light receiving units 80 and 81). (For example, one of the light receiving units 80 and 81) may be extracted.
[0057]
Further, although the output of the characteristic value detection device and the output of the subject image signal are made common, they may be different.
Further, although the case where the characteristic value detection device is integrated with the image sensor as one chip has been described, it may be configured as a separate chip outside the image sensor.
Although the focus detection system that performs focus detection using a light beam that has passed through the photographing optical system has been described, it goes without saying that the present invention can also be applied to a so-called triangulation type passive distance measurement system.
[0058]
For example, two lenses for forming a subject image are arranged as a distance detection optical system separated by a base line length, and a pair of charge storage type light receiving parts are arranged in the vicinity of the imaging plane behind the lenses. And receiving two subject images formed by the two lenses, outputting a subject image signal corresponding to the intensity distribution of the subject image, and converting the subject image signal from data obtained by AD conversion of the pair of subject images. Calculate the relative interval, calculate the relative interval, the distance between the lens and the light receiving unit and the distance from the base line to the subject, detect and hold the characteristic value of the subject image signal, and output it as a characteristic signal A characteristic value detection device may be provided, and the charge accumulation time of the light receiving unit may be controlled based on a value obtained by AD converting the characteristic signal.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, all the pixel signals of the conventional image sensor are AD-converted to perform the calculation of the focus adjustment state and the accumulation control of the charge accumulation type image sensor. For the detection region, only the characteristic value from the characteristic value detecting means can be AD converted to control the accumulation of the image sensor, so that the AD conversion is performed up to a signal for calculating an unnecessary focus adjustment state. The processing time required for AD conversion of the conventional pixel signal can be directed to other processing, and improvement in system responsiveness can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement of focus detection areas on a shooting screen.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a focus detection apparatus.
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a focus detection optical system.
FIG. 5 is a time chart showing the output of the image sensor.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a peak hold circuit.
FIG. 7 is an operation flowchart of the microcomputer.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an average value detection circuit.
FIG. 9 is a block diagram showing a part of the configuration of a maximum contrast value detection circuit.
[Explanation of symbols]
1 body
2 Lens
3 Shooting optical system
4 Main mirror
5 Submirror
6 Finder
7 Focus detection optical system
8 Charge storage type image sensor
9 Focus detection device
10 Lens drive device
11 Starter
12 Area selection device
84 Peak hold circuit
90 Microcomputer
91 AD converter

Claims (9)

主光学系が被写体像を形成する予定焦点面の複数の領域において前記主光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、
前記複数の領域に対応して設けられるとともに、各々複数の画素からなり、画素に蓄積された電荷に応じたアナログ信号を繰り返しシリアルに出力する複数の電荷蓄積型イメージセンサーと、
前記複数の領域の中から焦点検出を行う領域を選択する選択手段と、
前記各イメージセンサーに対応する前記アナログ信号の特性値を検出、保持し、特性信号として出力する特性値検出手段と、
繰り返し出力される前記アナログ信号および特性信号をデジタル信号に変換するAD変換手段と、
前記AD変換手段によりデジタル化された各イメージセンサーからの出力に基づき、前記複数の領域における焦点調節状態を演算する演算手段と、
前記AD変換手段によりデジタル化された特性信号に基づき、対応する電荷蓄積型イメージセンサーの電荷蓄積時間を繰り返し制御する蓄積制御手段とを備え、
前記AD変換手段は、前記複数の電荷蓄積型イメージセンサーから出力されるアナログ信号のうち、前記選択手段により選択された領域に対応するアナログ信号のみをAD変換し、
前記演算手段は、前記AD変換手段によりデジタル化された電荷蓄積型イメージセンサーからの出力に基づき、前記選択された領域における焦点調節状態を演算し、
前記蓄積制御手段は、前記AD変換手段によりデジタル化された特性信号に基づき、前記選択手段によって選択された領域と選択されなかった領域とに対する前記電荷蓄積型イメージセンサーの次回の電荷蓄積時間を制御することを特徴とする焦点検出装置。
A focus detection device for detecting a focus adjustment state of the main optical system in a plurality of regions of a focal plane on which the main optical system forms a subject image;
A plurality of charge storage type image sensors which are provided corresponding to the plurality of regions, each of which is composed of a plurality of pixels, and which repeatedly outputs serial analog signals corresponding to the charges stored in the pixels;
Selecting means for selecting a region for focus detection from the plurality of regions;
Characteristic value detection means for detecting and holding the characteristic value of the analog signal corresponding to each image sensor, and outputting the characteristic value as a characteristic signal;
AD conversion means for converting the analog signal and the characteristic signal repeatedly output into a digital signal;
Calculation means for calculating a focus adjustment state in the plurality of regions based on an output from each image sensor digitized by the AD conversion means;
Accumulation control means for repeatedly controlling the charge accumulation time of the corresponding charge accumulation type image sensor based on the characteristic signal digitized by the AD conversion means,
The AD conversion means AD-converts only the analog signal corresponding to the region selected by the selection means among the analog signals output from the plurality of charge storage type image sensors,
The calculation means calculates a focus adjustment state in the selected area based on an output from the charge storage type image sensor digitized by the AD conversion means,
The accumulation control means controls the next charge accumulation time of the charge accumulation type image sensor for the area selected by the selection means and the area not selected based on the characteristic signal digitized by the AD conversion means. A focus detection device.
前記蓄積制御手段は、前記AD変換手段によりデジタル化された電荷蓄積型イメージセンサーからの出力に基づき、前記選択された領域に対応する電荷蓄積型イメージセンサーの電荷蓄積時間を制御することを特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。  The accumulation control means controls the charge accumulation time of the charge accumulation type image sensor corresponding to the selected region based on the output from the charge accumulation type image sensor digitized by the AD conversion means. The focus detection apparatus according to claim 1. 前記複数の電荷蓄積型イメージセンサーと特性値検出手段とは、同一半導体基板上にワンチップとして形成されることを特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。  2. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the plurality of charge storage type image sensors and the characteristic value detection means are formed as one chip on the same semiconductor substrate. 前記特性値検出手段は、前記複数の電荷蓄積型イメージセンサーに対して共通化されることを特徴とする請求項2記載の焦点検出装置。  3. The focus detection apparatus according to claim 2, wherein the characteristic value detection means is shared by the plurality of charge storage type image sensors. 前記AD変換手段と演算手段と蓄積制御手段とは、同一のマイクロプロセッサー上に構成されることを特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。  2. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the AD conversion unit, the calculation unit, and the accumulation control unit are configured on the same microprocessor. 前記特性値検出手段は、前記アナログ信号のピーク値を検出、保持するとともに、検出されたピーク値をピーク信号として外部に出力することを特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。  2. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the characteristic value detection means detects and holds a peak value of the analog signal and outputs the detected peak value to the outside as a peak signal. 前記特性値検出手段は、前記アナログ信号の平均値を検出、保持するとともに、検出された平均値を平均信号として外部に出力することを特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。  2. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the characteristic value detection means detects and holds an average value of the analog signal and outputs the detected average value to the outside as an average signal. 前記特性値検出手段は、前記アナログ信号のコントラスト値を検出、保持するとともに、検出されたコントラスト値をコントラスト信号として外部に出力することを特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。  2. The focus detection apparatus according to claim 1, wherein the characteristic value detecting means detects and holds a contrast value of the analog signal and outputs the detected contrast value to the outside as a contrast signal. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とするカメラ。  A camera comprising the focus detection apparatus according to claim 1.
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