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JP4175582B2 - Photoelectric conversion device and focus detection device - Google Patents
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JP4175582B2 - Photoelectric conversion device and focus detection device - Google Patents

Photoelectric conversion device and focus detection device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮影装置、あるいは種々の観察装置などに用いられる焦点検出装置に関するものである。さらにそれに用いられる光電変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、被写体の焦点状態を検出しそれに応じて撮影レンズの距離環を変化させて自動的に焦点を合わせるいわゆるオートフォーカスカメラ(以下AFカメラ)等が種々提案されている。
【0003】
このAFカメラは、最初は画面内の中央1点の焦点状態を検出するものが提案されたが、最近では画面内の3点、4点、5点と徐々に焦点状態を検出するポイント(以下測距点)が増えてきて、撮影者にとっては測距点に画面内の主被写体を配し焦点を合わせてからフレーミングを変更する撮影を行なわずにすむようになるので使い勝手が向上してきている。
【0004】
さらに使い勝手を向上させるためには、測距点をもっと増やしていくのが望ましい。
【0005】
一方、測距点の焦点状態を検出するためには被写体の像を複数画素で構成される光電変換装置(以下センサ)上に結び、その各画素信号を演算処理することにより行う。その際、各画素信号により構成される像信号が大きくなるほど精度良く焦点検出を行うことが出来るが、大きすぎると画素信号を処理できるダイナミックレンジを越えてしまい、結果的に像信号が実際と異なってしまいかえって精度が悪くなってしまう。
【0006】
よってセンサは蓄積型のものを用い、蓄積時間を適切に制御することが一般的である。
【0007】
測距点が複数あるときは、それぞれ測距点に対応する領域の蓄積時間を独立に制御することになる。蓄積時間を適切に制御するための回路の規模は大きく、測距点を増やしたときの制御回路を含めたセンサの回路規模は膨大となるため、本願出願人は、既に特願平8−256288号において、光電変換素子を測距点毎の領域に分割し、各領域を順次走査しながら単一の制御部で蓄積時間を制御する方式を提案している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの方式では、走査する動作を蓄積時間中、常時行っているため、ノイズを多く発生してかえって精度を悪化させたり、消費電流が増大してエネルギーを浪費することが考えられる。
【0009】
それに対し、走査する動作をゆっくりにすれば上記の問題の対策はとれるが、高輝度の対象画像での焦点検出を行うときには、領域毎の走査する動作の間に像信号がダイナミックレンジを超えてしまう場合があり、これもまた精度を悪化させたり、焦点検出不能となったりして、双方を満足させることは困難であった。従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価で精度の良い光電変換装置及び焦点検出装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる光電変換装置は、複数の領域に分割された複数の光電変換素子と、前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積を開始させるための蓄積開始手段と、前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積状態を順番にモニタ出力させるモニタ手段と、前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積状態を示す、順番に出力されたモニタ出力を予め定められた値とそれぞれ比較することにより、該モニタ出力に対応した領域の光電変換素子の蓄積を終了させるべきか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により蓄積を終了させるべきであると判定されたときに、前記モニタ出力に対応した領域の光電変換素子の蓄積を終了させる蓄積終了手段とを具備し、前記モニタ手段は、蓄積開始後所定の時間が経過するまでは第1のタイミングで繰り返し前記複数の領域内の蓄積状態を順番にモニタ出力させ、且つ、蓄積開始後前記所定の時間が経過した後は前記第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで繰り返し前記複数の領域の蓄積状態を順番にモニタ出力させることを特徴としている。
【0011】
また、この発明に係わる光電変換装置において、前記複数の領域の夫々には、複数の前記光電変換素子が配置されていることを特徴としている。
【0012】
また、この発明に係わる光電変換装置において、前記複数の光電変換素子は連続した二次元的な広がりを有するエリア型のセンサを構成することを特徴としている。
【0013】
また、この発明に係わる光電変換装置において、前記モニタ出力とは、各領域に含まれる光電変換素子中、最大蓄積電荷量に基づいた信号であることを特徴としている。
【0014】
また、この発明に係わる光電変換装置において、前記モニタ手段は、前記モニタ出力のタイミングに待ち時間を設けることにより、前記第1のタイミングと第2のタイミングを異ならせることを特徴としている。
【0015】
また、この発明に係わる光電変換装置において、前記モニタ手段は、前記モニタ出力のタイミングを制御するクロック信号を変化させることにより、前記第1のタイミングと第2のタイミングを異ならせることを特徴としている。
【0016】
また、本発明に係わる焦点検出装置は、複数の領域に分割された複数の光電変換素子と、前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積を開始させるための蓄積開始手段と、前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積状態を順番にモニタ出力させるモニタ手段と、前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積状態を示す、順番に出力されたモニタ出力を予め定められた値とそれぞれ比較することにより、該モニタ出力に対応した領域の光電変換素子の蓄積を終了させるべきか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により蓄積を終了させるべきであると判定されたときに、前記モニタ出力に対応した領域の光電変換素子の蓄積を終了させる蓄積終了手段と、前記分割された夫々の領域の各光電変換素子である各画素の信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段により読み出された各画素の信号を演算することにより被写体の焦点検出を行う検出手段とを具備し、前記モニタ手段は、蓄積開始後所定の時間が経過するまでは第1のタイミングで繰り返し前記複数の領域内の蓄積状態を順番にモニタ出力させ、且つ、蓄積開始後前記所定の時間が経過した後は前記第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで繰り返し前記複数の領域の蓄積状態を順番にモニタ出力させることを特徴としている。
【0017】
また、この発明に係わる焦点検出装置において、前記複数の領域の夫々には、複数の前記光電変換素子が配置されていることを特徴としている。
【0018】
また、この発明に係わる焦点検出装置において、前記複数の光電変換素子は連続した二次元的な広がりを有するエリア型のセンサを構成することを特徴としている。
【0019】
また、この発明に係わる焦点検出装置において、前記モニタ出力とは、各領域に含まれる光電変換素子中、最大蓄積電荷量に基づいた信号であることを特徴としている。
【0020】
また、この発明に係わる焦点検出装置において、前記モニタ手段は、前記モニタ出力のタイミングに待ち時間を設けることにより、前記第1のタイミングと第2のタイミングを異ならせることを特徴としている。
【0021】
また、この発明に係わる焦点検出装置において、前記モニタ手段は、前記モニタ出力のタイミングを制御するクロック信号を変化させることにより、前記第1のタイミングと第2のタイミングを異ならせることを特徴としている。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について説明するのであるが、一実施形態について説明するにあたり、焦点検出装置の原理的な部分を図7乃至図11を参照して説明する。
【0023】
図7は、焦点検出装置が組み込まれたカメラの横断面を示した図である。
【0024】
図中101は撮影対象物からの光を集光し撮影を行うための対物レンズ、102は101からの入射光線を反射する半透過性の主ミラー、103は対物レンズ101の焦点位置に配置される焦点板、104は光線方向を変更するペンタプリズム、105は撮影者に対する接眼レンズ、106は焦点検出時に動作するサブミラー、107は銀塩フィルム等のフィルム、108は焦点検出装置をそれぞれ示している。
【0025】
この図において、不図示の被写体からの光は対物レンズ101を透過後、主ミラー102により上方に反射され、焦点板103上に像を形成する。焦点板103上に結像された像はペンタプリズム104による複数回の反射を経て接眼レンズ105を介して撮影者又は観測者によって視認される。
【0026】
一方、対物レンズ101から主ミラー102に到達した光束のうちの一部は主ミラー102を透過し、サブミラー106により下方に反射され焦点検出装置108に導かれる。
【0027】
図8は焦点検出の原理を説明するために図7における対物レンズ101と焦点検出装置108のみを取り出し、展開して示した図である。
【0028】
図8の焦点検出装置108内において、109は対物レンズ101の予定焦点面即ちフィルム面と共役な面付近に配置された視野マスク、110は同じく予定焦点面の付近に配置されたフィールドレンズ、111は2つのレンズ111−1,111−2からなる2次結像系、112は2つのレンズ111−1,111−2に対応してその後方に配置された2つのセンサ列112−1,112−2を含む光電変換素子、113は2つのレンズ111−1,111−2に対応して配置された2つの開口部113−1,113−2を有する絞り、114は分割された2つの領域114−1,114−2を含む対物レンズ101の射出瞳をそれぞれ示している。
【0029】
なお、フィールドレンズ110は、対物レンズ101の射出瞳114の領域114−1,114−2に対して、絞り113の開口部113−1,113−2の近傍に結像する作用を有しており、射出瞳114の各領域114−1,114−2を透過した光束115−1,115−2が2つのセンサ列112−1,112−2にそれぞれ光量分布を形成するようになっている。
【0030】
図8に示す焦点検出装置は一般的に位相差検出方式と呼ばれているもので、図9において、センサ列112−1,112−2に形成された光量分布のグラフを用いて説明する。
【0031】
図9中、201は、グラフの縦軸で光量の強度を表す。202は、グラフの横軸でセンサ列112−1,112−2のそれぞれの画素の広がりを表し、207,208がその画素の光強度出力(以下像信号)を表している。また203,204は、それぞれセンサ列112−1,112−2の広がりを示し、第1像、第2像と便宜的に呼ぶ。205,206は、それぞれのセンサ列の中央部を示している。
【0032】
対物レンズ101の結像点が予定焦点面と一致しているとき、図9の(a)のグラフのようになり、第1像と第2像の像出力が略一致する。
【0033】
一方、対物レンズ101の結像点が予定焦点面の前側にある場合、即ち対物レンズ101側にある場合には、図9(b)のように2つのセンサ列112−1,112−2上にそれぞれ形成される光量分布が互いに近づいた状態となる。反対に対物レンズ101の結像点が予定焦点面の後側にある場合には、図9(c)のように2つのセンサ列112−1,112−2上にそれぞれ形成される光量分布が互いに離れた状態となる。
【0034】
しかも2つのセンサ列112−1,112−2上に形成される光量分布のずれ量は対物レンズ101のデフォーカス量即ち焦点はずれ量とある関数関係にあるので、そのずれ量を適当な演算手段で算出すると対物レンズ101の焦点はずれの方向と量を検出することができる。この方向と量に応じて、対物レンズ101等のレンズ系の位置を移動して、そのずれ量をほぼ零となるように設定して、焦点検出の動作を終了する。
【0035】
像信号はセンサからのアナログ出力をアナログデジタル変換(以下AD変換)したのち、演算ユニットによりデジタル的に演算処理を行い前述のようなデフォーカス量演算を行うのが一般的である。このときセンサへの蓄積制御を適切な蓄積時間で行い、アナログ出力の読み出しは、適切な増幅度(以下ゲイン)で読み出すことが精度よくデフォーカス量演算を行うのに必要である。
【0036】
図10は、像信号がどのような状態であれば精度がよくなるかを説明した図である。
【0037】
図中209は、AD変換のダイナミックレンジを示している。図10(a)のように像信号を読み出したときは、AD変換のダイナミックレンジのほぼ全域を利用しているため像信号に多少のノイズが乗っていたとしても精度よいデフォーカス量演算が可能である。
【0038】
一方、図10(b)では、蓄積時間が長すぎるか読み出しのゲインが大き過ぎるかして像信号がAD変換のダイナミックレンジをこえている。したがって像信号のうち光強度が高い部分は、演算する情報として失われておりデフォーカス量演算での誤差を生み出す原因となる。逆に図10(c)では、蓄積時間が短かすぎるか読み出しのゲインが小さ過ぎるかして像信号の高さが非常に低い。これでは、像信号に乗っているノイズの影響を無視出来なくなってこれもまたデフォーカス量演算での誤差を生み出す原因となる。
【0039】
したがって、蓄積時間や読み出しゲインを適切に制御することが精度よい焦点検出装置を実現する上での重要課題である。
【0040】
以上で焦点検出装置の原理的な部分の説明を終る。
【0041】
本発明の一実施形態の光電変換装置及びこれを用いた焦点検出装置では、以上で説明した焦点検出装置が1つのカメラの中に機能的に複数存在した形であり、例えば、図11で示したような撮影者が接眼レンズ105を覗くことによって得られる対象画像の画面内301に測距ポイント302が55個存在するような場合でもまったく同等の原理で焦点検出を行うことが出来る。
【0042】
図1は、焦点検出装置108の電気回路ブロック図である。
【0043】
1は、コントローラー(controler)であり複数のセンサ列の蓄積制御および像信号の読み出しを司っている。2,3,4は、それぞれ領域1、領域2、領域n(nは2以上の整数)のセンサ列ブロックで、図11における1つ1つの測距ポイント302にそれぞれ対応する。
【0044】
1つのセンサ列ブロック内では、位相差検出方式のため1対のセンサアレイがセンサ部を構成しており、センサアレイは約30〜80画素で第1像、同じ画素数で第2像を検出している。また、その画素の中から蓄積中に一番高い出力を示している出力値を検出するピーク検知回路と、蓄積終了と同時にセンサ部に蓄積された光電変換出力を一時的に貯えておくメモリ部が配置されている。
【0045】
ピーク検知回路は、アナログスイッチ12がONとなっていると、画素中の一番高い出力値(p−out)をコンパレータ5の1つの入力部に出力する。コンパレータ5は、所定の電圧VRとp−out信号を比較し、comp信号をコントローラー1に出力する。comp信号はp−out信号がVRより大きい、即ち蓄積を終了すべきというときに1を出力する。
【0046】
メモリ部からは、アナログスイッチ11がONとなっていると、コントローラー1からのshift信号によって各画素の出力が順次バッファアンプ6の入力に出力される。バッファアンプ6は適切なゲインでVoutより画素信号を出力する。
【0047】
コントローラー1がrst信号(リセット信号)を出力すると1〜nのすべての領域のセンサ部は電荷がクリアされて、ここよりすべての領域の蓄積制御が始まる。コントローラー1は、psel−1、psel−2と順次出力していき、最後の領域であるn番めの領域に対してpsel−nを出力した後は、またpsel−1に戻る。このpsel−m(mは1〜n)を出力することによって、アナログスイッチ12をONするので1〜nの各領域から順番にピーク信号(p−out)を得ることができ、コントローラー1は、comp信号に基づいて、選択された領域からのピーク信号(p−out)が所定レベルを超えているか否かを判断することで、その領域の蓄積を継続するか中止するかという蓄積制御を行うことが出来る。
【0048】
ここでcomp信号が1であればtrans−m信号を出力することで、その領域のセンサの蓄積を中止し、センサ上に蓄積された各画素の光電変換信号をメモリー部に転送する。comp信号が0であれば、転送動作は行わずセンサの蓄積を継続する。また、一度転送した領域なら当然のことながらもう一度転送を行うことはしない。
【0049】
そして、メモリー部に転送された領域は、sel−m信号で領域を選び、shift信号によって、像出力を読み出すことが出来る。
【0050】
(第1の実施例)
図2では、図1中のコントローラー1の第1の実施例についてもう少し詳しく説明する。
【0051】
20は、マイクロコンピュータ(μCOM)で焦点検出装置108(図8参照)の電気回路全体をコントロールしている。21は、クロックジェネレータ(clock generator)で一定周期のクロック信号(clk)を出力している。22は、カウンター(counter)で、マイクロコンピュータ20からリセット信号(RST)が来ると、カウンターの値を零にクリアした後、クロックジェネレータ21からのclk信号をカウントアップしていき、そのカウント値(cntーvalue)を出力する。
【0052】
23は、蓄積時間メモリで、各領域の蓄積時間を記憶する。マイクロコンピュータ20からリセット信号(RST)が来ると、メモリーはすべて零にクリアされる。そしてマイクロコンピュータ20から各領域に対応したtrans−m信号が来るとそのときのcnt−valueをreg−mに格納する。このようにしてすべての領域のそれぞれの蓄積時間を個別に記憶することが出来る。ここで記憶された蓄積時間は、像信号のノイズ分の補正等に利用されるが、本発明には直接関係ないので、詳細な説明は省略する。
【0053】
24は、図1のコンパレータ5からのcomp信号の入力端子を示したもので、前述したようにマイクロコンピュータ20は、comp信号が0か1かでtrans−m信号を出力するかどうかを判断する。
【0054】
25は、図1の各領域へのrst信号の出力を示したもので図2中のカウンタ22や蓄積時間メモリ23のクリアとともに図1中のセンサ部の電荷のクリアも司っている。
【0055】
26,28,30は、マイクロコンピュータ20が出力するtrans−m信号の図1のセンサ部への出力端子であり、図2中の蓄積時間メモリの制御とともに図1でのセンサ部からメモリ部への光電変換された電荷の転送を司る。
【0056】
27,29,31は、マイクロコンピュータ20が出力するpsel−m信号の図1のアナログスイッチ12への出力端子であり、図1でのどの領域の出力値をコンパレータ5に出力するかを司る。
【0057】
マイクロコンピュータ20の動作について、さらに図3のフローチャートを参照して詳しく説明する。
【0058】
ステップS100で動作が開始すると、rst信号を出力し(ステップS101)、カウンタ22、蓄積時間メモリ23のクリアとともに各領域のセンサ部の電荷のクリアを行い、蓄積を開始させる。そして、μCOM20の内部のレジスタselに0を入力する。レジスタselは、像出力読み出しをどの領域を選択して行なうかという意味をもつ。
【0059】
次に、μCOM20の内部のレジスタw−cntを0にクリアする(ステップS102)。レジスタw−cntは、後にカウントアップされ所定のレベルと比較されることで、ウェイト時間を作る意味をもつ。
【0060】
次に、clk信号を入力し、clk信号が0から1に立ち上がった(rising)かどうかを判断する(ステップS103)。立ち上がったなら、ステップS104へ進むが、そうでなければステップS103に止まる。
【0061】
次に、カウンタ22のカウント値(cnt−value)を入力する(ステップS104)。
【0062】
ステップS105で、カウント値が所定のレベルc1より小さければ、そのままステップS106以降へ進む。
【0063】
次に、レジスタw−cntを0にクリアする(ステップS106)。
【0064】
ステップS107では、レジスタselを1つ増やす(インクリメントする)。この動作が、蓄積制御を領域毎に順番に行うという部分にあたる。
【0065】
次に、レジスタselがnよりも大きい、即ち測距ポイントの領域数をはみ出したらレジスタselに1を入力して、再び領域1に戻る(ステップS108,ステップS109)。
【0066】
ステップS108で、レジスタselがn以下であれば、psel−m信号を出力する(ステップS110)。これにより領域mの蓄積状況、つまり領域m内の画素の光電変換量のピーク値がp−out出力に出てくる。
【0067】
そして、ステップS111で、領域mが充分な蓄積と判断されれば、コンパレータ5よりcomp信号が1と出力されるので、マイクロコンピュータ20はtrans−m信号を出力し、領域mのセンサ部の各画素の電荷をメモリ部に転送し蓄積を終わらせ(ステップS112)、ステップS102へ戻る。蓄積の度合いがまだ不十分なときは、comp信号は0が出力されるので、そのままステップS102へ戻る。
【0068】
一方、ステップS105でカウント値(cnt−value)がc1以上であれば、ステップS113に進み、レジスタw−cntが所定の値c2となったかを判断する。c2であればステップS106に戻り、前述したような動作を行う。
【0069】
ステップS113で、レジスタw−cntがc2となっていなければ、ステップS114でレジスタw−cntを1つ増やし(インクリメントし)、ステップS103へ戻って次のclk信号の立ち上がりを待つことになる。
【0070】
このように第1の実施形態では、センサの蓄積が開始してしばらくはcnt−valueが少ないためステップS105からステップS106へすぐに進み、領域1から領域nまでの各領域ごとの蓄積量の判断を順番に休むことなくclk信号の立ち上がりに同期して行う。そして、センサの蓄積が開始してしばらく時間が経ちcnt−valueが所定値c1を超えたときには、レジスタw−cntが所定値c2までカウントされなければ領域毎の蓄積量の判断をしなくなるため、センサの蓄積量の判断のための駆動周波数を落としている。
【0071】
これにより、高輝度の対象画像の焦点検出動作も像信号がダイナミックレンジを超えることなく形成できるため精度よくでき、かつ全体的な駆動周波数が落ちるため、ノイズも極端に減らすことができ、また消費電流も大きく減らすことができる。このように、本実施例によれば、精度が良く安価でしかも測距点が多いため使いやすい光電変換装置及びこれを用いた焦点検出装置を実現できる。
【0072】
(第2の実施例)
第2の実施例は、第1の実施例に対し、図3のフローチャートが図4に置き換わっただけである。
【0073】
図4を参照して、第2の実施例の動作について説明する。
【0074】
まず、ステップS200〜ステップS203は、ステップS100〜ステップS103と同様である。
【0075】
ステップS204では、ステップS107と同様にレジスタselを1つ増やす(インクリメントする)。
【0076】
そして、レジスタselがnかnより小さいときは、ステップS210以降に進むが、レジスタselがnを超えるときは、ステップS206へ進む。
【0077】
ステップS206では、カウンタ22のカウント値(cnt−value)を入力する。
【0078】
ステップS207では、カウント値が所定のレベルc1より小さければ、ステップS208へ進み、同じか大きければ、ステップS213以降へ進む。
【0079】
ステップS208では、レジスタw−cntを0にクリアする。
【0080】
そして、ステップS209では、レジスタselに1を入力して、再び領域1に戻る。
【0081】
ステップS210〜ステップS212は、ステップS110〜ステップS112と同様である。
【0082】
ステップS207でカウント値がc1以上である場合には、レジスタw−cntが所定の値c2となったかを判断する(ステップS213)。c2であればステップS208に戻り、前述したような動作を行う。
【0083】
ステップS213でレジスタw−cntがc2でない場合には、ステップS214でレジスタw−cntを1つ増やし(インクリメントし)、ステップS203へ戻って次のclk信号の立ち上がりを待つことになる。
【0084】
このように第2の実施例では、センサの蓄積が開始してしばらくはcnt−valueが少ないためステップS207のあとステップS208へ進み、最後の領域nまで行ってもすぐに領域1に戻り、領域1から領域nまでの各領域の蓄積量の判断を休むことなくclk信号の立ち上がりに同期して行う。そして、センサの蓄積が開始してしばらく時間が経ちcnt−valueが所定値c1を超えたときには、領域1から領域nまでは、各領域の蓄積量の判断を休むことなくclk信号の立ち上がりに同期して行なうが、最後の領域nの蓄積量の判断が終わった後は、レジスタw−cntが所定値c2までカウントされるまでのウェイト動作がはいる。やはりこれも蓄積量の判断のための駆動周波数を落とすことになる。
【0085】
第2の実施例でも、第1の実施例とほぼ同等の効果が得られ、精度が良く安価でしかも測距点が多いため使いやすい光電変換装置及びこれを用いた焦点検出装置を実現できる。
【0086】
(第3の実施例)
第3の実施例は、第1、第2の実施例に対し、図2のコントローラ1の詳細図が図5のように変化し、図3及び図4のフローチャートが図6のように変化している。
【0087】
図5で異なる部分を説明すると、32は、分周器(divider)でありクロックジェネレータ21からのclk信号を分周してd−out信号を出力している。
【0088】
33は、セレクタでありクロックジェネレータ21からのclk信号もしくは分周期32からのd−out信号のどちらかをマイクロコンピュータ20の出力c−sel信号によりセレクトし、c−clk信号を出力している。c−selが0のときは、clk信号、c−selが1のときは、d−out信号がそれぞれ選ばれる。
【0089】
図2ではマイクロコンピュータ20とカウンター22に入力していたclk信号に替わり、図5ではセレクタ33の出力c−clk信号が各々に入力される。
【0090】
次に、図6のフローチャートを参照して、第3の実施例の動作について説明する。
【0091】
ステップS300〜ステップS301は、ステップS100〜ステップS101と同様である。
【0092】
ステップS302では、カウンタ22のカウント値(cnt−value)を入力する。
【0093】
ステップS303〜ステップS305では、カウント値が所定のレベルc1より小さければ、c−sel出力は0に。カウント値がc1と同じか大きければ、c−sel出力は1とする。
【0094】
ステップS306では、clk信号を入力し、clk信号が0から1に立ち上がった(rising)かどうかを判断する。立ち上がったなら、ステップS307へ進むが、そうでなければステップS306に止まる。
【0095】
ステップS307〜ステップS312は、ステップS107〜ステップS112と同様である。
【0096】
このように第3の実施例では、センサの蓄積が開始してしばらくはcnt−valueが少ないためc−selが0となりセレタタ33からの出力c−clk信号は、clk信号が選ばれる。そうするとマイクロコンピュータ20にもカウンター22にもclk信号が入力されるため、蓄積判断の順次の領域選択は、クロックジェネレータ21からの信号で駆動され速い周期で駆動されることになる。
【0097】
これに対し、蓄積が開始してしばらく時間が経ちcnt−valueが所定値c1を超えたときには、c−selが1となりセレクタ33からの出力c−clk信号は、d−out信号が選ばれる。このため蓄積制御の駆動周波数は遅くなる。また同時に蓄積時間のカウンタは、蓄積の開始後しばらくはカウントアップが速く進むが、しばらくするとカウントアップが遅くなる。
【0098】
第3の実施例においても第1、第2の実施例とほぼ同等の効果が得られさらにフローチャート上は、簡単になりソフトウェアの負荷も減っている。
【0099】
なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態を修正または変形したものに適用可能である。
【0100】
例えば、上記の例では、カメラに限定して説明を行ったがもちろんこれに限定されるものではなく、焦点検出機能を持った他の機器にも応用できる。また蓄積時間が経過したあるポイントで、蓄積量の判断の駆動周波数を変えているが、連続的に徐々に変化していくものでももちろんよい。また、位相差検出方式に限定して説明したが、像信号を取り出して演算処理するものであればこれに限定されるものではない。
【0101】
なお、複数の光電変換素子は、図1のセンサ列ブロック2,3,4の中のセンサ部を示し、複数の領域とは、図1でのセンサ列ブロック2,3,4等の領域のことであり図11で説明したような測距ポイント302でもある。蓄積制御手段は、図1でのコントローラー1とセンサ列ブロック2,3,4を駆動するpsel−m信号、trans−m信号等からなり、図3では、ステップS110〜ステップS112の動き等で説明されている。
【0102】
蓄積開始手段は、図1でのrst信号または図3でのステップS101の動作等である。
【0103】
モニタ手段は、図1でのp−out信号であり、判定手段は、図1のコンパレータ5のcomp出力と図3でのステップS111等で説明されている。
【0104】
蓄積終了手段は、図1でのtrans−m信号、図3でのステップS112となる。
【0105】
蓄積開始直後と蓄積開始後しばらくたった後とで、所定の時間間隔を異ならしめるとは、図3のフローチャートで説明している。
【0106】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、蓄積開始時としばらく経ってからで、蓄積制御の駆動周波数を変えるようにしたため、高輝度の対象画像の焦点検出動作も像信号がダイナミックレンジを超えることなく形成できるため精度よくでき、また全体的な駆動周波数が落ちるため、ノイズも極端に減らすことができ、また消費電流も大きく減らすことができ、精度よい安価でしかも測距点が多いため使いやすい光電変換装置及びこれを用いた焦点検出装置を実現できる。
【0107】
【図面の簡単な説明】
【図1】焦点検出装置の電気回路ブロック図である。
【図2】図1中のコントローラーの第1の実施例を示す図である。
【図3】第1の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図4】第2の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図5】図1中のコントローラーの他の例を示す図である。
【図6】第3の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】焦点検出装置の原理を説明するための図である。
【図8】焦点検出装置の原理を説明するための図である。
【図9】2つのセンサに入射する光の光量分布を示す図である。
【図10】AD変換器のダイナミックレンジと像信号の関係を示す図である。
【図11】画面内の測距ポイントを示す図である。
【符号の説明】
1 コントローラー
2,3,4 センサ列ブロック
20 マイクロコンピュータ
21 クロックジェネレータ
22 カウンター
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a focus detection device used for a photographing device such as a still camera or a video camera, or various observation devices. Furthermore, it is related with the photoelectric conversion apparatus used for it.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various so-called autofocus cameras (hereinafter referred to as AF cameras) and the like have been proposed in which a focus state of a subject is detected and a distance ring of a photographic lens is changed accordingly to automatically focus.
[0003]
This AF camera was initially proposed to detect the focus state at one central point in the screen, but recently, the point for gradually detecting the focus state (3 points, 4 points, and 5 points in the screen) The number of distance measuring points) has increased, and the photographer has improved the usability because the main subject in the screen is placed at the distance measuring point and the framing is not changed before the shooting is performed.
[0004]
In order to further improve usability, it is desirable to increase the number of distance measuring points.
[0005]
On the other hand, in order to detect the focus state of a distance measuring point, an image of a subject is connected to a photoelectric conversion device (hereinafter referred to as a sensor) composed of a plurality of pixels, and each pixel signal is processed. At that time, focus detection can be performed more accurately as the image signal composed of each pixel signal becomes larger, but if it is too large, the dynamic range over which the pixel signal can be processed is exceeded, resulting in the image signal being different from the actual one. On the contrary, the accuracy deteriorates.
[0006]
Therefore, it is common to use a storage type sensor and appropriately control the storage time.
[0007]
When there are a plurality of distance measuring points, the accumulation time of the area corresponding to each distance measuring point is controlled independently. Since the circuit scale for appropriately controlling the accumulation time is large and the circuit scale of the sensor including the control circuit when the number of distance measuring points is increased, the applicant of the present application has already applied Japanese Patent Application No. Hei 8-256288. Proposed a method in which the photoelectric conversion element is divided into regions for each distance measuring point, and the storage time is controlled by a single control unit while sequentially scanning each region.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this method, since the scanning operation is always performed during the accumulation time, it is conceivable that a lot of noise is generated and the accuracy is deteriorated or the current consumption is increased to waste energy.
[0009]
On the other hand, if the scanning operation is slow, the above problem can be solved. However, when focus detection is performed on a high-luminance target image, the image signal exceeds the dynamic range during the scanning operation for each region. This also deteriorates the accuracy and makes it impossible to detect the focus, making it difficult to satisfy both. Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an inexpensive and accurate photoelectric conversion device and focus detection device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a photoelectric conversion device according to the present invention starts to accumulate a plurality of photoelectric conversion elements divided into a plurality of regions and photoelectric conversion elements in the plurality of regions. Accumulation starting means for causing plural Monitor means for sequentially monitoring and outputting the accumulation state of the photoelectric conversion elements in the region; Showing the accumulation state of photoelectric conversion elements in a plurality of regions, The monitor output that is output in order is a predetermined value and Respectively By comparing the determination means for determining whether or not to end the accumulation of photoelectric conversion elements in the region corresponding to the monitor output, and when the determination means determines that the accumulation should be ended, Accumulation termination means for terminating accumulation of photoelectric conversion elements in a region corresponding to the monitor output, the monitoring means, Within the plurality of areas repeatedly at a first timing until a predetermined time elapses after starting accumulation In order to monitor the storage status of After the predetermined time has elapsed after the start of accumulation, the accumulation states of the plurality of areas are repeatedly monitored and output in sequence at a second timing that is later than the first timing. It is characterized by that.
[0011]
The photoelectric conversion device according to the present invention is characterized in that a plurality of the photoelectric conversion elements are arranged in each of the plurality of regions.
[0012]
The photoelectric conversion device according to the present invention is characterized in that the plurality of photoelectric conversion elements constitute an area type sensor having a continuous two-dimensional spread.
[0013]
In the photoelectric conversion device according to the present invention, the monitor output is the maximum of the photoelectric conversion elements included in each region. of The signal is based on the amount of accumulated charge.
[0014]
In the photoelectric conversion device according to the present invention, the monitoring means provides the waiting time for the timing of the monitor output, First timing and second timing It is characterized by different.
[0015]
In the photoelectric conversion apparatus according to the present invention, the monitoring means changes the clock signal that controls the timing of the monitor output, thereby First timing and second timing It is characterized by different.
[0016]
Further, the focus detection apparatus according to the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements divided into a plurality of regions, an accumulation start unit for starting accumulation of photoelectric conversion elements in the plurality of regions, plural Monitor means for sequentially monitoring and outputting the accumulation state of the photoelectric conversion elements in the region; Showing the accumulation state of photoelectric conversion elements in a plurality of regions, The monitor output that is output in order is a predetermined value and Respectively By comparing the determination means for determining whether or not to end the accumulation of photoelectric conversion elements in the region corresponding to the monitor output, and when the determination means determines that the accumulation should be ended, Accumulation end means for ending accumulation of photoelectric conversion elements in the area corresponding to the monitor output, read-out means for reading out signals of each pixel which is each photoelectric conversion element in each of the divided areas, and read-out by the read-out means Detection means for performing focus detection of a subject by calculating a signal of each pixel that is output, and the monitoring means includes: Within the plurality of areas repeatedly at a first timing until a predetermined time elapses after starting accumulation In order to monitor the storage status of After the predetermined time has elapsed after the start of accumulation, the accumulation states of the plurality of areas are repeatedly monitored and output in sequence at a second timing that is later than the first timing. It is characterized by that.
[0017]
The focus detection apparatus according to the present invention is characterized in that a plurality of the photoelectric conversion elements are arranged in each of the plurality of regions.
[0018]
In the focus detection apparatus according to the present invention, the plurality of photoelectric conversion elements constitute an area type sensor having a continuous two-dimensional spread.
[0019]
In the focus detection apparatus according to the present invention, the monitor output is the maximum of the photoelectric conversion elements included in each region. of The signal is based on the amount of accumulated charge.
[0020]
Further, in the focus detection apparatus according to the present invention, the monitoring means provides a waiting time for the timing of the monitor output, thereby First timing and second timing It is characterized by different.
[0021]
In the focus detection apparatus according to the present invention, the monitor means changes the clock signal that controls the timing of the monitor output, thereby First timing and second timing It is characterized by different.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. In describing the embodiment, the principle part of the focus detection device will be described with reference to FIGS.
[0023]
FIG. 7 is a cross-sectional view of a camera in which the focus detection device is incorporated.
[0024]
In the figure, 101 is an objective lens for condensing light from an object to be photographed, 102 is a semi-transparent main mirror that reflects incident light from 101, and 103 is disposed at the focal position of the objective lens 101. , 104 is a pentaprism that changes the direction of the light beam, 105 is an eyepiece for the photographer, 106 is a sub-mirror that operates during focus detection, 107 is a film such as a silver salt film, and 108 is a focus detection device. .
[0025]
In this figure, light from a subject not shown is transmitted through the objective lens 101 and then reflected upward by the main mirror 102 to form an image on the focusing screen 103. The image formed on the focusing screen 103 is visually recognized by the photographer or the observer through the eyepiece 105 after being reflected by the pentaprism 104 a plurality of times.
[0026]
On the other hand, a part of the light beam reaching the main mirror 102 from the objective lens 101 is transmitted through the main mirror 102, reflected downward by the sub mirror 106, and guided to the focus detection device 108.
[0027]
FIG. 8 is an exploded view showing only the objective lens 101 and the focus detection device 108 in FIG. 7 in order to explain the principle of focus detection.
[0028]
In the focus detection apparatus 108 of FIG. 8, 109 is a field mask arranged near the planned focal plane of the objective lens 101, that is, a plane conjugate with the film plane, 110 is a field lens arranged similarly near the planned focal plane, 111. Is a secondary imaging system composed of two lenses 111-1 and 111-2, and 112 is a pair of sensor arrays 112-1 and 112 arranged behind the two lenses 111-1 and 111-2. -2 includes a photoelectric conversion element 113, a diaphragm having two openings 113-1 and 113-2 arranged corresponding to the two lenses 111-1 and 111-2, and 114 a divided two regions The exit pupils of the objective lens 101 including 114-1 and 114-2 are shown.
[0029]
The field lens 110 has an effect of forming an image in the vicinity of the openings 113-1 and 113-2 of the stop 113 with respect to the regions 114-1 and 114-2 of the exit pupil 114 of the objective lens 101. The light beams 115-1 and 115-2 transmitted through the regions 114-1 and 114-2 of the exit pupil 114 form light quantity distributions in the two sensor rows 112-1 and 112-2, respectively. .
[0030]
The focus detection apparatus shown in FIG. 8 is generally called a phase difference detection method, and will be described using a graph of light quantity distribution formed in the sensor arrays 112-1 and 112-2 in FIG.
[0031]
In FIG. 9, 201 indicates the intensity of the light amount on the vertical axis of the graph. 202, the horizontal axis of the graph represents the spread of each pixel of the sensor rows 112-1, 112-2, and 207, 208 represent the light intensity output (hereinafter image signal) of the pixel. Reference numerals 203 and 204 denote the expansion of the sensor arrays 112-1 and 112-2, respectively, and are referred to as a first image and a second image for convenience. Reference numerals 205 and 206 denote central portions of the respective sensor rows.
[0032]
When the image formation point of the objective lens 101 coincides with the planned focal plane, the graph output is as shown in FIG. 9A, and the image outputs of the first image and the second image substantially coincide.
[0033]
On the other hand, when the imaging point of the objective lens 101 is on the front side of the planned focal plane, that is, on the side of the objective lens 101, on the two sensor rows 112-1 and 112-2 as shown in FIG. The light quantity distributions formed in the two are close to each other. On the other hand, when the imaging point of the objective lens 101 is on the rear side of the planned focal plane, the light quantity distributions formed on the two sensor rows 112-1 and 112-2, respectively, as shown in FIG. 9C. They are separated from each other.
[0034]
In addition, since the deviation amount of the light amount distribution formed on the two sensor rows 112-1 and 112-2 has a certain functional relationship with the defocus amount of the objective lens 101, that is, the focal point deviation amount, the deviation amount is determined by an appropriate calculation means. , The direction and amount of defocus of the objective lens 101 can be detected. The position of the lens system such as the objective lens 101 is moved in accordance with the direction and the amount, and the shift amount is set to be substantially zero, and the focus detection operation is completed.
[0035]
The image signal is generally subjected to analog-digital conversion (hereinafter referred to as AD conversion) from an analog output from a sensor, and then digitally processed by an arithmetic unit to perform the defocus amount calculation as described above. At this time, accumulation control to the sensor is performed with an appropriate accumulation time, and reading of the analog output is necessary to accurately calculate the defocus amount by reading with an appropriate amplification degree (hereinafter referred to as gain).
[0036]
FIG. 10 is a diagram for explaining in what state the image signal is accurate.
[0037]
In the figure, reference numeral 209 denotes the dynamic range of AD conversion. When the image signal is read out as shown in FIG. 10A, the defocus amount can be accurately calculated even if there is a little noise on the image signal because almost the entire AD conversion dynamic range is used. It is.
[0038]
On the other hand, in FIG. 10B, the image signal exceeds the dynamic range of AD conversion because the accumulation time is too long or the readout gain is too large. Accordingly, the portion of the image signal having a high light intensity is lost as information to be calculated, which causes an error in the defocus amount calculation. On the other hand, in FIG. 10C, the height of the image signal is very low because the accumulation time is too short or the readout gain is too small. This makes it impossible to ignore the influence of noise on the image signal, and this also causes an error in the defocus amount calculation.
[0039]
Therefore, appropriately controlling the accumulation time and the readout gain is an important issue in realizing an accurate focus detection apparatus.
[0040]
This is the end of the description of the principle part of the focus detection apparatus.
[0041]
In the photoelectric conversion device and the focus detection device using the photoelectric conversion device according to the embodiment of the present invention, a plurality of the focus detection devices described above are functionally present in one camera. For example, as shown in FIG. Even when there are 55 distance measuring points 302 in the screen 301 of the target image obtained when the photographer looks into the eyepiece 105, the focus detection can be performed on the same principle.
[0042]
FIG. 1 is an electric circuit block diagram of the focus detection apparatus 108.
[0043]
Reference numeral 1 denotes a controller that controls the accumulation of a plurality of sensor arrays and the reading of image signals. Reference numerals 2, 3, and 4 denote sensor row blocks of region 1, region 2, and region n (n is an integer equal to or larger than 2), and correspond to each distance measuring point 302 in FIG.
[0044]
In one sensor row block, a pair of sensor arrays constitutes a sensor unit because of the phase difference detection method, and the sensor array detects the first image with about 30 to 80 pixels and the second image with the same number of pixels. is doing. In addition, a peak detection circuit that detects an output value indicating the highest output during accumulation from the pixel, and a memory unit that temporarily stores the photoelectric conversion output accumulated in the sensor unit simultaneously with the end of accumulation Is arranged.
[0045]
The peak detection circuit outputs the highest output value (p-out) in the pixel to one input unit of the comparator 5 when the analog switch 12 is ON. The comparator 5 compares the predetermined voltage VR with the p-out signal and outputs a comp signal to the controller 1. The comp signal outputs 1 when the p-out signal is greater than VR, i.e., the accumulation should be terminated.
[0046]
When the analog switch 11 is turned on from the memory unit, the output of each pixel is sequentially output to the input of the buffer amplifier 6 by the shift signal from the controller 1. The buffer amplifier 6 outputs a pixel signal from Vout with an appropriate gain.
[0047]
When the controller 1 outputs the rst signal (reset signal), the charges of the sensor units in all the areas 1 to n are cleared, and accumulation control of all the areas starts from here. The controller 1 sequentially outputs psel-1 and psel-2, and after outputting psel-n to the nth area, which is the last area, returns to psel-1. By outputting this psel-m (m is 1 to n), the analog switch 12 is turned on, so that a peak signal (p-out) can be obtained in order from each region 1 to n. Based on the comp signal, by determining whether or not the peak signal (p-out) from the selected area exceeds a predetermined level, accumulation control is performed to determine whether to continue or stop accumulation in that area. I can do it.
[0048]
If the comp signal is 1, the trans-m signal is output to stop the accumulation of the sensor in the area, and the photoelectric conversion signal of each pixel accumulated on the sensor is transferred to the memory unit. If the comp signal is 0, the transfer operation is not performed and the sensor accumulation is continued. Also, if the area has been transferred once, it is naturally not transferred again.
[0049]
The area transferred to the memory unit can be selected by the sel-m signal, and the image output can be read by the shift signal.
[0050]
(First embodiment)
In FIG. 2, the first embodiment of the controller 1 in FIG. 1 will be described in more detail.
[0051]
Reference numeral 20 denotes a microcomputer (μCOM) that controls the entire electric circuit of the focus detection device 108 (see FIG. 8). Reference numeral 21 denotes a clock generator that outputs a clock signal (clk) having a constant period. Reference numeral 22 denotes a counter. When a reset signal (RST) is received from the microcomputer 20, the counter value is cleared to zero, and then the clk signal from the clock generator 21 is counted up, and the count value ( cnt-value).
[0052]
An accumulation time memory 23 stores the accumulation time of each area. When a reset signal (RST) is received from the microcomputer 20, all the memories are cleared to zero. When a trans-m signal corresponding to each area comes from the microcomputer 20, the cnt-value at that time is stored in reg-m. In this way, the accumulation times of all the areas can be stored individually. The accumulated time stored here is used for correcting the noise amount of the image signal, etc., but is not directly related to the present invention, so a detailed description is omitted.
[0053]
Reference numeral 24 denotes a comp signal input terminal from the comparator 5 in FIG. 1. As described above, the microcomputer 20 determines whether the comp-m signal is output when the comp signal is 0 or 1. .
[0054]
Reference numeral 25 denotes the output of the rst signal to each region in FIG. 1, and also clears the charge of the sensor unit in FIG. 1 along with clearing the counter 22 and the accumulation time memory 23 in FIG.
[0055]
Reference numerals 26, 28, and 30 denote output terminals of the trans-m signal output from the microcomputer 20 to the sensor unit of FIG. 1, and from the sensor unit in FIG. 1 to the memory unit together with the control of the accumulation time memory in FIG. Controls the transfer of photoelectrically converted charges.
[0056]
Reference numerals 27, 29, and 31 denote output terminals of the psel-m signal output from the microcomputer 20 to the analog switch 12 in FIG. 1, and control which region of the output value in FIG.
[0057]
The operation of the microcomputer 20 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0058]
When the operation starts in step S100, an rst signal is output (step S101), the counter 22 and the accumulation time memory 23 are cleared, and the charges of the sensor portions in each region are cleared to start accumulation. Then, 0 is input to the register sel inside the μCOM 20. The register sel has a meaning as to which area is selected for image output reading.
[0059]
Next, the register w-cnt in the μCOM 20 is cleared to 0 (step S102). The register w-cnt has a meaning of making a wait time by counting up later and comparing with a predetermined level.
[0060]
Next, the clk signal is input, and it is determined whether or not the clk signal has risen from 0 to 1 (step S103). If it has risen, the process proceeds to step S104. If not, the process stops at step S103.
[0061]
Next, the count value (cnt-value) of the counter 22 is input (step S104).
[0062]
If the count value is smaller than the predetermined level c1 in step S105, the process proceeds to step S106 and subsequent steps.
[0063]
Next, the register w-cnt is cleared to 0 (step S106).
[0064]
In step S107, the register sel is incremented by one (incremented). This operation corresponds to a part in which accumulation control is performed in order for each region.
[0065]
Next, when the register sel is larger than n, that is, when the number of distance measurement points exceeds the range, 1 is input to the register sel and the process returns to the area 1 again (steps S108 and S109).
[0066]
If the register sel is n or less in step S108, the psel-m signal is output (step S110). As a result, the accumulation state of the region m, that is, the peak value of the photoelectric conversion amount of the pixels in the region m appears in the p-out output.
[0067]
In step S111, if it is determined that the area m is sufficiently accumulated, the comparator 5 outputs a comp signal of 1. Therefore, the microcomputer 20 outputs a trans-m signal, and each of the sensor units in the area m is output. The charge of the pixel is transferred to the memory unit to finish the accumulation (step S112), and the process returns to step S102. When the degree of accumulation is still insufficient, 0 is output as the comp signal, and the process directly returns to step S102.
[0068]
On the other hand, if the count value (cnt-value) is greater than or equal to c1 in step S105, the process proceeds to step S113, and it is determined whether or not the register w-cnt has reached a predetermined value c2. If it is c2, the process returns to step S106 to perform the operation as described above.
[0069]
If the register w-cnt is not c2 in step S113, the register w-cnt is incremented by 1 (incremented) in step S114, and the process returns to step S103 to wait for the next rising edge of the clk signal.
[0070]
As described above, in the first embodiment, since cnt-value has been low for a while after the start of sensor accumulation, the process immediately proceeds from step S105 to step S106, and the accumulation amount for each region from region 1 to region n is determined. Are performed in synchronization with the rise of the clk signal without resting in turn. Then, when cnt-value exceeds a predetermined value c1 after some time has elapsed since the start of sensor accumulation, if the register w-cnt is not counted up to the predetermined value c2, it is not possible to determine the accumulated amount for each region. The drive frequency for judging the accumulated amount of the sensor is lowered.
[0071]
As a result, the focus detection operation of a high-luminance target image can be accurately performed because the image signal can be formed without exceeding the dynamic range, and the overall drive frequency is reduced, so that noise can be reduced extremely and consumption is also reduced. The current can also be greatly reduced. Thus, according to the present embodiment, it is possible to realize a photoelectric conversion device that is easy to use because it has high accuracy, is inexpensive, and has many distance measuring points, and a focus detection device using the photoelectric conversion device.
[0072]
(Second embodiment)
In the second embodiment, only the flowchart of FIG. 3 is replaced with FIG. 4 with respect to the first embodiment.
[0073]
The operation of the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0074]
First, steps S200 to S203 are the same as steps S100 to S103.
[0075]
In step S204, the register sel is incremented by one (incremented) as in step S107.
[0076]
When the register sel is n or smaller than n, the process proceeds to step S210 and after. When the register sel exceeds n, the process proceeds to step S206.
[0077]
In step S206, the count value (cnt-value) of the counter 22 is input.
[0078]
In step S207, if the count value is smaller than the predetermined level c1, the process proceeds to step S208, and if it is the same or larger, the process proceeds to step S213 and the subsequent steps.
[0079]
In step S208, the register w-cnt is cleared to zero.
[0080]
In step S209, 1 is input to the register sel, and the region 1 is returned again.
[0081]
Steps S210 to S212 are the same as steps S110 to S112.
[0082]
If the count value is greater than or equal to c1 in step S207, it is determined whether or not the register w-cnt has reached a predetermined value c2 (step S213). If it is c2, the process returns to step S208 and the operation as described above is performed.
[0083]
If the register w-cnt is not c2 in step S213, the register w-cnt is incremented by 1 (incremented) in step S214, and the process returns to step S203 to wait for the rise of the next clk signal.
[0084]
As described above, in the second embodiment, since the accumulation of the sensor is started, the cnt-value is small for a while, so that the process proceeds to step S208 after step S207. The determination of the amount of accumulation in each region from 1 to region n is performed in synchronization with the rise of the clk signal without resting. When cnt-value exceeds a predetermined value c1 after a while after the sensor accumulation starts, the region 1 to the region n are synchronized with the rise of the clk signal without resting the judgment of the accumulation amount of each region. However, after the determination of the accumulation amount of the last region n is completed, a wait operation is performed until the register w-cnt is counted up to the predetermined value c2. Again, this reduces the drive frequency for determining the accumulated amount.
[0085]
Also in the second embodiment, an effect almost the same as that of the first embodiment can be obtained, and a photoelectric conversion device that is easy to use because it has high accuracy, is inexpensive, and has many distance measuring points, and a focus detection device using the photoelectric conversion device can be realized.
[0086]
(Third embodiment)
Compared to the first and second embodiments, the third embodiment changes the detailed view of the controller 1 in FIG. 2 as shown in FIG. 5, and the flowcharts in FIGS. 3 and 4 change as shown in FIG. ing.
[0087]
The different parts will be described with reference to FIG. 5. Reference numeral 32 denotes a divider, which divides the clk signal from the clock generator 21 and outputs a d-out signal.
[0088]
Reference numeral 33 denotes a selector which selects either the clk signal from the clock generator 21 or the d-out signal from the division period 32 by the output c-sel signal of the microcomputer 20 and outputs the c-clk signal. When c-sel is 0, the clk signal is selected. When c-sel is 1, the d-out signal is selected.
[0089]
In FIG. 2, instead of the clk signal input to the microcomputer 20 and the counter 22, the output c-clk signal of the selector 33 is input to each in FIG.
[0090]
Next, the operation of the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0091]
Steps S300 to S301 are the same as steps S100 to S101.
[0092]
In step S302, the count value (cnt-value) of the counter 22 is input.
[0093]
In step S303 to step S305, if the count value is smaller than the predetermined level c1, the c-sel output is set to 0. If the count value is equal to or greater than c1, the c-sel output is 1.
[0094]
In step S306, the clk signal is input, and it is determined whether or not the clk signal has risen from 0 to 1. If so, the process proceeds to step S307. If not, the process stops at step S306.
[0095]
Steps S307 to S312 are the same as steps S107 to S112.
[0096]
As described above, in the third embodiment, since cnt-value is low for a while after the sensor accumulation is started, c-sel becomes 0 and the clk signal is selected as the output c-clk signal from the selector 33. Then, since the clk signal is input to both the microcomputer 20 and the counter 22, sequential region selection for accumulation determination is driven by a signal from the clock generator 21 and driven at a fast cycle.
[0097]
On the other hand, when cnt-value exceeds the predetermined value c1 after a while after the accumulation starts, c-sel becomes 1, and the output c-clk signal from the selector 33 is selected as the d-out signal. For this reason, the driving frequency of the accumulation control becomes slow. At the same time, the counter of the accumulation time counts up quickly for a while after the accumulation starts, but the count-up is delayed after a while.
[0098]
In the third embodiment, substantially the same effects as those in the first and second embodiments are obtained, and the flowchart is simplified and the software load is reduced.
[0099]
Note that the present invention can be applied to modifications or variations of the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
[0100]
For example, in the above example, the description is limited to the camera, but the present invention is of course not limited thereto, and can be applied to other devices having a focus detection function. Further, although the drive frequency for determining the storage amount is changed at a certain point where the storage time has elapsed, it is of course possible to change it continuously and gradually. Further, the description is limited to the phase difference detection method, but the present invention is not limited to this as long as the image signal is extracted and processed.
[0101]
The plurality of photoelectric conversion elements indicate sensor units in the sensor array blocks 2, 3, and 4 in FIG. 1, and the plurality of areas are the areas of the sensor array blocks 2, 3, 4, and the like in FIG. That is, the distance measuring point 302 described with reference to FIG. The accumulation control means includes the controller 1 in FIG. 1 and the psel-m signal, trans-m signal, and the like that drive the sensor array blocks 2, 3, and 4. In FIG. Has been.
[0102]
The accumulation start means is the rst signal in FIG. 1 or the operation in step S101 in FIG.
[0103]
The monitoring means is the p-out signal in FIG. 1, and the determining means is described in the comp output of the comparator 5 in FIG. 1, step S111 in FIG.
[0104]
The accumulation end means is the trans-m signal in FIG. 1 and step S112 in FIG.
[0105]
The fact that the predetermined time interval is different between immediately after the start of storage and after a while after the start of storage is described in the flowchart of FIG.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the drive frequency of the accumulation control is changed after a while from the start of accumulation, the focus detection operation of the high-luminance target image also causes the image signal to exceed the dynamic range. Since it can be formed without any problem, it can be made with high accuracy, and the overall drive frequency is lowered, so that noise can be reduced drastically and current consumption can be greatly reduced. A photoelectric conversion device and a focus detection device using the photoelectric conversion device can be realized.
[0107]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric circuit block diagram of a focus detection apparatus.
FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of the controller in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment;
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment;
FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the controller in FIG. 1;
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the third embodiment;
FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of the focus detection apparatus;
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of the focus detection apparatus;
FIG. 9 is a diagram showing a light amount distribution of light incident on two sensors.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a dynamic range of an AD converter and an image signal.
FIG. 11 is a diagram showing ranging points within a screen.
[Explanation of symbols]
1 Controller
2,3,4 sensor block block
20 Microcomputer
21 Clock generator
22 counter

Claims (12)

複数の領域に分割された複数の光電変換素子と、
前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積を開始させるための蓄積開始手段と、
前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積状態を順番にモニタ出力させるモニタ手段と、
前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積状態を示す、順番に出力されたモニタ出力を予め定められた値とそれぞれ比較することにより、該モニタ出力に対応した領域の光電変換素子の蓄積を終了させるべきか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により蓄積を終了させるべきであると判定されたときに、前記モニタ出力に対応した領域の光電変換素子の蓄積を終了させる蓄積終了手段とを具備し、
前記モニタ手段は、蓄積開始後所定の時間が経過するまでは第1のタイミングで繰り返し前記複数の領域内の蓄積状態を順番にモニタ出力させ、且つ、蓄積開始後前記所定の時間が経過した後は前記第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで繰り返し前記複数の領域の蓄積状態を順番にモニタ出力させることを特徴とする光電変換装置。
A plurality of photoelectric conversion elements divided into a plurality of regions;
Accumulation starting means for starting accumulation of photoelectric conversion elements in the plurality of regions;
Monitoring means for sequentially monitoring and outputting the accumulation state of the photoelectric conversion elements in the plurality of regions;
Completing the accumulation of photoelectric conversion elements in the region corresponding to the monitor output by comparing the monitor output sequentially output indicating the accumulation state of the photoelectric conversion elements in the plurality of regions with a predetermined value, respectively. A determination means for determining whether or not to be performed;
Accumulation determining means for ending accumulation of photoelectric conversion elements in a region corresponding to the monitor output when it is determined by the determination means that accumulation should be terminated,
The monitoring means repeatedly outputs the accumulated state in the plurality of areas in order at a first timing until a predetermined time elapses after the accumulation starts, and after the predetermined time elapses after the accumulation starts. the photoelectric conversion device according to claim Rukoto causes the monitor output sequentially storage state of the plurality of regions repeated at a second timing later than the first timing.
前記複数の領域の夫々には、複数の前記光電変換素子が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。  The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a plurality of the photoelectric conversion elements are arranged in each of the plurality of regions. 前記複数の光電変換素子は連続した二次元的な広がりを有するエリア型のセンサを構成することを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。  The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the plurality of photoelectric conversion elements constitute an area-type sensor having a continuous two-dimensional spread. 前記モニタ出力とは、各領域に含まれる光電変換素子中、最大の蓄積電荷量に基づいた信号であることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。  The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the monitor output is a signal based on a maximum accumulated charge amount among photoelectric conversion elements included in each region. 前記モニタ手段は、前記モニタ出力のタイミングに待ち時間を設けることにより、前記第1のタイミングと第2のタイミングを異ならせることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the monitoring unit makes the first timing different from the second timing by providing a waiting time for the timing of the monitor output. 前記モニタ手段は、前記モニタ出力のタイミングを制御するクロック信号を変化させることにより、前記第1のタイミングと第2のタイミングを異ならせることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 2. The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the monitor unit changes the first timing and the second timing by changing a clock signal for controlling the timing of the monitor output. 複数の領域に分割された複数の光電変換素子と、
前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積を開始させるための蓄積開始手段と、
前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積状態を順番にモニタ出力させるモニタ手段と、
前記複数の領域内の光電変換素子の蓄積状態を示す、順番に出力されたモニタ出力を予め定められた値とそれぞれ比較することにより、該モニタ出力に対応した領域の光電変換素子の蓄積を終了させるべきか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により蓄積を終了させるべきであると判定されたときに、前記モニタ出力に対応した領域の光電変換素子の蓄積を終了させる蓄積終了手段と、
前記分割された夫々の領域の各光電変換素子である各画素の信号を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段により読み出された各画素の信号を演算することにより被写体の焦点検出を行う検出手段とを具備し、
前記モニタ手段は、蓄積開始後所定の時間が経過するまでは第1のタイミングで繰り返し前記複数の領域内の蓄積状態を順番にモニタ出力させ、且つ、蓄積開始後前記所定の時間が経過した後は前記第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで繰り返し前記複数の領域の蓄積状態を順番にモニタ出力させることを特徴とする焦点検出装置。
A plurality of photoelectric conversion elements divided into a plurality of regions;
Accumulation starting means for starting accumulation of photoelectric conversion elements in the plurality of regions;
Monitoring means for sequentially monitoring and outputting the accumulation state of the photoelectric conversion elements in the plurality of regions;
Completing the accumulation of photoelectric conversion elements in the region corresponding to the monitor output by comparing the monitor output sequentially output indicating the accumulation state of the photoelectric conversion elements in the plurality of regions with a predetermined value, respectively. A determination means for determining whether or not to be performed;
Accumulation determining means for ending accumulation of photoelectric conversion elements in a region corresponding to the monitor output when it is determined by the determination means that accumulation should be terminated;
Reading means for reading out the signal of each pixel which is each photoelectric conversion element in each of the divided areas;
Detecting means for performing focus detection of a subject by calculating a signal of each pixel read by the reading means;
The monitoring means repeatedly outputs the accumulated state in the plurality of areas in order at a first timing until a predetermined time elapses after the accumulation starts, and after the predetermined time elapses after the accumulation starts. focus detecting apparatus according to claim Rukoto sequentially to monitor output storage state of the plurality of regions repeated at a slower second timing than the first timing.
前記複数の領域の夫々には、複数の前記光電変換素子が配置されていることを特徴とする請求項7に記載の焦点検出装置。  The focus detection apparatus according to claim 7, wherein a plurality of the photoelectric conversion elements are arranged in each of the plurality of regions. 前記複数の光電変換素子は連続した二次元的な広がりを有するエリア型のセンサを構成することを特徴とする請求項7に記載の焦点検出装置。  The focus detection apparatus according to claim 7, wherein the plurality of photoelectric conversion elements constitute an area-type sensor having a continuous two-dimensional extent. 前記モニタ出力とは、各領域に含まれる光電変換素子中、最大の蓄積電荷量に基づいた信号であることを特徴とする請求項7に記載の焦点検出装置。  The focus detection apparatus according to claim 7, wherein the monitor output is a signal based on a maximum accumulated charge amount among photoelectric conversion elements included in each region. 前記モニタ手段は、前記モニタ出力のタイミングに待ち時間を設けることにより、前記第1のタイミングと第2のタイミングを異ならせることを特徴とする請求項7に記載の焦点検出装置。The focus detection apparatus according to claim 7, wherein the monitoring unit makes the first timing different from the second timing by providing a waiting time for the timing of the monitor output. 前記モニタ手段は、前記モニタ出力のタイミングを制御するクロック信号を変化させることにより、前記第1のタイミングと第2のタイミングを異ならせることを特徴とする請求項7に記載の焦点検出装置。The focus detection apparatus according to claim 7, wherein the monitoring unit changes the first timing and the second timing by changing a clock signal that controls the timing of the monitor output.
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