JP4175582B2

JP4175582B2 - 光電変換装置及び焦点検出装置

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Publication number: JP4175582B2
Application number: JP00906498A
Authority: JP
Inventors: 辰幸徳永
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JPH11205694A

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、最大の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、最大の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

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。