CN102955221A - 焦点检测传感器和使用该焦点检测传感器的光学设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焦点检测传感器和使用该焦点检测传感器的光学设备。该焦点检测传感器包括线传感器，其中线传感器包括配置有多个像素的一对传感器阵列。传感器阵列各自包括第一类型的像素和第二类型的像素，其中第一类型的像素具有如下结构，该结构用于在电荷累积期间，将光电转换装置所生成的电荷传送给相应的存储器装置并且使该存储器装置对电荷进行积分；第二类型的像素具有如下结构，该结构用于在电荷累积期间结束之前不将光电转换装置所生成的电荷传送给相应的存储器装置的情况下，在电荷累积期间在像素中对电荷进行积分，并且在电荷累积期间结束时将电荷传送给该存储器装置。通过简单结构可以获得精确的电荷累积结果。

Description

焦点检测传感器和使用该焦点检测传感器的光学设备

技术领域

本发明涉及一种用于自动焦点检测的焦点检测传感器和使用该焦点检测传感器的光学设备。

背景技术

传统上，例如已知一种具有自动调焦(以下称为AF)功能的摄像设备，该功能用于根据包括光电转换装置的焦点检测传感器所检测到的被摄体的焦点检测状态来调整摄像镜头的对焦距离，并且自动对焦于被摄体。还已知基于被摄体的亮度或对比度来控制焦点检测传感器的光电转换装置的电荷累积时间或输出增益。

例如，在日本特开2006-251777中，焦点检测传感器使用各自包括多个光电转换装置(像素)的线传感器。将各线传感器分割成多个区域，并且在像素信号的最大值和最小值之间的差(对比度)超过目标值时，在各区域停止累积。

另外，日本特开平10-333021公开了如下内容：在焦点检测所使用的线传感器对附近配置监视传感器，并且基于来自监视传感器的信号来控制线传感器对的累积(积分)时间。

然而，在日本特开2006-251777所公开的结构中，由于像素进行光电转换得到的电荷总是被传送给累积电路，因而累积期间在累积电路中所生成的噪声如光电转换得到的电荷那样同样被累积。在累积时间较长时，所生成的噪声量也增大。由于该原因，累积结果中噪声成分的影响不容忽视，并且可能在焦点检测结果中导致误差。

另一方面，在日本特开平10-333021所公开的结构中，由于基于与线传感器分开设置的监视传感器的输出来进行累积控制，因而不必将像素进行光电转换得到的电荷传送给存储器电路或监视器电路。因此，在结束像素中的累积之前，通过对存储器电路或监视器电路进行复位，可以减少所生成的噪声。

然而，在日本特开平10-333021的结构中，需要在线传感器附近配置监视传感器。另外，监视传感器需要进行精确的测光以适当控制累积。当配置多个线传感器时，监视传感器限制线传感器的布局。为了精确进行测光，监视传感器自身的配置也受到限制。结果，焦点检测传感器的芯片面积可能变得更大，因而使成本增加或者妨碍使用该焦点检测传感器的光学设备的小型化。

发明内容

本发明是考虑到现有技术的问题而做出的。

根据一个方面，本发明提供一种能够利用简单结构来获得精确的电荷累积结果的焦点检测传感器。根据另一方面，本发明提供一种使用根据本发明的焦点检测传感器来进行自动焦点检测的光学设备。

本发明的第一方面，提供一种焦点检测传感器，其包括线传感器，所述线传感器包括一对传感器阵列，所述传感器阵列各自包括呈直线配置的多个像素，并且所述多个像素各自包括光电转换装置，其中，所述传感器阵列所配置的多个像素包括：第一类型的像素，其具有如下结构，其中，该结构用于在电荷累积期间，将所述光电转换装置所生成的电荷传送给相应的存储器装置并且使该存储器装置对所述电荷进行积分；以及第二类型的像素，其具有如下结构，其中，该结构用于在所述电荷累积期间结束之前不将所述光电转换装置所生成的电荷传送给存储器装置的情况下，在所述电荷累积期间在像素中对所述电荷进行积分，并且在所述电荷累积期间结束时将所述电荷传送给相应的存储器装置，以及所述焦点检测传感器还包括：检测部件，用于检测所述第一类型的像素的存储器装置中的积分值是否达到预定值；以及控制部件，用于控制所述线传感器的操作，其中，当所述检测部件在所述传感器阵列的所述电荷累积期间开始之后检测到所述第一类型的像素的存储器装置中的积分值达到所述预定值时，所述控制部件结束所述电荷累积期间，并且使所述第二类型的像素积分得到的电荷传送给相应的存储器装置。

本发明的第二方面，提供一种焦点检测传感器，包括：线传感器，其包括一对传感器阵列，所述传感器阵列各自包括呈直线配置的多个像素，并且所述多个像素各自包括光电转换装置；以及控制部件，用于控制所述线传感器的操作，所述焦点检测传感器还包括：测量部件，用于测量被摄体亮度；以及设置部件，用于设置所述线传感器的操作类型，其中，所述设置部件在所述测量部件所测量到的被摄体亮度大于预定阈值的情况下，将所述线传感器的操作类型设置成第一类型，并且在所述测量部件所测量到的被摄体亮度不大于所述预定阈值的情况下，将所述线传感器的操作类型设置成第二类型，以及所述控制部件被配置为：进行控制，以使得在所述线传感器的操作类型被设置成所述第一类型的情况下，使所述传感器阵列中所配置的多个像素各自作为具有如下结构的第一类型的像素来工作，其中，该结构用于在电荷累积期间，将所述光电转换装置所生成的电荷传送给相应的存储器装置并且使该存储器装置对所述电荷进行积分，以及进行控制，以使得在所述线传感器的操作类型被设置成所述第二类型的情况下，使所述传感器阵列中所配置的多个像素各自作为具有如下结构的第二类型的像素来工作，其中，该结构用于在所述电荷累积期间结束之前不将所述光电转换装置所生成的电荷传送给相应的存储器装置的情况下，在所述电荷累积期间在像素中对所述电荷进行积分，并且在所述电荷累积期间结束时将所述电荷传送给该相应的存储器装置。

本发明的第三方面，提供一种光学设备，包括：如上所述的焦点检测传感器，用于接收从摄像镜头入射的光束；计算部件，用于根据如下两种图像信号来计算所述摄像镜头的离焦量：通过从所述电荷累积期间结束的线传感器的所述第一类型的像素的存储器装置读取信号所生成的图像信号；以及通过从所述电荷累积期间结束的线传感器的所述第二类型的像素的存储器装置读取信号所生成的图像信号；以及镜头驱动部件，用于基于所述离焦量，来驱动所述摄像镜头。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的焦点检测传感器的电气结构的例子的框图；

图2是示出作为使用根据本发明实施例的焦点检测传感器的光学设备的例子的照相机的结构的例子的框图；

图3是示出根据本发明第一实施例的照相机中所包括的光学部件及其配置的例子的图；

图4是示意性示出根据本发明第一实施例的照相机中所设置的焦点检测光学系统的结构的透视图；

图5A是示出根据本发明第一实施例的焦点检测传感器中的线传感器的配置的例子的图；

图5B是示出线传感器和与图5A所示的焦点检测传感器相对应的位于取景器画面上的测距点之间的位置关系的例子的图；

图6是用于说明根据本发明第一实施例的焦点检测传感器的累积操作的流程图；

图7是用于说明包括根据本发明第一实施例的焦点检测传感器的照相机的操作的例子的流程图；

图8是示出根据本发明第二实施例的焦点检测传感器的电气结构的例子的框图；

图9是用于说明根据本发明第二实施例的焦点检测传感器的累积操作的流程图；

图10A是示出根据本发明第三实施例的焦点检测传感器中的线传感器的配置的例子的图；

图10B是示出线传感器和与图10A所示的焦点检测传感器相对应的位于取景器画面上的测距点之间的位置关系的例子的图；

图11是示意性示出根据本发明第三实施例的照相机中所设置的焦点检测光学系统的结构的透视图；

图12是用于说明包括根据本发明第三实施例的焦点检测传感器的照相机的操作的例子的流程图；

图13是示出根据本发明第四实施例的焦点检测传感器的电气结构的例子的框图；

图14是用于说明根据本发明第四实施例的焦点检测传感器的累积操作的流程图；

图15是用于说明包括根据本发明第四实施例的焦点检测传感器的照相机的操作的例子的流程图；以及

图16是示出根据本发明第四实施例的焦点检测传感器中的电荷累积时间和信号量之间的关系的图。

具体实施方式

现在将根据附图来详细说明本发明的优选实施例。

第一实施例

图2是示出作为使用根据本发明实施例的焦点检测传感器的光学设备的例子的照相机的结构的例子的框图。注意，图2并未示出与自动焦点检测有关的组件以外的照相机组件。

开关103包括通过操作释放按钮(未示出)来进行接通/断开(on/off)控制的两个开关SW1和SW2。通过释放按钮的第一按压(半按下)操作来接通开关SW1。通过释放按钮的第二按压(全按下)操作来接通开关SW2。接通开关SW1对应于用于开始包括焦点检测操作的摄像准备操作的指示。接通开关SW2对应于用于开始摄像操作的指示。

镜头通信电路104在照相机CPU 100的控制下与摄像镜头(未示出)进行镜头信号114的发送和接收，以控制摄像镜头的调焦透镜或者摄像镜头的光圈。

快门控制电路107在照相机CPU 100的控制下对设置在快门机构(未示出)中的电磁体117a和117b的通电时间进行控制，从而控制快门的打开/闭合。

照相机CPU 100包括用于存储程序的ROM、用于存储变量的RAM、以及用于存储各种参数的EEPROM(电可擦除可编程ROM)。照相机CPU 100基于这些程序来控制各个单元，从而控制照相机的整体操作。

在接通开关SW2时，照相机CPU 100通过控制测光传感器106来检测被摄体的亮度，并且基于被摄体亮度来确定诸如摄像镜头(未示出)的f值和快门速度等的摄像条件。照相机CPU 100与镜头通信电路104和快门控制电路107进行通信，以使图像传感器105在所确定的摄像条件下进行曝光。照相机CPU 100执行用于读取累积在图像传感器105中的电荷、应用已知的图像处理以生成所拍摄图像数据、并且将图像数据记录在记录介质(未示出)中的一系列摄像操作。

照相机的光学系统部件的配置

图3是示出根据本实施例的照相机中所包括的光学部件及其配置的例子的图。图3示出从照相机侧面观看时的光学部件的配置的例子。注意，在图3中，照相机包括摄像镜头200。摄像镜头200可以是可拆卸的，而且并非是照相机不可或缺的。

通过快速复原镜201向上反射经由摄像镜头200从被摄体入射的光束的大部分，以在取景屏202上形成图像。操作者经由五棱镜203和目镜204观察取景屏202上所形成的被摄体图像。将测光成像透镜211和测光传感器106设置在目镜204的上方。测光传感器106可以通过经由测光成像透镜211接收取景屏202上所形成的被摄体图像来测量被摄体亮度。注意，图3中的测光成像透镜211和测光传感器106的组合和配置仅是例子，并且可以与图3不同，只要可以测量被摄体亮度即可。

经由摄像镜头200入射的光束的一部分透过快速复原镜201，并且利用位于后侧的副镜205将该部分光束引导至位于下方的焦点检测光学系统。入射至焦点检测光学系统的光束穿过视野掩模206、红外截止滤波器207、场镜208、光圈209和二次成像透镜210，并且在焦点检测传感器101上形成图像。可以基于通过使焦点检测传感器101光电转换所形成的图像而获得的图像信号之间的相位差，来检测摄像镜头200的焦点状态(离焦量)。

在接通开关SW2以进行摄像操作时，快速复原镜201向上转动并从光路缩回，并且快门打开，从而使得图像传感器105暴露于从摄像镜头200入射的被摄体图像的光束。

焦点检测光学系统的结构

图4是示意性示出根据本实施例的照相机中所设置的焦点检测光学系统的结构的透视图。注意，为了易于说明和理解，图4示出图3所示的焦点检测光学系统中除镜和红外截止滤波器207以外的结构。

由副镜205反射的被摄体图像的光束在视野掩模206附近临时形成图像。视野掩模206是用于确定视野(画面)中的焦点检测区域(测距点)的遮光构件。视野掩模206具有配置在中央的十字开口部2061以及垂直方向延伸并配置在开口部2061左右两侧的开口部2062和2063。

构成场镜208的三个透镜2081～2083分别对应于视野掩模206的三个开口部2061～2063。将光圈209配置在场镜208的后方。光圈209包括与视野掩模206的开口部2061相对应地设置在中央的四个开口部2091以及与开口部2062和2063相对应地分别设置在开口部2091左右两侧的开口部2092和2093。

场镜208具有用于在摄像镜头200的出射光瞳附近形成光圈209的开口部2091～2093的图像的作用。将二次成像透镜210配置在光圈209的后方。二次成像透镜210包括设置在与光圈209的开口部2091～2093相对应的位置处的八个透镜2101～2103。

穿过视野掩模206、场镜208、光圈209和二次成像透镜210的光束在焦点检测传感器101中所包括的多个线传感器上形成图像。

线传感器的配置和测距点之间的位置关系

将参考图5A和5B更详细地说明线传感器和画面中的测距点之间的位置关系。图5A是示出焦点检测传感器101中的线传感器的配置的例子的图。每一线传感器#1～#8均包括一对传感器阵列。各传感器阵列具有用作传感器的多个像素呈直线配置的结构，并且可以从像素的输出获得信号图像。可以根据从各对传感器阵列所获得的图像信号之间的相位差来检测摄像镜头的焦点状态(离焦量)。各对传感器阵列经由包括二次成像透镜210等的焦点检测光学系统而投影至视野(画面)上的几乎相同的区域上。该区域形成测距点。

图5B是示出线传感器和与图5A所示的焦点检测传感器101相对应的位于取景器画面上的测距点之间的位置关系的例子的图。

在取景器画面500(视野)上存在总共三个测距点，即与线传感器#7和#8相对应的测距点503、与线传感器#1～#4相对应的测距点501和与线传感器#5和#6相对应的测距点502。

位于中央的测距点501包括投影线传感器#1的区域#11、投影线传感器#2的区域#12、投影线传感器#3的区域#13和投影线传感器#4的区域#14。测距点501包括垂直方向上的区域#11和#12以及水平方向上的区域#13和#14。由于该原因，在测距点501处，可以根据被摄体图像的垂直对比度图像和水平对比度图像这两者来检测摄像镜头的焦点状态。可以基于垂直方向上的区域#11和#12中所获得的焦点状态和水平方向上的区域#13和#14中所获得的焦点状态的平均值来确定离焦量。可选地，由于通常对比度越高，检测精度越高，因而可以使用垂直区域和水平区域中所获得的信号图像中具有较高对比度的信号图像来确定离焦量。

在本实施例中，如图5A和5B所示，相邻传感器阵列以移位1/2像素间距的方式进行配置。因此，线传感器#1和#2的投影位置处的区域#11和#12不仅在水平方向上移位，在垂直方向上也轻微移位。通常，在被摄体的空间频率较高时，所检测到的离焦量由于传感器阵列的像素位置和被摄体对比度的相位之间的关系而包含误差。为了降低误差，使用通过移位了1/2像素间距的两对传感器阵列所获得的两个离焦量的平均值。这同样适用于其余区域。

焦点检测传感器的结构

图1是示出根据本实施例的焦点检测传感器101的电气结构的例子的框图。

为了易于说明和理解，图1仅示出图5A和5B所示的线传感器#1～#8中相邻配置在几乎相同位置处的一组线传感器#1和#2。该连接同样适用于类似相邻配置的其余组的线传感器(#3和#4、#5和#6、以及#7和#8)。

焦点检测传感器101包括自动焦点检测CPU(AF CPU)600。AF CPU 600控制各传感器阵列的累积操作和图像信号读取操作。线传感器#1包括相位差检测用的一对传感器阵列。该对传感器阵列分别从相同数量(例如，约30～80)个像素的输出来检测第一图像和第二图像。

在线传感器#1中，传感器单元601对应于该对传感器阵列的光电转换装置。存储器单元602以像素为单位对通过传感器单元601的各像素进行光电转换得到的信号电荷进行积分，并且临时存储信号电荷。峰值检测电路603检测存储在存储器单元602中的积分值中的最大值。移位寄存器604选择要从存储器单元602读取积分值的像素。

在电荷累积期间传送通过传感器单元601的像素进行光电转换得到的信号电荷，并且通过存储器单元602对这些信号电荷进行积分。存储器单元602包括电容器和放大器(均未示出)，从而以像素为单位将积分得到的信号电荷转换成电压并以预定增益放大该电压。另外，存储器单元602在与传感器单元601的累积操作结束的同时，临时存储积分得到的信号电荷。

峰值检测电路603将存储器单元602中以像素为单位的电压值中的最大值(p_out)输出给比较器612的输入部。

如上所述，线传感器#1包括如下的传感器阵列，其中该传感器阵列用于使传感器单元601在电荷累积期间传送电荷，使存储器单元602以像素为单位对电荷进行积分，并且使峰值检测电路603检测最大积分值。在本说明书中，将这类传感器阵列称为第一类型的传感器阵列，并且将包括第一类型的传感器阵列的线传感器称为第一类型的线传感器。因此，所有线传感器#1、#3、#5和#7是第一类型的线传感器。

比较器612将信号p_out与具有预定值的基准电压VR进行比较，并且向AF CPU 600输出表示比较结果的信号comp。在p_out>VR时，信号comp为1，否则信号comp为0。注意，具有预定值的基准电压VR是像素饱和电压，并且将该基准电压VR设置成表示在p_out>VR时应结束累积操作的值。

在接收到从AF CPU 600所输入的信号shift时，移位寄存器604以像素为单位选择存储器单元602的输出，并且在通过信号sel_1接通模拟开关605期间，将存储器单元602的输出顺次输出给输出放大器611的输入。输出放大器611以适当增益从端子Vout输出像素信号Vout。

线传感器#2从像素数量与线传感器#1一样多的像素检测第一图像和第二图像。

线传感器#2包括：与线传感器#1的传感器单元601和存储器单元602相对应的传感器单元606；传送门607；用于读取并存储传感器单元606积分得到的信号电荷的存储器单元608；以及移位寄存器609。

传感器单元606以像素为单位对通过各像素进行光电转换得到的信号电荷进行积分。传送门607进行控制，以将传感器单元606积分得到的信号电荷传送给存储器单元608。在传送门607处于接通(on)时，将传感器单元606积分得到的信号电荷传送给存储器单元608。当传送门607处于断开(off)时，不进行信号电荷传送。存储器单元608在电荷累积期间处于复位状态。AF CPU600在与结束累积操作的同时接通传送门607，以将传感器单元606积分得到的信号电荷传送给存储器单元608。

存储器单元608以像素为单位临时存储所传送的信号电荷，将信号电荷转换成电压，并且以预定增益放大该电压。

如上所述，线传感器#2包括如下的传感器阵列，其中，该传感器阵列在电荷累积期间不将电荷从传感器单元606传送给存储器单元608，使传感器单元606以像素为单位对电荷进行积分，并且在结束电荷累积之后将电荷传送给存储器单元608。在本说明书中，将这类传感器阵列称为第二类型的传感器阵列，并且将包括第二类型的传感器阵列的线传感器称为第二类型的线传感器。因此，所有线传感器#2、#4、#6和#8是第二类型的线传感器。

在接收到从AF CPU 600所输入的信号shift时，移位寄存器609以像素为单位选择存储器单元608的输出，并且在通过信号sel_2接通模拟开关610期间，将存储器单元608的输出顺次输出给输出放大器611的输入。

AF CPU 600包括寄存器(未示出)。该寄存器可以使用作为AF CPU 600的通信端子的端子cs、sclk、miso和mosi，通过串行通信从外部进行读取和写入。从外部(例如，照相机CPU 100)设置该寄存器的值，这使得能够控制焦点检测传感器101的操作。

累积操作

接着将参考图6的流程图来详细说明根据本实施例的焦点检测传感器101的累积操作。这里代表性地说明线传感器#1和#2的累积操作，并且这同样适用于其它线传感器#3～#8。

例如，当照相机CPU 100将AF CPU 600的寄存器strt设置成1时，AF CPU 600开始焦点检测传感器101的累积操作。

在步骤S101，AF CPU 600对线传感器#1和#2进行初始复位操作。更具体地，AF CPU 600将其自身的寄存器清除成0，然后输出信号rst和rst_2，以清除传感器单元601和606以及存储器单元602和608中的电荷。注意，在本说明书中，“输出信号”可以是将信号值(电平)从0(低电平)改变成1(高电平)，并且“结束(取消)信号输出”可以是将信号值(电平)从1(高电平)改变成0(低电平)。

在步骤S102，AF CPU 600结束输出信号rst(将信号值改变成0)。因此完成传感器单元601和606以及存储器单元602的复位，并且传感器单元601和606开始电荷累积。另一方面，由于AF CPU 600继续输出信号rst_2，因而持续复位存储器单元608。

在步骤S103，AF CPU 600判断从比较器612输出的信号comp。更具体地，如果线传感器#1累积了足够的电荷，并且应结束电荷累积，则p_out>VR并且输出comp=1。在步骤S103，如果信号comp的值为1，则AF CPU 600从步骤S104开始执行累积结束处理。如果p_out≤VR(电荷累积不充分)，则输出comp=0。因此，AF CPU 600在步骤S103继续判断信号comp。

在步骤S104，AF CPU 600输出信号hold_1以将存储器单元602积分得到的累积电荷存储在线1(线传感器#1)的存储器单元602中。

在步骤S105，AF CPU 600取消信号rst_2的输出以完成存储器单元608的复位。此后，AF CPU 600输出信号trans_2以接通传送门607，从而将线2(线传感器#2)的传感器单元606积分得到的累积电荷传送给存储器单元608。在线传感器#2中，在电荷累积期间不进行从传感器单元606向存储器单元608的电荷传送。从结束累积到紧挨着传送累积电荷之前的时刻，持续复位存储器单元608。由于该原因，在存储器单元608中不会累积存储器单元608在电荷累积期间所生成的噪声。

在步骤S106，AF CPU 600取消信号trans_2的输出以断开传送门607。因此将步骤S105所传送的电荷(线2中所累积的电荷)存储在存储器单元608中。

在步骤S107中，AF CPU 600将设置在其中的表示累积结束标志的寄存器tr_1和tr_2设置成1，从而结束累积操作。从外部(例如，照相机CPU 100)读出寄存器tr_1和tr_2的值，这使得能够获知线传感器#1和#2的累积结束。

如上所述，在本实施例中，相邻配置在几乎相同位置处的一对线传感器的其中一个(线传感器#1)包括第一类型的传感器阵列，其中，该第一类型的传感器阵列在电荷累积期间，将累积电荷从传感器单元601传送给存储器单元602，并且对其进行积分。另一线传感器(线传感器#2)包括第二类型的传感器阵列，其中，该第二类型的传感器阵列使传感器单元606对累积电荷进行积分。在包括第二类型的传感器阵列的第二类型的线传感器中，存储器单元608在电荷累积期间所生成的噪声不会影响积分得到的累积电荷。另外，在电荷累积期间，持续复位存储器单元608，此后，将电荷传送给存储器单元608。这使得能够消除存储器单元608在电荷累积期间所生成的噪声对传送给存储器单元608的累积电荷的影响。

在从线传感器#1输出的信号p_out超过具有预定值的基准电压VR时，结束线传感器#1和#2的累积操作。这使得能够在电荷累积期间的适当时刻结束线传感器的累积处理。

另外，用作累积电荷监视测量线传感器的线传感器#1也可以从像素数量与线传感器#2一样多的像素获得第一图像和第二图像。

以上参考图6的流程图仅说明了线传感器#1和#2的操作。对于线传感器#3～#8同样进行相同操作。AF CPU 600包括用于线传感器#3～#8的寄存器tr_3～tr_8。对于线传感器#3～#8还设置信号线。线传感器#3、#5和#7作为线1进行构造和操作，而线传感器#4、#6和#8作为线2进行构造和操作。

照相机的操作

将参考图7的流程图详细说明包括上述焦点检测传感器101的照相机的操作的例子。在接通图2所示的照相机的开关SW1时，通过照相机CPU 100执行该操作。

在步骤S201，照相机CPU 100与焦点检测传感器101的AFCPU 600进行通信，并且将AF CPU 600的寄存器strt设置成1，从而开始AF累积操作。因此，焦点检测传感器101开始用于线传感器#1～#8的参考图6所述的累积操作。

在步骤S202，照相机CPU 100基于AF CPU 600的寄存器tr_1～tr_8的值，判断焦点检测传感器101的累积操作是否结束。如果所有寄存器tr_1～tr_8具有值“1”，则对于所有线传感器#1～#8结束累积。因此，照相机CPU 100在步骤S203进行信号读取操作。如果寄存器tr_1～tr_8中至少一个具有值“0”，则照相机CPU 100判断为存在没有结束累积的线传感器，并且继续执行相同处理直到检测到累积结束为止。

在步骤S203，照相机CPU 100与AF CPU 600进行通信，并且读取线传感器#1～#8所获得的像素信号。AF CPU 600根据读取指示输出信号shift，以驱动线传感器#1～#8的移位寄存器并读取信号，并且将信号输出给照相机CPU 100。照相机CPU 100对从焦点检测传感器101输出的线传感器#1～#8的像素信号顺次进行A/D转换，并且将信号存储在RAM(未示出)中。

在步骤S204，照相机CPU 100根据步骤S203所获得的线传感器#1～#8的像素信号来计算离焦量。对诸如相邻配置在几乎相同位置的线传感器#1和#2、线传感器#3和#4、线传感器#5和#6以及线传感器#7和#8等的多组线传感器所获得的离焦量计算结果进行平均，或者进行加权平均，以获得最终结果。另外，根据以上述方式所获得的四个离焦量，对图5B所示的各测距点501～503处的离焦量以及测距点501～503中的哪一个是主被摄体位置进行确定。作为位于中央的测距点501的离焦量，选择线传感器#1和#2所获得的垂直离焦量和线传感器#3和#4所获得的水平离焦量的其中一个。尽管选择方法没有特别限制，但也可以选择由于例如图像信号的波形相关性高或对比度高而认为更可靠的离焦量。

在步骤S205，如果其中一个测距点处的离焦量落在期望范围内，例如1/4Fδ(F：镜头的f值，并且δ：常数(20μm))以下，则照相机CPU 100判断为获得对焦状态。更具体地，在例如f值F=2.0的情况下，如果离焦量为10μm以下，则照相机CPU  100判断为获得对焦状态，并且使处理进入步骤S207。

另一方面，如果所有离焦量大于1/4Fδ，则在步骤S206，照相机CPU 100经由镜头通信电路104指示摄像镜头以将镜头驱动与步骤S204针对测距点所获得的其中一个离焦量相对应的量。照相机CPU 100使处理返回步骤S201，并且重复上述操作，直到判断为获得对焦状态为止。尽管步骤S206的离焦量选择方法没有限制，但例如也可以选择与最短距离处的被摄体相对应的测距点的离焦量或者最小离焦量。

在步骤S207，照相机CPU 100检测开关SW2的状态。如果开关SW2处于接通，则开始从步骤S301起的摄像操作。如果在步骤S207中开关SW2处于断开，则照相机CPU 100在步骤S208检测开关SW1的状态。如果在步骤S208中开关SW1仍处于接通，则照相机CPU 100重复从步骤S201起的处理。如果开关SW1处于断开，则结束AF操作。

接着说明从步骤S301开始的摄像操作。

在步骤S301，照相机CPU 100从使用测光传感器106所检测到的测光值中获得被摄体亮度BV，并且将被摄体亮度BV与所设置的ISO速度SV相加以获得曝光值EV。然后，照相机CPU 100利用已知方法，例如使用预定程序图，确定与曝光值EV相对应的光圈值AV和快门速度TV。

在步骤S302，照相机CPU 100使快速复原镜201从摄像光路缩回，并且同时经由镜头通信电路104指示摄像镜头200将光圈设置成与步骤S301所确定的光圈值AV相对应的开口。

此后，在快速复原镜201从摄像光路完全缩回时，在步骤S303，照相机CPU 100基于电磁体117a和117b的通电时间，经由快门控制电路107来控制快门速度，从而使图像传感器105曝光。

在步骤S304，照相机CPU 100使快速复原镜201返回至摄像光路中的位置，并且结束摄像操作。注意，由于图像传感器105中累积的图像信号的处理(所谓的显影处理和用于将信号记录在记录介质中的处理)可以是已知处理，并且与本发明没有直接关系，因而省略对其的说明。

如上所述，根据本实施例，如下的线传感器相邻配置在几乎相同位置处，从而构成焦点检测传感器：

包括具有以下结构的第一类型的传感器阵列的第一类型的线传感器，其中，该结构用于在电荷累积期间传送来自传感器单元的电荷并且对电荷进行积分；以及

包括具有以下结构的第二类型的传感器阵列的第二类型的线传感器，其中，该结构用于在电荷累积期间，在不传送来自传感器单元的电荷的情况下，使传感器单元对电荷进行积分。

利用该结构，由于第一类型的线传感器可以在电荷累积期间监视累积电荷，因而可以适当控制电荷累积期间，并且第二类型的线传感器可以检测高质量的图像信号。另外，由于第一类型的线传感器也可以获得图像信号，因而可以基于位于几乎相同位置处的两对图像信号来进行相位差检测，并且可以实现更精确的焦点检测。此外，由于第一类型的线传感器和第二类型的线传感器的配置没有特别限制，因而可以容易地设计焦点检测传感器。

注意，在假定第二类型的传感器阵列在电荷累积期间持续复位存储器单元608的情况下做出以上说明。然而，通过在紧挨着电荷传送之前复位存储器单元608，也可以消除存储器单元608在电荷累积期间所生成的噪声的影响。

第二实施例

在根据第一实施例的焦点检测传感器中，相邻配置在几乎相同位置处的一组线传感器的其中一个线传感器是能够监视累积电荷的第一类型的线传感器，并且另一个线传感器是使传感器单元对累积电荷进行积分的第二类型的线传感器。也就是说，以传感器阵列为单位来改变积分/传送操作。然而，作为第二实施例的特性特征，将传感器阵列的各偶数编号的像素构成为第一类型的像素，并且将各奇数编号的像素构成为第二类型的像素，从而以像素为单位改变积分/传送操作。

根据本实施例的照相机的结构和焦点检测传感器中的线传感器的配置可以与第一实施例的相同，并且省略对其的说明。

图8是示出根据本实施例的焦点检测传感器401的电气结构的例子的框图。

图8示出线传感器#1中所包括的传感器阵列的两个像素(奇数编号的像素和偶数编号的像素)的电气块。实际上，在各传感器阵列中连续配置图8所示的这两个像素。线传感器#2～#8具有与线传感器#1相同的结构，并且省略对其的说明。

焦点检测传感器401包括自动焦点检测CPU(AF CPU)700。AF CPU 700控制各传感器阵列的累积操作和图像信号读取操作。将AF CPU 700连接至线传感器#1的传感器阵列，以控制奇数编号的像素和偶数编号的像素。

奇数编号的像素包括：用于进行光电转换并对光电转换所生成的电荷进行积分的传感器单元701；传送门702；以及用于存储积分得到的电荷的存储器单元703。在电荷累积期间结束之前不进行传送的情况下，通过传感器单元701来对奇数编号的像素的传感器单元701进行光电转换得到的信号电荷进行积分。

在与电荷累积期间结束的同时接通传送门702，以将传感器单元701积分得到的信号电荷传送给存储器单元703。存储器单元703临时存储所传送的电荷，将电荷转换成电压，并且以预定增益放大该电压。

另一方面，偶数编号的像素包括：

传感器单元704，用于进行光电转换，并且传送利用光电转换所生成的电荷；

存储器单元705，用于对所传送的信号电荷进行积分，并且临时存储信号电荷；以及

峰值检测电路706，用于检测偶数编号的像素的存储器单元705的电压值中的最大值。

将偶数编号的像素的传感器单元704进行光电转换得到的信号电荷直接传送给存储器单元705，并且存储器单元705以像素为单位对信号电荷进行积分。存储器单元705将积分得到的信号电荷转换成电压，并且以预定增益放大该电压。存储器单元705在电荷累积期间结束的同时同样临时存储积分得到的信号电荷。

峰值检测电路706将偶数编号像素组的存储器单元705中所存储的电压值中的最大值(p_out)输出给比较器712的输入部。

比较器712将信号p_out与具有预定值的基准电压VR进行比较，并且将表示比较结果的信号comp输出给AF CPU 700。在p_out>VR时，信号comp为1，否则信号comp为0。注意，将具有预定值的基准电压VR设置成表示在p_out>VR时应结束累积操作的值。

在接收到从AF CPU 700输入的信号shift时，移位寄存器707以像素为单位选择存储器单元703或705的输出。移位寄存器707在通过信号sel_1接通模拟开关708期间，将存储器单元703或705的输出顺次输出给输出放大器711的输入。输出放大器711以适当增益从端子Vout输出像素信号Vout。

本实施例的AF CPU 700还可以如根据第一实施例的AFCPU 600那样，通过使用端子cs、sclk、miso和mosi从外部进行串行通信来读取和写入内部寄存器值。

累积操作

接着参考图9的流程图来详细说明根据本实施例的焦点检测传感器401的累积操作。这里将代表性地说明线传感器#1的累积操作，并且这同样适用于其它线传感器#2～#8。

例如，在照相机CPU 100将AF CPU 700的寄存器strt设置成1时，AF CPU 700开始焦点检测传感器401的累积操作。

在步骤S401，AF CPU 700进行线传感器#1的初始复位操作。更具体地，AF CPU 700将其自身的寄存器清除成0，然后输出信号rst和rst_odd以清除传感器单元701和704以及存储器单元703和705中的电荷。

在步骤S402，取消信号rst以开始累积。由于AF CPU 700持续输出信号rst_odd，因而即使在累积期间，也持续复位奇数编号的像素的存储器单元703。

在步骤S403，AF CPU 700判断从比较器712输出的信号comp。如上所述，如果线传感器#1的偶数编号的像素累积了足够电荷，并且应结束电荷累积，则p_out>VR并且输出comp=1。如果在步骤S403中信号comp的值为1，则AF CPU 700从步骤S404起执行累积结束处理。如果p_out≤VR(电荷累积不充分)，则输出comp=0。因此，AF CPU 700在步骤S403继续判断信号comp。

在步骤S404，AF CPU 700输出信号hold_even，以将存储器单元705积分得到的累积电荷存储在偶数编号的像素的存储器单元705中。

在步骤S405，AF CPU 700取消信号rst_odd的输出以完成存储器单元703的复位。此后，AF CPU 700输出信号trans_odd以接通传送门702，因而将奇数编号的像素的传感器单元701积分得到的累积电荷传送给存储器单元703。在奇数编号的像素中，在电荷累积期间不进行从传感器单元701向存储器单元703的电荷传送。从结束累积到紧挨着传送累积电荷之前的时刻，持续复位存储器单元703。由于该原因，在存储器单元703中不会累积存储器单元703在电荷累积期间所生成的噪声。

在步骤S406，AF CPU 700取消信号trans_odd的输出以断开传送门702。因而，将步骤S405所传送的电荷(奇数编号的像素中累积的电荷)储存在存储器单元703中。

在步骤S407，AF CPU 700将设置在其中的表示累积结束标志的寄存器tr_1设置成1，从而结束线传感器#1的累积操作。从外部(例如，照相机CPU 100)读出寄存器tr_1的值，这使得能够获知线传感器#1的累积结束。

如上所述，在本实施例中，将线传感器的各偶数编号的像素构成为第一类型的像素，其中，该第一类型的像素在电荷累积期间，将累积电荷从传感器单元704传送给存储器单元705，并且对其进行积分。将线传感器的各奇数编号的像素构成为第二类型的像素，其中，该第二类型的像素使传感器单元701对累积电荷进行积分。在第二类型的像素中，存储器单元703在电荷累积期间所生成的噪声不会影响积分得到的累积电荷。另外，在电荷累积期间持续复位存储器单元703，此后，将电荷传送给存储器单元703。这使得能够消除存储器单元703在电荷累积期间所生成的噪声对传送给存储器单元703的累积电荷的影响。

在表示偶数编号的像素的累积电荷的最大电压值的信号p_out超过具有预定值的基准电压VR时，结束奇数编号的像素和偶数编号的像素的累积操作。这使得能够在电荷累积期间的适当时刻结束累积处理。

注意，显而易见，可以将奇数编号的像素构成为第一类型的像素，并且可以将偶数编号的像素构成为第二类型的像素。

以上参考图9的流程图仅说明了线传感器#1的操作。对于线传感器#2～8同样进行相同操作。AF CPU 700包括用于线传感器#2～#8的寄存器tr_2～tr_8。对于线传感器#2～#8还设置信号线。

照相机的操作

包括根据第二实施例的焦点检测传感器401的照相机的操作与参考图7的流程图所述的第一实施例的操作大体相同。然而，在第二实施例中，用于将奇数编号的像素信号和偶数编号的像素信号存储在存储器单元中的时刻略有不同。因此，在简单使用像素信号的值来生成图像信号时，图像信号在相邻像素之间可能具有低的信号连续性。

因此，当根据步骤S203中从线传感器所读取的信号来生成相位差检测要使用的一对图像信号时，可以进行用于提高相邻像素之间的信号连续性的处理。

更具体地，对于步骤S203中读取和A/D转换得到的像素信号，例如，根据两个相邻像素的信号的简单移动平均数来生成图像信号。这使得能够提高图像信号的连续性，从而提高离焦计算的精度。

如上所述，在本实施例中，通过交替配置如下的像素来构成各传感器阵列：

具有以下结构的第一类型的像素，其中，该结构用于在电荷累积期间传送来自传感器单元的电荷并且对电荷进行积分；以及

具有以下结构的第二类型的像素，其中，该结构用于在电荷累积期间，在不传送来自传感器单元的电荷的情况下，使传感器单元对电荷进行积分。

因此，一对传感器阵列可以具有根据第一实施例的第一类型的线传感器的功能和第二类型的线传感器的功能。在第一实施例中，第一类型的线传感器和第二类型的线传感器需要相邻配置在几乎相同的位置处。然而，在第二实施例中，配置一个线传感器就足够了。为了提高离焦量检测精度，当然，可以在移位了像素间距的情况下相邻配置两个线传感器。

第三实施例

在第三实施例，如第一实施例一样，使用第一类型的线传感器和第二类型的线传感器。然而，第一类型的线传感器和第二类型的线传感器的配置方法不同。焦点检测光学系统以外的配置可以与第一实施例的相同，并且不再重复对其的说明。

图10A是示出根据本实施例的焦点检测传感器301中的线传感器的配置的例子的图。线传感器#9和#10各自包括一对传感器阵列。在本实施例中，如图10A所示，线传感器#9和#10沿相同方向配置在焦点检测传感器301的几乎相同的水平位置处。另外，配置线传感器，以使得线传感器#9中所包括的传感器阵列的中心间距离(基线长度)短于线传感器#10中所包括的传感器阵列的中心间距离。

图11是示意性示出根据本实施例的焦点检测光学系统的结构的透视图。注意，为了易于说明和理解，图11示出图3所示的焦点检测光学系统中除镜和红外截止滤波器207以外的结构。

由副镜205反射的被摄体图像的光束在视野掩模306附近临时形成图像。视野掩模306是用于确定视野(画面)中的焦点检测区域(测距点)的遮光构件。视野掩模306具有配置在中央的水平方向延伸的开口部3061。

场镜308具有用于在摄像镜头200的出射光瞳附近形成光圈309的开口部3091～3094的图像的作用。将二次成像透镜310～313配置在光圈309的后方。与光圈309的开口部3091～3094相对应地分别配置二次成像透镜310～313。

穿过靠近中央的两个二次成像透镜310和311的光束在焦点检测传感器301的线传感器#9上形成图像。穿过外侧的两个二次成像透镜312和313的光束在焦点检测传感器301的线传感器#10上形成图像。二次成像透镜310和311的光轴间距离(以下称为基线长度)短于二次成像透镜312和313的基线长度。因此，尽管线传感器#9可检测的离焦量大于线传感器#10可检测的离焦量，但与线传感器#10相比，在线传感器#9中，离焦量检测精度较低。

图10B是示出线传感器和与图11所示的焦点检测传感器301相对应的取景器画面上的测距点之间的位置关系的例子的图。

在取景器画面500(视野)上存在与线传感器#9和#10相对应的测距点504。测距点504包括水平方向上的区域#31和#32。区域#31是投影线传感器#9的区域。区域#32是投影线传感器#10的区域。也就是说，将线传感器#9和#10投影在取景器画面500的几乎相同的区域上。

通过在第一实施例的说明中以线传感器#9和#10代替线传感器#1和#2，可以说明焦点检测传感器301的电气结构和操作，并且这里将省略对其的说明。注意，线传感器#9和#10的累积结束寄存器是寄存器tr_1和tr_2。

在本实施例中，线传感器#9是具有以下结构的第一类型的线传感器，其中，该结构用于在电荷累积期间传送来自传感器单元的电荷并且对电荷进行积分；线传感器#10是具有以下结构的第二类型的线传感器，其中，该结构用于在电荷累积期间，在不传送来自传感器单元的电荷的情况下，使传感器单元对电荷进行积分。通过利用基于线传感器#9的信号p_out的结束判断来控制线传感器#9和#10的电荷累积期间，可以进行适当的累积控制。

将参考图12的流程图详细说明包括本实施例的焦点检测传感器301的照相机的操作。在图12中，与图7相同的步骤编号表示相同的处理步骤，并且不再重复对其的说明。

在步骤S601，照相机CPU 100与焦点检测传感器301的AFCPU 600进行通信，并且向AF CPU 600的寄存器strt设置1，从而开始AF累积操作。因此，焦点检测传感器301开始线传感器#9～#10的参考图6所述的累积操作。

在步骤S602，照相机CPU 100基于AF CPU 600的寄存器tr_1和tr_2的值，判断焦点检测传感器301的累积操作是否结束。如果寄存器tr_1和tr_2两者具有值“1”，则对于线传感器#9和#10两者结束累积。因此，照相机CPU 100在步骤S603进行信号读取操作。如果寄存器tr_1和tr_2中至少一个具有值“0”，则照相机CPU 100判断为存在未结束累积的线传感器，并且继续执行相同的处理，直到检测到累积结束为止。

在步骤S603，照相机CPU 100与AF CPU 600进行通信，并且读取线传感器#9所获得的像素信号。AF CPU 600根据读取指示输出信号shift，以驱动线传感器#9的移位寄存器并读取信号，并且将信号输出给照相机CPU 100。照相机CPU 100对从焦点检测传感器301输出的线传感器#9的像素信号顺次进行A/D转换，并且将信号存储在RAM(未示出)中。

在步骤S604，照相机CPU 100根据步骤S603所获得的线传感器#9的像素信号来计算离焦量。

在步骤S605，如果步骤S604所获得的离焦量落在线传感器#10可检测的范围内，例如4Fδ(F：镜头的f值，并且δ：常数(20μm))以下，则照相机CPU 100使处理进入步骤S607。

另一方面，如果离焦量大于4Fδ，则在步骤S606，照相机CPU 100经由镜头通信电路104指示摄像镜头以将镜头驱动与步骤S604所获得的离焦量相对应的量。照相机CPU 100使处理返回到步骤S601，并且重复上述操作，直到步骤S604所获得的离焦量在4Fδ以下为止。

在步骤S607，照相机CPU 100与AF CPU 600进行通信，并且读取线传感器#10所获得的像素信号。AF CPU 600根据读取指示输出信号shift，以驱动线传感器#10的移位寄存器并读取信号，并且将信号输出给照相机CPU 100。照相机CPU 100对从焦点检测传感器301输出的线传感器#10的像素信号顺次进行A/D转换，并且将信号存储在RAM(未示出)中。

在步骤S608，照相机CPU 100根据步骤S607所获得的线传感器#10的像素信号来计算离焦量。

在步骤S205，如果步骤S608所计算出的离焦量落在期望的范围内，例如1/4Fδ(F：镜头的f值，并且δ：常数(20μm))以下，则照相机CPU 100使处理进入步骤S207。

另一方面，如果步骤S608所计算出的离焦量大于1/4Fδ，则在步骤S206，照相机CPU 100经由镜头通信电路104指示摄像镜头以将镜头驱动与步骤S608所获得的离焦量相对应的量。照相机CPU 100使处理返回到步骤S601，并且重复上述操作，直到其判断为获得对焦状态为止。

判断对焦状态之后从步骤S207开始的处理与第一实施例中所述的相同，并且省略对其的说明。

如上所述，在本实施例中，与单个测距点相对应地配置如下的线传感器，以使得第一类型的线传感器可以检测大于第二类型的线传感器的离焦量的离焦量，从而构成焦点检测传感器：

包括具有以下结构的第一类型的传感器阵列的第一类型的线传感器，其中，该结构用于在电荷累积期间传送来自传感器单元的电荷并且对电荷进行积分；以及

包括具有以下结构的第二类型的传感器阵列的第二类型的线传感器，其中，该结构用于在电荷累积期间，在不传送来自传感器单元的电荷的情况下，使传感器单元对电荷进行积分。

因此，在基于第一类型的线传感器所检测到的离焦量而将调焦透镜驱动至对焦位置附近之后，可以通过第二类型的线传感器检测更精确的离焦量。

因此，除与第一实施例相同的效果以外，还基于来自基线长度较长且检测精度较高的线传感器#10的信号最终进行了AF控制。另外，由于线传感器#10是在电荷累积期间不进行传送的第二类型的线传感器，因而可以更精确地检测离焦量，从而获得较高的对焦精度。

第四实施例

接着将说明本发明的第四实施例。在上述第一实施例～第三实施例中，线传感器类型(第一类型或第二类型)是固定的。作为第四实施例的特性特征，能够电切换第一类型和第二类型。照相机的结构和线传感器的配置与第一实施例的相同，并且不再重复对其的说明。

代替焦点检测传感器101，使用能够电切换第一类型和第二类型的焦点检测传感器901。

图13是示出根据本实施例的焦点检测传感器901的结构的例子的框图。图13仅示出图5A所示的线传感器#1～#8中的线传感器#1。然而，线传感器#2～#8同样具有相同结构。

焦点检测传感器901包括自动焦点检测CPU(AF CPU)800。AF CPU 800控制各传感器阵列的累积操作和图像信号读取操作。

参考图13，如图5A所示的传感器单元601那样，传感器单元801对应于线传感器#1的一对传感器阵列中所包括的光电转换装置组。存储器单元803以像素为单位对传感器单元801的各像素进行光电转换得到的信号电荷进行积分，并且临时存储信号电荷。

在传感器单元801和存储器单元803之间设置传送门802。峰值检测电路804检测临时存储在存储器单元803中的积分值中的最大值(p_out)，并且将该值输出给比较器807。移位寄存器805选择要从存储器单元803读取积分值的像素。

比较器807将峰值检测电路804所检测到的积分值中的最大值(p_out)与具有预定值的基准电压VR进行比较，并且将表示比较结果的信号comp输出给AF CPU 800。在p_out>VR时，信号comp为1，否则信号comp为0。注意，具有预定值的基准电压VR是像素饱和电压，并且将该基准电压VR设置成表示在p_out>VR时应结束累积操作的值。

在接收到从AF CPU 800输入的信号shift时，移位寄存器805以像素为单位选择存储器单元803的输出，并且在通过来自AFCPU 800的信号sel_1接通模拟开关806期间，将存储器输出顺次输出给输出放大器808的输入。

输出放大器808以适当增益从端子Vout输出像素信号。

AF CPU 800包括寄存器(未示出)。该寄存器可以使用作为AF CPU 800的通信端子的端子cs、sclk、miso和mosi，通过串行通信从外部进行读取和写入。从外部(例如，照相机CPU 100)设置寄存器的值，这使得能够控制焦点检测传感器901的操作。在本实施例中，AF CPU 800包括寄存器mode，并且可以通过寄存器mode的值来控制焦点检测传感器901的类型。

累积操作

接着参考图14的流程图详细说明根据本实施例的焦点检测传感器901的累积操作。这里代表性地说明线传感器#1的累积操作，并且这同样适用于其它线传感器#2～#8。

例如，当照相机CPU 100将AF CPU 800的寄存器strt设置成1时，AF CPU 800开始焦点检测传感器901的累积操作。

在步骤S501，AF CPU 800根据寄存器mode的设置值来判断线传感器#1的累积模式(类型)。当寄存器mode被设置成0时，AF CPU 800判断为线传感器是第一类型。当寄存器mode被设置成1时，AF CPU 800判断为线传感器是第二类型。AF CPU 800进行控制，以进行与类型相对应的累积操作。

首先将说明用于进行第一类型的累积操作的控制(步骤S502～S506)。

在步骤S502，AF CPU 800对线传感器#1进行初始复位操作。AF CPU 800将其自身的寄存器清除为0，然后输出信号trans_1、rst和rst_1(将信号值设置成1)以清除传感器单元801和存储器单元803中的电荷。

在步骤S503，AF CPU 800结束输出信号rst和rst_1(将信号值改变成0)以完成传感器单元801和存储器单元803的复位。然后执行累积开始操作。由于AF CPU 800从步骤S502开始连续输出信号trans_1，因而传送门802处于接通。经由传送门802将传感器单元801在累积期间所生成的信号电荷累积在存储器单元803中，并且将这些信号电荷转换成电压。

在步骤S504，AF CPU 800基于从比较器807输出的信号comp的值，判断是否充分进行了电荷累积。如果线传感器#1累积了足够的电荷，并且应结束电荷累积，则p_out>VR，并且比较器807输出comp=1。如果在步骤S504中信号comp的值是1，则AF CPU 800从步骤S505开始执行累积结束处理。另一方面，如果输出comp=0，则p_out≤VR(电荷累积不充分)。因此，AF CPU800继续进行步骤S504的判断处理，直到信号comp=1为止。

在步骤S505，AF CPU 800结束输出信号trans_1以断开传送门802。将线传感器#1的存储器单元803积分得到的累积电荷存储在存储器单元803中。

在步骤S 506，AF CPU 800将表示累积结束标志的寄存器tr_1设置成1，从而结束累积操作。通过来自外部(例如，照相机CPU 100)的通信监视寄存器tr_1，这使得能够获知线传感器#1中的累积结束。

接着说明用于进行第二类型的累积操作的控制(步骤S507～S512)。

在步骤S507，AF CPU 800对线传感器#1进行初始复位操作。AF CPU 800将其自身的寄存器清除成0，然后输出信号trans_1、rst和rst_1(将信号值设置成1)以清除传感器单元801和存储器单元803中的电荷。

在步骤S508，AF CPU 800结束输出信号trans_1和rst(将信号值改变成0)。由此，完成传感器单元801的复位，并且将传感器单元801所生成的累积电荷累积在传感器单元801中。由于AFCPU 800结束输出信号trans_1，因而断开传送门802。另外，继续输出信号rst_1。由此，即使在电荷累积期间也持续复位存储器单元803。

在步骤S509，AF CPU 800判断其自身的寄存器stp的值。在第二类型的累积操作中，即使在电荷累积期间也复位存储器单元803。由于该原因，p_out>VR不成立，并且无法基于信号comp判断累积停止。在这种情况下，通过从外部(例如，照相机CPU100)与AF CPU 800的通信来设置AF CPU 800的寄存器stp的值，由此从外部控制累积操作的结束。如果寄存器stp的值是1，则AF CPU 800判断为结束累积，并且进入从步骤S510开始的处理。如果寄存器stp的值是0，则AF CPU 800持续执行步骤S509中对寄存器stp的值的判断。

在步骤S510，AF CPU 800结束输出信号rst_1以完成存储器单元803的复位。此后，AF CPU 800开始输出信号trans_1以接通传送门802，由此将线传感器#1的传感器单元801积分得到的累积电荷传送给存储器单元803。在电荷累积期间不进行从传感器单元801向存储器单元803的电荷传送。从结束累积到紧挨着传送累积电荷之前的时刻，持续复位存储器单元803。由于该原因，在存储器单元803中不会累积存储器单元803在电荷累积期间所生成的噪声。

在步骤S511，AF CPU 800取消输出信号trans_1以断开传送门802。由此，将步骤S510所传送的电荷存储在存储器单元803中。

在步骤S512，AF CPU 800将表示AF CPU中的累积结束标志的寄存器tr_1设置成1。

如上所述，根据本实施例的焦点检测传感器可以利用来自外部(例如，照相机CPU 100)的通信来设置AF CPU 800的寄存器mode的值，从而在第一类型和第二类型之间切换线传感器的累积操作。

以上参考图14的流程图仅说明了线传感器#1的累积操作。对于线传感器#2～#8同样进行相同的累积操作。AF CPU 800包括用于线传感器#2～#8的寄存器tr_2～tr_8。还设置用于线传感器#2～#8的信号线。

照相机的操作

将参考图15的流程图详细说明包括上述焦点检测传感器901的照相机的操作的例子。在接通图2所示的照相机的开关SW1时，通过照相机CPU 100执行该操作。注意，在图15的流程图中，与图7中相同的步骤编号表示相同操作，并且省略对其的说明。

在步骤S601，照相机CPU 100从测光传感器106所检测到的测光值中获得被摄体亮度BV。

在步骤S602，照相机CPU 100判断被摄体亮度BV>K(K是阈值)是否成立。如果被摄体亮度BV>K，则在步骤S603，照相机CPU 100将AF CPU 800的寄存器mode设置成0，以将线传感器#1～#8设置成第一类型。另一方面，如果被摄体亮度BV≤K，则在步骤S604，照相机CPU 100将AF CPU 800的寄存器mode设置成1，以将线传感器#1～#8设置成第二类型。

将参考图16说明用于确定线传感器#1的类型的亮度的阈值K(APEX)。图16是示出累积时间和线传感器中所获得的信号量(电压)之间的关系的图。如果被摄体亮度BV是恒定的，则从线传感器输出的电压与累积时间成正比增大。如以上参考图13所述，AF CPU 800持续进行累积，直到线传感器的输出电压超过像素饱和电压VR为止。累积时间依赖于被摄体亮度BV。如果被摄体亮度较低，则累积时间变长。当累积时间较长时，AF精度可能由于电荷累积期间发生的被摄体模糊的影响而劣化。为了防止该情况，设置累积中断时间Tm。即使输出电压等于或低于像素饱和电压VR，在从累积开始过去了时间Tm时，可以利用来自照相机CPU 100的通信来强制结束线传感器的累积操作。

将输出电压值在累积中断时间Tm达到VR的被摄体亮度定义为BV(APEX)=K+1。在比(K+1)低一级(×1/2)的被摄体亮度BV(APEX)=K时，在输出电压达到VR之前到达累积中断时间Tm，并且通过利用来自照相机CPU 100的通信将寄存器stp的值设置成1来强制结束累积。由于中断时的输出电压为VR/2，因而噪声对线传感器的像素信号的影响无法忽略，并且S/N比劣化的可能性高。为了防止该情况下，在本实施例中，在被摄体亮度BV≤K时(在被摄体亮度等于或小于阈值时)，将线传感器设置成具有少许噪声的第二类型(mode=1)。

另一方面，在被摄体亮度BV>K时，获得大于VR/2的输出电压，并且噪声对像素信号影响不大的可能性高。另外，需要进行基于来自线传感器中的比较器807的输出comp的累积控制以使得输出电压不会超过像素饱和电压VR。因此，将线传感器设置成第一类型(mode=0)。

返回参考图15，在步骤S605，照相机CPU 100与焦点检测传感器901的AF CPU 800进行通信，并且将AF CPU 800的寄存器strt设置成1，从而开始AF累积操作。因而，焦点检测传感器901开始用于线传感器#1～#8的参考图14所述的累积操作。另外，照相机CPU 100通过内部计数器(未示出)开始计数累积时间T。

在步骤S606，照相机CPU 100基于AF CPU 800的寄存器tr_1～tr_8的值，判断焦点检测传感器901的累积操作是否结束。如果所有寄存器tr_1～tr_8具有值“1”，则对于所有线传感器#1～#8结束了累积。因此，照相机CPU 100进行步骤S203中的信号读取操作。如果寄存器tr_1～tr_8中至少一个具有值“0”，则照相机CPU 100判断为存在未结束累积的线传感器，并且进入步骤S607。

在步骤S607，照相机CPU 100通过其本身的计数器判断累积时间T。如果累积时间T≥Tm，则焦点检测传感器901的累积达到了中断时间Tm，并且处理进入步骤S608。另一方面，如果累积时间T<Tm，则处理返回到步骤S606以继续累积操作。

在步骤S608，照相机CPU与AF CPU 800进行通信以将AFCPU 800的寄存器stp设置成1，从而结束所有线传感器#1～#8的累积。

步骤S203～S208以及步骤S301～S304的操作与第一实施例所述的图7中以相同步骤编号所表示的操作相同，并且这里省略对其的说明。

在本实施例中，照相机CPU 100使用测光传感器106测量被摄体亮度BV。然而，本发明不局限于此。例如，焦点检测传感器901的线传感器#1～#8可以临时被设置成第一类型，并且可以基于线传感器#1～#8的电荷累积时间或输出信号量来测量被摄体亮度BV。

如上所述，在本实施例中，可以动态设置线传感器的操作类型。在被摄体亮度小于阈值时，将线传感器设置成第二类型。在被摄体亮度等于或大于阈值时，将线传感器设置成第一类型。这使得能够抑制尤其在被摄体亮度较低时的像素信号的S/N比的劣化。

在本实施例中，说明了根据被摄体亮度将所有线传感器设置成第一类型和第二类型其中之一的情况。然而，即使在如以上第一实施例所述设置与线传感器相对应的操作类型时，也可以使用具有图13所示的结构的焦点检测传感器。在这种情况下，由于可以在相同位置处使用这两种类型的线传感器，因而可以更灵活地进行焦点检测。

其它实施例

在上述实施例中，说明了对于摄像设备的自动焦点检测使用焦点检测传感器的例子。然而，该焦点检测传感器也可适用于诸如望远镜或投影仪等不具有摄像功能的任意光学设备的自动焦点检测。

还可以通过读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等装置)和通过下面的方法来实现本发明的各方面，其中，系统或设备的计算机例如通过读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的各步骤。由于该目的，例如通过网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)将该程序提供给计算机。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (7)

1.一种焦点检测传感器，其包括线传感器，所述线传感器包括一对传感器阵列，所述传感器阵列各自包括呈直线配置的多个像素，并且所述多个像素各自包括光电转换装置，其中，

所述传感器阵列所配置的多个像素包括：

第一类型的像素，其具有如下结构，其中，该结构用于在电荷累积期间，将所述光电转换装置所生成的电荷传送给相应的存储器装置并且使该存储器装置对所述电荷进行积分；以及

第二类型的像素，其具有如下结构，其中，该结构用于在所述电荷累积期间结束之前不将所述光电转换装置所生成的电荷传送给存储器装置的情况下，在所述电荷累积期间在像素中对所述电荷进行积分，并且在所述电荷累积期间结束时将所述电荷传送给相应的存储器装置，以及

所述焦点检测传感器还包括：

检测部件，用于检测所述第一类型的像素的存储器装置中的积分值是否达到预定值；以及

控制部件，用于控制所述线传感器的操作，

其中，当所述检测部件在所述传感器阵列的所述电荷累积期间开始之后检测到所述第一类型的像素的存储器装置中的积分值达到所述预定值时，所述控制部件结束所述电荷累积期间，并且使所述第二类型的像素积分得到的电荷传送给相应的存储器装置。

2.根据权利要求1所述的焦点检测传感器，其中，

所述焦点检测传感器包括第一类型的线传感器和第二类型的线传感器，其中，所述第一类型的线传感器包括包含所述第一类型的像素的一对传感器阵列，并且所述第二类型的线传感器包括包含所述第二类型的像素的一对传感器阵列，以及

所述第一类型的线传感器和所述第二类型的线传感器相邻配置。

3.根据权利要求1所述的焦点检测传感器，其中，

所述焦点检测传感器包括第一类型的线传感器和第二类型的线传感器，其中，所述第一类型的线传感器包括包含所述第一类型的像素的一对传感器阵列，并且所述第二类型的线传感器包括包含所述第二类型的像素的一对传感器阵列，以及

所述第一类型的线传感器中所包括的一对传感器阵列的中心间距离短于所述第二类型的线传感器中所包括的一对传感器阵列的中心间距离，并且所述第一类型的线传感器和所述第二类型的线传感器被配置成投影至所述焦点检测传感器的光学系统的视野的相同区域上。

4.根据权利要求1所述的焦点检测传感器，其中，所述线传感器包括所述第一类型的像素和所述第二类型的像素交替配置的一对传感器阵列。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的焦点检测传感器，其中，所述控制部件在所述电荷累积期间连续输出用于复位所述第二类型的像素的存储器装置的信号。

6.一种焦点检测传感器，包括：

线传感器，其包括一对传感器阵列，所述传感器阵列各自包括呈直线配置的多个像素，并且所述多个像素各自包括光电转换装置；以及

控制部件，用于控制所述线传感器的操作，

所述焦点检测传感器还包括：

测量部件，用于测量被摄体亮度；以及

设置部件，用于设置所述线传感器的操作类型，

其中，所述设置部件在所述测量部件所测量到的被摄体亮度大于预定阈值的情况下，将所述线传感器的操作类型设置成第一类型，并且在所述测量部件所测量到的被摄体亮度不大于所述预定阈值的情况下，将所述线传感器的操作类型设置成第二类型，以及

所述控制部件被配置为：

进行控制，以使得在所述线传感器的操作类型被设置成所述第一类型的情况下，使所述传感器阵列中所配置的多个像素各自作为具有如下结构的第一类型的像素来工作，其中，该结构用于在电荷累积期间，将所述光电转换装置所生成的电荷传送给相应的存储器装置并且使该存储器装置对所述电荷进行积分，以及

进行控制，以使得在所述线传感器的操作类型被设置成所述第二类型的情况下，使所述传感器阵列中所配置的多个像素各自作为具有如下结构的第二类型的像素来工作，其中，该结构用于在所述电荷累积期间结束之前不将所述光电转换装置所生成的电荷传送给相应的存储器装置的情况下，在所述电荷累积期间在像素中对所述电荷进行积分，并且在所述电荷累积期间结束时将所述电荷传送给该相应的存储器装置。

7.一种光学设备，包括：

根据权利要求1或6所述的焦点检测传感器，用于接收从摄像镜头入射的光束；

计算部件，用于根据如下两种图像信号来计算所述摄像镜头的离焦量：通过从所述电荷累积期间结束的线传感器的所述第一类型的像素的存储器装置读取信号所生成的图像信号；以及通过从所述电荷累积期间结束的线传感器的所述第二类型的像素的存储器装置读取信号所生成的图像信号；以及

镜头驱动部件，用于基于所述离焦量来驱动所述摄像镜头。

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