JP2000028906A

JP2000028906A - 焦点検出装置及びカメラ

Info

Publication number: JP2000028906A
Application number: JP19413798A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Akamatsu; 範彦赤松; Masataka Hamada; 正隆浜田; Hiroshi Ueda; 浩上田; Hideo Kajita; 英夫梶田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ラインイメージセンサにおける交差
部分を有しながら、各アイランドの基準部と参照部の出
力にばらつきが生じない焦点検出装置を提供することを
目的とする。【解決手段】レンズの光軸をはさむ対称的な二つの部
分を通過した被写体光に基づいて前記レンズの予定焦点
面に対するデフォーカス量を算出する焦点検出方式の装
置であって、複数のラインイメージセンサからなるセン
サ手段を有する焦点検出装置において、前記各ラインイ
メージセンサは受光した光を電荷に変換する光電変換部
と該電荷を転送するシフトレジスタ部とを備え、前記セ
ンサ手段は前記複数のラインイメージセンサのうち少な
くとも二つのラインイメージセンサが交差する少なくと
も一つの交差部分を有し、該交差部分の前記シフトレジ
スタ部は交差するラインイメージセンサにおいて共通で
ある構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズによって被
写体の像をイメージセンサ上に形成し、得られるセンサ
出力を解析することによって焦点検出を行う型の焦点検
出装置及び該焦点検出装置を備えたカメラに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】焦点検出装置として、イメージセンサに
よって得られるセンサ出力を用いて、ＴＴＬ位相差検出
方式で焦点検出を行う型のものが広く知られている。こ
の焦点検出の原理は、撮影レンズの光軸をはさむ対称的
な二つの部分を通過した被写体光を、それぞれイメージ
センサ上の基準部と参照部で受光し、被写体光による像
の光分布パターンを電気信号に変換し、それらの相関関
係を求めて焦点検出を行うものである。

【０００３】このような焦点検出装置においては、イメ
ージセンサ上の像にある程度以上のコントラストがない
と信頼性のある焦点検出ができない。従来より、さまざ
まな被写体に対応できるように、ラインイメージセンサ
を２方向に配置した十字型センサが開示されている。こ
のセンサによると、水平方向、垂直方向いずれかにコン
トラストが高い被写体であれば、コントラストを検出で
き、信頼性のある焦点検出が可能となる。

【０００４】上記のような十字型センサは、垂直方向と
水平方向の２方向のラインイメージセンサ（以下アイラ
ンドともいう）が直交する構成であるので、中央で交差
する部分の構成を工夫する必要がある。従来技術におい
ては、一方のアイランドの基準部と参照部を完全に分離
した構成のものと、一方のアイランドの基準部ともう一
方のアイランドの参照部を組み合わせた構成のものが開
示されている。前者の構成例を図１２に、後者の構成例
を図１３に示す。

【０００５】図１２、図１３に示すセンサは、基準部Ｘ
１、参照部Ｘ２からなる水平方向のラインイメージセン
サ（以下水平アイランドともいう）と、基準部Ｙ１、参
照部Ｙ２からなる垂直方向のラインイメージセンサ（以
下垂直アイランドともいう）からなる十字型センサであ
る。各アイランドは、複数の光電変換素子がアレイ状に
配列された構成である。各光電変換素子では、ホトダイ
オードＰＤで受光した光を電荷に変換し、この電荷をバ
リアゲートＢＧ、蓄積部ＳＴ、シフトゲートＳＨを介し
てシフトレジスタＳＲに送るという動作がなされる。シ
フトレジスタＳＲでは与えられるクロック信号（φ_1A、
φ_2A、φ_1B、φ_2B）に同期して電荷が転送され、この電
荷がセンサ出力ＯＳとして出力される。

【０００６】モニター用ホトダイオードＭＰＤではモニ
ター用に光が検出され、この検出量はモニター出力ＡＧ
ＣＯＳ（水平方向は出力ＡＧＣＯＳ１、垂直方向は出力
ＡＧＣＯＳ２）として出力される。この出力は、積分時
間を制御するためのデータとして用いられる。積分クリ
アゲートＳＴＩＣＧは、不要な電荷を排出するためのも
のである。

【０００７】図１２のセンサは、垂直アイランドの基準
部Ｙ１と参照部Ｙ２が完全に分離されている構成であ
る。よって、基準部Ｙ１と参照部Ｙ２のセンサ出力はそ
れぞれセンサ出力ＯＳ２１、センサ出力ＯＳ２２として
別々の出力部から出力される。尚、水平アイランドは分
離されていないので、基準部Ｘ１、参照部Ｘ２のセンサ
出力は同じ出力部からセンサ出力ＯＳ１として出力され
る。

【０００８】図１３のセンサは、水平アイランドの基準
部Ｘ１と垂直アイランドの参照部Ｙ２が組み合わされ、
これらからの出力がセンサ出力ＯＳ１として同じ出力部
から出力される。同様に垂直アイランドの基準部Ｙ１と
水平アイランドの参照部Ｘ２が組み合わされ、これらか
らの出力がセンサ出力ＯＳ２として同じ出力部から出力
される。

【０００９】上記構成例以外に、交差部分を多層構造に
することで十字型センサを構成することも可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１２、図１３に示した従来技術においては、一方もしく
は両方のアイランドの基準部と参照部の出力が別々の出
力部へ出力されるような構成となっており、その回路特
性により基準部と参照部の出力にばらつきを生じるとい
う問題点がある。出力にばらつきが生じると、正確な焦
点検出がなされない。十字型センサの交差部分を多層構
造にした場合は、構成が複雑となりコストが高くなる。

【００１１】また、水平アイランドと垂直アイランドか
らなるイメージセンサを有する焦点調節装置を備えたカ
メラでは、従来は、これを一つの測距エリアとして考
え、実際にどちらのアイランドの検出結果に基づいて焦
点を合わせるかはカメラ内部で自動で合わせていた。例
えば、一方を優先し、そこが測距不能の場合のみもう一
方に焦点を合わせる方法や、近い被写体が検出された方
に合わせる方法がある。

【００１２】しかし、二つのアイランドで違った被写体
を測距している場合、例えば檻の向こうの動物等を撮影
する場合には、自動選択だけでは意図とは違ったアイラ
ンドに焦点が合ってしまうことがある。

【００１３】本発明は、上記問題点を鑑みて、ラインイ
メージセンサにおける交差部分を有しながら、各アイラ
ンドの基準部と参照部の出力にばらつきが生じない焦点
検出装置を提供することを目的とする。また、撮影者の
意図通りの焦点位置を確保しやすいカメラを提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、レンズの光軸をはさむ対
称的な二つの部分を通過した被写体光に基づいて前記レ
ンズの予定焦点面に対するデフォーカス量を算出する焦
点検出方式の装置であって、前記レンズの光軸を中心と
してそれぞれ異なる方向にとった複数のレンズ部分の透
過光により別々に被写体像を形成させる光学手段と、該
光学手段により形成された前記被写体像を受光するよう
に複数の方向に配置された複数のラインイメージセンサ
からなるセンサ手段と、該複数のラインイメージセンサ
より得られるセンサ出力から複数の方向においてそれぞ
れ前記レンズのデフォーカス量を算出する演算手段とか
ら構成された焦点検出装置において、前記各ラインイメ
ージセンサは受光した光を電荷に変換する光電変換部と
該電荷を転送するシフトレジスタ部とを備え、前記セン
サ手段は前記複数のラインイメージセンサのうち少なく
とも二つのラインイメージセンサが交差する少なくとも
一つの交差部分を有し、該交差部分の前記シフトレジス
タ部は交差するラインイメージセンサにおいて共通であ
る構成とする。

【００１５】前記交差するラインイメージセンサの各セ
ンサ出力は、前記交差するラインイメージセンサのうち
のある特定のラインイメージセンサのシフトレジスタ部
を介して共通の出力部から前記センサ手段の外部に出力
される構成としてもよい。この場合、出力部を複数構成
する必要がない。また、このような構成において、前記
交差するラインイメージセンサのシフトレジスタ部にそ
れぞれ与えられる転送クロックを独立に制御するように
する。独立に制御することにより、共通の出力部を順番
に使用するように制御することができる。

【００１６】請求項４に記載の発明は、レンズの光軸を
はさむ対称的な二つの部分を通過した被写体光に基づい
て前記レンズの予定焦点面に対するデフォーカス量を算
出する焦点検出方式の装置であって、前記レンズの光軸
を中心としてそれぞれ異なる方向にとった複数のレンズ
部分の透過光により別々に被写体像を形成させる光学手
段と、該光学手段により形成された前記被写体像を受光
するように複数の方向に配置された複数のラインイメー
ジセンサからなるセンサ手段と、該複数のラインイメー
ジセンサにより得られるセンサ出力から複数の方向にお
いてそれぞれ前記レンズのデフォーカス量を算出する演
算手段とから構成された焦点検出装置を備えたカメラに
おいて、前記複数のラインイメージセンサのうちいずれ
のセンサ出力から算出されたデフォーカス量を用いて焦
点検出動作を行うかを指定できるモードを有する構成と
する。

【００１７】また、上記モードとは別に、前記複数のラ
インイメージセンサで検出された被写体がすべて被写界
深度内に入るように焦点検出動作をするモードを有する
構成としてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の焦点検出装置の
一実施形態の光学系およびイメージセンサの配置を示す
斜視図で、図２は同実施形態の装置の分解斜視図であ
る。尚、本装置は一眼レフカメラの自動焦点検出機構
（ＡＦ）に用いられるものである。図１で、１はカメラ
の撮影レンズ、６はコンデンサレンズ、８は４個の再投
影レンズで１０はイメージセンサ（センサ手段）であ
る。コンデンサレンズ６は４個の再投影レンズ８の前面
に置かれた瞳マスクの像を撮影レンズ１上に形成する。
図で撮影レンズ１上に描かれた点線の円がこの投影像で
ある。

【００１９】コンデンサレンズ６の前面には十字形の開
口を持った視野マスク２が配置されている。このマスク
面は撮影レンズ１の予定焦点面で、カメラのフィルム面
と光学的に等価な位置にある。再投影レンズ８は視野マ
スク２の面の像をイメージセンサ１０上に形成する。こ
の構成で、例えば再投影レンズ８のうちの一つイ´のコ
ンデンサレンズ６によるレンズ１上の像はイ、同様にし
てロ´の像はロであって、撮影レンズ１のイの円で囲ま
れた領域を通過した被写体光によって視野マスク２上に
形成された像が再投影レンズイ´によってイメージセン
サ１０上に形成される。同様にして撮影レンズ１上のロ
の領域を通過した被写体光によって視野マスク２上に形
成された像が再投影レンズロ´によってイメージセンサ
１０上に形成される。

【００２０】イメージセンサ１０上で十字形に並んだ長
方形はＸ１が再投影レンズイ´による視野マスク２の十
字形の開口の水平部分の像であり、Ｘ２が再投影レンズ
ロ´による視野マスク２の十字形の開口の水平部分の像
である。Ｙ１、Ｙ２も同様にして縦方向に並んだ一対の
再投影レンズによる視野マスク２の十字形の開口の垂直
部分の像である。

【００２１】Ｘ１、Ｘ２上には被写体の同じ部分の像が
形成されている。被写体の撮影レンズ１による像がちょ
うど視野マスク２上に形成されている、つまりピントが
合っているときの被写体の同一部分のＸ１、Ｘ２上の再
投影像の位置を基準にすると、被写体像が視野マスク２
より撮影レンズ１よりにできている場合（前ピン）は、
Ｘ１、Ｘ２上の再投影像は互いに近すぎ、反対に後ピン
の場合は互いに遠ざかる。そこで、Ｘ１、Ｘ２を連ねる
方向にラインイメージセンサを配置し、映像信号上の処
理操作で、Ｘ１上の被写体像の映像信号に対して、Ｘ２
上の被写体の映像信号を少しずつずらして重ね両方の映
像信号の相関が最大になるずらせ量を検出することによ
って被写体の像が正しいピント位置からどちら側へどれ
だけよっているか（デフォーカス量）が算定できる。以
上が本発明における位相差検出方式による焦点検出の原
理である。

【００２２】上記原理に従って、イメージセンサ１０の
面上にはＸ１、Ｘ２の並び方向及びそれと直交するＹ
１、Ｙ２の並び方向に沿ってそれぞれラインイメージセ
ンサが配置されている。以下、Ｘ１、Ｘ２の並び方向に
配置されたラインイメージセンサを水平アイランド、Ｙ
１、Ｙ２の並び方向に配置されたラインイメージセンサ
を垂直アイランドという。また、それぞれのアイランド
のＸ１、Ｙ１を基準部、Ｘ２、Ｙ２を参照部とする。

【００２３】図２では、撮影レンズは図外にある。一眼
レフミラーの中央部の透明部の後方に４５度傾けて下向
きに配置されたミラー（不図示）により撮影レンズ透過
光は赤外線カットフィルタ３、視野マスク２、コンデン
サレンズ６に向けて転向され、更に４５度のミラー４に
よって水平方向に転向されて瞳マスク７、再投影レンズ
８（２対４個）を経てイメージセンサ１０上に投影され
る。５は上述した全ての要素を一ユニットに結合する枠
である。イメージセンサ１０は先述したように水平方向
と垂直方向にそれぞれラインイメージセンサを配置した
ものであり、ラインイメージセンサとしてはＣＣＤ（ch
arge-coupled device）イメージセンサが用いられてい
る。

【００２４】図３に、ＣＣＤイメージセンサの複数画素
分の詳細図を示す。ホトダイオードアレイ部（光電変換
部）５０は、複数の画素用ホトダイオードＰＤからな
る。各ホトダイオードＰＤの長手方向の一端はバリアゲ
ートＢＧを形成する第１のＭＯＳトランジスタＴＲ１の
ソースに結合されている。このＭＯＳトランジスタＴＲ
１のドレインは次段の蓄積部ＳＴに結合され、ゲートは
ＢＧ信号（バリアゲート信号）の供給ラインに結合され
ている。

【００２５】蓄積部ＳＴはアルミニウム膜で遮光されて
おり、光の照射を受けないが、いわゆる暗時電荷を生じ
る。蓄積部ＳＴの出力端は積分クリアゲートＳＴＩＣＧ
を形成する第２のＭＯＳトランジスタＴＲ２のソース
と、シフトゲートＳＨを形成する第３のＭＯＳトランジ
スタＴＲ３のソースに結合されている。第２のＭＯＳト
ランジスタＴＲ２のドレインは電源ラインＶｃｃに結合
され、ゲートはＳＴＩＣＧ信号（積分クリアゲート信
号）の供給ラインに結合されている。一方、第３のＭＯ
ＳトランジスタＴＲ３のドレインはシフトレジスタ部を
形成するシフトレジスタＳＲに結合され、ゲートはＳＨ
信号（シフトゲート信号）の供給ラインに結合されてい
る。

【００２６】また、ホトダイオードアレイ部５０のバリ
アゲートＢＧ側とは異なる側には、モニターホトダイオ
ードアレイ部５１が形成されている。モニターホトダイ
オードアレイ部５１は、各ホトダイオードＰＤに対応す
るモニター用ホトダイオードＭＰＤが複数並べれられて
形成されている。モニター用ホトダイオードＭＰＤは互
いに接続されており、従ってモニター出力はこれら接続
された複数のモニター用ホトダイオードＭＰＤの総合出
力となる。

【００２７】以上のように、ＣＣＤイメージセンサは、
モニター用ホトダイオードＭＰＤ、画素用ホトダイオー
ドＰＤ、バリアゲートＢＧ、蓄積部ＳＴ、積分クリアゲ
ートＳＴＩＣＧ、シフトゲートＳＨ、シフトレジスタＳ
Ｒとが一画素分の要素となり、このような画素がアレー
状に配列されたものである。尚、ＣＣＤイメージセンサ
を水平方向と垂直方向に直交させて構成する本実施形態
のイメージセンサ１０においては、部分的に上記で示し
た１画素分の構成と異なる画素が存在するが、これらに
ついては後述する。

【００２８】次に、ＣＣＤイメージセンサの各画素の動
作について図４を用いて説明する。図４は、ＣＣＤイメ
ージセンサのポテンシャル分布図である。１画素分のＣ
ＣＤイメージセンサはオーバーフローゲートＯＧを伴っ
たホトダイオードＰＤと、一定のポテンシャルにセット
されたバリアゲートＢＧ、蓄積部ＳＴを有している。ま
ず、積分クリアゲートＳＴＩＣＧへの電圧印加により、
蓄積部ＳＴ及び光電変換用のホトダイオードＰＤでそれ
以前に蓄積された電荷が、図４（ａ）に示すように、オ
ーバーフロードレインＯＤに排出される。

【００２９】この不要電荷の排出によりホトダイオード
ＰＤ、蓄積部ＳＴに残された電荷はなくなり、各画素は
初期化される。次に、この積分クリアゲートＳＴＩＣＧ
への電圧を除去することにより積分クリアゲートＳＴＩ
ＣＧのポテンシャルレベルは上昇し、蓄積部ＳＴからオ
ーバーフロードレインＯＤへの電荷の流出は停止され、
ホトダイオードＰＤへ入射した光強度に応じて発生する
光電荷は、以後、図４（ｂ）に示すように、バリアゲー
トＢＧを介して蓄積部ＳＴに流入し、ここで蓄えられる
ことになる。これが電荷蓄積動作（積分動作）である。
ここで、蓄積部ＳＴに蓄えられた電荷の各画素について
の平均値が後段の処理回路及び処理済み演算に適正なレ
ベルまで達するか、又は後述のＡＦコントローラからの
データ要求があった場合には、積分完了動作を行う。

【００３０】この積分完了動作は、図４（ｃ）に示すよ
うに、シフトゲートＳＨに電圧印加を行い、このゲート
のポテンシャル準位を下げることにより、光入射でホト
ダイオードＰＤにて発生し、蓄積部ＳＴにそれまでに蓄
積された電荷を、対応するシフトレジスタＳＲへと注入
するものである。

【００３１】上記積分完了動作が終了し、シフトゲート
ＳＨに印加された電圧が除去されると、今回の積分動作
においてホトダイオードＰＤ及び蓄積部ＳＴで発生した
電荷が対応するシフトレジスタＳＲに並列に移送された
ことになる。以後、これら像情報である電荷はシフトレ
ジスタＳＲに供給される転送クロックに同期して順次シ
フトレジスタＳＲ内を転送される。

【００３２】尚、積分クリア動作、積分動作、積分完了
動作は上記で説明したものに限られない。例えば、積分
動作において、ホトダイオードＰＤと蓄積部ＳＴの間に
あるバリアゲートＢＧのポテンシャルを十分に高いレベ
ルに設定し、蓄積部ＳＴではなくホトダイオードＰＤで
電荷蓄積を行うようにしてもよい。

【００３３】図５は、焦点検出装置１５の回路ブロック
図で、ＡＦセンサ１７及びＡＦコントローラ３０とその
周辺回路を示している。ＡＦコントローラ３０はワンチ
ップのマイクロコンピュータで形成され、その中に前記
ＡＦセンサ１７のアナログ出力ラインＶｏｕｔから得ら
れるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
部３１と、撮影レンズ（交換レンズ）１のＲＯＭを含む
レンズデータ出力部４０からそれぞれのレンズで異なる
デフォーカス量−レンズ繰り出し量変換係数ＫＬ、色温
度デフォーカス量ｄＦＬ等のデータを予め入力し、かつ
Ａ／Ｄ変換部３１からのデジタルデータを逐一格納する
ＲＡＭで形成されたメモリ部３２と、前記メモリ部３２
の出力に基づいて焦点を検出する焦点検出部３３と、前
記検出されたデータとレンズデータ等から補正量を算出
する補正演算部３４と、その補正量に基づいてレンズを
駆動するための信号をレンズ駆動回路４２に送出すると
ともに、レンズの移動状況のデータをエンコーダ４４か
ら受けるレンズ駆動制御部３５と、ＡＦセンサ１７での
積分値（「電荷蓄積」のことを以下「積分」ともいう）
が所定時間内に所定値まで達するか否かを監視するため
の計時用のタイマー回路３６と、ＡＦセンサ１７との信
号の送受を行うセンサ制御部３７とを有する。

【００３４】尚、４３はレンズ駆動用のモータ、４１は
ＡＦコントローラ３０によって制御される表示回路であ
る。ＡＦセンサ１７は、水平アイランドと垂直アイラン
ドからなるイメージセンサ１０と、ＣＣＤ動作制御部１
７２、ＣＣＤクロック発生部１７３、積分時間制御部１
７１、アナログ信号処理部１７４とからなる。ＡＦセン
サ１７内における動作については後述する。

【００３５】ＡＦセンサ１７と前記ＡＦコントローラ３
０は、それぞれワンチップずつ別個に形成されており、
従って、ＡＦシステムとしては合計２チップで構成され
ていることになる。ＡＦセンサ１７とＡＦコントローラ
３０の間は、ＩＣＧ、ＳＨＭ、ＣＰ、ＡＤＴ、Ｖｏｕｔ
の信号ラインで接続されている。

【００３６】上記信号ラインのうち、ＭＤはＡＦコント
ローラ３０からＡＦセンサ１７へロジック信号を出力す
る信号ラインであり、ＡＦセンサ１７の動作モードを設
定する。信号ラインＩＣＧ、ＳＨＭは双方向性であり、
データダンプモードにおいては、ＡＦセンサ１７からＡ
Ｆコントローラ３０への出力ロジックラインとなり、各
アイランドにおける被写体の輝度並びに積分完了順序に
関する情報を出力する。

【００３７】そのほかのモードにおいては、信号ライン
ＩＣＧはＡＦセンサ１７の新たな積分開始を指示するＩ
ＣＧ信号を、信号ラインＳＨＭはＡＦセンサ１７にデー
タの要求を指示するＳＨＭ信号及びモード指定のための
ラッチ信号をＡＦコントローラ３０からＡＦセンサ１７
へ供給するロジックラインとなる。信号ラインＣＰはＡ
Ｆコントローラ３０からＡＦセンサ１７へ基本クロック
を供給するラインである。

【００３８】この信号ラインＣＰから供給される基本ク
ロックは、ＡＦコントローラ３０の内部でＯＮ／ＯＦＦ
制御可能であり、この基本クロックをＯＦＦ状態とする
ことによりＡＦセンサ１７の動作を一時的に凍結させ
て、ＡＦコントローラ３０が他の回路部分、例えば、レ
ンズ駆動回路４２などの制御を行うことも可能である。
信号ラインＡＤＴは、データダンプモードにおいてはＡ
Ｆセンサ１７の１画素データの出力完了を示し、ＡＦコ
ントローラ３０内のＡ／Ｄ変換部３１にＡ／Ｄ変換開始
を指示するＡＤＴ信号を供給する。他のモードにおいて
は、ＡＦセンサ１７の各アイランドにおいて適正レベル
まで電荷蓄積が行われた時点でＡＦセンサ１７からＡＦ
コントローラ３０への積分の完了を示すための割り込み
信号を出力する。

【００３９】最後に、信号ラインＶｏｕｔはアナログ信
号ラインであり、ＡＦセンサ１７におけるイメージセン
サ１０の出力でアナログ信号処理回路１７４でアナログ
信号処理されたデータを、ＡＦコントローラ３０内のＡ
／Ｄ変換部３１に与えるものである。このＶｏｕｔ信号
はＡＤＴ信号に同期して１画素毎に出力され、Ａ／Ｄ変
換された後、ＡＦセンサ１７より得られた被写体像情報
としてＡＦコントローラ３０に取り込まれる。

【００４０】ＡＦセンサ１７において、イメージセンサ
１０から出力されるモニター出力ＡＧＣＯＳは、積分時
間制御回路１７１に与えられる。ここでは、イメージセ
ンサ１０に蓄積された電荷が適正なレベルに達したか否
かをモニター出力ＡＧＣＯＳを基に判定する。適正なレ
ベルに達した場合は、このことを知らせる信号をＣＣＤ
動作制御回路１７２に送出する。

【００４１】ＣＣＤ動作制御回路１７２は、センサ制御
部３７や積分時間制御回路１７１から送出される信号に
基づいてイメージセンサ１０の動作を制御する。尚、デ
ータダンプ時には、先述のようにイメージセンサ１０の
各アイランドにおける被写体の輝度並びに積分完了順序
に関する情報をセンサ制御部３７に出力する。ＣＣＤク
ロック発生部１７３は、センサ制御部３７から送出され
る信号に基づいて、イメージセンサ１０の各アイランド
に与えるクロックを発生する。データダンプ時に、イメ
ージセンサ１０より出力されるセンサ出力ＯＳは、アナ
ログ信号処理回路１７４に与えられ、ここで増幅、クラ
ンプ等の信号処理がなされた後、Ａ／Ｄ変換部３１にＶ
ｏｕｔ信号として与えられる。

【００４２】以下、イメージセンサ１０の具体的な構成
を第１、第２の実施形態として二つ示す。尚、イメージ
センサ１０の各画素の詳細な構成並びに各画素の動作に
ついては、図３、図４を用いて説明したので、以下では
省略する。

【００４３】〈第１の実施形態〉図６に、第１の実施形
態のイメージセンサ１０の具体的な構成を示す。本実施
形態のイメージセンサ１０は基準部Ｘ１、参照部Ｘ２よ
りなる水平アイランドと、基準部Ｙ１、参照部Ｙ２より
なる垂直アイランドとから構成される。モニター用ホト
ダイオードＭＰＤよりなるモニターホトダイオードアレ
イ部５１Ｘ、５１Ｙは各アイランドの基準部Ｘ１、Ｘ２
のみに設けられている。

【００４４】二つのアイランドともに、基準部と参照部
との間の不要と考えられる部分については、シフトレジ
スタＳＲのみを残し、他の画素用ホトダイオードＰＤ、
バリアゲートＢＧ、蓄積部ＳＴ、積分クリアゲートＩＣ
Ｇ及びシフトゲートＳＨが削除された構成となってい
る。この削除部分に対応するシフトレジスタＳＲの各セ
グメントのピッチは、他の部分のピッチより大きくなる
ように形成し、全画素出力の転送に必要な転送クロック
数を減少させて総電荷転送時間を短縮できるようにして
いる。二つのアイランドが交差する部分のシフトレジス
タＳＲ１は、二つのアイランドに共通であり、シフトレ
ジスタＳＲ１はどちらのアイランドの電荷転送時にも用
いられる。

【００４５】モニターホトダイオードアレイ部５１Ｘ、
５１Ｙの出力は、ソースフォロアＳＦよりなるバッファ
を介してモニター出力ＡＧＣＯＳ（水平アイランド分は
ＡＧＣＯＳ１、垂直アイランド分はＡＧＣＯＳ２）とし
て出力される。各モニター出力ＡＧＣＯＳはそれぞれ先
述のように積分時間制御回路１７１（図５参照）に与え
られる。シフトレジスタ部を移送された電荷はソースフ
ォロアＳＦよりなるバッファを介してセンサ出力ＯＳ
（水平アイランド分はＯＳ１、垂直アイランド分はＯＳ
２）として出力される。各センサ出力ＯＳはそれぞれ先
述のようにアナログ信号処理回路１７４（図５参照）に
与えられる。

【００４６】水平アイランドのセンサ出力ＯＳ１のタイ
ミングは、水平アイランドのシフトレジスタ部に与えら
れるクロック信号φ_1A、φ_2Aにより制御される。垂直ア
イランドのセンサ出力ＯＳ２のタイミングは、垂直アイ
ランドのシフトレジスタ部に与えられるクロック信号φ
_1B、φ_2Bにより制御される。

【００４７】図７に、シフトレジスタ部における電荷の
転送タイミングのタイミングチャートを示す。積分が終
了すると、ＡＤＴがＬｏとなる。そして、ＳＨＭのＨｉ
Ｌｏによって蓄積部ＳＴに蓄積された電荷が、シフトレ
ジスタＳＲに移送され電荷の読みだしが開始される。こ
のとき、まず、クロック信号φ_1A、φ_2Aを動作させ、ク
ロック信号φ_1B、φ_2BをＨｉにして水平アイランドの電
荷を転送し、センサ出力ＯＳ１を出力させる。水平アイ
ランドの電荷の転送が終了したら、今度はクロック信号
φ_1B、φ_2Bを動作させ、クロック信号φ_1A、φ_2AをＨｉ
にして、垂直アイランドの電荷を転送する。垂直アイラ
ンドの電荷の転送開始は、ＳＨＭのＨｉＬｏに同期す
る。電荷転送中のＡＤＴのＨｉＬｏは１画素データの出
力完了を示し、ＡＦコントローラ３０内のＡ／Ｄ変換部
３１にＡ／Ｄ変換開始を指示する。

【００４８】〈第２の実施形態〉図８に、第２の実施形
態のイメージセンサ１０の具体的な構成を示す。本実施
形態のイメージセンサ１０は、図６に示す第１の実施形
態のイメージセンサ１０とほぼ同様の構成である。第１
の実施形態のイメージセンサ１０と同様の構成部分につ
いては、説明を省略する。

【００４９】本実施形態では、二つのアイランドのセン
サ出力ともに、同一の出力部からセンサ出力ＯＳ１とし
て出力される。よって、センサ出力のタイミングの制御
が第１の実施形態とは異なる。二つのアイランドのシフ
トレジスタにはそれぞれクロック信号が与えられる。

【００５０】クロック信号φ_1C、φ_2Cはシフトレジスタ
ＳＲ１から基準部Ｘ１側のシフトレジスタ部の電荷の転
送を制御する。同様にクロック信号φ_1A、φ_2Aはシフト
レジスタＳＲ１から参照部Ｘ２側、クロック信号φ_1D、
φ_2DはシフトレジスタＳＲ１から基準部Ｙ１側、クロッ
ク信号φ_1B、φ_2BはシフトレジスタＳＲ１から参照部Ｙ
２側のシフトレジスタ部の電荷の転送を制御する。それ
ぞれのクロックを独立に制御することにより、二つのア
イランドのセンサ出力を同一の出力部からタイミングを
ずらして出力させる。出力部が一つで済むので、出力回
路を簡略化することができる。

【００５１】さらに、各アイランド毎別々にクロック信
号が与えられるだけでなく、各アイランドにおいて、基
準部と参照部に別々のクロック信号が与えられるので、
基準部と参照部が別々に制御され各アイランド内の出力
のばらつきを小さくすることができる。

【００５２】図９に、シフトレジスタ部における電荷の
転送タイミングのタイミングチャートを示す。積分が終
了すると、ＡＤＴがＬｏとなる。そして、ＳＨＭのＨｉ
Ｌｏによって蓄積部ＳＴに蓄積された電荷が、シフトレ
ジスタＳＲに転送され電荷の読みだしが開始される。こ
のときまず、クロック信号φ_1A、φ_2Aとクロック信号φ
_1C、φ_2Cを動作させ、クロック信号φ_1B、φ_2Bとクロッ
ク信号φ_1D、φ_2DをＨｉにして、水平アイランドの電荷
を転送しセンサ出力ＯＳ１を出力させる。

【００５３】水平アイランドの電荷の転送が終了した
ら、今度はクロック信号φ_1B、φ_2Bとクロック信号
φ_1C、φ_2Cを動作させ、クロック信号φ_1A、φ_2Aとクロ
ック信号φ_1D、φ_2DをＨｉにして、垂直アイランドの参
照部Ｙ２の電荷を基準部Ｘ１を通して転送し（┌型方向
転送）、センサ出力ＯＳ１として出力させる。

【００５４】┌型方向転送が終了したら、今度はクロッ
ク信号φ_1C、φ_2Cとクロック信号φ_1D、φ_2Dを動作さ
せ、クロック信号φ_1A、φ_2Aとクロック信号φ_1B、φ_2B
をＨｉにして、垂直アイランドの基準部Ｙ１の電荷を基
準部Ｘ１を通して転送し（└型方向転送）、センサ出力
ＯＳ１として出力させる。水平方向転送、┌型方向転
送、└型方向転送の開始は全てＳＨＭのＨｉＬｏに同期
する。電荷転送中のＡＤＴのＨｉＬｏは１画素データの
出力完了を示し、ＡＦコントローラ３０内のＡ／Ｄ変換
部３１にＡ／Ｄ変換開始を指示する。

【００５５】次に、第１、第２の実施形態いずれのイメ
ージセンサ１０を用いた焦点検出装置を備えたカメラに
おいても適用されるＡＦコントローラ３０の焦点調節動
作のメインフローチャートを図１０に示す。ステップ＃
５でイメージセンサ１０に積分を開始させる。積分が終
了すると、ステップ＃１０で画素データダンプを開始さ
せる。

【００５６】そして、画素データダンプの出力に基づい
てステップ＃１５で水平アイランドの測距値を計算し、
つづいてステップ＃２０で垂直アイランドの測距値を計
算する。ステップ＃２５でレンズ駆動動作に測距値を採
用するアイランドを選択する。アイランドの選択方法に
ついては後述する。選択したアイランドの測距値に基づ
いてステップ＃３０でデフォーカス量を算出し、レンズ
を駆動させピントを合わせる。

【００５７】尚、アイランド選択において水平アイラン
ドと垂直アイランドがともに選択されている場合は、二
つのアイランドで検出された被写体がともに深度内に入
るような焦点位置を算出し、この算出値に基づいてピン
トを合わせる。また、いずれのアイランドも選択されて
いない場合は、ステップ＃３０のレンズ駆動の処理をス
キップし、再びステップ＃５に戻る。

【００５８】以下、アイランド選択方法について説明す
る。本実施形態では、焦点調節に使用するアイランドを
マニュアルで指定することができる。また、水平アイラ
ンドで検出された被写体と、垂直アイランドで検出され
た被写体がともに深度内に入るように焦点位置を調節す
るデプスモードを設定することができる。

【００５９】図１１にアイランド選択のフローチャート
を示す。まず、ステップ＃３５でマニュアルでアイラン
ドが指定されているか否かを判定する。指定されていな
い場合は、ステップ＃４０へ進みデプスモードが指定さ
れているか否かを判定する。指定されていない場合は、
ステップ＃４５へ進み水平アイランドの測距値があるか
否かを判定する。あると判定された場合は、ステップ＃
６５へ進み水平アイランドを選択する。

【００６０】ステップ＃４５で水平アイランドの測距値
がないと判定された場合は、ステップ＃５０へ進み垂直
アイランドの測距値があるか否かを判定する。垂直アイ
ランドの測距値があると判定された場合は、ステップ＃
７０へ進み垂直アイランドを選択する。ないと判定され
た場合は、ステップ＃７５へ進みいずれのアイランドも
選択しない。

【００６１】ステップ＃３５で、マニュアルでアイラン
ドが指定されていると判定された場合は、ステップ＃５
５へ進み水平アイランドが指定されているか否かを判定
する。水平アイランドが指定されていないと判定された
場合はステップ＃８０へ進み垂直アイランドを選択す
る。水平アイランドが指定されていると判定された場合
はステップ＃９０へ進み水平アイランドを選択する。

【００６２】ステップ＃４０で、デプスモードが指定さ
れていると判定された場合は、ステップ＃６０へ進み水
平、垂直両アイランドを選択する。マニュアルでアイラ
ンドを選択しないモードにおいて、意図とは異なる方が
選択された場合は即座に選択アイランドを変更できる操
作部材を設ける構成としてもよい。

【００６３】

【発明の効果】本発明によると、ラインイメージセンサ
の交差部分を有するイメージセンサにおいて、交差部分
のシフトレジスタ部を交差するラインイメージセンサで
共通化する構成とするので、各ラインイメージセンサの
基準部、参照部が分断されることがなく、基準部、参照
部の出力のばらつきを少なくできるとともに、出力回路
や配線が複雑にならないよう構成できる。基準部、参照
部の出力のばらつきを低減できることにより、より正確
な焦点検出動作がなされることになる。また、構成が複
雑でないので、コストの低減を図ることができる。

【００６４】上記実施形態で示したように、本発明の焦
点検出装置を用いたカメラにおいて、マニュアルモード
や、デプスモードを有する構成とすることで、撮影者は
意図した写真をより撮影しやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焦点検出装置の一実施形態の光学系
およびイメージセンサの配置を示す斜視図。

【図２】図１と同じ実施形態の焦点検出装置の分解斜
視図。

【図３】ＣＣＤイメージセンサの複数画素分の詳細
図。

【図４】ＣＣＤイメージセンサのポテンシャル分布
図。

【図５】焦点検出装置の回路ブロック図。

【図６】第１の実施形態のイメージセンサの構成図。

【図７】第１の実施形態の電荷の転送タイミングを示
すタイミングチャートを示す図。

【図８】第２の実施形態のイメージセンサの構成図。

【図９】第２の実施形態の電荷の転送タイミングを示
すタイミングチャートを示す図。

【図１０】焦点検出動作のメインフローチャートを示す
図。

【図１１】アイランド選択のフローチャートを示す図。

【図１２】従来技術のイメージセンサの構成図。

【図１３】図１２とは異なる従来技術のイメージセンサ
の構成図。

【符号の説明】

１撮影レンズ２視野マスク６コンデンサーレンズ８再投影レンズ１０イメージセンサ１７ＡＦセンサ３０ＡＦコントローラ５０ホトダイオードアレイ部ＰＤホトダイオードＳＲシフトレジスタ

フロントページの続き (72)発明者上田浩大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者梶田英夫大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H011 AA01 BA23 BB02 BB04 2H051 AA06 BA04 BA18 CB20 CB24 CB25 CB27 CE25 CE27 DD09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズの光軸をはさむ対称的な二つの部
分を通過した被写体光に基づいて前記レンズの予定焦点
面に対するデフォーカス量を算出する焦点検出方式の装
置であって、前記レンズの光軸を中心としてそれぞれ異
なる方向にとった複数のレンズ部分の透過光により別々
に被写体像を形成させる光学手段と、該光学手段により
形成された前記被写体像を受光するように複数の方向に
配置された複数のラインイメージセンサからなるセンサ
手段と、該複数のラインイメージセンサより得られるセ
ンサ出力から複数の方向においてそれぞれ前記レンズの
デフォーカス量を算出する演算手段とから構成された焦
点検出装置において、前記各ラインイメージセンサは受光した光を電荷に変換
する光電変換部と該電荷を転送するシフトレジスタ部と
を備え、前記センサ手段は前記複数のラインイメージセンサのう
ち少なくとも二つのラインイメージセンサが交差する少
なくとも一つの交差部分を有し、該交差部分の前記シフ
トレジスタ部は交差するラインイメージセンサにおいて
共通であることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】前記交差するラインイメージセンサの各
センサ出力は、前記交差するラインイメージセンサのう
ちのある特定のラインイメージセンサのシフトレジスタ
部を介して共通の出力部から前記センサ手段の外部に出
力されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装
置。
【請求項３】前記交差するラインイメージセンサのシ
フトレジスタ部にそれぞれ与えられる転送クロックを独
立に制御することを特徴とする請求項１または２に記載
の焦点検出装置。
【請求項４】レンズの光軸をはさむ対称的な二つの部
分を通過した被写体光に基づいて前記レンズの予定焦点
面に対するデフォーカス量を算出する焦点検出方式の装
置であって、前記レンズの光軸を中心としてそれぞれ異
なる方向にとった複数のレンズ部分の透過光により別々
に被写体像を形成させる光学手段と、該光学手段により
形成された前記被写体像を受光するように複数の方向に
配置された複数のラインイメージセンサからなるセンサ
手段と、該複数のラインイメージセンサにより得られる
センサ出力から複数の方向においてそれぞれ前記レンズ
のデフォーカス量を算出する演算手段とから構成された
焦点検出装置を備えたカメラにおいて、前記複数のラインイメージセンサのうちいずれのセンサ
出力から算出されたデフォーカス量を用いて焦点検出動
作を行うかを指定できるモードを有することを特徴とす
るカメラ。
【請求項５】レンズの光軸をはさむ対称的な二つの部
分を通過した被写体光に基づいて前記レンズの予定焦点
面に対するデフォーカス量を算出する焦点検出方式の装
置であって、前記レンズの光軸を中心としてそれぞれ異
なる方向にとった複数のレンズ部分の透過光により別々
に被写体像を形成させる光学手段と、該光学手段により
形成された前記被写体像を受光するように複数の方向に
配置された複数のラインイメージセンサからなるセンサ
手段と、該複数のラインイメージセンサにより得られる
センサ出力から複数の方向においてそれぞれ前記レンズ
のデフォーカス量を算出する演算手段とから構成された
焦点検出装置を備えたカメラにおいて、前記複数のラインイメージセンサで検出された被写体が
すべて被写界深度内に入るように焦点検出動作をするモ
ードを有することを特徴とするカメラ。