JP3550599B2 - イメージセンサーシステム - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、カメラの焦点検出装置等に用いられるイメージセンサーシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
イメージセンサーにより得られたデータを用いて焦点検出等を高精度に行いたい場合には、イメージセンサーを構成する複数の画素の特性(感度特性、暗電流特性等)のバラツキを補正する必要がある。
図17はこのようなデータ補正を行うイメージセンサーシステムの構成を示す図である。
【0003】
光電変換機能を有する複数の画素からなるイメージセンサー8と、前記イメージセンサー8の発生するアナログ信号を前記複数の画素に対応するデジタルデータにAD変換するAD変換手段190と前記デジタルデータを処理する処理プログラムを記憶する読み出し専用メモリー(ROM、READ ONLY MEMORYの略)191と電気的消去/書き込み可能な揮発性メモリー(RAM、RANDOM ACCESS MEMORYの略)192とプログラムを実行する中央処理装置(CPU、CENTRAL PROCESSING UNITの略)193とシリアルデータ通信手段194が同一半導体基板上に形成されたワンチップマイクロコンピュータ9と、前記複数の画素に対応するデジタルデータを補正するための複数の補正データを格納する電気的消去/書き込み可能な不揮発性メモリー(EEPROM、ELECTRICALY ERASABLE AND PROGRAMABLE RAED ONLY MEMORY)11とがイメージセンサーシステムを構成している。
【0004】
このようなイメージセンサーシステムにおいて、従来以下のようにしてデジタルデータの補正が行われる。
▲1▼まずイメージセンサー8が発生するアナログ信号がAD変換手段190によりAD変換され、AD変換されたデジタルデータはCPU193内のレジスタ経由でRAM192に格納される。
【0005】
▲2▼次にCPU193が1つの画素に対応するデジタルデータをRAM192から読みだしてCPU193内のレジスタに格納する。
▲3▼またCPU193は前記画素に対応する補正データをシリアル通信手段194を介してEEPROM11から読み出し、CPU193内の別なレジスタに格納する。
【0006】
▲4▼CPU193はCPU193内のレジスタに格納されたデジタルデータに対し同じくCPU193内の別レジスタに格納された補正データに基づき所定の補正演算を行い、補正後のデジタルデータをRAM192に格納する。
▲5▼上記▲2▼▲3▼▲4▼の処理を全デジタルデータに対して行う。
▲6▼補正後の全デジタルデータに対しCPU193は焦点検出演算等の処理を行う。
【0007】
以上▲1▼▲2▼▲3▼▲4▼▲5▼▲6▼の処理はROM191に格納されプログラムにより行われる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら以上説明した従来の補正方式では、EEPROMからCPUへの補正データの読みだしが、読みだし速度の遅いシリアル通信手段を介して行われるために、全デジタルデータを補正するための所用時間が長くなってしまい、しいては全体としての処理速度(例えば焦点検出サイクル)が遅くなり、システムとしての応答性が悪くなってしまった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのイメージセンサーシステム(図8参照)は、光電変換機能を有する複数の画素からなるイメージセンサー(8)と、前記イメージセンサーの発生するアナログ信号を前記複数の画素に対応するデジタルデータにAD変換するAD変換手段(190)と、前記複数の画素に対応するデジタルデータを補正するための複数の補正データを格納する電気的消去/書き込み可能な不揮発性メモリー(EEPROM)(11)と、前記EEPROMよりもデータ読み出し速度が高速な電気的消去/書き込み可能な揮発性メモリー(RAM)(192)と、前記補正データを前記不揮発性メモリーから前記RAMに転送する補正データ転送プログラムと前記AD変換手段によりAD変換されたデジタルデータを前記補正データにより補正して前記RAMに格納する補正プログラムと前記RAMに格納された補正後のデジタルデータに所定の処理を施す処理プログラムを格納した読み出し専用メモリー(ROM)(191)と、前記補正データ転送プログラムと前記補正プログラムと前記処理プログラムを実行する中央処理装置(CPU)(193)とからなるイメージセンサーシステムにおいて、前記イメージセンサーは、複数の焦点検出領域に対応する複数の受光部対と、該複数の受光部対を切り換える切り換え手段とをさらに備え、前記CPUは前記補正プログラムと前記処理プログラムのシーケンスを順次繰り返して実行するとともに、前記切り換え手段による前記複数の受光部対の切り換えに応じて前記補正データ転送プログラムを前記シーケンスとは無関係に起動して単発的に実行することを特徴とする。
また、上記目的を達成するためのイメージセンサーシステム(図8参照)は、光電変換機能を有する複数の画素からなるイメージセンサー(8)と、前記イメージセンサーの発生するアナログ信号を前記複数の画素に対応するデジタルデータにAD変換するAD変換手段(190)と、前記複数の画素に対応するデジタルデータを補正するための複数の補正データを格納する電気的消去/書き込み可能な不揮発性メモリー(11)と、前記不揮発性メモリーよりもデータ読み出し速度が高速な電気的消去/書き込み可能な揮発性メモリー(192)と、前記複数のデジタルデータを前記複数の補正データに基づいて補正演算する演算手段(図3,91)とを備えたイメージセンサーシステムにおいて、前記イメージセンサーは、複数の焦点検出領域に対応する複数の受光部対と、該複数の受光部対を切り換える切り換え手段とをさらに備え、前記切り換え手段によって前記複数の受光部対が切り換えられた場合に、前記演算手段の補正演算に先立って前記不揮発性メモリーから前記揮発性メモリーに前記補正データを転送する(図9,S101)とともに、前記揮発性メモリーから読み出した対応する前記補正データに基づいて、前記演算手段による前記デジタルデータの補正演算を繰り返し行う制御手段(CPU)(193)を備えたことを特徴とする。
【0010】
【作用】
本発明においては、以上のように設定された焦点検出領域に対応する補正データをEEPROMから読みだしてRAMに格納した後、補正データをRAMに常駐させるとともに、デジタルデータ補正演算時には補正データを高速読みだし可能なRAMから読みだして補正演算に使用することができる。そして、焦点検出領域が切り換えられた場合は、これに応じて対応する補正データをEEPROMから読み出してRAMに格納して用いることにより、RAMの容量を節約することができる。
【0011】
【実施例】
<第1実施例>
図1は本発明によるイメージセンサーシステムをカメラの自動焦点調節装置の一部として組み込んだ場合のブロック図である。
ボディ1に対しレンズ2は交換可能に構成されており、図はレンズ2がボディ1に装着された状態を示している。
【0012】
レンズ2内には撮影光学系3があり、撮影光学系3を通る被写体からの光束は、ハーフミラーから構成されるメインミラー4によりサブミラー5とファインダー6の方向に分割される。
サブミラー5によりさらにボディ底方向に偏向された光束は、撮影光学系3の予定焦点面15(=フィルム面)の共約面近傍に配置された焦点検出光学系7に導かれ、イメージセンサ8の受光部上に被写体像が形成される。
【0013】
焦点検出光学系7とイメージセンサー8の詳細な構成は後述する。
イメージセンサー8は受光部上の被写体像の強度分布を光電変換する。
イメージセンサー8の出力信号はワンチップマイクロコンピュータ9に取り込まれる、後述する処理を受け、処理の結果として撮影光学系3の像面と予定焦点面16とのデフォーカス量DEFを検出する。
【0014】
ワンチップマイクロコンピュータ9は、更に得られたデフォーカス量DEFに基づき撮影光学系3を焦点調節のために駆動するモータ10の駆動制御を行い、撮影光学系3の合焦を達成する。
また電気的消去/書き込み可能な不揮発性メモリー(EEPROM)11は後述のイメージセンサー8の出力補正に用いられる補正データを記憶するメモリーである。
【0015】
また電源13の電力は電源スイッチ14を介してイメージセンサー8、ワンチップマイクロコンピュータ9、EEPROM11に供給されている。
またレリーズボタン12は2段押し(半押し、全押し)構造となっており、半押しにより自動焦点動作が起動し、全押しにより不図示のシャッター機構が動作してフィルムへの露光が行われる。
【0016】
図2に第1実施例の焦点検出光学系7とイメージセンサー8とハウジング79の構成を示す。
焦点検出光学系7は開口部70を有する視野マスク71、コンデンサーレンズ72、1対の絞り開口部73、74を有する絞りマスク75、1対の再結像レンズ76、77をプラスチック光学材料で一体成形した再結像手段78からなる。
【0017】
イメージセンサー8は電荷蓄積型のCCDから構成された1対の受光部80、81からなる半導体基板82(チップ、IC基板)とこれを納めるパッケージ83(セラミックパッケージ)からなる。
受光部80、81はそれぞれ光電変換用フォトダイオードからなる画素を所定ピッチで複数個1次元に配列したものからなる。
【0018】
受光部80、81で生成した電荷は不図示の電荷転送手段(CCDシフトレジスタ)により転送され、アナログ信号としてイメージセンサー8の外部に時系列的に出力される。
なお受光部80、81の電荷蓄積動作、電荷転送手段の転送動作はワンチップマイクロコンピュータ9によって制御される。
【0019】
ハウジング79は焦点検出光学系7を構成する光学部材を支持するホルダーであって、イメージセンサー8がこのハウジング79に対して取付られる。
このような構成において、1対の絞り開口部73、74はコンデンサーレンズ72により撮影光学系3の射出瞳近傍の面30の光軸に対して対称な1対の領域31、32に投影されており、この領域を通る光束は、視野マスク71付近でまず一次像を形成する。視野マスク71の開口部70に形成された一次像は更に、コンデンサーレンズ72、1対の絞り開口部73、74を通り、1対の再結像レンズ76、77によりイメージセンサー8の受光部80、81上に1対の2次像として形成される。
【0020】
上記1対の2次像の相対的位置関係は撮影光学系3の焦点調節状態に応じて変化する。従って受光部80、81の1対の2次像を光電変換して得られる電気的な被写体像信号を処理することにより、上記1対の2次像の相対的位置関係を求め、それに応じて撮影光学系3の焦点調節状態を示すデフォーカス量DEFを求める。
【0021】
図3にワンチップマイクロコンピュータ9の機能を更に機能別ブロック図にしたものである。
AD変換手段90はイメージセンサー8の出力するアナログ信号をデジタルデータに変換する。
補正手段91は前記デジタルデータを、前記補正データにより補正する。
【0022】
図4〜図7を用いて補正手段91の動作内容を説明する。
図4において180、181は一様輝度の被写体に対して図2の焦点検出光学系7を適用した場合にイメージセンサー8の受光部80、81上に形成される光強度分布であって、焦点検出光学系の特性により図に示すごとく周辺光量が低下し、均一な強度分布とならない。図4において横軸は受光部を構成する画素の位置即ち像高位置である。
【0023】
図5は受光部80、81を構成する画素を配列順にα1〜αn、β1〜βnとした場合に、画素α1〜αnの感度F1〜Fnと画素β1〜βnの感度G1〜Gnを示したもので、図のように画素間で感度のバラツキがある。
図6は一様輝度の被写体に対して図2の焦点検出光学系7を適用し、イメージセンサー8の受光部80、81上に対応する輝度分布を形成した場合に、画素α1〜αnから出力されるアナログ信号をAD変換したデジタルデータah1〜ahnと画素β1〜βnから出力されるアナログ信号をAD変換したデジタルデータbh1〜bhnを示したもので、図4の強度分布と図5の感度を掛け合わせたものとなり、デジタルデータは均一値とはならない。本来はこれが均一値となることが望ましいので、図6に示す不均一な値を均一になるような補正をする必要がある。補正は例えば以下のようにして行われる。
【0024】
図6においてデジタルデータah1〜ahn、bh1〜bhnの最大値をPmaxとする。次に画素α1〜αnのデジタルデータに対する補正データAH1〜AHnと画素β1〜βnのデジタルデータに対する補正データBH1〜BHnを数式1のように定められる。
【0025】
【数1】
【0026】
数式1で定められる補正データAH1〜AHn、BH1〜BHnは、焦点検出光学系7とイメージセンサー8の組み合わせ毎に異なるのでカメラを組立する際に、カメラ毎に調整値としてEEPROM11に書き込まれる。
一般的な被写体に対する画素α1〜αnのデジタルデータa1〜anと画素β1〜βnのデジタルデータb1〜bnに対する補正は数式2のように行われ、補正後のデジタルデータA1〜An、B1〜Bnが算出される。
【0027】
【数2】
【0028】
数式2の補正が補正手段91で行われる。
図7は数式2の補正を一様輝度の被写体に対する画素α1〜αnのデジタルデータah1〜ahnと画素β1〜βnのデジタルデータbh1〜bhnに対して行ったものを示す図であって、当然のことながら補正後のデジタルデータA1〜An、B1〜Bnは均一値Pmaxとなる。
【0029】
焦点検出手段92では補正後のデジタルデータA1〜An、B1〜Bnに基づき、受光部80、81上に形成される1対の像の相対的位置関係を求める焦点検出演算が行われる。
演算のアルゴリズムの例を以下に示す。
まず数式3に示す差分型相関アルゴリズムによって相関量C(L)を求める。
【0030】
【数3】
【0031】
ただし数式3においてLは整数であり画素のピッチを単位とした相対的シフト量である。またjはシフト量Lに応じた値である。また数式3のLのとる範囲は、Lmin〜Lmaxである。またmは所定値である。
数式3の演算結果は、一対のデータA1〜An、B1〜Bnの相関が高いシフト量L=kjにおいて相関量C(L)が最小になる。次に数式4〜数式7の3点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する最小値C(L)min=C(x)を与えるシフト量xを求める。
【0032】
【数4】
【0033】
【数5】
【0034】
【数6】
【0035】
【数7】
【0036】
また数式4で求めたシフト量xより、被写体像面の前記予定焦点面に対するデフォーカス量DEFを数式8で求めることができる。
【0037】
【数8】
【0038】
数式8においてPYはセンサーの受光部を構成する画素の並び方向のピッチであり、KXは焦点検出光学系7の構成によって決まる変換係数である。
駆動制御手段93は数式8で求めたデフォーカス量に基づき、撮影光学系3の合焦位置までのレンズ駆動量を計算し、該駆動量に基づきモーター10の駆動制御を行い、撮影光学系3の合焦を達成する。
【0039】
図8はワンチップマイクロコンピュータ9の半導体基板上に形成された機能回路ブロックであるAD変換手段190、読みだし専用メモリー(ROM)191、データ読みだし速度がEEPROM11より高速な電気的書き込み/消去可能な揮発性メモリー(RAM)192、中央処理装置(CPU)193、シリアル通信手段194、入出力手段(IOポート)195と、ワンチップマイクロコンピュータ9の外部にあるデバイス(EEPROM11、イメージセンサー8、レリーズボタン12、電源13、電源スイッチ14)との関係を示す図であって、ワンチップマイクロコンピュータ9内部においてはCPU193とAD変換手段190、ROM191、RAM192、シリアル通信手段194、IOポート195とはパラレルデータバスで接続されている。。
【0040】
シリアル通信手段194はEEPROM11とシリアルデータバスで接続されており、シリアル通信により補正データAH1〜AHn、BH1〜BHnをEEPROM11から読み出す。
読み出された補正データAH1〜AHn、BH1〜BHnは、CPU193経由でRAM192に格納される。
【0041】
EEPROM11との通信方式をシリアル通信方式とする理由は、パラレル通信方式よりワンチップマイクロコンピュータの端子数を少なくするためである。AD変換手段190はイメージセンサー8の出力するアナログ信号をAD変換する。
AD変換されたデジタルデータは一旦CPU193の内部レジスタに格納される。
【0042】
CPU193はRAM192より、AD変換されたデジタルデータに対応する補正データを読みだし別のレジスタに格納する。
CPU193はレジスタに格納されたデジタルデータと補正データに基づき数式2に基づく補正演算を施し、補正後のデジタルデータをRAM192に格納する。
【0043】
CPU193はRAM192に格納された補正後のデジタルデータA1〜An、B1〜Bnに基づき、数式3〜8の焦点検出演算を行いデフォーカス量DEFを算出する。
IOポート195はレリーズボタン12と接続されており、レリーズボタン12の操作状態をCPU195に読み込むことができる。
【0044】
IOポート195はまたイメージセンサー8とも接続されており、CPU193の制御指令をイメージセンサー8に伝達する。
またIOポート195は不図示のモーター10とも接続されており、CPU193の指令に基づきモーター10の駆動制御が行われる。
上記のCPU193の動作はROM191に格納されているプログラムに基づいて実行される。
【0045】
次に図9〜図12および表1を用いてCPU193の動作を説明する。
図9はCPU193を動作させるためのROM191に格納されたメインプログラムのフローチャートである。
ステップS100では、電源スイッチ14の閉成により電源13の電力がワンチップマイクロコンピュータ9に供給されること(電源ON)によりステップS101に進む。
【0046】
ステップS101では、シリアル通信手段194を介してEEPROM11より全補正データAH1〜AHn、BH1〜BHnを読みだし、表1に示すRAM192の領域に格納する。
ステップS102ではIOポート195を介し、モーター10を停止させる。ステップS103ではIOポート195を介し、レリーズボタン12の操作状態を検出し、開放状態であるかいなかを調べる。開放状態である場合は開放状態になるまでステップS103を繰り返す。レリーズボタン12が撮影者により操作されて開放状態でなくなると、S104以降の自動焦点調節動作に移行する。
【0047】
ステップS104ではイメージセンサー8からの画素データ数をカウントするためのカウンタEを0にリセットする。
ステップS105ではIOポート195を介し、イメージセンサー8にアナログ信号の出力開始指令を出す。
イメージセンサー8は出力開始指令に応答して、図12に示すように画素α1〜αn、β1〜βnに応じたアナログ信号(センサー出力)および該センサー信号をAD変換を開始するタイミングを与えるAD同期信号を時系列的(時間間隔Tdc)に発生する。AD同期信号はその立ち下がりエッジでワンチップマイクロコンピュータ9に割り込みをかけるよう設定されている。また
アナログ信号のAD変換および補正は後述の割り込みプログラムで処理されるので、メインプログラムはステップ106でカウンタEが2nに達したかを調べ、全デジタルデータの補正が終了するまで待機する。
【0048】
全デジタルデータの補正が終了すると、ステップS107で補正後のデジタルデータに対し上述の焦点検出演算処理を行いデフォーカス量DEFを算出する。ステップ108ではデフォーカス量DEFよりレンズ駆動量を算出する。
ステップ109では得られたレンズ駆動量に応じて、IOポート195を介しモーター10の駆動制御を行う。ステップS109によりレンズ駆動制御が更新されると、ステップS103に戻り、以上の動作を繰り返す。
【0049】
図10はAD同期信号による割り込み処理のフローチャートである。
ステップS200でAD同期信号の立ち下がりによる割り込みがかかる。
ステップS201でCPU193はAD変換手段190に対しAD変換の開始指令を出す。
ステップS202でリターンする。
【0050】
AD変換手段190はCPU193よりAD開始指令を受けると、センサー出力をサンプルホールドし、AD変換を開始する。AD変換に必要な時間はTadである。AD変換手段190はAD変換が終了すると、CPU193に対し、内部的なAD変換終了割り込みをかける。
図11はAD変換終了による割り込み処理のフローチャートである。
【0051】
ステップS300でAD変換終了の立ち下がりによる割り込みがかかる。
ステップS301でカウンタEをインクリメントする。
ステップS302でAD変換手段190からAD変換されたデジタルデータを読みだして、レジスタR1に格納する。
ステップS303でRAM192のカウンタの内容に応じたアドレス(W+2n+E)から補正データを読みだして、レジスタR2に格納する。なおWは所定の固定アドレスである。
【0052】
ステップS304でレジスタR1に格納されたデジタルデータとレジスタR2に格納された補正データに基づき数式2に基づく補正演算を施し、補正後のデジタルデータを表1に示すRAM192のカウンタの内容に応じたアドレス(W+E)に格納する。
ステップS305でリターンする。
【0053】
上記処理に要する時間はTcであり、次のAD変換終了割り込みがかかる前に処理が終了するように設定されている。
なおAD同期信号による割り込み処理はAD変換終了による割り込み処理より高い優先順位に設定されており、図11に示す処理中にAD同期信号による割り込みがかかれば図10の割り込み処理を行う。
【0054】
このようにAD変換中に補正演算を行うようすれば、センサー出力の終了とほぼ同時に補正演算も終了し、システムの応答時間短縮に効果がある。
このようにAD変換中に補正演算を行うためには、補正データの読み出し時間が問題になり、読み出し速度の遅いEEPROM11からシリアル通信で補正データを読み出す場合には、それに合わせてセンサー出力の出力間隔Tdcを長くしなければならず、応答性が低下してしまう。
【0055】
以上のプログラムフローの説明において、補正データ転送プログラムはステップS101であり、補正プログラムはステップS300〜S305であり、処理プログラムはステップ107である。補正プログラムと処理プログラムはメインプログラムのステップS103からステップS109までのループによりシーケンス的に順次繰り返して実行されるが、補正データ転送プログラムは前記シーケンスとは無関係に電源ONに応答して起動され1回だけ単発的に実行されることになる。
【0056】
以上の本発明の第1実施例の説明において、AD変換中に並行して補正演算を行っていた。だがAD変換を行ったデジタルデータを一旦RAMに格納し、全デジタルデータが揃ってから補正演算を行うような場合でも、高速読み出し可能なRAMから補正データを読み出す効果が得られる。
以上の本発明の第1実施例の説明において、焦点検出光学系7の説明では再結像レンズを用いてイメージセンサー8上に像を形成するとしたが、像形成が可能な再結像手段であればレンズ以外の球面ミラーであってもよい。また、イメージセンサー8は、CCDやMOSタイプのイメージセンサーが適用でき、イメージセンサー8の受光部の説明では、複数画素の1次元配列としたが、エリアセンサーのような2次元配列のものでも同様な効果が得られる。
【0057】
<第2実施例>
第1実施例においては電源ON時に補正データをEEPROMからRAMに転送したが、第2実施例では焦点検出エリアを2つ備え、該焦点検出エリアを切り換え可能にした自動焦点検出装置に本発明を適用した例を示す。第2実施例の構成は第1図と同じであり、第1実施例と共通な部分については説明を省略する。
【0058】
図13にファインダー6の撮影画面101内に設定にされた2つの焦点検出エリア101、102を示す。
これら2つの焦点検出エリア101、102は図2に示した単一の焦点検出エリアを有するAFモジュール(焦点検出光学系7とイメージセンサー8からなる)を2つ備えることにより達成される。
【0059】
図14は第2実施例のワンチップマイクロコンピュータ9の半導体基板上に形成された機能回路ブロック図である。図8と共通な部分については説明を省略する。第1実施例と異なる点はイメージセンサー800が2つの焦点検出エリアに対応する2対の受光部を備えている点と、2つの焦点検出エリアを切り換えるための切り換えスイッチ16が加わった点である。
【0060】
イメージセンサー800の焦点検出エリア101に対応する一対の受光部を構成する画素の出力を補正するための一対の補正データをAH1〜AHn、BH1〜BHnとし、この補正データにより補正された一対の受光部を構成する画素の出力をA1〜An、B1〜Bnとする。またイメージセンサー800の焦点検出エリア102に対応する一対の受光部を構成する画素の出力を補正するための一対の補正データをCH1〜CHn、DH1〜DHnとし、この補正データにより補正された一対の受光部を構成する画素の出力をC1〜Cn、D1〜Dnとする。
【0061】
補正データAH1〜AHn、BH1〜BHn、CH1〜CHn、DH1〜DHnはEEPROM11に格納されている。またRAM192はメモリー容量を節約するために、切り換えスイッチ14により設定されている焦点検出エリアに対応するデータのみを格納するようになっている。
表1に焦点検出エリア101が設定されている場合のメモリーマップをしめし、表2に焦点検出エリア102が設定されている場合のメモリーマップを示す。
【0062】
【表1】
【0063】
【表2】
【0064】
IOポート195は切り換えスイッチ16と接続されており、切り換えスイッチの設定状態をCPU195に読み込むことができる。
IOポート195はまたイメージセンサー800とも接続されており、CPU193の制御指令をイメージセンサー800に伝達し、切り換えスイッチ16より設定されている焦点検出エリアに対応する1対の受光部のアナログ信号を出力させるようにする。
【0065】
次に図15を用いてCPU193の動作を説明する。第1実施例とメインプログラムの一部が異なるのみで、割り込み処理は図10、図11と同一である。
図15は第2実施例におけるCPU193を動作させるためのROM191に格納されたメインプログラムのフローチャートである。
図15のステップ401とステップ405とステップ410以外が図9の説明と同じなので省略する。
【0066】
ステップS401では、IOポート195を介し、切り換えスイッチ16(切り換え手段)の設定状態を検出し、設定されている焦点検出エリアに応じた補正データをシリアル通信手段194を介してEEPROM11よりを読みだし、表1または表2に示すRAM192のアドレス領域に格納する。
ステップS105ではIOポート195を介し、イメージセンサー800に切り換えスイッチ16により設定されている焦点検出エリアに対応する1対の受光部のアナログ信号の出力開始指令を出す。
【0067】
ステップS409によりレンズ駆動制御が更新されると、ステップS410で、IOポート195を介し切り換えスイッチ16(切り換え手段)の設定状態を検出し、焦点検出エリアが切り換えられたか調べ、切り換えられていない場合は、ステップ403に戻り、ステップ403からの動作を繰り返す。
また焦点検出エリアが切り換えられた場合は、ステップ401に戻り、切り換えられた焦点検出エリアに応じた補正データをシリアル通信手段194を介してEEPROM11よりを読みだし、表1または表2に示すRAM192のアドレス領域に格納する。
【0068】
以上のプログラムフローの説明において、補正データ転送プログラムはステップS401であり、補正プログラムはステップS300〜S305であり、処理プログラムはステップ407である。補正プログラムと処理プログラムはメインプログラムのステップS403からステップS410までのループによりシーケンス的に順次繰り返して実行されるが、補正データ転送プログラムは前記シーケンスとは無関係に電源ONおよび焦点検出エリアの切り換えに応答して起動され1回だけ単発的に実行されることになる。
【0069】
<第3実施例>
第1実施例においては、焦点検出光学系の特性とイメージセンサーの画素間の感度バラツキを考慮して、一様輝度の被写体に対するデジタルデータが補正後に一様な値となるように補正されたが、第3実施例ではイメージセンサーの画素毎の暗電流成分のバラツキを補正する。
【0070】
第1実施例とは補正演算のみ異なるのでその他の説明は省略する。
図16は受光部80、81を構成する画素を配列順にα1〜αn、β1〜βnとした場合に、画素α1〜αnの暗時出力(暗電流成分)H1〜Hnと画素β1〜βnの暗時出力(暗電流成分)I1〜Inを示したもので、図のように画素間で暗時出力のバラツキがある。
【0071】
補正は例えば以下のようにして行われる。
次に画素α1〜αnのデジタルデータに対する補正データAH1〜AHnと画素β1〜βnのデジタルデータに対する補正データBH1〜BHnを数式9のように定められる。
【0072】
【数9】
【0073】
数式9で定められる補正データAH1〜AHn、BH1〜BHnは、イメージセンサー8毎に異なるのでカメラを組立する際に、カメラ毎に調整値としてEEPROM11に書き込まれる。また補正データ作成のための暗時出力をとる場合のイメージセンサー8の温度は一定に管理しておく。イメージセンサー8が電荷蓄積型のイメージセンサーである場合は、電荷蓄積時間を所定時間に定める。
【0074】
一般的な被写体に対する画素α1〜αnのデジタルデータa1〜anと画素β1〜βnのデジタルデータb1〜bnに対する補正は数式10のように行われ、補正後のデジタルデータA1〜An、B1〜Bnが算出される。
【0075】
【数10】
【0076】
数式10においてkは補正係数であって、デジタルデータa1〜an、b1〜bnの取得時のイメージセンサー8の環境温度に応じて変化させる。またrはイメージセンサー8が電荷蓄積型のイメージセンサーであった場合の補正係数であって、デジタルデータa1〜an、b1〜bnの取得時のイメージセンサーの電荷蓄積時間度に応じて変化させる。
【0077】
以上の本発明の第1、第2、第3実施例においては、本発明をカメラの自動焦点調節に応用した場合について説明したが、自動焦点調節だけでなくイメージセンサーを利用したカメラの被写体輝度の測光装置にも応用可能であるし、カメラ以外でもイメージセンサーを使用したイメージセンサーシステムであれば応用可能である。
【0078】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、設定された焦点検出領域に対応する補正データをEEPROMから読みだしてRAMに格納した後は、読みだし速度の遅いEEPROMにはアクセスせず、補正データをRAMに常駐させるとともに、デジタルデータ補正演算時には補正データを高速読みだし可能なRAMから読みだして補正演算に使用するので、全デジタルデータを補正するための所用時間を短縮でき、システムとしての応答性を改善できる。また、焦点検出領域が切り換えられた場合は、これに応じて対応する補正データをEEPROMから読み出してRAMに格納して用いることにより、RAMの容量を節約することができ、延いては容量の小さいRAMを用いることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1実施例の焦点検出光学系およびイメージセンサーの斜視図である。
【図3】本発明の第1実施例のワンチップマイクロコンピュータの内部の機能ブロック図である。
【図4】本発明の第1実施例の補正原理の説明図である。
【図5】本発明の第1実施例の補正原理の説明図である。
【図6】本発明の第1実施例の補正原理の説明図である。
【図7】本発明の第1実施例の補正原理の説明図である。
【図8】本発明の第1実施例のワンチップマイクロコンピュータの回路ブロック図である。
【図9】本発明の第1実施例の動作フローチャートである。
【図10】本発明の第1実施例の動作フローチャートである。
【図11】本発明の第1実施例の動作フローチャートである。
【図12】本発明の第1実施例の動作のタイミングチャートである。
【図13】本発明の第2実施例の焦点検出エリアを示す図である。
【図14】本発明の第2実施例のワンチップマイクロコンピュータの回路ブロック図である。
【図15】本発明の第2実施例の動作フローチャートである。
【図16】本発明の第3実施例の補正原理の説明図である。
【図17】ワンチップマイクロコンピュータの回路ブロック図である。
【符号の説明】
1 ボディ
2 レンズ
3 撮影光学系
4 メインミラー
5 サブミラー
6 ファインダー
7 焦点検出光学系
8 イメージセンサー
9 ワンチップマイクロコンピュータ
10 モーター
11 EEPROM
12 レリーズボタン
13 電源
14 電源スイッチ
16 切り換えスイッチ
190 AD変換手段
191 ROM
192 RAM
193 CPU
194 シリアル通信手段
195 IOポート
Claims (9)
- 光電変換機能を有する複数の画素からなるイメージセンサーと、
前記イメージセンサーの発生するアナログ信号を前記複数の画素に対応するデジタルデータにAD変換するAD変換手段と、
前記複数の画素に対応するデジタルデータを補正するための複数の補正データを格納する電気的消去/書き込み可能な不揮発性メモリー(EEPROM)と、前記EEPROMよりもデータ読み出し速度が高速な電気的消去/書き込み可能な揮発性メモリー(RAM)と、
前記補正データを前記不揮発性メモリーから前記RAMに転送する補正データ転送プログラムと、前記AD変換手段によりAD変換されたデジタルデータを前記補正データにより補正して前記RAMに格納する補正プログラムと、前記RAMに格納された補正後のデジタルデータに所定の処理を施す処理プログラムを格納した読み出し専用メモリー(ROM)と、
前記補正データ転送プログラムと前記補正プログラムと前記処理プログラムを実行する中央処理装置(CPU)とを有するイメージセンサーシステムにおいて、
前記イメージセンサーは、複数の焦点検出領域に対応する複数の受光部対と、該複数の受光部対を切り換える切り換え手段とをさらに備え、
前記CPUは前記補正プログラムと前記処理プログラムのシーケンスを順次繰り返して実行するとともに、前記切り換え手段による前記複数の受光部対の切り換えに応じて前記補正データ転送プログラムを前記シーケンスとは無関係に起動して単発的に実行することを特徴とするイメージセンサーシステム。 - 請求項1記載のイメージセンサーシステムにおいて、
前記AD変換手段とRAMとROMとCPUはワンチップマイクロコンピュータを構成する同一半導体基板上に形成され、前記イメージセンサーとEEPROMは前記ワンチップマイクロコンピュータとは別な半導体チップとして形成されることを特徴とする。 - 請求項2記載のイメージセンサーシステムにおいて、
前記ワンチップマイクロコンピュータは更に外部デバイスとシリアルデータ通信を行うためのシリアル通信手段を備え、前記ワンチップマイクロコンピュータにおいて前記RAMおよび前記シリアル通信手段は前記CPUとパラレルデータバスで接続されるとともに、前記EEPROMと前記シリアル通信手段はシリアルデータバスにより接続されることを特徴とする。 - 請求項1記載のイメージセンサーシステムにおいて、
更に前記イメージセンサーシステムに電力を供給する電源を備え、前記CPUは前記電源による電力供給開始に応じて、前記切り換え手段によって設定されている受光部に応じた前記補正データ転送プログラムを起動して実行することを特徴とする。 - 請求項1記載のイメージセンサーシステムにおいて、
前記補正データはイメージセンサーを構成する複数の画素の暗電流の画素毎のバラツキを補正するためのデータであることを特徴とする。 - 請求項1記載のイメージセンサーシステムにおいて、
前記イメージセンサー上に被写体像を形成するための光学系を備え、
前記補正データは一様輝度の被写体に対する被写体像を前記光学系により前記イメージセンサー上に形成した場合に、前記補正後のデジタルデータが一様な値となるように決定されたデータであり、前記イメージセンサーを構成する複数の画素の感度の画素毎のバラツキの補正および前記光学系の結像位置による光量変化を補正するためのデータであることを特徴とする。 - 請求項6記載のイメージセンサーシステムにおいて、
前記イメージセンサーシステムはカメラの撮影光学系の焦点検出装置に適用されるシステムであり、前記イメージセンサーは一対の受光部を備え、前記光学系は前記撮影光学系により形成される被写体像を前記一対の受光部上に一対の像として再結像させるための一対の再結像手段を備えており、
前記処理プログラムは前記一対の像に対応する一対の補正後のデジタルデータの相関演算処理を行うことにより、前記撮影光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする。 - 請求項1記載のイメージセンサーシステムにおいて、
前記CPUは前記補正プログラムを前記AD変換手段によるAD変換中に実行することを特徴とする。 - 光電変換機能を有する複数の画素からなるイメージセンサーと、
前記イメージセンサーの発生するアナログ信号を前記複数の画素に対応するデジタルデータにAD変換するAD変換手段と、
前記複数の画素に対応するデジタルデータを補正するための複数の補正データを格納する電気的消去/書き込み可能な不揮発性メモリーと、
前記不揮発性メモリーよりもデータ読み出し速度が高速な電気的消去/書き込み可能な揮発性メモリーと、
前記複数のデジタルデータを前記複数の補正データに基づいて補正演算する演算手段とを備えたイメージセンサーシステムにおいて、
前記イメージセンサーは、複数の焦点検出領域に対応する複数の受光部対と、該複数の受光部対を切り換える切り換え手段とをさらに備え、
前記切り換え手段によって前記複数の受光部対が切り換えられた場合に、前記演算手段の補正演算に先立って前記不揮発性メモリーから前記揮発性メモリーに前記切り換えられた受光部対に対応する補正データを転送するとともに、前記揮発性メモリーから読み出した対応する前記補正データに基づいて、前記演算手段による前記デジタルデータの補正演算を繰り返し行う制御手段を備えたことを特徴とするイメージセンサーシステム。
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