JP4208510B2 - Focusing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号蓄積型センサーを用いた信号蓄積装置または該装置を用いて、測距又はデフォーカス量を求め、ピント合わせを行なうピント合わせ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電荷蓄積型の光電変換装置について種々の提案がなされており、またこれを適用した測距装置についての提案も既になされている。
【0003】
上記のような測距装置において、一般的に光電変換装置は複数の光電変換素子が所定の画素ピッチで配列され、それぞれの光電変換素子に対応した電荷蓄積部、電荷蓄積を制御する回路、光電出力を読み出す回路が一つの半導体チップ上で構成されている。
【0004】
上記のような測距装置の概略図を図2に示す。
【0005】
図2において、201は第1の光路を形成する第1の受光レンズ、202は第2の光路を形成する第2の受光レンズである。
【0006】
200は光電変換装置であり、後述するセンサアレイ、信号蓄積部、ピーク検出部、信号出力部で構成される。
【0007】
203は複数の光電変換素子がリニアに配列される第1のセンサーアレイ、204は同じく第2のセンサーアレイ、205は第1の信号蓄積部であり、STパルスにより第1のセンサーアレイ201で光電変換された電荷を電圧に変換し各画素ごとに蓄積する。また、RESパルスにより信号蓄積部205で蓄積された信号がクリアすることができる。206は第2の信号蓄積部であり、第1の蓄積部と同様に第2のセンサーアレイ202で光電変換された電荷を電圧に変換し各画素ごとに蓄積する。
【0008】
また、センサアレイには、アルミで遮光された画素(以下ダーク画素)があり、このダーク画素についても蓄積動作を行ない、後に述べるPKMON信号や、各画素の信号レベルの基準信号に使用する。
【0009】
207はピーク検出部であり、第1の信号蓄積部205および第2の信号蓄積部206の各画素の信号蓄積レベルのMAX値を検出し、ダーク画素信号との差をPKMON信号として出力する。210は第1の信号出力部であり、第1の信号蓄積部の各画素に対応した信号を、CLK1パルスにより順次OUT信号として出力する。211は第2の信号出力部であり、第1の信号出力部210と同様に、第2の信号蓄積部の各画素に対応した信号を、CLK2パルスにより順次OUT信号として出力する。
【0010】
図2の測距装置の蓄積動作と信号読み出し動作を図4のタイミングチャートを用いて説明する。
【0011】
まず、RESパルスL→Hにより第1の信号蓄積部205と第2の信号蓄積部206内の信号をクリアする。この時、ダーク画素とその他の画素信号の電圧レベルはリセット電圧Vresにクランプされる。そして所定時間後にRESパルスH→Lにし、またSTパルスをH→Lにし、信号蓄積を許可することで、蓄積動作を開始する。
【0012】
図6は、センサアレイ203,204上の輝度分布であり、受光される輝度の強度が強くなるほど信号が高くなるものとする。センサーアレイ203はL1〜L10、センサーアレイ204はR1〜R10の光電変換素子からなる。同図(a)はセンサーアレイ203上の像信号、同図(b)はセンサーアレイ204上の像信号である。同図(a)では、L3〜L7にまたがって受光像が結像されており、(b)では、R4〜R8にまたがって受光象が結像されている。
【0013】
蓄積動作中は、センサアレイの各画素ごとの入射光量に応じた傾きで信号蓄積部の電圧レベルが降下してゆく、一番輝度の高い画素(L5,R6)の信号レベル(以下ピークレベル)Vpkは、各画素に対応した信号蓄積レベルのうち最も低い出力になる。一方、ダーク画素の信号のレベルVdk(以下ダークレベル)は、遮光されているため、蓄積動作を開始しても、Vres付近からほとんど降下しない。ピーク検出部207では、ピークレベルVpkおよびダークレベルVdrを検出し、これらの差分電圧をPKMON信号として出力する。
【0014】
PKMON信号レベルは、ピークレベルVpkの電圧降下とほぼ同じ割合で上昇し、不図示の制御部に内蔵しているA/D変換コンバータでA/D変換し、そのレベルを制御部にてチェックする。
【0015】
そして、PKMON信号レベルが、蓄積量が蓄積停止レベルVcompを超えると、STパルスをL→Hにすることで、第1の信号蓄積部205および第2の信号蓄積部206での蓄積動作を終了し、同時に各画素の蓄積信号レベルを保持する。
【0016】
蓄積動作終了後、蓄積信号の読み出しを行う。ここで読み出しクロックとしてまずCLK1パルスを入力すると第1のセンサアレイ203の各画素の信号が順次OUTに出力される。第1のセンサアレイ203の全ての画素信号を出力が終了すると、CLK2パルスを入力することで第2のセンサアレイ204の各画素の信号が順次OUTに出力される。
【0017】
この時、OUT信号はダークレベルを基準にしており、PKMON信号と同様に、各画素の出力はダークレベルとの差分信号で出力される。
【0018】
また、不図示の制御部はCLKパルスに同期して出力信号をA/D変換して内部の制御部内のメモリに格納していき、全ての画素についての蓄積信号の読み出しが完了したところでその読み出し動作を終了する。
【0019】
以上のように第1のセンサアレイ203上で得られた測距対象物の像信号と第2のセンサアレイ204上で得られた被写体の像信号の相対値に基づいて三角測距の原理により被写体までの距離を求める。
【0020】
ところで、上記説明で、PKMON信号と各画素の出力信号がダークレベル基準にしている理由は、各信号からダークレベルを差分することで、蓄積動作中に発生する暗電流をキャンセルするためである。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
通常、光電変換装置は半導体チップ上に形成され、チップ表面にはセンサアレイ以外には光が入射しないようにアルミ等の遮光材料で遮光されており、センサアレイ以外で光電変換作用により電荷が発生することはない。しかしながら、チップ側面は遮光していないため、被写体やその周辺の輝度が非常に高い場合は、光電変換装置の側面から光が入射することにより、発生した電荷がセンサアレイや信号蓄積部に漏れ込み、不要な電荷を蓄積してしまう。
【0022】
光電変換装置の側面から光が入射することにより、不要な電荷を蓄積した場合の像信号を図8、図9を用いて説明する。
【0023】
図8におてい、図4と同様の動作により蓄積動作開始を開始する。通常、ピーク検出部207は、一番輝度の高い画素(L4,R5)の信号レベルがピークレベルVpkになるが、電荷の漏れ込みが大きい画素、ここではL1,R10の画素信号がピークレベルVpkとして出力される。したがって、電荷の漏れ込んだ画素信号により蓄積が停止してしまう。この場合、漏れ込んだ電荷による像信号が加算され、正しい被写体の像信号を検出できない。また、ダークレベルもダーク画素への電荷の漏れ込みで電圧レベルが降下している。
【0024】
このような像信号をもとに測距算出した場合は誤測距してしまう。
【0025】
次に、図9では、図8の場合に比べ、更に電荷の漏れ込みが大きい状態での像信号を説明する。
【0026】
電荷の漏れ込みが更に大きい場合、ダーク画素への漏れ込み量も大きくなる。したがってダークレベルVdkの降下が大きくなるため、ピークレベルとダークレベルの差分信号であるPKMON信号の上昇の割合は、ピークレベルVpkの降下の割合に対して小さくなる。更にピークレベル、ダークレベル共に飽和レベル(0V)に達した場合は、PKMON信号は最小レベルの0Vになる。
【0027】
通常、PKMON信号が所定時間経っても小さく、蓄積停止レベルを超えない場合は、被写体輝度が低く、信号が得られないと判断し、蓄積動作を停止する。図9の状態ではダーク画素を含めた、センサアレイ全ての画素信号が飽和レベルに達しており、ダークレベルを基準にした出力信号は0Vになり、まったく像信号が得られない。このように電荷の漏れ込み量が大きい場合は、被写体の輝度情報が得られなく、更に被写体輝度が高輝度であるのにも関わらず、検出結果は暗時のように像信号が得られなくなる。
【0028】
また、このようなチップ側面からの入射光による電荷の漏れこみの影響を少なくするため、信号蓄積部からチップ端までの距離を十分離して構成する方法もあるが、チップ面積が大きくなりコストが高くなる問題が生じる。
【0029】
また、特開平09−229673号公報に複数の光電変換素子を含む受光手段を用いた測距装置において、暗電流分あるいは外光成分により、転送段CCD(リングCCDなど)に徐々に電荷が漏れ込むことによる像信号の歪みの補正方法が提案されているが、チップ側面からの入射光による電荷の漏れこみは被写体とその周辺輝度により不均一であるため上記公報に記載されている方法では補正できない。
【0031】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、投光手段で投光することなしで、複数画素からなる電荷蓄積型センサー部で受光した被写体からの光に対しての信号蓄積を行なわせ、該蓄積された信号に基づいて被写体距離又はデフォーカス量を求め、ピント合わせを行なうとともに、該投光手段で投光することなしでの蓄積信号に基づいて被写体距離又はデフォーカス量を求めることが不適切な場合、前記投光手段で投光した状態で前記センサー部により被写体からの光に対しての信号蓄積を行なわせ、該蓄積された信号に基づいて被写体距離又はデフォーカス量を求め、ピント合わせを行なうピント合わせ装置において、前記センサー部とは別設された測光手段と、前記投光手段で投光していない状態で前記センサー部にて蓄積された蓄積信号に基づいて輝度情報を求めるとともに、該輝度情報と前記測光手段からの輝度情報との差が所定値以上はなれている場合に前記電荷蓄積型センサー部で信号蓄積を行う際、前記投光手段による投光を禁止するよう制御する制御手段とを有するものである。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下この本発明の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0036】
図1は、本発明による測距装置を有するカメラの構成を示したブロック図である。
【0037】
図1において、
101は、カメラ制御部(以下CPU)であり、カメラ全体シーケンス制御を行なうとともに、後述するA/D変換部105およびメモリ106、距離算出手段107、輝度算出手段108、輝度比較手段109を有する。
【0038】
102は、被写体の輝度を検出する測光手段である。
【0039】
103は、図2と同様構成をしており、被写体からの像信号を2つのセンサーアレイ203、204で検出し出力する測距装置である。
【0040】
105は、測距手段103で出力される被写体の像信号に応じたアナログ信号などをデジタル化するA/D変換部である。
【0041】
106は、A/D変換部105でディジタル化された被写体の像信号などの情報を記憶するメモリである。
【0042】
107は、メモリ106で記憶されている、図2の2つのセンサーアレイ203、204で検出した被写体の像信号の位相差を演算することで、被写体までの距離を算出する距離算出手段である。
【0043】
108は、測距手段103で検出した被写体の像信号から被写体の輝度を算出する輝度算出手段である。
【0044】
109は、測光手段102で検出した被写体の輝度と測距手段103の出力情報から輝度算出手段108で算出した被写体の輝度の比較を行なう輝度比較手段である。
【0045】
ここで、測光手段102で検出した被写体の輝度と輝度算出手段108で算出した被写体の輝度の差が小さければ、測距手段103で外光による電荷が漏れ込みが発生していないと判断する。一方、輝度差が大きい場合は、外光により電荷が漏れ込みが発生していると判断する。外光により電荷が漏れ込んでいる場合、測距手段103で検出した被写体の輝度分布は、図8、図9のように漏れ込んだ信号やダーク画素レベルに変動により、輝度算出手段108では正しい輝度が算出できない。そのため、被写体の輝度を正しく検出できている測光手段102で検出した被写体の輝度と差ができる。この差から測距手段104での外光による電荷の漏れ込みを検出できる。
【0046】
測光手段102はSPDなどの光電変換素子であり、測距手段103の光電変換素子に比べて大きく、被写体からの信号を多く得られるので電荷の漏れ込みの影響を受けにくい。
【0047】
110は、輝度比較手段109で輝度差が検出され、測距手段102で光漏れが発生していると判断された場合に、測距が不可能なことを撮影者に対して表示する警告表示手段である。
【0048】
111は、測光手段102からの検出結果をもとにシャッターの開口制御を行なうシャッター駆動手段であり、
112は、距離算出手段107で算出した被写体までの距離の検出結果をもとに不図示の撮影レンズの駆動を行いフィルム面に被写体ピントを合わせるレンズ駆動手段である。
【0049】
113は、フィルムのオートローディング、巻き上げおよび巻き戻しを行なうフィルム給装手段である。
【0050】
114は、不図示のシャッター釦の第1ストロークでカメラ内の電気回路を起動させ測光および測距などの検出を行なうSW1、
115は不図示のシャッター釦の第2ストロークで、SW1以後の撮影シーケンスの起動信号となるSW2である。
【0051】
次に、本実施の形態におけるカメラの動作の流れを図3のフローチャートを用いて説明する。
【0052】
[#301]
まず、ステップ301ではCPU101は、レリーズSWの第1ストロークであるSW1(114)がONされたか否かの検出を行ない、ここでSW1がONされるまで待機する。SW1のONが検出されたときは、次のステップ302に移る。
【0053】
[#302]
ステップ302では、測光手段102により被写体に係る測光を行い、この測光結果(被写体輝度)をメモリ106に記憶する。
【0054】
[#303]
次に、ステップ303では、RESパルスおよびSTパルスにより測光手段103内の第1・第2センサアレイ203、204の全画素の信号蓄積を許可し、蓄積動作を開始する。
【0055】
[#304]
ステップ304では、測距手段103内のピーク検出部207から出力されるPKMON信号レベルをCPU101に内蔵しているA/D変換部105でA/D変換し、そのレベルをチェックすることで、蓄積量が所定レベルか否かを判定する。この実施例では、蓄積量が大きくなるほど、PKMONレベルは大きくなるので、PKMONレベルが所定レベル以上になった場合は、蓄積量が所定レベルに達していると判断し、次のステップ306に移り、蓄積動作を停止する。
【0056】
一方、PKMONレベルが所定レベル以上の場合、つまり蓄積レベルが所定レベルに達していない場合は、蓄積レベルが所定レベルに達していないと判断し、ステップ305に移る。
【0057】
[#305]
ステップ305では、蓄積を開始してからの時間(以下蓄積時間)があらかじめ設定している最大時間に達しているか否かを判定する。ここで蓄積時間が最大時間に達していない場合は、ステップ304に移り引き続き蓄積を継続する。一方、蓄積時間が最大時間に達している場合は、ステップ306に移り、蓄積動作を停止する。
【0058】
ここで、最大時間に達しているか否かを判定する理由は、例えば、暗所などの撮影では、被写体輝度が非常に低いため、いくら時間が経っても蓄積レベルは所定レベルには達しない。そこで、最大の蓄積時間を設定することで無駄に測距蓄積動作が長くなることを防ぐためである。
【0059】
[#306]
ステップ306では、STパルスにより、測距手段103内の第1の信号蓄積部205および第2の信号蓄積部206での蓄積動作を終了し、同時に各画素の蓄積信号レベルを保持する。
【0060】
[#307]
ステップ307では、信号読み出し動作を開始する。
【0061】
まず、読み出しクロックCLK1およびCLK2パルスにより、測距手段103内の第1のセンサアレイ203および第2のセンサアレイ204の信号が順次OUTに出力される。
【0062】
このときCPU101でCLK1パルスおよびCLK2パルスに同期してA/D変換部105でA/D変換し、メモリ106の所定アドレスに順次格納していく。
【0063】
[#308]
ステップ308では、輝度算出手段108により、メモリー106に格納されている測距手段103からの像信号と、蓄積に要した時間から被写体の輝度を算出する。この輝度の求め方としては、例えば読み出されたセンサアレイからの信号のうち信号として前記ピークを示す信号のレベルと蓄積時間とから輝度に応じた値を算出する方法や、ピークに変えて、各画素(ダーク画素は除く)の信号の平均値や、中央部などの所定位置または範囲の画素からの信号レベルを用いて輝度に応じた値を算出する方法などが用いられる。また蓄積時間を用いることなく、画素信号のみで輝度を求めてもよい。
【0064】
[#309]
ステップ309では、輝度比較手段109により、測光手段102による被写体輝度(ステップ302)と、ステップ308で算出した測距手段103による被写体輝度との差が、所定レベル以下であるか否かを判定する。
【0065】
輝度差が所定レベル以下の場合は、測距手段103で外光による電荷の漏込みが発生していないと判断してステップ310に移り、
一方、輝度差が所定レベル以上の場合は、強い外光により測距手段103の画素へ電荷の漏込みが発生していると判断してステップ311に移る。
【0066】
[#310]
ステップ310では、距離算出手段107により、メモリ106に格納されている測距手段103のセンサーアレイ203、204で得られたそれぞれの像信号の位相差から被写体までの距離を算出し、その測距結果をメモリ106に記憶する。
【0067】
[#311]
ステップ311では、測光手段102による被写体輝度(ステップ302)と、ステップ307で算出した測距手段103による被写体輝度データとの差が所定レベル以上と判断されている。(ステップ309)この場合、強い外光により測距手段103の画素へ電荷の漏込みが発生しており、被写体までの距離を正しく検出することができない。したがって、距離算出手段107での結果を、測距手段103の検出結果に依らず、撮影レンズの過焦点距離に決定し、メモリ106に記憶する。
【0068】
[#312]
ステップ312では、警告表示手段110により、測距手段103での測距動作が不可能であることを、不図示の撮影者に対して知らせる
[#313]
ステップ313では、SW2がONであるか否かを判定する。SW2がONでないと判定したときはステップ313に戻り、SW2がONであると判定したときはステップ314に移る。
【0069】
[#314]
ステップ321では、メモリーに記憶している測距結果(ステップ310およびステップ311)に従って、レンズ駆動手段112により撮影レンズの駆動制御を行なう。
【0070】
[#315]
ステップ315では、メモリーに記憶している測光結果(ステップ302)に従って、シャッター制御手段111によりシャッター駆動制御を行なう。
【0071】
[#316]
ステップ316では、フィルム給装手段113により、次の撮影駒へのフィルム給装制御を行なう。これにより、一連のカメラシーケンスを終了する。
【0072】
以上説明したように、測光手段102と測距手段103で得られた被写体輝度の差から測距手段103で電荷の漏れ込みを判定することで、誤測距を防ぐことが可能になる。
【0073】
(第2の実施の形態)
本発明による第2の実施の形態について図7を用いて説明する。
【0074】
図7はの本実施の形態においてのカメラの構成を示したブロック図である。なお、図1と同記号のものについては既に説明されているので、ここでの説明は省略する。
【0075】
図7において、
104は、測距手段103における、被写体からの信号の蓄積量が所定レベル以下の場合に、被写体に対して照明光を投光する補助光照明手段である。
【0076】
次に、本実施の形態におけるカメラの動作の流れを図5のフローチャートを用いて説明する。
【0077】
[#501]
まず、ステップ501ではCPU101は、レリーズSWの第1ストロークであるSW1(114)がONされたか否かの検出を行ない、ここでSW1がONされるまで待機する。SW1のONが検出されたときは、次のステップ502に移る。
【0078】
[#502]
ステップ502では、測光手段102により被写体に係る測光を行い、この測光結果(被写体輝度)をメモリ106に記憶する。
【0079】
[#503]
次に、ステップ503では、RESパルスおよびSTパルスにより測光手段103内の第1・第2センサアレイ203、204の全画素の信号蓄積を許可し、蓄積動作を開始する。
【0080】
[#504]
ステップ504では、測距手段103内のピーク検出部207から出力されるPKMON信号レベルをCPU101に内蔵しているA/D変換部105でA/D変換し、そのレベルをチェックすることで、蓄積量が所定レベルか否かを判定する。この実施例では、蓄積量が大きくなるほど、PKMONレベルは大きくなるので、PKMONレベルが所定レベル以下になった場合は、蓄積量が所定レベルに達していると判断し、次のステップ506に移り、蓄積動作を停止する。
【0081】
一方、PKMONレベルが所定レベル以上の場合は蓄積レベルが所定レベルに達していない場合は蓄積レベルが所定レベルに達していないと判断し、ステップ305に移る。
【0082】
[#505]
ステップ505では、蓄積を開始してからの時間(以下蓄積時間)があらかじめ設定している最大時間に達しているか否かを判定する。ここで蓄積時間が最大時間に達していない場合は、ステップ504に移り引き続き蓄積を継続する。一方、蓄積時間が最大時間に達している場合は、ステップ506に移り、蓄積動作を停止する。
【0083】
[#506]
ステップ506では、STパルスにより、測距手段103内の第1の信号蓄積部205および第2の信号蓄積部206での蓄積動作を終了し、同時に各画素の蓄積信号レベルを保持する。
【0084】
[#507]
ステップ507では、信号読み出し動作を開始する。
【0085】
まず、読み出しクロックCLK1およびCLK2パルスにより、測距手段103内の第1のセンサアレイ203および第2のセンサアレイ204の信号が順次OUTに出力される。
【0086】
このときCPU101でCLK1パルスおよびCLK2パルスに同期してA/D変換部105でA/D変換し、メモリ106の所定アドレスに順次格納していく。
【0087】
[#508]
ステップ508では、ステップ504と同様の動作で、蓄積停止後のPKMON信号のレベルをチェックことで、測距手段103での蓄積量が所定レベル以上であるか否かを判定する。PKMONレベルが所定量以上の場合は、蓄積量が所定レベルに達しているので、ステップ518に移り、被写体までの距離の算出動作を行なう。
【0088】
一方、PKMONレベルが所定量以下の場合は、蓄積量が所定レベルに達していないので、補助光照明手段104を使用した測距動作が必要であると判断し、ステップ509に移る。
【0089】
[#509]
ステップ509では、第1の実施の形態のステップ308と同様にして、輝度算出手段108により、メモリ106に格納されている測距手段103の像信号と、蓄積に要した時間などから被写体の輝度を算出する。
【0090】
[#510]
ステップ510では、輝度比較手段109により、測光手段102による被写体輝度(ステップ502)と、ステップ509で算出した測距手段103による被写体輝度との差が、所定レベル以下であるか否かを判定する。
【0091】
輝度差が所定レベル以下の場合は、測距手段103で外光による電荷の漏れ込みが発生していないと判断しステップ511に移る。
【0092】
一方、輝度差が所定レベル以上の場合は、強い外光により測距手段103のダーク画素へ電荷の漏れ込みが発生していると判断してステップ519に移る。
【0093】
[#511]
ステップ511では、補助光照明手段104を点灯し、測距手段103で、より被写体からの信号を得られるよう被写体を照明する。
【0094】
[#512]
ステップ512では、ステップ503と同様の動作により測距手段103による蓄積動作を開始する。
【0095】
[#513]
ステップ513では、ステップ504と同様に、PKMONレベルと所定レベルを比較することで、蓄積量が適正なレベルに達しているか否かを判定する。PKMONレベルが所定レベル以下の場合は、ステップ515に移り蓄積動作を停止する。一方、PKMONレベルが所定レベル以上の場合はステップ514に移る。
【0096】
[#514]
ステップ514では、ステップ505と同様に、蓄積時間があらかじめ設定している最大時間達しているか否かを判定する。ここで蓄積時間が最大時間に達していない場合は、ステップ513に移り引き続き蓄積を継続する。一方、蓄積時間が最大時間に達している場合は、ステップ515に移り、蓄積動作を停止する。
【0097】
ここで、補助光照射による蓄積動作の最大時間は、補助光を使用しない蓄積動作の最大時間(ステップ505)よりも長く設定し、被写体からの信号をより多く得られるようする。
【0098】
[#515]
ステップ515では、ステップ506と同様の動作により、測距手段103内の第1の信号蓄積部205および第2の信号蓄積部206での蓄積動作を停止する。
【0099】
[#516]
ステップ516では、補助光照明手段104を消灯し、ステップ517に移る。
【0100】
[#517]
ステップ517では、ステップ507と同様の動作により、測距手段103内の第1のセンサアレイ203および第2のセンサアレイ204の信号を順次OUTに出力させ、A/D変換部105でA/D変換し、メモリー106の所定アドレスに順次格納していく。
【0101】
[#518]
ステップ518では、距離算出手段107により、メモリー106に格納されている測距手段103のセンサーアレイ203、204で得られたそれぞれの被写体の像信号の位相差から被写体までの距離を算出する。
【0102】
[#519]
ステップ519では、測光手段102による被写体輝度(ステップ102)と、ステップ307で算出した測距手段103による被写体輝度との差が所定レベル以上と判断されている。(ステップ510)この場合、強い外光により測距手段103のダーク画素へ電荷の漏込みが発生しており、被写体までの距離を正しく検出することができない。したがって、距離算出手段107での結果を、測距手段103の検出結果に依らず、撮影レンズの過焦点距離に決定し、メモリ106に記憶する。
【0103】
[#520]
ステップ520では、警告表示手段110により、測距手段103での測距動作が不可能であることを、不図示の撮影者に対して知らせる。
【0104】
[#521]
ステップ521では、SW2がONであるか否かを判定する。SW2がONでないと判定したときはステップ521に戻り、SW2がONであると判定したときはステップ522に移る。
【0105】
[#522]
ステップ522では、メモリ106に記憶している測距結果(ステップ518またはステップ519)に従って、レンズ駆動手段111に撮影レンズの駆動制御を行なう。
【0106】
[#523]
ステップ523では、メモリ106に記憶している測光結果(ステップ502)に従って、シャッター制御手段110によるシャッター駆動制御を行なう。
【0107】
[#524]
ステップ524では、フィルム給装手段112により、次の撮影駒へのフィルム給装制御を行なう。これにより、一連のカメラシーケンスを終了する。
【0108】
図9のように電荷の漏れ込みにより、像信号が得られない場合(図9)に、通常であれば、補助光による測距動作を行う。しかしながら、以上説明したように、測光手段102と測距手段103で得られた被写体輝度の差から測距手段103での電荷の漏れ込みを検出した場合は、補助光による測距動作を禁止する。すなわち、本来必要でない高輝度時の補助光による測距動作にかかる時間を短縮できる。
【0109】
上記各実施の形態での外光による不要な電荷の蓄積判断としては測光輝度とセンサー輝度を用いる方法であるが、その他の方法としてはセンサーからステップ307や507で読み出された画素信号のうちダーク画素の信号が所定のレベル(本来外光が入りこまない時におけるレベルから変化し、所定のレベルとなっているか)となっているかを判断しダーク画素のレベルが所定のレベルとなっている時に不要な電荷を蓄積していると判断しステップ311や519へ移行するようにしてもよい。
【0110】
また、実施の形態では測距装置を示しているが、センサーからの信号でデフォーカス量を求める焦点検知装置に適応してもよい。
【0111】
【発明の効果】
以上説明したように、各発明では、電荷の漏れ込みを判定検出することができるので、不適切な信号蓄積結果を用いた処理(例えば測距動作など)などを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図2】光電変換装置を用いた測距装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の測距装置における測距動作を説明するためのフローチャートである。
【図4】図2の光電変換装置における出力信号を取り込むときのタイミングチャートおよび出力波形である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の測距装置における測距動作を説明するためのフローチャートである。
【図6】図2の光電変換装置におけるセンサーアレイ上の輝度分布を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図8】図2の光電変換装置において、電荷の漏れ込みが発生した場合の、取り込むときのタイミングチャートおよび出力波形である。
【図9】図2の光電変換装置において、更に電荷の漏れ込みが発生した場合の、取り込むときのタイミングチャートおよび出力波形である。
【符号の説明】
101 カメラ制御部(CPU)
102 測光手段
103 測距手段
105 A/D変換部
106 メモリ
107 距離算出手段
108 輝度算出手段
109 輝度比較手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal storage device using a signal storage type sensor or a focus adjustment device that uses the device to obtain a distance measurement or defocus amount and performs focus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various proposals have been made for a charge storage type photoelectric conversion device, and a range finding device to which this has been applied has already been made.
[0003]
In the distance measuring apparatus as described above, generally, a photoelectric conversion device includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged at a predetermined pixel pitch, a charge storage unit corresponding to each photoelectric conversion element, a circuit for controlling charge storage, a photoelectric A circuit for reading the output is configured on one semiconductor chip.
[0004]
A schematic diagram of such a distance measuring apparatus is shown in FIG.
[0005]
In FIG. 2, 201 is a first light receiving lens that forms a first optical path, and 202 is a second light receiving lens that forms a second optical path.
[0006]
A
[0007]
[0008]
Further, the sensor array includes pixels shielded by aluminum (hereinafter referred to as dark pixels). The dark pixels are also accumulated and used for a PKMON signal, which will be described later, and a reference signal for the signal level of each pixel.
[0009]
A
[0010]
The accumulation operation and signal readout operation of the distance measuring apparatus of FIG. 2 will be described with reference to the timing chart of FIG.
[0011]
First, the signals in the first
[0012]
FIG. 6 shows the luminance distribution on the
[0013]
During the accumulation operation, the signal level of the pixel (L5, R6) having the highest luminance (hereinafter referred to as the peak level) in which the voltage level of the signal accumulation unit decreases with a gradient corresponding to the amount of incident light for each pixel of the sensor array. Vpk is the lowest output among the signal accumulation levels corresponding to each pixel. On the other hand, the signal level Vdk (hereinafter referred to as the dark level) of the dark pixel is shielded from light, so that even when the accumulation operation is started, it hardly falls from around Vres. The
[0014]
The PKMON signal level rises at almost the same rate as the voltage drop of the peak level Vpk, A / D conversion is performed by an A / D conversion converter built in a control unit (not shown), and the level is checked by the control unit. .
[0015]
Then, when the PKMON signal level exceeds the accumulation stop level Vcomp, the ST pulse is changed from L to H, thereby completing the accumulation operation in the first
[0016]
After the accumulation operation is completed, the accumulation signal is read out. Here, when a CLK1 pulse is first input as a readout clock, the signals of the respective pixels of the
[0017]
At this time, the OUT signal is based on the dark level, and similarly to the PKMON signal, the output of each pixel is output as a difference signal from the dark level.
[0018]
A control unit (not shown) A / D-converts the output signal in synchronization with the CLK pulse and stores it in the memory in the internal control unit. When the readout of the accumulated signal for all pixels is completed, the readout is performed. End the operation.
[0019]
Based on the principle of triangulation based on the relative value of the image signal of the object to be measured obtained on the
[0020]
In the above description, the reason why the PKMON signal and the output signal of each pixel are based on the dark level is to cancel the dark current generated during the accumulation operation by subtracting the dark level from each signal.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
Usually, the photoelectric conversion device is formed on a semiconductor chip, and the chip surface is shielded by a light shielding material such as aluminum so that light does not enter other than the sensor array, and charges are generated by the photoelectric conversion action other than the sensor array. Never do. However, the side of the chip is not shielded, so if the brightness of the subject and its surroundings is very high, the incident charge leaks into the sensor array and signal storage unit when light enters from the side of the photoelectric conversion device. Unnecessary charges are accumulated.
[0022]
An image signal in the case where unnecessary charges are accumulated by the incidence of light from the side surface of the photoelectric conversion device will be described with reference to FIGS.
[0023]
In FIG. 8, the accumulation operation start is started by the same operation as in FIG. Normally, in the
[0024]
When ranging is calculated based on such an image signal, erroneous ranging is performed.
[0025]
Next, FIG. 9 illustrates an image signal in a state where charge leakage is larger than that in the case of FIG.
[0026]
When the charge leakage is larger, the amount of leakage to the dark pixel is also increased. Therefore, since the fall of the dark level Vdk becomes large, the rate of increase of the PKMON signal, which is the difference signal between the peak level and the dark level, becomes smaller than the rate of decrease of the peak level Vpk. Further, when both the peak level and the dark level reach the saturation level (0V), the PKMON signal becomes the minimum level of 0V.
[0027]
Normally, if the PKMON signal is small even after a predetermined time and does not exceed the accumulation stop level, it is determined that the subject brightness is low and no signal is obtained, and the accumulation operation is stopped. In the state of FIG. 9, the pixel signals of all the sensor arrays including the dark pixels reach the saturation level, the output signal based on the dark level becomes 0 V, and no image signal is obtained at all. In this way, when the amount of charge leakage is large, luminance information of the subject cannot be obtained, and even though the subject luminance is high, an image signal cannot be obtained as in the dark. .
[0028]
In addition, in order to reduce the effect of charge leakage due to incident light from the side surface of the chip, there is a method in which the distance from the signal storage unit to the chip end is sufficiently separated, but the chip area increases and the cost increases. The problem of becoming higher arises.
[0029]
Further, in a distance measuring device using a light receiving means including a plurality of photoelectric conversion elements in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-229673, electric charges gradually leak to a transfer stage CCD (ring CCD, etc.) due to dark current or external light components. However, the method described in the above publication does not correct the leakage of charge due to incident light from the side surface of the chip due to unevenness of the subject and its surrounding luminance. Can not.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0036]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a camera having a distance measuring device according to the present invention.
[0037]
In FIG.
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
A
[0042]
[0043]
[0044]
[0045]
Here, if the difference between the luminance of the subject detected by the
[0046]
The photometry means 102 is a photoelectric conversion element such as an SPD, and is larger than the photoelectric conversion element of the distance measurement means 103 and can obtain a large number of signals from the subject, so that it is not easily affected by leakage of electric charges.
[0047]
110 is a warning display for displaying to the photographer that the distance measurement is impossible when the brightness comparison means 109 detects the brightness difference and the distance measurement means 102 determines that light leakage has occurred. Means.
[0048]
Reference numeral 111 denotes shutter driving means for controlling the opening of the shutter based on the detection result from the photometric means 102.
Reference numeral 112 denotes lens driving means for driving a photographing lens (not shown) based on the detection result of the distance to the subject calculated by the distance calculating means 107 and focusing the subject on the film surface.
[0049]
[0050]
114 is a switch SW1 that activates an electric circuit in the camera with a first stroke of a shutter button (not shown) to detect photometry and distance measurement,
[0051]
Next, the operation flow of the camera in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0052]
[# 301]
First, in step 301, the
[0053]
[# 302]
In step 302, the
[0054]
[# 303]
Next, in step 303, the signal accumulation of all the pixels of the first and
[0055]
[# 304]
In
[0056]
On the other hand, if the PKMON level is equal to or higher than the predetermined level, that is, if the accumulation level has not reached the predetermined level, it is determined that the accumulation level has not reached the predetermined level, and the process proceeds to step 305.
[0057]
[# 305]
In
[0058]
Here, the reason for determining whether or not the maximum time has been reached is that, for example, in photographing in a dark place or the like, the subject brightness is very low, so the accumulation level does not reach the predetermined level no matter how much time passes. Therefore, setting the maximum accumulation time prevents the distance measurement accumulation operation from being unnecessarily prolonged.
[0059]
[# 306]
In
[0060]
[# 307]
In
[0061]
First, the signals of the
[0062]
At this time, the
[0063]
[# 308]
In step 308, the luminance calculation means 108 calculates the luminance of the subject from the image signal from the distance measurement means 103 stored in the
[0064]
[# 309]
In
[0065]
If the luminance difference is less than or equal to the predetermined level, the distance measuring means 103 determines that no leakage of charges due to external light has occurred, and proceeds to step 310.
On the other hand, if the luminance difference is greater than or equal to the predetermined level, it is determined that charge leakage has occurred in the pixels of the distance measuring means 103 due to strong external light, and the process proceeds to step 311.
[0066]
[# 310]
In
[0067]
[# 311]
In step 311, it is determined that the difference between the subject luminance (step 302) obtained by the
[0068]
[# 312]
In
[# 313]
In
[0069]
[# 314]
In step 321, the lens driving unit 112 controls driving of the photographing lens in accordance with the distance measurement result (
[0070]
[# 315]
In
[0071]
[# 316]
In step 316, the
[0072]
As described above, it is possible to prevent erroneous distance measurement by determining the leakage of electric charge by the distance measuring means 103 from the difference in subject luminance obtained by the light measuring means 102 and the distance measuring means 103.
[0073]
(Second Embodiment)
A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0074]
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the camera in the present embodiment. Since the components having the same symbols as those in FIG. 1 have already been described, the description thereof is omitted here.
[0075]
In FIG.
[0076]
Next, the operation flow of the camera in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0077]
[# 501]
First, in step 501, the
[0078]
[# 502]
In step 502, the
[0079]
[# 503]
Next, in step 503, signal accumulation of all the pixels of the first and
[0080]
[# 504]
In step 504, the PKMON signal level output from the
[0081]
On the other hand, if the PKMON level is equal to or higher than the predetermined level, if the accumulated level has not reached the predetermined level, it is determined that the accumulated level has not reached the predetermined level, and the process proceeds to Step 305.
[0082]
[# 505]
In step 505, it is determined whether or not the time since the start of accumulation (hereinafter, accumulation time) has reached a preset maximum time. If the accumulation time has not reached the maximum time, the process proceeds to step 504 and the accumulation is continued. On the other hand, if the accumulation time has reached the maximum time, the process proceeds to step 506 and the accumulation operation is stopped.
[0083]
[# 506]
In step 506, the accumulation operation in the first
[0084]
[# 507]
In step 507, a signal read operation is started.
[0085]
First, the signals of the
[0086]
At this time, the
[0087]
[# 508]
In step 508, the level of the PKMON signal after stopping accumulation is checked by the same operation as in step 504 to determine whether or not the accumulation amount in the distance measuring means 103 is equal to or higher than a predetermined level. If the PKMON level is greater than or equal to the predetermined amount, the accumulated amount has reached the predetermined level, so that the process proceeds to step 518 to calculate the distance to the subject.
[0088]
On the other hand, if the PKMON level is less than or equal to the predetermined amount, the accumulated amount has not reached the predetermined level, so it is determined that a distance measuring operation using the auxiliary light illumination means 104 is necessary, and the routine proceeds to step 509.
[0089]
[# 509]
In step 509, as in step 308 of the first embodiment, the luminance calculation means 108 determines the luminance of the subject from the image signal of the distance measuring means 103 stored in the
[0090]
[# 510]
In step 510, the
[0091]
If the luminance difference is less than or equal to the predetermined level, the distance measuring means 103 determines that no leakage of charges due to external light has occurred, and proceeds to step 511.
[0092]
On the other hand, if the luminance difference is greater than or equal to the predetermined level, it is determined that charge leakage has occurred in the dark pixels of the distance measuring means 103 due to strong external light, and the process proceeds to step 519.
[0093]
[# 511]
In step 511, the auxiliary
[0094]
[# 512]
In step 512, the accumulation operation by the distance measuring means 103 is started by the same operation as in step 503.
[0095]
[# 513]
In step 513, as in step 504, the PKMON level is compared with a predetermined level to determine whether or not the accumulated amount has reached an appropriate level. If the PKMON level is equal to or lower than the predetermined level, the process proceeds to step 515 to stop the accumulation operation. On the other hand, if the PKMON level is equal to or higher than the predetermined level, the process proceeds to step 514.
[0096]
[# 514]
In step 514, as in step 505, it is determined whether or not the accumulation time has reached a preset maximum time. If the accumulation time has not reached the maximum time, the process proceeds to step 513 to continue accumulation. On the other hand, if the accumulation time has reached the maximum time, the process proceeds to step 515 to stop the accumulation operation.
[0097]
Here, the maximum time of the accumulation operation by the auxiliary light irradiation is set longer than the maximum time of the accumulation operation without using the auxiliary light (step 505) so that more signals from the subject can be obtained.
[0098]
[# 515]
In step 515, the accumulation operation in the first
[0099]
[# 516]
In step 516, the auxiliary light illuminating means 104 is turned off, and the process proceeds to step 517.
[0100]
[# 517]
In step 517, the signals of the
[0101]
[# 518]
In step 518, the distance calculation means 107 calculates the distance to the subject from the phase difference between the image signals of the subjects obtained by the
[0102]
[# 519]
In step 519, it is determined that the difference between the subject brightness (step 102) by the
[0103]
[# 520]
In step 520, the warning display means 110 notifies the photographer (not shown) that the distance measuring operation by the distance measuring means 103 is impossible.
[0104]
[# 521]
In step 521, it is determined whether or not SW2 is ON. When it is determined that SW2 is not ON, the process returns to step 521, and when it is determined that SW2 is ON, the process proceeds to step 522.
[0105]
[# 522]
In step 522, the lens driving unit 111 is controlled to drive the photographing lens according to the distance measurement result (step 518 or step 519) stored in the
[0106]
[# 523]
In step 523, shutter drive control by the shutter control means 110 is performed in accordance with the photometric result (step 502) stored in the
[0107]
[# 524]
In step 524, film supply control to the next photographing frame is performed by the film supply means 112. This completes a series of camera sequences.
[0108]
When an image signal cannot be obtained due to charge leakage as shown in FIG. 9 (FIG. 9), a distance measuring operation using auxiliary light is normally performed. However, as described above, when charge leakage in the distance measuring means 103 is detected from the difference in subject brightness obtained by the light measuring means 102 and the distance measuring means 103, the distance measuring operation using the auxiliary light is prohibited. . That is, it is possible to shorten the time required for the distance measuring operation by the auxiliary light at the time of high luminance which is not necessary.
[0109]
In each of the embodiments described above, unnecessary charge accumulation judgment due to external light is a method using photometric luminance and sensor luminance. Other methods include pixel signals read out from the sensor in
[0110]
Although the distance measuring device is shown in the embodiment, the present invention may be applied to a focus detection device that obtains a defocus amount using a signal from a sensor.
[0111]
【The invention's effect】
As described above, in each invention, the leakage of electric charge can be determined and detected, so that processing using an inappropriate signal accumulation result (for example, distance measuring operation) can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a distance measuring device using a photoelectric conversion device.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a distance measuring operation in the distance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4 is a timing chart and an output waveform when an output signal is captured in the photoelectric conversion device of FIG. 2;
FIG. 5 is a flowchart for explaining a distance measuring operation in the distance measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention;
6 is a diagram showing a luminance distribution on a sensor array in the photoelectric conversion device of FIG. 2. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
8 is a timing chart and an output waveform at the time of capturing when charge leakage occurs in the photoelectric conversion device of FIG. 2;
9 is a timing chart and an output waveform at the time of capturing when charge leakage further occurs in the photoelectric conversion device of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
101 Camera control unit (CPU)
102 Photometric means
103 Ranging means
105 A / D converter
106 memory
107 Distance calculation means
108 Luminance calculation means
109 Luminance comparison means
Claims (2)
前記センサー部とは別設された測光手段と、
前記投光手段で投光していない状態で前記センサー部にて蓄積された蓄積信号に基づいて輝度情報を求めるとともに、該輝度情報と前記測光手段からの輝度情報との差が所定値以上はなれている場合に前記電荷蓄積型センサー部で信号蓄積を行う際、前記投光手段による投光を禁止するよう制御する制御手段と
を有することを特徴とするピント合わせ装置。The light from the subject received by the charge storage type sensor unit composed of a plurality of pixels is accumulated without being projected by the light projecting means , and the subject distance or defocus is based on the accumulated signal. determine the amount, and performs focusing, based on the accumulated signal at without projecting light when the object distance or the defocus amount that is inappropriate for obtaining in-projecting optical means, were projected in the light projecting means In a focusing apparatus that performs signal accumulation on the light from the subject in the state, obtains the subject distance or defocus amount based on the accumulated signal, and performs focusing
Photometric means provided separately from the sensor unit;
Together determine the brightness information based on the accumulated signal accumulated in the sensor portion in a state that is not projected light by the light emitting means, the difference between the luminance information from the light means measuring said the luminance information is equal to or higher than a predetermined value Control means for controlling to prohibit the light projection by the light projecting means when storing the signal in the charge storage type sensor unit when being separated
Focusing apparatus characterized by having a.
該遮光された状態の画素で蓄積された信号レベルが蓄積開始前の第1のレベルからはなれた所定のレベルを超えた状態になっているかを判定する判定手段を有することを特徴とする請求項1に記載のピント合わせ装置。It further has a plurality of pixels including pixels that are shielded from light,
Claims, characterized in that it comprises determining means for determining in a state in which the shielding accumulated signal levels with the pixels in the light state exceeds a predetermined level spaced from the first level before the start accumulation Item 2. The focusing device according to Item 1 .
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