JP6077872B2 - 焦点検出装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出装置及びその制御方法に関する。

従来、カメラの自動焦点検出方式としては、位相差検出方式というものが一般的に良く知られている。位相差検出方式では、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を、ＡＦセンサに備えられた一対のラインセンサ上に結像させる。そして、一対のラインセンサで光電変換して得られた一対の被写体像の相対位置（位相差）を演算し、撮影レンズのデフォーカス量を検出する（ＡＦ演算）。

このような焦点検出装置は、近年、複数の被写体に対してデフォーカス量を検出する多点化や高解像化のために、焦点検出像を取得するための光電変換部が増加傾向にある。一方、光電変換部の増加に伴い、製造上の欠陥を完全に排除することは非常に困難である。

このような位相差検出方式の自動焦点検出技術に関する文献としては以下のようなものが知られている。例えば、特許文献１には、ラインセンサ信号の最大値信号に基づいて蓄積制御を行う従来技術によるＡＦセンサが開示されている。また、特許文献２には、予め製造工程などでチェックされた欠陥画素の情報を基に、欠陥のある光電変換部の信号を除外して焦点検出用の信号とする技術が開示されている。

特開２００３−２２２７８６号公報 特開２００１−１７７７５６号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、ラインセンサの光電変換画素に欠陥があった場合に、十分な被写体像信号を得られないまま、電荷蓄積が終了してしまうという問題点がある。

これをより具体的に説明すると、以下のようなものである。被写体が一対のラインセンサ上に結像した片方の像をＡ像、他方をＢ像とする。図１８に欠陥画素がない場合の被写体像から得られる信号の一例を示す。出力信号が最大値判定電圧に達すると、蓄積停止判定がなされ、蓄積期間が終了する。一方、図１９に欠陥画素が存在した場合の暗時の波形の一例を示す。欠陥画素の暗電流による信号増加は、正常画素に比べて大きい。図２０に図１９のような欠陥画素がある場合の、図１８と同じ被写体に対する最大値信号による蓄積制御の様子を示す。欠陥画素信号が信号の最大値となって蓄積停止判定がされてしまうために、本来得られる信号量を蓄積する前に蓄積期間が終了してしまう。このため、図１８の被写体信号は、図９の様になってしまう。この結果、十分な信号量が得られず、信号のＳ／Ｎ比が低下し、焦点検出演算精度が低下する。

また、上述の特許文献２に開示されているように、予め製造工程などでチェックされた欠陥画素の情報を基に、欠陥のある光電変換部の信号を除外して蓄積制御することも可能であるが、製造工程などのチェック後に発生した未知の欠陥に対しては効果がない。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、焦点検出装置におけるＡＦセンサの蓄積制御において、欠陥画素の影響を低減することである。

本発明に係わる焦点検出装置は、被写体像を結像させるための撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光をそれぞれ受光して電荷を蓄積する第１のセンサおよび第２のセンサを有する焦点検出センサと、前記焦点検出センサから入力された信号に基づいて、特徴量を生成する特徴量生成手段と、前記第１のセンサにおいて蓄積された電荷に対応する第１の信号に基づく特徴量と、前記第２のセンサにおいて蓄積された電荷に対応する第２の信号に基づく特徴量とに基づいて、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、を備え、前記特徴量生成手段は、第１のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号を合成した信号に基づいて特徴量を生成し、第２のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号のそれぞれに基づいて特徴量を生成することを特徴とする。
また、本発明に係わる焦点検出装置の制御方法は、被写体像を結像させるための撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光をそれぞれ受光して電荷を蓄積する第１のセンサおよび第２のセンサを有する焦点検出センサを備えた焦点検出装置を制御する方法であって、前記焦点検出センサから入力された信号に基づいて、特徴量を生成する特徴量生成工程と、前記第１のセンサにおいて蓄積された電荷に対応する第１の信号に基づく特徴量と、前記第２のセンサにおいて蓄積された電荷に対応する第２の信号に基づく特徴量とに基づいて、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積動作を制御する蓄積制御工程と、を備え、前記特徴量生成工程では、第１のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号を合成した信号に基づいて特徴量を生成し、第２のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号のそれぞれに基づいて特徴量を生成することを特徴とする。

本発明によれば、焦点検出装置におけるＡＦセンサの蓄積制御において、欠陥画素の影響を低減することが可能となる。

本発明の実施形態に係わるカメラの構成図。 カメラにおける光学系の構成図。 焦点検出装置の光学構成図。 ラインセンサの配置を示す図。 ラインセンサの配置とＡＦ枠を示す図。 本発明の実施形態に係わるＡＦセンサの構成を示す図。 第１の実施形態における特徴量生成回路と蓄積停止判定回路を示す図。 第１の実施形態における焦点検出動作のフローチャート。 被写体像から生成された信号と欠陥画素を示す図。 第１の実施形態における特徴量生成回路と蓄積停止判定回路の信号を示す図。 第２の実施形態における特徴量生成回路と蓄積停止判定回路を示す図。 第２の実施形態における特徴量生成回路と蓄積停止判定回路の信号を示す図。 第３の実施形態における特徴量生成回路と蓄積停止判定回路を示す図。 第３の実施形態における欠陥画素と信号を示す図。 第３の実施形態における特徴量生成回路と蓄積停止判定回路の信号を示す図。 第４の実施形態における特徴量生成回路と蓄積停止判定回路を示す図。 第４の実施形態における焦点検出動作のフローチャート。 被写体像から生成された信号を示す図。 欠陥画素の信号を示す図。 従来技術における欠陥画素と蓄積制御の関係を示す図。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるＡＦセンサを備えたカメラの概略構成を示すブロック図である。

図１において、カメラ用マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵと記載する）１００には、カメラの各種操作用のスイッチ群２１４を検知するための信号入力回路２０４、撮像センサ（撮像素子）２０６、ＡＥセンサ２０７が接続されている。また、シャッタマグネット２１８ａ，２１８ｂを制御するためのシャッタ制御回路２０８、ＡＦセンサ（焦点検出センサ）１０１も接続されている。また、撮影レンズ３００（図２参照）とはレンズ通信回路２０５を介して信号２１５の伝送がなされ、焦点位置や絞りの制御を行う。カメラの動作はスイッチ群２１４の設定で決定される。

ＡＦセンサ１０１は、ラインセンサを備えており、ＣＰＵ１００によりＡＦセンサ１０１を制御することで、ラインセンサで得られた被写体のコントラスト分布から、デフォーカス量を検出し、撮影レンズ３００（図２参照）の焦点位置を制御する。

ＣＰＵ１００はＡＥセンサ２０７を制御することで、被写体の輝度を検出し、撮影レンズ３００の絞り値やシャッタスピードを決定する。そして、レンズ通信回路２０５を介して絞り値を制御し、またシャッタ制御回路２０８を介してマグネット２１８ａ，２１８ｂの通電時間を調節することでシャッタスピードを制御し、さらに撮像センサ２０６を制御することで撮影動作を行う。

ＣＰＵ１００内には、カメラ動作を制御するためのプログラムを格納したＲＯＭ、変数を記憶するためのＲＡＭ、種々のパラメータを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ（電気的消去、書き込み可能メモリ）などの記憶回路２０９が内蔵されている。

次に、図２を参照して、カメラの光学構成について説明する。撮影レンズ３００を介して入射した被写体からの光束の大部分はクイックリターンミラー３０５で上方に反射され、ファインダスクリーン３０３上に被写体像として結像される。カメラのユーザーはこの像をペンタプリズム３０１、接眼レンズ３０２を介して観察することができる。撮影光束の一部はクイックリターンミラー３０５を透過し、後方のサブミラー３０６で下方へ曲げられて、視野マスク３０７、フィールドレンズ３１１、絞り３０８、二次結像レンズ３０９を経てＡＦセンサ１０１上に結像される。この像を光電変換して得られる像信号を処理することで、撮影レンズ３００の焦点状態を検出することができる。撮影に際しては、クイックリターンミラー３０５が跳ね上がり、全光束は撮像センサ２０６上に結像され、被写体像の露光が行われる。撮像センサ２０６は、被写体像を光電変換して撮像信号を生成し出力する。

本実施形態における焦点検出装置（図２において、視野マスク３０７から二次結像レンズ３０９までの光学系およびＡＦセンサ１０１から構成される）での焦点検出方式は周知の位相差検出方式である。そして、画面内の異なる複数の領域の焦点状態を検出することが可能である。

焦点検出に関わる光学系の詳細な構成を、図３に示す。撮影レンズ３００を通過した被写体からの光束は、サブミラー３０６（図２参照）で反射され、撮像面と共役な面上にある視野マスク３０７の近傍に一旦結像する。図３では、サブミラー３０６で反射され、折り返された光路を展開して示している。視野マスク３０７は画面内の焦点検出領域（以下、ＡＦ枠とも記す）以外の余分な光を遮光するための部材である。

フィールドレンズ３１１は、絞り３０８の各開口部を撮影レンズ３００の射出瞳付近に結像する作用を有している。絞り３０８の後方には二次結像レンズ３０９が配置されており、一対２つのレンズから構成され、それぞれのレンズは絞り３０８の各開口部に対応している。視野マスク３０７、フィールドレンズ３１１、絞り３０８、二次結像レンズ３０９を通過した各光束は、ＡＦセンサ１０１上のラインセンサに結像する。

ここで、ＡＦセンサ１０１上のラインセンサと撮影画面内のＡＦ枠との関係について、図４、図５を参照しながら説明する。

図４は、ＡＦセンサ１０１のラインセンサの配置を示す図である。ラインセンサ１０２−ａと１０２−ｂ（第１のラインセンサ及び第２のラインセンサ）は、それぞれ二次結像レンズ３０９により対の関係になっており、ラインセンサ１０２を構成する。ラインセンサ１０２は、撮影レンズ３００の異なる瞳領域を通過した光を受光する一対のラインセンサであり、これらの一対のラインセンサから出力される２つの画像の位相差を検出することにより、デフォーカス量が検出される。

図５は、ファインダ内に表示されるＡＦ枠の配置と、ＡＦセンサ１０１上のラインセンサによるＡＦ視野を示す図である。ラインセンサ１０２−ａと１０２−ｂには、合焦時には同じ被写体像が結像している。

ＡＦセンサ１０１の詳細な回路構成を、図６のブロック図を参照して説明する。二次結像レンズ３０９により結像された被写体像は、ラインセンサ１０２で光電変換され、電荷として蓄積される。ラインセンサの蓄積信号は、各画素に対応したスイッチで構成されたスイッチ群１０３−ａ及び１０３−ｂを介して、後述する特徴量生成回路１０４及び出力回路１０７へと出力される。

特徴量生成回路１０４（第１の特徴量生成部及び第２の特徴量生成部）は、ラインセンサ１０２の画素信号の特徴量を生成し、蓄積停止判定回路１０５へ出力する。

特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５の回路図を図７に示す。特徴量生成回路１０４は最大値検出回路１１ａ、最小値検出回路１１ｂ、減算回路１１ｃと最大値検出回路１２ａ、最小値検出回路１２ｂ、減算回路１２ｃで構成される。入力１はスイッチ群１０３−ａを介して接続されたラインセンサ１０２−ａからの信号であり、入力２はスイッチ群１０３−ｂを介して接続されたラインセンサ１０２−ｂからの信号である。減算回路１１ｃは最大値検出回路１１ａで検出された入力１の最大値ＭＡＸ１１（信号値）から、最小値検出回路１１ｂで検出された入力１の最小値ＭＩＮ１１を減じた信号ＰＢ１１（第１の特徴量）を蓄積停止判定回路１０５へ出力する。減算回路１２ｃは最大値検出回路１２ａで検出された入力２の最大値ＭＡＸ１２から、最小値検出回路１２ｂで検出された入力２の最小値ＭＩＮ１２を減じた信号ＰＢ１２（第２の特徴量）を蓄積停止判定回路１０５へ出力する。

蓄積停止判定回路１０５は、ＰＢ１１を比較電圧ＶＲＥＦと比較するための比較器ＣＭＰ１１ｄと、ＰＢ１２を比較電圧ＶＲＥＦと比較するための比較器ＣＭＰ１２ｄと、比較器ＣＭＰ１１ｄと比較器ＣＭＰ１２ｄの出力を入力とする論理積回路で構成される。

ＣＰＵ１００によりシフトレジスタ１０６を駆動してスイッチ群１０３−ａ及び１０３−ｂが制御され、ラインセンサ１０２で蓄積された画素信号は１画素ずつの画素信号として出力回路１０７へ出力される。出力回路１０７では、画素信号からコントラスト成分を取り出し、増幅するなどの処理を行い、ＣＰＵ１００のＡ／Ｄ変換器（不図示）へ出力する。

以上のように構成された焦点検出装置の動作を、図８のフローチャートに基づいて詳細に説明する。被写体像と欠陥画素の関係は図９であり、入力１は図９（ａ）であるとし、入力２は図９（ｂ）であるとする。

スイッチ群２１４の操作により焦点検出の開始信号を受信したら、ＣＰＵ１００からＡＦセンサ１０１を制御することで焦点検出動作を開始する。

ステップＳ８００では、ＣＰＵ１００からＡＦセンサ１０１を制御することで、ラインセンサ１０２のリセット動作をして、次のステップＳ８０１にて、電荷蓄積期間を開始する。

ステップＳ８０２において、電荷蓄積期間中のラインセンサ１０２からの信号を基に特徴量生成回路１０４で特徴量を生成し、特徴量を基に蓄積停止判定回路１０５で蓄積の停止を判定する。この際、ＣＰＵ１００は、予め製造工程などでチェックされた欠陥画素の情報を記憶回路２０９から取得し、欠陥画素が接続されたスイッチをオフとして、欠陥画素は特徴量生成回路１０４には接続されない。

ここで、ラインセンサ１０２−ａからの信号からスイッチ群１０３−ａを介して入力された信号が図９（ａ）であるとし、ラインセンサ１０２−ｂからの信号からスイッチ群１０３−ｂを介して入力された信号が図９（ｂ）であるとする。図９（ｂ）に存在する欠陥画素は製造工程などでチェックされた後に発生しており、ＣＰＵ１００には記憶されておらず、スイッチ群の制御では除外できなかったものとする。

図１０は、特徴量生成回路内１０４の信号と蓄積時間の関係を示した図である。蓄積時間０が蓄積開始タイミングであり、時間が経過するほどＭＡＸ１１、ＭＩＮ１１、ＭＡＸ１２、ＭＩＮ１２は増加していく。ＭＡＸ１２はＭＡＸ１１とほぼ同じ信号変化をするはずであるが、欠陥画素の影響により、ＭＡＸ１１より大きい勾配を示している。ＭＩＮ１１とＭＩＮ１２はほぼ同じ値を示す。ＭＡＸ１１、ＭＩＮ１１、ＭＡＸ１２、ＭＩＮ１２の差分信号であるＰＢ１１とＰＢ１２は図１０に示すような波形となる。

ＰＢ１２はＰＢ１１より勾配が大きく、ＰＢ１１より早いタイミングで判定電圧であるＶＲＥＦに到達し、ＣＭＰ１２の出力はハイレベルとなる（第２の判定）。しかしながら、ＰＢ１１は判定電圧であるＶＲＥＦに達していないため、ＣＭＰ１１ｄの出力は反転せず、これらの論理積である蓄積停止判定出力１はローレベルのままである。時間が経過し、ＰＢ１１が判定電圧であるＶＲＥＦに達すると、ＣＭＰ１１の出力は反転し蓄積停止判定出力はハイレベルとなり（第１の判定）、蓄積停止判定出力１もハイレベルとなり、蓄積停止判定がされる。また、所定の時間内に蓄積停止判定がされなかった場合は、強制的に蓄積を停止するための制御をする。

蓄積停止判定がされるとステップＳ８０３へと進み、信号保持動作をする。その後、Ｓ８０４では信号読み出し動作が行われ、Ｓ８０５においてＡＦ演算を行う。

以上のように、本実施形態では、特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５を図７のような構成にすることにより、ラインセンサ１０２−ａとラインセンサ１０２−ｂのそれぞれについて特徴量を生成し、それぞれの特徴量について蓄積停止判定をしている。ラインセンサ１０２−ａとラインセンサ１０２−ｂがそれぞれ蓄積停止判定されなければ、蓄積停止動作をしないように構成することにより、片方のラインセンサに存在する欠陥画素の影響を受けることなく、適切な蓄積制御を行うことができる。このように適切に蓄積された信号を用いることにより、より精度の高い焦点検出演算が可能となる。また、ラインセンサ１０２−ａとラインセンサ１０２−ｂの最大値信号が両方とも、最大値判定電圧に達すると蓄積停止動作をするような構成としてもよい。

本実施形態における欠陥画素は、正常画素に対して信号の増加勾配が大きいものとしたが、信号がグラウンド電位や電源電位などの一定電位に固定されてしまうような欠陥に対しても有効である。

（第２の実施形態）
以下、図１１を参照して、本発明の第２の実施形態による、ＡＦセンサ１０１を構成する特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５について説明する。

特徴量生成回路１０４は、最大値検出回路２１ａ、最小値検出回路２１ｂ、減算回路２１ｃ（第１の特徴量生成部）と、最大値検出回路２２ａ、最小値検出回路２２ｂ、減算回路２２ｃ（第２の特徴量生成部）と、最小値検出回路２３（第３の特徴量生成部）とで構成される。入力１はスイッチ群１０３−ａを介して接続されたラインセンサ１０２−ａからの信号であり、入力２はスイッチ群１０３−ｂを介して接続されたラインセンサ１０２−ｂからの信号である。減算回路２１ｃは、最大値検出回路２１ａで検出された入力１の最大値ＭＡＸ２１から、最小値検出回路２１ｂで検出された入力１の最小値ＭＩＮ２１を減じた信号ＰＢ２１を最小値検出回路２３へ出力する。また、減算回路２２ｃは、最大値検出回路２２ａで検出された入力２の最大値ＭＡＸ２２から、最小値検出回路２２ｂで検出された入力２の最小値ＭＩＮ２２を減じた信号ＰＢ２２を最小値検出回路２３へ出力する。最小値検出回路２３では、２個の入力信号のうち小さい方を被写体像の特徴量ＭＩＮ２３として、蓄積停止判定回路１０５へ出力する。蓄積停止判定回路１０５は、特徴量生成回路１０４の出力を比較電圧ＶＲＥＦと比較するための比較器ＣＭＰ２１である。

図８のフローチャートのステップＳ８０２の蓄積停止判定工程における、本実施形態の特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５の動作について説明する。被写体像と欠陥画素の関係は図９であり、入力１は図９（ａ）であるとし、入力２は図９（ｂ）であるとする。

図１２は、特徴量生成回路１０４内の信号と蓄積時間の関係を示した図である。蓄積時間０が蓄積開始タイミングであり、時間が経過するほどＭＡＸ２１、ＭＩＮ２１、ＭＡＸ２２、ＭＩＮ２２は増加していく。ＭＡＸ２２はＭＡＸ２１とほぼ同じ信号変化をするはずであるが、欠陥画素の影響により、ＭＡＸ２１より大きい勾配を示している。ＭＩＮ２１とＭＩＮ２２はほぼ同じ値を示す。 ＭＡＸ２１、ＭＩＮ２１、ＭＡＸ２２、ＭＩＮ２２の差分信号であるＰＢ２１とＰＢ２２は図に示すような波形となり、ＭＩＮ２３はＰＢ２１とＰＢ２２の最小値であるＰＢ２１と等しくなる。

時間が経過し、ＭＩＮ２３（＝ＰＢ２１）が判定電圧であるＶＲＥＦに達すると、ＣＭＰ２１の出力は反転し、蓄積停止判定出力２はハイレベルとなり、蓄積停止判定がされる。このように、蓄積停止判定は欠陥画素の影響を受けない。

以上のように、本実施形態では、特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５を図１１のような構成にすることにより、ラインセンサ１０２−ａとラインセンサ１０２−ｂのそれぞれについての特徴量を用いて被写体の特徴量を生成し、蓄積停止判定をしている。この結果、片方のラインセンサに存在する欠陥画素の影響を受けることなく、適切な蓄積制御を行うことができる。

本実施形態では、第１の実施形態の構成に比べて回路規模が大きい比較器を１個減らすことができ、第１の実施形態と同様の効果を得ながら、回路規模を小さくすることができる。

（第３の実施形態）
以下、図１３を参照して、本発明の第３の実施形態による、ＡＦセンサ１０１を構成する特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５について説明する。

特徴量生成回路１０４は、最大値検出回路３１ａ、最大値検出回路３２ａ、最大値検出回路３３ａ、最小値検出回路３１ｂ、最小値検出回路３２ｂ、最小値検出回路３３ｂ、減算回路３１で構成される。入力１はスイッチ群１０３−ａを介して接続されたラインセンサ１０２−ａからの信号であり、入力２はスイッチ群１０３−ｂを介して接続されたラインセンサ１０２−ｂからの信号である。

最小値検出回路３３ｂは、最大値検出回路３１ａで検出された入力１の最大値ＭＡＸ３１と、最大値検出回路３２ａで検出された入力２の最大値ＭＡＸ３２のうち小さい方の信号ＭＩＮ３３を出力する。最大値検出回路３３ａは、最小値検出回路３１ｂで検出された入力１の最小値ＭＩＮ３１と、最小値検出回路３２ｂで検出された入力２の最小値ＭＩＮ３２のうち大きい方の信号ＭＡＸ３３を出力する。減算回路３１はＭＩＮ３３とＭＡＸ３３の差分信号ＰＢ３１を被写体像の特徴量として、蓄積停止判定回路１０５へ出力する。蓄積停止判定回路１０５は、特徴量生成回路１０４の出力を比較電圧ＶＲＥＦと比較するための比較器ＣＭＰ３１である。

図８のフローチャートのステップＳ８０２の蓄積停止判定工程における特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５の動作について説明する。

被写体像と欠陥画素の関係は図１４であり、入力１は図１４（ａ）であるとし、入力２は図１４（ｂ）であるとする。図１４（ａ）の欠陥画素は、受光しても正常画素に比べて信号が成長しない画素である。

図１５は、特徴量生成回路内１０４の信号と蓄積時間の関係を示した図である。蓄積時間０が蓄積開始タイミングである。ＭＡＸ３２はＭＡＸ３１とほぼ同じ信号変化をするはずであるが、欠陥画素の影響により、ＭＡＸ３１より大きい勾配を示している。ＭＩＮ３１はＭＩＮ３２とほぼ同じ信号変化をするはずであるが、欠陥画素の影響により、ＭＩＮ３２より小さい勾配を示している。

ＭＩＮ３３は、ＭＡＸ３１とＭＡＸ３２のうち小さい方であるＭＡＸ３１と同じ信号量となる。また、ＭＡＸ３３は、ＭＩＮ３１とＭＩＮ３２のうち大きい方であるＭＩＮ３２と同じ信号量となる。ＭＩＮ３３、ＭＡＸ３３の差分信号であるＰＢ３１は図に示すような波形となる。

時間が経過し、ＰＢ３１が判定電圧であるＶＲＥＦに達すると、ＣＭＰ３１の出力は反転し、蓄積停止判定出力３はハイレベルとなり、蓄積停止判定がされる。このように、蓄積停止判定は欠陥画素の影響を受けない。

以上のように、本実施形態では、特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５を図１３のような構成にすることにより、図１４のような欠陥画素を含む波形に対しても、欠陥画素の影響を受けることなく、適切な蓄積制御を行うことができる。

（第４の実施形態）
以下、図１６を参照して、本発明の第４の実施形態による、ＡＦセンサ１０１を構成する特徴量生成回路１０４と蓄積停止判定回路１０５について説明する。

特徴量生成回路１０４は最大値検出回路４１ａ、最小値検出回路４１ｂ、減算回路４１ｃで構成される。入力はスイッチ群１０３−ａとスイッチ群１０３−ｂを介して接続されたラインセンサ１０２からの信号である。減算回路４１ｃは最大値検出回路４１ａで検出された入力の最大値ＭＡＸ４１から、最小値検出回路４１ｂで検出された入力の最小値ＭＩＮ４１を減じた信号ＰＢ４１を蓄積停止判定回路１０５へ出力する。蓄積停止判定回路１０５は、特徴量生成回路１０４の出力を比較電圧ＶＲＥＦと比較するための比較器ＣＭＰ４１である。

図１７のフローチャートに基づいて本実施形態におけるＡＦセンサ１０１の動作を詳細に説明する。被写体像と欠陥画素の関係は図９であるとする。

スイッチ群２１４の操作により焦点検出の開始信号を受信したら、ＣＰＵ１００からＡＦセンサ１０１を制御することで焦点検出動作を開始する。

ステップＳ９００では、ＣＰＵ１００からＡＦセンサ１０１を制御することで、ラインセンサ１０２のリセット動作をする。

ステップＳ９０１では、スイッチ群１０３−ａ、スイッチ群１０３−ｂをともにオンとし、ラインセンサ１０２−ａとラインセンサ１０２−ｂからの信号をともに特徴量生成回路１０４へ入力する。ただし、ＣＰＵ１００は、予め製造工程などでチェックされた欠陥画素の情報を記憶回路２０９から取得し、欠陥画素が接続されたスイッチをオフとして、欠陥画素は特徴量生成回路１０４には接続されない。

ステップ９０２で電荷蓄積期間を開始し（蓄積開始時）、ステップＳ９０３では蓄積期間の経過時間を計測し判定する。蓄積期間が所定の時間に達していない場合は、ステップＳ９０４へ進み、ラインセンサ１０２−ａとラインセンサ１０２−ｂからの信号の最大値ＭＡＸ４１と最小値ＭＩＮ４１から減算回路４１ｃ（第４の特徴量生成部）で生成される差分信号ＰＢ４１（第４の特徴量）に基づき、蓄積停止判定を行う（第１の動作モード）。ステップＳ９０４で蓄積停止判定がされた場合はステップＳ９０９へと進み、信号保持動作をする。

ステップＳ９０４で蓄積停止判定がなされず、所定の時間が経過すると（第２の動作モード）、ステップＳ９０５へ進み、スイッチ群１０３−ｂをオフとし、ラインセンサ１０２−ａの信号のみが特徴量生成回路１０４へ入力されるようにする。このとき、差分信号ＰＢ４１はラインセンサ１０２−ａの特徴量である（第１の特徴量）。

ステップＳ９０６へと進み、ラインセンサ１０２−ａについて、蓄積停止判定をする。蓄積停止判定がされると、ステップＳ９０７へと進み、スイッチ群１０３−ａをオフ、スイッチ群１０３−ｂをオンとし、ラインセンサ１０２−ｂの信号のみが特徴量生成回路１０４へ入力されるようにする。このとき、差分信号ＰＢ４１はラインセンサ１０２−ｂの特徴量である（第２の特徴量）。

そして、ステップＳ９０８へと進み、ラインセンサ１０２−ｂについて、蓄積停止判定をする。ステップＳ９０８で蓄積停止判定がされた場合はステップＳ９０９へと進み、信号保持動作をする。

明るい被写体の場合は、蓄積時間が短く、画素の欠陥による信号成長は小さいため、蓄積時間制御において、欠陥画素の影響は小さい。従って、暗い被写体であり、蓄積時間が長くなってしまう場合は、欠陥画素の影響を少なくするために、ステップＳ９０５〜Ｓ９０８の処理をする。ステップＳ９０５〜Ｓ９０８は、ラインセンサ１０２−ａとラインセンサ１０２−ｂのそれぞれについて特徴量を生成し、それぞれの特徴量について蓄積停止判定をすることと等価であり、第１の実施形態と同様の効果が得られ、片方のラインセンサに存在する欠陥画素の影響を受けることなく、適切な蓄積制御を行うことができる。

以上の様に、欠陥画素の影響を受けるような暗い被写体の場合は、時分割駆動することにより、欠陥画素の影響を低減することができる。また、明るい被写体の場合は、ラインセンサ１０２−ａとラインセンサ１０２−ｂの信号を合成して特徴量生成と蓄積停止判定をすることにより、欠陥画素の影響を抑えながら、時分割駆動による応答性の劣化を防ぐことができる。また、本実施形態では、最大値検出回路と最小値検出回路と減算器をそれぞれ１個のみで構成できるため、回路規模の増大も防ぐことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (13)

1. 被写体像を結像させるための撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光をそれぞれ受光して電荷を蓄積する第１のセンサおよび第２のセンサを有する焦点検出センサと、
   前記焦点検出センサから入力された信号に基づいて、特徴量を生成する特徴量生成手段と、
   前記第１のセンサにおいて蓄積された電荷に対応する第１の信号に基づく特徴量と、前記第２のセンサにおいて蓄積された電荷に対応する第２の信号に基づく特徴量とに基づいて、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、を備え、
   前記特徴量生成手段は、第１のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号を合成した信号に基づいて特徴量を生成し、第２のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号のそれぞれに基づいて特徴量を生成することを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記蓄積制御手段は、前記第１の信号に基づく特徴量の信号レベルが所定のレベルに達したら、前記第１のセンサにおける電荷の蓄積を停止し、前記第２の信号に基づく特徴量の信号レベルが前記所定のレベルに達したら、前記第２のセンサにおける電荷の蓄積を停止することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記蓄積制御手段は、前記第１のモードで生成された特徴量に基づいて前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積動作を制御する場合、前記第１の信号と前記第２の信号を合成した信号に基づく特徴量の信号レベルが所定のレベルに達したら、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積を停止することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
4. 前記蓄積制御手段は、前記第２のモードで生成された特徴量に基づいて前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積動作を制御する場合、前記第１の信号に基づく特徴量の信号レベルが所定のレベルに達したら、前記第１のセンサにおける電荷の蓄積を停止し、前記第２の信号に基づく特徴量の信号レベルが前記所定のレベルに達したら、前記第２のセンサにおける電荷の蓄積を停止することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
5. 前記第１の信号と前記第２の信号のそれぞれの前記特徴量生成手段への入力を切り換える切り換え手段を有することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
6. 前記切り換え手段は、前記第１のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号の両方を前記特徴量生成手段に入力し、前記第２のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号のいずれか一方を前記特徴量生成手段に入力することを特徴とする請求項５に記載の焦点検出装置。
7. 前記第２のモードでは、前記特徴量生成手段は、前記第１の信号に基づく特徴量と前記第２の信号に基づく特徴量を時分割で生成することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
8. 前記蓄積制御手段は、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積開始から所定の時間が経過するまで、前記第１のモードで生成された特徴量に基づいて、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積を制御することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
9. 前記蓄積制御手段は、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積開始から前記所定の時間が経過するまでに、前記第１のモードで生成された特徴量に基づいて前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積を停止しなかった場合、前記第２のモードで生成された特徴量に基づいて前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積を制御することを特徴とする請求項８に記載の焦点検出装置。
10. 前記蓄積制御手段は、前記第１の信号に基づく特徴量と前記第２の信号に基づく特徴量の信号レベルがともに所定のレベルに達した場合に、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積を停止することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
11. 前記特徴量生成手段は、前記第１の信号に基づく特徴量と前記第２の信号に基づく特徴量のうち、小さい方を前記蓄積制御手段に出力し、
    前記蓄積制御手段は、出力された当該特徴量に基づいて電荷の蓄積動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
12. 前記特徴量が、前記特徴量生成手段に入力された信号の最大値、入力された信号の最小値、及び前記最大値と前記最小値の差分のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
13. 被写体像を結像させるための撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光をそれぞれ受光して電荷を蓄積する第１のセンサおよび第２のセンサを有する焦点検出センサを備えた焦点検出装置を制御する方法であって、
    前記焦点検出センサから入力された信号に基づいて、特徴量を生成する特徴量生成工程と、
    前記第１のセンサにおいて蓄積された電荷に対応する第１の信号に基づく特徴量と、前記第２のセンサにおいて蓄積された電荷に対応する第２の信号に基づく特徴量とに基づいて、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサにおける電荷の蓄積動作を制御する蓄積制御工程と、を備え、
    前記特徴量生成工程では、第１のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号を合成した信号に基づいて特徴量を生成し、第２のモードにおいて、前記第１の信号と前記第２の信号のそれぞれに基づいて特徴量を生成することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。

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