JP6627656B2 - Focus detection device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置に搭載される焦点検出装置に関し、特に、ラインセンサおよびモニタセンサの配置構成に関する。 The present invention relates to a focus detection device mounted on an imaging device, and particularly to an arrangement of a line sensor and a monitor sensor.
一眼レフ型カメラなどでは、自動焦点調節(AF)機構として位相差方式の焦点検出センサが搭載されており、焦点検出用センサでは、測距点に合わせて複数のラインセンサが配置されている。各ラインセンサは、フォトダイオードを対にして千鳥配列させた構成であり、ラインセンサ側面に沿ってモニタセンサが配置される(例えば、特許文献1参照)。 In a single-lens reflex camera or the like, a phase difference type focus detection sensor is mounted as an automatic focus adjustment (AF) mechanism. In the focus detection sensor, a plurality of line sensors are arranged in accordance with a distance measuring point. Each line sensor has a configuration in which photodiodes are arranged in a staggered manner in pairs, and a monitor sensor is arranged along the side surface of the line sensor (for example, see Patent Document 1).
フォトダイオードなどの光電変換素子を備えたモニタセンサは、ラインセンサのフォトダイオードがダイナミックレンジを超える光を受光してオーバフローするのを防ぐため、モニタリング対象となっているフォトダイオードの光強度(光量)をリアルタイムで検出し、モニタ信号を出力する。 The monitor sensor equipped with a photoelectric conversion element such as a photodiode detects the light intensity (light amount) of the photodiode to be monitored in order to prevent the photodiode of the line sensor from receiving light exceeding the dynamic range and overflowing. Is detected in real time and a monitor signal is output.
モニタ信号が所定の閾値を超えると、モニタリング対象のラインセンサの電荷蓄積(積分)が終了し、蓄積電荷が一時的にメモリ等に格納される。すべてのラインセンサの電荷蓄積が終了すると、一連の画素信号が被写体像の画像信号として出力され、デフォーカス量を求める演算処理が行われる。 When the monitor signal exceeds a predetermined threshold, the charge accumulation (integration) of the line sensor to be monitored ends, and the accumulated charge is temporarily stored in a memory or the like. When the charge accumulation of all the line sensors is completed, a series of pixel signals is output as an image signal of the subject image, and a calculation process for obtaining a defocus amount is performed.
モニタセンサは、ラインセンサの一方の側面にしか配置されていない。そのため、モニタセンサから離れた(隣接していない)列に沿って並ぶフォトダイオードでは、受光量がモニタセンサの受光量と相違し、モニタセンサの光量検出誤差が大きくなる。その結果、信号飽和などによってそのラインの画素信号が焦点検出用に使用できず、焦点検出精度が低下する。 The monitor sensor is arranged only on one side of the line sensor. Therefore, in the photodiodes arranged along a row apart from (not adjacent to) the monitor sensor, the amount of received light differs from the amount of received light of the monitor sensor, and the amount of light detection error of the monitor sensor increases. As a result, the pixel signal of the line cannot be used for focus detection due to signal saturation or the like, and the focus detection accuracy is reduced.
したがって、複数のフォトダイオードを対にして並べたラインセンサを用いて焦点検出を行う場合、ラインセンサの信号飽和を抑えるようにモニタセンサを配置することが求められる。 Therefore, when focus detection is performed using a line sensor in which a plurality of photodiodes are arranged in pairs, it is necessary to arrange a monitor sensor so as to suppress signal saturation of the line sensor.
本発明の焦点検出装置は、カメラなどの撮像装置に適用可能であり、焦点検出用に設けられた複数のラインセンサと、複数のラインセンサそれぞれの長手方向側面に沿って配置される複数のモニタセンサとを備え、各ラインセンサは、列になってラインセンサ長手方向に並ぶ複数の光電変換素子を有する。例えば、複数の光電変換素子は千鳥配列にすることが可能である。また、複数のラインセンサと複数のモニタセンサを、裏面照射型固体撮像素子によって構成される測距センサに配置させてもよい。 The focus detection device of the present invention is applicable to an imaging device such as a camera, and includes a plurality of line sensors provided for focus detection, and a plurality of monitors arranged along a longitudinal side surface of each of the plurality of line sensors. And each of the line sensors has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a line in the longitudinal direction of the line sensor. For example, the plurality of photoelectric conversion elements can be arranged in a staggered arrangement. Further, a plurality of line sensors and a plurality of monitor sensors may be arranged on a distance measuring sensor constituted by a backside illumination type solid-state imaging device.
本発明では、各ラインセンサの長手方向側面の両側に、モニタセンサが配置されており、各モニタセンサが、隣り合う光電変換素子列をモニタリングする。ここで、モニタセンサとラインセンサは、交互に連続して隣接配置してもよく、ラインセンサ間に間隔を空けてもよい。 According to the present invention, monitor sensors are arranged on both sides of the longitudinal direction of each line sensor, and each monitor sensor monitors an adjacent photoelectric conversion element row. Here, the monitor sensor and the line sensor may be arranged alternately and continuously adjacent to each other, or a space may be provided between the line sensors.
複数のラインセンサと複数のモニタセンサとが隣り合うように交互に並んで配置することが可能であり、各モニタセンサは、両隣りのラインセンサの光電変換素子列をモニタリングするように構成することができる。すなわち、異なるラインセンサでモニタセンサを共有化することができる。 A plurality of line sensors and a plurality of monitor sensors can be arranged alternately next to each other, and each monitor sensor is configured to monitor the photoelectric conversion element row of both adjacent line sensors. Can be. That is, the monitor sensor can be shared by different line sensors.
各ラインセンサにおいて光電変換素子が千鳥配列になっている場合、隣り合うラインセンサ間において、モニタセンサを挟んで向かい合う光電変換素子列が千鳥配列とすることが可能である。 When the photoelectric conversion elements are arranged in a staggered arrangement in each line sensor, the photoelectric conversion element rows facing each other across the monitor sensor can be arranged in a staggered arrangement between adjacent line sensors.
例えば、ラインセンサ両側のモニタセンサの出力信号のうち一方の出力信号が閾値を超えると、そのラインセンサの露光を終了させる第1露光時間制御部を設けることが可能である。あるいは、隣り合うラインセンサの間に配置されたモニタセンサの出力信号が閾値を超えると、その隣り合うラインセンサ間においてモニタセンサを挟んで向かい合う光電変換素子列の露光を終了させる第2露光時間制御部を設けることが可能である。 For example, if one of the output signals of the monitor sensors on both sides of the line sensor exceeds a threshold value, a first exposure time control unit that terminates the exposure of the line sensor can be provided. Alternatively, when an output signal of a monitor sensor arranged between adjacent line sensors exceeds a threshold value, a second exposure time control for terminating exposure of photoelectric conversion element arrays facing each other across the monitor sensor between the adjacent line sensors. It is possible to provide a part.
また、ユーザなどによって第1露光時間制御部による露光時間制御と第2露光時間制御部による露光時間制御とを切り替えることも可能であり、例えば、AF処理時、第1露光時間制御部による露光時間制御と第2露光時間制御部による露光時間制御とを続けて実行し、測距演算を行ってもよい。 The user can switch between the exposure time control by the first exposure time control unit and the exposure time control by the second exposure time control unit. For example, during the AF process, the exposure time control by the first exposure time control unit is possible. The control and the exposure time control by the second exposure time control unit may be continuously executed to perform the distance measurement calculation.
このように本発明によれば、焦点検出装置において、精度よく被写体像の焦点検出を行うことができる。 As described above, according to the present invention, the focus detection device can accurately detect the focus of the subject image.
以下では、図面を参照して本実施形態である焦点検出装置について説明する。 Hereinafter, the focus detection device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態であるデジタルカメラのブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a digital camera according to the first embodiment.
デジタルカメラ10は、ここでは一眼レフ型デジタルカメラとして構成されており、交換レンズ20がカメラ本体30に対して着脱自在に装着されている。カメラCPUを備えたシステムコントロール回路48は、ROM、RAM、通信インターフェイス回路など(いずれも図示せず)などを備え、各種回路を制御して撮影動作、画像記録処理などカメラ全体の動作を制御する。なお、動作制御プログラムは、ROMにあらかじめ格納されている。操作スイッチ群38は、電源ボタン、レリーズボタン、モードダイヤル、選択ボタン(いずれも図示せず)などに対する入力操作を検出する。
Here, the
撮影光学系22を通った光は、可動ミラー15によって光学ファインダ(図示せず)の方向へ導かれ、ユーザはファインダ窓(図示せず)を通じて被写体像を視認する。一方、撮影光学系22を通った光の一部は、可動ミラー15を透過し、可動ミラー15の後方に設けられたサブミラー17によって可動ミラー15下方に配置されるAFモジュール24に導かれる。
The light that has passed through the photographing
AFモジュール24は、コンデンサーレンズ、セパレータレンズ、視野マスク(いずれも図示せず)とともに、赤外線カットフィルタ24A、測距センサ40を備え、視野マスクによって分割された被写体像は、セパレータレンズによって測距センサ40の受光面に再結像される。
The
レリーズボタンが半押しされると、光学ファインダ内に配置される測光センサ19が、赤外線カットフィルタ19Aを経由して入射した光に基づいて被写体の明るさを検出する。それとともに、AFモジュール24は、測距センサ40の受光面に投影された被写体像の画像信号を出力する。
When the release button is half-pressed, the
システムコントロール回路48は、AFモジュール24から送られてくる画像信号に基づき、デフォーカス量および焦点調節を行う。交換レンズ20内のレンズCPU28は、カメラ本体30内のレンズ制御回路56と通信し、レンズ駆動機構26を制御して撮影光学系22内のフォーカシングレンズをシフトさせる。
The
レリーズ半押し状態において焦点調整が行われ、被写体の明るさが検出されると、システムコントロール回路48は、露出値(シャッタースピード、絞り値、感度など)を演算、決定する。そしてレリーズボタンが全押しされると、露出制御が行わる。可動ミラー15、絞り23、およびシャッタ31の動作によって被写体像が撮像センサ32に形成され、1フレーム分の画像信号が撮像センサ32から出力される。
When the focus is adjusted in the release half-pressed state and the brightness of the subject is detected, the
撮像センサ32は、ここではCMOSイメージセンサとA/D変換回路などの周辺回路によって構成されており、M×Nの受光画素が受光面上に配置されている。また、ベイヤー配列などによってカラーフィルタアレイがオンチップで形成されている。撮像センサ駆動回路36は、撮像センサ32を駆動して画素信号を読み出し、デジタル変換した後システムコントロール回路48へ送信する。
The
画像処理回路34は、読み出された1フレーム分の画素信号に対して色変換処理、γ補正処理などを施し、デジタル画像データを生成する。生成された画像データは、圧縮処理された後、あるいは非圧縮状態で画像メモリ35へ格納される。再生モードが選択されると、所定の記録画像がLCDなどで構成される表示器37に再生表示される。また、表示器37では、プレビュー画像、撮影後の確認画像、モード情報などが表示される。
The
図2は、測距センサ40におけるラインセンサおよびモニタセンサの配置を部分的に示した図である。図3は、図2の一部を拡大して示した配置図である。図2、3を用いて、ラインセンサおよびモニタセンサの配置について説明する。
FIG. 2 is a diagram partially showing the arrangement of the line sensor and the monitor sensor in the
測距センサ40は、CMOS型ラインセンサを複数配設させた一体型基板によって構成されており、裏面照射型撮像センサとして構成されている。測距センサ40の受光面40Sには、あらかじめ設定されている複数の測距点に合わせて複数のラインセンサ群が配置されている(図2ではラインセンサ群の配置は図示せず)。具体的には、被写体像の縦方向に沿った基板上下方向に沿って、基板中心を挟んで互いに対向する複数のラインセンサ群と、被写体像の横方向に沿った基板左右方向に沿って、基板中心を挟んで互いに対向する複数のラインセンサ群とが設置されている。
The
同一ライン上に沿って互いに対向するラインセンサの一方は基準ラインセンサ、他方は参照ラインセンサとして機能する。AFモジュール24のセパレータレンズは、瞳分割によって2組の被写体像対を形成し、縦方向、横方向それぞれに、一対の被写体像をそれぞれ結像させる。これにより、基板中心を間に挟んで対向する基準ラインセンサ、参照ラインセンサに像が形成される。図2では、基板横方向に沿って参照ラインセンサと向かい合う基準ラインセンサL1〜L3を示している。
One of the line sensors facing each other along the same line functions as a reference line sensor, and the other functions as a reference line sensor. The separator lens of the
ランセンサL1は、複数のフォトダイオードPDの2列構造であり、基板縦方向に細長いフォトダイオードPDを対にし、その長手方向に垂直な基板横方向に千鳥配列させた構成になっている。ラインセンサL2、L3についても、同様にフォトダイオードPDの千鳥配列となっている(以下では、必要に応じてフォトダイオードPDを「AF画素40P」と表し、また、各ラインセンサのフォトダイオード列を「AL1、AL2」と表す)。
The run sensor L1 has a two-row structure of a plurality of photodiodes PD, and has a configuration in which photodiodes PD that are elongated in the vertical direction of the substrate are paired and staggered in the horizontal direction of the substrate perpendicular to the longitudinal direction. Similarly, the line sensors L2 and L3 also have a staggered arrangement of the photodiodes PD (hereinafter, the photodiodes PD will be referred to as “
ラインセンサL1、L2、L3の長手方向側面の両側には、それぞれ、モニタセンサLM1、LM2、LM3、LM4が隣り合うように配置されており、ラインセンサL1、L2、L3とモニタセンサLM1、LM2、LM3、LM4は、実質的に隙間なく交互に並ぶ密な配置になっている。モニタセンサLM1は、細長い複数の微小センサLMA1〜LMA4をラインセンサ長手方向に沿って並べ、ラインセンサ側面全体に対向配置させた構成になっている。他のモニタセンサも同様の構成になっている。 Monitor sensors LM1, LM2, LM3, LM4 are arranged on both sides of the longitudinal direction side surfaces of the line sensors L1, L2, L3, respectively, so that the line sensors L1, L2, L3 and the monitor sensors LM1, LM2. , LM3 and LM4 are densely arranged alternately without any gap. The monitor sensor LM1 has a configuration in which a plurality of elongated minute sensors LMA1 to LMA4 are arranged along the longitudinal direction of the line sensor, and are arranged to face the entire side surface of the line sensor. Other monitor sensors have the same configuration.
ラインセンサL1は、フォトダイオード列AL1とフォトダイオード列AL2から成り、フォトダイオード列AL1は隣接するモニタセンサLM1、フォトダイオード列AL2は隣接するモニタセンサLM2によって露光時間の調整が施される。モニタセンサLM1の場合、微小センサLMA1〜LMA4が、ラインセンサL1の向かい合うフォトダイオード列AL1に対し、モニタリングを行う。 The line sensor L1 includes a photodiode row AL1 and a photodiode row AL2, and the exposure time is adjusted by the adjacent monitor sensor LM1 in the photodiode row AL1 and by the adjacent monitor sensor LM2 in the photodiode row AL2. In the case of the monitor sensor LM1, the minute sensors LMA1 to LMA4 monitor the photodiode array AL1 facing the line sensor L1.
図3では、図2に示したラインセンサL1のエリアEAに属するフォトダイオードおよびそのエリアEAの両側にある微小センサLMA4、LMB4を示している。微小センサLMA4は、エリアEAの中でフォトダイオード列AL1に属するフォトダイオードをモニタリングし、微小センサLMB4は、フォトダイオード列AL2に属するフォトダイオードをモニタリングする。 FIG. 3 shows a photodiode belonging to the area EA of the line sensor L1 shown in FIG. 2 and the micro sensors LMA4 and LMB4 on both sides of the area EA. The micro sensor LMA4 monitors the photodiode belonging to the photodiode row AL1 in the area EA, and the micro sensor LMB4 monitors the photodiode belonging to the photodiode row AL2.
一方、モニタセンサLM2は、ラインセンサL1とは反対側のラインセンサL2のフォトダイオード列AL1に対しても、モニタセンサとして機能する。すなわち、ラインセンサL2のフォトダイオード列AL1、AL2は、それぞれモニタセンサLM2、LM3によってモニタリングされる。同様に、ラインセンサL3のフォトダイオード列AL1、AL2は、それぞれモニタセンサLM3、LM4によってモニタリングされる。 On the other hand, the monitor sensor LM2 also functions as a monitor sensor for the photodiode array AL1 of the line sensor L2 opposite to the line sensor L1. That is, the photodiode arrays AL1 and AL2 of the line sensor L2 are monitored by the monitor sensors LM2 and LM3, respectively. Similarly, the photodiode arrays AL1 and AL2 of the line sensor L3 are monitored by monitor sensors LM3 and LM4, respectively.
さらに、各ラインセンサがフォトダイオードPDの千鳥配列になっているのに加え、隣り合うラインセンサ間においても千鳥配列を採用している。例えば、モニタセンサLM2を挟んで隣り合うラインセンサL1のフォトダイオード列AL2とラインセンサL2のフォトダイオード列AL1は、千鳥配列となるように配置されている。すなわち、長手方向幅の半分だけ互いにずれている。 Further, in addition to the staggered arrangement of the photodiodes PD, the staggered arrangement is also used between adjacent line sensors. For example, the photodiode array AL2 of the line sensor L1 and the photodiode array AL1 of the line sensor L2 adjacent to each other with the monitor sensor LM2 interposed therebetween are arranged in a staggered arrangement. That is, they are offset from each other by half the longitudinal width.
図4は、ラインセンサの画素構造を示した図である。図5は、ラインセンサの画素回路図である。ただし、図4では、カメラ本体10における配置とはその裏表の向きを逆にして描いている。
FIG. 4 is a diagram showing a pixel structure of the line sensor. FIG. 5 is a pixel circuit diagram of the line sensor. However, in FIG. 4, the arrangement of the
図4では、ラインセンサの一部画素の構造について、断面側から見た部分と、表面側から見た部分とを示している。ラインセンサを構成する各AF画素40Pは、フォトダイオードPDと画素信号読み出し回路140によって構成されている。画素信号読み出し回路140は、トランジスタで構成されるアンチブルーミングゲートABG、転送ゲートTG、フローティングディフュージョンゲートFDGを備える。
FIG. 4 shows a part viewed from the cross-sectional side and a part viewed from the front side with respect to the structure of some pixels of the line sensor. Each
さらに画素信号読み出し回路140は、一時的な電荷保存用キャパシタMEM、電荷−電圧変換を行うフローティングディフュージョンFD、リセットゲートRG、そしてソースフォロアアンプSF、選択ゲートSEL(図5参照)を備えている。また、電気的および光学的クロストロークを低減するため、素子分離領域DTIが形成されている。なお、暗電流削減のためp+領域を広く形成しているが、そのように構成しなくてもよい。
Further, the pixel
図6は、モニタセンサの画素構造を示した図である。図7は、モニタセンサの画素回路図である。 FIG. 6 is a diagram showing a pixel structure of the monitor sensor. FIG. 7 is a pixel circuit diagram of the monitor sensor.
ラインセンサと同様、微小センサLMA1は、フォトダイオードMPDおよび画素信号読み出し回路240とを備え、画素信号読み出し回路240は、トランジスタで構成されるアンチブルーミングゲートABG、転送ゲートTG、フローティングディフュージョンFD、リセットゲートRG、そしてソースフォロアアンプSF、選択ゲートSELを備えている。
Like the line sensor, the microsensor LMA1 includes a photodiode MPD and a pixel
被写体からの光がラインセンサに到達すると、フォトダイオードMPDでは光電変換によって信号電荷(画素信号)が生じ、光量に応じて電荷が蓄積されていく。一方、フォトダイオードMPDに生じる信号電荷は、フローティングディフュージョンFDで電荷電圧変換され、ソースフォロアアンプSFおよび選択トランジスタSElを介してモニタ信号が随時出力される。 When light from the subject reaches the line sensor, signal charges (pixel signals) are generated by photoelectric conversion in the photodiode MPD, and charges are accumulated in accordance with the amount of light. On the other hand, the signal charge generated in the photodiode MPD is subjected to charge-voltage conversion by the floating diffusion FD, and a monitor signal is output as needed via the source follower amplifier SF and the selection transistor SE1.
図8は、ラインセンサに対する電荷蓄積時間制御の回路構成を模式的に示した図である。図9は、電荷蓄積時間制御のタイミングチャートである。図8、9を用いて、電荷蓄積時間の制御について説明する。ここでは、ラインセンサL2の両側に配置されたモニタセンサLM2、LM3の微小センサLMB2、LMC2によってモニタリング対象となるエリアEBのAF画素40Pを対象として説明する。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a circuit configuration of the charge accumulation time control for the line sensor. FIG. 9 is a timing chart of the charge accumulation time control. Control of the charge accumulation time will be described with reference to FIGS. Here, the
AF処理が実行開始されると、ラインセンサL2の各AF画素40PのアンチブルーミングゲートABGがLowになるとともに、微小センサLMB2、LMC2のアンチブルーミングゲートABGがLowに切り替えられ、電荷蓄積(積分)が開始される。電荷蓄積が開始されると、微小センサLMB2、LMC2の出力となるモニタ信号が第1露光時間制御部RC1により基準電圧と比較される。
When the execution of the AF process is started, the anti-blooming gates ABG of the
そして、どちらか一方のモニタ信号が基準電圧に達すると、エリアEBのAF画素40Pに対して電荷転送パルスTGSが生成される。これにより、モニタリング対象であるAF画素の光電荷が一度に電荷保持部MEMに転送され、積分が終了する。図9では、微小センサLMB2が微小センサLMC2よりも先に時刻t2で積分終了している。
When one of the monitor signals reaches the reference voltage, a charge transfer pulse TGS is generated for the
このとき、転送ゲートTGがON状態となり、パルス信号が画素列AL1、AL2のモニタリング対象となるAF画素に対して出力される。その結果、蓄積電荷が電荷保持部MEMに転送される。そして、微小センサLMB2、LMC2およびモニタリング対象AF画素について、ABG信号がHighに切り替えられて積分が終了する。 At this time, the transfer gate TG is turned ON, and a pulse signal is output to the AF pixels to be monitored in the pixel rows AL1 and AL2. As a result, the accumulated charge is transferred to the charge holding unit MEM. Then, the ABG signal is switched to High for the minute sensors LMB2 and LMC2 and the monitoring target AF pixel, and the integration is completed.
すべてのラインセンサについて積分が終了すると、蓄積電荷が読み出される。蓄積電荷を読み出すとき、ラインセンサL2を構成するフォトダイオード列AL1、AL2について、千鳥配列に応じて交互に電荷を読み出すことも可能であり、あるいは、フォトダイオード列AL1、AL2独立して読み出すことも可能である。 When the integration is completed for all the line sensors, the accumulated charges are read. When reading out the accumulated charges, it is possible to alternately read out the charges of the photodiode rows AL1 and AL2 constituting the line sensor L2 in accordance with the staggered arrangement, or to read out the charges independently of the photodiode rows AL1 and AL2. It is possible.
一方、モニタセンサLM2は、ラインセンサL1のフォトダイオード列AL2に対してもモニタリングを行う。モニタセンサLM2の各微小センサは、モニタセンサLM1の対向する微小センサとの間で図8に示す論理回路を設けている。モニタセンサLM3など他のモニタセンサも、両隣のフォトダイオード列に対してモニタリングを行う。 On the other hand, the monitor sensor LM2 also monitors the photodiode array AL2 of the line sensor L1. Each minute sensor of the monitor sensor LM2 is provided with a logic circuit shown in FIG. 8 between the minute sensor facing the monitor sensor LM1. Other monitor sensors such as the monitor sensor LM3 also monitor the photodiode rows on both sides.
このように第1の実施形態によれば、基準ラインセンサの傍にモニタセンサを配置した測距センサ40により位相差式AF処理を実行するデジタルカメラ10において、裏面照射型撮像素子で構成される測距センサ40の受光面40Sには、ラインセンサL1〜L3とモニタセンサLM1〜LM4が交互に隣接配置されている。ラインセンサは千鳥配列のフォトダイオード(AF画素)で構成される一方、各モニタセンサは、両隣のラインセンサの中で隣り合うフォトダイオード列(AF画素列)をモニタリングする。
As described above, according to the first embodiment, in the
ラインセンサの長手方向側面両側にモニタセンサが配置され、モニタセンサが隣り合うAF画素をモニタリングするため、モニタセンサ受光量とラインセンサ受光量との差が抑えられ、適切なタイミングでラインセンサの積分終了を実行可能となり、ラインセンサの信号飽和を抑えることができる。 Monitor sensors are arranged on both sides of the line sensor in the longitudinal direction, and the monitor sensors monitor adjacent AF pixels, so that the difference between the monitor sensor received light amount and the line sensor received light amount is suppressed, and the line sensor integration is performed at appropriate timing. Termination can be performed, and signal saturation of the line sensor can be suppressed.
また、ラインセンサ間隔を詰めて密に配置することによって、モニタセンサが両隣のラインセンサに対してモニタリングを行う、すなわちラインセンサがモニタセンサを供給化することが可能である。これにより、不感領域に起因する測距誤差を抑えることができる。特に、裏面照射型撮像素子によって測距センサ40を構成することにより、読み出し回路を受光面に配置する必要がなく、より一層ラインセンサとモニタセンサを密接配置することができる。
In addition, by closely arranging the line sensors and arranging them closely, the monitor sensors can monitor the line sensors on both sides, that is, the line sensors can supply the monitor sensors. Thereby, it is possible to suppress a distance measurement error caused by the dead area. In particular, by configuring the
次に、図10、11を用いて、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、モニタセンサの両隣のフォトダイオード列がモニタリング対象となる。それ以外の構成については、実質的に第1の実施形態と同じである。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the photodiode rows on both sides of the monitor sensor are to be monitored. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment.
図10は、第2の実施形態におけるラインセンサの電荷蓄積時間制御の回路構成を一部示した図である。図11は、第2の実施形態における電荷蓄積時間制御のタイミングチャートである。 FIG. 10 is a diagram partially showing a circuit configuration of the charge accumulation time control of the line sensor according to the second embodiment. FIG. 11 is a timing chart of the charge accumulation time control in the second embodiment.
各モニタセンサは、両隣のラインセンサの中で隣接するフォトダイオード列をモニタリング対象とする。例えばモニタセンサLM2の微小センサLMB2は、ラインセンサL1、L2に跨るエリアECのAF画素40Pをモニタリング対象としている。したがって、第2の実施形態では、測距点が、基板縦方向、すなわちフォトダイオード列に垂直な方向に沿ってフォトダイオード長手方向長さ分だけ第1の実施形態の測距点に対しシフトし、第1の実施形態と異なる新たな測距点が規定される。
Each monitor sensor monitors an adjacent photodiode row among the line sensors on both sides. For example, the minute sensor LMB2 of the monitor sensor LM2 targets the
AF処理が実行開始されると、モニタセンサ、ラインセンサのアンチブルーミングゲートABGがLow状態となって、モニタセンサおよびラインセンサに対して電荷蓄積(積分)が開始される。積分開始後、微小センサLMB2の出力値が基準電圧に到達すると、第2露光時間制御部RC2によりエリアECのAF画素に対して電荷転送パルス信号が生成される。 When the execution of the AF process is started, the anti-blooming gate ABG of the monitor sensor and the line sensor is set to a low state, and charge accumulation (integration) is started for the monitor sensor and the line sensor. After the integration starts, when the output value of the micro sensor LMB2 reaches the reference voltage, the second exposure time control unit RC2 generates a charge transfer pulse signal for the AF pixels in the area EC.
該当するAF画素のタイミングジェネレータパルスが出力されることになり、フォトダイオードの蓄積電荷が電荷保持部MEMに転送される。そして、微小センサLMB2のアンチブルーミングゲートABG、フォトダイオード列AL1側のAF画素のアンチブルーミングゲートABG、フォトダイオード列AL2側のAF画素のアンチブルーミングゲートABGがHighに切り替わり、電荷蓄積が終了する。 The timing generator pulse of the corresponding AF pixel is output, and the accumulated charge of the photodiode is transferred to the charge holding unit MEM. Then, the anti-blooming gate ABG of the microsensor LMB2, the anti-blooming gate ABG of the AF pixel on the photodiode row AL1 side, and the anti-blooming gate ABG of the AF pixel on the photodiode row AL2 are switched to High, and the charge accumulation ends.
このように第2の実施形態によれば、モニタセンサを間に挟んで隣り合うラインセンサ間において、モニタセンサ傍にあるフォトダイオード列をモニタセンサがモニタリングし、電荷蓄積時間を制御する。異なるラインセンサ間で電荷蓄積時間を制御することにより、第1の実施形態とは異なる測距点で測距することが可能となる。また、異なるラインセンサ間でフォトダイオード列を千鳥配列としているため、第1の実施形態と同様に精度ある測距を行うことができる。 As described above, according to the second embodiment, between the line sensors adjacent to each other with the monitor sensor interposed therebetween, the monitor sensor monitors the photodiode array adjacent to the monitor sensor, and controls the charge accumulation time. By controlling the charge accumulation time between different line sensors, it is possible to perform distance measurement at a different distance measurement point from the first embodiment. Further, since the photodiode arrays are arranged in a staggered manner between different line sensors, accurate distance measurement can be performed as in the first embodiment.
次に、図12を用いて、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、第1の実施形態におけるモニタセンサのラインセンサ電荷蓄積制御(以下、通常測距モードという)と、第2の実施形態におけるモニタセンサのラインセンサ電荷蓄積制御(以下、ライン間測距モードという)を、ユーザが選択可能な構成になっている。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the line sensor charge accumulation control of the monitor sensor in the first embodiment (hereinafter, referred to as a normal distance measurement mode) and the line sensor charge accumulation control of the monitor sensor in the second embodiment (hereinafter, a line measurement mode). The distance measurement mode) can be selected by the user.
図12は、測距モード設定のフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart of the distance measurement mode setting.
ユーザは、モード画面などによって測距モードを選択可能である。ユーザによって通常測距モードが選択された場合、通常測距モードが設定される(S101、S102、S103)。一方、ライン間測距モードが選択された場合、ライン間測距モードが設定される(S101、S102、S104)。 The user can select a distance measurement mode on a mode screen or the like. When the user selects the normal ranging mode, the normal ranging mode is set (S101, S102, S103). On the other hand, when the line-to-line distance measurement mode is selected, the line-to-line distance measurement mode is set (S101, S102, S104).
このように第3の実施形態によれば、測距点の異なる2つの測距モードをユーザが選択可能であり、様々な測距を行うことができる。 As described above, according to the third embodiment, the user can select two ranging modes having different ranging points, and can perform various ranging.
次に、図13を用いて、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態では、オペレータの選択により、通常測距モードとライン間測距モードの両方を実行する。 Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, both the normal ranging mode and the line-to-line ranging mode are executed by the selection of the operator.
図13は、第4の実施形態における測距演算処理のフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart of the distance measurement calculation process according to the fourth embodiment.
ステップS201では、オペレータの入力操作によって、ライン間測距モードが設定されている場合、ライン間測距モードの実行を設定する。そうでない場合、ライン間測距モードの非実行を設定する。 In step S201, when the line-to-line distance measurement mode has been set by an operator's input operation, execution of the line-to-line distance measurement mode is set. Otherwise, non-execution of the line-to-line distance measurement mode is set.
まず、通常測距モードによって、通常測距モードに基づいたAF処理が実行される(S202、S203)。そしてライン間測距モードの実行が設定されている場合、ライン間測距モードに従ってAF処理が実行される(S204〜S206)。一方、ライン間測距モードの非実行が設定されていた場合(S204)、そのまま終了する。 First, the AF process based on the normal distance measurement mode is executed by the normal distance measurement mode (S202, S203). If the execution of the line-to-line distance measurement mode is set, the AF process is executed in accordance with the line-to-line distance measurement mode (S204 to S206). On the other hand, if the non-execution of the line-to-line distance measurement mode has been set (S204), the process ends.
このように第4の実施形態によれば、ライン間測距モードが設定された場合、通常測距モードによる測距とライン間測距モードによる測距を合わせて実行することにより、数多くの測距点でピント位置を検出することが可能となる。 As described above, according to the fourth embodiment, when the line-to-line distance measurement mode is set, the distance measurement in the normal distance measurement mode and the distance measurement in the line-to-line distance measurement mode are performed together, so that a large number of distance measurements are performed. The focus position can be detected at the distance point.
ラインセンサはフォトダイオードを千鳥配列せずに並べてもよい。また、モニタセンサも複数の微小センサを用いずに1つのモニタセンサでラインセンサをモニタリングしてもよい。また、裏面照射型撮像素子を用いずにラインセンサおよびモニタセンサを配置してもよく、1つのラインセンサ両側にモニタセンサを配置し、ラインセンサ間の間隔を空けるようにしてもよい。 The line sensors may be arranged without staggering the photodiodes. Also, the monitor sensor may monitor the line sensor with one monitor sensor without using a plurality of minute sensors. Further, the line sensor and the monitor sensor may be arranged without using the back-side illuminated image sensor, or the monitor sensors may be arranged on both sides of one line sensor so that the interval between the line sensors is increased.
10 一眼レフ型デジタルカメラ
24 AFモジュール(焦点検出装置)
40 測距センサ
48 システムコントロール回路(第1露光時間制御部、第2露光時間制御部)
RC1 第1露光時間制御部
RC2 第2露光時間制御部
L1〜L4 ラインセンサ
LM1〜LM4 モニタセンサ
10 SLR
40
RC1 First exposure time control unit RC2 Second exposure time control unit L1 to L4 Line sensor LM1 to LM4 Monitor sensor
Claims (9)
前記複数のラインセンサそれぞれの長手方向側面に沿って配置される複数のモニタセンサとを備え、
各ラインセンサが、ラインセンサ長手方向に対になって2列で並ぶ複数の光電変換素子を有し、
各ラインセンサの長手方向側面の両側に、モニタセンサが配置されていて、
各モニタセンサが、隣り合う光電変換素子列をモニタリングすることを特徴とする焦点検出装置。 A plurality of line sensors provided for focus detection,
A plurality of monitor sensors arranged along a longitudinal side surface of each of the plurality of line sensors,
Each line sensor has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in two rows in pairs in La-sensor longitudinal direction,
Monitor sensors are arranged on both sides of the longitudinal side of each line sensor,
A focus detection device, wherein each monitor sensor monitors an adjacent row of photoelectric conversion elements.
各モニタセンサは、両隣りの光電変換素子列をモニタリングすることを特徴とする請求項1に記載の焦点検出装置。 The plurality of line sensors and the plurality of monitor sensors are arranged alternately side by side,
The focus detection device according to claim 1, wherein each monitor sensor monitors a photoelectric conversion element row on both sides.
隣り合うラインセンサ間において、モニタセンサを挟んで向かい合う光電変換素子列が千鳥配列となっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の焦点検出装置。 In each line sensor, the plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a staggered arrangement,
3. The focus detection device according to claim 1, wherein photoelectric conversion element rows facing each other across the monitor sensor are arranged in a staggered manner between adjacent line sensors.
前記第1露光時間制御部による露光時間制御と前記第2露光時間制御部による露光時間制御とを切り替え可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の焦点検出装置。 When one of the output signals of the monitor sensors on both sides of the line sensor exceeds a threshold value, a first exposure time control unit for terminating the exposure of the line sensor and a monitor sensor disposed between adjacent line sensors. When the output signal exceeds the threshold, a second exposure time control unit that ends exposure of the photoelectric conversion element array facing each other across the monitor sensor between the adjacent line sensors,
4. The focus detection device according to claim 1, wherein exposure time control by the first exposure time control unit and exposure time control by the second exposure time control unit can be switched. 5.
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