JPH09127408A

JPH09127408A - イメージセンサおよびこれを用いた測距装置

Info

Publication number: JPH09127408A
Application number: JP8243851A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yugawa; 和彦湯川; Masataka Hamada; 正隆浜田; Tokuji Ishida; 徳治石田; Toshio Norita; 寿夫糊田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】正しい積分時間制御が可能なイメージセンサ
を提供する。【解決手段】本イメージセンサでは、定常光で測距が
行なわれる場合、まわりの白い光による影響を受けない
ように補助光のみによって測距が行なわれる。この際、
ＣＣＤの検知部に補助光成分のみを測距するための赤色
フィルタが設けられる。また、積分を制御するモニタ素
子にも赤色フィルタが設けられる。赤外カットフィルタ
と赤色フィルタとで形成されたバンドパスフィルタによ
って作られたＣＣＤの感度の高い部分で補助光が検知さ
れるため、外光の影響を受けずに測距が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイメージセンサおよ
びそれを用いたカメラの測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のイメージセンサは、可視光用と赤
外光用の焦点検出系を有し、対物レンズに赤外フィルタ
が装着されたことを検出して赤外光用検出系に変更した
赤外撮影に対応するものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の可視光と赤外光
とで焦点検出するイメージセンサにおいて、カラーフィ
ルタを有する赤外光用検出系で検出を行なう場合、イメ
ージセンサの積分時間制御を行うためのモニタ画素の分
光感度と、赤外光用検出系の分光感度とが異なってしま
うので、モニタ画素で赤外光用検出系の正しい積分時間
が得られないといった問題があった。

【０００４】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、正しい積分時間制御が可能なイメ
ージセンサを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るイメージ
センサはカラーフィルタを有する複数の光電変換素子か
らなる光電変換素子列と、光電変換素子列の電荷蓄積を
制御するためのモニタ画素とからなるイメージセンサで
あって、モニタ画素の分光感度を光電変換素子が有する
カラーフィルタの分光感度と同一にしたことを特徴とす
る。

【０００６】モニタ画素の分光感度を光電変換素子列が
有するカラーフィルタの分光感度と同一にしたため、モ
ニタ画素に入射する光量と光電変換素子列に入射する光
量が同等になるため正しい積分時間の制御が可能にな
る。

【０００７】その結果、正しい積分時間制御が可能なイ
メージセンサが提供できる。好ましくは、先のイメージ
センサは先のカラーフィルタとは分光感度が異なる光電
変換素子列を有し、カラーフィルタを有する光電変換素
子列と、カラーフィルタとは分光感度の異なる光電変換
素子列を切換可能である。

【０００８】請求項３に係る発明においては、請求項１
に記載のイメージセンサがカメラの測距装置に用いられ
る。

【０００９】その結果、正しい積分時間制御が可能なカ
メラの測距装置が提供できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明に係るピント検出用光電
変換装置を用いた自動焦点検出機能付の一眼レフカメラ
における焦点検出用光学系について図１および図２を参
照して説明する。一眼レフカメラの本体は、光軸１０上
に設けられた撮影レンズ１１と、撮影レンズ１１の後方
に上向き４５゜に設けられた主ミラー１２とを含む。主
ミラー１２の後方には、フィルム露光面１３が設けられ
ている。撮影レンズ１１を通過した撮影用光束が主ミラ
ー１２で上方に反射されて、焦点板で結像され、ペンタ
プリズムを介してファインダ光学系に導かれる。

【００１１】主ミラー１２の少なくとも一部にはハーフ
ミラーが形成されている。ハーフミラー部とフィルム露
光面１３との間には、主ミラー１２の背面部に回動軸が
枢着された副ミラー１４が下向き４５゜に設けられてい
る。主ミラー１２のハーフミラー部を透過した焦点検出
用光束が副ミラー１４で下方に反射され、カメラ本体の
ミラーボックス下部に配置された焦点検出装置１５に導
かれる。

【００１２】撮影時には主ミラー１２および副ミラー１
４は、前上方に回動されて光軸１０上から退避され、撮
影レンズ１１を通過した撮影用光束はフィルム露光面１
３に結像して、フィルム露光面１３に画像の露光が行な
われる。

【００１３】焦点検出装置１５は、７個の光電変換素子
列１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、
１６ｇを備えるＡＦセンサ１７を含む。光電変換素子列
１６ａ〜１６ｇのうち、３個の光電素子列１６ａ〜１６
ｃは光軸１０を含む水平位置に配置される。４個の光電
変換素子列１６ｄ〜１６ｇは、光電変換素子列１６ａ〜
１６ｃに対して約９０゜に配向されている。

【００１４】ＡＦセンサ１７の前方にはセパレータレン
ズ板１８が設けられる。セパレータレンズ板１８には、
光電変換素子列１６ａ〜１６ｇに対応するセパレータレ
ンズ１８ａ〜１８ｇが一体的に形成されている。セパレ
ータレンズ板１８の直前には、絞りマスク１９が設けら
れ、絞りマスク１９には、セパレータレンズ１８ａ〜１
８ｇに対応する開口１９ａ〜１９ｇが形成されている。
絞りマスク１９と副ミラー１４とに対向する反射ミラー
２０が設けられる。反射ミラー２０が副ミラー１４で下
方へ反射された焦点検出用光束を、絞りマスク開口１９
ａ〜１９ｇ、セパレータレンズ１８ａ〜１８ｇを介して
光電変換素子列１６ａ〜１６ｇに導く。反射ミラー２０
と副ミラー１４との間には、絞りマスク開口１９ａ〜１
９ｇに対向するコンデンサレンズ２１ａ〜２１ｇが設け
られる。コンデンサレンズ２１ａ〜２１ｇの上面には、
視野マスク２２が設けられている。視野マスク２２は、
焦点検出用光束を位置と方向が異なる光電変換素子列１
６ａ〜１６ｇに対応させるように分離するための開口２
２ａ〜２２ｇを有する。

【００１５】焦点検出の原理はＴＴＬ位相差検出方式で
ある。撮影レンズ１１の射出瞳面の互いに異なる領域１
１ａと１１ｂ、１１ｃと１１ｄを通過する基準部光束ａ
（図２の破線で示す）と参照部光束ｂ（図２の実線で示
す）とが、各光電変換素子列１６ａ〜１６ｇにおける基
準部Ａおよび参照部Ｂでそれぞれ受光される。受光され
た光によって形成された像の光分布パターンが各光電変
換素子列１６ａ〜１６ｇで電気信号に変換され、それら
の相関関係が相関器（図示せず）で求められる。相関器
７のずれ信号に基づいて駆動機構で撮影レンズ１１が前
後動されることにより、焦点調節が行なわれる。

【００１６】図１の焦点検出光学系では、水平位置の光
電変換素子列１６ａ〜１６ｃに加えて、垂直位置の光電
変換素子列１６ｄ〜１６ｇが設けられている。したがっ
て、水平方向と垂直方向の焦点検出が同時に行なえるこ
とにより、水平線などの焦点検出が可能である。

【００１７】図３は本実施例に係る光電変換装置が適用
されたＡＦセンサを用いたカメラのファインダの表示を
示す図である。撮影画面Ｓの画面中央部の実線で示すグ
ラフの領域ＩＳ１〜ＩＳ７（以下、それぞれ、第１アイ
ランド〜第７アイランドと呼ぶ）にある被写体の焦点検
出が行なわれる。焦点検出を行なっている領域を撮影者
に示すべく、点線で示された長方形の枠ＡＦが表示され
る。撮影画面Ｓの外に示されている表示部Ｌｂは焦点検
出状態を示すものであり、合焦時に点灯される。

【００１８】図４（Ａ）はこの焦点検出装置に用いられ
るＡＦセンサ１７上のＣＣＤ撮像素子列の受光部を示す
図である。図に示すようにＣＣＤ撮像素子列は７本のラ
インセンサを含み、各々が受光部と蓄積部と転送部を含
む。図３の各アイランドＩＳ１〜ＩＳ７に対して、基準
部および参照部がそれぞれ設けられており、基準部と参
照部の中央に光軸中心がある。各アイランドにおける基
準部の長手方向の側部の一方に、ＣＣＤの蓄積部への積
分時間を制御するためのモニタ用の受光素子が各アイラ
ンドについて複数個設けられているが、これについては
後に詳述する。

【００１９】第７アイランドＩＳ７は赤色フィルタ付の
画素である。後に図２９で説明するように、第６アイラ
ンドＩＳ６と切換えて用いられる。

【００２０】第７アイランドは補助光使用時に外光の影
響を受けずに補助光成分（赤外光）のみで測距するため
に赤色フィルタ付の画素となっている。したがって、外
光の下で白い壁とかのコントラストの低い被写体に対し
ては従来は測距が不能であったが、この発明によればそ
のような従来の問題点が解消される。すなわち、本シス
テムでは外光の影響を受けずに補助光成分のみ抽出して
そのコントラストパターンでカメラが合焦される。した
がって、ローコントラストの被写体に対しての測距性能
が大幅に向上される。この具体的内容については後述す
る。

【００２１】本実施例の焦点検出装置では、上述の７つ
のアイランドの基準部が複数のブロックに分割されて、
この分割された基準部の各ブロックと参照部とを比較し
て焦点検出が行なわれる。

【００２２】この分割する範囲および分割した範囲のデ
フォーカス範囲が第５図、第６図および図４（Ｂ）に示
される。図５は図３に示した撮影画面上での焦点検出領
域を拡大して示したものである。焦点検出のための各ア
イランドＩＳ１〜ＩＳ７は、図４（Ａ）に示した基準部
の領域に対応する。図５において、各アイランドに示さ
れている数値は図４（Ａ）に示したＣＣＤで得られるデ
ータナンバーを示す。各アイランドにおける基準部と参
照部のデータ数（Ｘ′，Ｙ′）はアイランドＩＳ１、Ｉ
Ｓ４、ＩＳ６、ＩＳ７では（３０，４０）であり、アイ
ランドＩＳ２、ＩＳ３、ＩＳ５では（４０、４８）であ
る。各アイランドは分割されている。アイランドＩＳ
１、ＩＳ４、ＩＳ６、ＩＳ７は２つのブロックに分けら
れている。たとえばアイランドＩＳ１は、２つのブロッ
クＢＬ１とＢＬ２を含み、ＢＬ１はデータナンバー（１
〜２０）を含み、ＢＬ２は（１１〜３０）を含む。アイ
ランドＩＳ２、ＩＳ３、ＩＳ５はそれぞれ３つのブロッ
クに分けられる。たとえばアイランドＩＳ２はＢＬ３、
ＢＬ４、ＢＬ５に分けられる。ＢＬ３はデータ（１〜２
０）を、ＢＬ４は（１１〜３０）を、ＢＬ５は（２１〜
４０）を含む。

【００２３】この位相差検出方式の焦点検出では、基準
部と参照部との間に光軸中心が存在し、基準部と参照部
の像が一致したときの像間隔が所定の間隔よりも大きい
ときには後ピン、小さいときには前ピン、所定の間隔で
合焦と判断される。したがって、分割したブロックでの
デフォーカス範囲は各アイランド内で光軸中心から離れ
たブロックほど後ピン側を受け持つことになる。この理
由は図４（Ｂ）に基づいて具体的に説明される。図４
（Ｂ）はアイランドＩＳ２の基準部と参照部とを示す。
ブロック分けした第４ブロックＢＬ４のデフォーカス範
囲を考える。このとき合焦範囲は、参照部において左端
から１５番目ないし３４番目（ＢＬ４′）の像と、第４
ブロックＢＬ４の像とが一致したときである。これによ
り像が参照部の左側で一致すると前ピンと判断される。
このとき最大の前ピンずれ画素数（ずれピッチという）
は１４となる。像の一致が図示された位置よりも参照部
の右側になると後ピンとなり、このとき最大の後ピンの
ずれピッチは１４となる。他の各アイランドでのブロッ
ク分けしたデフォーカス範囲についても同様である。

【００２４】この状態が図６に示される。第３ブロック
ＢＬ３、第９ブロックＢＬ９、第１７ブロックＢＬ１７
では、前ピン側ずれピッチが４、後ピン側ずれピッチが
２４となる。第４ブロックＢＬ４，第１０ブロックＢＬ
１０，第１８ブロックＢＬ１８では、前ピン側ずれピッ
チ、後ピン側ずれピッチ共に１４である。第５ブロック
ＢＬ５、第１１ブロックＢＬ１１、第１９ブロックＢＬ
１９では、前ピン側ずれピッチが２４、後ピン側ずれピ
ッチが４である。第１ブロックＢＬ１、第１５ブロック
ＢＬ１５、第２３ブロックＢＬ２３、第２５ブロックＢ
Ｌ２５では前ピン側ずれピッチが５、後ピン側ずれピッ
チが１５である。第２ブロックＢＬ２、第１６ＢＬ１
６、第２４ブロックＢＬ２４、第２６ブロックＢＬ２６
では前ピッチ側ずれピッチが１５、後ピン側ずれピッチ
が５となる。第６ブロックＢＬ６、第１２ブロックＢＬ
１２、第２０ブロックＢＬ２０では、後ピン側、前ピン
側共に４ピッチである。第７ブロックＢＬ７、第１３ブ
ロックＢＬ１３、第２１ブロックＢＬ２１では前ピンが
４ピッチ、後ピンが１４ピッチであり、第８ブロックＢ
Ｌ８、第１４ブロックＢＬ１４、第２２ブロックＢＬ２
２では、前ピンが１４ピッチ、後ピンが４ピッチとなる
が、第６ブロックＢＬ６等との重複を避けて演算を行な
うため、第７ブロックＢＬ７は後ピン側の４〜１４ピッ
チ、第８ブロックＢＬ８は前ピン側の４〜１４ピッチと
なる。

【００２５】図７は本発明の光電変換装置をカメラの焦
点検出装置に用いた場合のＡＦシステムのおおまかなブ
ロック図である。図７を参照して、制御部はＡＦセンサ
１７とＡＦコントローラ３０と、その周辺回路とを含
む。ＡＦコントローラ３０は１チップのマイクロコンピ
ュータで形成され、ＡＦセンサ１７がアナログ出力ライ
ンＶ_outから得られるアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換部３１と、ＲＡＭで形成されるメモリ
部３２とを含む。メモリ部３２は、撮影レンズ（交換レ
ンズ）のＲＯＭを含むレンズデータ出力部４０からそれ
ぞれのレンズで異なるデフォーカス量−レンズ繰出し量
変換係数Ｋ_L、色温度デフォーカス量ｄＬ _L等のデータ
を予め入力し、かつＡ／Ｄ変換部３１からのデジタルデ
ータを逐一格納する。ＡＦコントローラ３０はさらにメ
モリ部３２の出力に基づいて補正量を演算する補正演算
部３４と、補正演算部３４の演算した補正量に基づいて
焦点を検出する焦点検出部３３と、焦点検出部の検出出
力に基づいてレンズを駆動するための信号をレンズ駆動
回路４２に送出するレンズ駆動制御部３５と、ＡＦセン
サ１７での積分値（「電荷蓄積」のことを以下「積分」
と呼ぶ）が所定時間内に所定値にまで達するか否かを監
視するための計時用のタイマ回路３６と、ＡＦセンサ１
７と信号の送受を行なうＡＦセンサ制御部３７とを含
む。レンズ駆動制御部３５は、レンズの移動状況のデー
タをエンコーダ４４から受取る。レンズ駆動用のモータ
４３はレンズ駆動回路４２に接続され、表示回路４１は
ＡＦコントローラ３０によって制御される。ＡＦセンサ
１７とＡＦコントローラ３０は、それぞれ１チップずつ
別個に形成されている。したがって、ＡＦシステムは合
計２チップで構成されている。アナログ基準電圧Ｖ_REF
はＡＦコントローラ３０のＡ／Ｄ変換部３１とＡＦセン
サ１７に与えられる。ＡＦセンサ１７は、電源ラインＶ
_CCとアースラインＧＮＤに接続される。

【００２６】ＡＦセンサ１７とＡＦコントローラ３０の
間は、９つの信号ラインＭＤ１、ＭＤ２、ＭＤ３、ＩＳ
Ｔ、ＣＢＧ、ＲＳＴ、ＣＰ、Ｖ_out、ＡＤＴで接続され
ている。信号ラインを構成しているモード端子ＭＤ１は
積分、読出モードを切換えるための信号を入力する端子
である。モード端子ＭＤ２は読出画素列を選択するため
の信号や、モニタを選択するための信号や、後に説明す
るＳＴ、ＰＤ積分選択をするための信号を入力するとと
もに積分終了情報１を出力する端子である。モード端子
ＭＤ３は読出画素列を選択するための信号やモニタを選
択するための信号や読出速度切換入力やＣＰストップす
るための信号の入力を送出するとともに積分終了情報２
を出力するための端子である。

【００２７】積分開始信号入力端子ＩＳＴは積分開始信
号を入力するとともに出力マスクを制御する信号を入力
する端子である。

【００２８】本実施例では読出開始信号入力端子ＲＳＴ
は入出力切換機能を有する端子であり、読出開始信号を
入力したりゲイン情報信号を出力したりする端子であ
る。ＡＤＴ出力信号端子ＡＤＴは画素データ出力のタイ
ミング信号兼積分終了信号を出力するための端子であ
る。積分終了端子ＣＢＧは光電変換装置を構成している
ＣＣＤに対して強制終了入力信号やバリヤゲート制御信
号や黒レベルクランプ信号を入力するための端子であ
る。なお、後述する他の実施例においては、端子ＲＳＴ
とＣＢＧの機能は異なっている。信号出力端子Ｖ_outは
各アイランドからの信号を出力するための端子である。
クロックパルス入力端子ＣＰはクロックパルスを入力す
るための端子である。以下、各端子の作動をより具体的
に説明する。

【００２９】モード端子ＭＤ１、ＭＤ２、ＭＤ３はＡＦ
コントローラ３０からＡＦセンサ１７へロジック信号を
出力する信号ラインであり、ＡＦセンサ１７の動作モー
ドを設定する。ＡＦセンサ１７の動作モードは、低輝度
積分モード、高輝度積分モード、データダンプモードの
３つのモードを含む。信号ラインＭＤ１、ＭＤ２、ＭＤ
３のロジックレベルの組合わせにより動作モードの設定
が行なわれる。信号ラインＣＰから供給される基本クロ
ックは、画素データ出力中（信号ラインＭＤ₁がＨｉｇ
ｈ，ＩＳＴがＨｉｇｈのとき）は信号ラインＭＤ３をＨ
ｉｇｈとすることでＡＦセンサ１７の内部でＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御可能であり、この基本クロックをＯＦＦ状態にす
ることにより、ＡＦセンサ１７の動作が一時的に凍結さ
れる。ＡＦコントローラ３０が他の回路部分、たとえ
ば、レンズ駆動回路４２等の制御を行なうことも可能で
ある。信号ラインＡＤＴは、データダンプモードにおい
てはＡＦセンサ１７の１画素データの出力完了を示し、
ＡＦコントローラ３０内のＡ／Ｄ変換部３１にＡ／Ｄ変
換開始を指示するＡＤＴ信号を供給する。他のモードに
おいては、ＡＦセンサ１７の各アイランドにおいて適性
レベルまで電荷蓄積を行なわれた地点でＡＦセンサ１７
からＡＦコントローラ３０へ積分の完了を示すための割
込信号が出力される。信号出力端子Ｖ_outはアナログ信
号ラインであり、ＡＦセンサ１７における光電変換素子
列１６ａ〜１６ｇの出力をアナログ信号処理した後、Ａ
Ｆセンサ１７からＡＦコントローラ３０内のＡ／Ｄ変換
部３１に供給する。信号出力端子Ｖ_out信号は、前述の
ＡＤＴ信号に同期して１画素ごとに出力され、Ａ／Ｄ変
換された後、ＡＦセンサ１７より得られた被写体像情報
としてＡＦコントローラ３０に取込まれる。

【００３０】次に図７を用いてＡＦセンサ１７の具体的
構成を説明する。図中、左側に光電変換素子列１６ａ〜
１６ｇが、右側にＡＦコントローラ３０とのＩ／Ｏ部分
が示される。光電変換素子列１６ａ〜１６ｇは上述の図
３のファインダ内表示に示されたような形に配置された
７つのアイランドＩＳ１〜ＩＳ７を含み、原則的にそれ
ぞれ別個に制御される。

【００３１】この発明に係るピント検出用光電変換装置
が組込まれたＡＦセンサは被写体輝度に応じて２種類の
積分モード（高輝度積分モード、低輝度積分モード）を
持つ。図８は高輝度積分（以下ＳＴ積分という）モード
における光電変換素子の各部分における供給電位を示し
た図である。

【００３２】（ａ）は、積分動作中（電荷蓄積中）の状
態を示す。フォトダイオードＰＤで光電変換により発生
した電荷が蓄積部ＳＴに流れ込むように、バリアゲート
ＢＧの電位をＨｉｇｈ（以下「Ｈ」と略す）とする。バ
リアゲートＢＧが開けられ、蓄積部ＳＴの供給電位をＨ
にして、電荷を溜まりやすくする。このとき、シフトゲ
ートＳＨの電位をＬｏｗ（以下「Ｌ」と略す）として、
蓄積部ＳＴに蓄積されるべき電荷がシフトレジスタＳＲ
部に流出しないようにしている。

【００３３】（ｂ）は積分の終了動作を示す。バリアゲ
ートＢＧの電位がＬとされ、バリアゲートＢＧが閉めら
れてフォトダイオードＰＤで発生した電荷が蓄積部ＳＴ
に流入するのが防がれる。蓄積部ＳＴの供給電位がＬと
され、蓄積部ＳＴでの暗電流の発生が抑制される。この
状態で或る程度の時間画素データが保持される。

【００３４】（ｃ）は読出開始時の状態を示す。（ｂ）
の状態からシステムコントローラ（マイコン）のデータ
読出要求に応じてシフトゲートＳＨの電位がＨとされ、
シフトゲートＳＨが開けられ、蓄積電荷がＳＲ部に転送
される。ＳＲ部に転送された蓄積電荷は、転送クロック
φ₁、φ₂によってアナログ部へ転送される。

【００３５】なお（ｄ）は積分クリア動作が行なわれて
いる状態での供給電位図である。図９は低輝度積分（以
下ＰＤ積分という）モードにおける供給電位図である。
（ａ）は積分クリア動作が行なわれた後の積分中の状態
を示す。発生電荷が蓄積部ＳＴで蓄積される高輝度積分
モードとは異なり、バリアゲートＢＧの電位がＬとさ
れ、バリアゲートＢＧが閉じられる。フォトダイオード
ＰＤ上で電荷蓄積が行なわれる。

【００３６】（ｂ）は（ａ）に示した積分期間中に蓄積
部ＳＴで発生した暗電荷を信号ＳＨ，ＲＣＧ，ＳＴＩＣ
ＧをＨとして電源ＯＤに排出する。

【００３７】（ｃ）は（ｂ）において蓄積部ＳＴで発生
した暗電荷を排出した後の状態を示す。バリアゲートＢ
Ｇの電位がＨとされ、バリアゲートＢＧが開けられ、蓄
積部ＳＴに蓄積電荷が転送される。このときシフトゲー
トの電位ＳＨをＬとして、蓄積部ＳＴに転送された電荷
がＳＲ部に流出しないようにする。

【００３８】（ｄ）は（ｃ）において蓄積電荷を蓄積部
ＳＴに転送した後の状態を示す。バリアゲートＢＧの電
位がＬとされ、バリアゲートＢＧが閉じられ、フォトダ
イオードＰＤ部で以後に発生した電荷が蓄積部ＳＴに流
入しないようにされる。また、蓄積部ＳＴの供給電位が
Ｌとされ、蓄積部ＳＴでの暗電流の発生が抑制される。
これ以後は高輝度積分モードと同じである。なお積分ク
リア動作は図８の（ｄ）と同じである。

【００３９】以上のように低輝度積分（ＰＤ積分）モー
ドでは、積分終了動作が高輝度積分（ＳＴ積分）モード
に比べて複雑である。したがって高輝度時には積分終了
の遅れにより、過剰積分が行なわれるという場合があ
る。しかし、フォトダイオードＰＤ部での暗電流が蓄積
部ＳＴに比べて小さいため、被写体輝度が低い場合には
積分終了遅れの影響は小さく有利である。このために、
以上述べた２種類の積分モードが使い分けられている。

【００４０】図１０は色検出素子およびモニタ画素の配
置図である。色検出素子は図示したように、基準部画素
列の両端に緑（Ｇ）、赤（Ｒ）フィルタ付の画素が配置
されている。また参照部画素列の両端に青（Ｂ）、赤外
（Ｉ．Ｒ）フィルタ付の画素が配置されている。それぞ
れが基準部、参照部の上側を覆うように延びている。こ
こで各色検出素子の画素面積は他の画素と同じ大きさで
ある。これによって、イメージセンサが見ている光源の
色温度を検知し、各波長における焦点移動を補正し、焦
点検出精度が向上される。また、各色検出素子の出力に
よって、肌色被写体（人物）を検知することも可能とな
る。なお、この肌色被写体（人物）を検出する方法につ
いても後述する。

【００４１】図１０に示すように、イメージセンサの基
準部および参照部にはそれぞれ４種類のモニタ画素Ｍ１
（Ｍ１′）〜Ｍ４（Ｍ４′）が配置されている。これら
はマイコンによって選択使用が可能である。またこの４
種類のモニタ画素はそれぞれ同一面積になるように構成
されている。この理由はどのモニタ画素を用いてもその
モニタ画素が覆っている部分の画素出力が適正レベルに
なるようにするためである。

【００４２】モニタ画素Ｍ１（Ｍ１′）は通常使用され
るモニタ画素で、画素エリア全体の光電変換出力をモニ
タしている。しかし、主被写体の周囲に非常に輝度の高
い被写体があった場合（たとえば逆光時等）、モニタ画
素Ｍ１（Ｍ１′）を使用すると、明るい部分の影響で主
被写体に対する画素出力が適正レベルに達する前にイメ
ージセンサの積分が終了してしまう。したがって、正し
い測距ができない。つまり、主被写体が暗く、コントラ
ストが低いため測距不能となり、明るい部分（主被写体
でない部分）に対してカメラが合焦してしまうという問
題点が生じる。

【００４３】本発明においては、このような不具合を防
止し、主被写体に正しく合焦することができるピント検
出用の光電変換装置を提供することを目的としている。
つまり、マイコンで主被写体が中心部にあると判断され
たときは、モニタ画素Ｍ２（Ｍ２′）をマイコンが選択
してそのモニタ出力で積分が行なわれる。その結果主被
写体に対する画素出力が適正レベルとされる。このと
き、明るい部分はオーバフローしてしまうため、測距は
主被写体出力波形部分のみで行なわれる。そして主被写
体に対して正しく合焦させることができる。同様に主被
写体が右側にあればモニタ画素Ｍ３（Ｍ３′）が用いら
れ、左側にあればモニタ画素Ｍ２（Ｍ２′）が使用され
る。その結果、精度良く主被写体に対して合焦ができる
ピント検出用光電変換装置が提供できる。

【００４４】なお図１０に示したフォトダイオードＰ
Ｄ、バリアゲートＢＧ、蓄積部ＳＴ、シフトゲートＳ
Ｈ、シフトレジスタＳＲ、信号端子ＲＣＧ、ＯＤはそれ
ぞれ図９の同一符号部分に対応している。

【００４５】（１）第１の実施例（２端子出力タイ
プ）第１の実施例においては、イメージセンサのセンサ出力
が２端子に分けて出力される。図１１はＳＴ積分におけ
る２端子出力タイプのタイムチャートである。まず積分
開始信号ＩＳＴに長めのＨパルスが入力される。その結
果不要電荷を排出するために信号ＢＧ_iにＬレベルが、
シフトゲートＳＨにＨの電位が印加され、かつレジスタ
クリアゲートＲＣＧにＨの電位が印加される。その間に
短い読出開始信号ＲＳＴパルスが２回入力される。これ
によってオートゲイン回路（以下ＡＧＣ回路と略す）が
リセットされる。そして信号ＩＳＴパルスの立下がりで
シフトゲートＳＨにＬの電位が印加され、シフトゲート
ＳＨが閉じられることによって積分が開始される。

【００４６】このとき信号ＲＳＴの立下がりでモード端
子ＭＤ２、ＭＤ３を使ってモニタの選択が行なわれる。
また信号ＩＳＴの立下がり時に、端子ＭＤ２によって積
分モードが設定され、端子ＭＤ３で第６、第７アイラン
ドの切換えが行なわれる。モニタ選択とは、図４に示す
モニタ画素Ｍ１（Ｍ１′）〜Ｍ４（Ｍ４′）のうちのど
のモニタ画素を使用するかをマイコンが設定することを
言う。積分モード設定とは、ＳＴ積分とＰＤ積分とをマ
イコンが前回の積分時間によって設定することを言う。
すなわち、前回の積分時間が所定値よりも短かったとき
は（被写体が高輝度時）、ＳＴ積分が行なわれ、長かっ
たとき（低輝度時）はＰＤ積分が設定される。第６、第
７アイランドの切換えとは、通常画素列（第６アイラン
ド）と赤フィルタ画素列（第７アイランド）とを補助光
の使用の有無によって切換えることを言う。

【００４７】次に積分終了について説明する。信号ＩＳ
Ｔの立下がりにより積分が開始され、入射光量に応じて
モニタレベルが降下する。このレベルが或る時間内に或
る一定のしきい値を下回ったとき、イメージセンサに対
する入射光量が十分になったとしてＡＧＣの積分終了信
号であるＦＬＧ−Ｄ_iが反転され、信号ＢＧ_iがＨにさ
れ、バリアゲートＢＧ_iの電位がＬにされて積分が終了
する。そして信号ＡＤＴが立下げられる。他のアイラン
ドがまだ積分終了になっていなかったときは、一定時間
経過後信号ＡＤＴが立上げられ、次の積分終了に備えら
れる。

【００４８】次に強制終了について説明する。ＡＦシス
テムにおいては、撮影者に不快感を与えない程度の時間
でレンズは合焦位置に駆動されねばならない。そのた
め、本システムでは最大積分時間を決めている。したが
って、積分時間が最大積分時間に達したとき、マイコン
が強制的に積分終了を行なう。まず、マイコンが積分の
強制終了を行なわせるために信号ＣＢＧをＨにする。そ
れによってＣＣＤに対し積分終了が伝達される。する
と、ＣＣＤは信号ＢＧ_iをＨとして、バリアゲートＢＧ
_iの電位をＬとしてフォトダイオード部ＰＤから蓄積部
ＳＴへの電荷の流入を阻止することによって積分を終了
して、信号ＡＤＴをＬとする。本タイムチャートでは、
４つのアイランドのうちの１つが自然終了され、残りの
３つが強制終了される。ＣＣＤがすべてのアイランドの
積分終了動作を終了した後、マイコンが信号ＲＳＴパル
スを入力して読出動作に移る。

【００４９】次にＰＤ積分について図１２を参照して説
明する。積分開始動作はＳＴ積分とほぼ同じであるが、
図９に示すような信号ＢＧの操作をする必要があるた
め、信号ＩＳＴパルスの立下げと同時に信号ＢＧ_iがＨ
とされる。積分クリア後、発生電荷をフォトダイオード
ＰＤ部に蓄積する。このときシフトゲート信号ＳＨ_iは
Ｈのままにし、蓄積部ＳＴで発生した暗電荷がシフトレ
ジスタ部ＳＲに排出される。

【００５０】自然終了は信号ＦＬＧ−Ｄ_iがＨとなった
とき、ＳＴ積分では信号ＢＧ_iがＨとされ、信号ＡＤＴ
がＬとされる。これに対しＰＤ積分では、バリアゲート
ＢＧを開ける前にシフトゲートＳＨを明けて蓄積部ＳＴ
で発生した不要電荷が排出され、その後シフトゲートＳ
Ｈを閉じた後バリアゲートＢＧが開かれる。その結果発
生電荷がフォトダイオード部ＰＤより蓄積部ＳＴに移さ
れ、バリアゲートＢＧが閉じられて積分が終了される。
このために、マイコンは信号ＦＬＧ−Ｄ_iがＨとなった
後、信号ＳＨをＬとして信号ＡＤＴをＬとする。その
後、信号ＢＧ_iがＬとされ、一定時間後（１００μｓ）
信号ＢＧ_iがＨとされる。この１００μｓの間にフォト
ダイオード部ＰＤから蓄積部ＳＴへ電荷が転送される。

【００５１】強制終了もＳＴ積分と同様に行なわれる。
信号ＣＢＧがＨとされ、その後の動作は自然終了と同じ
である。全アイランドの積分終了後、信号ＲＳＴパルス
を入力することにより、読出動作が開始される。

【００５２】次に図１３〜図１５を参照して２端子入力
タイプの読出動作について説明する。図１５の２端子出
力タイプのブロック図に示すように、ＣＣＤからのアナ
ログデータは、端子Ｖ_out1、端子Ｖ_out2から出力され
る。一方Ａ／Ｄコンバータの入力は１本とする。端子Ｖ
_out1、Ｖ_out2の出力を１画素ずつ交互に入力を切換えて
Ａ／Ｄ変換する。またＡ／Ｄの入力が２本あれば、同時
にＡ／Ｄコンバータに入力される。

【００５３】図１３に示すように、２端子出力タイプに
おいては、信号ＲＳＴパルス入力後、モード端子ＭＤ１
がＨとされ、ＡＦセンサはデータダンプモードにされ
る。画素データ出力のタイミング信号であるＡＤＴ信号
（ＡＤＳ信号）に同期して、端子Ｖ_out1から第５アイラ
ンドのデータが出力され、端子Ｖ_out2より第６または第
７アイランドのデータが出力される。このとき、黒基準
部画素出力のときに信号ＣＢＧがＬとされることによっ
て、黒基準出力がサンプルホールドされる。このように
黒基準出力がサンプルホールドされるのは次の理由によ
る。ＣＣＤの暗電流は温度に比例して増加する。したが
って、アルミ遮光を施された黒基準部画素が全画素の代
表として光電変換出力から差し引かれる。その結果、暗
電流部分を除いた実際の光電変換出力のみが出力され
る。また、基準部画素出力あるいは参照部画素出力が出
力されるときには、信号ＩＳＴがＨにされることによ
り、端子Ｖ_outからの出力が温度データ出力から画素デ
ータ出力に切換えられる。

【００５４】読出開始信号入力ＲＳＴ端子は、入出力切
換端子であり、信号ＭＤ２とＩＳＴによってＡＧＣ５
１、ＡＧＣ５２、ＡＧＣ６１、ＡＧＣ６２を切換えて出
力する。またデータダンプ期間中に他からの割込みが入
った場合に、その処理を優先的にするときは、信号ＩＳ
ＴがＨのとき、信号ＭＤ３をＨにすることにより入力ク
ロックパルスをストップする。そしてデータダンプが中
断される。なおここでＡＧＣ５１，ＡＧＣ５２とは、第
５アイランドＩＳ５からのＡＧＣ信号の２ビットデータ
を示し、１と２はそれぞれ第１番目のデータおよび第２
番目のデータを表わす。

【００５５】基準部、参照部の画素出力の読出しが終了
すると、信号ＭＤ１がＬとされ、信号ＲＳＴパルスが入
力されることにより、次の画素出力、つまり第２、第４
アイランドＩＳ２、ＩＳ４の画素データが読出される。
その読出し方は第５、第６アイランドＩＳ５、ＩＳ６の
場合と同じである。

【００５６】次に第１、第３アイランドＩＳ１、ＩＳ３
の出力が読出される。本実施例では、上記のように読出
されるアイランドの順序が予め定められていて、信号Ｒ
ＳＴパルスが入力されるたびに変化していく。なお画素
出力信号Ｖ_out1，Ｖ_out2，外部出力信号ＡＤＴと内部信
号φ₁，φ₂，ＲＳ，ＡＲＳ，Ｓ／Ｈとの関係が図１４
に示されている。ここで、φ₁，φ₂はＣＣＤの転送ク
ロック、ＲＳはＣＣＤの出力部のリセット信号、ＡＲＳ
は出力アンプのリセット信号、Ｓ／Ｈは出力信号Ｖ_out
をサンプルホールドする信号である。

【００５７】図１６は２端子出力タイプのＡＦセンサの
詳細およびその周辺を示すブロック図である。図１６を
参照して２端子出力タイプのデバイス構成について説明
する。ピント検出用の光電変換装置は、被写体からの信
号を検出するためのＡＦセンサ１７と、ＡＦセンサ１７
を制御するためのＡＦコントローラ３０と、ＡＦセンサ
１７およびＡＦコントローラ３０に駆動のための電位を
供給するＤＣ／ＤＣコンバータ５１とを含む。ＡＦセン
サ１７は、ＣＣＤで構成された第５図で説明した７つの
アイランドＩＳ１〜ＩＳ７を含む。各々のアイランドを
構成しているＣＣＤには、ＣＣＤへの電荷の蓄積を検出
するためのモニタ画素が設けられている。各々のモニタ
画素からの出力は輝度判定回路５３に入力される。また
各々のアイランドからの出力信号は切換コントロール回
路５４に入力される。但し第６アイランドＩＳ６と第７
アイランドＩＳ７とは先に説明したように切換えられて
用いられるように回路は構成されている。各々の輝度判
定回路５３からの出力はコントロール回路５２に入力さ
れる。また切換コントロール回路５４には、コントロー
ル回路からの信号が入力される。各々の切換コントロー
ル回路５４からは、ＣＣＤ出力処理回路５５、５６を介
して端子Ｖ_out1、Ｖ_out2を経てＡＦコントローラ３０へ
積分結果が出力される。なお、ＣＣＤ出力処理回路５５
からの出力信号には、温度検出回路５７からの補正信号
が印加される。

【００５８】ＤＣ／ＤＣコンバータ５１からＡＦセンサ
１７のコントロール回路へはＣＣＤのシフトレジスタＳ
Ｒを駆動するための電源電圧Ｖ_CC（１３Ｖ）が印加され
る。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１からＡＦセンサ１７のコ
ントロール回路５２およびＡＦコントローラ３０へは、
Ｖ_REF電源（５Ｖ）およびＧＮＤが供給される。ＡＦコ
ントローラ３０からＡＦセンサ１７のコントロール回路
５２へは、クロックパルスＣＰ、モード切換信号ＭＤ１
〜ＭＤ３、積分開始信号入力ＩＳＴ、読出開始信号ＲＳ
Ｔ、積分の強制終了信号ＣＢＧ、画素データ出力のタイ
ミング信号ＡＤＴが入力される。また光電変換された出
力信号Ｖ_out1、Ｖ_out2は、信号ＡＤＴに同期してＡＦコ
ントローラ３０のＡ／Ｄコンバータ３１に入力される。
ＡＦコントローラは、１画素ずつ入力を切換えて交互に
Ａ／Ｄ変換を行なう。

【００５９】次にこの発明に係るピント検出用光電変換
装置が適用されたカメラの動作について説明する。図１
７はこの発明に係るピント検出用光電変換装置が適用さ
れたカメラのメインフローを示すフローチャートであ
る。カメラ本体に設けられた図示のないメインスイッチ
Ｓ_Mがオンされる（ステップ＃１０１）とカメラシステ
ムがオンされる。次いで図示のないレリーズボタンが１
段押されたか否が判断される（ステップ＃１０２）。ス
テップ＃１０２でレリーズボタンが１段押されていない
とき（以下Ｓ１スイッチと略す）、メインスイッチＳ_M
がオフか否かが判断される（ステップ＃１０３、なお、
以下＃を省略する）。ステップ１０３でメインスイッチ
Ｓ_Mがオフであれば、カメラは動作を停止する（ステッ
プ１０４）。ステップ１０３でメインスイッチＳ_Mがオ
フでなければ、プログラムはステップ１０２へ戻る。

【００６０】ステップ１０２でＳ１がオンであれば、カ
メラ本体にレンズデータが入力され（ステップ１０
５）、以下に説明するＡＦサブルーチンが実行され（ス
テップ１０６）、測光および露出演算（以下ＡＥと略
す）が行なわれる（ステップ１０７）。次に図示のない
レリーズボタンが２段押されたか否か（以下Ｓ２スイッ
チと略す）が判断される（ステップ１０８）。ステップ
１０８でスイッチＳ２がオンされていれば、露出制御
（撮影）が行なわれ（ステップ１０９）、スイッチＳ１
がオフになるまで待って（ステップ１１０）、プログラ
ムはステップ１０２へ戻る。ステップ１０８でスイッチ
Ｓ２がオンでなければ、プログラムはステップ１０５へ
戻る。

【００６１】図１８は図１７のステップ１０６で示した
ＡＦサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
まずアイランドの全域を覆う第１モニタ（Ｍ１、Ｍ
１′）が選択され（ステップ１０００）、積分が行なわ
れる（ステップ１００５）。積分終了後、アイランド全
域のデータがダンプされ（ステップ１０１０）、測距演
算が行なわれる（ステップ１０１５）。次にアイランド
内のブロック間で主被写体が判別され（ステップ１０２
０）、測距のために使用されるブロックが決められる。
これに対して、モニタの選択が正しいかどうかが判断さ
れ（ステップ１０２５）、正しければそのままレンズが
駆動される（ステップ１０３０）。ここでモニタの選択
が正しいか否かは検出された輝度分布データから判断さ
れる。モニタの選択が間違っていたら、主被写体を含む
ブロックに対応したモニタを選択するためにプログラム
はステップ１０３０へ進む。すなわち、ステップ１０２
５でモニタの選択が間違っていた場合は、主被写体の存
在するブロックを求めてそのブロックに対応するモニタ
を選択し直す（ステップ１０３０、１０３５、１０４
０、１０４５）。そして積分がやり直される（ステップ
１０５０）。積分終了後、データダンプが行なわれ（ス
テップ１０５５）、主被写体の存在するブロックのみで
測距演算が行なわれる（ステップ１０６０、１０６５、
１０７０）。その後プログラムはステップ１０３０へ進
みレンズが駆動されレンズが合焦位置へ移動される。

【００６２】すなわちこの発明によれば、被写体の輝度
を測定する１ラインで構成されたＣＣＤにおいて、図１
０に示すようにＣＣＤを複数のブロックに分割し、各ブ
ロックに対応した位置の近くに各々のブロックに対応す
る複数のモニタが配置される。ＣＣＤからの出力信号が
モニタされ、アイランドの全域を覆う第１モニタからの
信号では主被写体がはっきりしないときは、主被写体の
存在するブロックを求めてそのブロックに対応するモニ
タの選択が行なわれる。すなわち、主被写体に合わせた
積分制御が行なわれるため、逆光時に主被写体が低輝度
であっても、背景の高輝度コントラスト被写体に引張ら
れずに暗い被写体に対しても正しくピント合わせができ
る。

【００６３】次にＡＦサブルーチンの別の実施例につい
て説明する。図１９はＡＦサブルーチンの別の実施例を
示すフローチャートである。まずアイランドの全域を覆
う第１モニタ（Ｍ１、Ｍ１′）が選択され（ステップ１
１００）、積分が行なわれる（ステップ１１０５）。積
分終了後アイランド全域のデータがダンプされ（ステッ
プ１１１０）、各ブロックの輝度が調べられ（ステップ
１１１５）、他ブロックに対して極端に低レベルのブロ
ックがあるかどうかが調べられる（ステップ１１２
０）。低レベルのブロックがなければ（ステップ１１２
０でＮＯ）、各ブロックごとに測距演算が行なわれ（ス
テップ１１２５）、主被写体が判別され（ステップ１１
３０）、レンズが駆動される（ステップ１１３５）。そ
の結果レンズは合焦位置に移動される（ステップ１１９
８）。ステップ１１２０で他のブロックよりも極端に低
レベルのブロックがあったときは、低レベルブロック以
外のブロックの画素データがメモリに格納され（ステッ
プ１１４５）、低レベルブロックに対応したモニタが選
択し直される（ステップ１１５０、ステップ１１５５、
ステップ１１６０、ステップ１１６５）。その後再積分
が行なわれ（ステップ１１７０）、データダンプが行な
われる（ステップ１１７５）。次に低レベルブロックの
みの測距演算が行なわれ（ステップ１１８０、ステップ
１１８５、ステップ１１９０）、焦点ずれ量が算出され
る（ステップ１１９５）。また低レベルブロック以外の
メモリに格納された画素データによって測距演算が行な
われ（ステップ１１９５）、焦点ずれ量が算出される。
求められたそれぞれの焦点ずれ量から主被写体の判別が
行なわれ（ステップ１１４０）、レンズ駆動が行なわれ
（ステップ１１３５）、レンズは合焦位置に駆動される
（ステップ１１９８）。

【００６４】図１９に示したＡＦサブルーチンの別の実
施例においては、３つのブロックについて輝度が判定さ
れ、たとえば逆光等で主被写体が黒くなっているような
低レベルブロックがあった場合には、その低レベルブロ
ック以外のブロックの測距演算結果から主被写体が判別
されそれに基づいてレンズが合焦位置に駆動される。

【００６５】次にモニタの配置の変形例を図２０を参照
して説明する。図２０は図１０に対応する図である。図
１０と図２０との違いは、アイランドの全域を覆う第１
モニタＭ１、Ｍ１′がＣＣＤの画素に近い側に配置され
ている点である。また図２０にはさらに画素列のブロッ
ク分けの一例が示されている。図２０を参照して、基準
部および参照部はそれぞれＡ、Ｂ、Ｃの３つのブロック
に分けられており、各々のブロックに対応した位置にモ
ニタが配置されている。すなわち、ブロックＡに対して
はモニタＭ３、Ｍ３′が、ブロックＢにはモニタＭ２、
Ｍ２′が、ブロックＣにはモニタＭ４、Ｍ４′がそれぞ
れ設けられている。各々のモニタは基準部、参照部それ
ぞれに対応する位置に同じものが配置されており、各々
は配線上結ばれている。この理由は、少なくともピント
が合ったときには、適性ゲインが得られるようにするた
めである。

【００６６】（２）第２の実施例（１端子出力タイ
プ）次に１端子出力タイプのピント検出用光電変換装置につ
いて説明する。１端子出力タイプの光電変換装置はＡＦ
センサ１７からの出力端子が１つしかないものである。
したがって、第１の実施例で説明した端子出力タイプの
光電変換装置においてＡＦセンサ１７からの出力信号Ｖ
_out2がない場合に対応する（図１６参照）。

【００６７】図２２〜図２５を参照して、１端子出力タ
イプのタイムチャートについて説明する。基本的にＣＣ
Ｄの駆動方法は２端子出力タイプと同じであるが、６ア
イランド分の画素出力を１端子よりすべて出力するとデ
ータダンプ時間が非常に長くなり、ＡＦシステムとして
は不適当である。そのため、第１回目の測距のときに
は、図２８（Ｂ）に示すように転送クロックφ₁、φ₂
を通常（図２８（Ａ））の２倍速にし、シフトゲート信
号ＳＨを２画素出力に対し１回出力する。したがって、
２画素分のデータが１画素分のデータとしてハード的に
加算して出力される。これによって、見かけ上、画素数
が半減したものと等価になり、データダンプ時間が通常
の２分の１になる。

【００６８】このモードを用いれば後に図２１で説明す
るように、第１回目の測距により主被写体のあるアイラ
ンドが求められた後、第２回目からの測距は、主被写体
のあるアイランドのみか、またはそのアイランドを含む
複数アイランドのみを指定して通常速でデータが読出さ
れる。その結果、データダンプ時間の短縮と高精度の測
距が可能になる。

【００６９】積分開始時のモード設定は、図２２に示す
ようにモード信号ＭＤ２、ＭＤ３、ＭＤ４を使って積分
開始信号ＩＳＴの立下がりで設定する。このモード設定
は第１の実施例で示したような方法によって行なわれて
もよい。また読出アイランドの設定もモード信号ＭＤ
２、ＭＤ３、ＭＤ４を用いて行なわれる（図２６参
照）。

【００７０】図２３を参照して１端子出力タイプのＳＴ
積分のタイムチャートを説明する。先に説明したように
積分開始信号ＩＳＴの立下がりによってモード信号ＭＤ
２、ＭＤ３、ＭＤ４を用いてモニタの選択、積分モード
の選択、第６、第７アイランドの選択等が行なわれる
（第２５図参照）。モード信号ＭＤ２と、積分強制終了
信号ＣＢＧの立上がりとで読出速度の設定が行なわれ
る。読出開始信号ＲＳＴとモード信号ＭＤ２、ＭＤ３、
ＭＤ４で読出アイランドの選定が行なわれる。

【００７１】バリアゲート信号ＢＧ_i、シフトゲート信
号ＳＨ_iの信号設定とそれに伴う動作は第１の実施例の
場合と同じである。自然終了の方法も同じである。強制
終了動作も第１の実施例の場合と同じように、積分の強
制終了信号ＣＢＧをＨにすることによって行なわれる
が、このときモード信号ＭＤ２によって読出速度（通常
速読出しまたは倍速読出し）の切換えが設定される。次
に読出開始信号ＲＳＴパルスが入力され、読出アイラン
ドが先に述べたように選択され、読出したいアイランド
がマイコンにより指定される。ＰＤ積分（図２３参照）
についても、ＳＴ積分の場合に準じている。データダン
プ（図２４参照）についても基本的には２端子出力タイ
プの場合と同じである。読出開始信号ＲＳＴパルス入力
時に読出アイランドを設定することにより、データダン
プ時間が長くなるという問題点の解消を図っている。

【００７２】図２７は２倍ピッチの高速読出しが行なわ
れる場合の高速読出回路を示す図である。この高速読出
回路を用いると、オートゲイン信号ＡＧＣは、読出モー
ドが通常読出しのときＸ１、Ｘ２、Ｘ４、Ｘ８であった
ものが、高速読出モードにされるとそれぞれＸ０．５、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ４になる。

【００７３】次に１端子出力タイプのＡＦサブルーチン
のフローチャートについて説明する。図２９は１端子出
力タイプのＡＦサブルーチンのフローチャートであり、
第１の実施例の図１８に対応する。最初画素列全体を覆
っているモニタ画素Ｍ１、Ｍ１′が指定され（ステップ
２０００）、積分モードとしてＰＤ積分が設定される
（ステップ２００５）。そして第６または第７アイラン
ド内のうちの第６アイランドが指定され（ステップ２０
１０）、電荷蓄積（積分）が開始される（ステップ２０
１５）。積分終了後、積分時間のチェックが行なわれ
（ステップ２０２０）、積分モードが不適正なら（ステ
ップ２０２０でＮＯ）、積分がやり直され、適性であれ
ば、読出速度が倍速読出速度に設定され（ステップ２０
２５）、全アイランドが順次指定されてデータダンプが
行なわれる（ステップ２０３０、ステップ２０３５）。
輝度分布が確認されてモニタ設定が適正であれば（ステ
ップ２０４５）、測距演算にプログラムは移行する（ス
テップ２０５０）。モニタ設定が不適正ならば（ステッ
プ２０４０でＮＯのとき）、主被写体が含まれると思わ
れる画素ブロックに対応するモニタ画素を設定し直して
積分がやり直される。測距演算（ステップ２０５０）、
平均処理（ステップ２０５５）、最近優先（ステップ２
０６０）などのアルゴリズムによって、ピントずれ量が
求められ（ステップ２０６５）、レンズが合焦位置に駆
動される（ステップ２０７０）。主被写体に対して続け
て測距が行なわれるときには、主被写体の含まれる画素
列のみが読出され、そのアイランドが指定されて測距が
行なわれる。

【００７４】なお第２の実施例における第１の実施例の
図１６に対応するデバイス構成図としては、図１６にお
いてＶ_out2の出力端子が省略されるだけであるので図示
は省略する。

【００７５】次に倍速モードにおける実施例について説
明する。ここで倍速モードとは、データの読出しを通常
読出しの場合よりも速く行なうことを言う。図２１は倍
速モードを使った場合のＡＦサブルーチンを示すフロー
チャートである。ステップ１２００において最初の測距
であるか否かが判断され、最初の測距であれば全アイラ
ンドを使った多点測距が行なわれる（ステップ１２０
５）。ステップ１２０５でＣＣＤの全アイランドの積分
が行なわれ、データ出力のモードが高速モード（倍速モ
ード）にセットされ（ステップ１２１０）、全アイラン
ドのデータダンプが行なわれる（ステップ１２１５）。
次にアイランド別の測距演算が行なわれ（ステップ１２
２０）、各アイランドの測距結果から主被写体がどのア
イランドに存在するかの判定が行なわれ（ステップ１２
２５）、使用すべきアイランドが決定される（ステップ
１２３０）。次に使用するアイランドのピントのずれ量
からレンズ駆動量が計算され（ステップ１２３５）、そ
の分レンズが駆動される（ステップ１２４０）。

【００７６】ステップ１２０５で測距が２回目以降であ
ると判断されたときは、前回決めた指定アイランドの測
距が行なわれる。すなわち、指定アイランドの積分が行
なわれ（ステップ１２４５）、データ出力モードが高速
から通常速モードに切換えられ（ステップ１２５０）、
指定アイランドのデータがダンプされる（ステップ１２
５５）。次いで測距演算が行なわれ（ステップ１２６
０）、ピントずれ量からレンズ駆動量が求められ（ステ
ップ１２６５）、プログラムはステップ１２４０に進
む。

【００７７】なおここで２回目以降の測距時に、指定ア
イランドのみの積分が行なわれているが、図１９、図２
０で示したように、全アイランドについて積分が行なわ
れてもよい。

【００７８】（３）第３の実施例（１端子出力タイプ
でかつアイランドが４つである場合）次にこの発明の第３の実施例について説明する。第３の
実施例においては、出力端子は第２の実施例の場合と同
じであるが、焦点検出のためのアイランドの数が７つか
ら４つに減らされている。

【００７９】この実施例における４つのアイランドはそ
れぞれ、第１１〜第１４アイランドＩＳ１１〜ＩＳ１４
とする。

【００８０】図３０はこの発明の第３の実施例に係るデ
バイス構成図であり、図３１はこの発明の第３の実施例
におけるモニタ画素のレイアウト図でありり、図３２は
第３の実施例に係るデバイスの各端子のタイミングチャ
ートである。

【００８１】図３０は第１実施例の図１６に対応し、図
３１は図４（Ａ）に対応し、図３２は図１１および図１
２に対応する。

【００８２】図３２を参照して、モード信号ＭＤ１がＬ
とされ、積分モードが設定され、積分開始信号ＩＳＴが
Ｈの間に読出開始信号ＲＳＴパルスが２回入力され、Ａ
ＧＣ回路がリセットされる。このとき、読出開始信号Ｒ
ＳＴパルスの立下がりでモード信号ＭＤ２、ＭＤ３を用
いてモニタ設定が行なわれる。積分開始信号ＩＳＴパル
スの立下がりでモード信号ＭＤ２により積分モードが設
定され、モード信号ＭＤ３で読出速度が設定され、積分
が開始される。積分開始信号ＩＳＴパルスが立下がって
一定時間経過後、モード信号ＭＤ２、ＭＤ３の入出力が
切換えられ、これらの出力端子が出力端子となる。これ
らの出力端子ＴＡＴ、ＭＤ２、ＭＤ３、ＡＤＴを用いて
各アイランドの積分情報がパラレルに出力される。図示
のないＡＦコントローラは、ＴＩＮＴの４つのパラレル
出力がそれぞれＬになるのを割込みを許可することによ
って待っている。したがって各アイランドの積分終了信
号ＴＩＮＴがＬになった順番と積分時間をＡＦコントロ
ーラはチェックすることができる。すべてのＴＩＮＴ信
号が入力されか、一定時間経過によって積分が強制終了
されるときに、第１の読出開始信号ＲＳＴが入力され
る。この信号の入力によってモード端子ＭＤ２、ＭＤ３
が入力ピンとして指定され、続く第２の読出開始信号Ｒ
ＳＴパルスの入力によってこれらのピンによって読出ア
イランドが設定され、データの読出しが開始される。次
にモード信号ＭＤ１がＨとされ、データダンプモードが
設定される。ＡＤＴ出力信号ＡＤＴパルスに同期して、
画素データが信号出力端子Ｖ_outから出力される。デー
タが不要画像データを表わすときは、積分開始信号ＩＳ
ＴがＬとされ、信号出力端子Ｖ_outから温度データが出
力される。黒基準部画素出力が出力されるときには、読
出開始信号ＲＳＴがＨとされ、黒基準出力データがサン
プルされ、ホールドされる。次に基準部画素が出力され
るときには、積分開始信号ＩＳＴがＨとされ、信号出力
端子Ｖ_outからは画素データが出力される。またデータ
ダンプ中、ＡＦコントローラが他の仕事をするためにデ
ータの取込みが不可能な場合がある。このような場合に
は信号ＴＡＴがＨとされ、データダンプが中断される。

【００８３】（４）補助光モード次に第１の実施例で述べた補助光成分（赤外光）で測距
する場合について説明する。図３３は補助光を発生する
補助光ＬＥＤの発光波長との発光強度の関係を示す図で
ある。図３３を参照して、補助光は６９５ｎｍの波長で
ピークを持つスペクトル特性を有している。

【００８４】図３４は波長とその波長に対するＡＦセン
サを構成するＣＣＤセンサの分光感度との関係を示す図
である。定常光で測距が行なわれた場合に、まわりの白
い光による影響を受けないように補助光のみによって測
距が行なわれる。このときはＣＣＤの検知部に補助光成
分のみを測距するための赤色フィルタが設けられてい
る。また、積分を制御するモニタ素子にも赤色フィルタ
が設けられている。これはセンサの受光光量とモニタの
受光光量とを合わせるためである。図３４には図３３に
示した補助光ＬＥＤの発光波長が点線で示されている
が、このように赤外カットフィルタと赤色フィルタとで
形成されたバンドパスフィルタによって作られたＣＣＤ
の感度の高い部分で補助光が検知されるため、外光の影
響を受けずに測距が行なわれる。なお、赤色フィルタの
透過帯域を補助光のスペクトル分布に合わせて変えると
より効果的である。

【００８５】次に補助光モードにおけるＡＦサブルーチ
ンについて説明する。図３５は補助光モードにおけるＡ
Ｆサブルーチンを示すフローチャートである。まず第１
ないし第６アイランドＩＳ１〜ＩＳ６が使用され（ステ
ップ３０００）、積分が行なわれる（ステップ３００
５）。その結果がデータダンプされ（ステップ３０１
０）、第１〜第６のすべてのアイランドがローコンか否
かが判断される（ステップ３０１５）。すべてのアイラ
ンドがローコンでなければ（ステップ３０１５でＮＯの
とき）、コントラストが得られたアイランドのデ−タに
基づいて測距演算が行なわれる（ステップ３０２０）。
被写体のあるアイランドが選択され（ステップ３０２
５）、その位置へレンズが駆動され（ステップ３０３
０）、レンズは合焦位置に移動される（ステップ３０３
５）。ステップ３０１５ですべてのアイランドがローコ
ンであると判断されたときは、すべてのアイランドから
の出力信号が低輝度であるか否かが判断される（ステッ
プ３０４５）。すべてのアイランドからの出力信号が低
輝度であると判断されたときは（ステップ３０４５でＹ
ＥＳのとき）、補助光モードがセットされ（ステップ３
０５０）、図示のない補助光回路が駆動される。そし
て、第６アイランドおよび第７アイランドのうち補助光
用の赤色フィルタ付きの第７アイランドＩＳ７が選択さ
れ（３０５５）、積分が行なわれ（ステップ３０６
０）、データがダンプされる（ステップ３０６５）。そ
の後全アイランドがローコンか否かが再度判断され（ス
テップ３０７０）、全アイランドからのデータがローコ
ンでないとき（ステップ３０７０でＮＯのとき）、第７
アイランドＩＳ７で得られたデータに基づいて測距演算
が行なわれ（ステップ３０７５）、ピントずれ量に基づ
いてレンスが合焦位置へ移動される（ステップ３０３
０、ステップ３０３５）。ステップ３０７０で全アイラ
ンドがローコンであると判断されたときは、ローコンス
キャンが行なわれ（３０８０）、プログラムが再びステ
ップ３０００へ戻る。

【００８６】（５）色検出素子およびそれを用いた主
被写体の存在するアイランドの判別次に第１の実施例の図１０の説明で述べた色検出素子お
よびそれを用いた主被写体のあるアイランドの判別方法
について説明する。図３６は色検出素子に用いられる色
素フィルタの形成方法を説明するための図である。この
色検出素子はＲ、Ｇ、Ｂの３原色からなる色素フィルタ
がオンエア方式によって形成されたものである。オンエ
ア方式とは、ＣＣＤのウエハプロセスが完了したウエハ
上に、ベース層という透明レジスタを塗布することによ
って形成される。この層はウエハプロセス中に発生した
ウエハの凹凸を改善するとともに、この後に続く染色レ
ジストとの密着性を改善する役割を果たす。この後通常
のＰＥＰ（ＰｈｏｔｏＥｎｇｒａｖｉｎｇＰｒｏｃ
ｅｓｓ）によって露光現像が行なわれる。

【００８７】図３６の（ａ）から（ｇ）のプロセスを経
て色素フィルタが形成される。露光現像の後、（ｂ）に
示すようにベース層の上に染色レジストが塗布されパタ
ーンが１つ１つ画素上に形成される。次にこのウエハが
緑色Ｇの染色液に浸漬され、乾燥されてＧ層が形成され
る。次に（ｃ）に示すように次の染色工程での混色を防
ぐために、再び透明レジストが塗布されパターニングさ
れる。この透明層は中間層と呼ばれる。次に（ｄ）に示
すように、Ｇ層を形成したのと同じように染色レジスト
が塗布されパターニングされる。次にこのウエハが赤色
Ｒ染色液に浸された後、乾燥される。この層がＲ層と呼
ばれる。次に（ｇ）に示すように各画素の上に発生して
いる凹状態を改善するため再び透明レジストが塗布され
る。次に（ｆ）に示すようにこの透明レジスト（第２の
中間層）の上に染色レジストが塗布されパターニングさ
れる。この層はＷ（白）層と呼ばれ、染色は行なわれな
い。この層はＲ層、Ｇ層の表面状態を改善し、色再現性
を良くするために用いられる。最後に（ｇ）に示すよう
に表面を保護するためのオーバコート層が形成され、カ
ラーＣＣＤイメージセンサの色フィルタが完成する。

【００８８】このようにして形成されたカラーＣＣＤイ
メージセンサの色フィルタのそれぞれの分光透過率特性
が図３７に示される。

【００８９】次に主被写体が存在するアイランドを検出
するための方法について説明する。主被写体は一般に人
物であるため、肌色が検出された領域に主被写体は存在
すると考えられる。したがって、以下にこの肌色を検知
するためのアルゴリズムについて説明する。色検出素子
Ｒ、Ｇ、Ｂ素子の出力比より各部位での色情報が検出さ
れ、全体の色出力比より光源の種類を判別し、さらに各
部位のデフォーカス量より像倍率情報を求め、この３つ
の情報より人物と考えられる部位が注視される。その部
位を主被写体として認識してオートフォーカスが施され
ば主被写体の位置が選択できる。

【００９０】まず色情報の検出について説明する。ほぼ
同じ位置にを睨む位置に配置されたＡＦセンサ上の１２
カ所に設けられた受光素子が赤、緑、青、赤外（以下
Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲと略す）のそれぞれの色素フィルタで
覆われる。ここで受光素子Ｒの出力をＶ_r、Ｇの出力を
Ｖ_g、Ｂの出力をＶ_b、赤外線ＩＲの出力をＶ_irとす
る。上記した１２カ所の受光素子の出力比Ｖ_r／Ｖ_b、
Ｖ_g／Ｖ_b、Ｖ_ir／Ｖ_bが求められる。これらが６アイ
ランドそれぞれの色情報とされる。次に光源の検出に
ついて説明する。人物の肌色は光源によりその反射波長
分布が異なる。このため、被写体の色情報を検出しただ
けでは不十分である。そこで、光源がどのような状態で
あるか検出する必要がある。上に述べた色情報より光源
が推定され、色情報の肌色しきい値に光源による補正が
加えられる。

【００９１】次に光源の推定方法について説明する。色
情報検出素子と同様に配置されたＩＲフィルタの出力と
Ｂフィルタの出力との比により光源が推定される。１２
カ所に設けられた色情報素子の出力のうちＩＲフィル
タ、Ｂフィルタの出力のそれぞれの出力の和を求め、そ
の和の比により光源が推定される。

【００９２】Ｒ（ｉｒ／ｂ）＝ΣＶ_iri／ΣＶ_bi（ｉ＝１〜４）この演算によって求められた比と肌色と検出できるレベ
ルと判定された光源の関係が図３８に示される。ここで
肌色と検出できるレベルにおけるＲ_g/bはＧの出力であ
るＶ_gとＢの出力であるＶ_bとの被を表わし、Ｒ_r/bは
Ｒの出力であるＶ_rとＢの出力であるＶ_bの出力との比
を示す。

【００９３】図３８に基づいてまずＲ_ir/bの値により光
源が推定され、推定された光源状態における肌色検出レ
ベル内に各ブロックの色検出情報が含まれるか否かがチ
ェックされることによって肌色ブロックの抽出が行なわ
れる。

【００９４】図３９は色フィルタ付画素を用いた場合の
ＡＦサブルーチンを示すフローチャートである。図３９
を参照して、色フィルタ付画素が用いられた場合にはま
ず全アイランドの積分が行なわれ（ステップ４００
０）、その結果に基づいて主被写体すなわち人物が存在
するアイランドの判別が行なわれる（ステップ４００
５）。次にその主被写体が存在するアイランドのデータ
を用いて測距演算が行なわれ（ステップ４０１０）、光
源の違いによるピントずれ量の補正が行なわれ（ステッ
プ４０１３）、ピントのずれ量が求められてレンズが駆
動され（ステップ４０１５）、レンズは合焦位置へ移動
される（ステップ４０２０）。

【００９５】次に図４０を用いて主被写体である人物が
存在するアイランドの判別サブルーチンを説明する。人
物アイランド判別サブルーチンにおいては、まずアイラ
ンドのナンバーであるとともにループナンバーとしてｎ
に６が設定される（ステップ４１１０）。次に第ｎ番目
のＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの出力データから先に述べた方法に
よって人の肌色の検知が行なわれる（ステップ４１１
５）。次に第ｎ番目のアイランドの出力データが肌色を
表わしているか否かが判断され（ステップ４１２０）、
肌色を表わしていればそのｎが所定のメモリに記憶され
（ステップ４１４０）、そうでない場合はｎから１が減
算されてこのｎが０になるまで以上の判定が繰返される
（ステップ４１２５、ステップ４１３０）。その後記憶
されたｎのうち、カメラに近いアイランドが選択される
（ステップ４１３５）。以上のようにして主被写体すな
わち人物のいるアイランドが判別され、そこが所望のア
イランドであるとしてそのアイランドの出力データが適
正値になるようにＡＦセンサは積分を行なう。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るピント検出用光電変換装置を用
いたカメラの焦点検出光学系を示す斜視図である。

【図２】図１に示した焦点検出光学系の原理説明図であ
る。

【図３】本発明が適用されたカメラにおけるファインダ
内表示を示す図である。

【図４】この発明に係る光電変換装置に用いるＣＣＤチ
ップの詳細を示す図である。

【図５】図４に示したＣＣＤチップにおける基準部の分
割領域を示す説明図である。

【図６】ＣＣＤチップにおける各分割領域についてのシ
フト量を示す説明図である。

【図７】この発明に係る光電変換装置を実現するＡＦセ
ンサとＡＦコントローラのブロック回路図である。

【図８】この発明の適用された光電変換装置の異なる積
分モードを示す説明図である。

【図９】この発明の適用された光電変換装置の異なる積
分モードを示す説明図である。

【図１０】この発明に係る色検出素子およびモニタの配
置を示す図である。

【図１１】この発明の第１の実施例に係るタイムチャー
トである。

【図１２】この発明の第１の実施例に係るタイムチャー
トである。

【図１３】この発明の第１の実施例に係るタイムチャー
トである。

【図１４】この発明の第１の実施例に係るタイムチャー
トである。

【図１５】この発明の第１の実施例に係る２端子出力タ
イプの要部を示すブロック図である。

【図１６】この発明の第１の実施例に係る光電変換装置
の要部ブロック図である。

【図１７】この発明の第１の実施例に係る光電変換装置
の要部の動作を示すフローチャートである。

【図１８】この発明の第１の実施例に係る光電変換装置
の要部の動作を示すフローチャートである。

【図１９】この発明の第１の実施例に係る光電変換装置
の要部の動作を示すフローチャートである。

【図２０】この発明に係る光電変換装置のモニタ画素配
置の変形例を示す図である。

【図２１】倍速モードにおけるＡＦサブルーチンのフロ
ーチャートである。

【図２２】この発明の第２の実施例に係る光電変換装置
のタイムチャートである。

【図２３】この発明の第２の実施例に係る光電変換装置
のタイムチャートである。

【図２４】この発明の第２の実施例に係る光電変換装置
のタイムチャートである。

【図２５】この発明に係る光電変換装置の積分モードの
設定および読出アイランドの設定方法を説明するための
図である。

【図２６】この発明に係る光電変換装置の積分モードの
設定および読出アイランドの設定方法を説明するための
図である。

【図２７】高速読出モードを説明するための図である。

【図２８】高速読出モードを説明するための図である。

【図２９】この発明に係る第２の実施例のＡＦサブルチ
ーンを示すフローチャートである。

【図３０】この発明に係る第３の実施例を説明するため
の図である。

【図３１】この発明に係る第３の実施例を説明するため
の図である。

【図３２】この発明に係る第３の実施例を説明するため
の図である。

【図３３】この発明に係る光電変換装置の補助光モード
を説明するための図である。

【図３４】この発明に係る光電変換装置の補助光モード
を説明するための図である。

【図３５】この発明に係る光電変換装置の補助光モード
を説明するための図である。

【図３６】この発明に係る光電変換装置における色フィ
ルタ付画素とその利用方法を説明するための図である。

【図３７】この発明に係る光電変換装置における色フィ
ルタ付画素とその利用方法を説明するための図である。

【図３８】この発明に係る光電変換装置における色フィ
ルタ付画素とその利用方法を説明するための図である。

【図３９】色フィルタ付画素を用いた場合のＡＦサブル
ーチンを示すフローチャートである。

【図４０】人物アイランドを判別するためのサブルーチ
ンを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１６ａ〜１６ｇは光電変換素子列、１７はＡＦセンサ、
３０はＡＦコントローラ、３１はＡ／Ｄ変換部、３２は
メモリ、３３は焦点検出部、３４は補正演算部、３５は
レンズ駆動制御部、３６はタイマ回路、３７はＡＦセン
サ制御部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田徳治大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者糊田寿夫大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーフィルタを有する複数の光電変換
素子からなる光電変換素子列と、光電変換素子列の電荷
蓄積を制御するためのモニタ画素とからなるイメージセ
ンサにおいて、モニタ画素の分光感度を光電変換素子が有するカラーフ
ィルタの分光感度と同一にしたことを特徴とする、イメ
ージセンサ。
【請求項２】前記カラーフィルタとは分光感度が異な
る光電変換素子列を有し、前記カラーフィルタを有する
光電変換素子列と、前記カラーフィルタとは分光感度の
異なる光電変換素子列を切換可能であることを特徴とす
る、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】請求項１に記載のイメージセンサを有す
るカメラの測距装置。