(57)【要約】【課題】蓄積時間のズレのない電子シャッタを実現でき、焦点検出を高速かつ高精度に行え、低輝度下での被写体やコントラスト差の少ない被写体において、より正確な合焦動作が可能な光電変換装置、焦点検出装置、焦点検出方法、および撮像装置を提供する。【解決手段】光電変換を行う１画素を画素ＰＤ１、画素ＰＤ２と２つに分かれており、通常は画素ＰＤ１のみで光電変換する。画素ＰＤ２を使用する際には、被写体からの反射光が低く低輝度の状態で画素ＰＤ１と画素ＰＤ２を加算して使用し、縦方向の位相差を検出する１ブロックの図で位相差を検出する方向のラインに対して配線が施されており、この配線１７２−１〜１７２−ｍ、１７３−１〜１７３−ｍが加算器１７４−１〜１７４−ｍを介してメモリ１７５に接続され、メモリ１７５は遮光されており、蓄積の終了と同時にこの配線により各画素の出力が一斉にメモリ１７５へと移される。【選択図】図１７
2006208802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部が２次元に配置されたエリアセンサと、
上記エリアセンサを複数のブロックに分割する分割手段と、
上記分割手段により分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、
上記分割手段により分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、
上記分割されたブロックごとに電子シャッタを行うシャッタ手段と、
上記最大値検出手段から出力される露光最大値と上記最小値検出手段から出力される露光最小値とからモニタ信号を生成し、各ブロックのモニタ信号を順次共通の出力端により出力するモニタ出力手段と
を有する光電変換装置。
【請求項２】
上記分割手段により分割される複数のブロックの内少なくとも１を指定するブロック選択手段、をさらに有し、
上記モニタ出力手段は各ブロックのモニタ信号を共通の出力端にてブロック毎に順次出力するものであって、上記ブロック選択手段によりブロックが選択された場合には、選択されたブロックのモニタ信号を随時共通の出力端に出力する
請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
上記モニタ出力手段は、上記ブロック選択手段によりブロックが指定されていない場合には、上記エリアセンサから読み出された各ブロック順にモニタ信号を出力し、上記ブロック選択手段により特定のブロックが選択された場合には、ブロック順に割り込んで特定のブロックのモニタ信号を上記共通の出力端に出力する
請求項２記載の光電変換装置。
【請求項４】
上記エリアセンサは一対のエリアを備えるセンサであって、上記最大値検出手段、最小値検出手段、およびモニタ出力手段とが一対のエリアセンサの内、一方のみに配置されている
請求項１乃至３のうちのいずれか一に記載の光電変換装置。
【請求項５】
上記モニタ出力手段からのモニタ信号により一対のエリアセンサ双方の露光量を制御する手段を有する
請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
外部から外部最小値を入力する外部最小値入力手段と、
上記最小値検出手段から出力される露光最小値と上記外部最小値入力手段から入力される外部最小値を選択的に出力する選択手段と、をさらに有し、
上記モニタ出力手段は、上記最大値検出手段から出力される露光最大値と上記選択手段から出力される露光最小値または外部最小値とからモニタ信号を生成する
請求項１乃至４のうちのいずれか一に記載の光電変換装置。
【請求項７】
受光部が２次元に配置されたエリアセンサと、
上記エリアセンサを複数のブロックに分割する分割手段と、
上記分割手段により分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、
上記分割手段により分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、
上記分割されたブロックごとに電子シャッタを行うシャッタ手段と、
上記最大値検出手段から出力される露光最大値と上記最小値検出手段から出力される露光最小値とからモニタ信号を生成し、各ブロックのモニタ信号を順次共通の出力端により出力するモニタ出力手段と、
上記モニタ信号により全ブロックそれぞれの露光量が所定値以上に蓄積されたことを検出する露光量検出手段と、
上記露光量検出手段により全ブロックが所定値以上蓄積されたことを検出した場合に上記エリアセンサの蓄積データの読み出しを指示する指示手段と、
上記指示手段による指示に基づき上記エリアセンサの蓄積データを出力する蓄積データ出力手段と、
上記蓄積データ出力手段により出力される蓄積データより位相差信号を生成する位相差信号生成手段と
を有する焦点検出装置。
【請求項８】
受光部が２次元に配置されたエリアセンサと、
上記エリアセンサを複数のブロックに分割する分割手段と、
上記分割手段により分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、
上記分割手段により分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、
上記分割されたブロックごとに電子シャッタを行うシャッタ手段と、
上記最大値検出手段から出力される露光最大値と上記最小値検出手段から出力される露光最小値とからモニタ信号を生成し、各ブロックのモニタ信号を順次共通の出力端により出力するモニタ出力手段と
上記モニタ信号により全ブロックそれぞれの露光量が所定値以上に蓄積されたことを検出する露光量検出手段と、
上記露光量検出手段により全ブロックが所定値以上蓄積されたことを検出した場合に上記エリアセンサの蓄積データの読み出しを指示する指示手段と、
上記指示手段による指示に基づき上記エリアセンサの蓄積データを出力する蓄積データ出力手段と、
上記蓄積データ出力手段により出力される蓄積データより位相差信号を生成する位相差信号生成手段と、
上記位相差信号生成手段により出力される位相差信号により焦点制御を行う焦点制御手段と、
上記焦点制御手段により制御される光学レンズと
を有する撮像装置。
【請求項９】
受光部が２次元に配置されたエリアセンサを複数のブロックに分割する分割ステップと、
上記分割されたブロックごとに電子シャッタを行うシャッタステップと、
上記分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出ステップと、
上記分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出ステップと、
上記検出した露光最大値と上記露光最小値とからモニタ信号を生成し、各ブロックのモニタ信号を順次共通の出力端により出力するモニタ出力ステップと、
上記モニタ信号により全ブロックそれぞれの露光量が所定値以上に蓄積されたことを検出する露光量検出ステップと、
上記露光量検出ステップにより全ブロックが所定値以上蓄積されたことを検出した場合に上記エリアセンサの蓄積データの読み出しを指示する指示ステップと、
上記指示に基づき上記エリアセンサの蓄積データを出力する蓄積データ出力ステップと、
上記出力される蓄積データより位相差信号を生成する位相差信号生成ステップと
を有する焦点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、写真撮影用カメラ、ビデオカメラなどの光学機器に用いる光電変換装置、焦点検出装置、焦点検出方法、および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディジタル１眼レフカメラ等の撮像装置には、オートフォーカス（ＡＦ）機能を有し、かかるＡＦ機能を実現するために、自動焦点検出装置（焦点検出装置）が搭載される。
【０００３】
図１は位相差式の焦点検出装置を備えた撮像装置としての電子カメラの簡略図である。
この電子カメラは、ハーフミラーからなるクイックリターンミラー１１を有する一眼レフ構成となっており、撮影レンズ１２から入射する被写体像光がクイックリターンミラー１１で反射してファインダー１３に導かれる。
また、クイックリターンミラー１１を透過した被写体像光が副ミラー１４で反射されて焦点検出装置１５に導かれる。
【０００４】
上記したクイックリターンミラー１１はシャッタレリーズに従って撮影光路外に退出移動する。
したがって、撮影レンズ１２から入射する被写体像光が光電変換素子（たとえば、ＣＣＤ）１６によって受光される
これより、光電変換素子１６により光電変換された画像信号が信号処理された後にメモリに記憶される。
【０００５】
図２は、上記した焦点検出装置１５の構成例を示した光学系図である。
この焦点検出装置１５は、基本構成として視野マスク１７、コンデンサレンズ１８、絞りマスク１９、再結像レンズ２０，２１、焦点検出用センサ２２より構成されている。
【０００６】
この焦点検出装置１５は、撮影レンズ１２の特定の射出面を通過した光束２３ａ、２３ｂが図示するように１対の被写体像光として焦点検出用センサ２２の受光面に結像する。
合焦時の２つの像の間隔は、装置設計上決まる像間隔となり、焦点ずれが前ピンの場合には像間隔が広がり、後ピンの場合は像間隔が狭くなる。
【０００７】
したがって、焦点検出用センサ２２の出力信号に基づいて合焦時の像間隔と焦点ずれ時の像間隔の差から、焦点ずれ量とずれ方向とを算出し、この算出信号に従って撮影レンズ１２を移動駆動して合焦状態を得ることができる。
【０００８】
一方、上記した焦点検出装置に使用されている焦点検出用センサ２２としては、図３に示すように、フォトダイオード２４ａを１列に配列したラインセンサ２４、あるいは、図４に示したように、フォトダイオード２５ａを２次元配列したエリアセンサ２５がある。
【０００９】
そして、上記したラインセンサ２４、エリアセンサ２５は、実効感度を高めるために、各画素（各フォトダイオードの受光面）が長方形に形成されている。
これは、各フォトダイオードの受光面を正方形とすると、十分な実効感度を得るためには画素ピッチが広くなり、焦点検出精度を高める上に好ましくないからである。
このことから、画素ピッチを可能な限り狭くして画素面積（画素エリア）を大きくするために、長方形画素として形成されている。
【００１０】
他方、画素を長方形とすると、次のような問題が生ずる。
すなわち、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、斜め形状の被写体２６が受光面に結像した場合、センサ出力信号のエッジに、いわゆる「エッジだれ」が生ずるようになる。
このようなセンサ出力信号のエッジだれは、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、長方形画素２４ａ（２５ａ）を長くするほど大きくなる。
【００１１】
したがって、上記したようなセンサ２４、２５は、長方形画素２４ａ（２５ａ）を長くするほど画素面積が広くなり、実効感度が向上するために電荷蓄積時間が短くなる反面、斜め形状の被写体の結像によってセンサ出力値号のエッジのだれが大きくなる。
また、長方形画素２４ａ（２５ａ）を短くするほどセンサ出力信号のエッジのだれが少なくなる反面、実効感度の低下により電荷蓄積時間が長くなるという一長一短の特性を示す。
【００１２】
なお、長方形画素２４ａ（２５ａ）に対して平行となる垂直形状の被写体２６が結像する場合は、図７（Ａ），（Ｂ）、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、長方形画素２４ａ（２５ａ）の長短に関係なく、エッジだれの極めて少ないセンサ出力信号となる。
【００１３】
上記したように、センサとしての光電変換素子には長方形画素が一長一短の特性を示すために、様々な構成のものが既に提案されている。
特に、エリアセンサとして形成されている光単変換素子としては、ライン毎の読み出しの他に、任意の２ラインを加算して読み出すことができる個体撮像素子の他に、山登り方式によりＡＦ制御する電子カメラにおいて、各ラインを独立に読み出すモードと、２以上ラインを加算して読み出すモードとを有する焦点検出用センサ、あるいは、被写体の輝度に応じて輝度が充分な場合は画素を加算せず、輝度が比較的に低い場合は垂直方向に隣接する画素の加算を行うＣＣＤ撮像素子などがある。
【００１４】
しかし、上記したような撮像素子やセンサは、斜め被写体の結像による出力信号のエッジのだれが解決されておらず、また、画素エリアと電荷蓄積時間との関係が考慮されていないため、焦点検出用センサとして使用する場合、高い検出精度を得るには充分なものではなかった。
【００１５】
また、上述した焦点ずれ量は、光電変換素子の出力をＣＰＵによりＡ／Ｄ変換したディジタルデータを用いて演算されるが、精度良く、高速で、広範囲をカバーすることができる自動焦点検出機能を実現するためには、感度・Ｓ／Ｎ比の向上が望まれる。そのためには、焦点検出用の光電変換素子から、精度良く、かつ、高速に出力信号（センサデータ）を取り出すことが必要である。
位相差式の焦点検出装置に用いられる光電変換装置は、センサデータの直流成分は不要であり、交流成分、すなわち、被写体のコントラスト成分に相当するセンサデータだけを取り出すことが望ましい。
かかる観点から本件出願人は、センサに入射する最大値および最小値の検出信号により、より精度良くセンサ信号を得るためのイメージセンサの蓄積制御、出力装置等について、下記特許文献に記載された発明を開示している。
【００１６】
すなわち、特許文献１において、本件出願人は、ＣＣＤ撮像素子などのイメージセンサに入射する光のうち、最も強い部分光を電気的に検出し、最も弱い部分光を電気的に検出し、これらの差分に応じて増幅度が設定された差動増幅回路により光の明暗度をモニタするイメージセンサの出力装置に関する技術を提案している。
【００１７】
特許文献２において、本件出願人は、ＣＣＤ撮像素子などのイメージセンサに入射する光のうち、最も強い部分光を電気的に検出し、最も弱い部分光を電気的に検出し、これらの差分が所定レベルに達するまでの時間に応じて、イメージセンサの電荷蓄積時間を規制するイメージセンサの電荷蓄積時間制御装置に関する技術を提案している。
【００１８】
特許文献３において、本件出願人は、広い測距エリアを持つ２次元センサから測光データを得ることにより、別に測光用センサを設けることなくその分のスペースを少なくでき、かつ焦点検出と被写体輝度のデータ取得動作を状況に応じて制御することにより、焦点検出および測光それぞれに最良な制御を可能とする２次元センサを用いた自動焦点検出装置に関する技術を提案している。
【００１９】
上記特許文献以外にも、エリアセンサ（光電変換素子）の蓄積制御技術、受光部の配置に関する技術として、以下の技術が知られているところである。
【００２０】
一対のエリアセンサの任意の位置にブロックを設定し、両方のエリアセンサの各ブロック毎に最大露光量検出手段と最小露光量検出手段を配置し、各ブロックの最大露光量検出手段と最小露光量検出手段により各ブロック毎に露光量を制御する技術として、たとえば、蓄積動作の開始からの各画素ブロック内の蓄積電荷量をモニタし、蓄積の制御と画素信号の出力を各画素ブロック毎に独立に実行するエリアセンサに関する技術や、各分割領域毎に蓄積レベルが所定レベルに達することを検出し、検出した結果に基づいて各画素の読み出しを開始する技術などが知られている。
【００２１】
また、一対のエリアセンサの一方に最大露光量検出手段、他方に最小露光量検出手段を配置させる技術として、たとえば、光電変換素子の最大値信号を検出する素子列と、最小値信号を検出する素子列とを、１対の光電変換素子列として、それぞれ分割配置し、または、連続配置された光電変換素子を１単位として、その各単位を交互に配置することにより、チップの歩留りと光電変換素子の受光部配置の自由度を向上させる技術などが知られている。
【００２２】
また、従来、位相差方式の焦点検出装置は複数のりニアセンサを用いて焦点検出が行われている。近年では焦点検出領域の多点化に伴いエリアセンサを用いたものもでてきている。多点化にあたり従来のリニアセンサでは焦点検出領域が固定されてしまうため、対応が難しくなっている。
従来、リニアセンサで焦点検出を行う場合、リニアセンサの蓄積領域の近傍に蓄積状態を監視するモニタ領域が設けられており、モニタ領域の蓄積レベルを出力させ、センサ外部のマイクロコンピュータなどで蓄積の停止を判断している。またエリアセンサを使用した焦点検出装置では、蓄積領域の蓄積レベルを非破壊読み出しでモニタ出力するものがある。この時のモニタ出力はセンサ内部の回路規模や制御回路の膨大になるためモニタ出力を単一の制御部で行い、各焦点検出領域毎に順次走査しながらモニタ出力を行う方式が提案されている。
【００２３】
また、位相差方式の焦点検出装置においては、被写体の像をセンサで受光し、その画素出力のコントラスト差から位相差を求める焦点検出を行うが、焦点検出領域のコントラスト成分のみを取り出すため、焦点検出領域の最小蓄積レベルを画素の蓄積レベルから減じて、不要な成分を除去する方法が提案されている。従来、リニアセンサを使用したものでは焦点検出領域が固定で、画素の最小蓄積レベルは検出領域内となるが、測距点の多点化に伴いエリアセンサをした場合には、その一部を使用して位相差検出を行うため検出領域以外の部分を多く含むことになり、検出領域以外に蓄積レベルが存在する場合にはコントラスト成分のみを取り出すことが可能となる。
【特許文献１】特開昭６４−８５４８０号公報
【特許文献２】特開平１−１０３０７７号公報
【特許文献３】特開平１０−１６１０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、上記特許文献１，２に開示した技術は、イメージセンサ、特にラインセンサに関する技術であって、撮像装置の自動焦点検出に適用させるためには、これらの特許文献に記載された技術をエリアセンサに応用する必要がある。すなわち、ラインセンサでは、被写体像の縦方向および横方向の限られたエリアの焦点検出のみしか行うことができないので、より広い範囲で精度の高い焦点検出を行うために、エリアセンサを使用する必要がある。
また、上記特許文献３に開示した技術は、エリアセンサに対してブロック毎に領域分割し、ブロック毎に独立蓄積制御を行う点については触れておらず、さらに精度の高い焦点検出が可能となる余地がある。
【００２５】
また、上述した技術、すなわち、両方のエリアセンサの各ブロック毎に最大露光量検出手段と最小露光量検出手段を配置し、各ブロックの最大露光量検出手段と最小露光量検出手段により各ブロック毎に露光量を制御する技術、および、一対のエリアセンサの一方に最大露光量検出手段、他方に最小露光量検出手段を配置させる技術については公知の技術であるが、このように最大露光量検出手段または最小露光量検出手段のいずれかを両方のエリアセンサに配置させると、それぞれのエリアセンサから検出信号を取り出さなければならず、配線を含めた回路規模が大きくなるという実装上の問題があり、一対のエリアセンサのうち、一方のエリアセンサにのみ最大露光量検出手段および最小露光量検出手段を配置させることが望ましい。
さらに、一方のエリアセンサにのみ最大露光量検出手段および最小露光量検出手段を配置させると、一方のエリアセンサをモニタしている間、他方のエリアセンサの蓄積を行うことができ、全体の処理時間の低減が期待できる。
【００２６】
エリアセンサを使用した場合の光電変換素子では、ＣＣＤセンサのように垂直転送路、水平転送路を有し、遮光されたこの転送路に蓄積電荷を転送することにより電子シャッタを行い、蓄積時間のズレの無い光電変換を行っている。
一方、ＣＭＯＳタイプのエリアセンサでは光電変換部をスイッチングし各画素毎の電荷の転送が行っているが、各画素毎に蓄積時間にズレが生じてしまう。
これを回避するためには画素に遮光部を設けたり、全画素を一斉に転送する信号線を半導体内に設けることが考えられるが、そのように構成した場合、半導体のチップ面積が大きくなり、ＩＣの大きさやコスト面で大きな負担となってしまう。
現行オートフォーカス（ＡＦ）を行う焦点検出装置では、ＣＣＤタイプの光電変換素子が殆どで、ＣＭＯＳタイプを使用した場合、蓄積時間のタイムラグが発生するため画素数の多いものを使用することは実質的に難しくなっている。
ＣＣＤタイプの光電変換素子を使用した場合、その消費電力はＣＭＯＳタイプに比べ大きくなる。また上述のようにＣＭＯＳタイプの場合、一斉に蓄積を停止する電子シャッタを行おうとするとセンサチップの面積が大きくなり、コストの増大や大きな面積を必要とし実用的でないものとなってしまう。
【００２７】
また、一般的に、モニタ出力をセンサ外部のマイクロコンピュータ等の制御部で判断して蓄積停止を行っているが、多点化が進むにつれモニタを全焦点検出領域について判断していくのは処理的にも難しくなってくる。
たとえば１つの焦点検出領域のモニタをしていた時に他の検出領域の輝度がモニタしている領域より高かった場合には飽和してしまい焦点検出の精度の悪化や検出不能につながってしまう。モニタ中に各焦点検出領域を外部制御回路から随時選択して順次走査する場合には、その選択の処理時間やモニタ出力のＡＤ変換時間に大きく依存してしまい、飽和してしまう可能性が多分にでてしまう。
また、多点化に伴い光電変換をエリアセンサを使用し、焦点検出領域毎にモニタする場合、焦点検出領域を分割するブロック内で検出領域の近傍以外に蓄積データの最大値があると、本来の焦点検出領域の蓄積データとしては十分な光量を得られずに蓄積が停止されてしまう。
【００２８】
また、エリアセンサを使用し、エリアセンサを焦点検出点毎の複数のブロックに分割し、その分割されたブロックの一部を使用して焦点検出を行い、分割された領域ごとに最小蓄積レベルを検出する焦点検出装置において、最小蓄積レベルがブロックの焦点検出領域付近にある場合には、その最小蓄積レベルを各画素の蓄積レベルから減じてコントラスト成分を取り出すことができる。しかし、最小蓄積レベルが焦点検出領域付近に無い場合には、ブロックのコントラスト成分のみを取り出すことが不可能となる。このため、低輝度の被写体やコントラスト差の少ない被写体で、コントラスト成分のみを取り出すことができない。
【００２９】
本発明の第１の目的は、蓄積時間のズレのない電子シャッタ機能を実現でき、また、広範囲な領域に対してより高速で精度の高い自動焦点検出を可能とし、かつ省スペースとなり、しかも、低輝度の被写体やコントラスト差の少ない被写体で、コントラスト成分のみを取り出すことができ、しかも高い焦点検出精度を得られ、ひいては合焦精度の向上を図れ、また、低輝度の被写体にも焦点検出することができる光電変換装置、焦点検出装置およびその方法、並びに撮像装置を提供することにある。
【００３０】
本発明の第２の目的は、斜め被写体の結像によるセンサ出力信号のエッジのだれ特性を維持した上で、実効感度を適正にし、焦点検出精度を可能なかぎり向上させることができ、しかも高い焦点検出精度を得られ、低輝度の被写体やコントラスト差の少ない被写体で、コントラスト成分のみを取り出すことができ、ひいては合焦精度の向上を図れ、低輝度の被写体にも焦点検出することができる光電変換装置、焦点検出装置およびその方法、並びに撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点の光電変換装置は、受光部が２次元に配置されたエリアセンサと、上記エリアセンサを複数のブロックに分割する分割手段と、上記分割手段により分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、上記分割手段により分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、上記分割されたブロックごとに電子シャッタを行うシャッタ手段と、上記最大値検出手段から出力される露光最大値と上記最小値検出手段から出力される露光最小値とからモニタ信号を生成し、各ブロックのモニタ信号を順次共通の出力端により出力するモニタ出力手段とを有する。
【００３２】
好適には、上記分割手段により分割される複数のブロックの内少なくとも１を指定するブロック選択手段、をさらに有し、上記モニタ出力手段は各ブロックのモニタ信号を共通の出力端にてブロック毎に順次出力するものであって、上記ブロック選択手段によりブロックが選択された場合には、選択されたブロックのモニタ信号を随時共通の出力端に出力する。
【００３３】
好適には、上記モニタ出力手段は、上記ブロック選択手段によりブロックが指定されていない場合には、上記エリアセンサから読み出された各ブロック順にモニタ信号を出力し、上記ブロック選択手段により特定のブロックが選択された場合には、ブロック順に割り込んで特定のブロックのモニタ信号を上記共通の出力端に出力する。
【００３４】
好適には、上記エリアセンサは一対のエリアを備えるセンサであって、上記最大値検出手段、最小値検出手段、およびモニタ出力手段とが一対のエリアセンサの内、一方のみに配置されている。
【００３５】
好適には、上記モニタ出力手段からのモニタ信号により一対のエリアセンサ双方の露光量を制御する手段を有する。
【００３６】
好適には、外部から外部最小値を入力する外部最小値入力手段と、上記最小値検出手段から出力される露光最小値と上記外部最小値入力手段から入力される外部最小値を選択的に出力する選択手段と、をさらに有し、上記モニタ出力手段は、上記最大値検出手段から出力される露光最大値と上記選択手段から出力される露光最小値または外部最小値とからモニタ信号を生成する。
【００３７】
本発明の第２の観点の焦点検出装置は、受光部が２次元に配置されたエリアセンサと、上記エリアセンサを複数のブロックに分割する分割手段と、上記分割手段により分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、上記分割手段により分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、上記分割されたブロックごとに電子シャッタを行うシャッタ手段と、上記最大値検出手段から出力される露光最大値と上記最小値検出手段から出力される露光最小値とからモニタ信号を生成し、各ブロックのモニタ信号を順次共通の出力端により出力するモニタ出力手段と、上記モニタ信号により全ブロックそれぞれの露光量が所定値以上に蓄積されたことを検出する露光量検出手段と、上記露光量検出手段により全ブロックが所定値以上蓄積されたことを検出した場合に上記エリアセンサの蓄積データの読み出しを指示する指示手段と、上記指示手段による指示に基づき上記エリアセンサの蓄積データを出力する蓄積データ出力手段と、上記蓄積データ出力手段により出力される蓄積データより位相差信号を生成する位相差信号生成手段とを有する。
【００３８】
本発明の第３の観点の撮像装置は、受光部が２次元に配置されたエリアセンサと、上記エリアセンサを複数のブロックに分割する分割手段と、上記分割手段により分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出手段と、上記分割手段により分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出手段と、上記分割されたブロックごとに電子シャッタを行うシャッタ手段と、上記最大値検出手段から出力される露光最大値と上記最小値検出手段から出力される露光最小値とからモニタ信号を生成し、各ブロックのモニタ信号を順次共通の出力端により出力するモニタ出力手段と、上記モニタ信号により全ブロックそれぞれの露光量が所定値以上に蓄積されたことを検出する露光量検出手段と、上記露光量検出手段により全ブロックが所定値以上蓄積されたことを検出した場合に上記エリアセンサの蓄積データの読み出しを指示する指示手段と、上記指示手段による指示に基づき上記エリアセンサの蓄積データを出力する蓄積データ出力手段と、上記蓄積データ出力手段により出力される蓄積データより位相差信号を生成する位相差信号生成手段と、上記位相差信号生成手段により出力される位相差信号により焦点制御を行う焦点制御手段と、上記焦点制御手段により制御される光学レンズとを有する。
【００３９】
本発明の第４の観点の焦点検出方法は、受光部が２次元に配置されたエリアセンサを複数のブロックに分割する分割ステップと、上記分割されたブロックごとに電子シャッタを行うシャッタステップと、上記分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出ステップと、上記分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出ステップと、上記検出した露光最大値と上記露光最小値とからモニタ信号を生成し、各ブロックのモニタ信号を順次共通の出力端により出力するモニタ出力ステップと、上記モニタ信号により全ブロックそれぞれの露光量が所定値以上に蓄積されたことを検出する露光量検出ステップと、上記露光量検出ステップにより全ブロックが所定値以上蓄積されたことを検出した場合に上記エリアセンサの蓄積データの読み出しを指示する指示ステップと、上記指示に基づき上記エリアセンサの蓄積データを出力する蓄積データ出力ステップと、上記出力される蓄積データより位相差信号を生成する位相差信号生成ステップとを有する。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、蓄積時間のズレのない電子シャッタを実現できる。
また、エリアセンサを使用しているので、より広範囲な領域に対して焦点検出を行うことが可能である。
本発明によれば、エリアセンサを複数のブロックに分割し、各ブロックの蓄積信号の最大値と最小値の差分をモニタする機能を有しているので、各ブロック毎の明暗度、コントラストに応じた蓄積制御が可能となるため、精度の高い焦点検出を行うことができる。
本発明によれば、一方のエリアセンサにのみ最大露光量検出手段および最小露光量検出手段を配置させているので、配線を含めた周辺回路がコンパクトになり、さらに、一方のエリアセンサをモニタしている間、他方のエリアセンサの蓄積動作を行うため、全体の処理時間が低減し、高速で高精度な焦点検出が可能となる。
本発明によれば、最大露光量検出手段および最小露光量検出手段は各ブロック毎に配され、各ブロックに対するモニタ出力を共通としているので、各ブロック間の出力回路特性のばらつきを低減でき、かつ、装置の小型化が可能となる。
【００４１】
さらに本発明によれば、低輝度下での被写体やコントラスト差の少ない被写体において、有効なコントラスト成分のみを抽出して相関演算が行え、より正確な合焦動作が可能となり、また、被写体やその撮影環境に対応したオートフォーカスが可能となる。
【００４２】
また、本発明によれば、画素エリアの狭いフォトダイオードラインまたは画素エリアの広いフォトダイオードラインを読み出し、さらには、狭い画素エリアのフォトダイオードラインと広い画素エリアのフォトダイオードラインとを加算して読み出すことができる。
この結果、実効感度が適正に維持され、焦点検出にばらつきのない高精度のセンサ出力信号を得ることができる。
【００４３】
また、被写体の明暗に合った画素エリア面積となり、Ｓ／Ｎの高い適正に対応した実効感度の焦点検出信号を得ることができる。
また、高精度のフォーカス機能を有する撮像装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態を図面に関連付けて説明する。
【００４５】
図９は、本発明の係る自動焦点検出装置を採用した撮像装置としての電子カメラを模式的に示す図である。
【００４６】
本実施形態に係る電子カメラ１００は、図９に示すように、光学系１１０、焦点検出装置１２０、およびコントローラ１３０を有している。
なお、焦点検出装置１２０には、本発明に係る光電変換装置が含まれている。
【００４７】
光学系１１０は、図９に示すように、撮像レンズ１１１、クイックターンミラー１１２、フォーカシングスクリーン１１３、ペンタプリズム１１４、サブミラー１１５、および反射ミラー１１６を有する。また、図９において、１１７はフィルム面を示している。
【００４８】
この光学系１１０においては、被写体の像は撮像レンズ１１１を通りクイックターンミラー１１２に導かれ、上方のフォーカシングスクリーン１１３に結像する。
一方、クイックターンミラー１１２を通過した被写体の像はサブミラー１１５、反射ミラー１１６で反射し、焦点検出装置１２０に導かれ、焦点検出装置１２０内のセンサで受光される。
【００４９】
焦点検出装置１２０は、図９に示すように、反射ミラー１２１、再結像レンズ１２２、および焦点検出センサ１２３を有している。
【００５０】
図１０は、焦点検出装置１２０における再結像レンズ１２２、および焦点検出センサ１２３による結像状態を模式的に示す図である。
図１０に示すように、焦点検出装置１２０で、被写体から反射した光束は絞り１２４により絞られ再結像レンズ１２２に導かれる。再結像レンズ１２２を通った光束は、たとえば４つのセンサ面Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’に被写体の像を結像する。
このように焦点検出装置１２０は、位相差を検出するための領域を複数個備えている。
【００５１】
図１１は、位相差を検出する原理について説明するための図である。
また、図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、図１０のＡ，Ａ’面で受光した被写体像の光量分布を示す図である。
【００５２】
図１１に示すように、被写体像は撮像レベル（対物レンズ）１１１の１１１−１、１１１−２を通り、１１６−１、１１６−２の位置にある反射ミラー１１６を通り焦点検出装置１２０に導かれる。焦点検出装置１２０に導かれた被写体像は再結像レンズ１２２に導かれセンサ面Ａ，Ａ’面に映される。
Ａ，Ａ’面で受光した被写体像は、図１２（Ａ）〜（Ｃ）のような光量分布の波形となる。レンズの位置により焦点の合っている図１２（Ｂ）に対し、レンズの前後で図１２の（Ａ）、（Ｃ）のような光量分布になり、前側にある時は互いに近づき、後ろ側にあるときは離れた状態で被写体像が結像される。
この原理から被写体像が焦点位置からどのくらいズレているかを位相差演算し焦点検出動作を行う。
上記の原理で本実施形態においては、十字方向の位相差を検出するため、図２におけるＡ，Ａ’面を水平方向の位相差を検出するエリアとし、Ｂ，Ｂ’面を垂直方向の位相差を検出するエリアとして再結像レンズ１２２で分光しそれぞれのエリアに被写体像を映すようにしている。
【００５３】
図１３は、本実施形態に係る焦点検出装置の焦点検出センサ面の焦点検出領域の構成例を示す図である。
図１４は、本実施形態に係る焦点検出装置の焦点検出センサにおける焦点検出領域の配置例を示す図である。
【００５４】
上述したように、Ａ，Ａ’面は水平方向の位相差を検出する領域になっており、Ｂ，Ｂ’面は垂直方向の位相差を検出する領域になっている。再結像レンズ１２２を通った被写体像はそれぞれＡ，Ａ’、Ｂ，Ｂ’面にて受光され、Ａ，Ａ’面において水平方向の位相差を検出するために図１３のような配置の画素領域を使用し検出を行う。
同様にＢ，Ｂ’面において垂直方向の位相差を検出するために図１３のような配置の画素領域を使用し検出を行う。
本実施形態では、Ａ，Ａ’、Ｂ，Ｂ’面をエリアセンサで構成し、この各エリアセンサを１５のブロックに分割している。
【００５５】
このように、本実施形態においては、焦点検出領域は１５点とし、１５点の全点において水平方向、垂直方向の位相差の検出を行う。
また、図５に示すように、焦点検出領域センサ１２３におけるＡ，Ａ’面では垂直方向の位相差を検出するため、対になっておりＡとＡ’面の像信号のズレを位相差として検出する。Ｂ，Ｂ’面では水平方向の位相を検出するためＢ，Ｂ’が対になっており像信号のズレを位相差として検出する。
なお、図のように１５のブロックに焦点検出領域を１つ配置するような構成で焦点検出を行うものとしたが、焦点検出領域の点数やその配置については自由で、多点化に対応するために１ブロックに２つの焦点検出領域を配置したり設定できるものである。
【００５６】
本実施形態においては、消費電力を抑えるＣＭＯＳタイプの光電変換素子を使用し、各ブロックの１ライン毎の画素に電子シャッタを行う配線を施すことにより、ブロック毎の電子シャッタが行えるようにしている。
本実施形態のセンサは焦点検出を行うセンサで、通常のカメラで使用される撮像素子とことなり全体画素の電子シャッタではなく焦点検出領域ごとに電子シャッタが行えればよいため、１ブロックのライン毎に配線することにより蓄積時間のズレのない電子シャッタが可能となっている。また、この光電変換を行い転送するスイッチング動作を対となるエリアセンサで同じトリガ信号を使用することにより位相差検出としてズレの無い蓄積を行うことが可能となっている。
また、配線をブロックのライン毎にすることによりセンサチップ面積を抑え、コスト面でも負担のないセンサとすることができる。
【００５７】
図１５（Ａ），（Ｂ）はＣＣＤタイプとＣＭＯＳタイプのエリアセンサの構成例を示す図である。
【００５８】
図１５（Ａ）に示すＣＣＤタイプのエリアセンサ１４０では水平、垂直転送路１４１，１４２があり、この部分が遮光されているため、エリアセンサ全画素での電子シャッタが行える。
一方、図１５（Ｂ）のＣＭＯＳタイプのエリアセンサ１５０の場合、スイッチ群１５１，１５２により水平、垂直方向のスイッチングを行い走査することにより転送を行う。図１５（Ｂ）において１５３は水平走査回路を、１５４は垂直走査回路、１５５はＣＤＳをそれぞれ示している。
【００５９】
図１６（Ａ），（Ｂ）は、一般的なＣＣＤタイプのエリアセンサとＣＭＯＳタイプのエリアセンサで蓄積を終了した時の蓄積データのズレについて説明するための図である。
【００６０】
図１６からわかるように、ＣＣＤタイプでは一斉に蓄積データを遮光された転送路に移すことによりズレのない電子シャッタを行うことができる。
一方、ＣＭＯＳタイプではスイッチングによる走査となるため歪んだ像になる。
これを本センサのように１５点のブロックで位相差検出を行おうとした場合、図１６（Ｂ）のように歪んでしまい、位相差を検出することが不可能となる。
そこで、本実施形態のセンサにおいては、ブロックのラインで配線を施すことによりライン内ではズレのない電子シャッタを可能としている。
【００６１】
図１７は、本実施形態に係るセンサにおける１ブロックの画素とメモリの構成を示す図である。
【００６２】
図１７において、ＰＤ１およびＰＤ２は画素（光電変換素子：フォトダイオード）、１７１はカラムセレクタを、１７２−１〜１７２−ｍはＰＤ１データの転送路（配線）、１７３−１〜１７３−ｍはＰＤ２データの転送路（配線）、１７４−１〜１７４−ｍは加算器を、１７５はメモリをそれぞれ示している。
【００６３】
本センサにおいては、光電変換を行う１画素を画素ＰＤ１、画素ＰＤ２と２つに分かれており、通常は画素ＰＤ１のみで光電変換する。画素ＰＤ２を使用する際には、被写体からの反射光が低く低輝度の状態で画素ＰＤ１と画素ＰＤ２を加算して使用する。
図１７においては、縦方向の位相差を検出する１ブロックの図で位相差を検出する方向のラインに対して配線が施されており、この配線１７２−１〜１７２−ｍ、１７３−１〜１７３−ｍが加算器１７４−１〜１７４−ｍを介してメモリ１７５に接続されている。
メモリ１７５は遮光されており、蓄積の終了と同時にこの配線により各画素の出力が一斉にメモリ１７５へと移される。
この動作で１ライン間で蓄積時間にズレのない出力を得ることが可能となる。
また、センサチップの面積を小さくすることが可能となりコストの負担を軽減することが可能となる。
【００６４】
図１８は、焦点検出装置１２０の焦点検出センサ１２３の具体的な構成例を示す図である。
上述したように、再結像レンズ１２２を通過した光束はセンサ１２３のＡ，Ａ’、Ｂ，Ｂ’面に結像する。Ａ，Ａ’、Ｂ，Ｂ’面はフォトダイオードが２次元に配置されたエリアセンサで受光した被写体の像を光電変換する。
焦点検出センサ１２３で受光された被写体の像は光電変換された後、メモリに転送され焦点検出装置外部のコントローラ１３０の指示により出力を行う。
センサ面Ａにより情報はメモリＭＡに転送されて記憶され、センサ面Ａ’により情報はメモリＭＡ’に転送されて記憶される。
センサ面Ｂにより情報はメモリＭＢに転送されて記憶され、センサ面Ｂ’により情報はメモリＭＢ’に転送されて記憶される。
このように、センサ部では光電変換を行う受光部と光電変換された蓄積データを保持する内部メモリを有する。センサ部ではコントローラ１３０からの蓄積開始信号を受け蓄積を開始する。Ａ，Ａ′、Ｂ，Ｂ’のエリアセンサを１５のブロックに分割し、その各ブロックごとに蓄積状態をモニタ回路を通して監視するモニタを行い、最大値および最小値を検出しながら蓄積を行う。適性な蓄積レベルに達した際に各ブロックごとに蓄積を終了する。各ブロックの蓄積が適性レベルに達するとセンサ内部で図１７に示すようなメモリと接続された配線により１ラインごとに一斉に蓄積データがメモリに転送される。
このとき、ブロックの蓄積データのメモリへの移動は光電変換部のＡ，Ａ'面またはＢ，Ｂ'面で対となっており、このタイミング同時で蓄積時間のズレのないデータがメモリに移動される。メモリに移された画素データは制御部である外部接続されたコントローラ１３０の指示に従い、出力されＣＰＵではこの出力信号をＡ／Ｄ変換して位相差演算を行う。位相差演算の結果からデフォーカス量を算出し、レンズを駆動してピントを合わる。
【００６５】
そして、本実施形態においては、焦点センサ１２３には、外部から供給する蓄積レベルの外部最小値ＥｘｔＭｉｎが供給される。この外部最小値ＥｘｔＭｉｎはコントローラ１３０から供給するように構成することも可能である。
【００６６】
本実施形態の焦点検出装置１２０は、後で詳述するように、受光部が２次元に配置されたエリアセンサの、分割された各ブロックの露光最大値を検出する最大値検出部と、分割された各ブロックの露光最小値を検出する最小値検出部と、外部から外部最小値ＥｘｔＭｉｎを入力する外部最小値入力部と、最小値検出部から出力される露光最小値と外部最小値入力部から入力される外部最小値ＥｘｔＭｉｎを選択的に出力する選択部と、最大値検出部から出力される露光最大値と選択部から出力される露光最小値または外部最小値とからモニタ信号を生成するモニタ出力部とを含んで構成される。
また、焦点検出装置１２０は、分割される複数のブロックの内少なくとも１を指定するブロック選択部をさらに有し、モニタ出力部は各ブロックのモニタ信号を共通の出力端にてブロック毎に順次出力するものであって、ブロック選択部によりブロックが選択された場合には、選択されたブロックのモニタ信号を随時共通の出力端に出力する。
具体的には、モニタ出力部は、ブロック選択部によりブロックが指定されていない場合には、エリアセンサから読み出された各ブロック順にモニタ信号を出力し、ブロック選択部により特定のブロックが選択された場合には、ブロック順に割り込んで特定のブロックのモニタ信号を共通の出力端に出力する。
【００６７】
そして、本焦点検出装置１２０は、複数の領域に対応しいっせいに蓄積を開始させ、焦点検出領域内の光電変換素子の蓄積状態の最大値から最小値を差し引いたレベルをモニタし、複数の領域に対して個々もしくは一斉に蓄積を終了とすると判断する場合は蓄積を終了するように構成され、モニタをセンサ内部で各焦点検出領域毎に順番に行い、蓄積状態が所定の蓄積量を超える場合には自動的にモニタしている検出領域の蓄積を終了させる。  また、この焦点検出装置では検出領域を十字方向の位相差検出を行い、水平方向と垂直方向の位相差を検出するための分割された蓄積エリアがあり、この水平、垂直方向の蓄積エリアにおいてセンサ内部で並列的に蓄積状態をモニタし蓄積レベルを監視する。
また、モニタを行う焦点検出領域を選択し、出力させて蓄積レベルの監視を行う機能も有し、センサ内部でのモニタとモニタ出力させた蓄積レベルの監視とを切り換える。
センサ内部でのモニタにおいて、モニタ中に所定の蓄積量を超える場合には蓄積を停止し、蓄積を終了していないブロックだけをモニタする機能を有する。
この蓄積の自動停止は各焦点検出領域毎に設定する機能を有し、設定がＯＮの検出領域だけ蓄積の停止を行う。
【００６８】
図１９は、本実施形態に係るモニタ出力回路の構成例を示す回路図である。
【００６９】
モニタ出力回路１８０においては、最大値検出部１８１と最小値検出部１８２でブロック内の全画素から最大値、最小値を検出する。
最大値検出では最大値検出部１８１で画素の最大値を検出し、蓄積レベル検出部１８３で所定の蓄積レベルに達した場合にはモニタしているブロックの蓄積を停止させる。
一方、最小値検出では、蓄積終了後の蓄積データの出力の際に、コントラスト成分のみを抽出するため、ブロック内の最小蓄積レベルの検出を最小値検出部１８２で検出する。  この最小値レベルはブロックの蓄積停止がされるとセンサ内の図示しないレジスタに記憶され、蓄積データの出力の際にこの最小値レベルを演算器１８４で減算して増幅器１８５を介して出力する。
モニタの出力を行う場合はこの最大値と最小値を演算器１８４で減算しコントラスト成分の量を出力する。コントラスト成分が少ない場合には増幅器１８５で増幅し出力を行う。
【００７０】
この図１９のモニタ出力回路１８０は図１８のＡ，Ａ’面とＢ，Ｂ’面の両面にありパラレルにモニタし、モニタ後、蓄積を終了すると光電変換された蓄積データは図１８の内部メモリＭＡ，ＭＡ’、ＭＢ，ＭＢ’に書き込まれ、蓄積データはコントローラ１３０からの指示に従いＶ ｏｕｔ端子から出力し制御部でＡＤ変換を行う。この出力データに基づき位相差演算を行い焦点検出を行う。
【００７１】
図２０は、蓄積レベルをモニタするときの各画素の蓄積レベルと最大、最小値の検出レベルについての例を示す図である。
焦点検出領域が２０画素の場合、モニタを行う各画素の蓄積レベルが図２０のＰｉｘｃｅｌ  Ｄａｔａで、モニタでは１画素目から２０画素順に最大値、最小値の検出を行い、図２０の右側の２０画素目の最大値レベル、最小値レベルを減算したモニタが焦点検出領域のモニタ結果になる。
この最大値が所定レベルに達するとセンサでは蓄積の停止を行う。この蓄積レベルのモニタを１５点の焦点検出領域について、センサ内部で順に行う。
【００７２】
図２１、図２２はセンサ内部でのモニタの状況を示す図である。
センサ内部では１５点の焦点検出領域に分割されたブロックのモニタを順に行う。Ａ，Ａ’とＢ，Ｂ’面のモニタはパラレルに行われ、本実施形態ではブロックの１から１５の順にモニタを行う。
各ブロックの波形はブロック内の最大値検出の波形である。Ａ３のブロックではモニタ中に所定の蓄積レベルに達した場合で、Ａ３ブロックの蓄積が停止され、次にＡ４のブロックのモニタを行う。１〜１５のブロックについて蓄積中はモニタを随時行い、既に蓄積を停止したＡ３ブロックについてはモニタを行わず、図２１のように蓄積を停止したブロックについてはそのブロックを飛ばしてモニタが行われる。
また、一般的なモニタ出力を行う場合、コントローラ１３０からモニタ出力を行うブロックを指定することによりモニタ出力を行う。そのとき、図２２のようにセンサ内部では選択された検出方向の光電変換を行う面のブロックのモニタが行われこれを出力する。ブロックのモニタ出力が終了すると、センサ内部でのモニタは再度モニタ出力を行う前のブロックについて図のようにモニタする。
【００７３】
図２３は、分割された焦点検出ブロック内の検出領域からはなれた画素に蓄積レベルの最大値がある場合について示す図である。
検出領域から離れた位置に蓄積レベルの最大値がある場合、センサ内部でモニタを行うと焦点検出領域の光量が不足し、被写体のコントラストがとれず、位相差演算を行った際に焦点検出不能となる。
本焦点検出装置１２０では、焦点検出領域を分割するブロック毎に、センサ内部でモニタを行う場合の蓄積の停止を設定する機能を有するため、焦点検出領域から離れたところに最大値が有るブロックの場合には、蓄積の停止機能をＯＦＦに設定し、モニタを出力させて制御部で蓄積状態を判断するようにし、蓄積レベルの制御を行う。
このブロックの最大値が焦点検出領域から離れているか否かは１回目の蓄積で蓄積データとそのブロックの最小値が小さい場合離れていると判断し、２回目以降の蓄積動作で自動停止のＯＮ／ＯＦＦに設定する。
【００７４】
また、本実施形態に係る焦点検出装置１２０は、焦点検出エリアの分割されたブロック内の最小蓄積レベルが焦点検出領域の付近にない場合には外部から焦点検出領域の最小蓄積レベルと同等の電圧レベルを供給することにより、その外部からの電圧レベルを各画素の蓄積レベルから減じ、コントラスト成分のみを取り出すことを可能としている。
また、分割されたブロックの最小蓄積レベルを減じるか、外部から供給された最小蓄積レベルを減じるかをブロック毎に選択することができ、任意に設定することを可能にしている。
【００７５】
図２４（Ａ）〜（Ｃ）は、２はエリアセンサを１５のブロックに分割した１つのブロックについてのコントラスト成分を抽出するための一例を示す図である。
【００７６】
本実施形態に係る焦点検出装置１２０においては、蓄積を開始すると各ブロックごとに蓄積状態を監視するモニタを行う。
モニタでは光電変換素子が飽和してしまうのを防ぐためにブロックの蓄積レベルの最大値を検出する。また、コントラスト成分を抽出するためにブロックの最小値を検出を行う。最大値の検出で１ブロック内の全画素の蓄積レベルを順に検出してその最大値が所定のレベルに達した場合に蓄積を停止するような構成になっている。
また、最小値の検出については最大値の検出と同様１ブロック内の全画素の蓄積レベルを順に検出してその最小値レベルを検出する。
コントラスト差の小さな被写体では不要な蓄積レベルの成分を含むため、図２４（Ａ）に示すように、本来の位相差演算で必要とするコントラストとして十分な信号が得られない。
焦点検出領域の最小蓄積レベルを減算することによりこの不要な成分は除去され、この信号を増幅して出力することにより、図２４（Ｂ）に示すように、コントラスト成分のみを取り出した出力信号が得られる。
【００７７】
図２５（Ａ），（Ｂ）は、コントラスト成分を抽出するための最小値を減算する処理において、エリアセンサを分割する１５のブロックの１ブロックにおける最小値を減算する場合と外部から最小値レベルと同等な電圧をセンサ部に供給し減算する例について説明するための図である。
【００７８】
本来、焦点検出装置では、焦点検出を行う領域は固定でリニアセンサを用いて焦点検出が行われていたが、本実施形態では、上述したように、多点化に対応するためエリアセンサを用いて焦点検出領域を自由に設定できる構成になっている。
本実施形態のようにエリアセンサでは実際に使用する焦点検出領域以外の部分を含み、焦点検出領域部分のみを抽出して位相差演算が行わる。
図のようにエリアセンサを分割した１つのプロックに焦点検出領域が配置され、焦点検出領域以外の部分に蓄積レベルの最小値がある場合、被写体のコントラスト成分は焦点検出領域の最小値を減じたものが理想的であるがブロックの最小値を減算するため、本来の被写体の最小値でない蓄積レベルが減じられ十分なコントラスト成分が得られなくなってしまう。
この問題を回避するため、本実施形態においては、図２５（Ａ）に示すように、ブロックの最小値が被写体から離れている場合には蓄積レベルの最小値と同等のレベルを外部から供給しコントラスト成分を抽出する。
一度焦点検出領域の蓄積データを出力し、ブロックの最小値レベルと焦点検出領域の蓄積レベルに差がある場合には、焦点検出領域の最小値レベルと同等な電圧レベルを外部から供給し、焦点検出領域の蓄積レベルから減算する。
図のようにコントラスト成分のみが抽出されこの信号を増幅して出力することにより被写体の位相差検出として十分な信号が可能となり、より精度の高い焦点検出が行えることになる。
【００７９】
コントローラ１３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、焦点検出装置１２の焦点検出センサ１２３と接続されており、制御信号と通信コマンドにより焦点検出センサ１２３を制御する。
コントローラ１３０の制御信号には蓄積を開始するＣＧ信号、前記水平、垂直方向の検出方向を選択するＡＢＳＥＬ信号、焦点検出領域を選択するＡＳ０−ＡＳ３信号、像信号を出力するＶｏｕｔ等がある。
焦点検出センサ１２３において、蓄積終了した被写体の像信号はメモリＭＡ，ＭＡ’，ＭＢ，ＭＢ’に転送されたのち、上記制御信号と通信コマンドによりコントローラ１３０に出力する。出力信号は焦点センサ１２３からのクロツク信号に同期しコントローラ１３０でＡ／Ｄ変換し、位相差演算が行われ、焦点検出を行う。
【００８０】
以上のような構成で多点化した焦点検出を行う。
【００８１】
以下、本実施形態に係る光電変換装置を含む焦点検出装置１２０の具体的な構成例について説明する。
【００８２】
図２６は、本実施形態に係る焦点検出装置（光電変換装置）１２０および焦点検出装置１２０を制御するコントローラ１３０の回路ブロック図の１例を示す図である。
【００８３】
図２６に示すように、焦点検出装置１２０は、一対の受光面２００ａ，２００ｂを有するエリアセンサ２００と、タイミングジェネレータ２０２と、シリアルインタフェース（シリアルＩ／Ｆ）２０３と、制御信号インタフェース（制御信号Ｉ／Ｆ）２０４と、センサ信号処理部２１０と、を備えて構成される。
後述するように、エリアセンサ２００は、上述したように、複数のブロックに分割指定され、各ブロック毎に動作可能である。そして、エリアセンサ２００が分割された各ブロック毎に、焦点検出装置１２０は、センサ信号処理部２１０を有している。
【００８４】
センサ信号処理部２１０は、最大値検出手段としての最大値検出部２１１と、最小値検出手段としての最小値検出部２１２と、最小値サンプルホールド部２１３と、最大値比較部２１４と、最大値・最小値差動部２１５と、センサデータ／最小値ＳＨ差動部２１６と、モニタ出力手段およびセンサ信号出力手段としてのセンサ出力／モニタ出力切替部２１７と、増幅器２１８とを備えて構成される（図２６の破線部分）。
また、コントローラ１３０は、ＣＰＵ１３１とメモリ１３２とを備えて構成される。コントローラ１３０には、上述したＡ／Ｄ変換器を含まれる。
【００８５】
以下、焦点検出装置１２０およびコントローラ１３０の上述した各構成要素について説明する。
【００８６】
エリアセンサ２００は、２次元に配置されたＣＣＤ等の焦点検出用光電変換素子の一部であり、一対のエリアセンサ受光面２００ａ，２００ｂから構成されている。
上述したように、エリアセンサ２００は、所定のブロック単位でそれぞれ動作可能であり、焦点検出装置１２０は、各ブロックの座標について、コントローラ１３０よりシリアルインタフェース２０３を通して指定される。
【００８７】
タイミングジェネレータ２０２は、エリアセンサ２００を駆動するほか、焦点検出装置１２０内の各機能が動作する周波数に応じたパルスを発生させるパルス発生器である。
シリアルインタフェース２０３は、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１とシリアル通信を行うためのインタフェース回路を含んで構成される。焦点検出装置１２０は、シリアル通信によりＣＰＵ１３０から送信される各コマンドに基づいて、エリアセンサ２００の動作設定を行う。
以下、シリアル通信により送信される各コマンドについて説明する。
【００８８】
（１）ブロック座標指定コマンド
ＣＰＵ１３０から、エリアセンサ２００に対応する各ブロックのＸ，Ｙの座標を送信し、各ブロックの領域を決定するためのコマンドである。本コマンドを出すＣＰＵ１３０は、本発明の分割指定手段に相当する。
なお、本実施形態において、最大ブロック数は１５ブロックであるが、１５ブロック以下であれば任意の数のブロックを設定することが可能である。
なお、各ブロックの境界が接していてもよいし、各ブロックの境界が接していなくてもよい。
（２）ブロック座標読み出しコマンド
ＣＰＵ１３０から、エリアセンサ２００のブロックを指定すると、指定されたブロックの座標値を焦点検出装置１２０から読み出し可能とするコマンドである。
（３）各ブロック蓄積状況受信コマンド
ＣＰＵ１３０より本コマンドを送信すると、エリアセンサ２００の各ブロックが現在電荷蓄積中であるか否かの情報を読み出し可能となる。
後述するように、最大値検出部２１１の出力信号レベルが所定の上限値に達することにより、焦点検出装置１２０がブロック単位で蓄積を自動停止する場合があるので、そのような場合でも、各ブロックが電荷蓄積しているか、または、停止しているかについての情報がコントローラ１３０側で得られるように、本コマンドが設定されている。
（４）センサデータ出力レート選択コマンド
ＣＰＵ１３０より本コマンドを送信することにより、エリアセンサ２００のデータ出力レートを選択することが可能となる。転送レートは、本実施形態においては、マスタークロックの１／１６，１／６４，１／１２８，１／２５６，１／５１２の中から選択することが可能である。
（５）蓄積停止コマンド
ＣＰＵ１３０が、本コマンドによりエリアセンサ２００の任意のブロックを指定すると、焦点検出装置１２０は、指定されたブロックの電荷蓄積を停止する。
なお、本コマンドを送信するＣＰＵ１３０は、本発明の蓄積終了手段に相当する。
【００８９】
制御信号インタフェース２０４は、焦点検出装置１２０がコントローラ１３０と制御信号の授受を行う入出力端子を含んで構成される。
図２７は、制御信号インタフェース１０４が有する入出力端子（端子）を示す図であり、（Ａ）は、各端子名を、（Ｂ）は、各端子の信号の入出力を、（Ｃ）は、各端子に対応する機能を、それぞれ示す。
本実施形態においては、図２７（Ａ）の中で、ＣＧ，ＣＨ，ＴＨ，ＴＭ，ＡＴ，ＯＭ，ＡＳ１〜４，ＡＧＣ０〜２の各端子を介して、制御信号の授受が行われる。
また、図２７（Ｂ）においては、ＩＮと記載された端子の信号は、コントローラ１３０より入力する信号であり、ＯＵＴと記載された端子の信号は、コントローラ１３０に対して出力する信号である。
なお、図２７（Ｂ）において、ＰＷＲと記載された端子であるＶＤＤおよびＶＳＳは、それぞれ電源電圧、接地電圧に接続された端子であり、ＯＵＴと記載されたＶＯＵＴは、後述するモニタ出力またはセンサ出力のアナログ出力端子であり、ともに制御信号ではない。
【００９０】
以下、図２７（Ａ）に記載した制御信号について説明する。
制御信号ＣＧは、コントローラ１３０からエリアセンサ２００の蓄積の開始を指示する制御信号である（Ｌレベル：蓄積開始，Ｈレベル：不蓄積）。
たとえば、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１が、焦点検出装置１２０のＣＧ端子をＨレベルからＬレベルに変化させると、焦点検出装置１２０は、制御信号インタフェース２０４を介してそのレベル変化を認識し、エリアセンサ２００の全ブロックに対して、電荷蓄積を開始する。
なお、制御信号ＣＧを送信するＣＰＵ１３１は、本発明の蓄積開始手段に相当する。
【００９１】
制御信号ＣＨは、焦点検出装置１２０が出力する制御信号であり、各ブロックのうち少なくとも１つのブロックが蓄積中であるか否かを示す（Ｌレベル：全ブロックが不蓄積，Ｈレベル：少なくとも１ブロックが蓄積中）。上述した「各ブロック蓄積状況受信コマンド」および本制御信号により、コントローラ１３０は、各ブロックの蓄積状況を知ることができる。
【００９２】
制御信号ＴＨは、コントローラ１３０から転送開始を指示する制御信号である（Ｌレベル：転送開始，Ｈレベル：非転送）。通常は、蓄積終了後に、焦点検出装置１２０からセンサデータの転送を開始するタイミングで、転送対象のブロックが指定されて転送開始が指示される。
制御信号ＴＭは、焦点検出装置１２０が出力する制御信号であり、センサデータが転送中であるか否かを示す（Ｌレベル：非転送，Ｈレベル：転送中）。
【００９３】
制御信号ＡＴは、焦点検出装置１２０が出力するパルス波形の制御信号であり、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１は、焦点検出装置１２０が出力する画素単位のセンサデータを、制御信号ＡＴに同期させて順次Ａ／Ｄ変換する。具体的には、ＣＰＵ１３１は、制御信号ＡＴがＨレベルからＬレベルに変化するタイミングでＡ／Ｄ変換を開始する。
制御信号ＯＭは、コントローラ１３０より指示される制御信号であり、これにより、センサ出力／モニタ出力切替部２１７におけるセンサ出力またはモニタ出力の切り替えが制御される（Ｌレベル：モニタ出力選択，Ｈレベル：センサ出力（画素出力）選択）。通常は、蓄積制御中は、モニタ出力が選択され、蓄積が終了するとセンサ信号を取り出すためにセンサ出力が選択される。
【００９４】
制御信号ＡＳ１〜４は、コントローラ１３０より指示される制御信号であり、増幅器２１８が出力する信号ＶＯＵＴ（モニタ出力またはセンサ出力）に対するブロック選択が指示される。本実施形態においては、各ブロックに対応するセンサ信号処理部２１０に対して、信号ＶＯＵＴのための出力端子が共通であるため、どのブロックについて出力するかについては、制御信号ＡＳ１〜４により、コントローラ１３０が選択する。
制御信号ＡＳ１〜４の各信号は、信号レベル（Ｌレベル：「０」，Ｈレベル：「１」）に応じた４ビットのデータを構成する。たとえば、ＡＳ１：「Ｌ」，ＡＳ２：「Ｈ」，ＡＳ３：「Ｌ」，ＡＳ４：「Ｌ」であれば、ブロック４が選択されたことになる（図２７（Ｃ）参照）。
なお、制御信号ＡＳ１〜４を送信するＣＰＵ１３１は、本発明のブロック選択手段に相当する。
【００９５】
制御信号ＡＧＣ０〜２は、コントローラ１３０より指示される制御信号であり、増幅器２１８が出力するセンサデータまたはモニタデータの増幅度を意味する。
制御信号ＡＧＣ０〜２の各信号は、信号レベル（Ｌレベル：「０」，Ｈレベル：「１」）に応じた３ビットのデータを構成する。たとえば、ＡＧＣ０：「Ｌ」，ＡＧＣ１：「Ｈ」，ＡＧＣ２：「Ｌ」であれば、２０倍の増幅度（ゲイン）が指示されたことになる（図２７（Ｃ）参照）。
なお、本制御信号ＡＧＣ０〜２により、各ブロック毎に独立してゲインを選択することが可能である。
【００９６】
最大値検出部２１１は、図２６に示すように、エリアセンサ２００の受光部２００ｂの出力信号レベルの最大値を検出する。
最小値検出部２１２は、図２６に示すように、エリアセンサ２００の受光部２００ｂの出力信号レベルの最小値を検出する。
なお、最大値検出部２１１と最小値検出部２１２は、エリアセンサ２００の１対の受光部２００ａ，２００ｂのいずれかの信号出力を検出すればよい。これは、再結像レンズ１２２によって同一像が１対のエリアセンサ受光部２００ａ，２００ｂの各面に形成されるので、一方の面だけをモニタすればよいからである。本実施形態では、図１８に示すように、エリアセンサ受光面２００ｂをモニタしている。
【００９７】
最小値サンプルホールド部２１３は、タイミングジェネレータ２０２により生成された所定の周波数の信号に同期して、最小値検出部２１２の出力信号Ｓ２１２をサンプリングして保持する（サンプルホールド）。
【００９８】
最大値比較部２１４は、エリアセンサ２００の蓄積の飽和を回避するために、最大値検出部２１１の出力信号Ｓ２１１と所定の飽和レベル（停止レベル）とを比較し、出力信号Ｓ２１１が飽和レベルを越える場合、すなわち、エリアセンサ２００の電荷蓄積が飽和レベルに達したと判断した場合には、出力信号Ｓ２１４をＬレベルとする。
また、センサ信号処理部２１０は各ブロック毎に設けられ、各ブロックに対応するセンサ信号処理部２１０の最大値比較部２１４において、蓄積が飽和レベルに達したか否かが判断される。すなわち、飽和レベルに達したか否かの判断は、各ブロック独立に行われる。
【００９９】
焦点検出装置１２０は、対応する最大値比較部２１４の出力信号Ｓ２１４がＨレベルからＬレベルに変化したブロックに対しては、コントローラ１３０からの「蓄積停止コマンド」を待たずに電荷蓄積を停止させる。
飽和レベルに達した場合に焦点検出装置１２０側で自動的に蓄積を停止させるのは、後述するモニタ出力（ＶＯＵＴ）に基づくコントローラ１３０の蓄積制御の遅れを考慮したためである。
すなわち、コントローラ１３０は、後述するモニタ出力（信号Ｓ２１５）に基づいて蓄積を制御するが、各ブロックを時系列順に処理していくため、蓄積制御に遅れが生じる場合が想定される。この制御の遅れは、制御サイクル、被写体輝度およびコントラスト等に起因するため、制御の遅れを定量的に把握することは困難である。したがって、制御に遅れが生じた場合であっても、センサにおける蓄積の飽和を避けるため、上述したとおり、飽和レベルに達した場合には、焦点検出装置１２０側で自動的に蓄積動作を停止させることにしている。
【０１００】
最大値・最小値差動部２１５は、最大値検出部２１１の出力信号と最小値検出部２１２の出力信号を減算したモニタ出力（信号Ｓ２１５）を、センサ出力／モニタ出力切替部２１７を介して、増幅器２１８へ供給する。
【０１０１】
図２８は、モニタ出力信号の時間の経過に応じた状態を例示する図であり、（Ａ）は、出力信号Ｓ２１１，Ｓ２１２の信号レベルの時間経過に応じた変化を、（Ｂ）は、出力信号Ｓ２１５（モニタ出力）の信号レベルの時間経過に応じた変化を、それぞれ示す。
図２８に示すように、電荷の蓄積時間が経過するとともに露光量が増加するので、最大値検出部２１１の出力信号Ｓ２１１および最小値検出部２１２の出力信号Ｓ２１２ともに、増加する（図２８（Ａ））。これらの出力信号Ｓ２１１，Ｓ２１２から差分値を演算したモニタ出力Ｓ２１５が、図２８（Ｂ）に示すように出力される。
【０１０２】
センサデータ／最小値ＳＨ差動部２１６は、エリアセンサ受光面２００ａのセンサ出力と最小値サンプルホールド部２１３でサンプルホールドされる最小値検出部２１２の出力信号Ｓ２１２の差分値を演算して出力する（信号Ｓ２１６）。
【０１０３】
センサ出力／モニタ出力切替部２１７は、最大値・最小値差動部２１５の出力信号Ｓ２１５（モニタ出力）またはセンサデータ／最小値ＳＨ差動部２１６の出力信号Ｓ２１６（センサ出力）のいずれかの信号を選択可能とするスイッチ機能を有する。
信号選択の切り替えは、図２６に示すように、コントローラ１３０から供給される制御信号ＯＭ（ＯＭ信号）によって行うことができる。すなわち、ＯＭ信号がＨレベルのときは、センサ出力を選択し、ＯＭ信号がＬレベルのときは、モニタ出力を選択する。
【０１０４】
増幅器２１８は、制御信号ＡＧＣ０〜２により指定される増幅度（ゲイン）により、センサ出力／モニタ出力切替部２１７により選択された信号（モニタ出力またはセンサ出力）を、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１のＡ／Ｄ変換部に出力する（信号ＶＯＵＴ）。
上述したとおり、コントローラ１３０からの制御信号であるＯＭ信号がＬレベルのときは、センサ出力／モニタ出力切替部２１７はモニタ出力を選択し、増幅器２１８は、モニタ出力を増幅して出力する。
その際、出力端子を各ブロック毎に配設すると、端子数が膨大となり、結果として焦点検出装置１２０が大型化し、かつ、各端子の出力回路特性のばらつきにより各ブロックの出力信号のばらつきが発生してしまうので、これを避けるために、本実施形態では、出力端子は１端子、すなわち出力回路が全ブロックに対して共通とし、適宜ブロックを指定して出力させることとしている。
【０１０５】
コントローラ１３０は、ＣＰＵ１３１およびメモリ１３２を含んで構成される。
ＣＰＵ１３１は、焦点検出装置１２０の各端子に制御信号を送信し、焦点検出装置１２０の焦点検出装置１２０の電荷蓄積を制御する。さらに、ＣＰＵ１３１は、焦点検出装置１２０とシリアル通信を行い、エリアセンサ２００に蓄積動作の設定を行う。
また、ＣＰＵ１３１は、焦点検出装置１２０のエリアセンサ２００において電荷蓄積中の場合には、各ブロックのモニタ出力をＶＯＵＴとして入力して、電荷蓄積を制御する。すなわち、ＣＰＵ１３１は、モニタ出力ＶＯＵＴを内蔵されたＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換し、蓄積レベル（蓄積量）の判定を行い、蓄積レベルが所定のレベルに達した場合には、ブロックを指定した蓄積停止コマンドを焦点検出装置１２０に対して送出する。
【０１０６】
また、ＣＰＵ１３１は、各ブロック毎に、蓄積時間とモニタ出力に応じたゲイン設定を行い、そのゲイン設定をメモリ１３１に記憶させる。
すなわち、被写体が暗い場合や、コントラストが低い場合には、十分な蓄積量を得るのに時間がかかるため、各ブロック毎に、蓄積時間とモニタ出力に応じた最適なゲイン設定を行う。たとえば、明暗差が大きい場合にはゲインを小さく、明暗差が小さい場合にはゲインを大きく設定する。これにより、明暗差が小さい場合でも、蓄積時間を抑制しつつ早期に所定の信号レベルを得ることができる。
エリアセンサ２００において電荷蓄積停止後は、センサ出力をＶＯＵＴとして入力し、焦点検出装置１２０からの制御信号ＡＤをトリガとして、入力したセンサ出力をディジタルに変換して処理する。その際、メモリ１３２に記憶された各ブロック毎のゲインが読み出されて適用される。
【０１０７】
メモリ１３２は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを含んで構成され、焦点検出装置１２０の増幅器２１８のゲイン設定値を、エリアセンサ２００の各ブロック毎に記憶する。
【０１０８】
以上、焦点検出装置１２０およびコントローラ１３０の各構成要素について説明した。
次に、本実施形態における光電変換装置の動作について、図２９（Ａ）〜（Ｎ）、図３０（Ａ）〜（Ｎ）、および図３１（Ａ）〜（Ｎ）のタイミングチャートに関連付けて説明する。
図２９、図３０、および図３１は、本実施形態における焦点検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートであり、（Ａ）は焦点検出装置１２０の電源の起動状態を、（Ｂ）はリセット（ＲＳＴ）信号（Ｌ：アクティブ）を、（Ｃ）マスタクロック（ＭＣＬＫ）信号を、（Ｄ）はシリアルインタフェース２０３が行う通信状態を、（Ｅ）は制御信号ＣＧを、（Ｆ）は制御信号ＣＨを、（Ｇ）はエリアセンサ２００の各ブロックの蓄積状態を、（Ｈ）は出力信号ＶＯＵＴ（モニタ出力／センサ出力）を、（Ｉ）は制御信号ＯＭを、（Ｊ）は制御信号ＡＳ１〜４を、（Ｋ）は制御信号ＡＧＣ０〜２を、（Ｌ）は制御信号ＴＨを、（Ｍ）は制御信号ＴＭを、（Ｎ）は制御信号ＡＴを、それぞれ示す。
なお、図２９から図３１にかけて、時系列的に各信号が推移する。
【０１０９】
図２９（Ａ）に示すように、時刻ｔ０に焦点検出装置１２０の電源が起動されると、ほどなくリセット信号がＨレベル（図２９（Ｂ））となり、所定の周波数を有するマスタークロックが動作する（図２９（Ｄ））ことで、焦点検出装置１２０の各機能が動作可能状態となる。
まず、図２９（Ｄ）が示すように、シリアルインタフェース２０３を介したシリアル通信により、コントローラ１３０が焦点検出装置１２０の初期設定を行う。
【０１１０】
初期設定として、たとえば、ブロック座標指定コマンドにより、エリアセンサ２００に対するブロック指定が行われる。前述したように、エリアセンサ２００は、指定されたブロック毎に動作可能である。本説明においては、ブロックの指定は、各ブロックの分割領域が互いに接するように、１５個のブロックに分割が行われたものとする。
【０１１１】
図３０において、時刻ｔ１になると、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１は、焦点検出装置１２０に対して電荷蓄積を指示する。すなわち、ＣＰＵ１３１は、図３０（Ｅ）に示すように、制御信号ＣＧをＨレベルからＬレベルに変化させる。
これにより、焦点検出装置１２０は、エリアセンサ２００の全ブロックの電荷蓄積を一斉に開始し、これに伴って、図３０（Ｇ）に示すように、エリアセンサ２００の各ブロックＢＬＫ１〜１５の各ブロックが、時刻ｔ１の後に、電荷蓄積中（Ｈレベル）となる。
また、図３０（Ｆ）に示すように、蓄積中信号を表す制御信号ＣＨは、少なくとも１個のブロックが電荷蓄積中であればＨレベルする、すなわち、全ブロックの電荷蓄積状態のＯＲの論理値を出力するので、時刻ｔ１後ほどなく、制御信号ＣＨはＨレベルとなる。
【０１１２】
図３０（Ｈ）が示す蓄積量のモニタ信号（モニタ出力）ＶＯＵＴは、各ブロック毎に備えられた最大値検出部２１１および最小値検出部２１２により出力される信号である最大値（信号Ｓ２１２），最小値（信号Ｓ２１２）の差分値を、最大値・最小値差動部２１５で演算されて出力された信号である。
その際、コントローラ１３０より送信される制御信号ＡＳ１〜４（図３０（Ｊ））により、所定のエリアセンサ２００のブロックが指定され、コントローラ１３０より送信される制御信号ＡＧＣ０〜２（図３０（Ｋ））により、指定された各ブロックに応じたゲインが指定されるので、これらの制御信号に応じたモニタ出力ＶＯＵＴが出力される。
各ブロック毎のモニタ出力ＶＯＵＴは、ＣＰＵ１３１に内蔵されたＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換され、ＣＰＵ１３１において蓄積レベル（蓄積量）の判定が行われる。すなわち、モニタ出力ＶＯＵＴが所定のレベル以上になり蓄積レベルが十分であるか否かが判断される。
なお、蓄積動作をしている間は、ブロックのセレクト信号（ＡＳ１〜４）を切り替えた場合でも、各ブロックのモニタ信号を順次Ａ／Ｄ変換し、その結果から、蓄積量を判断し制御する。
【０１１３】
図３０において、時刻ｔ２になると、図３０（Ｇ）に示すように、エリアセンサ２００の２番目のブロック（ＢＬＫ２）が、蓄積の飽和を回避するために、蓄積を自動停止（最大値自動停止）して、蓄積状態がオフ状態（Ｌレベル）となる。
すなわち、２番目のブロック（ＢＬＫ２）のために設けられたセンサ信号処理部１１の最大値検出部２１１の出力信号Ｓ２１１を、最大値比較部２１４において所定の飽和レベル（停止レベル）と比較し、出力信号Ｓ２１１が飽和レベルを越える場合、すなわち、エリアセンサ２００の電荷蓄積が飽和レベルに達したと判断した場合には、出力信号Ｓ２１４をＨレベルとする。
これにより、焦点検出装置１２０は、２番目のブロック（ＢＬＫ２）のみエリアセンサ２００の蓄積を停止させる。
【０１１４】
なお、電荷蓄積中の間、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１が、各ブロックが蓄積中か否かについての情報を要求する「各ブロック蓄積状況受信コマンド」を送信すると、図３０（Ｄ）に示すとおり、当該コマンドを受信した焦点検出装置１２０は、各ブロックに対応するセンサ信号処理部２１０の最大値比較部２１４の出力信号Ｓ２１４をモニタして、各ブロックが蓄積中であるか否か（蓄積状態）を判断し、その結果をシリアル通信によりコントローラ１３０に応答する（図３０（Ｄ）の「蓄積状況受信」）。
上述のように、焦点検出装置１２０が２番目のブロック（ＢＬＫ２）のみ蓄積を停止させた場合には、コントローラ１３０は、上記「各ブロック蓄積状況受信コマンド」に対する応答により、２番目のブロック（ＢＬＫ２）の蓄積が停止されたことを認識することができる。
【０１１５】
図３０において、時刻ｔ３になると、ＣＰＵ１３１は、逐次Ａ／Ｄ変換するモニタ出力ＶＯＵＴが所定レベルに達することにより、蓄積レベル（蓄積量）が十分であると判断し、焦点検出装置１２０に対して「蓄積停止コマンド」を送信する（図３０（Ｄ）の「蓄積停止」）。
「蓄積停止コマンド」は、制御信号ＡＳ１〜４によりブロックを指定して蓄積を停止させることが可能であるが、図３０のタイミングチャートに示す例では、すべてのブロックの蓄積レベルが十分であると判断し、すべてのブロックの蓄積を停止させる場合を示している。
すなわち、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１は、全ブロックを指定した「蓄積停止コマンド」をシリアル通信により送出し、「蓄積停止コマンド」を受信した焦点検出装置１２０は、その後すべてのブロックの蓄積を停止する。
また、図３０（Ｆ）に示すとおり、すべてのブロックの蓄積が停止され、蓄積状態がオフ状態（図３０（Ｇ）のＢＬＫ１〜１５がすべてＬレベル）となると、各ブロックの蓄積状態の信号のＯＲ論理値を示す制御信号ＣＨが、ＨレベルからＬレベルに変化するので（図３０（Ｆ））、コントローラ１３０は、制御信号ＣＨをモニタすることで、すべてのブロックの蓄積状態がオフ状態（蓄積停止）となったことを確認することができる。
【０１１６】
以上の動作により、蓄積動作が完了したので、次にエリアセンサ２００のセンサ信号を出力させる。エリアセンサ１００のセンサ信号を出力させるためには、焦点検出装置１２０のセンサ出力／モニタ出力切替部２１７において、センサ信号を選択させる必要がある。
そのため、図３０（Ｉ）に示すように、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１は、時刻ｔ４において、制御信号ＯＭをＬレベルからＨレベルに変化させる。
これにより、焦点検出装置１２０では、センサ出力／モニタ出力切替部２１７において、モニタ信号（モニタ出力）からセンサ信号（センサ出力）への切り替えが行われ、センサデータ／最小値ＳＨ差動部２１６の出力信号Ｓ２１６、すなわち、サンプルホールドされた最小値信号（Ｓ２１３）とセンサ信号の差分値が増幅器２１８により増幅され、ＶＯＵＴとして出力されることになる（図３０（Ｈ））。
【０１１７】
その際、先ず、コントローラ１３０は、シリアル通信により「センサデータ出力レート選択コマンド」を焦点検出装置１２０に対して送信し、センサ出力ＶＯＵＴの転送レートを指定する。前述したとおり、転送レートは、マスタークロック（ＭＣＬＫ）の１／１６，１／６４，１／１２８，１／２５６，１／５１２の中から設定することが可能であり、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１のＡ／Ｄ変換速度に応じた転送レートを選択・指定して、上記コマンドを送信する。
また、コントローラ１３０は、焦点検出装置１２０に出力させるブロックを制御信号ＡＳ１〜４により指定する。
【０１１８】
そして、コントローラ１３０は、出力対象のブロックの増幅器２１８のゲインとして、メモリ１３２が記憶する蓄積終了時のゲインを、制御信号ＡＧＣ０〜２により指定する。
各ブロックに対するゲインは、前述したとおり、明暗差が小さい場合には大きく、明暗差が大きい場合には小さく設定されているので、明暗差が小さい被写体に対するセンサ出力ＶＯＵＴについても、極めて高精度にＡ／Ｄ変換を行うことが可能となる。
たとえば、１００：９０の被写体を１００の分解能でＡ／Ｄ変換しても、９０〜１００の信号を得るのみであるが、１０倍増幅してＡ／Ｄ変換すれば、０〜１００の信号を得ることができ、１０倍の分解能を持ったＡ／Ｄ変換器を使用したことと同等となり、高精度にＡ／Ｄ変換を行うことができる。
【０１１９】
そして、図３０（Ｌ）に示すとおり、時刻ｔ５において、コントローラ１３０が制御信号ＴＨをＬレベルにすると、焦点検出装置１２０は、制御信号ＡＳ１〜４で指定されたブロックのセンサデータの出力（センサ出力）を開始する。
その際、図３０（Ｎ）に示すように、焦点検出装置１２０側から出力される制御信号ＡＴに同期して、コントローラ１３０のＣＰＵ１３１は、１画素毎の出力を取り込んでＡ／Ｄ変換を行う。すなわち、図３０（Ｎ）に示すパルス波形の制御信号ＡＴがＬレベルからＨレベルに切り替わるタイミングで、焦点検出装置１２０が出力する画素信号が切り替わり、制御信号ＡＴがＨレベルからＬレベルに変換するタイミングにおいて、各画素のセンサデータが安定したタイミングとなるので、ＣＰＵ１３１は、制御信号ＡＴがＨレベルからＬレベルに変化するタイミングでＡ／Ｄ変換を開始する。
図３０に示す例では、図３０（Ｊ）に示すように、まず１番目のブロック（ＢＬＫ１）が選択され、そのセンサデータが取り込まれてＡ／Ｄ変換が行われている。
【０１２０】
時刻ｔ５以降は、図３１に示すように、順次各ブロックがコントローラ１３０により選択され、焦点検出装置１２０の各ブロックのセンサデータＶＯＵＴがコントローラ１３０に取り込まれてＡ／Ｄ変換が行われる。
図３１では、（Ｊ）に示すように、ブロック６および７が指定されて、各ブロックのセンサデータＶＯＵＴがコントローラ１３０に取り込まれてＡ／Ｄ変換が行われている。
【０１２１】
なお、各ブロックのセンサデータの転送は、各ブロックのすべての画素のデータを出力し終えた時点で停止する。
また、各ブロックのすべての画素のデータ出力が終了していない場合であっても、コントローラ１３０側で制御信号ＴＨをＬレベルからＨレベルに戻すことにより、その時点で途中停止することができる。すなわち、各ブロックのセンサ出力の中で必要な部分のデータを取り出した後に、不要な部分のデータ転送を打ち切ってすみやかに次の処理を行うことができるように、コントローラ１３０側でデータ転送を停止させることができる（データ転送停止処理）。
これにより、データ転送時間の短縮につながり、全体の処理時間の短縮させることが可能となる。
【０１２２】
また、図３１（Ｄ）に示すように、データ転送処理を高速化するため、コントローラ１３０は、「センサデータ出力レート選択コマンド」によりデータ転送レートを適宜切り替える。すなわち、各ブロックのセンサデータのうち、必要な部分のデータ以外は、転送レートを最高速度に設定し、必要な部分のデータについては、ＣＰＵ１３１がＡ／Ｄ変換可能な速度まで、転送レートを低減する制御を行う。
これにより、上述したデータ転送停止処理同様、センサデータ転送の短縮につながり、全体の処理時間を短縮させることが可能となる。
【０１２３】
そして、本実施形態に係る焦点検出装置１２０は、複数の領域に対応しいっせいに蓄積を開始させ、焦点検出領域内の光電変換素子の蓄積状態の最大値から最小値を差し引いたレベルをモニタし、複数の領域に対して個々もしくは一斉に蓄積を終了とすると判断する場合は蓄積を終了するように構成され、モニタをセンサ内部で各焦点検出領域毎に順番に行い、蓄積状態が所定の蓄積量を超える場合には自動的にモニタしている検出領域の蓄積を終了させる。  また、この焦点検出装置では検出領域を十字方向の位相差検出を行い、水平方向と垂直方向の位相差を検出するための分割された蓄積エリアがあり、この水平、垂直方向の蓄積エリアにおいてセンサ内部で並列的に蓄積状態をモニタし蓄積レベルを監視する。
また、モニタを行う焦点検出領域を選択し、出力させて蓄積レベルの監視を行う機能も有し、センサ内部でのモニタとモニタ出力させた蓄積レベルの監視とを切り換える。
センサ内部でのモニタにおいて、モニタ中に所定の蓄積量を超える場合には蓄積を停止し、蓄積を終了していないブロックだけをモニタする機能を有する。
この蓄積の自動停止は各焦点検出領域毎に設定する機能を有し、設定がＯＮの検出領域だけ蓄積の停止を行う。
【０１２４】
また、焦点検出装置１２０は、焦点検出エリアの分割されたブロック内の最小蓄積レベルが焦点検出領域の付近にない場合には外部から焦点検出領域の最小蓄積レベルと同等の電圧レベルを供給することにより、その外部からの電圧レベルを各画素の蓄積レベルから減じ、コントラスト成分のみを取り出すことを可能としている。
また、分割されたブロックの最小蓄積レベルを減じるか、外部から供給された最小蓄積レベルを減じるかをブロック毎に選択することができ、任意に設定することを可能にしている。
上述したように、本実施形態に係る焦点検出装置１２０においては、蓄積を開始すると各ブロックごとに蓄積状態を監視するモニタを行う。
モニタでは光電変換素子が飽和してしまうのを防ぐためにブロックの蓄積レベルの最大値を検出する。また、コントラスト成分を抽出するためにブロックの最小値を検出を行う。最大値の検出で１ブロック内の全画素の蓄積レベルを順に検出してその最大値が所定のレベルに達した場合に蓄積を停止するような構成になっている。
また、最小値の検出については最大値の検出と同様１ブロック内の全画素の蓄積レベルを順に検出してその最小値レベルを検出する。
コントラスト差の小さな被写体では不要な蓄積レベルの成分を含むため、本来の位相差演算で必要とするコントラストとして十分な信号が得られない。
焦点検出領域の最小蓄積レベルを減算することによりこの不要な成分は除去され、この信号を増幅して出力することにより、コントラスト成分のみを取り出した出力信号を得る。
【０１２５】
以下に、この焦点検出動作を図３２，図３３のフローチャートに関連付けて説明する。  図３２は、本実施形態に係る動作の概要を説明するためのフローチャートである。
図３３は、本実施形態に係る焦点検出の蓄積状態監視動作を説明するためのフローチャートである。
【０１２６】
まず、図２７に示すように、カメラの電源をＯＮ状態とし（ＳＴ１０１）、焦点検出領域を選択する（ＳＴ１０２）。
焦点検出としては１５点ありその全点を十字方向で検出することが可能で、ステップＳＴ１０２では、１点を選択するモードと全点を選択するモード等を選択する。
次に、被写体をとらえレリーズボタンを１段目まで押すことにより、焦点検出動作を開始する（ＳＴ１０３）。
焦点検出を開始すると、まず被写体の像を焦点検出装置で受光し、センサ面では蓄積を開始する（ＳＴ１０４）。
本実施形態における焦点検出装置１２０には、センサの蓄積状態を監視する機能が組み込まれており、蓄積レベルが適正な状態まで行われているかを判断しながら制御する（ＳＴ１０５）。
蓄積状態が適正と思われる状態になったら、蓄積の終了をする（ＳＴ１０６）。蓄積が終了すると焦点検出装置１２０のセンサでは蓄積されたデータをセンサ内部のメモリに書き込む。書き込まれたデータは制御部の指示に従いＶ ｏｕｔ端子から出力する（ＳＴ１０７）。
このときＶ ｏｕｔ端子からの出力はコントラスト成分のみを抽出して出力するため、センサ内部で位相差を検出する相関演算（ＳＴ１０９）を行う。相関演算から求まった焦点のズレ量からレンズを駆動する（ＳＴ１１０）。
このステップＳＴ１０４ＳＴ１１０を繰り返し行い合焦動作を行う。
【０１２７】
図３３は、図３２の蓄積状態の監視（ＳＴ１０５）における詳細のフローである。
蓄積を開始すると、蓄積状態を監視するモニタを行う。センサ内にはモニタを行う回路がＡ，Ａ’面とＢ、Ｂ’面にあり、パラレルでモニタを行う。このフローではその１つのモニタの動作フローである。
蓄積を行うエリアセンサはＡ，Ａ’、Ｂ，Ｂ’面は前記図１３のようにエリアセンサが１５のブロックに分割され、そのブロックに焦点検出領域が１つ含まれる構成になっており、そのブロックごとにモニタが行われる。
ブロックの全画素の蓄積レベルについて最大値検出（ＳＴ１０５１）、最小値検出（ＳＴ１０５２）が行われる。
モニタを出力する場合には（ＳＴ１０５３）の最大値一最小値を減算しＶｏｔ端子から出力される。
次に、最大値検出で蓄積レベルが所定のレベルに達しているか判断される（ＳＴ１０５４）。所定の蓄積レベルに達していない場合は次のブロックのモニタに移る（ＳＴ１０５５）。
所定のレベルに達した場合は、蓄積の停止を行うか否かを判断する（ＳＴ１０５６）に移る。この判断は蓄積開始前に制御部からの指示でセンサ内部で自動停止を行うかを記憶しておき、センサではこの設定により自動停止するかを判断する（ＳＴ１０５６）。  ここで、自動停止ＯＮの場合は、蓄積レベルの最小値をレジスタに記憶し、ブロックの蓄積停止が行う（ＳＴ１０５７，ＳＴ１０５８）。
このレジスタに記憶された最小値は、蓄積データを出力する際に蓄積レベルから減算され、コントラスト成分として出力する為のものである。全ブロックに蓄積が停止しているか判断し、終了している場合はモニタを終了する。
終了していない場合は次のブロックのモニタを行います。順次このフローに従い全ブロックのモニタが行われる。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の領域に対応しいっせいに蓄積を開始させ、焦点検出領域内の光電変換素子の蓄積状態の最大値から最小値を差し引いたレベルをモニタし、複数の領域に対して個々もしくは一斉に蓄積を終了とすると判断する場合は蓄積を終了するように構成され、モニタをセンサ内部で各焦点検出領域毎に順番に行い、蓄積状態が所定の蓄積量を超える場合には自動的にモニタしている検出領域の蓄積を終了させ、焦点検出装置１２０を有することから、以下の効果を得ることができる。
光電変換素子の蓄積を適正な蓄積レベルで蓄積を停止、より精度の高い焦点検出動作を行うことが可能となる。また従来のセンサ内部で各焦点検出方向のモニタをパラレルで行い、蓄積の停止した検出領域については飛ばしてモニタすることにより効率のよい制御が行え焦点検出領域の多点化に対応した合焦動作が可能となる。
そして、焦点検出を高速かつ高精度に行うことができ、しかも低輝度下での被写体やコントラスト差の少ない被写体において、有効なコントラスト成分のみを抽出して相関演算が行え、より正確な合焦動作が可能となる。またそのコントラスト差を抽出するための手段としてブロックの蓄積レベルの最小値を各画素の蓄積レベルから減ずるか、外部から供給される焦点検出領域の最小値レベルと同等の電圧レベルを各画素の蓄積レベルから減ずるかを選択する機能を有することにより、被写体やその撮影環境に対応したオートフォーカスが可能となる利点がある。
【０１２９】
なお、本実施形態は、位相差検出領域において、垂直および水平方向（すなわち十字）を例に説明したが、右斜め左斜め（すなわちＸ字）としても同様の効果を得ることができる。
【０１３０】
また、本実施形態の光電変換装置によれば、それぞれ同一の像が形成されるエリアセンサ２００の１対の受光面２００ａ，２００ｂと、１対のエリアセンサ受光面２００ａ，２００ｂのうち一方の出力の最大値を得る最大値検出部２１１と、最小値を得る最小値検出部２１２と、最大値と最小値の差分値（モニタ出力）を演算する最大値・最小値差動部１１５と、最小値検出部２１２が出力する最小値をサンプルホールドする最小値サンプルホールド部２１３と、最小値サンプルホールド部２１３によりサンプルホールドされた最小値と１対のエリアセンサ受光面２００ａ，２００ｂのうち他方の出力との差分値（センサ出力）を演算するセンサデータ／最小値ＳＨ差動部２１６と、モニタ出力またはセンサ出力のいずれかを選択して出力するセンサ出力／モニタ出力切替部２１７と、モニタ出力またはセンサ出力を増幅して出力する増幅器２１８と、ＣＰＵ１３１を含む外部のコントローラ１３０とシリアル通信を行うシリアルインタフェース２０３と、ＣＰＵ１３１から制御信号を受信する制御信号インタフェース２０４とを焦点検出装置１２０が有し、ＣＰＵ１３１からの制御信号によりモニタ出力が選択されると、エリアセンサ２００の電荷蓄積に応じたモニタ出力により、コントローラ１３０は、蓄積制御を行い、蓄積動作が完了した場合には蓄積動作を停止させると同時に、ＣＰＵ１３１からの制御信号によりセンサ出力を選択して処理するように構成した。
その際、焦点検出装置１２０は、シリアル通信を介して、コントローラ１３０によりエリアセンサ受光面２００ａ，２００ｂのブロック領域（センサ座標）が指定され、指定された各ブロックに対してモニタ信号を生成するが、出力端子は全ブロックで共通とするように構成した。
したがって、以下の効果を得ることができる。
【０１３１】
上述したように、本実施形態の光電変換装置は、最大値検出部２１１と最小値検出部２１２を、それぞれ同一の像が形成されるエリアセンサ２００の１対の受光面２００ａ，２００ｂのどちらか一方に構成したので、それぞれのエリアセンサからモニタ信号を取り出す必要がなく、配線を含めた回路規模を極小化できる実装上の効果がある。
また、一方のエリアセンサをモニタしている間、他方のエリアセンサの蓄積動作を行うため、全体の処理時間が低減し、高速な焦点検出が可能となる。
【０１３２】
上述したように、最大値検出部２１１と最小値検出部２１２は各ブロック毎に配され、各ブロックに対するモニタ出力端子を共通としているので、各ブロック毎にモニタ出力端子を有する場合と比較して、各ブロック間の出力回路特性のばらつきを低減でき、かつ、焦点検出装置１２０の小型化が可能となる。
【０１３３】
上述のブロック領域指定（センサ座標指定）は、各エリアセンサ受光面２００ａ，２００ｂに対して共通の座標に設定され、一方の受光面の各ブロックの蓄積制御結果に基づいて、他方の受光面の対応する同一座標のブロックのセンサ出力が処理されるので、各ブロック毎の明暗度、コントラストに応じた精度の高い蓄積制御が可能となる。
【０１３４】
本実施形態の焦点検出装置１２０は、コントローラ１３０からの制御信号（制御信号ＣＧ）によりエリアセンサ２００の蓄積を開始し、コントローラ１３０からのコマンド（蓄積停止コマンド）を受信してエリアセンサ２００の蓄積を終了し、蓄積が終了するとセンサ信号を出力するが、これらの動作については、ブロックを選択・指定して独立に行うので、エリアセンサ１００の各ブロック単位での最適な制御を行うことが可能である。たとえば、特定のブロックの蓄積レベルが十分な状態に達した場合には、その特定のブロックのみの蓄積を停止させることが可能である。
【０１３５】
本実施形態の光電変換装置は、コントローラ１３０により、蓄積時間とモニタ出力に応じた増幅器２１８のゲイン設定が各ブロック毎になされるので、被写体が暗い場合やコントラストが低い場合でも、蓄積時間を抑制しつつ所定の信号レベルをすみやかに得ることができる。
また、各ブロックに対するゲインは、明暗差が小さい場合には大きく、明暗差が大きい場合には小さく設定されるので、明暗差が小さい被写体に対するセンサ出力ＶＯＵＴについても、極めて高精度にＡ／Ｄ変換を行うことが可能となる。
【０１３６】
以上では、図２６に関連付けて、広範囲な領域に対してより高速で精度の高い自動焦点検出を可能とし、かつ省スペースとなり、しかも、低輝度の被写体やコントラスト差の少ない被写体で、コントラスト成分のみを取り出すことができ、ひいては合焦精度の向上を図れ、低輝度の被写体にも焦点検出することができる焦点検出装置について説明した。
以下では、斜め被写体の結像によるセンサ出力信号のエッジのだれ特性を維持した上で、実効感度を適正にし、焦点検出精度を可能なかぎり向上させることができ、低輝度の被写体やコントラスト差の少ない被写体で、コントラスト成分のみを取り出すことができ、ひいては合焦精度の向上を図れ、低輝度の被写体にも焦点検出することができる焦点検出装置について説明する。
【０１３７】
図３４は、本実施形態に係る焦点検出装置（光電変換装置）１２０Ａおよび焦点検出装置１２０Ａを制御するコントローラ１３０Ａの回路ブロック図の他例を示す図である。
この図において、３００はエリアセンサ（焦点出用センサ）を示し、このエリアセンサ３００にはＣＭＯＳ形のイメージセンサを用い、コントローラ１３０によってＸ、Ｙ走査するＸＹアドレス方式としてある。
【０１３８】
そして、このエリアセンサ３００は、各画素が長方形に形成してあるが、画素エリアの小さいフォトダイオードを配列した第１のフオトダイオードライン３００ａと、画素エリアの大きいフォトダイオードを配列した第２のフォトダイオードライン３００ｂを縦方向に交互に配置した多数ラインの構成となっている。
なお、図面では説明の便宜上６ラインのものを示したが実際には多数ラインとなっている。
【０１３９】
また、上記のエリアセンサ３００は１ラインと２ラインの同時読み出しが可能になっており、読み出し構成が図３５に示してある。
なお、図３５は説明の便宜上エリアセンサ３００を簡略的に示したが、図示するスイッチ素子（ＦＥＴ）ＳＷ１は第１のフォトダイオードライン３００ａの各々のフォトダイオードに設けられ、スイッチ素子（ＦＥＴ）ＳＷ２は第２のフォトダイオードライン３００ｂの各々のフォトダイオードに設けられており、また、各々のフオトダイオードにはフローテイングゲートが接続してある。
【０１４０】
したがって、スイッチ素子ＳＷ１のゲートにＸ走査パルスΦＰ１を第１、第３、第５・ラインにしたがって順次与えて各スイッチ素子ＳＷ１をＯＮさせることにより、第１のフォトダイオードライン３００ａの画素信号を読み出すことができる。
同様に、スイッチ素子ＳＷ２のゲートにＸ走査パルスΦＰ２を第２，第４、第６・・・・ラインにしたがって順次与え各スイッチ素子ＳＷ２をＯＮさせれば、第２のフォトダイオードライン３００ｂの画素信号を読み出すことができる。
【０１４１】
また、このエリアセンサ３００は、第１のフォトダイオードライン３００ａと第２のフォトダイオードライン３００ｂとより読み出した画素信号を一つの画素アンプＡＰに人力させ、この画素アンプＡＰの出力をＹ走査パルスΦＶＳによってＯＮするスイッチ素子（ＦＥＴ）ＳＷ３を介してセンサ出力信号ＶＯとして出力させるようになっている。
【０１４２】
具体的には、Ｘ走査パルスΦＰ１を供給してスイッチ素子ＳＷ１のみをＯＮさせれば、画素エリアの小さい第１のフォトダイオードライン３００ａの画素信号のみを読み出す第１読み出し回路が形成され、また、Ｘ走査パルスΦ２を供給してスイッチ素子ＳＷ２のみをＯＮさせれば、画素エリアの大きい第２のフォダイオードライン３００ｂの画素信号のみを読み出す第２読み出し回路が形成される。
【０１４３】
そして、Ｘ走査パルスΦＰ１、ΦＰ２を供給してスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２をＯＮさせれば、第１のフォトダイオードライン３００ａと第２のフォトダイオードライン３００ｂの画素信号を同時に読み出し、これら２ラインの画素信号を画素アンプＡＰで加算する第３読み出し回路が形成される。
【０１４４】
一方、上記の焦点検出装置には、エリアセンサ３００に照射される光の最大光の蓄積電荷を検出するピーク検出回路３０１と、その光の最小光の蓄積電荷を検出するボトム検出回路３０２が設けてある。
【０１４５】
ピーク検出回路３０１が出力するピーク信号ＶＰは、コンパレータ３０３によって停止レベル信号と比較され、ピーク信号ＶＰが停止レベルを越えることによってコンパレータ３０３が出力する飽和による停止信号ＶＳがタイミングジェネレータ３０４に送られる。
【０１４６】
具体的には、最大光によってエリアセンサ３００が電荷蓄積の飽和近くになったときのピーク信号Ｖ Ｐによってコンパレータ３０３が飽和による停止信号ＶＳ１を出力し、タイミングジェネレータ３０４がその停止信号ＶＳ１に応動してエリアセンサ３００の電荷蓄積を一停止させる（第１蓄積停止手段）。
なお、コントローラ１３０Ａは停止信号ＶＳ１を入力し、第１蓄積停止手段によって電荷蓄積が停止されたことを確認する。
【０１４７】
また、ピーク信号ＶＰとボトム信号ＶＢはオペアンプ（差動増幅回路）３０５に入力し、これらピーク信号ＶＰとボトム信号ＶＢとの差信号がコントローラ１３０Ａに送られる。
すなわち、図３６、図３７に示したように、ピーク信号ＶＰとボトム信号ＶＢは被写体のコントラスト（エリアセンサ３００に照射する光の明暗差）によって変わるため、ピーク信号ＶＰとボトム信号ＶＢの差信号をモニタ信号Ｖ Ｍとして入力したコントローラ１３０Ａが被写体のコントラストを判断する。
【０１４８】
コントローラ１３０Ａは上記のモニタ信号ＶＭが予め定めた規定時間内に所定レベルに達したとき、モニタによる停止信号ＶＳ２をタイミングジェネレータ３０４に送り、このタイミングジエネレータ３０４の応動動作によってエリアセンサ３００の電荷蓄積を停止させる（第２蓄積停止手段）。
【０１４９】
また、コントローラ１３０Ａは、モニタ信号ＶＭが規定時間内に所定レベルに達することなく、規定時間を経過した場合、コントローラ１３０Ａがリミット時間による停止信号ＶＳ３をタイミングジェネレータ３０４に送る。
タイミングジェネレータ３０４は、その停止信号ＶＳ３に応動し、エリアセンサ３００の電荷蓄積を強制的に停止させる（第３蓄積停止手段）。
【０１５０】
エリアセンサ３００は上記した第１、第２、第３蓄積手段のいずれかの停止手段によって電荷蓄積を停止し、その後、既に述べたところの第１、第２、第３読み出し回路によって画素信号が読み出され、センサ出力信号ＶＯとしてコントローラ１３０Ａに送られる。
なお、コントローラ１３０Ａはセンサ出力信号ＶＯを入力し、このセンサ出力信号ＶＯに従って焦点検出信号を演算する。
そして、この焦点検出信号に応動するフォーカス駆動部が撮影光学系の焦点調節用レンズを移動させて合焦させる。
【０１５１】
第１、第２、第３読み出し回路はコントローラ３１によって選択され、いずれかの読み出し回路によって読み出し動作が行われる。
具体的には、コントローラ３１がカウンタによってエリアセンサ３０の電荷蓄積時間、をカウントし、予め定めた時間ｔｌ、ｔ２、ｔ３（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３）と上記した第１、第２、第３蓄積停止手段の電荷蓄積停止に従って第１、第２、第３読み出し回路を選択的に動作させるようにする。
【０１５２】
すなわち、コントローラ１３０Ａがｔ１時間未満、ｔｌ〜ｔ２時間、ｔ２〜ｔ３時間で第１蓄積停止手段が動作した場合、同様にｔ１時間未満、ｔｌ〜ｔ２時間、ｔ２〜ｔ３時間で第２蓄積停止手段が動作した場合、ｔ３時間以上で第３蓄積停止手段が動作した場合を判断し、その判断にしたがって第１、第２、第３読み出し回路のいずれかを動作させるＸ走査パルスとしてΦＰ１又はΦＰ２あるいはΦＰ１とΦＰ２を出力する。
【０１５３】
図３８はコントローラ１３０Ａによって行われる上記した第１、第２、第３読み出し回路の選択動作を示したフローチャートである。
図示するように、エリアセンサ３００の制御開始時にいずれの読み出し回路で読み出し状態となっているかを判断し、その読み出し回路が初期選択される（ステップＳＴ５００，ＳＴ５０１）。
【０１５４】
続いて、エリアセンサ３００の電荷蓄積を開始させると共に電荷蓄積時間のカウントが開始する（ステップＳＴ５０２、ＳＴ５０３）。
電荷蓄積が開始した後は、飽和による停止手段（第１蓄積停止手段）によって電荷蓄積が停止したか否かの判断ステップに進み、蓄積停止が確認されたときはフラグ１（ＰＥＫ ＳＴＰ＝１）をセットする（ステップＳＴ５０４、ＳＴ５１２）。
【０１５５】
上記のようにフラグ１をセットした後、電荷蓄積時間のカウントが停止され、初期選択されている読み出し回路によって画素信号が読み出されてセンサデータ転送が行なわれ、センサ出力Ｖ ０がコントローラ１３０Ａに送られる（ステップＳＴ５０９、ＳＴ５１０）。
【０１５６】
続いて、次回フォトダイオードの選択ステップＳＴ５１１に進み、次回走査の第１を選択してセンサ蓄積開始ステップＳＴ５０２にリターンする。
なお、次回走査のダイオード選択については後渉する。
【０１５７】
一方、飽和による蓄積停止のステップＳＴ５０４において、時間ｔ１以内で電荷蓄積の停止が行われないと判断したときは、モニタ信号Ｖ Ｍが時間ｔ１以内に所定レベルに達したか否かを判断する（ステップＳＴ５０５）。
【０１５８】
ここで、モニタ信号が所定レベルに達したことか確認されると、フラグ１（ＭＯＮ ＳＴＰ＝１）をセットすると共に第２蓄積停止手段によって電荷蓄積が停止される（ステップＳＴ５１３、ＳＴ５０８）。
【０１５９】
以後は上記同様にして蓄積時間の停止、センサデータ転送、次回フォトダイオード選択のステップＳＴ５０９、ＳＴ５１０、ＳＴ５１１を経てセンサ蓄積開始ステップＳＴ５０２にリターンする。
この動作での次回フォトダイオードの選択については後述する。
【０１６０】
モニタ信号ＶＭのレベルチェックのステップＳＴ５０５において、モニタ信号が時間ｔ１以内に所定レベルに達しないときは、電荷蓄積時間がリミット時間ｔ３となったか否かの判断ステップＳＴ５０６に進み、飽和による蓄積停止の判断とモニタレベルのチェックとを繰り返す（ステップＳＴ５０６、ＳＴ５０４、ＳＴ５０５）。
【０１６１】
このように、飽和による蓄積停止の判断とモニタレベルのチェゲクとを繰り返している間に、飽和による電荷蓄積が停止されると、フラグ１（ＰＥＫ ＳＴＰ＝１）をセットし上記同様に動作し、また、モニタ信号ＶＭが所定レンズに達すれば、フラグ１（ＭＯＮ ＳＴＰ＝１）をセットし上記同様に動作する。
【０１６２】
リミット時間ｔ３となっても電荷蓄積が停止されずその蓄積が続く場合は、フラグ１（ＬＭＴ ＳＴＰ＝１）をセットして第３蓄積停止手段によって電荷蓄積を停止させる（ステップＳＴ５０６、ＳＴ５１３、ＳＴ５０８）。
その後、上記同様に蓄積時間のカウントの停止、１センサデータの転送、次回フォトダイオード選択のステップを経てセンサ蓄積開始のステップＳＴ５０２にリターンする（ステップＳＴ５０９、ＳＴ５１０、ＳＴ５１１、ＳＴ５０２）。
【０１６３】
上記したように、飽和による蓄積停止（第１蓄積停止手段）、モニタ信号ＶＭのレベルチェックによる蓄積停止（第２蓄積停止手段）、リミット時間経過による蓄積停止（第３蓄積停止手段）によってフラグ１がセットされ、このフラグ１にしたがって次回走査のフォトダイオードが選択がされる。
【０１６４】
図３９、図４０はフォトダイオードの選択動作を示すフローチャートである。
これらの図面に示すように、第１蓄積停止手段で電荷蓄積が停止され、ＰＥＫ ＳＴＰ＝１のフラグ１がセットされた場合は、図３９のフローチャートが実行される（ステップＳＴ６０１）。
【０１６５】
すなわち、第１蓄積停止手段の蓄積停止が時間ｔ１未満となるときは、高輝度でコントラストが低いときであるから、蓄積時間（Ｃｔｉｍ）を優先させるために、フォトダイオードは切換えず、現状の選択されているフォトダイオードで次回走査を行う。
【０１６６】
また、第１蓄積停止手段の蓄積停止が時間ｔ１を越えるときは、中輝度で低コントラストの場合であるから、蓄積時間を短くするため、画素エリアを１ランク大きくしたフォトダイオードを選択する（ステップＳＴ７０３）。
【０１６７】
具体的には、前回の読み出し走査が第１のフォトダイオードライン３００ａによって行われたときは、第２のフォトダイオードライン３００ｂを読み出す第２読み出し回路に切換える。
同様に、前回の読み出し走査が第２のフォトダイオードライン３００ｂで行われたとき、または、第１、第２のフォトダイオードライン３００ａ、３００ｂで行われたときは、第１、第２のフォトダイオードライン３００ａ、３００ｂを加算して読み出す第３の読み出し回路に切換える（ステップＳＴ７０４）。
【０１６８】
第１蓄積停止手段の蓄積停止が時間ｔ２を越えるときは、低輝度で低コントラストの状態であるから、電荷蓄積時間を短くするため、最大限の画素エリアとするフォトダイオードを選択する。
すなわち、前回走査のフォトダイオードが第ＩＸは第２のフォトダイオードライン３００ａ、３００ｂ、あるいは、第１のフォトダイオードライン３００ａと３００ｂの加算であっても、第１のフォトダイオードライン３００ａと３００ｂを加算して読み出す第３読み出し回路に切換える（ステップＳＴ７０１、ＳＴ７０２）。
【０１６９】
一方、第２蓄積停止手段により電荷蓄積が停止され、ＭＯＮ ＳＴＰ＝１のフラグ１がセットされた場合は図３８のフローチャートが実行される。
すなわち、第２蓄積停止手段の蓄積停止がｔ１時間未満となるときは、高コントラストで信号成分は充分であるので、センサ出力信号のエッジ特性を向上させるため、画素エリアの狭いフォトダイオードを選択する（ステップＳＴ６０５、ＳＴ６０６）。
【０１７０】
すなわち、前回走査したフォトダイオードが第１のフォトダイオードライン３００ａまた社第２のフォトダイオードライン３００ｂであると串は第１のフォトダイオードライン３００ａを読み出す第１読み出し回路に切換え、前回走査が第１、第２のフォトダイオードライン３００ａ、３００ｂで行われたときは、第２のフォトダイオードライン３００ｂを読み出す第２の読み出し回路に切換える。
【０１７１】
第２蓄積停止手段の電荷停止がｔ１〜ｔ２時間となるときは、中コントラストで制御上安定した状態となるので、フォトダイオードの選択は行なわず、前回走査のフォトダイオードラインの読み出し回路が維持される。
【０１７２】
第２蓄積停止手段の電荷停止がｔ２時間を超える場合は、低コントラストの状態であるので蓄積時間を短くするように画素エリアの大きいフォトダイオードを選択する（ステップＳＴ６０３、ＳＴ６０４）。
【０１７３】
すなわち、前回走査が第１のフォトダイオードライン３００ａであるときは第２のフォトダイオードライン３００ｂを読み出す第２読み出し回路に、第２のフォトダイオー，ドライン３００ｂであるときは第１、第２のフォトダイオードライン３００ａ、３００ｂを加算して読み出す第３読み出し回路に切換え、第３読み出し回路が選択されておれば、第３読み出し回路を維持する。
【０１７４】
他方、第３蓄積停止手段により電荷蓄積が停止され、ＬＭＴ ＳＴＰ＝１のフラグ１がセットされる場合は、リミット時間ｔ３以内にセンサ出力信号ＶＯを得るため、画素エリアが最大となるようにフォトダイオードを選択する（ステップＳＴ６０２、ＳＴ６０７）。
【０１７５】
すなわち、前回走査のフォトダイオードラインにかかわらず、常に第１、第２のフォトダイオードライン３００ａ、３００ｂを加算して読み出す第３読み出し回路に切換える。
なお、上記のように次回走査のフォトダイオー：ドラインを選択した後は各フラグを０に戻す（ステップＳＴ６０８）。
【０１７６】
図４１には上記したフォトダイオードの選択をまとめて示してある。
【０１７７】
図３４の装置によれば、焦点検出用センサは、被写体の明るさ、被写体のコントラストにしたがい第１、第２，第３読み出し手段を選択的に動作させる。
これより、画素エリアの狭いフォトダイオードラインまたは画素エリアの広いフォトダイオードラインを読み出し、さらには、狭い画素エリアのフォトダイオードラインと広い画素エリアのフォトダイオードラインとを加算して読み出すことができる。
この結果、実効感度が適正に維持され、焦点検出にばらつきのない高精度のセンサ出力信号を得ることができる。
また、上記した焦点検出装置によれば、焦点検出用センサの電荷蓄積時間に応じて第１、第２、第３読み出し手段が選択的に動作するので、被写体の明暗に合った画素エリア面積となり、Ｓ／Ｎの高い適正に対応した実効感度の焦点検出信号を得ることができる。
さらに、上記したように第１、第２、第３読み出し手段を選択的に動作させる焦点検出装置により撮影光学系の焦点調節手段を制御するので、高精度のフォーカス機能を有する電子撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】焦点検出装置を備えた一眼レフカメラの簡略図である。
【図２】焦点検出装置の光学系図である。
【図３】従来例として示したラインセンサの簡略図である。
【図４】従来例として示したエリアセンサの簡略図である。
【図５】（Ａ）は長方形画素のセンサに斜めの被写体が結像した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）の結像状態のセンサ出力信号を示す図である。
【図６】（Ａ）は長くした長方形画素のセンサに斜めの被写体が結像した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）の結像状態のセンサ出力信号を示す図である。
【図７】（Ａ）は長方形画素のセンサに被写体が垂直に結像した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）の結像状態のセンサ出力信号を示す図である。
【図８】（Ａ）は長くした長方形画素のセンサに被写体が垂直に結像した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）の結像状態のセンサ出力信号を示す図である。
【図９】本発明の係る自動焦点検出装置を採用した撮像装置としての電子カメラを模式的に示す図である。
【図１０】本実施形態に係る焦点検出装置における再結像レンズおよび焦点検出センサによる結像状態を模式的に示す図である。
【図１１】位相差を検出する原理について説明するための図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１０のＡ，Ａ’面で受光した被写体像の光量分布を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る焦点検出装置の焦点検出センサ面の焦点検出領域の構成例を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る焦点検出装置の焦点検出センサにおける焦点検出領域の配置例を示す図である。
【図１５】ＣＣＤタイプとＣＭＯＳタイプのエリアセンサの構成例を示す図である。
【図１６】一般的なＣＣＤタイプのエリアセンサとＣＭＯＳタイプのエリアセンサで蓄積を終了した時の蓄積データのズレについて説明するための図である。
【図１７】本実施形態に係るセンサにおける１ブロックの画素とメモリの構成を示す図である。
【図１８】本実施形態に係る焦点検出装置の焦点検出センサの具体的な構成例を示す図である。
【図１９】本実施形態に係るモニタ出力回路の構成例を示す回路図である。
【図２０】蓄積レベルをモニタするときの各画素の蓄積レベルと最大、最小値の検出レベルについての例を示す図である。
【図２１】センサ内部でのモニタの状況を示す図である。
【図２２】センサ内部でのモニタの状況を示す図である。
【図２３】分割された焦点検出ブロック内の検出領域からはなれた画素に蓄積レベルの最大値がある場合について示す図である。
【図２４】（Ａ）〜（Ｃ）は、２はエリアセンサを１５のブロックに分割した１つのブロックについてのコントラスト成分を抽出するための一例を示す図である。
【図２５】（Ａ），（Ｂ）は、コントラスト成分を抽出するための最小値を減算する処理において、エリアセンサを分割する１５のブロックの１ブロックにおける最小値を減算する場合と外部から最小値レベルと同等な電圧をセンサ部に供給し減算する例について説明するための図である。
【図２６】本実施形態に係る焦点検出装置（光電変換装置を含む）および焦点検出装置を制御するコントローラの回路ブロック図の１例を示す図である。
【図２７】本実施形態における光電変換装置の各端子を例示する図であり、（Ａ）は、各端子名を、（Ｂ）は、各端子に対応する信号の光電変換装置に対する入出力状態を、（Ｃ）は、各端子に対応する信号の機能を、それぞれ示す図である。
【図２８】本実施形態の光電変換装置において、蓄積時間に対する各出力信号の変化を例示する図であり、（Ａ）は、蓄積時間に対する出力信号Ｓ２１１，Ｓ２１２の変化を、（Ｂ）は、蓄積時間に対する出力信号Ｓ２１５の変化を、それぞれ示す図である。
【図２９】図２６の焦点検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３０】図２６の焦点検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３１】図１２３焦点検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３２】本実施形態に係る動作の概要を説明するためのフローチャートである。
【図３３】本実施形態に係る焦点検出の蓄積状態監視動作を説明するためのフローチャートである。
【図３４】本実施形態に係る焦点検出装置（光電変換装置を含む）および焦点検出装置を制御するコントローラの回路ブロック図の他例を示す図である。
【図３５】図３４の焦点検出装置に備えたエリアセンサの簡略図である。
【図３６】図３７の焦点検出装置に備えたピーク検出回路が出力するピーク信号とボトム検出回路が出力するボトム信号を示す特性図である。
【図３７】ピーク信号とボトム信号の差信号であるモニタ信号を示す特性図である。
【図３８】図３４の焦点検出装置に備えたコントローラが行うエリアセンサの電荷蓄積制御を示すフローチャートである。
【図３９】図３４の焦点検出装置に備えたコントローラが行う次回走査のフォトダイオード選択動作を示すフローチャートである。
【図４０】図３４の焦点検出装置に備えたコントローラが行う次回走査のフォトダイオード選択動作を示すフローチャートである。
【図４１】図３４の焦点検出装置のフォトダイオードの選択態様を示す図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１００…電子カメラ、１１１…光学系、１１１…撮像レンズ、１１２…クイックターンミラー、１１３…フォーカシングスクリーン、１１４…ペンタプリズム、１１５…サブミラー、１１６…反射ミラー、１１７…フィルム面、１２０…焦点検出装置、１２２…再結像レンズ、１２３…焦点検出センサ、Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’…焦点検出領域（センサ面）、１３０…コントローラ、ＰＤ１，ＰＤ２…画素（光電変換素子：フォトダイオード）、１７１…カラムセレクタ、１７２−１〜１７２−ｍ…ＰＤ１データの転送路（配線）、１７３−１〜１７３−ｍ…ＰＤ２データの転送路（配線）、１７４−１〜１７４−ｍ…加算器、１７５…メモリ、２００…エリアセンサ、２００ａ，２００ｂ…エリアセンサ受光面、２０２…タイミングジェネレータ、２０３…シリアルインタフェース、２０４…制御信号インタフェース、２１０…センサ信号処理部、２１１…最大値検出部、２１２…最小値検出部、２１３…最小値サンプルホールド部、２１４…最大値比較部、２１５…最大値・最小値差動部、２１６…センサデータ／最小値ＳＨ差動部、２１７…センサ出力／モニタ出力切替部、２１８…増幅器、１３０，１３０Ａ…コントローラ、１３１…ＣＰＵ、１３２…メモリ、１２０Ａ…焦点検出装置、３００…エリアセンサ、３００ａ…第１のフォトダイオードライン、３００ｂ…第２のフォトダイオードライン、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３…スイッチ素子、ＡＰ…画素アンプ、３０１…ピーク検出回路、３０２…ボトム検出回路、３０３…コンパレータ、３０４…タイミングジェネレータ、３０５…オペアンプ。
【図１】
2006208802.tif 000003
【図２】
2006208802.tif 000004
【図３】
2006208802.tif 000005
【図４】
2006208802.tif 000006
【図５】
2006208802.tif 000007
【図６】
2006208802.tif 000008
【図７】
2006208802.tif 000009
【図８】
2006208802.tif 000010
【図９】
2006208802.tif 000011
【図１０】
2006208802.tif 000012
【図１１】
2006208802.tif 000013
【図１２】
2006208802.tif 000014
【図１３】
2006208802.tif 000015
【図１４】
2006208802.tif 000016
【図１５】
2006208802.tif 000017
【図１６】
2006208802.tif 000018
【図１７】
2006208802.tif 000019
【図１８】
2006208802.tif 000020
【図１９】
2006208802.tif 000021
【図２０】
2006208802.tif 000022
【図２１】
2006208802.tif 000023
【図２２】
2006208802.tif 000024
【図２３】
2006208802.tif 000025
【図２４】
2006208802.tif 000026
【図２５】
2006208802.tif 000027
【図２６】
2006208802.tif 000028
【図２７】
2006208802.tif 000029
【図２８】
2006208802.tif 000030
【図２９】
2006208802.tif 000031
【図３０】
2006208802.tif 000032
【図３１】
2006208802.tif 000033
【図３２】
2006208802.tif 000034
【図３３】
2006208802.tif 000035
【図３４】
2006208802.tif 000036
【図３５】
2006208802.tif 000037
【図３６】
2006208802.tif 000038
【図３７】
2006208802.tif 000039
【図３８】
2006208802.tif 000040
【図３９】
2006208802.tif 000041
【図４０】
2006208802.tif 000042
【図４１】
2006208802.tif 000043