(57)【要約】【課題】焦点検出部の数が増加しても読み出し時間を増加させることなく消費電流を抑えることができる焦点検出装置を提供すること。【解決手段】フォーカシングレンズの略垂直方向の異なる光路を通過した２つの被写体像とフォーカシングレンズの略水平方向の異なる光路を通過した２つの被写体像を検出する焦点検出部１０ａ、１０ｂと、これら焦点検出部１０ａ、１０ｂの出力を読み出して選択的に出力するマルチプレクサ３６と、所定の焦点検出部のみの動作を制御するとともに、マルチプレクサ３６によって同タイミングで読み込まれた焦点検出部の出力を時系列に並べるべくマルチプレクサ３６を制御するコントローラ３５とを備える。【選択図】図９
2006285081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主光学系の略垂直方向の異なる光路を通過した２つの被写体像と前記主光学系の略水平方向の異なる光路を通過した２つの被写体像を検出する複数の焦点検出部と、
前記複数の焦点検出部の出力を読み出して選択的に出力するマルチプレクサと、
指定された焦点検出部のみの動作を制御するとともに、前記マルチプレクサによって同タイミングで読み込まれた前記焦点検出部の出力を時系列に並べるべく前記マルチプレクサを制御するコントローラと、
を具備することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記焦点検出部は、
前記被写体像から光電荷を得る複数の画素から構成される少なくとも１つの画素列と、
前記画素列で得られた光電荷を電圧制御信号に変換する電荷・電圧変換アンプと、
前記画素列と前記電荷・電圧変換アンプとの間に配置され、前記画素列において得られた光電荷を前記電荷・電圧変換アンプに転送する電荷転送路と、
前記電荷転送路を動作させるドライバと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記画素列が、同一の焦点検出方向に一直線上に複数配置された画素列を、前記焦点検出方向と略直交する方向に複数配置することで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記指定された焦点検出部の電荷転送路を動作させるように前記ドライバの動作をイネーブルとし、指定されなかった焦点検出部の電荷転送路を動作させないように前記ドライバの動作をディスエーブルとするように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記画素列を構成する各画素に、光電荷の蓄積時間を画素列毎に変えるためのメモリがそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１つに記載の焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の測距点の焦点状態を検出できる焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オートフォーカスカメラに用いられている焦点検出装置の１つとして位相差検出方式の焦点検出装置が知られている。位相差検出方式においては、主光学系の異なる光路を通過した２つの被写体像が、基準部の焦点検出部と参照部の焦点検出部の２つの焦点検出部によって検出され、これら検出された被写体像の２像間隔値から撮影画面内に配された測距点における焦点状態が検出される。このような位相差検出方式に用いられる焦点検出部は、被写体像から光電変換によって光電荷を得る複数画素から構成される画素列と、画素列で得られた光電荷を転送する電荷転送路と、電荷転送路から転送されてきた光電荷を電圧信号に変換する電荷・電圧変換アンプとから構成されている。
【０００３】
また、位相差検出方式の焦点検出装置の中には、撮影画面のより広い領域に位置する被写体像の検出を行うようにするためと被写体像のコントラストの検出方向を一方向から複数方向に拡張するために、２つよりも多くの焦点検出部を配置して被写体像の検出を行う焦点検出装置も提案され、また多数の製品に採用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１において提案されている焦点検出装置では、基準部の焦点検出部１０１、１０３、１０５、１０７と参照部の焦点検出部１０２、１０４、１０６、１０８を図２０（ａ）に示すように配置している。
【０００５】
これら８個の焦点検出部１０１〜１０８の出力はそれぞれ選択手段１０９に入力される。選択手段１０９は、センサ制御手段１１０の制御の下、図２０（ｂ）に示すようにして焦点検出部１０１〜１０８の出力を焦点検出部単位で順次読み出して、後段の処理部に出力する。後段の処理部では、読み出された結果に基づいて焦点演算が行われる。
【特許文献１】特開平１０−３３３０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した特許文献１の手法では、焦点検出部１０１〜１０８の出力を焦点検出部単位で読み出すようにしているので、読み出しにかかる時間は、以下に示す（式１）にほぼ等しくなる。  
ｔａｌｌ＝ｎ＊ｔ０                                    （式１）
ｎ：焦点検出部の数
ｔ０：１つの焦点検出部の読み出しにかかる時間
即ち、特許文献１の手法では焦点検出部の数が増加することにより、読み出しにかかる時間ｔａｌｌが増加してしまう。また、この読み出しの間、各焦点検出部の電荷転送路を駆動するためのドライバが働くことになるので、その分消費電流も増加する。
【０００７】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであり、焦点検出部の数が増加しても読み出し時間を増加させることなく消費電流を抑えることができる焦点検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による焦点検出装置は、主光学系の略垂直方向の異なる光路を通過した２つの被写体像と前記主光学系の略水平方向の異なる光路を通過した２つの被写体像を検出する複数の焦点検出部と、前記複数の焦点検出部の出力を読み出して選択的に出力するマルチプレクサと、指定された焦点検出部のみの動作を制御するとともに、前記マルチプレクサによって同タイミングで読み込まれた前記焦点検出部の出力を時系列に並べるべく前記マルチプレクサを制御するコントローラとを具備することを特徴とする。
【０００９】
この第１の態様によれば、焦点検出部の出力を並列的に読み出すことができるので、焦点検出部の数が増加しても読み出し時間が変わらない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、焦点検出部の数が増加しても読み出し時間を増加させることなく消費電流を抑えることができる焦点検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を説明するに先立って、まず位相差方式の焦点検出装置について説明する。
【００１２】
図１は、位相差方式の焦点検出装置が搭載されたデジタル一眼レフレックスカメラの概略構成について示す図である。このデジタル一眼レフレックスカメラは、フォーカシングレンズ１と、撮像素子２と、メインミラー３と、サブミラー４と、ペンタプリズム５と、接眼レンズ６と、コンデンサレンズ７と、固定ミラー８と、瞳分割光学系９と、ＡＦセンサ１０と、焦点演算部１１と、レンズ駆動信号生成部１２と、モータドライバ１３とで構成されている。ここで、ペンタプリズム５と接眼レンズ６とでファインダが構成されている。また、コンデンサレンズ７と、固定ミラー８と、瞳分割光学系９と、ＡＦセンサ１０と、焦点演算部１１とで焦点検出装置が構成されている。
【００１３】
図１の焦点検出装置について更に詳しく説明する。図１において、撮像動作が開始されるまでの間、メインミラー３とサブミラー４は図１に示した位置にある。この場合には、フォーカシングレンズ１で導かれた被写体像の一部がメインミラー３で反射されてファインダに導かれ、一部がメインミラー３を透過した後、サブミラー４で反射されて焦点検出装置に導かれる。
【００１４】
メインミラー３で反射されファインダに導かれた被写体像は、ファインダ内のペンタプリズム５を介して接眼レンズ６に導かれる。この接眼レンズ６を介して撮影者の目に像が結ばれるので、撮影者は被写体の状態を目視観察することができる。
【００１５】
また、メインミラー３を透過して焦点検出装置に導かれた被写体像は、撮像等価面上に結像する。この撮像等価面上に結像された像は、焦点検出装置内のコンデンサレンズ７に導かれて、固定ミラー８で反射された後、瞳分割光学系９に導かれる。瞳分割光学系９の結像位置にはＡＦセンサ１０が配置されている。このＡＦセンサ１０は、基準部の焦点検出部と参照部の焦点検出部の２つの焦点検出部から構成されており、これら焦点検出部で検出された２つの被写体像を示す電気信号（焦点検出信号）は、焦点演算部１１に入力される。焦点演算部１１では、焦点のズレ量（デフォーカス量と呼ばれる）が求められる。ここで演算されたデフォーカス量はレンズ駆動信号生成部１２に入力される。レンズ駆動信号生成部１２では、入力されたデフォーカス量に基づいて、焦点の合う位置（合焦位置）にフォーカシングレンズ１を駆動させるような制御信号が生成される。この制御信号がモータドライバ１３に加えられることにより、それに応じてフォーカシングレンズ１が図示矢印方向（光軸方向）に駆動される。
【００１６】
このような焦点調節動作の終了後に撮像が開始される。この場合にはメインミラー３並びにサブミラー４は図面上方向に跳ね上げられる。この状態になるとフォーカシングレンズ１で導かれた被写体像は撮像素子２上に結像される。この状態で撮像素子２を駆動させる事で被写体の像が取得される。
【００１７】
図２は、ここで説明する焦点検出装置の被写体像検出エリアを示している。ここでは、被写体像検出エリアが、図２の参照符号２０で示す撮影画面内の中央部付近となっている。
【００１８】
図３（ａ）〜図３（ｆ）は、焦点検出装置の動作について説明するための図である。ここで、図３（ａ）及び図３（ｂ）はフォーカシングレンズの位置が合焦位置にあるときの動作について示した図であり、図３（ｃ）及び図３（ｄ）はフォーカシングレンズの位置が合焦位置よりも前側にある、即ち前ピンのときの動作について示した図であり、図３（ｅ）及び図３（ｆ）はフォーカシングレンズの位置が合焦位置よりも後側にある、即ち後ピンのときの動作について示した図である。なお、図３（ａ）〜図３（ｆ）では図１と共通の構成については図１と同じ参照符号を付している。また、ここでは説明を簡略化するため、図１の構成のうち、フォーカシングレンズ１と、コンデンサレンズ７と、瞳分割光学系９と、ＡＦセンサ１０のみを示している。
【００１９】
フォーカシングレンズ１を通過した被写体像は、図１に示すメインミラー３、サブミラー４を介して撮像等価面に結像される。この撮像等価面は、撮像素子と光学的に等しい距離にある仮想面である。撮像等価面上に結像された被写体像は、コンデンサレンズ７を介して瞳分割光学系９に導かれる。ここで、瞳分割光学系９は、セパレータ絞り９ａと、セパレータレンズ９ｂ、９ｃとから構成されている。このような構成により、瞳分割光学系９に導かれた被写体像は、セパレータ絞り９ａにおいて１対の光束に瞳分割される。図３（ａ）、図３（ｃ）、図３（ｅ）においてフォーカシングレンズ１の上側を通過した被写体像は、セパレータレンズ９ｃを介してＡＦセンサ１０内の焦点検出部１０ｂに再結像される。同様にフォーカシングレンズ１の下側を通った被写体像はＡＦセンサ１０内の焦点検出部１０ａに再結像される。
【００２０】
ここで、焦点検出部１０ａ、１０ｂに再結像された２像の間隔を、合焦時を図３（ｂ）に示すＺ０とすると、前ピン時は図３（ｄ）に示すようにＺ０より小さくなり、逆に後ピン時では図３（ｆ）に示すようにＺ０より大きくなる。また、２像間隔の変化は、デフォーカス量にほぼ比例するので、この２像間隔を検出することにより、フォーカシングレンズのデフォーカス量及びデフォーカス方向を演算することができる。
【００２１】
図４は、ＡＦセンサ内の１つの焦点検出部の詳細な構成を示した図である。図４に示す焦点検出部は、画素列３１と、電荷転送路（ＣＣＤ）３２と、ドライバ３３と、電荷・電圧変換アンプ３４とから構成され、コントローラ３５によってその動作が制御される。
【００２２】
画素列は、焦点検出方向に配列された複数の画素４１から構成されている。また、これら画素４１は、被写体像の光量に応じた光電荷を出力するフォトダイオード４１ａと、一端がフォトダイオード４１ａの一端に接続され他端が電源４１ｂに接続されているスイッチ４１ｃと、一端がフォトダイオード４１ａの一端に接続され他端が画素４１の出力に接続されるスイッチ４１ｄとで構成されている。
【００２３】
また、画素４１はそれぞれ電荷転送路３２に接続され、この電荷転送路３２にはドライバ３３と電荷・電圧変換アンプ３４とが接続されている。
【００２４】
このような構成において、各スイッチ４１ｃにはコントローラ３５の制御信号φＲ（ｘ）が入力され、各スイッチ４１ｄにはコントローラ３５の制御信号φＴ（ｘ）が入力される。更に、ドライバ３３には、コントローラ３５の制御信号φ１（ｘ）及び制御信号φ２（ｘ）が入力される。また、電荷・電圧変換アンプ３４には、コントローラ３５の制御信号φＦ（ｘ）が入力される。
【００２５】
図５は、電荷転送路及び電荷・電圧変換アンプ、ドライバの構成をより詳しく説明するための図である。
【００２６】
電荷転送路３２は、Ｎ型基板３２ａ上にエピタキシャル成長したＰ層３２ｂ及びＮ−層３２ｃと、Ｎ−層３２ｃを分離するＰ−領域３２ｄと、Ｐ−領域３２ｄで分離されたＮ−層３２ｃの上部に形成されるポリシリコン層３２ｅと、Ｐ−領域３２ｄの上部に形成されるポリシリコン層３２ｆとで構成される。そして、ポリシリコン層３２ｅはドライバ３３の制御信号φ１ａ（ｘ）出力端子にポリシリコン層３２ｆはドライバ３３の制御信号φ２ａ（ｘ）出力端子に接続されている。
【００２７】
また、電荷・電圧変換アンプ３４は、スイッチを構成するＮ型ＭＯＳトランジスタと、バッファアンプ３４ｄとで構成されている。
【００２８】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタは、ドレインに相当するＮ＋領域（ドレイン領域）３４ａと、ソースに相当するＮ＋領域（ソース領域）３４ｂと、ゲート領域３４ｃとで構成されている。このうち、ドレイン領域３４ａはバッファアンプ３４ｄの入力に接続されている。また、ソース領域３４ｂは電源（電源４１ｂと共通）に接続されている。更に、ゲート領域３４ｃにはコントローラ３５の制御信号φＦ（ｘ）出力端子が接続されている。
【００２９】
ここで、図５においては図４で説明した画素列の図示を省略しているが、実際には画素列は、図５の図面手前若しくは後方に配置されている。画素列を構成するそれぞれの画素で検出された光電荷は同時に電荷転送路３２のＮ−領域４５に送られる。これらＮ−領域４５に送られた光電荷は、ドライバ３３からポリシリコン層３２ｅとポリシリコン層３２ｆとに逆相の制御信号φ１ａ（ｘ）、φ２ａ（ｘ）がそれぞれ加えられる事により、ポテンシャルの変動に従って、同図で左から右方向に転送される。
【００３０】
ドライバ３３は、制御信号φ１（ｘ）を制御信号φ１ａ（ｘ）に、制御信号φ２（ｘ）を制御信号φ２ａ（ｘ）に変換するように働くが、このとき、ポリシリコン層３２ｅ、３２ｆとＰ層３２ｂとの間及びポリシリコン層３２ｅとポリシリコン層３２ｆとの間の等価容量を駆動する電流を供給する必要がある。ここで、１つのポリシリコン層に接続される等価容量キャパシタンスをＣｄ、光電荷の転送速度をＦ、ドライバ３３によって加えられる制御信号φ１ａ（ｘ）、φ２ａ（ｘ）の振幅をＶ、画素列数をｎとすると、ドライバ３３に流す必要がある電流は以下の（式２）で表される。
【００３１】
Ｉｄｒｖ＝ｎ＊Ｃｄ＊Ｖ＊Ｆ                （式２）
この（式２）は電荷の転送速度を高速にする場合や多くの画素列の電荷を高速で取り出す場合にはドライバ３３に大きな電流が流れる事を示している。
【００３２】
次に、電荷・電圧変換アンプ３４の働きについて説明する。電荷・電圧変換アンプ３４では、電荷転送路３２から転送されてきた電荷Ｑが（式３）で示す電圧Ｖｆに変換される。  
Ｖｆ＝Ｑ／Ｃｆ                            （式３）
ここで、ＣｆはＮ型ＭＯＳトランジスタのドレインに相当するＮ＋領域３４ａの寄生容量である。
【００３３】
次に、図４や図５に示す構成の焦点検出部の動作を図６のタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００３４】
ここで、画素４１内のスイッチ４１ｃにパルス状の制御信号φＲ（ｘ）が入力されると、その立下りの時点からフォトダイオード４１ａに光電荷が蓄えられ始める。この後、スイッチ４１ｄにパルス状の制御信号φＴ（ｘ）が入力されると、その立下りの時点でフォトダイオード４１ａに蓄えられた光電荷が電荷転送路３２に転送される。電荷転送路３２に転送された光電荷は、ドライバ３３から電荷転送路３２に制御信号φ１ａ（ｘ）、制御信号φ２ａ（ｘ）が入力されることにより、電荷・電圧変換アンプ３４が配置される方向（図４では図面下方向、図５では右方向）に順次転送される。ここで、制御信号φ１ａ（ｘ）がＨｉｇｈ、制御信号φ２ａ（ｘ）がＬｏｗの間に、電荷・電圧変換アンプ３４を構成するゲート領域４９に制御信号φＦ（ｘ）としてパルス状の電圧が加えられたときには、電荷・電圧変換アンプ３４の出力電圧Ｖｆ（ｘ）は（式４）で示されるものになる。  
Ｖｆ（ｘ）＝Ｖｄｄ                      （式４）
ここで、Ｖｄｄは電源電圧である。
【００３５】
また、制御信号φ１ａ（ｘ）がＨｉｇｈ、制御信号φ２ａ（ｘ）がＬｏｗの間に、電荷・電圧変換アンプ３４にφＦ（ｘ）の電圧が加えられていないときには、電荷・電圧変換アンプ３４の出力電圧Ｖｆ（ｘ）は（式５）で示されるものになる。  
Ｖｆ（ｘ）＝Ｖｄｄ−ｄＶ                （式５）
更に、制御信号φ１ａ（ｘ）と制御信号φ２ａ（ｘ）との関係が逆転した際に、電荷転送路３２から電荷・電圧変換アンプ３４のＮ＋領域４７まで送られると、出力電圧Ｖｆ（ｘ）は（式６）で示されるものとなる。  
Ｖｆ（ｘ）＝Ｖｄｄ−ｄＶ−Ｑ／Ｃｆ      （式６）
次に、以上説明してきたことを踏まえて本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。ここで、本発明の第１の実施形態では、例として、図７に示すようにして撮影画面の略水平方向１０２と撮影画面の略垂直方向１０１の被写体像検出を行うことができる焦点検出装置について説明する。このような焦点検出装置は、図８に示すようにして、撮影画面の略水平方向に１対の焦点検出部１０ａ、１０ｂを配置し、撮影画面の略垂直方向に１対の焦点検出部１０ｃ、１０ｄを配置することで実現される。この場合には、瞳分割光学系９も撮影画面の水平方向の対と垂直方向の対の２対が必要となる。
【００３６】
図９は、本発明の第１の実施形態に係る焦点検出装置の主要な構成について示す図である。図９に示す焦点検出装置は、焦点検出部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄと、マルチプレクサ３６と、コントローラ３５とから構成されている。
【００３７】
焦点検出部１０ａ〜１０ｄのうち、焦点検出部１０ａ、１０ｂはフォーカシングレンズ１の略水平方向の異なる光路を通過した２つの被写体像を検出するための焦点検出部であり、焦点検出部１０ｃ、１０ｄはフォーカシングレンズ１の略垂直方向の異なる光路を通過した２つの被写体像をそれぞれ検出するための焦点検出部である。ここで、これら焦点検出部１０ａ〜１０ｄの内部の構成や動作は、ドライバ３３以外については、図４や図５で説明したものと同様である。
【００３８】
図９において、焦点検出部１０ａ〜１０ｃの各出力Ｖｆ（１）〜Ｖｆ（４）は、マルチプレクサ３６の入力端子にそれぞれ接続されている。そして、このマルチプレクサ３６には、コントローラ３５の制御信号ＳＥＬ出力端子が接続されている。更に、マルチプレクサ３６の出力端子は、図１の焦点演算部１１に接続されている。即ち、図９の構成では、マルチプレクサ３６の出力が焦点検出装置の焦点検出出力Ｖｆｏｃｕｓに相当する。
【００３９】
また、焦点検出部１０ａ〜１０ｄのそれぞれのドライバ３３には、コントローラ３５の制御信号Ｄｒｖ（ｘ）出力端子が接続されている。ここで、制御信号ＤＲＶ（ｘ）におけるｘは焦点検出部の番号を示している。ここでは、焦点検出部１０ａに入力される制御信号ＤＲＶをＤＲＶ（１）、焦点検出部１０ｂに入力される制御信号ＤＲＶをＤＲＶ（２）、焦点検出部１０ｃに入力される制御信号ＤＲＶをＤＲＶ（３）、焦点検出部１０ｄに入力される制御信号をＤＲＶ（４）とする。
【００４０】
また、焦点検出部１０ａ〜１０ｄのそれぞれの画素列３１と、ドライバ３３と、電荷・電圧変換アンプ３４とには、コントローラ３５の制御信号φ（ｘ）出力端子がそれぞれ接続されている。制御信号φ（ｘ）におけるｘも焦点検出部の番号を示すものである。ここで、制御信号φ（ｘ）は、図４や図５で説明した制御信号φ１（ｘ）と制御信号φ２（ｘ）とから構成されている。
【００４１】
更に、コントローラ３５には、焦点検出部を選択するための制御信号ＣＮＴ出力端子が接続されている。このＣＮＴ信号は、被写体像検出時に動作させる焦点検出部を指定するために図１に示すデジタル一眼レフレックスカメラ内で生成される信号である。
【００４２】
次に、図９に示すドライバ３３について更に詳しく説明する。図１０は、ドライバ３３の内部の制御信号φ（ｘ）を制御信号φａ（ｘ）に変換するための変換回路の構成について示した図である。実際のドライバ３３には、図１０の回路が２つ設けられている。これは、制御信号φ１（ｘ）の変換と制御信号φ２（ｘ）の変換とを行うためである。
【００４３】
図１０に示す変換回路は、２入力のＮＯＲゲート７１と、このＮＯＲゲート７１の出力端子に接続されたインバータ７２とで構成されている。
【００４４】
図１０において、ＮＯＲゲート７１の一方の入力端子には、コントローラ３５の制御信号ＤＲＶ（ｘ）出力端子が接続され、ＮＯＲゲート７１の他方の入力端子にはコントローラ３５の制御信号φ（ｘ）出力端子が接続されている。
【００４５】
また、インバータ７２は、スイッチを構成するＮ型ＭＯＳトランジスタ７２ａと、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ７２ａに接続されたＣＭＯＳインバータ７２ｂとで構成されている。図１０において、スイッチ７２ａの入力端子には、コントローラ３５の制御信号ＤＲＶ（ｘ）出力端子が接続されている。また、ＣＭＯＳインバータ７２ｂの入力端子には、ＮＯＲゲート７１の出力端子が接続されている。そして、ＣＭＯＳインバータ７２ｂの出力端子は電荷転送路３２に接続されている。
【００４６】
図１１は、ドライバ３３の入出力の関係について示すテーブルである。なお、図１１において、０、１はそれぞれ論理レベルのＬｏｗ、Ｈｉｇｈに対応するものである。
【００４７】
まず、ＤＲＶ（ｘ）が０の状態では、インバータ７２内のスイッチ７２ａがオン状態となり、ＣＭＯＳインバータ７２ｂの動作がイネーブルとなる。この場合、φ（ｘ）が０の場合にはＮＯＲゲート７１の出力が１となり、ＣＭＯＳインバータ７２ｂの出力、即ちドライバ３３の出力φａ（ｘ）が０となる。逆に、φ（ｘ）が１の場合にはＮＯＲゲート７１の出力が０となり、ドライバ３３の出力φａ（ｘ）が１となる。
【００４８】
ここで、ＣＭＯＳインバータ７２ｂの動作がイネーブルのときには、ドライバ３３に（式２）で示した電流Ｉｄｒｖが流れる必要があるが、図１１に示すドライバ３３では、インバータ７２を構成するＭＯＳトランジスタのゲート幅とゲート長との比によって、流れる電流の大きさを決めることができる。
【００４９】
また、ＤＲＶ（ｘ）が１の状態では、インバータ７２内のスイッチ７２ａがオフ状態となる。この場合、ＣＭＯＳインバータ７２ｂが高インピーダンス状態となり、ＣＭＯＳインバータ７２ｂの動作がディスエーブルとなる。この場合には、ドライバ３３には電流が流れず、また制御信号φａ（ｘ）も出力されない。
【００５０】
次に、図９に示すマルチプレクサ３６について更に詳しく説明する。図１２は、マルチプレクサ３６の内部構成について示した図である。図１２に示すマルチプレクサ３６は、選択信号生成回路８１と、マルチプレクサ３６の入力端子数分（図９の例では４個）のスイッチＳＷ−Ｓ１〜スイッチＳＷ−Ｓ４とで構成されている。
【００５１】
図１２において、選択信号生成回路８１の入力端子はコントローラ３５の制御信号ＳＥＬ出力端子に接続されており、コントローラ３５から制御信号ＳＥＬが入力されるようになっている。また、選択信号生成回路８１には、マルチプレクサ３６の入力端子数分だけの出力端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が設けられている。
【００５２】
このような選択信号生成回路８１では、コントローラ３５からの制御信号ＳＥＬのパルス列が検出され、この検出結果に応じてそれぞれの出力端子から選択信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が出力される。ここで、選択信号Ｓ１は制御信号ＳＥＬの１回目のパルスの立ち上がりでＨｉｇｈとなる信号であり、選択信号Ｓ２は制御信号ＳＥＬの２回目のパルスの立ち上がりでＨｉｇｈとなる信号であり、選択信号Ｓ３は制御信号ＳＥＬの３回目のパルスの立ち上がりでＨｉｇｈとなる信号であり、選択信号Ｓ４は制御信号ＳＥＬの４回目のパルスの立ち上がりでＨｉｇｈとなる信号である。これら選択信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４によって、スイッチＳＷ−Ｓ１、スイッチＳＷ−Ｓ２、スイッチＳＷ−Ｓ３、スイッチＳＷ−Ｓ４の開閉状態がそれぞれ制御される。なお、以後の説明では、各スイッチは、選択信号生成回路８１の出力がＨｉｇｈのときに閉状態、Ｌｏｗのときに開状態となるものとする。
【００５３】
また、図１２において、スイッチＳＷ−Ｓ１、スイッチＳＷ−Ｓ２、スイッチＳＷ−Ｓ３、スイッチＳＷ−Ｓ４は、その一端が各焦点検出部の出力端子Ｖｆ（１）、Ｖｆ（２）、Ｖｆ（３）、Ｖｆ（４）にそれぞれ接続されており、他端はマルチプレクサ３６の出力端子に接続されている。
【００５４】
次に、第１の実施形態に係る焦点検出装置の動作について説明する。図１３及び図１４は、第１の実施形態に係る焦点検出装置の動作時のタイミングチャートである。ここで、図１３は４個の焦点検出部の全てを指定したときのタイミングチャートであり、図１４は４個の焦点検出部のうち、水平方向の焦点検出に係る焦点検出部のみを指定したときのタイミングチャートである。なお、この焦点検出部の指定は、制御信号ＣＮＴを受けたコントローラ３５によって行われる。
【００５５】
まず、図１３の例について説明する。各焦点検出部内の各画素列３１で蓄積された光電荷が電荷転送路３２に送られると、コントローラ３５から各焦点検出部内のドライバ３３に、制御信号φ１（ｘ）及びφ２（ｘ）がそれぞれ入力される。同時に、ドライバ３３にはコントローラ３５から制御信号ＤＲＶ（ｘ）が入力される。ここで、制御信号ＤＲＶ（ｘ）は、指定されている焦点検出部に対してのみＬｏｗとする。即ち、図１３の例では全てが指定されているので、ＤＲＶ（１）、ＤＲＶ（２）、ＤＲＶ（３）、及びＤＲＶ（４）は全てＬｏｗとする。
【００５６】
また、マルチプレクサ３６には、コントローラ３５から、φ２（ｘ）がＨｉｇｈの期間に、指定された焦点検出数回（ここでは４回）だけパルス列が立ち上がるような制御信号ＳＥＬが入力される。この制御信号ＳＥＬがマルチプレクサ３６に入力されると、制御信号ＳＥＬの１回目のパルスの立ち上がりに応じてマルチプレクサ３６内の選択信号生成回路８１から選択信号Ｓ１が出力されてスイッチＳＷ−Ｓ１が閉じられ、２回目のパルスの立ち上がりに応じて選択信号Ｓ２が出力されてスイッチＳＷ−Ｓ２が閉じられ、３回目のパルスの立ち上がりで選択信号Ｓ３が出力されてスイッチＳＷ−Ｓ３が閉じられ、４回目のパルスの立ち上がりに応じて選択信号Ｓ４が出力されてスイッチＳＷ−Ｓ４が閉じられる。
【００５７】
以上のような動作により、各焦点検出部からの出力信号Ｖｆ（１）、Ｖｆ（２）、Ｖｆ（３）、Ｖｆ（４）が時系列的に並べられた焦点検出出力信号Ｖｆｏｃｕｓがマルチプレクサ３６の出力として得られる。
【００５８】
図１３の例では、各焦点検出部の出力信号Ｖｆ（ｘ）を並列に読み出すようにしているので、指定された全ての焦点検出部の出力の読み出しにかかる時間は（式７）に示すようになる。  
ｔａｌｌ＝ｎ０                        （式７）
ｔ０：１つの焦点検出部の読み出しにかかる時間
次に、図１４の例について説明する。各焦点検出部内の画素列３１で蓄積された光電荷が電荷転送路３２に送られると、コントローラ３５から各焦点検出部内のドライバ３３に、制御信号φ１（ｘ）及びφ２（ｘ）がそれぞれ入力される。同時に、ドライバ３３にはコントローラ３５から制御信号ＤＲＶ（ｘ）が入力される。図１４の例では焦点検出部１０ａと焦点検出部１０ｂのみが指定されているので、ＤＲＶ（１）とＤＲＶ（２）をＬｏｗ、ＤＲＶ（３）とＤＲＶ（４）をＨｉｇｈとする。これにより、焦点検出部１０ｃと焦点検出部１０ｄのドライバ３３は高インピーダンス状態となる。
【００５９】
また、マルチプレクサ３６には、コントローラ３５から、φ２（ｘ）がＨｉｇｈの期間にパルス列が２回立ち上がるような制御信号ＳＥＬが入力される。
【００６０】
以上のような動作により、各焦点検出部からの出力信号Ｖｆ（１）とＶｆ（２）とが時系列的に並べられた焦点検出出力信号Ｖｆｏｃｕｓがマルチプレクサ３６の出力として得られる。
【００６１】
図１４の例でも、各焦点検出部の出力信号Ｖｆ（ｘ）を並列に読み出すようにしているので、読み出しにかかる時間は図１３の例と同じ（式７）の時間となる。
【００６２】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、焦点検出部の出力信号を並列に読み出すことができるので、焦点検出部の数が増えても読み出し時間が増加しない。
【００６３】
また、第１の実施形態では、被写体像の検出に用いる焦点検出部に指定されていない焦点検出部のドライバ３３には電流が流れないようになっているので、指定された焦点検出部の数が少なければ、低電流動作が可能である。
【００６４】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１５は、本発明の第２の実施形態に係る焦点検出装置の主要な構成について示す図である。ここで、図１５においては、ドライバ３３、コントローラ３５、マルチプレクサ３６については図示を省略している。
【００６５】
図１５に示すように、第２の実施形態においては、焦点検出部内部の構成が第１の実施形態と異なっている。即ち、第２の実施形態では、焦点検出部の検出方向に複数の画素列３１ａ、３１ｂ、３１ｃが一直線上に配置され、これら画素列３１ａ、３１ｂ、３１ｃは１つの電荷転送路３２に接続されている。この電荷転送路３２には図示しないドライバ３３が接続されている。なお、ドライバ３３の構成は第１の実施形態で説明したものと同様である。また、図１５に示すように、電荷転送路３２の末端には電荷・電圧変換アンプ３４が接続されている。
【００６６】
更に、図１５に示すように第２の実施形態では、１つの焦点検出部が、上記したような複数の画素列３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、電荷転送路３２と、電荷・電圧変換アンプ３４からなる構成を単位構成として、この単位構成が、焦点検出方向と垂直方向に複数（図１５では４個）配置されている。なお、図示は省略しているが、ドライバ３３は各焦点検出部に１つずつ設けられており、各単位構成の電荷転送路３２を１つのドライバ３３で同時に動作させるようになっている。
【００６７】
次に、第２の実施形態におけるマルチプレクサ３６について説明する。図１６は、第２の実施形態のマルチプレクサ３６の内部構成について示した図である。図１６に示すマルチプレクサ３６は、第１の実施形態と同様に、選択信号生成回路８１と、マルチプレクサの入力端子数分（図１５の例では１６個）のスイッチＳＷ−Ｓ１＿１〜スイッチＳＷ−Ｓ４＿４とで構成されている。
【００６８】
図１５において、選択信号生成回路８１の入力端子はコントローラ３５の制御信号ＳＥＬ出力端子に接続されており、コントローラ３５から制御信号ＳＥＬが入力されるようになっている。また、選択信号生成回路８１には、マルチプレクサ３６の入力端子数分だけの出力端子Ｓ１＿ｎ、Ｓ２＿ｎ、Ｓ３＿ｎ、Ｓ４＿ｎ（ｎは１〜４の整数）が設けられている。
【００６９】
このような選択信号生成回路８１では、コントローラ３５からの制御信号ＳＥＬのパルス列が検出され、この検出結果に応じてそれぞれの出力端子から選択信号Ｓ１＿１〜Ｓ４＿４が順次出力される。ここで、選択信号Ｓ１＿ｎ（Ｓ１＿１〜Ｓ１＿４）は制御信号ＳＥＬの１回目〜４回目のパルスの立ち上がりで順次Ｈｉｇｈとなる信号であり、選択信号Ｓ２＿ｎ（Ｓ２＿１〜Ｓ２＿４）は制御信号ＳＥＬの５回目〜８回目のパルスの立ち上がりで順次Ｈｉｇｈとなる信号であり、選択信号Ｓ３＿ｎ（Ｓ３＿１〜Ｓ３＿４）は制御信号ＳＥＬの９回目〜１２回目のパルスの立ち上がりで順次Ｈｉｇｈとなる信号であり、選択信号Ｓ４＿ｎ（Ｓ４＿１〜Ｓ４＿４）は制御信号ＳＥＬの１３回目〜１６回目のパルスの立ち上がりで順次Ｈｉｇｈとなる信号である。これら選択信号Ｓ１＿ｎ、Ｓ２＿ｎ、Ｓ３＿ｎ、Ｓ４＿ｎによって、スイッチＳＷ−Ｓ１＿１〜ＳＷ−Ｓ４＿４の開閉状態がそれぞれ制御される。なお、これらスイッチは、第１の実施形態と同様に選択信号生成回路８１の出力がＨｉｇｈのときに閉状態、Ｌｏｗのときに開状態となるものである。
【００７０】
また、図１６において、スイッチＳＷ−Ｓ１＿１〜スイッチＳＷ−Ｓ４＿４は、その一端が図１５に示す各単位構成の出力端子Ｖｆ（１）＿１〜Ｖｆ（４）＿４にそれぞれ接続されており、他端はマルチプレクサ３６の出力端子に接続されている。
【００７１】
次に、第２の実施形態に係る焦点検出装置の動作について説明する。図１７は、第２の実施形態に係る焦点検出装置の動作時のタイミングチャートである。ここで、図１７は、全ての焦点検出部が指定されたときのタイミングチャートである。一部の焦点検出部のみが指定されたときは、それに応じて制御信号ＳＥＬのパルス数を減らせば良い。
【００７２】
まず、各単位構成内の各画素列３１ａ〜３１ｃで蓄積された光電荷が電荷転送路３２に送られると、コントローラ３５から各焦点検出部のドライバ３３に、制御信号φ１（ｘ）及びφ２（ｘ）がそれぞれ入力される。同時に、各焦点検出部のドライバ３３にはコントローラ３５から制御信号ＤＲＶ（ｘ）が入力される。
【００７３】
また、マルチプレクサ３６には、コントローラ３５から、φ２（ｘ）がＨｉｇｈの期間にパルス列が１６回立ち上がるような制御信号ＳＥＬが入力される。この制御信号ＳＥＬがマルチプレクサ３６に入力されると、制御信号ＳＥＬのパルスの立ち上がりに応じてマルチプレクサ３６内の選択信号生成回路８１から選択信号Ｓ１＿１〜Ｓ４＿４が順次出力されてスイッチＳＷ−Ｓ１＿１〜スイッチＳＷ＿Ｓ４＿４が順次閉じられる。
【００７４】
以上のような動作により、各単位構成からの出力信号Ｖｆ（１）＿１〜Ｖｆ（４）＿４が時系列的に並べられた焦点検出出力信号Ｖｆｏｃｕｓがマルチプレクサ３６の出力として得られる。
【００７５】
以上説明したように、第２の実施形態においても、各単位構成の出力信号Ｖｆ（ｘ）を並列に読み出すようにしているので、指定された全ての焦点検出部の出力を読み出すのにかかる時間は、第１の実施形態と同様に、１つの焦点検出部における出力の読み出し時間となる。更に、第２の実施形態の構成では、１つの焦点検出部内に複数の画素列を２次元的に配置することができるので、撮影画面内の多くの被写体像を検出する、所謂多点測距を行うことができる。
【００７６】
なお、１つの焦点検出部内に配置する単位構成の数や単位構成内の画素列の数などは、焦点検出装置の仕様などに応じて適宜変更可能である。また、第２の実施形態では、１つの焦点検出部内の電荷転送路３２を１つのドライバ３３で動作させる例について説明しているが、ドライバ３３を単位構成毎に設けるようにしても良い。
【００７７】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１８は、本発明の第３の実施形態に係る焦点検出装置の主要な構成について示す図である。なお、図１８において、第１又は第２の実施形態と同様の構成については同様の参照符号を付している。
【００７８】
図１８に示す第３の実施形態においては、画素列内にコンデンサなどから構成されるメモリ４１ｅと、フォトダイオード４１ａとメモリ４１ｅとの間に接続されるスイッチ４１ｆを設けた点が第１及び第２の実施形態と異なっている。
【００７９】
即ち、図１８において、第３の実施形態の画素列３１ａと画素列３１ｂを構成するそれぞれの画素４１は、フォトダイオード４１ａと、電源４１ｂと、スイッチ４１ｃと、スイッチ４１ｄと、メモリ４１ｅと、スイッチ４１ｆとから構成されている。また、各画素４１内のフォトダイオード４１ａの一端にはスイッチ４１ｃが接続され、このスイッチ４１ｃの他端が電源４１ｂに接続されている。また、フォトダイオード４１ａの他端にはスイッチ４１ｆが接続され、このスイッチ４１ｆの他端にはメモリ４１ｅが接続されて、メモリ４１ｅの他端は、スイッチ４１ｄを介して電荷転送路３２に接続されている。
【００８０】
このような構成において、画素列３１ａ内のスイッチ４１ｃと画素列３１ｂ内のスイッチ４１ｃとにはコントローラ３５の制御信号φＲ（ｘ）がそれぞれ入力される。また、画素列３１ａ内のスイッチ４１ｄと画素列３１ｂ内のスイッチ４１ｄとにはコントローラ３５の制御信号φＴ（ｘ）がそれぞれ入力される。また、画素列３１ａのスイッチ４１ｆと画素列３１ｂのスイッチ４１ｆとはコントローラ３５の異なる端子に接続されてそれぞれ異なる制御信号が入力される。即ち、画素列３１ａ内のスイッチ４１ｆにはコントローラ３５の制御信号φＳ１（ｘ）が入力され、画素列３１ｂ内のスイッチ４１ｆにはコントローラ３５の制御信号φＳ２（ｘ）が入力される。
【００８１】
図１８のような構成の焦点検出装置の動作について図１９を参照して説明する。図１９は、焦点検出部の各画素列により検出した光電荷の読み出しシーケンスを示すタイミングチャートである。
【００８２】
スイッチ４１ｃの開閉を制御するための制御信号φＲ（ｘ）がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替えられたタイミングから図１９の動作が開始される。制御信号φＲ（ｘ）が入力されると、その立下りの時点でスイッチ４１ｃが閉じてフォトダイオード４１ａに光電荷が蓄えられ始める。この状態で制御信号φＳ１（ｘ）又は制御信号φＳ２（ｘ）が入力されると、それぞれの立下りの時点でスイッチ４１ｆが閉じてフォトダイオード４１ａに蓄積された光電荷がメモリ４１ｅに記憶される。
【００８３】
更に、この状態で、制御信号φＴ（ｘ）が入力されると、その立下りの時点でスイッチ４１ｄが閉じてメモリ４１ｅに記憶された光電荷が電荷転送路３２に転送される。
【００８４】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、制御信号φＳ１（ｘ）の入力タイミングと制御信号φＳ２（ｘ）の入力タイミングとを制御することにより、画素列の電荷蓄積時間を画素列単位で制御することができる。
【００８５】
なお、図１８では画素列が２つの例について説明しているが、画素列を３つ以上としても良い。
【００８６】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００８７】
さらに、前記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】位相差方式の焦点検出装置が搭載されたデジタル一眼レフレックスカメラの概略構成について示す図である。
【図２】被写体像検出エリアについて示す図である。
【図３】焦点検出装置の動作について説明するための図である。
【図４】ＡＦセンサ内の１つの焦点検出部の詳細な構成を示した図である。
【図５】電荷転送路及び電荷・電圧変換アンプ、ドライバの構成をより詳しく説明するための図である。
【図６】焦点検出部の動作について説明するためのタイミングチャートである。
【図７】第１の実施形態の焦点検出装置における被写体像検出エリアについて示す図である。
【図８】第１の実施形態の焦点検出装置における焦点検出光学系について示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る焦点検出装置の主要な構成について示す図である。
【図１０】ドライバの内部の制御信号φ（ｘ）を制御信号φａ（ｘ）に変換するための変換回路の構成について示した図である。
【図１１】ドライバの入出力の関係について示すテーブルである。
【図１２】第１の実施形態のマルチプレクサの内部構成について示した図である。
【図１３】４個の焦点検出部の全てを指定したときの焦点検出部の動作について示すタイミングチャートである。
【図１４】４個の焦点検出部のうち、水平方向の焦点検出に係る焦点検出部のみを指定したときの焦点検出部の動作について示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る焦点検出装置の主要な構成について示す図である。
【図１６】第２の実施形態のマルチプレクサの内部構成について示した図である。
【図１７】第２の実施形態における焦点検出部の動作について示すタイミングチャートである。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る焦点検出装置の主要な構成について示す図である。
【図１９】焦点検出部の各画素列により検出した光電荷の読み出しシーケンスを示すタイミングチャートである。
【図２０】従来例について示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…フォーカシングレンズ、２…撮像素子、３…メインミラー、４…サブミラー、５…ペンタプリズム、６…接眼レンズ、７…コンデンサレンズ、８…固定ミラー、９…瞳分割光学系、１０…ＡＦセンサ、１０ｂ〜１０ｄ…焦点検出部、１１…焦点演算部、１２…レンズ駆動信号生成部、１３…モータドライバ、３１，３１ａ〜３１ｃ…画素列、３２…電荷転送路、３３…ドライバ、３４…電荷・電圧変換アンプ、３５…コントローラ、３６…マルチプレクサ
【図１】
2006285081.tif 000003
【図２】
2006285081.tif 000004
【図３】
2006285081.tif 000005
【図４】
2006285081.tif 000006
【図５】
2006285081.tif 000007
【図６】
2006285081.tif 000008
【図７】
2006285081.tif 000009
【図８】
2006285081.tif 000010
【図９】
2006285081.tif 000011
【図１０】
2006285081.tif 000012
【図１１】
2006285081.tif 000013
【図１２】
2006285081.tif 000014
【図１３】
2006285081.tif 000015
【図１４】
2006285081.tif 000016
【図１５】
2006285081.tif 000017
【図１６】
2006285081.tif 000018
【図１７】
2006285081.tif 000019
【図１８】
2006285081.tif 000020
【図１９】
2006285081.tif 000021
【図２０】
2006285081.tif 000022