(57)【要約】【課題】光電変換素子列の画素の配列方向に複数の焦点検出領域を配置する焦点検出装置において、被写体の像を確実に且つ安定して検出できる焦点検出装置を提供すること。【解決手段】光電変換素子列２１の画素の配列方向に沿って複数のアイランドを構成するための複数の有効画素領域２１ａを配し、各有効画素領域２１ａの間に無効画素領域２１ｂを配する。このような配置により、アイランドを密着して配置して被写体の像を確実に検出することができるとともに、アイランドを密着して配置してもアイランド内の各有効画素で得られる電荷を安定して検出することが可能である。【選択図】図４
2008216478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被写体像を形成するための焦点検出光学系と、
複数の画素を有し、前記焦点検出光学系により形成される複数の被写体像をそれぞれ光電変換する光電変換素子列と、
前記光電変換素子列において光電変換されて得られる蓄積電荷を転送する電荷転送路と、
前記電荷転送路により転送される蓄積電荷に関する信号に基づいて、複数の焦点検出領域に関して焦点検出を行う焦点検出部と、
を具備し、
前記光電変換素子列の前記画素の配列方向には、前記複数の焦点検出領域に対応する有効画素領域が複数配列されるとともに前記複数の有効画素領域の間に無効画素領域が配置されることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記光電変換素子列は、前記画素の配列方向に平行に複数配置され、
前記各光電変換素子列の間には、前記光電変換素子列で得られる蓄積電荷量をモニタするモニタフォトダイオードが配置される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】
前記モニタフォトダイオードは、前記各光電変換素子列に配置される前記複数の有効画素領域に対応して複数個配置され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】
前記無効画素領域の近傍には、前記モニタフォトダイオードの蓄積電荷を検出するモニタフォトダイオード電荷検出部が配置されることを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記モニタフォトダイオード電荷検出部の出力に基づいて前記各光電変換素子列における電荷蓄積動作を制御する蓄積制御部を有し、
前記無効画素領域の近傍には、前記モニタフォトダイオード電荷検出部と前記蓄積制御部とを電気的に接続するための配線部が配置されることを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記無効画素領域における前記画素の配列方向と直交する方向の幅は、前記有効画素領域における前記画素の配列方向と直交する方向の幅よりも短いことを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記複数の光電変換素子列は互いに近接して配置され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８】
複数の被写体像を形成するための焦点検出光学系と、
複数の画素を有し、該画素の配列方向に平行に複数配置される光電変換素子列であって、前記焦点検出光学系により形成される複数の被写体像をそれぞれ光電変換する複数の光電変換素子列と、
前記各光電変換素子列に対応して設けられ、前記各光電変換素子列において光電変換されて得られる蓄積電荷をそれぞれ転送する複数の電荷転送路と、
前記各電荷転送路により転送される蓄積電荷を電圧に変換して出力する１個の電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部より出力される信号に基づいて、複数の焦点検出領域に関して焦点検出を行う焦点検出部と、
を具備し、
前記各光電変換素子列の前記画素の配列方向には、前記複数の焦点検出領域に対応する有効画素領域が複数配列されるとともに前記複数の有効画素領域の間に少なくとも１つの無効画素領域が配置されることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
複数の被写体像を形成するための焦点検出光学系と、
複数の画素を有し、該画素の配列方向に平行に複数配置される光電変換素子列であって、前記焦点検出光学系により形成される複数の被写体像をそれぞれ光電変換する複数の光電変換素子列と、
前記各光電変換素子列に対応して設けられ、前記各光電変換素子列において光電変換されて得られる蓄積電荷をそれぞれ転送する複数の電荷転送路と、
前記各電荷転送路に対応して設けられ、前記各光電変換素子列より転送される蓄積電荷をそれぞれ電圧に変換して出力する複数の電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部より出力される信号に基づいて、複数の焦点検出領域に関して焦点検出を行う焦点検出部と、
を具備し、
前記各光電変換素子列の前記画素の配列方向には、前記複数の焦点検出領域に対応する有効画素領域が複数配列されるとともに前記複数の有効画素領域の間に少なくとも１つの無効画素領域が配置されることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】
前記光電変換素子列の間には、前記光電変換素子列で得られる蓄積電荷量をモニタするモニタフォトダイオードが配置されることを特徴とする請求項９に記載の焦点検出装置。
【請求項１１】
前記光電変換素子列と前記電荷転送路との間には、前記光電変換素子列で得られる蓄積電荷量をモニタするモニタフォトダイオードが配置されることを特徴とする請求項９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、複数の焦点検出領域における焦点状態を検出するための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被写体からの光束を瞳分割光学系において分割し、該分割された光束を対をなすラインセンサを構成する光電変換素子列上に結像させ、これらの光電変換素子列において検出される対をなす被写体像の２像間隔値から撮影画面内の焦点検出領域における焦点状態を検出している。
【０００３】
また、位相差検出方式の焦点検出装置においては、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に撮影画面内の複数の焦点検出領域に対応して、複数対の光電変換素子列を配して被写体像の検出を行う、所謂多点測距が可能な焦点検出装置も提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１においては、基準部と参照部とからなる対（アイランドと呼ばれる）毎に焦点状態検出のための電荷蓄積制御を行うようにしている。ここで、特許文献１においては、アイランドが光電変換素子列の画素の配列方向に対して平行に複数配置されており、これら複数アイランドから出力される電荷を共通の転送路で転送している。
【特許文献１】特開平８−２８６１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、アイランドを光電変換素子列の画素の配列方向に対して平行に複数配置する場合、各アイランドの各画素からの出力を安定させることが好ましい。このため、特許文献１においては、アイランドを密着させずに十分に離間させた状態で配置するようにしている。しかしながら、アイランドを離間して配置することにより、被写体の像が光電変換素子列に設けられた焦点検出領域に掛からない場合が生じるため、主要被写体に対する焦点状態を検出できず、主要被写体とは異なった被写体のみの焦点状態が検出されてしまうおそれもある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、光電変換素子列の画素の配列方向に複数の焦点検出領域を配置する焦点検出装置において、被写体の像を確実に且つ安定して検出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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の焦点検出装置は、複数の被写体像を形成するための焦点検出光学系と、複数の画素を有し、前記焦点検出光学系により形成される複数の被写体像をそれぞれ光電変換する光電変換素子列と、前記光電変換素子列において光電変換されて得られる蓄積電荷を転送する電荷転送路と、前記電荷転送路により転送される蓄積電荷に関する信号に基づいて、複数の焦点検出領域に関して焦点検出を行う焦点検出部とを具備し、前記光電変換素子列の前記画素の配列方向には、前記複数の焦点検出領域に対応する有効画素領域が複数配列されるとともに前記複数の有効画素領域の間に無効画素領域が配置されることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様の焦点検出装置は、複数の被写体像を形成するための焦点検出光学系と、複数の画素を有し、該画素の配列方向に平行に複数配置される光電変換素子列であって、前記焦点検出光学系により形成される複数の被写体像をそれぞれ光電変換する複数の光電変換素子列と、前記各光電変換素子列に対応して設けられ、前記各光電変換素子列において光電変換されて得られる蓄積電荷をそれぞれ転送する複数の電荷転送路と、前記各電荷転送路に対応して設けられ、前記各光電変換素子列より転送される蓄積電荷をそれぞれ電圧に変換して出力する複数の電荷電圧変換部と、前記電荷電圧変換部より出力される信号に基づいて、複数の焦点検出領域に関して焦点検出を行う焦点検出部とを具備し、前記各光電変換素子列の前記画素の配列方向には、前記複数の焦点検出領域に対応する有効画素領域が複数配列されるとともに前記複数の有効画素領域の間に少なくとも１つの無効画素領域が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光電変換素子列の画素の配列方向に複数の焦点検出領域を配置する焦点検出装置において、被写体の像を確実に且つ安定して検出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】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係る焦点検出装置を有する撮像装置の一例としてのデジタル一眼レフレックスカメラ（以下、適宜カメラと略記する）の構成を示す図である。図１のカメラは、交換レンズ１０１とカメラボディ１１０とを有して構成されている。
【００１１】
交換レンズ１０１は、カメラボディ１１０の前面に設けられた図示しないカメラマウントを介してカメラボディ１１０に着脱自在に構成されている。そして、この交換レンズ１０１は、フォーカスレンズ１０２と、レンズ駆動部１０３と、レンズＣＰＵ１０４とを有して構成されている。
【００１２】
フォーカスレンズ１０２は、撮影光学系に含まれる焦点調整のためのレンズである。このフォーカスレンズ１０２は、レンズ駆動部１０３によってその光軸方向（図１の矢印Ａ方向）に駆動され、撮影光学系の焦点位置調整を行う。これにより、撮影光学系を通過した図示しない被写体からの光束は、カメラボディ１１０内の撮像素子１２４にピントの合った像を結ぶ。
【００１３】
レンズ駆動部１０３は、例えばドライバと超音波モータ等からなる駆動機構とから構成されている。そして、レンズＣＰＵ１０４からの制御信号を受けてフォーカスレンズ１０２を駆動させる。
【００１４】
レンズＣＰＵ１０４は、レンズ駆動部１０３の制御等を行う制御回路である。このレンズＣＰＵ１０４は、通信コネクタ１０５を介してカメラボディ１１０内のシステムコントローラ１２３と通信可能になされている。レンズＣＰＵ１０４からシステムコントローラ１２３へは、例えばレンズＣＰＵ１０４に予め記憶された、フォーカスレンズの製造ばらつき情報やフォーカスレンズの収差情報等のデフォーカス量の演算の際に用いられる各種レンズデータが送信される。
【００１５】
カメラボディ１１０は、メインミラー１１１と、フォーカシングスクリーン１１２、ペンタプリズム１１３、接眼レンズ１１４からなるファインダ光学系と、サブミラー１１５と、コンデンサレンズ１１６、全反射ミラー１１７、セパレータ絞り１１８、セパレータレンズ１１９からなるＡＦ光学系と、温度センサ１２０と、ＡＦセンサ１２１と、ＡＦコントローラ１２２と、システムコントローラ１２３と、撮像素子１２４とを有して構成されている。
【００１６】
メインミラー１１１は、回動可能に構成され、その中央部がハーフミラーで構成されたミラーである。メインミラー１１１は、ダウン位置（図示の位置）にあるときに、交換レンズ１０１を介してカメラボディ１１０内に入射する図示しない被写体からの光束の一部を反射し、一部を透過させる。フォーカシングスクリーン１１２は、メインミラー１１１で反射された光束が結像される。ペンタプリズム１１３は、フォーカシングスクリーン１１２に結像された被写体像を正立像として、接眼レンズ１１４に入射させる。接眼レンズ１１４はペンタプリズム１１３からの被写体像をユーザが観察可能なように拡大する。このようにして、図示しない被写体の状態を観察することができる。
【００１７】
サブミラー１１５は、メインミラー１１１のハーフミラー部の背面に設置され、メインミラー１１１のハーフミラー部を透過した光束をＡＦ光学系の方向に反射する。
【００１８】
ＡＦ光学系のコンデンサレンズ１１６は、サブミラー１１５で反射され、図示しない１次結像面に結像した光束を集光して全反射ミラー１１７の方向に入射させる。全反射ミラー１１７は、コンデンサレンズ１１６からの光束をＡＦセンサ１２１の側に反射させる。セパレータ絞り１１８はＡＦセンサ１２１の前面に配され、全反射ミラー１１７からの光束を瞳分割する。セパレータレンズ１１９はセパレータ絞り１１８で瞳分割された光束を集光してＡＦセンサ１２１に再結像させる。温度センサ１２０は、例えば図２に示すようにしてセパレータレンズ１１９の近傍に設置され、セパレータレンズ１１９の周辺温度を検出し、ＡＦコントローラ１２２に出力する。この温度センサ１２０は、例えばサーミスタ等の周知の温度センサを用いることができる。
【００１９】
ＡＦセンサ１２１は、視差をもって瞳分割され再結像された被写体像を電気信号（被写体像信号）に変換してＡＦコントローラ１２２に出力する。ここで、ＡＦセンサ１２１は、撮影画面内の複数の焦点検出領域（測距点）における焦点状態を検出可能なように構成されている。ＡＦ光学系、ＡＦセンサ１２１とともに焦点検出装置を構成するＡＦコントローラ１２２は、ＡＦセンサ１２１の動作制御を行うとともに、ＡＦセンサ１２１から出力される被写体像信号から、瞳分割されて得られる対をなす被写体像の２像間隔値を例えば相関演算によって算出し、該算出した２像間隔値より各測距点におけるフォーカスレンズ１０２のデフォーカス量を算出してシステムコントローラ１２３に出力する。
【００２０】
システムコントローラ１２３は、図１に示すカメラの動作制御を行う。例えば、システムコントローラ１２３は、フォーカスレンズ１０２の自動焦点調整（ＡＦ）時には、ＡＦコントローラ１２２からのデフォーカス量をレンズＣＰＵ１０４に送信する。レンズＣＰＵ１０４は、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０２の焦点調整を行う。また、システムコントローラ１２３は、撮影時には、撮像素子１２４で得られた被写体像信号に対して種々の画像処理を施した後、これによって得られる画像データを図示しない記録部に記録する。
【００２１】
撮像素子１２４は、メインミラー１１１が図示位置から退避されたときに、撮影光学系を介して結像される被写体像を電気信号に変換する。
【００２２】
以下、図１に示すＡＦセンサ１２１についてさらに説明する。図３（ａ）は測距点配置の一例を示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す測距点配置において焦点状態を検出するためのラインセンサの配置例を示す図である。なお、図３（ｂ）は特に、ラインセンサの光電変換素子列の配置について示している。
【００２３】
ここで、図３（ｂ）の例は、１つの測距点の焦点状態を水平方向と垂直方向の２つのアイランド（基準部の有効画素領域と参照部の有効画素領域との対）によって検出する例である。
【００２４】
また、通常、１つのアイランドは１列のラインセンサによって構成されるが、本実施形態では、１つのアイランドを複数列（図３（ｂ）では２列）のラインセンサをずらして配置する千鳥配置によって構成している。なお、図３（ｂ）の例では１/２画素分ずらして配置している。このように１つのアイランドを互いにずらして配置した複数のラインセンサから構成しておき、これらのラインセンサのそれぞれにおいて相関演算を行って２像間隔値を算出してから、これら２像間隔値の平均値を算出することでラインセンサにおいて検出される信号におけるノイズ（主にショットノイズ）と、ラインセンサから検出される信号において１画素周期で現われる誤差とを低減することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、１列の光電変換素子列内に複数の有効画素領域を設けることにより、１列の光電変換素子内に複数のアイランドを配置している。例えば図３（ｂ）に示す水平ラインセンサでは１列の光電変換素子列内にｎ１〜ｎ５の５つの有効画素領域が設けられている。また、垂直ラインセンサについては図示していないが３つの有効画素領域が設けられている。
【００２６】
図３（ｂ）に示すようなラインセンサの配置において例えば、図３（ａ）の測距点Ｂに着目した場合、この測距点Ｂにおける焦点状態は、基準部水平ラインセンサの有効画素領域１１及び参照部水平ラインセンサの有効画素領域１２の対と基準部垂直ラインセンサの有効画素領域１３及び参照部垂直ラインセンサの有効画素領域１４の対とによって検出される。
【００２７】
図４は、ラインセンサの詳細な構成を示す図である。図４に示すように、ラインセンサは、光電変換素子列２１と、電荷転送路（ＣＣＤ）２２と、ＣＣＤ用電荷検出部２３と、モニタフォトダイオード（ＭＰＤ）２４と、ＭＰＤ用電荷検出部２５と、蓄積制御回路２６とを有して構成されている。
【００２８】
上述したように、光電変換素子列２１は複数列（図４では２列）の光電変換素子列から構成されている。そして１つの光電変換素子列は、複数の有効画素領域２１ａが配列されるとともに、それぞれの有効画素領域２１ａの間に無効画素領域２１ｂが配列されて構成されている。有効画素領域２１ａは、図３（ａ）に示す測距点に対応した被写体像をそれぞれ受光し、受光した被写体像を光電変換によって電荷量に変換する画素（例えばフォトダイオードによって構成される）が配列されて構成されている。また、無効画素領域２１ｂは、無効画素領域２１ｂに隣接する有効画素（即ち、有効画素領域２１ａの端の画素）において得られる電荷量を安定化するために設けられている。なお、無効画素領域２１ｂも有効画素領域２１ａと同様に例えばフォトダイオードから構成される画素が配列されて構成されている。
【００２９】
ここで、本実施形態においては、無効画素領域２１ｂの画素の配列方向と直交する方向の幅（即ち、図面上下方向の幅）が、有効画素領域２１ａにおける画素の配列方向と直交する方向の幅よりも短くなるように無効画素領域２１ｂが構成されている。そして、このように構成した無効画素領域２１ｂと有効画素領域２１ａとによって形成される空間２１ｃにＭＰＤ用電荷検出部２５を配置している。さらに、無効画素領域２１ｂ上にＭＰＤ用電荷検出部２５の配線部２５ａを配置している。
【００３０】
ＣＣＤ２２は、光電変換素子列２１の近傍に配置され、光電変換素子列２１の各画素から出力される電荷を１画素分ずつ順次ＣＣＤ用電荷検出部２３に転送する。なお、図４の例ではＣＣＤ２２が２列分の光電変換素子列で共用されており、電荷の読み出し時には、まず一方の側の光電変換素子列からの電荷が転送された後、他方の側の光電変換素子列からの電荷が転送される。
【００３１】
ＣＣＤ用電荷検出部２３は、ＣＣＤ２２の末端（図４では右端）に設けられ、ＣＣＤ２２から順次転送されてくる電荷を１画素分ずつ電圧信号に変換してＡＦコントローラ１２２に出力する。
【００３２】
ＭＰＤ２４は、光電変換素子列間に、各有効画素領域２１ａに対応して配置され、各有効画素領域２１ａで平均的に受光される光に相当する光を受光し、受光した光を光電変換によって電荷に変換し、この電荷を各有効画素領域２１ａの蓄積電荷量としてＭＰＤ用電荷検出部２５に出力する。図４に示すようにしてＭＰＤ２４を有効画素領域２１ａに対応して設けることにより、蓄積電荷量をアイランド毎にモニタし、アイランド毎の細かな電荷蓄積制御を行うことが可能である。
【００３３】
ＭＰＤ用電荷検出部２５は、各ＭＰＤ２４の末端に設けられ、各ＭＰＤ２４から出力される電荷を電圧信号Ｖｍｏｎ（図ではＶｍｏｎ１〜Ｖｍｏｎ３の３つを示している）に変換して蓄積制御回路２６に出力する。
【００３４】
蓄積制御回路２６は、ＭＰＤ用電荷検出部２５から出力される電圧信号Ｖｍｏｎに基づいて各アイランドに制御信号を出力して各アイランドの蓄積制御を行う。ここで、制御信号φＲＳは各ＭＰＤ用電荷検出部２５に蓄積される電荷をリセットするための信号である。また、制御信号ＴＧ１は各アイランドの電荷蓄積動作を制御するための信号である。さらに、制御信号ＴＧ２は各アイランドからの電荷読み出しを制御するための信号である。
【００３５】
ここで、各測距点において正しく焦点状態を検出するためには、ＡＦの対象となる主要被写体の像が焦点検出領域に掛からないような状況を避ける必要があり、このためにはアイランド同士を可能な限り密に配置する必要がある。そこで、本実施形態においては千鳥に配列した光電変換素子列２１同士の間隔を可能な限り狭めるとともに、１つの光電変換素子列内に複数の有効画素領域２１ａを配置し、これら有効画素領域２１ａの間隔（即ち無効画素領域２１ｂの間隔）を可能な限り狭めるようにしている。
【００３６】
ここで、無効画素領域２１ｂをなくしてしまうと、無効画素領域２１ｂに隣接する画素における電荷量が安定しなくなってしまうため、この画素を有効画素として取り扱うことができなくなってしまう。即ち、無効画素領域２１ｂの間隔は、無効画素領域２１ｂに隣接する有効画素における電荷量が安定する程度で最小の間隔とすることが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態では、無効画素領域２１ｂが焦点状態検出には必要とされないことを利用して、無効画素領域２１ｂを有効画素領域２１ａよりも小さく形成しておき、無効画素領域２１ｂと有効画素領域２１ａとによって形成される空間２１ｃにＭＰＤ用電荷検出部２５を配置するようにしている。
【００３８】
図５は、ＭＰＤ用電荷検出部２５の構成を示す電気回路図である。図５に示すように、ＭＰＤ用電荷検出部２５は、インバータ３１と、トランジスタ３２と、コンデンサ３３の３つの素子から構成されるものである。図５に示す各素子を空間２１ｃに配置することで、光電変換素子列２１とＭＰＤ２４を近接配置した場合であってもＭＰＤ用電荷検出部２５を配置する空間を確保することができる。
【００３９】
ここで、図５に示すＭＰＤ用電荷検出部２５の動作を簡単に説明する。蓄積制御回路２６からの制御信号φＲＳがＨ（ハイ）レベルからＬ（ロー）レベルに切り替わるとコンデンサ３３の蓄積電荷がリセットされた後、ＭＰＤ２４から出力される電荷がコンデンサ３３に蓄積される。この電荷蓄積動作によって生じる電圧信号がＶｍｏｎとして蓄積制御回路２６に出力される。
【００４０】
なお、図５はＭＰＤ用電荷検出部２５について示しているが、ＣＣＤ用電荷検出部２３も図５に準じた構成を有しているものである。
【００４１】
また、本実施形態では、無効画素領域２１ｂ上にＭＰＤ用電荷検出部２５用の配線部２５ａを設けている。配線部２５ａを光電変換素子列２１とＭＰＤ２４との間に設けることも可能であるが、そうすると、光電変換素子列２１とＭＰＤ２４との距離Ｄが大きくなってしまい、蓄積制御の精度の悪化や遠近混在被写体の可能性が増大してしまう。そこで、本実施形態のように無効画素領域２１ｂ上にＭＰＤ用電荷検出部２５用の配線部２５ａを設けることにより、光電変換素子列２１とＭＰＤ２４との距離Ｄが小さくなるように両者を配置することが可能である。
【００４２】
以下、上述したＡＦセンサ１２１における動作について説明する。図６はＡＦセンサ１２１における蓄積制御動作について示すタイミングチャートである。また、図７はＭＰＤを用いた蓄積制御の概要について示す図である。
【００４３】
ＡＦが開始されると、図６に示すようにして蓄積制御回路２６からの制御信号φＲＳがＨレベルからＬレベルに切り替わる。これを受けてＣＣＤ用電荷検出部２３及びＭＰＤ用電荷検出部２５において蓄積されている電荷がリセットされる。また、制御信号φＲＳがＬレベルに切り替わるのと略同タイミングで、蓄積制御回路２６から光電変換素子列２１に配列された各アイランドに制御信号ＴＧ１が供給され、アイランド毎に電荷の蓄積動作が開始される。
【００４４】
アイランド毎の電荷蓄積動作が開始されると、各アイランドにおいて蓄積される電荷量がそれぞれのアイランドに対応して設けられるＭＰＤ２４において検出される。ＭＰＤ２４において検出される電荷はＭＰＤ用電荷検出部２５において電圧信号Ｖｍｏｎに変換された後、蓄積制御回路２６に出力される。
【００４５】
蓄積制御回路２６は、図７に示すように各ＭＰＤ用電荷検出部２５からの電圧信号Ｖｍｏｎを所定のＴＧ１生成用電圧値ＶＴＨと比較し、電圧信号ＶｍｏｎがＶＴＨを超えた場合に、対応するアイランドに制御信号ＴＧ１を供給し、対応するアイランドにおける電荷蓄積動作を終了させる。なお、ＶＴＨはＡＦセンサ１２１の仕様等に応じて適宜調整可能である。
【００４６】
アイランドの電荷蓄積動作を終了させた後、蓄積制御回路２６はそのアイランドに制御信号ＴＧ２を供給し、対応するアイランドからの電荷の読み出しを開始させる。読み出された電荷はＣＣＤ２２によってＣＣＤ用電荷検出部２３に転送されて電圧信号（被写体像信号）に変換される。その後、この被写体像信号はＡＦコントローラ１２２においてデジタル化されて取り込まれる。
【００４７】
被写体像信号がＡＦコントローラ１２２によって読み出された後、読み出された被写体像信号に対して、ＡＦコントローラ１２２において、暗電流成分等によるオフセットの補正や、ＡＦ光学系における周辺光量低下や光電変換素子列を構成する画素の感度ばらつき等に起因するＡＦセンサ出力の照度ばらつきの補正等の各種の補正が行われる。このような各種補正がなされた後、基準部と参照部とで対をなす被写体像信号から相関演算により、２像間隔値が算出される。その後、相関演算結果の信頼性が判定され、相関演算結果の信頼性が高ければ２像間隔値を正しく求めることができたとして、該求めた２像間隔値から、光学的に算出されたデフォーカス係数によりデフォーカス量が算出される。なお、複数の信頼性の高い２像間隔値が求められた場合には、その中から１つの２像間隔値が選択され、この選択された２像間隔値に基づいてデフォーカス量が算出される。この選択の考え方としては、例えば求められた２像間隔値のうち、最至近に対応する測距点の２像間隔値を選択する手法がある。
【００４８】
デフォーカス量が算出された後は、算出されたデフォーカス量に対し、温度センサ１２０によって検出される温度に基づく温度補正や、カメラボディ１１０の固体ばらつきに拠る誤差の補正、撮影光学系の固体ばらつきによる誤差の補正等の各種の補正が行われる。その後、ＡＦコントローラ１２２において算出されたデフォーカス量がシステムコントローラ１２３に出力される。このデフォーカス量はシステムコントローラ１２３からレンズＣＰＵ１０４に転送される。その後、レンズＣＰＵ１０４の制御の下、フォーカスレンズ１０２の合焦駆動が行われる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、１列の光電変換素子列２１内に複数の有効画素領域２１ａを密着して配置したことにより、主要被写体の像を確実に検出することが可能である。また、有効画素領域２１ａの間に無効画素領域２１ｂを配置したことにより、有効画素領域２１ａの端部における電荷量を安定させることができ、有効画素領域２１ａ内の全画素からの信号を焦点状態検出に利用することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、複数の光電変換素子列２１を千鳥に配置して１つのアイランドを構成することにより、ラインセンサにおいて検出される信号におけるノイズと、ラインセンサから検出される信号において１画素周期で現われる誤差とを低減することができる。
【００５１】
さらに、光電変換素子列２１を千鳥に配置する場合には、複数の光電変換素子列２１を密着して配置し、さらにそれぞれの光電変換素子列２１の近傍にＭＰＤ２４を配置する必要がある。このとき、ＭＰＤ用電荷検出部２５を配置するためには、ある程度の空間を確保する必要があるが、本実施形態では無効画素領域２１ｂの各画素を有効画素領域２１ａの各画素よりも小さく形成しておくことで、それによって形成される空間２１ｃを、ＭＰＤ用電荷検出部２５を配置するための空間として利用することができる。また、無効画素領域２１ｂの信号は利用する必要がないため、この部分に配線部２５ａを配置することができ、光電変換素子列２１とＭＰＤ２４の距離Ｄも小さくすることができる。
【００５２】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述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。例えば、図４に示したラインセンサの構成は一例であり、他の構成のラインセンサに本実施形態の手法を適用することもできる。例えば、図８は２つの光電変換素子列２１に対して個別にＣＣＤ２２と、ＣＣＤ用電荷検出部２３とを設けた構成のラインセンサに本実施形態の手法を適用した例である。ＭＰＤ２４は２つの光電変換素子列２１の間に配置され、１つのＭＰＤ２４によって２つの光電変換素子列２１の蓄積電荷量を同時にモニタすることができるようになっている。また、図９は１つの光電変換素子列２１に対して個別にＣＣＤ２２と、ＣＣＤ用電荷検出部２３と、ＭＰＤ２４と、ＭＰＤ用電荷検出部２５とを設けた構成のラインセンサに本実施形態の手法を適用した例である。
【００５３】
ここで、図４及び図８の構成は１つのアイランドを構成する有効画素領域２１ａを共通のＭＰＤ２４を用いて蓄積制御するものである。これに対し、図９の構成は全ての有効画素領域２１ａを個別のＭＰＤ２４を用いて蓄積制御するものである。したがって、図９の構成は、それぞれの各有効画素領域２１ａを１つのアイランド（１つの測距点）とするような構成のラインセンサについても適用することが可能である。
【００５４】
さらに、上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、上述したような課題を解決でき、上述したような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】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る焦点検出装置を有する撮像装置の一例としてのデジタル一眼レフレックスカメラの構成を示す図である。
【図２】ＡＦ光学系の２次結像系を模式的に示した図である。
【図３】図３（ａ）は測距点配置の一例を示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す測距点配置において焦点状態を検出するためのＡＦセンサの光電変換素子列の配置例を示す図である。
【図４】ラインセンサの詳細な構成を示す図である。
【図５】ＭＰＤ用電荷検出部の構成を示す電気回路図である。
【図６】ＡＦセンサにおける蓄積制御動作について示すタイミングチャートである。
【図７】モニタフォトダイオードを用いた蓄積制御の概要について示す図である。
【図８】本発明の一実施形態の第１の変形例の構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態の第２の変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２１…光電変換素子列、２１ａ…有効画素領域、２１ｂ…無効画素領域、２２…電荷転送路（ＣＣＤ）、２３…ＣＣＤ用電荷検出部、２４…モニタフォトダイオード（ＭＰＤ）、２５…ＭＰＤ用電荷検出部、２５ａ…配線部、２６…蓄積制御回路、１０１…交換レンズ、１０２…フォーカスレンズ、１０３…レンズ駆動部、１０４…レンズＣＰＵ、１０５…通信コネクタ、１１０…カメラボディ、１１１…メインミラー、１１２…フォーカシングスクリーン、１１３…ペンタプリズム、１１４…接眼レンズ、１１５…サブミラー、１１６…コンデンサレンズ、１１７…全反射ミラー、１１９…セパレータレンズ、１２０…温度センサ、１２１…ＡＦセンサ、１２２…ＡＦコントローラ、１２３…システムコントローラ、１２４…撮像素子
【図１】
2008216478.tif 000003
【図２】
2008216478.tif 000004
【図３】
2008216478.tif 000005
【図４】
2008216478.tif 000006
【図５】
2008216478.tif 000007
【図６】
2008216478.tif 000008
【図７】
2008216478.tif 000009
【図８】
2008216478.tif 000010
【図９】
2008216478.tif 000011