(57)【要約】【課題】光電変換素子の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部を備えるマルチＡＦ方式において、より正確な焦点検出が可能で、低輝度時の焦点検出精度を一層向上させる。【解決手段】光電変換素子列そのものの蓄積時間に依存して発生する固定パターンノイズ（ＰＤ暗電流）に対する第一の補正値とともに、光電変換素子列の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部の電荷保持時間に依存して発生する固定パターンノイズ（ＳＴ暗電流）に対する第二の補正値を算出し、光電変換素子列からの出力を変換部で変換したデジタル値に基づき焦点情報を演算する上で、これら第一、および第二の補正値を用いて補正された補正後のデジタル値を用いるようにしたので、電荷保持部を必須とするマルチＡＦ方式において発生し得る暗時ノイズを全て相殺して焦点情報を演算できるようにした。【選択図】        図１０
2007333801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の焦点検出領域に対応した複数の光電変換素子列と、
該光電変換素子列からの出力をデジタル値に変換する変換部と、
前記光電変換素子列毎に設けられ、該光電変換素子列の蓄積動作が終了し前記変換部の動作が開始されるまで前記光電変換素子列の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部と、
前記光電変換素子列による蓄積時間に依存して発生する固定パターンノイズに対する第一の補正値と、前記電荷保持部での電荷保持時間に依存して発生する固定パターンノイズに対する第二の補正値とを個別に算出し、これら第一、および第二の補正値を用いて補正された前記デジタル値に基づき焦点検出領域毎の焦点情報を演算する演算手段と、
を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
複数の焦点検出領域に対応した複数の光電変換素子列と、
該光電変換素子列からの出力をデジタル値に変換する変換部と、
前記光電変換素子列毎に設けられ、該光電変換素子列の蓄積動作が終了し前記変換部の動作が開始されるまで前記光電変換素子列の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部と、
所定の条件において前記光電変換素子列で発生する第一の固定パターンノイズと前記電荷保持部で発生する第二の固定パターンノイズとを記憶した記憶部と、
前記デジタル値に基づき焦点検出領域毎の焦点情報を演算する演算手段と、
を備え、
前記演算手段は、
焦点情報を演算する際に、前記光電変換素子列の蓄積動作の時間と前記記憶部に記憶された該光電変換素子列の第一の固定パターンノイズとに基づき第一の補正値を演算し、前記光電変換素子列の出力電荷が前記電荷保持部に保持されていた時間と前記記憶部に記憶された該光電変換素子列に対応する第二の固定パターンノイズとに基づき第二の補正値を演算し、前記光電変換素子列の出力である前記デジタル値に対してこれら第一、および第二の補正値に基づき補正を行った後に、焦点情報を演算することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
複数の焦点検出領域に対応した複数の光電変換素子列と、
該光電変換素子列の蓄積動作を各々制御する蓄積制御手段と、
前記光電変換素子列毎に設けられ、該光電変換素子の蓄積動作が終了するとその出力電荷を一時的に保持する電荷保持部と、
前記光電変換素子列による蓄積時間と前記電荷保持部に前記光電変換素子列の出力電荷が保持されていた電荷保持時間とを計測する時間計測手段と、
前記電荷保持部からの出力をデジタル値に変換する変換部と、
所定の条件において測定されて前記各光電変換素子列で発生する第一の固定パターンノイズと前記各電荷保持部で発生する第二の固定パターンノイズとを記憶した記憶部と、
前記デジタル値に基づき焦点検出領域毎の焦点情報を演算する演算手段と、
を備え、
前記演算手段は、
所望の焦点検出領域の焦点情報を演算する際に、対応する前記光電変換素子列の蓄積時間と前記記憶部に記憶された該光電変換素子列の第一の固定パターンノイズとに基づき第一の補正値を演算し、対応する前記電荷保持部の電荷保持時間と前記記憶部に記憶された該光電変換素子列に対応する前記電荷保持部の第二の固定パターンノイズとに基づき第二の補正値を演算し、前記光電変換素子列の出力である前記デジタル値に対してこれら第一、および第二の補正値に基づき補正を行った後に、焦点情報を演算することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
前記光電変換素子列の雰囲気温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記演算手段は、前記温度検出部で検出された温度出力を含めて前記第一、および第二の補正値の演算を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記光電変換素子列の出力を増幅する増幅器をさらに備え、
前記演算手段は、前記増幅器の増幅度を含めて前記第一、および第二の補正値の演算を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一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、例えばカメラの焦点検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラの焦点検出装置に関して、例えば特許文献１によれば、光電変換素子としてＣＣＤを用いた場合に、ＣＣＤに発生する暗電流を補正することで低輝度時の焦点検出精度を向上させる方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２によれば、光電変換素子としてＭＯＳ型光電変換素子を用いた場合の、２種類の固定パターンノイズを補正することで焦点検出精度を向上させる方法が開示されている。特許文献２において、補正される一つの固定パターンノイズは、光電変換素子の蓄積時間に関係なく発生する出力信号のばらつき（ノイズ）であり、他の一つの固定ノイズパターンは、素子の暗電流によって発生し、蓄積時間によって増加するノイズである。いずれの固定パターンノイズも、ＭＯＳ型光電変換素子自身に起因するノイズである。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２７９２１１号公報
【特許文献２】特開２０００−１０１９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カメラの焦点検出方式に関して、撮影レンズを通過した光束を一対の光電変換素子上に導き、その出力に対して焦点検出演算を行うことで撮影レンズのデフォーカス量を検出するＴＴＬ位相差自動焦点検出（ＡＦ）方式は、一般に、一眼レフレックスカメラにおいて多く採用されている。また、最近の一眼レフフレックスカメラは撮影領域内の複数の焦点検出領域で焦点検出或いは測距を行うことも一般的となっている。このような複数の焦点検出領域を持つマルチＡＦ方式の焦点検出装置或いは測距装置に使用される光電変換素子列は、複数の焦点検出領域毎に配設される。ここで、焦点検出すべき領域毎に被写体の輝度が異なるため、一つの蓄積時間で光電変換素子列を共通に制御してしまうと、適正な蓄積時間で制御できない光電変換素子列が発生してしまうが、適正な蓄積時間でないと焦点検出を正確に実施できないことから、光電変換素子列毎に独立して蓄積制御が行われる。
【０００６】
ところが、光電変換素子列の蓄積時間が同一でないため、光電変換素子列の出力をＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換する際に不都合が生ずる。すなわち、光電変換素子列毎にＡ／Ｄ変換器を備えれば、光電変換素子列の蓄積動作が終了した時点で直ちにＡ／Ｄ変換器による変換動作を行わせることができるものの、焦点検出領域が多くなってくると、必要とするＡ／Ｄ変器の数も増え，回路規模の増加を招くこととなる。一方、複数の光電変換素子列に対して１〜２個のＡ／Ｄ変換器で対処しようとすると、蓄積動作が終了した光電変換素子列の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部が必要となる。或いは、全ての焦点検出領域についての光電変換素子列から得られた出力を後段の演算部にまとめて一気に出力させるために、ＣＣＤの構造上、光電変換素子列の出力電荷を一時的に電荷保持部に保持させることは、ＣＣＤチップ構成を簡単化させるためにも重要である。
【０００７】
ここで、光電変換素子列の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部においても、独自に暗電流ノイズが発生し、保持している光電変換素子列の出力電荷にノイズが重畳されてしまい、焦点検出精度、特に低輝度時の焦点検出精度を劣化させてしまう。したがって、特許文献１に示されるように、光電変換素子列の蓄積時間に起因する暗電流によるノイズの影響を除去しても、低輝度時の焦点検出精度を向上させるのに不十分である。また、特許文献２は、ＣＭＯＳセンサに特化した技術であり、ＣＣＤチップに伴う上記課題の解決策とはならない。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光電変換素子の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部を備えるマルチＡＦ方式において、より正確な焦点検出が可能で、低輝度時の焦点検出精度を一層向上させ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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る焦点検出装置は、複数の焦点検出領域に対応した複数の光電変換素子列と、該光電変換素子列からの出力をデジタル値に変換する変換部と、前記光電変換素子列毎に設けられ、該光電変換素子列の蓄積動作が終了し前記変換部の動作が開始されるまで前記光電変換素子列の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部と、前記光電変換素子列による蓄積時間に依存して発生する固定パターンノイズに対する第一の補正値と、前記電荷保持部での電荷保持時間に依存して発生する固定パターンノイズに対する第二の補正値とを個別に算出し、これら第一、および第二の補正値を用いて補正された前記デジタル値に基づき焦点検出領域毎の焦点情報を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る焦点検出装置は、複数の焦点検出領域に対応した複数の光電変換素子列と、該光電変換素子列からの出力をデジタル値に変換する変換部と、前記光電変換素子列毎に設けられ、該光電変換素子列の蓄積動作が終了し前記変換部の動作が開始されるまで前記光電変換素子列の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部と、所定の条件において前記光電変換素子列で発生する第一の固定パターンノイズと前記電荷保持部で発生する第二の固定パターンノイズとを記憶した記憶部と、前記デジタル値に基づき焦点検出領域毎の焦点情報を演算する演算手段と、を備え、前記演算手段は、焦点情報を演算する際に、前記光電変換素子列の蓄積動作の時間と前記記憶部に記憶された該光電変換素子列の第一の固定パターンノイズとに基づき第一の補正値を演算し、前記光電変換素子列の出力電荷が前記電荷保持部に保持されていた時間と前記記憶部に記憶された該光電変換素子列に対応する第二の固定パターンノイズとに基づき第二の補正値を演算し、前記光電変換素子列の出力である前記デジタル値に対してこれら第一、および第二の補正値に基づき補正を行った後に、焦点情報を演算することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る焦点検出装置は、複数の焦点検出領域に対応した複数の光電変換素子列と、該光電変換素子列の蓄積動作を各々制御する蓄積制御手段と、前記光電変換素子列毎に設けられ、該光電変換素子の蓄積動作が終了するとその出力電荷を一時的に保持する電荷保持部と、前記光電変換素子列による蓄積時間と前記電荷保持部に前記光電変換素子列の出力電荷が保持されていた電荷保持時間とを計測する時間計測手段と、前記電荷保持部からの出力をデジタル値に変換する変換部と、所定の条件において測定されて前記各光電変換素子列で発生する第一の固定パターンノイズと前記各電荷保持部で発生する第二の固定パターンノイズとを記憶した記憶部と、前記デジタル値に基づき焦点検出領域毎の焦点情報を演算する演算手段と、を備え、前記演算手段は、所望の焦点検出領域の焦点情報を演算する際に、対応する前記光電変換素子列の蓄積時間と前記記憶部に記憶された該光電変換素子列の第一の固定パターンノイズとに基づき第一の補正値を演算し、対応する前記電荷保持部の電荷保持時間と前記記憶部に記憶された該光電変換素子列に対応する前記電荷保持部の第二の固定パターンノイズとに基づき第二の補正値を演算し、前記光電変換素子列の出力である前記デジタル値に対してこれら第一、および第二の補正値に基づき補正を行った後に、焦点情報を演算することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る焦点検出装置は、上記発明において、前記光電変換素子列の雰囲気温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記演算手段は、前記温度検出部で検出された温度出力を含めて前記第一、および第二の補正値の演算を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る焦点検出装置は、上記発明において、前記光電変換素子列の出力を増幅する増幅器をさらに備え、前記演算手段は、前記増幅器の増幅度を含めて前記第一、および第二の補正値の演算を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る焦点検出装置によれば、光電変換素子列そのものの蓄積時間に依存して発生する固定パターンノイズに対する第一の補正値とともに、光電変換素子列の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部の電荷保持時間に依存して発生する固定パターンノイズに対する第二の補正値を算出し、光電変換素子列からの出力を変換部で変換したデジタル値に基づき焦点情報を演算する上で、これら第一、および第二の補正値を用いて補正されたデジタル値を用いるようにしたので、電荷保持部を必須とするマルチＡＦ方式において発生し得る暗時ノイズを全て相殺して焦点情報を演算することができ、より正確な焦点検出が可能で、低輝度時の焦点検出精度を一層向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る焦点検出装置の好適な実施の形態について説明する。本発明は、本実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。
【００１６】
図１は、本実施の形態のマルチＡＦ方式の焦点検出装置が適用されるカメラシステムのＡＦ周りの構成例を示す概略機構を含むブロック図である。ここでは、ＴＴＬ位相差ＡＦ方式を一眼レフフレックスカメラに適用した場合の例を示している。１０はカメラ本体（図示せず）に着脱交換自在にマウントされる交換レンズであり、撮影レンズ１１を内蔵している。この撮影レンズ１１をモータドライバ１２により光軸方向に駆動することにより合焦状態が得られる。また、交換レンズ１０中には、カメラ本体側からデフォーカス量を受信して撮影レンズ１１の駆動量を演算し、その駆動量だけモータドライバ１２を介して撮影レンズ１１を駆動制御するレンズＣＰＵ１３が設けられている。
【００１７】
一方、カメラ本体内においては、撮影レンズ１１の光軸上に位置させてメインミラー１４が設けられている。このメインミラー１４は、可動ミラー構成とされており、ＡＦ時は図示のようにダウンした位置に位置しており、撮影レンズ１１を透過した光束をファインダ光学系１６とＡＦ光学系１９とに分割し、被写体の撮影時には上方へアップ退避して、撮影レンズ１１を透過した全光束を撮像素子２４へ導く。ここで、ファインダ光学系１６は、周知のように、ペンタプリズム等の光学素子からなり、その前段には、ファインダ用スクリーン１５が配置され、後段には撮影者が覗くファインダ接眼レンズ１７が配置されている。また、メインミラー１４の光軸方向背後にはこのメインミラー１４がダウン位置に位置している時にメインミラー１４を透過した光束をＡＦ光学系１９側に全反射するサブミラー１８が設けられている。このサブミラー１８は、メインミラー１４がアップ退避している時には、撮像素子２４への光束を遮らない位置に一緒にアップ退避する。
【００１８】
また、メインミラー１４により分割され、ＡＦ光学系１９を経た光束を、内部の一対の光電変換素子列に入射して焦点検出のための信号を発生するＡＦセンサ２０が設けられている。このＡＦセンサ２０は、詳細は後述するが、一対の光電変換素子列を複数の焦点検出領域毎に持つマルチＡＦセンサが用いられている。
【００１９】
さらに、カメラ本体内には、ＡＦ関係の制御を含む各部の制御処理や画像処理を司るシステムコントローラとして機能するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）２１が設けられている。このマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）２１は、レンズＣＰＵ１３からは演算に先立って演算に必要なレンズデータが送信されており、レンズＣＰＵ１３に対してはＡＦ演算結果であるデフォーカス量を送信する。ＡＦセンサ２０とマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）２１との間には、このマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）２１により制御され、ＡＦセンサ２０の制御を司るＡＳＩＣ構成のＡＦコントローラ２２が設けられている。
【００２０】
なお、図１において、撮像素子２４としては２次元ＣＣＤデバイスが用いられているが、銀塩カメラの場合であればフィルムが相当する。この撮像素子２４の前面にはフォーカルプレーンシャッタ２３が設けられている。
【００２１】
次に、ＡＦ光学系１９とＡＦセンサ２０の構成例について説明する。図２は、ＡＦセンサ２０を含めてＡＦ光学系１９の原理的な構成例を示す概略構成図である。ＡＦ光学系１９は、公知のＴＴＬ位相差ＡＦ光学系の構成であるので、簡単に説明する。撮影レンズ１１が合焦状態にあるときには撮影レンズ１１を透過した光束は、ＡＦ光学系１９前面の仮想面である撮像等価面３１で合焦し、コンデンサレンズ３２で集光・分割されて一対のセパレータ絞り３３で光束が絞られ、一対のセパレータレンズ３４でＡＦセンサ２０内の一対の光電変換素子列であるセンサアレイ３５Ａ，３５Ｂ上に結像される。ここで、一対のセンサアレイ３５Ａ，３５Ｂの結像間隔を測定することによって撮影レンズ１１のデフォーカス量を測定する公知のＴＴＬ位相差ＡＦ方式が構築される。
【００２２】
図３は、マルチ構成のＡＦセンサ２０の配置例として撮影画面２５上の測距点配置を示す概略正面図である。本実施の形態１のＡＦセンサ２０は、例えば、Ｐ1〜Ｐ11で示す２２ライン１１点の測距点（焦点検出領域）を持つマルチＡＦセンサへの適用例を示し、それぞれ横ライン用の水平センサ列と縦ライン用の垂直センサ列との組合せとして設定されている。ここで、測距点Ｐ1〜Ｐ3は上段に配置され、測距点Ｐ4〜Ｐ8は中段に配置され、測距点Ｐ9〜Ｐ11は下段に配置されている。また、測距点Ｐ4は縦１列目に配置され、測距点Ｐ1，Ｐ5，Ｐ9は縦２列目に配置され、測距点Ｐ2，Ｐ6，Ｐ10は縦３列目に配置され、測距点Ｐ3，Ｐ7，Ｐ11は縦４列目に配置され、測距点Ｐ8は縦５列目に配置されている。
【００２３】
図４は、図３に示すような測距点Ｐ1〜Ｐ11に対応するＡＦセンサ２０のセンサチップ２６上での配置例を示す概略正面図である。センサチップ２６は、基準部用と参照部用とが一対のセンサアレイ３５Ａ，３５Ｂに相当して対をなすものであり、上段、中段、下段の横ライン用の基準部水平センサ列４１UA，４１CA，４１DAと、上段、中段、下段の横ライン用の参照部水平センサ列４１UB，４１CB，４１DB、並びに、縦１列目〜縦５列目の縦ライン用の基準部垂直センサ列４１1A〜４１5Aと、縦１列目〜縦５列目の縦ライン用の参照部垂直センサ列４１1B〜４１5Bとからなる。例えば図３中に示した測距点Ｐ１に対応するセンサチップは、図４に示すセンサボード２６上では、太線およびＰ1を付して示すように、基準部水平センサ列４１UA，および参照部水平センサ列４１UBの左側、および、基準部垂直センサ列４１2A，および参照部垂直センサ列４１2Bに割り当てられている。
【００２４】
ここで、各センサ列の１ライン分の構成例について、図４中の吹出し部分を参照して説明する。該吹出し部分は、例えば参照部水平センサ列４１CBの１ライン分を拡大して示すものである。参照部水平センサ列４１CBは、１ライン分がｎ個、ここでは縦１列目〜縦５列目分の５個のアイランド（ISLAND）ｎ＝１〜５に分割され、それぞれのアイランドｎ＝１〜５用に順に割り当てられている（なお、ＡＦセンサ２０全体でのアイランド数はＮ＝１１とする）。ここで、アイランドとは、図３に示した測距点に対応する複数の画素列であり、参照部水平センサ列４１CBの場合であれば、それぞれ測距点Ｐ4〜Ｐ8に対応する。同一のアイランド内の画素については、同一の蓄積時間となるように制御される。また、センサ列は通常１アイランド当り１ラインの構成とされているが、本実施の形態では、精度向上のため、ｋ＝１，２で示すように、１アイランド当り２ラインのセンサ列を１／２ピッチずらして千鳥配置させた構成とされている（実際には、図５に示すように、ライン間にモニタＰＤが介在されている）。このような千鳥配置された２ライン分のセンサ列のそれぞれにおいて相関演算を行い、像ずれ量を算出し、２つの像ずれ量の平均値をとることにより、センサノイズ（主にショットノイズ）を１／（√２）倍に低減することができるとともに、１画素周期で現れる誤差量を削減することもできる。参照部水平センサ列４１CB以外の他のセンサ列も同様に各ラインが複数のアイランドに分割され、かつ、２ライン分の千鳥配置構成とされている。
【００２５】
次に、ＡＦセンサ２０内におけるセンサ回路の構成例について図５を参照して説明する。図５は、ＡＦセンサ２０内のセンサ回路の構成例を示すブロック図である。図５では、例えば、対をなす横ライン用の基準部水平センサ列４１UA、参照部水平センサ列４１UB部分の構成を詳細に示している。例えば、測距点Ｐ1〜Ｐ3（アイランドｎ＝１〜３）用となる参照部水平センサ列４１UBを例に挙げて説明すると、該センサ列は、モニタＰＤ（フォトダイオード）４１１と、光電変換素子列となるＰＤ部４１２と、転送スイッチ部４１３と、電荷保持部となるＳＴ部４１４と、転送スイッチ部４１５と、電荷転送出力用のＣＣＤ部４１６とからなり、図４中の吹出し部分に示した構成に従い、モニタＰＤ４１１を挟んでｋ＝１，ｋ＝２の２ライン分が設けられている。
【００２６】
ここで、モニタＰＤ４１１は、各アイランド（測距点）のＰＤ部４１２の蓄積時間を制御するためのモニタ動作を行うものであり、同一アイランド（測距点）内の画素については同一の蓄積時間となるように制御するため、アイランド（測距点）単位で設けられている。参照部水平センサ列４１UBの場合であれば、測距点Ｐ1〜Ｐ3（アイランドｎ＝１〜３）用であり、３個のモニタＰＤ４１１が設けられている。
【００２７】
また、ＰＤ部４１２は、図６に示すように、画素単位で複数のＰＤ（フォトダイオード）４１２ａ，４１２ｂ，…を備え、受光量に応じた電荷を蓄積する。転送スイッチ部４１３は、図７に示すように、モニタＰＤ４１１の出力に基づき各アイランドｎのＰＤ部４１２の蓄積終了タイミングで発生するパルス信号ＴＧ１nが入力された場合に、同一アイランド内のＰＤ部４１２の各ＰＤ４１２ａ，４１２ｂ，…に蓄積されている出力電荷を対応するアイランド用のＳＴ部４１４に移動させる。ＳＴ部４１４は、対応するＰＤ部４１２の蓄積動作が終了し、後述するＡ／Ｄ変換器の動作が開始されるまでＰＤ部４１２の出力電荷を一時的に保持する。ＳＴ部４１４に保持された電荷は、図６および図７に示すように、転送スイッチ部４１５に対して転送出力を指示するパルス信号ＴＧ２nが入力されると、ＣＣＤ部４１６に一気に出力され、クロック信号φ１，φ２に従うタイミングでＦＤＡ（フローティング・ディフュージョン・アンプ）４２UBに出力される。
【００２８】
ここで、ＰＤ部４１２の不要電荷のリセットは、転送スイッチ部４１５に対してパルス信号ＴＧ１nを出力し、不要電荷をＳＴ部４１４に掃き出させることにより行われる。また、ＳＴ部４１４の不要電荷のリセットは、ＳＴ部４１４に対するリセット信号φＲＳをＨレベルにすることにより実行される。すなわち、リセット信号φＲＳは、図７に示すように、蓄積動作開始前から常時オン（Ｈレベル）にすることで、ＳＴ部４１４の電荷を掃き出させておき、蓄積動作開始時にはオフ（Ｌレベル）とする。
【００２９】
他のセンサ列の構成も同様であり、それぞれのセンサ列のモニタＰＤ部４１１の出力信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４６を介して蓄積制御手段である積分時間制御回路４７に入力されており、この積分時間制御回路４７から各アイランド対応の転送スイッチ部４１３に対してパルス信号ＴＧ１nが出力される。
【００３０】
また、ＣＣＤ部４１６からＦＤＡ４２に出力された信号は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路４３によりアンプ雑音やリセット雑音の除去処理を経た後、増幅度（ゲイン）が１倍、２倍、４倍、８倍の如く可変で、読出し時の増幅度を設定するためのアンプ（増幅器）４４により増幅される。アンプ４４で増幅された出力信号は、基準部系、参照部系それぞれの出力選択部４５による選択処理を経て、それぞれの出力端子Ｖout１，Ｖout２からＡＦコントローラ２２に対して出力されるように構成されている。
【００３１】
なお、暗電流補正用の温度検出部となる温度センサ４６は、センサチップ２６上の適宜箇所に配置されている。センサチップ２６の雰囲気温度を検出する温度センサ４６としては、ＰＤ部４１２等と同様の温度特性を示すフォトダイオードが用いられ、一方の出力選択部４５に接続されることで、ＣＣＤ出力用アナログ出力信号線を用いてＡＦコントローラ２２側に出力するように構成されている。
【００３２】
図８は、ＡＦコントローラ２２の構成例を示す概略ブロック図である。ＡＦコントローラ２２は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）２１による制御の下にＡＦセンサ２０の動作制御を行うシーケンサ５１を備える他、Ａ／Ｄ変換器５２、データメモリ５３、ＡＦ演算部５４、タイマ５５、レジスタ５６、およびフラッシュＲＯＭ５７等を備える。Ａ／Ｄ変換器５２は、ＡＦセンサ２０側から出力されるＣＣＤ出力や温度センサ４６の出力をデジタルデータに変換するためのもので、本実施の形態では、例えば基準部用出力端子Ｖout１、参照用出力端子Ｖout２に対応させて２個のＡ／Ｄ変換器を備えている。データメモリ５３は、Ａ／Ｄ変換器５２によりＡ／Ｄ変換されたデータを記憶し、焦点情報の演算等に供する。
【００３３】
時間計測手段となるタイマ５５は、蓄積動作が開始されたら経過時間を計数し、ＡＦセンサ２０からアイランド毎の蓄積終了信号を受け取った時のタイマ計数値をアイランド毎にレジスタ５６内に保持させる。これにより、ＡＦコントローラ２２は、レジスタ５６に保持されたアイランド毎の蓄積終了時のタイマ計数値を用いることにより、アイランド毎のＰＤ部４１２、ＳＴ部４１４の暗出力時の蓄積時間、電荷保持時間を算出する。
【００３４】
ここで、アイランド毎のＰＤ部４１２の蓄積終了判定は、モニタＰＤ４１１の出力に基づき行われる。モニタＰＤ４１１に対するリセット信号φＲＭは、全てのアイランドのモニタＰＤに共通であり，リセット信号φＲＭを図９に示すように、ＨレベルからＬレベルに切換えることでモニタＰＤ４１１がリセットされる。そして、モニタＰＤ４１１の出力が予め設定されたＴＧ１生成用の閾値電圧ＶTH以下になった時点でパルス信号ｔｇ１を積分時間制御回路４７に対して出力して蓄積動作を終了する。積分時間制御回路４７はこのパルス信号ｔｇ１に基づき対応するアイランドの転送スイッチ部４１３に対してパルス信号ＴＧ１を出力する。
【００３５】
すなわち、ＰＤ部４１２に対する蓄積動作の開始は、図７に示すように、全アイランド１〜Ｎについて同一タイミングで行い、モニタＰＤ４１１の出力が設定された一定値以上になったら、センサ回路中の積分時間制御回路４７による制御で自動的に積分を終了する。もっとも、モニタＰＤ４１１の出力が一定値以上とならなくても、センサ回路中で予め設定された最大積分時間に到達したことが検出されたら、自動的に積分動作を終了する。或いは、ＡＦコントローラ２２内においても、タイマ５５によって、最大蓄積時間に到達したことが検出された場合には、ＡＦセンサ２０に対して読出しコマンドを発行し、蓄積動作を強制的に終了させる。蓄積動作が終了すると、対応するアイランドの蓄積終了信号（パルス信号ＴＧ１N）が積分時間制御回路４７から出力される。この蓄積終了信号（パルス信号ＴＧ１N）が蓄積動作開始からどのくらいの時間がかかって出力されたかをタイマ５５で検出することにより蓄積時間が求まる。ここで、各アイランドのＰＤ部４１２およびＳＴ部４１４で暗電流が発生する時間は、各アイランドの蓄積時間とＣＣＤ部４１５による電荷転送開始タイミングとによるものであり、ＡＦコントローラ２２内で各信号が発生したタイミングをタイマ５５で計時することで、暗電流発生時間を把握することができる。
【００３６】
演算手段となるＡＦ演算部５４は、Ａ／Ｄ変換器５２によりＡ／Ｄ変換されデータメモリ５３に蓄積されたＣＣＤ出力であるデジタル値に基づきＴＴＬ位相差方式に従い相関演算を行い測距点Ｐ1〜Ｐ11毎の焦点情報を演算する。この演算に際して、ＣＣＤ出力は、センサ回路中のＣＤＳ回路４４により熱雑音により発生するノイズ（ｋＴｃノイズ）やアンプノイズはほぼ低減されているが、ＣＣＤ出力中には暗電流によるノイズ成分が含まれているので、暗電流ノイズ成分をオフセット補正による削除する必要がある。
【００３７】
ここで、暗電流は、ＰＤ部４１２自身だけでなく、ＰＤ部４１２の出力電荷を一時的に保持する電荷保持部４１４においても発生し、かつ、図７等に示すように、ＰＤ部４１２での蓄積時間と電荷保持部４１４での電荷保持時間とが異なるので、それぞれで発生する暗電流成分を個別に算出して補正する必要がある。特に、図１０に示すように、ＰＤ部暗電流よりもＳＴ部暗電流の方の影響が大きく支配的となる。
【００３８】
そこで、本実施の形態のＡＦ演算部５４では、ＰＤ部４１２による蓄積時間に依存して発生する固定パターンノイズである暗電流ノイズに対する第一の補正値と、ＳＴ部で４１４の電荷保持時間に依存して発生する固定パターンノイズである暗電流ノイズに対する第二の補正値とを個別に算出し、これら第一、および第二の補正値を用いて補正されたデジタル値に基づきアイランド毎の焦点情報を演算する。
【００３９】
この補正処理を行うため、本実施の形態では、工場出荷時点で予め所定の条件において測定されてＰＤ部４１２で発生する第一の固定パターンノイズＦＰＮ１とＳＴ部４１４で発生する第二の固定パターンノイズＦＰＮ２とをアイランド毎（測距点毎）にフラッシュＲＯＭ５７に記憶しておき、ＡＦ演算部５４では、所望のアイランド（測距点）の焦点情報を演算する際に、対応するＰＤ部４１２の蓄積時間とフラッシュＲＯＭ５７に記憶された該ＰＤ部４１２の第一の固定パターンノイズＦＰＮ１とに基づき第一の補正値（黒データ（ＰＤ部））を演算し、また、対応するＳＴ部４１４の電荷保持時間とフラッシュＲＯＭ５７に記憶されたＳＴ部４１４の第二の固定パターンノイズＦＰＮ２とに基づき第二の補正値（黒データ（ＳＴ部））を演算し、ＣＣＤ出力であるデジタル値に対してこれら第一、および第二の補正値（黒データ（ＰＤ部））＋（黒データ（ＳＴ部））に基づき補正を行った後に、焦点情報を演算する。
【００４０】
ここで、第一の固定パターンノイズＦＰＮ１、第二の固定パターンノイズＦＰＮ２の取得について、図１１ないし図１３を参照して説明する。図１１は、固定パターンノイズデータ取得の処理手順を示す概略フローチャートであり、図１２は、第二の固定パターンノイズＦＰＮ２データ取得時の波形例を示すタイミングチャートであり、図１３は、第一の固定パターンノイズＦＰＮ１データ取得時の波形例を示すタイミングチャートである。
【００４１】
この処理は、ＣＰＵ２１およびＡＦコントローラ２２をテストモードで立ち上げることにより実行される。概略的には、工場にて、暗黒中でのＣＣＤセンサ出力データを出力することで、一定時間経過後のＰＤ部４１２およびＳＴ部４１４の暗出力データを取得し、そのデータを不揮発性のフラッシュＲＯＭ５７に書き込む。まず、ＰＤ部４１２の蓄積時間を０msec、ＳＴ部４１４の電荷保持時間を３００msec、アンプ４４のゲインを８倍に設定した状態で、ＳＴ部４１４の暗出力データを取得する（ステップＳ１０１）。ここで、ＳＴ部４１４の電荷保持時間３００msecは、他の誤差要因を減らせるように実使用環境で出力が飽和しない範囲での最大時間の一例として設定されたものである。このステップＳ１０１の処理においては、図１２に示すように各アイランド１〜ＮのＰＤ部４１２は、蓄積時間０msecのため蓄積開始直後に蓄積終了となる。
【００４２】
そして、蓄積開始から３００msec経過した時点で、パルス信号ＴＧ２をオンさせることで、ＣＣＤ部４１６による転送を開始させる（ステップＳ１０２）。この時、アイランド毎の転送が終了するとともに順にパルス信号ＴＧ２1〜ＴＧ２Nが出力され、同時には転送出力させることができないため、アイランド毎にＣＣＤ転送開始タイミング、したがってＳＴ部４１４毎の電荷保持時間が＋α（最大で、例えば３msec）のずれを生ずるので、取得データの電荷保持時間のずれ量分を補正する処理を行う（ステップＳ１０３）。すなわち、設定された電荷保持時間３００msecからずれるα分の誤差量を３００msecで正規化する処理を行う。そして、ずれ量分が補正されたアイランド毎のＳＴ部４１４の取得データである電荷保持時間を第二の固定パターンノイズＦＰＮ２（工場基準値）としてフラッシュＲＯＭ５７に書き込む（ステップＳ１０４）。
【００４３】
次いで、ＰＤ部４１２の蓄積時間を３００msec、ＳＴ部４１４の電荷保持時間を３００msec、アンプ４４のゲインを８倍に設定した状態で、ＰＤ部４１２の暗出力データを取得する（ステップＳ１０５）。そして、蓄積開始から３００msec経過した時点で、パルス信号ＴＧ１1〜ＴＧ１NをオンさせてＰＤ部４１２の蓄積動作を終了させるとともに、パルス信号ＴＧ２をオンさせることで、ＣＣＤ部４１６による転送を開始させる（ステップＳ１０６）。この時、アイランド毎の転送が終了するとともに順にパルス信号ＴＧ２1〜ＴＧ２Nが出力され、同時には転送出力させることができないため、アイランド毎にＣＣＤ転送開始タイミング、したがってＳＴ部４１４毎の電荷保持時間が＋α（最大で、例えば３msec）のずれを生ずるので、ＰＤ部４１２のみの暗電流データを算出するとともに、電荷保持時間のずれ量分を補正する処理を行う（ステップＳ１０７）。すなわち、
ＰＤ部暗電流(ｉ)＝（ＰＤ部＋ＳＴ部）暗電流(ｉ)−ＳＴ部暗電流(ｉ)
としてＰＤ部４１２の暗電流データを算出する。ここで、ｉは画素位置を示し、ＳＴ部暗電流(ｉ)の値は前述の処理で既に求められた値である。そして、ＳＴ部部分のずれ量分が補正されたアイランド毎のＰＤ部４１２の取得データである蓄積時間を第一の固定パターンノイズＦＰＮ１（工場基準値）としてフラッシュＲＯＭ５７に書き込む（ステップＳ１０８）。
【００４４】
ＡＦ演算部５４では、タイマ５５等を用いて計測されたアイランド毎のＰＤ部４１２の蓄積時間(今回)、ＳＴ部４１４の電荷保持時間(今回)、並びに温度センサ４６から取得した温度(今回)と、アンプ４４の設定ゲインとに基づき、画素毎のオフセット補正値(ｉ)を、
オフセット補正値(ｉ)
＝第一の補正値＋第二の補正値＝黒データ(ＰＤ部)(ｉ)＋黒データ(ＳＴ部)(ｉ)
黒データ(ＰＤ部)(ｉ)
＝工場基準値(ｉ)×｛蓄積時間(今回)／蓄積時間(工場)｝
×２＾｛(温度(今回)−温度(工場))／８℃｝×設定ゲイン
＝ＦＰＮ１(ｉ)×(蓄積時間(今回)／３００msec)
×２＾｛(温度(今回)−温度(工場))／８℃｝×設定ゲイン
黒データ(ＳＴ部)(ｉ)
＝工場基準値(ｉ)×｛電荷保持時間(今回)／電荷保持時間(工場)｝
×２＾｛(温度(今回)−温度(工場))／８℃｝×設定ゲイン
＝ＦＰＮ２(ｉ)×(電荷保持時間(今回)／３００msec)
×２＾｛(温度(今回)−温度(工場))／８℃｝×設定ゲイン
に基づいて算出する。２＾｛(温度(今回)−温度(工場))／８℃｝なる演算を行うのは、８℃毎に２倍になるためである。また、アンプ４４の設定ゲインを乗算するのは、設定ゲインの値に応じて暗電流値が変動するためである。
【００４５】
そして、ＡＦ演算部５４は、ＣＣＤデータとしてＡ／Ｄ変換器５２から得られたデジタル値である補正前の値(ｉ)に対して、このオフセット補正値(ｉ)による補正を施すことにより、
補正後の値(ｉ)＝補正前の値(ｉ)−オフセット補正値(ｉ)
を用いて、以降の相関演算等の焦点情報の演算処理を行う。
【００４６】
図１４は、ＣＰＵ２１制御により実行される暗電流補正を伴う焦点検出・焦点補正動作例を示す概略フローチャートである。まず、最初のレリーズに伴い（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、各ＰＤ部４１２に対する蓄積動作を開始させる（ステップＳ２０２）。そして、モニタＰＤ４１１による監視の下に蓄積終了アイランドが発生したら、対象となる該アイランドのＰＤ部４１２の蓄積時間(今回)をタイマ５５により検出する（ステップＳ２０３）。すなわち、蓄積時間(今回)は図７に示すＰＤ部４１２の暗出力発生時間である。この処理を全てのアイランドについて蓄積終了となるまで繰返す（ステップＳ２０４）。
【００４７】
次いで、パルス信号ＴＧ２1〜ＴＧ２Nを順次出力することで、ＣＣＤ部４１６による転送を開始するが（ステップＳ２０６）、転送開始に先立ち、ＳＴ部４１４での暗出力発生時間を電荷保持時間(今回)としてタイマ５５により計測し、ＦＡ演算部５４でオフセット補正値(ｉ)を算出する（ステップＳ２０５）。そして、ＦＡ演算部５４では、算出されたオフセット補正値(ｉ)を用いてデジタル値のオフセット補正を行い（ステップＳ２０７）、オフセット補正されたデジタル値を用いて照度補正を行った後（ステップＳ２０８）、ＴＴＬ位相差方式に従い相関演算を行い（ステップＳ２０９）、焦点情報としてデフォーカス量を算出する（ステップＳ２１０）。算出されたデフォーカス量に応じて採用する測距点を選択し（ステップＳ２１１）、その測距点のデフォーカス量をＣＰＵ２１によってレンズＣＰＵ１３に対して出力することにより、レンズＣＰＵ１３がモータドライバ１２を制御してフォーカスレンズ１１を合焦状態にレンズ駆動する（ステップＳ２１２）。これにより、撮像可能となり、撮像動作へ移行する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態のマルチＡＦ方式の焦点検出装置が適用されるカメラシステムのＡＦ周りの構成例を示す概略機構を含むブロック図である。
【図２】ＡＦセンサを含めてＡＦ光学系の原理的な構成例を示す概略構成図である。
【図３】撮影画面上の測距点配置を示す概略正面図である。
【図４】図３に示す測距点に対応するＡＦセンサのセンサチップ上での配置例を示す概略正面図である。
【図５】ＡＦセンサ内のセンサ回路の構成例を示すブロック図である。
【図６】センサ構成の一部を示す概略ブロック図である。
【図７】蓄積動作を示すタイミングチャートである。
【図８】ＡＦコントローラ２２の構成例を示す概略ブロック図である。
【図９】モニタＰＤの動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】基準部および参照部でのＰＤ暗電流、ＳＴ暗電流および補正後のデータを示す模式図である。
【図１１】固定パターンノイズデータ取得の処理手順を示す概略フローチャートである。
【図１２】第二の固定パターンノイズＦＰＮ２データ取得時の波形例を示すタイミングチャートである。
【図１３】第一の固定パターンノイズＦＰＮ１データ取得時の波形例を示すタイミングチャートである。
【図１４】ＣＰＵ制御により実行される暗電流補正を伴う焦点検出・焦点補正動作例を示す概略フローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
４４  アンプ
４６  温度センサ
４７  積分時間制御回路
５２  Ａ／Ｄ変換器
５４  ＡＦ演算部
５５  タイマ
５７  フラッシュＲＯＭ
４１２  ＰＤ部（光電変換素子列）
４１４  ＳＴ部（電荷保持部）
Ｐ1〜Ｐ11  測距点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007333801.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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