(57)【要約】      （修正有）【課題】焦点検出装置の消費電力を低減するための技術を提供する。【解決手段】信号レベルが第１閾値ＳＨ２に到達したと判定されてから信号レベルが第２閾値ＳＨ１に到達したと判定されるまでの間に、判定手段は、電荷の蓄積の開始から第１閾値ＳＨ２に到達したと判定されるまでの経過時間が基準時間よりも短ければ第１時間間隔で第２判定を行い、経過時間が基準時間よりも長ければ第１時間間隔よりも長い第２時間間隔で第２判定を行い、信号レベルが第２閾値ＳＨ１に到達したと判定された場合に、制御手段は電荷の蓄積を終了し、検出手段は、電荷の蓄積が終了した後にセンサから得られる信号を用いて焦点検出を行う。【選択図】図３
2013160862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサを構成する光電変換素子に電荷を蓄積させる制御手段と、
前記電荷の蓄積の開始からの経過時間を計測する計時手段と、
前記光電変換素子に蓄積された電荷量を示す信号レベルを計測する計測手段と、
前記信号レベルが第１閾値に到達したかを判定する第１判定と、前記信号レベルが前記第１閾値よりも高い第２閾値に到達したかを判定する第２判定とを行う判定手段と、
前記センサを構成する光電変換素子から得られる信号を用いて焦点検出を行う検出手段と
を備え、
前記信号レベルが前記第１閾値に到達したと判定されてから、前記信号レベルが前記第２閾値に到達したと判定されるまでの間に、前記判定手段は、前記電荷の蓄積の開始から前記第１閾値に到達したと判定されるまでの経過時間が基準時間よりも短ければ第１時間間隔で前記第２判定を行い、当該経過時間が前記基準時間よりも長ければ前記第１時間間隔よりも長い第２時間間隔で前記第２判定を行い、
前記信号レベルが前記第２閾値に到達したと判定された場合に、前記制御手段は前記電荷の蓄積を終了し、
前記検出手段は、前記電荷の蓄積が終了した後に前記センサから得られる信号を用いて焦点検出を行う
ことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記電荷の蓄積の開始から前記基準時間が経過した後に行った前記第１判定において前記信号レベルが前記第１閾値に到達していないと判定された場合に、前記判定手段は前記第２時間間隔で前記第１判定を行う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】
前記電荷の蓄積の開始から前記基準時間が経過するまでの間に、前記判定手段は前記第１時間間隔で前記第１判定及び前記第２判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記電荷の蓄積の開始から、前記信号レベルが前記第１閾値に到達したと判定されるまでの間に、前記判定手段は前記第２時間間隔で前記第１判定を行う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５】
前記センサは第１センサ及び第２センサを有し、
前記制御手段は前記第１センサを構成する光電変換素子による電荷の蓄積と前記第２センサを構成する光電変換素子による電荷の蓄積とを同時に制御し、
前記計測手段は前記第１センサに含まれる光電変換素子に蓄積された電荷量を示す信号レベルを計測し、
前記検出手段は、前記電荷の蓄積が終了した後に前記第２センサから得られる信号を用いて焦点検出を行う
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
電荷を蓄積する光電変換素子を有するセンサを備える焦点検出装置の制御方法であって、
前記光電変換素子に蓄積された電荷量を示す信号レベルを計測する計測工程と、
前記信号レベルが第１閾値に到達したかを判定する第１判定工程と、
前記信号レベルが前記第１閾値よりも高い第２閾値に到達したかを判定する第２判定工程と、
前記信号レベルが前記第１閾値に到達したと判定されてから、前記信号レベルが前記第２閾値に到達したと判定されるまでの間に、前記電荷の蓄積の開始から前記第１閾値に到達したと判定されるまでの経過時間が基準時間よりも短ければ第１時間間隔で前記第２判定工程を行い、当該経過時間が前記基準時間よりも長ければ前記第１時間間隔よりも長い第２時間間隔で前記第２判定工程を行う工程と、
前記信号レベルが前記第２閾値に到達したと判定された場合に、前記制御手段は前記電荷の蓄積を終了する工程と、
前記電荷の蓄積が終了した後に前記センサから得られる信号を用いて焦点検出を行う工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点検出装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦点検出装置ではセンサ内の光電変換素子に蓄積される電荷量を適切に制御するために電荷蓄積状態を監視する。特許文献１では、焦点検出装置の消費電力を低減するために、電荷の蓄積が開始されてから所定の時間経過後に、センサの電荷蓄積状態を監視する時間間隔を長くする技術を提案する。これにより、被写体が高輝度の場合に光電変換素子からの信号が飽和するのを防ぐとともに、被写体が低輝度の場合に監視の時間間隔を長くすることで消費電力を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０５６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、被写体が低輝度の場合でも所定の時間が経過するまでは短い時間間隔で蓄積状態の監視を行うため、消費電力の低減が十分ではなかった。そこで、本発明は焦点検出装置の消費電力をさらに低減するための技術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】
【０００５】
上記課題に鑑みて、本発明の１つの実施形態に係る焦点検出装置は、センサ内の光電変換素子に電荷を蓄積させる制御手段と、前記電荷の蓄積の開始からの経過時間を計測する計時手段と、前記光電変換素子に蓄積された電荷量を示す信号レベルを計測する計測手段と、前記信号レベルが第１閾値に到達したかを判定する第１判定と、前記信号レベルが前記第１閾値よりも高い第２閾値に到達したかを判定する第２判定とを行う判定手段と、前記センサ内の光電変換素子から得られる信号を用いて焦点検出を行う検出手段とを備え、前記信号レベルが前記第１閾値に到達したと判定されてから、前記信号レベルが前記第２閾値に到達したと判定されるまでの間に、前記判定手段は、前記電荷の蓄積の開始から前記第１閾値に到達したと判定されるまでの経過時間が基準時間よりも短ければ第１時間間隔で前記第２判定を行い、当該経過時間が前記基準時間よりも長ければ前記第１時間間隔よりも長い第２時間間隔で前記第２判定を行い、前記信号レベルが前記第２閾値に到達したと判定された場合に、前記制御手段は前記電荷の蓄積を終了し、前記検出手段は、前記電荷の蓄積が終了した後に前記センサから得られる信号を用いて焦点検出を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段により、焦点検出装置の消費電力をさらに低減するための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態の焦点検出装置１００の例示のブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態のレベル出力回路１０３の例示のブロック図。
【図３】本発明の第１実施形態の焦点検出装置１００の動作の概要を説明する図。
【図４】本発明の第１実施形態の焦点検出装置１００の動作の一例を説明するフローチャート。
【図５】本発明の第２実施形態の焦点検出装置１００の動作の概要を説明する図。
【図６】本発明の第２実施形態の焦点検出装置１００の動作の一例を説明するフローチャート。
【図７】本発明の第１実施形態の変型例の焦点検出装置７００の例示のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。以下に説明される実施形態はカメラやビデオ等の撮影機器に適用されうる焦点検出装置に関する。
【０００９】
図１から図４を用いて本発明の第１実施形態に係る焦点検出装置を説明する。図１は第１実施形態に係る焦点検出装置１００の例示のブロック図である。図１の焦点検出装置１００は複数の領域における焦点の検出が可能であるが、本発明は１つの領域における焦点を検出可能な焦点検出装置にも適用できる。
【００１０】
焦点検出装置１００は、コントローラ１０１と、複数のセンサブロック１０２−１〜１０２−ｎ（ｎは２以上の整数）と、レベル出力回路１０３と、コンパレータ１０４と、読出アンプ１０５と、検出処理部１０６とを備えうる。複数のセンサブロック１０２−１〜１０２−ｎはそれぞれ異なる測距点である第１領域から第ｎ領域に配置される。すなわち、これらのセンサブロックにより、第１領域から第ｎ領域のそれぞれにおける焦点状態が検出される。各センサブロックは同様の構成を取りうるため、以下ではセンサブロック１０２−１の構成および動作を代表して説明する。
【００１１】
コントローラ１０１は焦点検出装置１００全体の動作を制御し、特にセンサブロック１０２−１〜１０２−ｎの電荷の蓄積動作を制御する。コントローラ１０１は、電荷の蓄積時間を計時するためのタイマ１０７と、種々の制御を行うための処理プログラムが予め格納されたプログラムメモリ１０８とを有しうる。コントローラ１０１は、プログラムメモリ１０８に格納された処理プログラムを読み出して実行することによって焦点検出装置１００を制御する。コントローラ１０１による焦点検出装置１００の制御の詳細については後述する。
【００１２】
センサブロック１０２−１は、メモリ部１１３−１と、ピーク検知回路１１４−１と、センサ部１１５−１と、複数のアナログスイッチ１１１−１、１１２−１とを備えうる。センサ部１１５−１は一対のセンサアレイを有し、それぞれのセンサアレイは約３０〜８０画素を構成する複数の光電変換素子を有する。一対のセンサアレイの一方は第１像を形成し、他方は第２像を形成する。この２つの画像の位相差を検出することにより、焦点が検出される。センサ部１１５−１はコントローラ１０１からリセット信号rstを受信した場合に自身の光電変換素子に蓄積された電荷をクリアし、この直後から新たに電荷の蓄積を開始する。また、センサ部１１５−１はコントローラ１０１から信号trans_1を受信した場合に自身の光電変換素子への電荷の蓄積を終了し、蓄積された電荷を画素信号としてメモリ部１１３−１に格納する。
【００１３】
ピーク検知回路１１４−１はセンサ部１１５−１の各光電変換素子に蓄積された電荷量を計測し、センサ部１１５−１内の複数の光電変換素子の電荷量のうちの最大値を示す信号レベルp_outをアナログスイッチ１１２−１へ出力する。コントローラ１０１が信号psel_1を出力すると、アナログスイッチ１１２−１がオン状態になる。この場合に、この信号レベルp_outはコンパレータ１０４へ供給される。ピーク検知回路１１４−１は信号psel_1と同期して電力が供給されてもよい。すなわち、コントローラ１０１から信号psel_1が出力された場合に、ピーク検知回路１１４−１に電力が供給され、ピーク検知回路１１４−１がセンサ部１１５−１の信号レベルp_outを出力する。コントローラ１０１から信号psel_1が出力されない間は、ピーク検知回路１１４−１に電力が供給されない。
【００１４】
コントローラ１０１が信号sel_1を出力すると、アナログスイッチ１１１−１がオン状態になる。この状態で、コントローラ１０１が信号shiftを出力すると、メモリ部１１３−１に格納された各画素信号が読出アンプ１０５へ順次出力される。読出アンプ１０５は、メモリ部１１３−１の画素信号s_outに所望のゲインをかけて検出処理部１０６へ出力する。検出処理部１０６は電荷蓄積が終了した後の各センサブロック１０２−１〜１０２−ｎからの第１像と第２像とを比較して各測距点における焦点検出を行う。
【００１５】
レベル出力回路１０３はコントローラ１０１からの１ビットの選択信号sel_levelに基づいて信号レベルp_outの比較対象の閾値となるレベル信号c_levelをコンパレータ１０４に出力する。レベル出力回路１０３は２つの異なる値のレベル信号c_levelを出力できる。コンパレータ１０４は、ピーク検知回路１１４−１からの信号レベルp_outと、レベル出力回路１０３からのレベル信号c_levelを比較し、どちらが大きいかを判定する。コンパレータ１０４は信号レベルp_outがレベル信号c_levelよりも小さいと判定した場合に信号compとして「０（偽）」をコントローラ１０１へ出力する。また、コンパレータ１０４は信号レベルp_outがレベル信号c_levelよりも大きいと判定した場合に信号compとして「１（真）」をコントローラ１０１へ出力する。
【００１６】
図２は第１実施形態に係る焦点検出装置１００のレベル出力回路１０３の例示のブロック図である。レベル出力回路１０３は、２つの抵抗器Ｒ１、Ｒ２と、２つのアナログスイッチ２０１、２０２と、アンプ２０３と、デコーダ２０４とを備えうる。２つの抵抗器Ｒ１、Ｒ２は２つの参照電圧源ｖｒｅｆ１、ｖｒｅｆ２の間に直列に接続される。この例では、参照電圧源ｖｒｅｆ１の電位が参照電圧源ｖｒｅｆ２の電位よりも高いとする。参照電圧源ｖｒｅｆ１からの電圧は電圧レベルlevel1としてアナログスイッチ２０１へ入力され、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の接続点の電圧は電圧レベルlevel2としてアナログスイッチ２０２へ入力される。この例では、電圧レベルlevel1は電圧レベルlevel2よりも大きい値である。
【００１７】
デコーダ２０４は、入力された選択信号sel_levelが「１」であればアナログスイッチ２０１をオン状態とし、アナログスイッチ２０２をオフ状態とする。一方、デコーダ２０４は、入力された選択信号sel_levelが「０」であればアナログスイッチ２０１をオフ状態とし、アナログスイッチ２０２をオン状態とする。従って、選択信号sel_levelの真理値に依存して電圧レベルlevel1と電圧レベルlevel2とのうちの一方がアンプ２０３へ供給される。アンプ２０３は供給された電圧レベルをレベル信号c_levelとして出力する。
【００１８】
図３は第１実施形態に係る焦点検出装置１００の動作の概要を説明する図である。図３のグラフにおいて、横軸はセンサ部１１５−１内の光電変換素子への電荷の蓄積が開始されてからの経過時間、すなわち蓄積時間を示し、縦軸はピーク検知回路１１４−１が出力する信号レベルp_outの値を示す。閾値ＳＨ１（第２閾値）は選択信号sel_levelが「１」である場合にレベル出力回路１０３が出力するレベル信号c_levelの値である。閾値ＳＨ２（第１閾値）は選択信号sel_levelが「０」である場合にレベル出力回路１０３が出力するレベル信号c_levelの値である。閾値ＳＨ２は閾値ＳＨ１よりも小さい値である。○印は信号レベルp_outを閾値ＳＨ２と比較しているタイミングを示し、□印は信号レベルp_outを閾値ＳＨ１と比較しているタイミングを示す。図３（ａ）および図３（ｂ）のグラフはそれぞれ蓄積時間の経過による信号レベルp_outの変化を示す。図３（ｂ）は図３（ａ）よりも被写体の輝度が低い場合を表し、信号レベルが図３（ａ）の場合よりも緩やかに増加する。
【００１９】
まず、図３（ａ）の場合の焦点検出装置１００の動作を説明する。時刻ｔ０でコントローラ１０１はリセット信号ｒｓｔを出力し、センサ部１１５−１内の光電変換素子に電荷の蓄積を開始させる。電荷の蓄積の開始後、コントローラ１０１は時間間隔ｄｔ１（第１時間間隔）で信号psel_1を出力し、ピーク検知回路１１４−１からの信号レベルp_outをコンパレータ１０４に出力させる。そして、コントローラ１０１は信号レベルp_outが閾値ＳＨ２に到達したかをコンパレータ１０４に判定させる（第２判定）。図３（ａ）の例では時刻ｔ４で閾値ＳＨ２に到達したと判定される。この場合に、コントローラ１０１は、コンパレータ１０４において信号レベルp_outと比較される対象を閾値ＳＨ１に切り替える。その後、時刻ｔ６で、電荷の蓄積の開始（時刻ｔ０）から基準時間ＲＴ１が経過する。基準時間ＲＴ１はコントローラ１０１内のレジスタ（不図示）に事前に（例えば蓄積開始前に）設定されていてもよい。図３（ａ）の例では時刻ｔ６の時点で比較対象がすでに閾値ＳＨ１に切り替わっているので、コントローラ１０１は引き続き時間間隔ｄｔ１で信号レベルp_outが閾値ＳＨ１に到達したかをコンパレータ１０４に判定させる（第１判定）。図３（ａ）の例では時刻ｔ８で閾値ＳＨ１に到達したと判定される。その後、コントローラ１０１は電荷の蓄積を終了し、センサ部１１５−１内の電荷を画素信号としてメモリ部１１３−１に格納する。そして、この画素信号に基づいて検出処理部１０６が焦点検出を行う。
【００２０】
次に、図３（ｂ）の場合の焦点検出装置１００の動作を説明する。時刻ｔ０でコントローラ１０１はリセット信号ｒｓｔを出力し、センサ部１１５−１内の光電変換素子に電荷の蓄積を開始させる。電荷の蓄積の開始後、コントローラ１０１は時間間隔ｄｔ１で信号psel_1を出力し、ピーク検知回路１１４−１からの信号レベルp_outをコンパレータ１０４に出力させ、信号レベルp_outが閾値ＳＨ２に到達したかをコンパレータ１０４に判定させる。その後、時刻ｔ６で、電荷の蓄積の開始（時刻ｔ０）から基準時間ＲＴ１が経過する。図３（ｂ）の例では時刻ｔ６の時点で比較対象は閾値ＳＨ２のままであるので、コントローラ１０１は時間間隔ｄｔ１よりも長い時間間隔ｄｔ２（第２時間間隔）で信号レベルp_outが閾値ＳＨ２に到達したかをコンパレータ１０４に判定させる。図３（ｂ）の例では時刻ｔ１２で閾値ＳＨ２に到達したと判定される。この場合に、コントローラ１０１は、コンパレータ１０４において信号レベルp_outと比較される対象を閾値ＳＨ１に切り替える。図３（ｂ）の例では時刻ｔ２１で閾値ＳＨ１に到達したと判定される。その後、コントローラ１０１は電荷の蓄積を終了し、センサ部１１５−１内の電荷を画素信号としてメモリ部１１３−１に格納する。そして、この画素信号に基づいて検出処理部１０６が焦点検出を行う。
【００２１】
本実施形態では、図３（ａ）のように被写体が高輝度の場合に短い時間間隔ｄｔ１のまま信号レベルp_outと閾値ＳＨ１との比較を行うので、信号レベルp_outの飽和を避けることが出来る。また、図３（ｂ）のように被写体が低輝度の場合に基準時間ＲＴ１経過後に長い時間間隔ｄｔ２に切り替えて信号レベルp_outと閾値ＳＨ１、ＳＨ２との比較を行うので、コンパレータ１０４による比較回数を低減できる。その結果、焦点検出装置１００の消費電力が低減される。さらに、比較が行われない場合にピーク検知回路１１４−１の電源をオフにすることにより、消費電力をさらに低減できる。
【００２２】
図４は第１実施形態に係る焦点検出装置１００の動作の一例を説明するフローチャートである。Ｓ４０１で、コントローラ１０１はレジスタr_selを初期値「１」に設定する。レジスタr_selは処理対象の領域（図１の第１領域から第ｎ領域）を示す。初期値「１」は第１領域にあるセンサブロック１０２−１から処理を開始することを意味する。コントローラ１０１はレジスタr_selの値に従って、信号sel_1〜sel_nのうちの１つおよび信号psel_1〜psel_nのうちの１つを選択して出力する。例えば、レジスタr_selが「１」の場合にコントローラ１０１は信号sel_1と信号psel_1とを選択して出力する。これにより、アナログスイッチ１１１−１、１１２−１がオン状態になる。
【００２３】
Ｓ４０２で、コントローラ１０１はレジスタw_numを初期値「０」に設定する。レジスタw_numはコンパレータ１０４による判定の時間間隔を示す。レジスタw_numの値が「０」であれば最短の時間間隔ｄｔ１で判定を行うことを意味する。Ｓ４０３で、コントローラ１０１はレベル出力回路１０３に供給する選択信号sel_levelを「０」にする。これにより、レベル出力回路１０３からコンパレータ１０４へ出力されるレベル信号c_levelの値が閾値ＳＨ２となる。Ｓ４０４で、コントローラ１０１はリセット信号rstを出力し、センサ部１１５−１〜１１５−ｎ内の光電変換素子の電荷をクリアする。これによって、新たな電荷の蓄積が開始される。Ｓ４０５で、コントローラ１０１はタイマ１０７を初期値「０」に設定する。これにより、電荷の蓄積の開始からの経過時間が測定される。
【００２４】
Ｓ４０６で、コントローラ１０１はコンパレータ１０４からの信号compが「１」であるかを判定する。この判定が真ならば、処理はＳ４１７へ進む。この場合は、信号レベルp_outが閾値に到達したことを意味する。この判定が偽ならば、処理はＳ４０７へ進む。この場合は、信号レベルp_outが閾値に到達していないことを意味する。
【００２５】
Ｓ４０７で、コントローラ１０１はレジスタw_numの値が「０」であるかを判定する。この判定が真ならば、処理はＳ４０８へ進む。この場合は、コンパレータ１０４が短い時間間隔ｄｔ１で判定を行っていることを意味する。この判定が偽ならば、処理はＳ４１１へ進む。この場合は、コンパレータ１０４が長い時間間隔ｄｔ２で判定を行っていることを意味する。
【００２６】
Ｓ４０８で、コントローラ１０１はタイマ１０７の値が基準時間ＲＴ１以上であるかを判定する。この判定が真ならば、処理はＳ４０９へ進む。この場合は、電荷の蓄積の開始から基準時間ＲＴ１が経過したことを意味する。この判定が偽ならば、処理はＳ４１１へ進む。この場合は、電荷の蓄積の開始から基準時間ＲＴ１が経過していないことを意味する。
【００２７】
Ｓ４０９で、コントローラ１０１は選択信号sel_levelが「０」であるかを判定する。この判定が真ならば、処理はＳ４１０へ進む。この場合は、コンパレータ１０４が信号レベルp_outを閾値ＳＨ２に対して比較していることを意味する。この判定が偽ならば、処理はＳ４１１へ進む。この場合は、コンパレータ１０４が信号レベルp_outを閾値ＳＨ１に対して比較していることを意味する。
【００２８】
Ｓ４１０で、コントローラ１０１はレジスタw_numの値を「ｃ１」に変更する。ｃ１は０よりも大きな所定の値である。これにより、以降のコンパレータ１０４における判定は長い時間間隔ｄｔ２で行われることになる。Ｓ４１１〜Ｓ４１３で、コントローラ１０１はレジスタr_selの値を１だけ増やす。この値がｎであればレジスタr_selの値を「１」に戻す。これにより、処理対象の領域が移る。Ｓ４１４〜Ｓ４１６で、コントローラ１０１はレジスタw_numの値に相当する時間だけ待機する。
【００２９】
Ｓ４０６の判定結果が真だった場合、すなわち信号レベルp_outが閾値に到達している場合に、Ｓ４１７で、コントローラ１０１は選択信号sel_levelが「１」であるかを判定する。この判定が真ならば、処理はＳ４１９へ進む。この場合は、信号レベルp_outが閾値ＳＨ１に到達したことを意味する。この判定が偽ならば、処理はＳ４１８へ進む。この場合は、信号レベルp_outが閾値ＳＨ２に到達したことを意味する。そこで、Ｓ４１８で、コントローラ１０１は選択信号sel_levelを「１」に設定し、コンパレータ１０４における比較対象を閾値ＳＨ１に変更し、処理はＳ４１１に進む。
【００３０】
Ｓ４１７の判定結果が真だった場合、すなわち信号レベルp_outが閾値ＳＨ１に到達した場合に、Ｓ４１９で、コントローラ１０１は信号trans_x（xは現在のレジスタr_selの値）を出力する。これにより、対象の領域内のセンサブロックの光電変換素子への電荷の蓄積が終了する。Ｓ４２０で、コントローラ１０１はすべてのセンサブロック１０２−１〜１０２−ｎにおいて電荷の蓄積が終了したかを判定する。この判定が真であれば処理を終了する。この判定が偽であれば処理はＳ４１１へ進み、残りの領域について蓄積を終了すべきかを判定する。全てのセンサブロック１０２−１〜１０２−ｎにおいて電荷の蓄積が終了した後、検出処理部１０６がセンサブロック１０２−１〜１０２−ｎからの画像信号を用いて焦点検出を行う。
【００３１】
図３を用いて概略的に説明したように、本実施形態の焦点検出装置１００では、Ｓ４０８で基準時間ＲＴ１が経過したと判定され、Ｓ４０９で比較対象の閾値がＳＨ２であると判定された場合に、コントローラ１０１は被写体が低輝度であると判定する。この場合に、コントローラ１０１はＳ４１０で基準時間ＲＴ１以降の比較を行う時間間隔を長くする。そして、第１領域から第ｎ領域のいずれかの領域におけるレベル信号p_outが閾値ＳＨ２に到達すると、すべての領域における比較対象を閾値ＳＨ１に変更する。
【００３２】
一方、基準時間ＲＴ１が経過する前に第１領域から第ｎ領域のいずれかの領域におけるレベル信号p_outが閾値ＳＨ２に到達した場合に、コントローラ１０１は被写体が高輝度であり、信号レベルp_outの増加が急であると判定する。この場合に、すべての領域において短い時間間隔ｄｔ１で比較を続ける。これによって、コントローラ１０１は蓄積終了の判定の精度を向上できる。
【００３３】
続いて、図５および図６を用いて本発明の第２実施形態に係る焦点検出装置を説明する。第２実施形態の焦点検出装置ではコントローラ１０１の動作が第１実施形態と異なり、他の構成要素は同じであってもよいので、以下では第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３４】
図５は変型例における焦点検出装置１００の動作の概要を説明する図である。図５の総括的な説明は図３と同様であるため省略する。
【００３５】
まず、図５（ａ）の場合の焦点検出装置１００の動作を説明する。時刻ｔ０でコントローラ１０１はリセット信号ｒｓｔを出力し、センサ部１１５−１内の光電変換素子に電荷の蓄積を開始させる。電荷の蓄積の開始後、コントローラ１０１は時間間隔ｄｔ２で信号psel_1を出力し、ピーク検知回路１１４−１からの信号レベルp_outをコンパレータ１０４に出力させ、信号レベルp_outが閾値ＳＨ２に到達したかをコンパレータ１０４に判定させる。図５（ａ）の例では時刻ｔ６で閾値ＳＨ２に到達したと判定される。この場合に、コントローラ１０１は、コンパレータ１０４において信号レベルp_outと比較される対象を閾値ＳＨ１に切り替える。さらに、この時点で電荷の蓄積開始からの経過時間が基準時間ＲＴ２を過ぎていないので、コントローラ１０１は時間間隔ｄｔ２よりも短い長い時間間隔ｄｔ１で信号レベルp_outが閾値ＳＨ１に到達したかをコンパレータ１０４に判定させる。基準時間ＲＴ２はコントローラ１０１内のレジスタ（不図示）に事前に（例えば蓄積開始前に）設定されていてもよい。図５（ａ）の例では時刻ｔ８で閾値ＳＨ１に到達したと判定される。その後、コントローラ１０１は電荷の蓄積を終了し、センサ部１１５−１内の電荷を画素信号としてメモリ部１１３−１に格納する。そして、この画素信号に基づいて検出処理部１０６が焦点検出を行う。
【００３６】
次に、図５（ｂ）の場合の焦点検出装置１００の動作を説明する。時刻ｔ０でコントローラ１０１はリセット信号ｒｓｔを出力し、センサ部１１５−１内の光電変換素子に電荷の蓄積を開始させる。電荷の蓄積の開始後、コントローラ１０１は時間間隔ｄｔ２で信号psel_1を出力し、ピーク検知回路１１４−１からの信号レベルp_outをコンパレータ１０４に出力させ、信号レベルp_outが閾値ＳＨ２に到達したかをコンパレータ１０４に判定させる。図５（ｂ）の例では時刻ｔ１２で閾値ＳＨ２に到達したと判定される。この場合に、コントローラ１０１は、コンパレータ１０４において信号レベルp_outと比較される対象を閾値ＳＨ１に切り替える。この時点で電荷の蓄積開始からの経過時間が基準時間ＲＴ２を過ぎているので、コントローラ１０１は引き続き時間間隔ｄｔ２で信号レベルp_outが閾値ＳＨ１に到達したかをコンパレータ１０４に判定させる。図５（ｂ）の例では時刻ｔ２１で閾値ＳＨ１に到達したと判定される。その後、コントローラ１０１は電荷の蓄積を終了し、センサ部１１５−１内の電荷を画素信号としてメモリ部１１３−１に格納する。そして、この画素信号に基づいて検出処理部１０６が焦点検出を行う。
【００３７】
本実施形態では、図５（ａ）のように被写体が高輝度の場合に閾値ＳＨ２を過ぎたと判定された後だけ短い時間間隔ｄｔ１で信号レベルp_outと閾値ＳＨ１との比較を行うので、信号レベルp_outの飽和を避けつつ消費電力を低減できる。また、図５（ｂ）のように被写体が低輝度の場合には常に長い時間間隔ｄｔ２で信号レベルp_outと閾値ＳＨ１、ＳＨ２との比較を行うので、コンパレータ１０４による比較回数を低減でき、焦点検出装置１００の消費電力を低減できる。さらに、比較が行われない場合にピーク検知回路１１４−１の電源をオフにすることにより、消費電力をさらに低減できる。
【００３８】
図６は変型例における焦点検出装置１００の動作の一例を説明するフローチャートである。図４のフローチャートと同じ動作については同じ参照符号を付して説明を省略する。Ｓ６０２で、コントローラ１０１はレジスタw_numを初期値「ｃ２」に設定する。ｃ２は０よりも大きな所定の値である。レジスタw_numはコンパレータ１０４による判定の時間間隔を示す。レジスタw_numの値が「ｃ２」であれば長い時間間隔ｄｔ２で判定を行うことを意味する。Ｓ６０８で、コントローラ１０１はタイマ１０７の値が基準時間ＲＴ２以上であるかを判定する。この判定が真ならば、処理はＳ４１１へ進む。この場合は、電荷の蓄積の開始から基準時間ＲＴ２が経過したことを意味する。この判定が偽ならば、処理はＳ６１０へ進む。この場合は、電荷の蓄積の開始から基準時間ＲＴ２が経過していないことを意味する。Ｓ６１０で、コントローラ１０１はレジスタw_numの値を「０」に変更する。これにより、以降のコンパレータ１０４における判定は短い時間間隔ｄｔ１で行われることになる。
【００３９】
図５を用いて概略的に説明したように、本実施形態の焦点検出装置１００では、Ｓ４０６およびＳ４１７で閾値ＳＨ２に到達したと判定され、Ｓ６０８で基準時間ＲＴ２が経過していないと判定された場合に、コントローラ１０１は被写体が高輝度であると判定する。この場合に、すべての領域において短い時間間隔ｄｔ１に切り替えて閾値ＳＨ１との比較を行う。これによって、コントローラ１０１は蓄積終了の判定の精度を向上できる。
【００４０】
一方、Ｓ４０６およびＳ４１７で閾値ＳＨ２に到達したと判定され、Ｓ６０８で基準時間ＲＴ２が経過したと判定された場合に、コントローラ１０１は被写体が低輝度であり、信号レベルp_outの増加が緩やかであると判定する。この場合に、コントローラ１０１はすべての領域において長い時間間隔ｄｔ２のまま閾値ＳＨ１との比較を行う。
【００４１】
続いて、図７を用いて本発明の第１実施形態に係る焦点検出装置１００の変型例を説明する。本発明の第２の実施形態にも同様の変型例を適用できる。以下では第１実施形態との相違点を中心に説明し、特に言及しない点は第１実施形態に準ずる。この変型例も第１実施形態と同様の効果を有しうる。
【００４２】
図７は第１実施形態の変型例に係る焦点検出装置７００の例示のブロック図である。焦点検出装置７００は、焦点検出装置１００のコントローラ１０１およびセンサブロック１０２−１〜１０２−ｎの替わりにコントローラ７０１およびセンサブロック７０２−１〜７０２−ｎを備えうる。各センサブロックは同様の構成を取りうるため、以下ではセンサブロック１０２−１の構成および動作を代表して説明する。センサブロック７０２−１は、第１メモリ部７１３−１と、第２メモリ部７１７−１と、ピーク検知回路１１４−１と、第１センサ部７１５−１と、第２センサ部７１６−１と、複数のアナログスイッチ１１１−１、１１２−１、７１８−１とを備えうる。第１メモリ部７１３−１および第２メモリ部７１７−１はそれぞれ図１のメモリ部１１３−１と同様の構成であり、測距点が同一となるように物理的に隣接して配置される。第１センサ部７１５−１および第２センサ部７１６−１はそれぞれ図１のセンサ部１１５−１と同様の構成である。
【００４３】
ピーク検知回路１１４−１は第１センサ部７１５−１の各光電変換素子に蓄積された電荷量を計測し、第１センサ部７１５−１内の複数の光電変換素子の電荷量のうちの最大値を示す信号レベルp_outをアナログスイッチ１１２−１へ出力する。第１センサ部７１５−１はコントローラ７０１からリセット信号rstを受信した場合に自身の光電変換素子に蓄積された電荷をクリアし、この直後から新たに電荷の蓄積を開始する。また、第１センサ部７１５−１はコントローラ７０１から信号trans_1を受信した場合に自身の光電変換素子への電荷の蓄積を終了し、蓄積された電荷を画素信号として第１メモリ部７１３−１に格納する。第２センサ部７１６−１はコントローラ７０１からリセット信号rstを受信した場合に自身の光電変換素子に蓄積された電荷をクリアし、この直後から新たに電荷の蓄積を開始する。また、第２センサ部７１６−１はコントローラ７０１から信号qtrans_1を受信した場合に自身の光電変換素子への電荷の蓄積を終了し、蓄積された電荷を画素信号として第２メモリ部７１７−１に格納する。コントローラ７０１が信号qsel_1を出力すると、アナログスイッチ７１８−１がオン状態になる。この状態で、コントローラ７０１が信号shiftを出力すると、第２メモリ部７１７−１に格納された各画素信号が読出アンプ１０５へ順次出力される。
【００４４】
次に、コントローラ７０１の動作をコントローラ１０１の動作との相違点を中心に説明する。図４のＳ４０４で、Ｓ４０４で、コントローラ７０１はリセット信号rstを出力し、第１センサ部７１５−１〜７１５−ｎ内および第２センサ部７１６−１〜７１６−ｎの光電変換素子の電荷を同時にクリアする。Ｓ４１９で、コントローラ７０１は信号trans_x,qtrans_x（xは現在のレジスタr_selの値）を出力して、対象の領域内のセンサブロックの光電変換素子への電荷の蓄積を終了する。本変型例では、第１センサ部７１５−１の光電変換素子に蓄積された電荷を用いて信号レベルが計測され、第２センサ部７１６−１の光電変換素子に蓄積された電荷を用いて焦点検出が行われる。これにより電荷蓄積中のノイズの発生が抑圧され、低輝度の被写体に対する位置検出の精度が向上する。
【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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