(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のピッチを有する複数の光電変換素子から構成され、焦点検出する被写体からの入射光量に応じた電荷を発生する電荷蓄積型の光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、
前記光電変換素子アレイの出力である前記蓄積電荷信号をサンプリングする第１サンプリング手段と、
前記第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号とは少なくとも蓄積時間の一部が共通であり、前記第１サンプリング手段によるサンプリングに相当する電荷蓄積時間よりも大きい電荷蓄積時間にて前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングする第２サンプリング手段と、
前記第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号に基づいて、焦点検出する被写体が逆光状態か否かを判定する判定手段と、
前記第１サンプリング手段または前記第２サンプリング手段の出力に基づいて焦点検出演算を行う焦点検出演算手段と、
を有し、
前記判定手段により逆光状態と判定された場合は、前記焦点検出演算手段は第２サンプリング手段の出力に基づいて焦点検出演算を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
所定のピッチを有する複数の光電変換素子から構成され、焦点検出する被写体からの入射光量に応じた電荷を発生する電荷蓄積型の光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、
前記光電変換素子アレイの出力である前記蓄積電荷信号をサンプリングする第１サンプリング手段と、
前記第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号とは少なくとも蓄積時間の一部が共通であり、前記第１サンプリング手段によるサンプリングに相当する電荷蓄積時間よりも大きい電荷蓄積時間にて前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングする第２サンプリング手段と、
前記第１サンプリング手段の出力および前記第２サンプリング手段の出力に基づいてそれぞれ焦点検出演算を行い第１の焦点検出結果と第２の焦点検出結果を発生する焦点検出演算手段と、
前記光電変換素子アレイを複数に分割した各領域に対応して電荷蓄積量をモニタし前記各領域に対応するモニタ出力に基づいて逆光状態か否かを判定する判定手段と、
を有し、
前記判定手段により逆光状態と判定された場合は、前記第２の焦点検出結果を優先することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
前記判定手段が逆光状態と判定した場合には、第２サンプリング手段は、前記モニタ手段の前記各領域のうちで電荷蓄積量が最も小さい領域のモニタ出力に対応して前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングすることを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカメラの自動焦点検出装置に適用可能な電荷蓄積型光電変換素子等の光電変換装置を用いた焦点検出装置または測距装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時のカメラに使われる焦点検出装置は、如何なる被写体に対しても自動焦点を行えるものが求められ、現在までにもいくつかの提案がされている。例えば、焦点検出装置の一例では、焦点検出光学系によって形成された被写体像を電荷蓄積型のセンサを用いて受光し、そのセンサ出力を演算処理して撮影光学系の予定焦点面に対する被写体像面のデフォーカス量に応じ、また被写体までの距離を求めこの距離に応じてフォーカシングレンズを駆動することにより撮影光学系の合焦を行う自動焦点調節（以下ＡＦと称す）機能を有している。
【０００３】
しかし、この種のＡＦカメラでは、特に逆光状態の被写体に対してＡＦし難くく、被写体の背景にピントが合ってしまうという問題がある。このような問題点を解決するために例えば特開平５−２６４８８７号公報に開示された焦点検出装置においては、電荷蓄積型イメージセンサのセンサ出力を演算処理して被写体が逆光状態か否か判定し、逆光状態の時はその電荷蓄積型イメージセンサの積分時間を長く設定して再度積分を行い、その時のセンサ出力に基づいて再度焦点検出をやり直す方法を採用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでに提案されている蓄積制御による改良、例えば特開平５−２６４８８７号公報で採用の電荷蓄積時間を長く設定することで低輝度を重視する蓄積制御ではまだ以下のような欠点を有している。すなわち、被写体が逆光状態の場合には、都合２回の積分と２回の演算処理を行なわなければならないので、焦点検出に要する時間がそれだけ長くかかる。例えば夜景を背景にした撮影等の場合で主被写体とその背景に所定以上の輝度差があるが両者共に低輝度であるときには、電荷蓄積型イメージセンサの積分時間はかなり長くなるので、使用時のタイムラグが非常に大きくなり、カメラ等としての使い勝手が非常に悪くなる。よって、タイムラグが使用上悪影響を与えない程度に改善する必要性が生ずる。しかし、このような焦点検出装置の実現についての具体的な提案はまだされていない。
【０００５】
そこで本発明の目的は、被写体が逆光状態であっても、正確な焦点検出を行なうと共に、タイムラグを増大させることのない自動焦点検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の現状に鑑みて成されたものであり、上記問題を解決し目的を達成するために次のような手段を講じている。すなわち本発明の焦点検出装置は、
［１］  所定のピッチを有する複数の光電変換素子から構成され、焦点検出する被写体からの入射光量に応じた電荷を発生する電荷蓄積型の光電変換素子アレイと、この光電変換素子アレイの蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、その光電変換素子アレイの出力である蓄積電荷信号をサンプリングする第１サンプリング手段と、この第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号とは少なくとも蓄積時間の一部が共通であり、前記第１サンプリング手段によるサンプリングに相当する電荷蓄積時間よりも大きい電荷蓄積時間にて前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングする第２サンプリング手段と、第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号に基づいて、焦点検出する被写体が逆光状態か否かを判定する判定手段と、前記第１サンプリング手段または前記第２サンプリング手段の出力に基づいて焦点検出演算を行う焦点検出演算手段と、を有し、前記判定手段により逆光状態と判定された場合は、前記焦点検出演算手段は第２サンプリング手段の出力に基づいて焦点検出演算を行う。
【０００７】
［２］  所定のピッチを有する複数の光電変換素子から構成され、焦点検出する被写体からの入射光量に応じた電荷を発生する電荷蓄積型の光電変換素子アレイと、前記光電変換素子アレイの蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、前記光電変換素子アレイの出力である前記蓄積電荷信号をサンプリングする第１サンプリング手段と、前記第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号とは少なくとも蓄積時間の一部が共通であり、前記第１サンプリング手段によるサンプリングに相当する電荷蓄積時間よりも大きい電荷蓄積時間にて前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングする第２サンプリング手段と、前記第１サンプリング手段の出力および前記第２サンプリング手段の出力に基づいてそれぞれ焦点検出演算を行い第１の焦点検出結果と第２の焦点検出結果を発生する焦点検出演算手段と、前記光電変換素子アレイを複数に分割した各領域に対応して電荷蓄積量をモニタし前記各領域に対応するモニタ出力に基づいて逆光状態か否かを判定する判定手段と、を有し、前記判定手段により逆光状態と判定された場合は、前記第２の焦点検出結果を優先する。
【０００８】
［３］  前記判定手段が逆光状態と判定した場合には、第２サンプリング手段は、前記モニタ手段の前記各領域のうちで電荷蓄積量が最も小さい領域のモニタ出力に対応して前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の焦点検出装置について複数の実施形態例を挙げて具体的に説明する。
（第１実施形態例）
図１には、本発明の第１実施形態例としての焦点検出装置の概略構成を示す。この焦点検出装置は図示の如く次のような各手段で構成されている。すなわち、所定のピッチを有する複数の光電変換素子から構成され入射光量に応じた電荷を発生する電荷蓄積型の光電変換素子アレイ１と、この光電変換素子アレイ１の蓄積動作を制御する蓄積制御手段２と、上記光電変換素子アレイ１の出力である蓄積電荷信号をサンプリングする第１サンプリング手段３と、この第１サンプリング手段３によりサンプリングされた蓄積電荷信号とは少なくとも蓄積時間の一部が共通である光電変換素子アレイ１の蓄積電荷信号をサンプリングする第２サンプリング手段４と、上記第１サンプリング手段３の出力および第２サンプリング手段４の出力に基づいてそれぞれ焦点検出演算を行い、第１の演算結果と第２の演算結果を発生する演算手段５と、上記第１の演算結果と第２の演算結果とに基づいて最終的な焦点検出出力を発生する判別手段６とを備えている焦点検出装置である。
【００１０】
この様な構成で成る本発明の焦点検出装置では、光電変換素子アレイ１は蓄積制御手段２からの蓄積開始信号により蓄積動作を開始すると、第１サンプリング手段３は所定の第１の時刻において、光電変換素子アレイ１の電荷蓄積信号をサンプリングする。この時、光電変換素子アレイ１の蓄積動作はまだ継続されている。そして演算手段５は第１サンプリング手段３の出力に基づいて焦点検出演算を行ない第１の演算結果を出力する。第２サンプリング手段４は所定の第２の時刻において、光電変換素子アレイ１の電荷蓄積信号をサンプリングする。そして演算手段５は第２サンプリング出力に基づいて焦点検出演算を行い、第２の演算結果を出力する。ここで判別手段６は第１の演算結果と第２の演算結果に基づいて最終的な焦点検出出力を発生する。この出力結果を基にして被写体に対する合焦を後述の手法に従って実行する。
【００１１】
図２には、本発明の一実例として焦点検出装置が搭載されたカメラを断面図で示している。カメラ２０のボディＢ内では、撮影レンズＬを通過してきた図示しない被写体からの光束は、メインミラーＭＭにより反射又は透過される。メインミラーＭＭで反射した光束はファインダＦＬに導かれ、このメインミラーＭＭを透過した光束はサブミラーＳＭで反射されて焦点検出装置ＦＤに導かれる。
【００１２】
この焦点検出装置ＦＤは、撮影レンズＬを通過した光束を絞り込む視野マスクＳ、赤外光をカットする赤外カットフィルタＳＦ、光束を集めるためのコンデンサレンズＣ、光束を全反射する全反射ミラーＺＭ、光束を制限するセパレータ絞りＫ、光束を再結像させるセパレータレンズＨおよび、光電変換素子アレイとその処理回路から成るＡＦセンサＡＳから構成されている。
【００１３】
さらに図３には、焦点検出装置ＦＤ内の光電変換素子列Ｐ上に被写体からの光束を導く焦点検出光学系の構成を拡大して詳細に示している。図示によると、前述したカメラの主要な光軸の前段に配された撮影レンズＬの後方には、全反射ミラーＺＭ（不図示）を介して光の一部が供給される焦点検出装置が設けられ、この焦点検出装置の前段には赤外カットフィルタＳＦ（不図示）が設けられている。また視野範囲を制限する視野マスクＳが前部に配されたコンデンサレンズＣと、撮影レンズＬの光軸に対し略対称に配置された開口部Ｋ１，Ｋ２を有するセパレータ絞りＫと、これらＫ１，Ｋ２に対応してその後方に配されたセパレータレンズＨ１，Ｈ２とが図示の如く設けられている。
【００１４】
撮影レンズＬの領域Ｌ１を介して入射した被写体からの光束は視野マスクＳ、コンデンサレンズＣ、セパレータ絞りＫの開口部Ｋ１及びセパレータレンズＨ１を通り光電変換素子アレイＰ上に再結像される。
このアレイＰ上に配置されている光電変換素子アレイは、セパレータレンズＨ１，Ｈ２に対応して第１、第２の光電変換素子アレイＰＤＡＬ，ＰＤＡＲを有している。撮影レンズが合焦、即ち結像面Ｇ上に被写体像Ｉが形成される場合、その被写体像ＩはコンデンサレンズＣ及びセパレータレンズＨ１，Ｈ２によって光軸Ｏに対して垂直な２次結像面Ｐ（光電変換素子アレイ）上に再結像されて第１像Ｉ１、第２像Ｉ２となる。
【００１５】
撮影レンズが「前ピン」即ち結像面Ｇの前方に被写体像Ｆが形成される場合、その被写体像Ｆはお互いにより光軸Ｏに近づいた形で光軸Ｏに対して垂直に再結像されて第１像Ｆ１、第２像Ｆ２となる。
撮影レンズが「後ピン」即ち結像面Ｇの後方に被写体像Ｒが形成される場合、その被写体像Ｒはお互いにより光軸Ｏから離れた形で、光軸Ｏに対して垂直に再結像されて第１像Ｒ１，第２像Ｒ２となる。これら第１像と第２像の間隔を検出することにより、撮影レンズの合焦状態を前ピン、後ピンを含めて検出することができる。具体的には第１像と第２像の光強度分布を光電変換素子アレイにより求めて両像の間隔の測定を行う。
【００１６】
図４に示すブロック図は、図２に例示したカメラの電気制御を行うための各部の構成である。
カメラの制御装置であるコントローラＣＬは、例えば内部にＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ＡＤコンバータＡＤＣ等を有し、このコントローラＣＬ内部のＲＯＭに格納されたカメラ動作に関するシーケンスプログラムに従ってカメラの一連の動作を行っている。
【００１７】
コントローラＣＬ内部のＥＥＰＲＯＭには、ＡＦ制御、測光等に関する補正データを当該カメラボディ毎に記憶することができる。
コントローラＣＬに接続するレンズ駆動部ＬＤは、このコントローラＣＬにより制御され、撮影レンズＬのフォーカシングレンズをモータＭＬを介して駆動する。このフォーカシングレンズの駆動により、エンコーダＥＬにはフォーカシングレンズ移動量に応じたパルス信号が発生し、これをコントローラＣＬが読み取って適宜にレンズ駆動を制御する。
【００１８】
また、コントローラＣＬに接続する測光部ＳＯは、撮影領域に対応したシリコンフォトダイオード（ＳＰＤ）を有しており、被写体の輝度に応じた出力を発生する。コントローラＣＬは測光出力をＡＤコンバータＡＤＣによりＡＤ変換して、得られた測光値をＲＡＭ中に格納する。
ファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）、セカンドレリーズスイッチ（２ＲＳＷ）はレリーズ釦に連動したスイッチであり、レリーズ釦の第１段階の押し下げにより最初に１ＲＳＷがオンし、引き続いて第２段階の押し下げで２ＲＳＷがオンする。
コントローラＣＬは１ＲＳＷのオンで測光およびＡＦを行い、２ＲＳＷのオンで露出動作とフィルム巻き上げを行う。
【００１９】
次に詳しくこのＡＦセンサＡＳの内部構成について説明する。
ＡＦセンサＡＳは、光電変換素子列であるフォトダイオードアレイＰＤＡＬ、ＰＤＡＲ、処理回路ＳＡおよびセンサ制御回路ＳＣＣとから構成されている。このセンサ制御回路ＳＣＣは、コントローラＣＬからの制御信号ＲＥＳ、ＥＮＤ、ＥＮＤ１、ＣＬＫ、ＭＯＮおよびＳＥＬに応じてＡＦセンサＡＳ内部全体の動作を制御する。
【００２０】
またＡＦセンサＡＳは、処理回路ＳＡよりモニタ出力ＭＤＡＴＡと蓄積信号出力ＳＤＡＴＡをコントローラＣＬ内部のＡＤコンバータＡＤＣに対し出力する。
【００２１】
さらに図５には、ＡＦセンサＡＳのフォトダイオードアレイＰＤＡＬ、ＰＤＡＲ、および処理回路ＳＡの回路図を示している。
フォトダイオードアレイＰＤＡＬおよびＰＤＡＲは、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ２ｎから構成され、各フォトダイオードに入射する光量に応じた電荷を発生する。
画素増幅回路Ｅでは、前記フォトダイオードアレイＰＤ１〜ＰＤ２ｎで発生する電荷をそれぞれ蓄積し、それぞれの電荷量に対応する電圧信号に変換して蓄積信号Ｖｓを発生する。
またＶＲＥＦ回路６１は、画素増幅回路Ｅに基準電圧ＶＲＥＦを供給する。
【００２２】
図６に示す回路図は、上記画素増幅回路Ｅの一画素分に対応する詳細な構成を示している。
フォトダイオードＰＤ１のアノードはＧＮＤに接続され、カソードは初段アンプ部５１に入力される。この初段アンプ部５１は、反転増幅器Ａ１、積分コンデンサＣ１およびスイッチＳＷ１から所謂「積分回路」を構成している。蓄積動作時はセンサ制御回路ＳＣＣからの信号φＲＥＳによりスイッチＳＷ１をオンとして積分コンデンサＣ１を初期化した後、スイッチＳＷ１をオフして蓄積動作を開始し、蓄積量に応じた電圧が初段アンプ部５１の出力Ｖ１に発生する。
【００２３】
この初段アンプ部５１の出力Ｖ１は、２段目アンプ部５２の入力に接続されており、この２段目アンプ部５２はコンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４、反転増幅器Ａ２、バッファＡ３、スイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４およびＳＷ５から構成され、サンプルホールド機能を有すると共に、増幅率が−Ｃ２／Ｃ３である反転増幅回路となっている。２段目アンプ部５２は初段アンプ部５１の出力Ｖ１を増幅し、出力Ｖｓ１を発生する。
また反転増幅器Ａ２の出力は、スイッチＳＷ６、ホールドコンデンサＣ５およびバッファＡ４から構成される第１サンプル部５３に接続されている。
これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６は各々センサ制御回路ＳＣＣからの信号φＲＥＳ、φＲＥＳ１、φＲＥＳ１バー、φＥＮＤおよびφＥＮＤ１によりそれぞれオン・オフ制御される。
【００２４】
ここで図７に、画素増幅回路Ｅの蓄積動作時のタイムチャートを示して動作のタイミングについて説明する。
最初にコントローラＣＬからの信号ＲＥＳのレベルを高→低（即ち、Ｈ→Ｌ）に変えることにより、センサ制御回路ＳＣＣはφＲＥＳ、φＲＥＳ１をＨ(High)に、φＲＥＳ１バーをＬ(Low) に設定して、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４をオンし、ＳＷ５をオフにする。また信号ＥＮＤのレベルを低→高（即ち、Ｌ→Ｈ）に変えることによりφＥＮＤをＨとしてＳＷ３をオンし、信号ＥＮＤ１のＬ→ＨによりφＥＮＤ１をＨとしてＳＷ６をオンする。このようにして各部の初期化を行うと共に、コンデンサＣ３にＳＷ４との接続点の初期値がＶＲＥＦとなるように電位を記憶させる。
【００２５】
そして同様に、信号ＲＥＳのＬ→Ｈにより、φＲＥＳをＨ→ＬとしてＳＷ１をオフすると、積分コンデンサＣ１に蓄積動作を開始し、初段アンプ部５１の出力Ｖ１の電位は上昇する。センサ制御回路ＳＣＣは内部において、φＲＥＳ１とφＲＥＳ１バーをφＲＥＳに対して遅延させてそれぞれＬ→Ｈ、Ｈ→Ｌとし、このタイミングでＳＷ２、ＳＷ４をオフ、ＳＷ５をオンする。このようにして初段アンプ部５１の蓄積開始初期に出力Ｖ１に発生するスイッチングノイズとフィールドスルーの影響を除去する。
【００２６】
また、２段目アンプ５２の出力ＶＳ１および第１サンプル部の出力ＶＳ１ＢはＶＲＥＦ電位から変化を開始し、初段アンプ５１の出力変化分ΔＶ１を前記増幅率−Ｃ２／Ｃ３で増幅して出力ＶＳ１を発生する。
ＶＳ１  ＝  ＶＲＥＦ  −  （Ｃ２／Ｃ３）・ΔＶ１  ・・・（１）
そして信号ＥＮＤ１のＨ→ＬによるφＥＮＤ１のＨ→ＬによりスイッチＳＷ６をオフすると、ホールドコンデンサＣ５にその時点での蓄積量に対応する電圧レベルがホールドされる。このとき第１サンプル部出力ＶＳ１Ｂは一定となるが、蓄積動作はなお継続されて出力ＶＳ１の電位は下降し続ける。
【００２７】
さらにサンプリングし直す場合には、信号ＥＮＤをＬ→Ｈとして所定時間Ｈとした後にＬとして、その時点の蓄積レベルを再度サンプリングすることができる。
【００２８】
次に、信号ＥＮＤのＨ→ＬによるφＥＮＤのＨ→ＬによりスイッチＳＷ３をオフするとホールドコンデンサＣ４にその時点での蓄積量に対応する電圧レベルをホールドして蓄積レベルを保持する。このとき、画素増幅回路Ｅとしての蓄積動作は終了し、出力ＶＳ１の電位は一定となる。ホールドコンデンサＣ４にホールドされた蓄積レベルは、センサ制御回路ＳＣＣからの初期化信号φＲＥＳ＝Ｌ、φＥＮＤ＝Ｈが入力されない限り保持される。
このように同一の蓄積動作中の異なる蓄積タイミングでの蓄積量をホールドすることが可能である。
【００２９】
ここで再び図５を参照すると、画素増幅回路Ｅの各出力Ｖｓ１〜Ｖｓ２ｎにはＰＭＯＳトランジスタＰ１〜Ｐ２ｎのゲートが各々接続されている。これらのＰＭＯＳトランジスタＰ１〜Ｐ２ｎのドレインは全てＧＮＤに接続され、一方、それぞれのＰＭＯＳトランジスタのソースはその一部はスイッチＳＷＰ１〜ＳＷ２ｎを介した後、また一部は直接に定電流負荷ＩＬに接続されており、さらにバッファＢ１に入力される。
【００３０】
スイッチＳＷＰ１〜ＳＷ２ｎは後述するように、画素増幅回路Ｅの出力をモニタする範囲を切り換えるためのスイッチである。そして、バッファＢ１の出力はＭＤＡＴＡとなる。ここで、ＰＭＯＳトランジスタＰ１〜Ｐ２ｎ、定電流負荷ＩＬ、バッファＢ１は画素増幅回路Ｅ１〜Ｅ２ｎの各蓄積レベルのＭＡＸ値を検出し出力するピーク検出部６０を構成している。このピーク検出部６０は画素増幅回路Ｅの各出力Ｖｓ１〜Ｖｓ２のうちのピーク検出を行う。即ち、最も入射光量の大きいフォトダイオードに対応する画素増幅回路Ｅの出力Ｖｓに応じたモニタ信号ＶM をＭＤＡＴＡ端子に出力する。
【００３１】
コントローラＣＬからの制御信号ＭＯＮに応じたセンサ制御回路ＳＣＣ出力φＭＯＮによりモニタ範囲を切り換えることができる。また、スイッチＳＷＰ１〜ＳＷＰ２ｎをオンすることにより全画素増幅回路Ｅの内からピーク検出を行い、一方、スイッチＳＷＰ１〜ＳＷＰ２ｎをオフすることにより中央部の画素増幅回路Ｅの内からピーク検出を行なうことが可能となる。図８のａ，ｂに対応した範囲を切り換えることができる。
【００３２】
また画素増幅回路のＥ１〜Ｅｎの各出力Ｖｓ１〜Ｖｓ２ｎおよびＶｓ１Ｂ〜Ｖｓ２ｎＢは更にそれぞれスイッチＳＷｓ１〜ＳＷｓ２ｎ、スイッチＳＷｓ１Ｂ〜ＳＷｓ２ｎＢを介した後、共通に接続されてバッファＢ２に入力される。コントローラＣＬからの制御信号ＳＥＬの応じたセンサ制御回路ＳＣＣ出力φＳＥＬにより、いずれか一方が選択される。
上記スイッチＳＷｓ１〜ＳＷｓ２ｎ、又はスイッチＳＷｓ１Ｂ〜ＳＷｓ２ｎＢは、センサ制御回路ＳＣＣからの信号φＣＬＫをシフトレジスタＳＲに入力することにより、これに同期してシフトレジスタＳＲによって順次にオンされ、各画素増幅回路Ｅの各出力をセンサ信号に順次出力させる。
【００３３】
なお、採用する読み出し方式は、このように各画素増幅回路Ｅにそれぞれホールドされている蓄積レベルが読み出し動作によって破壊されることのない所謂「非破壊読み出し方式」である。よって、全画素のセンサ信号を読み出した後、再度シフトレジスタＳＲに信号φＣＬＫを入力することによって、同一蓄積のセンサデータを繰り返し読み出すことが可能となる。
【００３４】
図９には、ＡＦセンサＡＳの蓄積動作と蓄積信号読み出し動作を表わすタイミングチャートを例示する。まず、信号ＲＥＳをＨ→Ｌ、ＥＮＤをＬ→Ｈ、ＥＮＤ１をＬ→Ｈとすることにより画素増幅回路Ｅ内の各部の初期化を行う。そして所定時間後に信号ＲＥＳをＬ→Ｈとすることにより画素増幅回路Ｅの蓄積動作を開始する。
【００３５】
蓄積動作中は、各フォトダイオード毎の入射光量に応じた傾きで、各画素増幅回路Ｅの出力Ｖｓ１〜Ｖｓｎのレベルが下降していく。ＭＤＡＴＡ出力にはこれらのＶｓ１〜Ｖｓ２ｎのうちで最もレベルの低い出力（ＭＡＸ）に追従した出力がモニタ信号として出力される。
コントローラＣＬはこのＭＤＡＴＡ出力を所定のタイミングで、内蔵しているＡＤコンバータＡＤＣでＡＤ変換して、そのレベルをチェックする。そして信号ＥＮＤ１をＨ→Ｌとすることにより各画素ブロックの蓄積レベルを前述の画素増幅回路Ｅ内のホールドコンデンサＣ５に保持する。このとき蓄積動作は継続して行われる。
【００３６】
次に、各画素の蓄積信号であるセンサデータの読み出しを行う。コントローラＣＬは制御信号ＳＥＬをＨとして、第１サンプル部５３出力Ｖｓ１Ｂ〜Ｖｓ２ｎＢを選択する。そしてＡＦセンサＡＳのＣＬＫ端子に読み出しクロックを入力すると、シフトレジスタＳＲが動作し信号Ｓ１〜Ｓ２ｎが出力される。また、シフトレジスタＳＲの出力Ｓ１〜Ｓ２ｎによりセンサ制御回路ＳＣＣ出力φＳＥＬにより選択されているスイッチＳＷｓ１Ｂ〜ＳＷｓ２ｎＢが順次にオンされる。それにより、各画素の蓄積信号出力Ｖｓ１Ｂ〜Ｖｓ２ｎＢが端子ＳＤＡＴＡに順次出力される。
【００３７】
コントローラＣＬはＳＤＡＴＡ出力を信号ＣＬＫに同期してＡＤ変換を行い、ＡＤ変換の結果を内部のＲＡＭへ格納を行う。この様にして全ての画素についてのセンサデータの読み出しが完了したところでその読み出し動作を終了する。
【００３８】
次に、信号ＥＮＤをＨ→Ｌとすることにより各画素ブロックの蓄積レベルを前述の画素増幅回路Ｅ内ホールドコンデンサＣ４に保持する。このとき同時に蓄積動作を終了する。
【００３９】
コントローラＣＬは信号ＳＥＬをＬとしてスイッチＳＷｓ１〜ＳＷｓ２ｎを選択し、スイッチＳＷｓ１〜ＳＷｓ２ｎが順次にオンされる。これにより各画素の蓄積信号出力Ｖｓ１〜Ｖｓ２ｎが端子ＳＤＡＴＡに順次出力される。
またコントローラＣＬは同様に、ＳＤＡＴＡ出力を信号ＣＬＫに同期してＡＤ変換し、センサデータを読み出す。
【００４０】
次に本発明を適用したカメラの動作について、図１０に示すカメラシーケンスに基づいて説明する。なおこれは、図４に示したコントローラＣＬが行う動作制御プログラムのメインルーチンである。
まず、コントローラＣＬが稼動を開始すると、このメインルーチンが実行され、最初にＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている各種補正データや蓄積制御データを読み込んでＲＡＭ内に展開する（Ｓ１００）。
【００４１】
ステップＳ１０１においては、１ＲＳＷ（ファーストレリーズスイッチ）がオンされているか否かを判断し（Ｓ１０１）、もしオンでなければステップＳ１０９に分岐する。一方、オンであれば、露出量を決定するために測光部ＳＯを動作させて被写体輝度を測定する測光動作を行い（Ｓ１０２）、被写体に対する焦点状態を検出し、それに基づいて撮影レンズを合焦位置へ駆動して被写体にピントを合わせる「ＡＦ」を行う（Ｓ１０３）。
【００４２】
このＡＦ動作の結果、合焦したか否かを判別する（Ｓ１０４）。もし合焦していなければステップＳ１０８に進む。一方、合焦している場合は、更に２ＲＳＷ（セカンドレリーズスイッチ）がオンされているか否かを判別する（Ｓ１０５）。もし２ＲＳＷがオンされていなければ上記ステップＳ１０１に戻る。一方、オンされている場合は、「露出」を行うためにまず上記ステップＳ１０２で求めた測光値に基づいて決定された絞り値に図示しない撮影レンズの絞りを絞り込み、次に、図示しないシャッタを制御して所定時間だけシャッタを開いて露出動作を行う（Ｓ１０６）。
【００４３】
このシャッタ動作が終了したら絞りを開放状態に戻した後、撮影したフィルムを巻き上げて次のコマの位置に給送し（Ｓ１０７）、一連の撮影動作を終了して続くステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８では、不図示の表示装置ＬＣＤ、ＬＥＤへの所定の表示動作を制御する（Ｓ１０８）。
【００４４】
ステップＳ１０９では、シャッタに係わる１ＲＳＷや２ＲＳＷ以外の他のスイッチ、例えばモードＳＷ等のどれかが操作されていることを想定してそのスイッチの状態を判定し、オンされていなければ上記ステップＳ１０８に進む。一方、オンされているスイッチがある場合はそのオンされたスイッチに応じた処理（詳細は本発明の主旨には関係しないので省略）を実行（Ｓ１１０）した後ステップＳ１０８に進んで所定表示の後、ステップＳ１０１に戻り同様な処理ステップを繰り返す。
【００４５】
次に図１１には、前述したメインルーチン中のステップＳ１０３でコールされるサブルーチン「ＡＦ」の処理手順をこのフローチャートに従って説明する。
ステップＳ２００では、後述するサブルーチン「蓄積制御」をコールすることにより、後述する如く、ＡＦセンサＡＳの蓄積動作を開始し、ＡＦセンサＡＳのモニタ出力をチェックし所定のレベルに達したら処理を終了する（Ｓ２００）。
第１サンプリングを行ない、電荷蓄積信号をホールドする（Ｓ２０１）。
ＡＦセンサＡＳにおいてホールドされた信号をセンサデータとして読み出す（Ｓ２０２）。詳しくは、コントローラＣＬから読み出しクロックＣＬＫをＡＦセンサＡＳに出力すると、ＡＦセンサＡＳ内部ではそれに同期してシフトレジスタＳＲが動作し、センサデータがＡＦセンサＡＳのＳＤＡＴＡ端子より出力される。またコントローラＣＬは読み出しクロックＣＬＫに同期して、このセンサデータを順次にＡＤ変換してＲＡＭに格納する。
【００４６】
続いて、このＲＡＭに格納されたセンサデータに基づいて「焦点検出演算」を行う（Ｓ２０３）。
【００４７】
以下に、この「焦点検出演算」について数式に従って詳しく説明する。
センサデータをそれぞれａ( ｉ) ，ｂ( ｉ) ，（ｉ＝１〜ｎ）とすると、焦点検出演算として最初に相関量Ｆ( ｓ) を求めるために、次式（３）に従い相関計算を行う。
Ｆ( ｓ) ＝  Σ｜ａ( ｉ) −ｂ( ｉ＋ｓ) ｜        ・・・（３）
（但し、ｉ＝ｌ〜ｍ）
なお、ｓは一対の光電変換素子アレイからのセンサデータの光電変換素子のピッチを単位とした相対的なシフト量である。またｓのとる範囲はｓmax 〜ｓmin である。ｉのとる範囲はｌ〜ｍであり、１≦ｉ＜ｍ≦ｎの条件を満足するように決められている。更にｌとｍの値によって焦点検出領域の大きさが設定される。
【００４８】
前式（３）による各ブロックの演算結果は図１３（ａ）のグラフに示す如く、被写体像データの相関が最も高いシフト量ｓ＝ｘにおいて相関量Ｆ( ｓ) が最小になる。そして図１３（ｂ）に示す如く、前式（２）、前式（３）による３点補間の手法を用いて連続的な相関量に対する最小値Ｆ( ｓ)min  ＝  Ｆ( ｘ０) を与えるシフト量ｘ０を次のような式で求める。すなわち、ｘ０  ＝
ｘ＋（Ｆ( ｘ−１) −Ｆ( ｘ＋１) ）／｛２・（Ｆ( ｘ−１) ＋Ｆ( ｘ) ）｝
（但し、Ｆ( ｘ−１) ≧Ｆ( ｘ＋１) の時）      ・・・（４）
ｘ０  ＝
ｘ＋（Ｆ( ｘ＋１) −Ｆ( ｘ−１) ）／｛２・（Ｆ( ｘ＋１) ＋Ｆ( ｘ) ）｝
（但し、Ｆ( ｘ−１) ＜Ｆ( ｘ＋１) の時）      ・・・（５）
また上式で求めたシフト量ｘ０より被写体像面の予定焦点面に対するデフォーカス量ＤＦを式（６）で求めることができる。
ＤＦ  ＝  ｂ／｛ａ−（ｘ０−ｘｓ）｝＋  ｃ        ・・・（６）
（但し、ａ, ｂ, ｃ：焦点検出光学系で決まる定数、ｘｓ：合焦時２像の間隔）続いて、図１１ステップＳ２０４において第１焦点検出演算の結果が検出可能であるか否か判定し（Ｓ２０４）、もし検出可能であれば、次のステップＳ２０５に進む。一方、検出不能の場合はステップＳ２０６に進む。
【００４９】
なお、上記ステップＳ２０４における検出可能か否かの判定は以下の方法による。すなわち、被写体データの相関度が低い場合は、最小相関値Ｆ( ｘ) の値が大きくなる。したがって、Ｆ( ｘ) が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。また最小相関値Ｆ( ｘ) と２番目に小さい相関値Ｆ( ｘ＋１) 又はＦ( ｘ−１) との和を被写体データのコントラスト相当の値で規格化した値ＳＫを次式のように計算する。
ＳＫ  ＝（Ｆ( ｘ) ＋Ｆ( ｘ＋１) ）／（Ｆ( ｘ−１) −  Ｆ( ｘ) ）・・・（７）
（又は、ＳＫ  ＝（Ｆ( ｘ) ＋Ｆ( ｘ−１) ）／（Ｆ( ｘ＋１) −Ｆ( ｘ) ）
もし上記ＳＫが所定値以上の場合は、「信頼性が低い」と判定する。このようにして信頼性が低い場合にはステップＳ２０４では「検出不能」と判定される。
その他にも信頼性の判定方法としては種々の方法があり、ブロック内センサデータのＭＡＸ値とＭＩＮ値の差であるコントラストが所定値より小さいか否か検出し、もしそのコントラストが小さい場合は検出不能とする。
【００５０】
次に図１１サブルーチン「ＡＦ」中のステップＳ２０５では、逆光状態か否か判定する（Ｓ２０５）。ここで逆光状態の検出方法について説明する。即ち、ＡＦセンサＡＳのセンサデータを用いて逆光検出を行なう。逆光状態では図１４（ｂ）のようなセンサデータが得られる。図１４（ａ）に示すように並べられているセンサデータ列を３個のブロックａ，ｂ，ｃに３分割したブロック毎のセンサデータの総和を求め、中央ブロックｂの総和と周辺ブロックａ、ｃの総和の差が所定値以上ある場合に中央部の主被写体が逆光状態にあると判断する。
【００５１】
逆光状態の場合はステップＳ２０６にて第２サンプル時間に達するまで待機する。この第２サンプル時間は次のように決定する。逆光状態で主被写体が正常に検出できなくなるのは、主被写体と背景の輝度差が４倍以上の場合である。一方、実際の撮影シーンとして有り得る逆光状態は上記輝度差が１６倍程度である。したがって第２サンプル時間は第１サンプル時間に４〜１６を乗じた時間とする。
【００５２】
また別な方法としては、中央ブロックｂのセンサデータの平均値Ｓｂを求め、平均値Ｓｂが適例レベルＳｔとなるような蓄積時間Ｔ２を算出し、第２サンプル時間とするような、次式に従う方法がある。
Ｔ２  ＝  Ｔ１・（Ｓｔ／Ｓｂ）                  ・・・（８）
（但し、Ｔ１は第１サンプル時間）
一方、ステップＳ２０５で逆光状態ではない場合はステップＳ２１７に進む。
【００５３】
ステップＳ２０６で第２サンプル時間の経過を判定し（Ｓ２０６）、その所定時間に達すると、次ステップＳ２０７に移行して、コントローラＣＬはＡＦセンサＡＳに対してＥＮＤ信号を出力して、第２サンプルを行うと共にＡＦセンサＡＳの蓄積動作を終了させる（Ｓ２０７）。
【００５４】
次にステップＳ２０８で第２サンプルによる第２センサデータを読み出す（Ｓ２０８）。このとき、第２センサデータは図１４（ｃ）に示すように中央ブロックｂについて適正なセンサデータが得られる。
続いて、得られた第２センサデータに基づいて第２焦点検出演算を行なう（Ｓ２０９）。なおこの第２焦点検出演算は、第１焦点検出演算と全く同じ方法で行われる。
【００５５】
更に続いて、第２焦点検出演算の結果が検出可能か否か判定する（Ｓ２１０）。もし検出可能の場合はステップＳ２１１に移行して、第２焦点検出演算による検出デフォーカス量が許容範囲内にあるかを判別し（Ｓ２１１）、一方、範囲内にあれば合焦状態にあるのでステップＳ２１２に進んで合焦表示を行い、リターンする。ステップＳ２１１の合焦表示では合焦を示す不図示のファインダ内ＬＥＤを点灯させたり、不図示のＰＣＶを発音させて合焦となったことを報知する。
【００５６】
前記ステップＳ２０５で逆光状態ではない場合は、ステップＳ２１７に移行して、第１焦点検出演算による検出デフォーカス量が合焦範囲内か否か判別し（Ｓ２１７）、もし非合焦状態であれば前記ステップＳ２０３で求められた検出デフォーカス量に基づきレンズ駆動量を計算し、レンズ駆動を行なう（Ｓ２１８）。
一方、前記ステップＳ２１１で非合焦状態であれば、前記ステップＳ２１０で求められた検出デフォーカス量に基づきレンズ駆動量を計算し、レンズ駆動を行なう（Ｓ２１３）。その後は再び最初のステップＳ２００に戻り、所定の蓄積動作を行った後、同様な処理ステップを行う。つまり焦点検出動作そしてレンズ駆動を行い、合焦するまで同様なこのループを繰り返す。
【００５７】
一方、前記ステップＳ２１０において検出不能であった場合には、ステップＳ２１４に進んで、第１の焦点検出演算の結果が検出可能であったかを判定する（Ｓ２１４）。もし第１焦点検出演算が検出可能の場合は第１検出結果を採用し（Ｓ２１５）、上記ステップＳ２１７に進み、第１焦点検出演算による検出デフォーカス量が合焦範囲内か否か判別し（Ｓ２１７）、もし非合焦状態であれば前記ステップＳ２０３で求められた検出デフォーカス量に基づきレンズ駆動量を計算し、レンズ駆動を行なう（Ｓ２１８）。
一方、前記ステップＳ２１４で第１検出結果が検出不能の場合は、第２検出結果も検出不能であるので、ファインダ内ＬＥＤを点滅させる等の検出可能を示す表示を行い（Ｓ２１６）、その後はメインルーチンにリターンする。
【００５８】
次に、前述のサブルーチン「蓄積制御」について、図１２に例示のフローチャートに従い説明する。
まず、ＡＦセンサＡＳの蓄積を開始して蓄積中フラグをセットすると共に、コントローラＣＬ内部の不図示のカウンタを動作させ蓄積時間の計測を開始する（Ｓ３００）。
【００５９】
ステップＳ３０１では、前述のカウンタ出力に基づく蓄積時間ｔを蓄積リミット時間ＴＩｍｔと比較し（Ｓ３０１）、もし蓄積時間ｔが蓄積リミット時間ＴＩｍｔよりも大きい場合は、メインルーチンにリターンする（Ｓ３０４）。
【００６０】
一方、蓄積時間ｔが蓄積リミット時間ＴＩｍｔ以下の場合は、モニタ出力ＭＤＡＴＡのレベルをＡＤ変換する（Ｓ３０２）。
【００６１】
続いて、ＡＤ変換値Ｍを所定の判定値Mth と比較する（Ｓ３０３）。
そしてモニタレベルＭが判定値Mth よりも小さい場合は、充分な蓄積量となったので蓄積制御を正常終了してメインルーチンにリターンする（Ｓ３０４）。一方、モニタレベルＭが判定値Mth 以上の場合は上記ステップＳ３０１に戻って蓄積時間リミットか否かチェックする。
【００６２】
（作用効果１）
このように、図１〜図１２に例示した本発明の第１実施形態例においては、第１サンプリングされたセンサデータにより焦点演出演算を行なうと共に、被写体に対する焦点検出が逆光状態か否かを判定し、逆光の場合は継続して行われている蓄積動作において主被写体に対して適正な蓄積量となる第２サンプリング時間に第２サンプリングすることで、適正なセンサデータが得られる。そのため、逆光状態でも正確な焦点検出が可能であると共に、従来の手法に比べて使用上のタイムラグを減少させるという効果も得ることができる。
【００６３】
（第２実施形態例）
次に、本発明の第２実施形態例に係わる焦点検出装置について説明する。但し、本例の焦点検出装置の構成は、前述した第１実施形態例の構成と同一であり、本発明の第２実施形態例は第１実施形態例に対して、図１５に示すサブルーチン「ＡＦ」の処理ステップが異なる以外は実質的に同一である。
よって、図１５に示すサブルーチン「ＡＦ」のフローチャートおよび、図１６に示すタイムチャートに基づいて説明する。なお図１６中のタイムチャートは逆光時の蓄積動作を示している。
制御信号ＭＯＮをＬとしてＡＦセンサＡＳのモニタ範囲を全フォトダイオードに対応させる（Ｓ４００）。これは図８のａに対応している。
【００６４】
ステップＳ４０１では、サブルーチン「蓄積制御」をコールすることにより、ＡＦセンサＡＳの蓄積動作を開始し、ＡＦセンサＡＳのモニタ出力ＭＤＡＴＡをチェックする。そして全画素増幅回路のピークレベルが適正な蓄積量となる時間でリターンする。なおこのコールされるサブルーチン「蓄積制御」は第１実施形態例と同様な図１２に示すフローチャートに従って実行される。
【００６５】
第１サンプリングを行ない（ＥＮＤ１  Ｈ→Ｌ）、電荷蓄積信号をホールドする（Ｓ４０２）。このときも蓄積動作は継続されている。
ＡＦセンサＡＳにおいてホールドされた信号をセンサデータとして読み出す。コントローラＣＬから読み出しクロックＣＬＫをＡＦセンサＡＳに出力すると、ＡＦセンサＡＳ内部ではそれに同期してシフトレジスタＳＲが動作し、センサデータがＡＦセンサＡＳのＳＤＡＴＡ端子より出力される。コントローラＣＬは読出しクロックＣＬＫに同期して、このセンサデータを順次ＡＤ変換してＲＡＭに格納する（Ｓ４０３）。
【００６６】
続いて、このＲＡＭに格納されたセンサデータに基づいて第１焦点検出演算を行う（Ｓ４０４）。
そして、第１焦点検出演算の結果が検出不能であるか否か判定し（Ｓ４０５）、もし検出可能であれば、ステップＳ４０６に進み、逆光状態か否かを判定する（Ｓ４０６）。もし逆光状態ではない場合はステップＳ４２７に進む。なお、この逆光状態の検出方法は前述の第１実施形態例と同様に行う。
【００６７】
一方、上記Ｓ４０５で検出不能の場合はステップＳ４０７に分岐する。
逆光状態の場合はステップＳ４０７にてモニタ範囲の切換えを行なう。即ち、制御信号ＭＯＮをＨにしてＡＦセンサＡＳ内のピーク検出範囲を中央ブロックに対応する部分のみに設定する（図８のｂに対応）。この切換えにより逆光状態の中央部主被写体に対応した蓄積量のピーク値をモニタ出力ＭＤＡＴＡに出力する（Ｓ４０７）。
【００６８】
モニタされたレベルを表わすＭＤＡＴＡ出力をＡＤ変換する（Ｓ４０８）。
ステップＳ４０９では、ＡＤ変換されたモニタレベル値Ｍを所定の判定値Mth と比較する（Ｓ４０９）。もしモニタレベルＭが判定値Mth 以上なら、さらに、蓄積時間リミットＴｌｍｔに達したか否かを判定する（Ｓ４１０）。もし蓄積時間リミットＴｌｍｔに達した場合は、ＡＦセンサＡＳに対してＥＮＤ信号を出力して、第２サンプルを行うと共に蓄積動作を終了させる（Ｓ４１１）。
一方、モニタレベルＭが判定値Mth よりも小さい場合は、充分な蓄積量となったので、上記同様にステップＳ４１１に進み、ＡＦセンサＡＳに対してＥＮＤ信号を出力して、第２サンプルを行うと共に蓄積動作を終了させる。
【００６９】
次に第２サンプルによる第２センサデータを読み出す（Ｓ４１２）。この第２センサデータに基づいて第２焦点検出演算を行なう（Ｓ４１３）。なお、第２焦点検出演算は第１焦点検出演算と同様な方法で行われる。
【００７０】
ステップＳ４１４では、第２焦点検出演算の結果が検出可能か否か判定する（Ｓ４１４）。もし検出不能である場合は後述のステップＳ４２３に分岐する。一方、検出可能の場合は、第１焦点検出演算の結果が検出可能か否かを判定し（Ｓ４１５）、もしこの第１焦点検出結果が検出不能であったならば、後述するステップＳ４２６に分岐する。一方、検出可能であったならば、第１及び第２焦点検出結果のうちのより近距離側、即ち「後ピン側」の結果を選択する（Ｓ４１６）。
【００７１】
ステップＳ４１７では、選択したデフォーカス量が許容範囲内にあるかを判別し、合焦したか否か判別する（Ｓ４１７）。もし合焦状態であれば所定の合焦表示を行い（Ｓ４１８）、メインルーチンにリターンする。
一方、まだ非合焦の場合はステップＳ４１９に移行し、検出デフォーカス量に基づきレンズ駆動する（Ｓ４１９）。そして、制御信号ＭＯＮをＬにしてモニタ範囲を全域に設定する（Ｓ４２０）。
【００７２】
今回採用した焦点検出結果が第１結果であるか判定し（Ｓ４２１）、もし第１の場合は前記ステップＳ４０１に戻って同様な一連の処理ステップを繰り返す。一方、第２結果の場合は制御信号ＭＯＮをＨに設定し、モニタ範囲を中央ブロックのみにする（Ｓ４２２）（図８のｂに対応）。そして前記ステップＳ４０１に戻る。
【００７３】
このように、ステップＳ４２０〜４２２では、今回採用したモニタ範囲を次回焦点検出においても採用するので、逆光状態の時はモニタ範囲を中央部に設定され第１サンプルにより適正なセンサデータが得られる。
【００７４】
ステップＳ４２３では、第１の焦点検出演算の結果が検出可能であったか判定し（Ｓ４２３）、もし第１焦点検出演算が検出可能の場合は第１検出結果を採用し（Ｓ４２４）、前記ステップＳ４１７に進む。
一方、第１の焦点検出演算の結果が検出不能だった場合は、第２検出結果も検出不能であるので、検出不能を示す表示を行い（Ｓ４２５）、メインルーチンにリターンする。
【００７５】
ステップＳ４２６では、検出不能であった第１焦点検出結果の代わりに第２結果を採用し（Ｓ４２６）、前記Ｓ４１３で求められた検出デフォーカス量に基づきステップＳ４１７で合焦判定、ステップＳ４１９でレンズ駆動を行なう。  その後は前記ステップＳ４０１に戻り蓄積動作を行う。以下同様に焦点検出動作、レンズ駆動を行い、合焦するまで繰り返す。
【００７６】
ステップＳ４２７以降では、前述同様にＳ４１７の判定に続き、Ｓ４１８またはＳ４１９に分岐する。即ち、第１焦点検出演算による検出デフォーカス量が合焦範囲内か否かを判別し（Ｓ４１７）、もし合焦した場合は合焦表示を行ない（Ｓ４１８）、リターンする。一方、非合焦の場合は上記Ｓ４０３で求めた検出デフォーカス量に基づくレンズ駆動を行ない（Ｓ４１９）、これ以降は前記Ｓ４２０〜Ｓ４２２へ同様に進んでモニタ中央部の適正なセンサデータを得る。
【００７７】
（作用効果２）
このような本発明の第２実施形態例としての焦点検出装置では、従来技術に比べて焦点検出のタイムラグが改善される。すなわち、図１７を参照すると、焦点検出のタイムラグは、示すように本実施例（ａ）は従来例（ｂ）に比較して時間Ｔｔだけ焦点検出に要する時間が短縮されることがわかる。特に、比較的明るい夜景を背景とした撮影シーンのように適正蓄積時間が長くなるシーンにおいては、タイムラグの短縮の効果がより有効に発揮される。
【００７８】
以上述べたように第２実施例においては、逆光被写体に対しても正確に焦点検出可能で、かつ焦点検出に要するタイムラグを減少させることができる。また、第１サンプルの焦点検出結果と第２サンプルの焦点検出結果を比較し、より近距離の方を選択するので背景にピントが合ってしまい。主被写体がピンぼけになるといった不具合が解消される。
また逆光でないと判別した場合は、第２サンプル、第２センサデータ読み出し、第２焦点検出演算を行わないので、余計なタイムラグの発生を防止できる。
このように、本第２実施形態例のような焦点検出装置は、夜景や逆光が多い被写体を撮影するためのカメラ等に最適であろう。
【００７９】
（第３実施形態例）
また同様に、本発明の第３実施形態例に係わる焦点検出装置について説明するが、本例の焦点検出装置の構成上の特徴は、モニタ範囲を図１８に示すように３個のブロックに設定可能であることとにあり、これ以外は前述した第１及び第２実施形態例の構成と同一である。また、図５中のピーク検出回路６０を図１９に示す回路のように変更していることにある。すなわち、
図１９のピーク検出回路６０は、画素増幅回路Ｅのピーク出力をモニタする範囲を各ブロック対応した範囲に設定することができる。コントローラＣＬからの制御信号ＭＯＮ０、ＭＯＮ１はセンサ制御回路ＳＣＣを介してデコード回路６２に入力される。このデコード回路６２はＭＯＮ０、ＭＯＮ１に応じて各ブロックに対応するＳＷＭ１、ＳＷＭ２、ＳＷＭ３を選択してオンする。そして選択されたブロック内の画素増幅回路ピーク出力に応じたモニタ信号をＭＤＡＴＡに出力する。
【００８０】
次に本例の焦点検出装置の手法上の特徴であることについて、図２０のタイムチャートおよび図２１に示すサブルーチン「ＡＦ」のフローチャートに基づいて説明する。また図２２に示した対応表、即ちピーク検出回路が有する多数の画素増幅回路を複数ブロックに対応して信号レベルを設定するときの対応表も合わせて参照する。
【００８１】
ステップＳ５００では、ＡＦセンサＡＳの蓄積動作を開始する（Ｓ５００）。
ＡＦセンサＡＳのモニタ範囲をブロック１に対応させ（ＭＯＮ０：Ｌ、ＭＯＮ１：Ｈ）、ＡＦセンサＡＳのモニタ出力ＭＤＡＴＡをチェックしそのレベルＭ１をメモリする（Ｓ５０１）。
【００８２】
ＡＦセンサＡＳのモニタ範囲をブロック２に対応させ（ＭＯＮ０：Ｈ、ＭＯＮ１：Ｌ）、同様にモニタ出力ＭＤＡＴＡをチェックし、そのモニタレベルＭ２をメモリする（Ｓ５０２）。
さらに同様にしてモニタ範囲をブロック３に対応させ（ＭＯＮ０：Ｌ、ＭＯＮ１：Ｌ）、モニタ出力ＭＤＡＴＡをチェックした後、そのモニタレベルＭ３をメモリする（Ｓ５０３）。
【００８３】
そしてステップ５０４では、それぞれメモリしたモニタ値Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を比較して最小値Ｍmin と最大値Ｍmax を判別する（Ｓ５０４）。また、最大値Ｍmax と最小値Ｍmin の差Ｍｄを求め、所定の逆光判定値Ｍｇと比較する（Ｓ５０５）。ここでもしＭｄがＭｇ以下の場合は、逆光ではないと判断し後述するステップＳ５２９へ分岐する。一方、ＭｄがＭｇより大きい場合は逆光であると判断して次ステップＳ５０６に進む。
【００８４】
そしてステップ５０６では、モニタ値が最小値Ｍmin を示すブロックを選択し、モニタ範囲を設定する（参照：図２０のブロック１、ＭＯＮ０：Ｌ、ＭＯＮ１：Ｈ）。選択したブロックの画素増幅回路のピークレベルであるＭＤＡＴＡ出力が適正な蓄積量レベルとなるまで待機する（Ｓ５０７）。
蓄積レベルになる時間に達すると、第１サンプリングを行ない（ＥＮＤ１  Ｈ→Ｌ）、電荷蓄積信号をホールドする（Ｓ５０８）。なおこの時、蓄積動作は継続されている。
【００８５】
次にステップＳ５０９では、モニタレベルＭmax のブロックを選択し、モニタ範囲の切換えを行ない（参照：図２０のブロック３、ＭＯＮ０：Ｌ、ＭＯＮ１：Ｌ）、ＡＦセンサＡＳ内のピーク検出範囲を選択ブロックに対応する部分のみに設定する（Ｓ５０９）。これにより選択ブロックに対応した蓄積量のピーク値をモニタ出力ＭＤＡＴＡに出力する。
【００８６】
ステップＳ５１０では、ＭＤＡＴＡ出力を参照して、第２サンプルまでの時間と第１センサデータ読み出し、第１焦点検出演算に要する時間を比較する（Ｓ５１０）。もし第２サンプルまでの時間の方が小さい場合は、後述するステップＳ５２３に移行する。これは比較的高輝度時で、適正な蓄積時間が非常に短時間の場合にはサンプル時間を優先させるためである。
一方、第２サンプルまでの時間の方が大きく充分長い場合は、第１センサデータを読み出し（Ｓ５１１）、第１焦点検出演算を実行する（Ｓ５１２）。
【００８７】
その後、ステップＳ５１３で第２サンプル時間となるまで待機し（Ｓ５１３）、ＡＦセンサＡＳに対してＥＮＤ信号Ｈ→Ｌとして第２サンプルを行う（Ｓ５１４）。第２センサデータを読み出し（Ｓ５１５）、第２焦点検出演算を行い（Ｓ５１６）、ステップＳ５１７に移行する。
【００８８】
ステップＳ５１７からは、第１、第２焦点検出演算の結果より正しい結果を選択する。すなわち、このステップＳ５１７において、第１焦点演算による上記信頼性値ＳＫ１を第１信頼性判定値ＳＫａと比較する（Ｓ５１７）。もしＳＫ１＜ＳＫａであれば、第１検出結果は信頼性有りと判定し、さらに同様にして第２焦点検出演算による上記信頼性値ＳＫ２を第２信頼性判定値ＳＫｂと比較する（Ｓ５１８）。一方、上記ステップＳ５１７でＳＫ１≧ＳＫａの場合は、第１検出は信頼性がなく検出不能と判定してステップＳ５３５に分岐する。
【００８９】
なお、上記信頼性判定値ＳＫａ，ＳＫｂはＳＫａ＜ＳＫｂの関係にあり第１検出結果（逆光時の順光被写体）の方が第２検出結果（逆光被写体）より厳しい判定値としている。これは逆光被写体を優先して検出するためである。
【００９０】
上記ステップＳ５１８で、信頼性値ＳＫ２＜ＳＫｂ（第２信頼性判定値）であれば第２検出結果も信頼性有りと判定して、次に第１、第２検出結果より近距離側、即ち「後ピン」側の結果を採用し（Ｓ５１９）、その後ステップＳ５２０に移行する。
また、ステップＳ５１８でＳＫ１≧ＳＫｂの場合は、第２検出結果は検出不能と判定し、ステップＳ５３４で第１検出結果を採用した後（Ｓ５３４）、ステップＳ５２０に進む。
【００９１】
ステップＳ５２０では、採用した検出デフォーカス量が許容範囲内にあるかを判別し、合焦か否か判別する（Ｓ５２０）。もし合焦状態にあればステップＳ５２１に進んで合焦表示を行い（Ｓ５２１）、リターンする。非合焦の場合はステップＳ５２２に移行し、検出デフォーカス量に基づきレンズ駆動する（Ｓ５２２）。そして再び先頭ステップＳ５００に戻り、一連の処理ステップを繰り返す。
【００９２】
ステップＳ５２３では、第２サンプル時間となるまで待機する（Ｓ５２３）。その後、ＥＮＤ信号をＨ→Ｌとして、第２サンプルを行うと共に蓄積動作を終了させ（Ｓ５２４）、第２センサデータを読み出し（Ｓ５２５）、第２焦点検出演算を実行する（Ｓ５２６）。
さらに第１センサデータを読み出し（Ｓ５２７）、第１焦点検出演算を行い（Ｓ５２８）、前記ステップＳ５１７に移行する。
【００９３】
ステップＳ５２９においては、逆光ではない場合の処理として、モニタ範囲をＭmin のブロックに設定し（Ｓ５２９）、適正な蓄積レベルとなるまで待機する（Ｓ５３０）。そして適正な蓄積レベルとなると、第２サンプルを行い（Ｓ５３１）、第２センサデータを読み出し（Ｓ５３２）、第２焦点検出演算を行う（Ｓ５３３）。したがってここでは第１サンプル、センサデータ読み出し、演算は行わない。
【００９４】
ステップＳ５３５では、第２焦点検出演算による信頼性値ＳＫ２を第２信頼性判定値ＳＫｂと比較する（Ｓ５３５）。もしＳＫ２＜ＳＫｂである場合は、第２検出結果は信頼性があるので、この第２検出結果を採用し（Ｓ５３６）、ステップＳ５２０に移行する。一方、ＳＫ２≧ＳＫｂの場合は、第１、第２検出結果の両方ともに検出不能であるので、ステップＳ５３９に移行して検出不能を示す表示を行い（Ｓ５３９）、メインルーチンにリターンする。
【００９５】
ステップＳ５３７においては、信頼性値ＳＫ２と信頼性判定値ＳＫｃとを比較し（Ｓ５３７）、もしＳＫ２＜ＳＫｃであれば第２検出結果を採用し（Ｓ５３８）、ステップＳ５２０へ移行する。一方、ＳＫ２≧ＳＫｃであればステップＳ５３９へ移行し、同様に検出不能を示す所定の表示を行った後（Ｓ５３９）、メインルーチンにリターンする。
なお、上記の信頼性判定値はＳＫｃ＞ＳＫａという関係になっており、前述の逆光判定時の順光被写体（ＳＫａ）は、通常の順光被写体（ＳＫｃ）よりも厳しい判定値としている。これは逆光状態での順光被写体、つまり主被写体の背景を選択し難くくするためである。
【００９６】
（作用効果３）
このように、図１９〜図２１に示した本第３実施形態例によれば、逆光被写体に対しても正確に焦点検出可能であると共に焦点検出に要するタイムラグを減少させることができる。また、第１、第２サンプルの焦点検出結果を比較し、より近距離の方を選択するので背景にピントが合ってしまい、主被写体がピンぼけになるといった不具合が解消される。
【００９７】
さらに、蓄積動作中に光電変換素子アレイのモニタ範囲を切り換えて検出することにより、そのモニタレベルから逆光状態か否か判別することが可能である。そのためセンサデータを読み出して演算する必要がなくなり処理を簡略化することができる。
また、逆光に対応した焦点検出と、逆光ではない順光に対応した焦点検出とで信頼性判定値を変更し、逆光被写体を重要視した焦点検出を行うことができる。
【００９８】
（変形例）
なお、第１〜第３実施形態例に示した構成要素の配置形態は基本的には同等であるが、第１サンプル部を１個と限定せず複数個設けて、それぞれ異なるサンプル時刻においてサンプリングさせ、それぞれの時刻における蓄積信号をメモリさせるように変形実施することも可能である。
また、第１〜第３実施形態例で例示のカメラのＡＦ方式として「ＴＴＬ位相差方式」を採用したが、その他にも例えば「外光パッシブ方式」のカメラに応用してもよく、その場合にも同様な効果が得られる。
【００９９】
（その他の変形例）
本発明は前述した各実施形態例の他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。例えば、例示した焦点検出装置に係わる各部位の形状・寸法ならびに材質等、あるいは設定される所定値等は、必要に応じて種々の変形実施が可能であると共に、他との適宜な組合せも可能である。
さらに、本発明における焦点検出装置と組み合せる光学機器は、例示したカメラに限らず、測距を必要とする任意な機器でもよく、従って、採用する手法はその機器に基づいて変形してもよく、本発明の要旨は実施対象を置き換えることで他の機器への広い応用も可能である。
【０１００】
以上、実施形態例にそって本発明を説明してきたが、本明細書中には以下の発明が含まれている。
【０１０１】
［１］  所定のピッチを有する複数の光電変換素子から構成され、焦点検出する被写体からの入射光量に応じた電荷を発生する電荷蓄積型の光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、
前記光電変換素子アレイの出力である前記蓄積電荷信号をサンプリングする第１サンプリング手段と、
前記第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号とは少なくとも蓄積時間の一部が共通であり、前記第１サンプリング手段によるサンプリングに相当する電荷蓄積時間よりも大きい電荷蓄積時間にて前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングする第２サンプリング手段と、
前記第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号に基づいて、焦点検出する被写体が逆光状態か否かを判定する判定手段と、
前記第１サンプリング手段または前記第２サンプリング手段の出力に基づいて焦点検出演算を行う焦点検出演算手段と、
を有し、
前記判定手段により逆光状態と判定された場合は、前記焦点検出演算手段は第２サンプリング手段の出力に基づいて焦点検出演算を行うことを特徴とする焦点検出装置。
【０１０２】
［２］  所定のピッチを有する複数の光電変換素子から構成され、焦点検出する被写体からの入射光量に応じた電荷を発生する電荷蓄積型の光電変換素子アレイと、
前記光電変換素子アレイの蓄積動作を制御する蓄積制御手段と、
前記光電変換素子アレイの出力である前記蓄積電荷信号をサンプリングする第１サンプリング手段と、
前記第１サンプリング手段によりサンプリングされた蓄積電荷信号とは少なくとも蓄積時間の一部が共通であり、前記第１サンプリング手段によるサンプリングに相当する電荷蓄積時間よりも大きい電荷蓄積時間にて前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングする第２サンプリング手段と、
前記第１サンプリング手段の出力および前記第２サンプリング手段の出力に基づいてそれぞれ焦点検出演算を行い第１の焦点検出結果と第２の焦点検出結果を発生する焦点検出演算手段と、
前記光電変換素子アレイを複数に分割した各領域に対応して電荷蓄積量をモニタし前記各領域に対応するモニタ出力に基づいて逆光状態か否かを判定する判定手段と、
を有し、
前記判定手段により逆光状態と判定された場合は、前記第２の焦点検出結果を優先することを特徴とする焦点検出装置。
【０１０３】
［３］  前記判定手段が逆光状態と判定した場合には、第２サンプリング手段は、前記モニタ手段の前記各領域のうちで電荷蓄積量が最も小さい領域のモニタ出力に対応して前記光電変換素子アレイの蓄積電荷信号をサンプリングすることを特徴とする［２］に記載の焦点検出装置。
【０１０４】
また、次のような発明も含まれる。
（１）  非破壊読み出し可能な蓄積型光電センサアレイであって、この光電センサアレイの個々のセンサユニットは、
光電変換を行う受光素子と、
この受光素子の光電変換出力を保持する第１及び第２記憶手段と、
上記第１及び第２記憶手段の入力を制御する第１及び第２スイッチ手段と、
上記第１及び第２記憶手段の出力を共通の端子から出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする光電センサアレイ。
【０１０５】
（２）  上記第１及び第２スイッチ手段は、蓄積動作開始時点にて閉じられ、所定の第１タイミングにて上記第１スイッチ手段のみが開かれ、上記第１記憶手段の記憶内容が上記第１タイミングで保持され、この記憶内容を上記出力手段によって出力可能にしたことを特徴とする（１）記載の光電センサアレイ。
【０１０６】
（３）  光電変換出力を保持する第１及び第２記憶手段と、この第１及び第２記憶手段の入力を制御する第１及び第２スイッチ手段とを備える光電センサアレイを用いた焦点検出装置において、
蓄積動作開始に同期して上記第１及び第２スイッチ手段を閉じ、
所定の第１タイミングにて上記第１スイッチ手段のみを開き、この第１タイミングでの光電変換出力を上記第１記憶手段に記憶させ、この記憶結果を上記出力手段から出力させ、光電変換状態をモニタし、
上記モニタ結果に基づいて決定される第２タイミングにて上記第２スイッチ手段を開いて第２タイミングでの光電変換出力を上記第２記憶手段に記憶させ、この記憶結果を上記出力手段から出力させることにより、適宜な蓄積レベルの光電変換信号を求め、
この光電変換信号に基づいて焦点調節用信号を演算するように構成したことを特徴とする焦点検出装置。
【０１０７】
【発明の効果】
以上、複数の実施形態例および変形例に基づく説明の如く、本発明の焦点検出装置によれば次のような効果が得られる。つまり、前述した焦点検出装置によれば、逆光状態の被写体に対して適切な被写体像信号を得ることができると共に焦点検出によるタイムラグを短縮することができるという効果があり、よって、
（ａ）  焦点検出を迅速に行う必要のある被写体が逆光時に在る場合の撮影に極めて有用となる。
【０１０８】
（ｂ）  逆光時の調整動作の繰返しによる遅延とピント合わせに伴なうレンズ駆動ノイズが少なるので使用感が向上する。
（ｃ）  また、逆光時での被写体に対するピントがより正確となる。
【０１０９】
このように、本発明の焦点検出装置によれば、被写体が逆光状態であっても、正確な焦点検出を行なうと共にタイムラグを増大させることのない自動焦点検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる第１実施形態例としての焦点検出装置の構成を示すブロック図。
【図２】  同じく第１実施形態例の焦点検出装置を備えたカメラの断面図。
【図３】  同じく第１実施形態例の焦点検出装置の光学的要素の構造を示す断面図。
【図４】  図２のカメラの電気的制御に関する部位を示すブロック構成図。
【図５】  同じく焦点検出装置のＡＦセンサの構成を示す回路図。
【図６】  同じく焦点検出装置の画素増幅回路Ｅの一画素分に対応する詳細構成を示す回路図。
【図７】  同じく画素増幅回路の蓄積動作時のタイムチャート。
【図８】  第１実施形態例としての焦点検出装置の撮影領域内の焦点検出領域を示す説明図。
【図９】  ＡＦセンサの蓄積動作と蓄積信号読み出し動作を示すタイミングチャート。
【図１０】  本発明に係わるカメラシーケンスを表わすフローチャート。
【図１１】  第１実施形態例におけるサブルーチン「ＡＦ」を示すフローチャート。
【図１２】  図１１の「ＡＦ」中でコールされるサブルーチン「蓄積制御」を示すフローチャート。
【図１３】  撮影領域中の各ブロックの演算結果の関係を示し、
（ａ）は、シフト量と被写体像データの相関量の関係を表わすグラフ、
（ｂ）は、３点補間法を用いた場合のシフト量と相関量の関係を示すグラフ。
【図１４】  分割されたＡＦセンサとセンサデータ列を示し、
（ａ）は、３分割されたＡＦセンサ列を示す説明図、
（ｂ）は、逆光状態でのセンサデータを示すグラフ、
（ｃ）は、中央ブロックのみのセンサデータの変化を示すグラフ。
【図１５】  第２実施形態例におけるサブルーチン「ＡＦ」を示すフローチャート。
【図１６】  第２実施形態例における逆光時の蓄積動作のタイムチャート。
【図１７】  電荷蓄積型イメージセンサの積分等の処理時間について実施例と従来例を比較して示し、
（ａ）は、本実施例のタイムチャート、
（ｂ）は、従来例のタイムチャート。
【図１８】  第３実施形態例の焦点検出装置の撮影領域内のモニタ範囲を示す説明図。
【図１９】  図５中に例示したピーク検出回路の他の一例を表わす回路図。
【図２０】  第３実施形態例における逆光時の蓄積動作を示すタイムチャート。
【図２１】  第３実施形態例におけるサブルーチン「ＡＦ」を示すフローチャート。
【図２２】  図２１のピーク検出回路が有す多数の画素増幅回路を複数ブロックに対応して信号レベルを設定するときの対応表。
【符号の説明】
１…光電変換素子アレイ、
２…蓄積制御手段、
３…第１サンプリング手段、
４…第２サンプリング手段、
５…演算手段、
６…判別手段、
２０…カメラ本体、
５１…初段アンプ部、
５２…２段目アンプ部、
５３…第１サンプル部、
５４…第２サンプル部、
６０…ピーク検出部、
６１…ＶＲＥＦ回路、
６２…デコード回路。
Ｓ２００〜Ｓ２１８…第１実施形態例のサブルーチンＡＦの処理ステップ。
Ｓ３００〜Ｓ３０４…サブルーチン蓄積制御の処理ステップ。
Ｓ４００〜Ｓ４２７…第２実施形態例のサブルーチンＡＦの処理ステップ。
Ｓ５００〜Ｓ５３９…第３実施形態例のサブルーチンＡＦの処理ステップ。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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