JPH10333021A - 焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光電流積分時間の決定に使用するモニタ部を
有する複数のラインセンサ対を備えた位相差検出方式の
焦点検出装置において、センサの構成を複雑にすること
なく、モニタ測光を正確に行うことが可能で、かつ、セ
ンサの小型化を図ることを可能にする。 【解決手段】 基準部のみにモニタ部フォトダイオード
（ＭＰＤ）を有する第４アイランドと、基準部と参照部
の両方にＭＰＤを有する第１乃至第３アイランドを備
え、第４アイランドのＭＰＤ９１ａの出力の大きさを第
１乃至第３アイランドのＭＰＤ８１ａ，８１ｂの出力の
略２倍とすることにより、第４アイランドのモニタ部出
力の大きさを、第１乃至第３アイランドのモニタ部全体
の出力と略同じにして、センサ構成を複雑にすることな
く正確なモニタ測光が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対のラインセン
サを複数用いて位相差検出方式により焦点検出を行う焦
点検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、焦点検出装置において、位相差検
出方式、すなわち、レンズ上で光軸を挟んで両側に取っ
た２つの領域を通過した被写体光により、予定焦点面上
に別々に被写体像を形成させた場合、上記レンズ上の２
つの領域の被写体に対する視差により、夫々の像がずれ
るので、このずれ量を検出してレンズの焦点ずれ量を算
出する方式により焦点検出を行うものがある。このよう
な焦点検出装置においては、基準部と参照部を構成する
２つのラインセンサ対を水平方向と垂直方向に配置して
各々のラインセンサ対が中心部で直交するようにした十
字型ラインセンサが知られている。この十字型ラインセ
ンサは、イメージセンサの一種であり、画素用フォトダ
イオード（ＰＤと記す）の光電流積分時間を決定するの
に基準部と参照部のＰＤに沿って配置したモニタ用フォ
トダイオード（ＭＰＤと記す）の出力値を用いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、十字型ライ
ンセンサでは、水平方向と垂直方向の２つのラインセン
サ対のうち、どちらか一方のラインセンサ対のＭＰＤラ
イン（基準部と参照部のＭＰＤどうしを結ぶライン）
が、他方のラインセンサ対のＭＰＤラインやＰＤライン
（各部のＰＤどうしを結ぶライン）によって分断されて
しまう。この分断されたＭＰＤラインを接続するには、
交差部分のＭＰＤラインを多層構造にするか、ラインセ
ンサの周りを迂回させてＭＰＤラインを接続する必要が
あるが、いずれの接続方法も、十字型ラインセンサの構
成を複雑にし、また、十字型ラインセンサの小型化を阻
む要因になっていた。なお、十字型ラインセンサの基準
部のみにＭＰＤを設けたものがあるが（例えば、特開昭
６２−２１２６１１号公報参照）、基準部と参照部との
受光量差が大きいと、正確なモニタ測光が困難となる。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、センサの構成を複雑にすること
なく、モニタ測光を正確に行うことが可能で、かつ、セ
ンサの小型化を図ることの可能な焦点検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、光電流積分時間の決定に使用
するモニタ部を有する複数のラインセンサ対を備え、ラ
インセンサ対を使用して位相差検出方式により焦点検出
を行う焦点検出装置において、複数のラインセンサ対
は、基準部と参照部のいずれか一方のみにモニタ部を有
する第１のラインセンサ対と、基準部と参照部の両方に
モニタ部を有する第２のラインセンサ対より構成され、
第１のラインセンサ対のモニタ部出力の大きさを、第２
のラインセンサ対のモニタ部出力の略２倍にしたもので
ある。

【０００６】上記構成においては、基準部と参照部の一
方のみにモニタ部を有する第１のラインセンサ対のモニ
タ部出力の大きさが、基準部と参照部の両方にモニタ部
を有する構成とした場合のモニタ部全体の出力と略同じ
値になり、正確なモニタ測光が行える。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１に
記載の焦点検出装置であって、第１のラインセンサ対の
モニタ部フォトダイオード面積を、第２のラインセンサ
対の基準部又は参照部のモニタ部フォトダイオード面積
の略２倍にすることによって、第１のラインセンサ対の
モニタ部出力の大きさを、第２のラインセンサ対のモニ
タ部出力の略２倍にしたものである。

【０００８】上記構成においては、第１のラインセンサ
対のモニタ部のフォトダイオード面積を、第２のライン
センサ対の基準部又は参照部のモニタ部フォトダイオー
ド面積の略２倍にすることによって、第１のラインセン
サ対のモニタ部フォトダイオードに蓄積される電荷の量
が、第２のラインセンサ対の基準部と参照部のモニタ部
フォトダイオードに蓄積される電荷の量の合計値と略同
じ値になり、これにより、第１のラインセンサ対のモニ
タ部の出力の大きさが、第２のラインセンサ対のモニタ
部全体の出力と略同じ値になる。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、請求項１に
記載の焦点検出装置であって、第１のラインセンサ対の
モニタ部出力アンプの増幅率を、第２のラインセンサ対
のモニタ部出力アンプの増幅率の略２倍にすることによ
って、第１のラインセンサ対のモニタ部出力の大きさ
を、第２のラインセンサ対のモニタ部出力の略２倍にし
たものである。

【００１０】上記構成においては、基準部と参照部の一
方のみにモニタ部を有する第１のラインセンサ対に蓄積
される電荷量は、基準部と参照部の両方にモニタ部を有
する第２のラインセンサ対の電荷量の半分になるが、第
１のラインセンサ対のモニタ部出力アンプの増幅率が第
２のラインセンサ対のモニタ部出力アンプの増幅率の略
２倍であるので、第１のラインセンサ対のモニタ部出力
の大きさが、第２のラインセンサ対のモニタ部出力と略
同じ大きさになる。

【００１１】また、請求項４記載の発明は、請求項１に
記載の焦点検出装置であって、第１のラインセンサ対の
モニタ部の電荷電圧変換部のコンデンサ容量を、第２の
ラインセンサ対のモニタ部の電荷電圧変換部のコンデン
サ容量の略２分の１にすることによって、第１のライン
センサ対のモニタ部出力の大きさを、第２のラインセン
サ対のモニタ部出力の略２倍にしたものである。

【００１２】上記構成においては、基準部と参照部の一
方のみにモニタ部を有する第１のラインセンサ対に蓄積
される電荷量は、基準部と参照部の両方にモニタ部を有
する第２のラインセンサ対の電荷量の半分になるが、第
１のラインセンサ対のモニタ部電荷電圧変換部のコンデ
ンサ容量が、第２のラインセンサ対のモニタ部電荷電圧
変換部のコンデンサ容量の略２分の１であるので、 Ｖ（電圧）＝Ｑ（電荷量）／Ｃ（コンデンサ容量） の関係式より、第１のラインセンサ対のモニタ部出力の
大きさが、第２のラインセンサ対のモニタ部出力と略同
じ大きさになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
焦点検出装置について図面を参照して説明する。図１
は、本実施形態による焦点検出装置を構成する光学系の
斜視図である。焦点検出装置１の光学系は、カメラの撮
影レンズ２、中心部の十字型開口と左右側部の縦長開口
を持つ視野マスク３、コンデンサレンズ４、視野マスク
３に対応した形状の絞りマスク５、セパレータレンズ６
及び、視野マスク３の開口と同様な形状のラインセンサ
が配置されたイメージセンサ１０より構成される。被写
体からの反射光束は撮影レンズ２を通過した後、視野マ
スク３上に結像する。この視野マスク３の開口上に形成
された像のみが、コンデンサレンズ４、絞りマスク５及
びセパレータレンズ６によってイメージセンサ１０のラ
インセンサ上に再結像する。

【００１４】図２は、焦点検出装置１の制御系のブロッ
ク図である。この焦点検出装置１は、位相差検出方式に
より焦点検出を行う。焦点検出装置１には、イメージセ
ンサ１０の制御、焦点検出に関わる演算及びレンズ駆動
制御等を行うマイコン２０が設けられている。このマイ
コン２０には、ＣＣＤよりなるイメージセンサ１０、レ
ンズの種類に応じたレンズ繰出量等のレンズに関するデ
ータを出力するレンズデータ出力部３０、焦点の検出状
態等を表示する表示回路４０、レンズをモータ５０によ
り駆動させるレンズ駆動部６０及び、モータ５０の回転
量をモニタするエンコーダ７０が接続されている。マイ
コン２０は、測距動作の開始信号を検知すると、センサ
制御部２７からＣＣＤ動作制御部１３へモード選択信号
１（ＭＤ１）、モード選択信号２（ＭＤ２）、モード選
択信号３（ＭＤ３）、クリアゲート制御信号（ＩＣ
Ｇ）、シフトゲート制御信号（ＳＨＭ）の各信号を出力
することにより、イメージセンサ１０を駆動して光電流
積分を行う。この際に、積分時間制御部１１は、イメー
ジセンサ１０上の各アイランド（この場合は、ラインセ
ンサ対のことをいう）のＰＤに沿って設けられたＭＰＤ
の出力電圧等に基づいて積分時間の制御を行う。積分が
終了すると、マイコン２０は、アナログ信号処理部１２
を介してイメージセンサ１０の各ラインセンサ対から出
力された像情報を順次Ａ／Ｄ変換部２１へ取り込み、こ
の像情報をデジタルデータへ変換してＲＡＭ２２へ出力
する。

【００１５】次に、マイコン２０は、ＲＡＭ２２に記憶
された像情報を焦点検出部２３へ出力し、この像情報に
基づいてデフォーカス量（ピントズレ量）の算出を行っ
た後、補正演算部２４によってこのデフォーカス量の補
正演算を行い、その結果に基づいて表示回路４０に合焦
状態等の表示を行う。マイコン２０のレンズ駆動制御部
２５は、レンズデータ出力部３０から出力されたレンズ
データに基づき、デフォーカス量をレンズ繰出量に換算
し、このレンズ繰出量に応じてレンズ駆動部６０を介し
てモータ５０を駆動する。この際、レンズ駆動制御部２
５は、エンコーダ７０からの出力値に基づいてモータ５
０の駆動量を確認しながらレンズ駆動を行う。なお、セ
ンサ制御部２７は、アナログ信号処理部１２からＡ／Ｄ
変換部２１へ像情報を出力する際に、タイマー回路２６
を利用してＣＣＤクロック発生部１４へクロックパルス
（ＣＰ）信号を送ることにより、アナログ信号処理部１
２へデータ出力のタイミングをとるための同期信号を送
る。この際に、ＣＣＤ動作制御部１３は、Ａ／Ｄ変換部
２１へデータ受け取りのタイミングをとるための同期信
号を送る。

【００１６】図３は、イメージセンサ１０におけるアイ
ランドの配置図である。第１アイランド乃至第３アイラ
ンドの各々は、モニタ用フォトダイオード（ＭＰＤ）８
１ａ，８１ｂ、画素用フォトダイオードアレイ（ＰＤア
レイ）８２ａ，８２ｂ、電荷蓄積部（ＳＴ）８３ａ，８
３ｂ及びシフトレジスタ（ＳＲ）８４からなる。この第
１アイランド乃至第３アイランドにおいては、ＳＲ８４
が基準部と参照部で分離しておらず、また、基準部と参
照部にはぞれぞれＭＰＤ８１ａ，８１ｂが設けられてお
り、これらのＭＰＤ８１ａ，８１ｂはＭＰＤラインによ
って接続され、各アイランドのモニタ部を形成してい
る。他方、第４アイランドについては、基準部と参照部
のＳＲ９４ａ，９４ｂが、第２アイランドのＳＲ８４と
ＭＰＤラインによって分断されており、また、モニタ部
のＭＰＤ９１ａが基準部にしか設けられていない。

【００１７】モニタ部のＭＰＤ９１ａが基準部にしかな
い理由は、第４アイランドについても、基準部と参照部
の両方にＭＰＤを持ち、ＭＰＤラインによって接続する
構成とした場合には、交差部分のＭＰＤラインを多層構
造にするか、アイランドの周りを迂回させてＭＰＤライ
ンを接続する必要があるが、いずれの方法を採るにして
も構造が複雑化してしまい、イメージセンサ１０を小型
化する上での制約になってしまうからである。その代わ
りに、第４アイランドの基準部のＭＰＤ９１ａについて
は、面積（幅）を他のＭＰＤ８１ａ，８１ｂの２倍の面
積とし、電荷の溜まる量を他のＭＰＤ８１ａ，８１ｂの
２倍にする。位相差検出方式による焦点検出では、同じ
領域の被写体像を二つに分けて基準部と参照部で受光す
るという原理上、基準部と参照部で受光する光量が略等
しくなる。このため、第４アイランドのモニタ部の電荷
蓄積量は、基準部のみにＭＰＤ９１ａを設け、電荷の溜
まる量を他のＭＰＤ８１ａ，８１ｂの２倍とすることに
よって、基準部と参照部の両方にＭＰＤを持つ構成とし
た場合のモニタ部の電荷蓄積量の合計値と略同じとす
る。これにより、第４アイランドのモニタ部９１ａの出
力電圧は、第４アイランドのモニタ部が他のアイランド
と同様に参照部にもモニタ部を設けた場合の出力電圧と
略同じになり、同モニタ部９１ａは他のアイランドのモ
ニタ部と略同じ感度となる。

【００１８】図３に示されるセンサ制御手段１３Ａは、
図２に示されるセンサ制御部２７とＣＣＤ動作制御部１
３の一部であり、各アイランドにＳＨ，ＳＨ２，ＩＣ
Ｇ，ＢＧ，ＣＰの信号を送ることによって、イメージセ
ンサ１０全体を制御する。また、選択手段１３Ｂは、Ｃ
ＣＤ動作制御部１３の一部であり、センサ制御手段１３
Ａからの指示に従って、マイコン２０へどのアイランド
からのアナログデータを送るかを選択する。

【００１９】上記構成でなる十字型ラインセンサによれ
ば、垂直方向の第４アイランドが基準部のみにＭＰＤ９
１ａを持つ構成になるので、交差部分のＭＰＤラインを
多層構造にしたり、アイランドの周りを迂回させてＭＰ
Ｄラインを接続する必要がなくなる。また、正確なモニ
タ測光が必要とされる水平方向の第２アイランドは基準
部と参照部の両方にＭＰＤ８１ａ，８１ｂを持つため、
これを使用して正確なモニタ測光を行うことが可能とな
る。このため、イメージセンサ１０の構成を複雑にする
ことなく、水平方向と垂直方向のモニタ測光を正確に行
うことが可能になり、また、イメージセンサ１０の小型
化を図ることが可能になる。

【００２０】図４は、第１アイランド乃至第３アイラン
ドの内の１つのアイランドのセンサ構成図である。基準
部にはＭＰＤ８１ａ、ＰＤアレイ８２ａ、積分コントロ
ールゲート８５、ＳＲ８４が、参照部にはＭＰＤ８１
ｂ、ＰＤアレイ８２ｂ、積分コントロールゲート８５、
ＳＲ８４がそれぞれ並列に配置されている。基準部と参
照部に設けられたＭＰＤ８１ａ，８１ｂは、ＭＰＤライ
ンによって相互に接続されており、また、ＳＲ８４につ
いても、参照部と基準部で一体となっている。さらに、
積分コントロールゲート８５の各ゲートも、基準部と参
照部の間を結ぶ各ラインによって接続されている。ＰＤ
アレイは、フォトダイオードとその出力光電流を積分す
るコンデンサとが一画素分の要素となり、このような要
素がアレー状に並んだものである。基準部と参照部のぞ
れぞれのＰＤアレイ８２ａ，８２ｂは、その先頭部に、
出力の暗時出力補償に用いられる暗時電荷を発生するア
ルミニウムによる遮光画素（ＯＰＤ：黒ドット部）８２
ｃ，８２ｄが設けられている。

【００２１】また、基準部と参照部に設けられたＭＰＤ
８１ａ，８１ｂは、電荷電圧変換部８１ｃ、バッファ８
１ｄと共にモニタ部８１を形成する。ＭＰＤ８１ａ，８
１ｂに蓄積された電荷は、電荷電圧変換部８１ｃによっ
て電圧に変換された後、バッファ８１ｄに蓄えられ、Ａ
ＧＣＯＳ端子から出力される。このＡＧＣＯＳ端子から
の出力は、積分時間制御部１１（図２参照）へ出力され
て、ＰＤアレイ８２ａ，８２ｂの積分レベルを適正に制
御するために使われる。

【００２２】また、積分コントロールゲート８５は、バ
リアゲート８５ａ、ＳＴ８３ａ，８３ｂ、クリアゲート
８５ｂ及びシフトゲート８５ｃから構成されている。Ｓ
Ｒ８４は、ＳＲ８４から出力された電荷を電圧に変換し
て光電変換出力を得る電荷電圧変換部８６に接続されて
いる。また、電荷電圧変換部８６の光電変換出力から電
源電圧の変動分を除去するための電圧変換部８８が設け
られ、この電圧変換部８８は、アルミ遮光されたドリフ
ト信号補償用フォトダイオード（ＭＤ）を有し、このＭ
Ｄの出力により得られた暗時出力である基準電圧を、バ
ッファ８９を介して、ＤＯＳ端子から出力する。

【００２３】次に、図４及び図２を参照して、第１アイ
ランド乃至第３アイランドの光電流積分処理について説
明する。図４に示されるＩＣＧ端子からのクリアゲート
８５ｂへの積分クリアパルスの印加により、積分回路の
初期化が行われた後、光電流積分が開始される。そし
て、ＰＤアレイ８２ａ，８２ｂで光電変換された電荷
は、バリアゲート８５ａを介してＳＴ８３ａ，８３ｂに
蓄積される。また、積分開始とともにＡＧＣＯＳ端子か
らの出力は増えていき、その出力が所定レベルに達する
と、積分時間制御部１１は、ＰＤアレイ８２ａ，８２ｂ
の積分を終了する。積分が終了すると、センサ制御部２
７からの読出開始のＳＨＭ信号に対応して、ＳＨ端子か
らシフトゲート８５ｃへのシフトパルスの印加によっ
て、ＳＴ８３ａ，８３ｂに蓄積された電荷がＳＲ８４へ
並列に転送される。このＳＲ８４の電荷は、電荷電圧変
換部８６で電圧変換された後、光電変換出力として、バ
ッファ８７を介してＯＳ端子からアナログ信号処理部１
２へ出力される。この出力は、ＣＣＤクロック発生部１
４から発生するクロックパルスに合わせて行われる。

【００２４】図５は、第４アイランドのセンサ構成図で
ある。第４アイランドのセンサではＭＰＤ９１ａが基準
部のみに配置され、また、ＳＲ９４ａ，９４ｂが基準部
と参照部で分離している。さらに、積分コントロールゲ
ート９５ａ，９５ｂの各ゲートも、基準部と参照部でラ
インが分離している。第４アイランドのセンサがこのよ
うな構成になっている理由は、第２アイランドの基準部
と参照部を結ぶ各ライン及びＳＲ８４によって、第４ア
イランドの基準部と参照部が分離されているからであ
る。第４アイランドの基準部のＭＰＤ９１ａについて
は、面積（幅）を他のアイランドのＭＰＤ８１ａ，８１
ｂの２倍の面積とし、電荷の溜まる量を他のＭＰＤ８１
ａ，８１ｂの２倍にすることによって、基準部と参照部
の両方にＭＰＤを持つ他のアイランドのモニタ部と略同
じ感度にしている。

【００２５】第４アイランドの基準部のＳＴ９３ａに蓄
積された電荷は、他のアイランドの基準部及び参照部の
ＳＴ８３ａ，８３ｂに蓄積された電荷と同様に、センサ
制御部２７からの読出開始のＳＨＭ信号に対応するシフ
トゲート９５ｅへのシフトパルスの印加によって、ＳＴ
９３ａからＳＲ９４ａへ並列に転送され、電荷電圧変換
部９６で電圧変換された後、光電変換出力として、バッ
ファ９７を介してＯＳ４端子からアナログ信号処理部１
２へ出力される。これに対して、第４アイランドの参照
部のＳＴ９３ｂに蓄積された電荷は、基準部の電荷の読
み出しの終了信号に同期したＳＨ２端子からシフトゲー
ト９５ｆへのシフトパルスの印加によって、ＳＴ９３ｂ
からＳＲ９４ｂへ並列に転送され、基準部の出力に続い
て、電荷電圧変換部９６で電圧変換された後に、バッフ
ァ９７を介してＯＳ４端子からアナログ信号処理部１２
へ出力される。

【００２６】図４、図５に示される第１乃至第４アイラ
ンドからの光電変換出力は、アナログ信号処理部１２に
よって受け取られた後、アナログ信号処理部１２の内部
で暗時出力補償が施される。この暗時出力補償は、暗時
出力を基準電圧にしたクランプ（出力電圧の波形の上端
又は下端を暗出力電圧に一致させること）を通して行わ
れる。この暗時出力を基準電圧にしたクランプは、第１
乃至第３アイランドからの出力については、基準部で検
出した遮光画素ＯＰＤ８２ｃの出力値を基準電圧にして
各アイランド全体のクランプが行われるが、第４アイラ
ンドからの出力については、基準部と参照部の各々で検
出した遮光画素ＯＰＤ９２ｃ，９２ｄの出力値を基準電
圧にして基準部と参照部で別個にクランプが行われる。
これは、上述したように、第４アイランドは、基準部と
参照部が回路的に分離してしているため、センサ製造上
の違い等から基準部と参照部の暗出力ノイズが異なり、
基準部と参照部の暗出力レベルが異なる場合が発生する
ため、基準部で検出した遮光画素の出力値に基づいて参
照部を含むアイランド全体のクランプを行うと、正確な
暗時出力補償を行うことができないことがあるからであ
る。

【００２７】図６は、積分開始から４つのアイランドの
光電変換出力の読み出し動作を行うまでのイメージセン
サ１０とマイコン２０の間の制御信号のタイミングチャ
ートである。センサ制御部２７は、各アイランド読出開
始のためのＳＨＭ信号を出力した後、遮光画素の出力を
しているときにＩＣＧ信号をＨｉにすることで、基準電
圧を遮光画素の暗時出力にしてクランプする動作を行
う。このクランプ動作は、第１乃至第３アイランドにつ
いては、各アイランドの基準部の有効画素の出力前に、
基準部の遮光画素ＯＰＤ８２ｃの出力を基準電圧として
行い、第４アイランドについては、基準部の有効画素の
出力前のみならず、参照部の有効画素の出力前にも、参
照部の遮光画素ＯＰＤ９２ｄの出力を基準電圧として行
う。

【００２８】以下に、積分開始から４つのアイランドの
光電変換出力の読み出し動作を行うまでのイメージセン
サ１０とマイコン２０の間の制御信号の流れと、イメー
ジセンサ１０とマイコン２０の動作について説明する。
マイコン２０のセンサ制御部２７は、図６に示されるよ
うに、積分開始のＩＣＧ信号のＨｉの間にＳＨＭ信号の
立ち上げと立ち下げを２回繰り返すことによって、ＣＣ
Ｄ動作制御部１３から各アイランドのＳＨ，ＳＨ２端子
にクリアパルスを印加し、積分回路の初期化を行う。ま
た、このＳＨＭの立ち上げと立ち下げのタイミングで、
ＭＤ２信号、ＭＤ３信号のＨｉとＬｏの組み合わせによ
って、積分モードを設定する。この積分モードには、Ｐ
Ｄアレイのみによって電荷を蓄積するモードと、ＰＤア
レイとＳＴ（蓄積部）で電荷を蓄積するモードがある。
イメージセンサ１０のＣＣＤ動作制御部１３は、積分中
においては、マイコン２０のＡ／Ｄ変換部２１へ通知す
るＡＤＴ信号をＨｉにすることによってマイコン２０へ
積分中であることを知らせ、モニタ部８１又は９１から
の出力電圧が所定の値になったか、積分時間が所定の時
間になった場合には、ＡＤＴ信号をＬｏにすることによ
って、マイコン２０へ積分が終了したことを通知する。

【００２９】次に、マイコン２０は、ＭＤ２信号、ＭＤ
３信号の出力に同期して各アイランドの積分終了順番等
のデジタルデータをＣＣＤ動作制御部１３からのＡＤＴ
信号により読み取る。ＡＤＴ信号から読み取るデジタル
データの種類については、ＭＤ２信号、ＭＤ３信号のＨ
ｉとＬｏの組み合わせによって行う。

【００３０】マイコン２０は、ＭＤ１信号をＨｉにする
ことで、積分モードからデータダンプモードに切り換わ
る。そして、マイコン２０は、ＳＨＭ信号の立ち上げ、
立ち下げを行うことによって、各アイランドの出力の読
み出しを開始し、このＳＨＭ信号が立ち上がっていると
きのＭＤ２信号、ＭＤ３信号のＨｉとＬｏの組み合わせ
によって、読み出しアイランドを指定する。本実施形態
の場合は、Ｌｏ，Ｌｏで第１アイランド、Ｌｏ，Ｈｉで
第２アイランド、Ｈｉ，Ｌｏで第３アイランド、Ｈｉ，
Ｈｉで第４アイランドを読み出すようになっている。各
アイランドの出力の読み出し開始後、イメージセンサ１
０からマイコン２０へ送られるＡＤＴ信号で同期をとり
ながら、イメージセンサ１０のアナログ信号処理部１２
からマイコン２０のＡ／Ｄ変換部２１へのアナログデー
タ（各アイランドからの光電変換出力）がＶｏｕｔ出力
端子を介して出力される。この際、各アイランドの有効
画素出力の前に各遮光画素（ＯＰＤ）からのデータが出
力されるが、この時、ＩＣＧ信号の立ち上げ、立ち下げ
を行うことにより、アナログ信号処理部１２の内部回路
で各遮光画素（ＯＰＤ）からの出力（暗時出力）を基準
電圧にしてクランプする動作を行う。このクランプ動作
は、第１乃至第３アイランドについては、各アイランド
の基準部有効画素の出力前に、基準部の遮光画素ＯＰＤ
８２ｃの出力を基準電圧にして行うが、第４アイランド
については、基準部有効画素の出力前に、基準部の遮光
画素ＯＰＤ９２ｃの出力を基準電圧にして行い、さら
に、参照部有効画素の出力前にも、参照部の遮光画素Ｏ
ＰＤ９２ｄの出力を基準電圧にして行う。

【００３１】このクランプ動作後、各アイランドの有効
画素データの出力が行われる。図６においては、データ
ダンプモード中のＡＤＴ信号の一回の立ち上がりと立ち
下がりの間に、ＰＤアレイの一画素分の出力がＶｏｕｔ
出力端子から出力される。各アイランドは、先頭の３画
素が遮光画素ＯＰＤであり、有効画素は４番目から始ま
っているので、例えば、第１アイランドの場合は、ＣＣ
Ｄ動作制御部１３が図６に示される４番のＡＤＴ信号を
送る時から、有効画素の出力が開始される。各アイラン
ドの基準部有効画素と参照部有効画素の間のいくつかの
ＡＤＴ信号の立ち上げ、立ち下げによって、空送り画素
の出力が行われる。また、有効画素出力時にＭＤ２信号
をＨｉにしているが、これは実際のＶｏｕｔ出力端子か
らのアナログ出力信号を画素出力と他の情報とで切り換
えており、ＭＤ２信号によってマイコン２０からイメー
ジセンサ１０へ有効画素の出力を指示する必要があるた
めである。他の情報としては、温度出力やモニタ部８
１、９１からの出力電圧があり、これらの情報について
は、有効画素出力時以外のタイミングで取り出すことが
できる。

【００３２】図７、図８は、アナログ信号処理部１２の
回路図である。各アイランドの光電変換出力に暗時出力
補償等の処理を行った後に、マイコン２０のＡ／Ｄ変換
部２１へアナログデータとして出力するアナログ信号処
理部１２の詳細を図７及び図８を参照して説明する。先
ず、図７において、各アイランドの光電変換出力ＯＳ
１，ＯＳ２，ＯＳ３，ＯＳ４が、それぞれ端子１０１，
１０２，１０３，２０１を通してバッファ回路２００に
蓄えられ、シーケンシャルにＯＮするアナログスイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４によって択一的に差動
増幅器７５の正入力端子へ与えられる。

【００３３】ここで、バッファ回路２００は端子１０
１，１０２，１０３，２０１と接地点との間に接続され
たコンデンサＣ１７，Ｃ１８，Ｃ１９，Ｃ２０と、電源
電圧が与えられる端子１０４，１０５，１０６，２０２
との間にぞれぞれ接続されたスイッチングトランジスタ
１０７，１０８，１０９，２０３と、バッファ１１０，
１１１，１１２，２０４とから構成されている。バッフ
ァバッファ１１０，１１１，１１２，２０４の出力側に
接続されたアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，
ＳＷ４及び、前記スイッチングトランジスタ１０７，１
０８，１０９，２０３は、特にこれに限る必要はない
が、ＭＯＳトランジスタで形成されている。

【００３４】前記アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２，Ｓ
Ｗ３，ＳＷ４からシーケンシャルに繰り返し出力されて
差動増幅器７５に与えられた光電変換出力ＯＳ１，ＯＳ
２，ＯＳ３，ＯＳ４は、この差動増幅器７５で電源電圧
Ｖｃｃの変動分が除去される。差動増幅器７５は、主と
してこの電源電圧の変動分を除去するためのドリフト信
号補償を行うために設けられている。差動増幅器７５で
は、正の入力端子に与えられる光電変換出力と、負の入
力端子に与えられるＤＯＳ端子からのドリフト信号補償
用基準電圧ＤＯＳとの差が取られることになり、これに
よって光電変換出力から電源電圧の変動分を除去するこ
とができる。

【００３５】このように差動増幅器７５で電源電圧Ｖｃ
ｃの変動分が除去された光電変換出力は、次段の差動増
幅器７６によって遮光画素ＯＰＤの出力を基準電圧にし
たクランプ（暗時出力補償）が施される。この暗時出力
補償は、遮光画素ＯＰＤ８２ｃ（図４参照）又はＯＰＤ
９２ｃ（図５参照）の出力をφＯＢ端子からの入力信号
でタイミングをとってトランジスタＱ１８によりサンプ
リングした暗時出力電圧をコンデンサＣ１５にホールド
し、このホールドした暗時出力電圧を差動増幅器７６の
正入力端子に加え、かつ、差動増幅器７５から出力され
た光電変換出力を負入力端子側に加えることによって実
現されている。上述のように、この暗時出力補償は、第
１乃至第３アイランドについては、各アイランドの基準
部有効画素の出力前に、基準部の遮光画素ＯＰＤ８２ｃ
の出力を基準電圧にして行われるが、第４アイランドに
ついては、基準部有効画素の出力前に、基準部の遮光画
素ＯＰＤ９２ｃの出力を基準電圧にして行い、さらに、
参照部有効画素の出力前にも、参照部の遮光画素ＯＰＤ
９２ｄの出力を基準電圧にして行われる。

【００３６】このようにして、暗時出力補償がなされた
光電変換出力は端子１１６から図８に示される端子１１
６へ与えられ、サンプルホールド回路１１７でサンプル
ホールドされる。サンプルホールド回路１１７は、トラ
ンジスタＱ１７とコンデンサＣ１４とバッファ１１８と
から構成されている。

【００３７】このサンプルホールド回路１１７の出力
は、次のコントラスト制御回路１２０でコントラスト制
御処理に使われる。このコントラスト制御回路１２０は
光電変換出力について、例えば、コントラストが低い場
合には、差動増幅器７７でその光電変換出力の平均レベ
ルを基準にして増幅することによってコントラストを上
げ、また、コントラストが高い場合には、暗時出力に対
応する所定の暗時基準電圧Ｖｒｅｆを基準にして増幅で
きるようになっている。

【００３８】このため、差動増幅器７７の負入力端子に
は増幅の基準レベルとなる基準電圧が与えられる。この
基準電圧を与える基準電圧供給回路１３０は、平均値保
持回路１２１と暗時出力基準電圧保持回路１２２からな
る。平均値保持回路１２１は、暗時出力補償された第１
乃至第４アイランドの出力値を差動増幅器７７の出力値
からバッファ１３２を介して入力することにより、第１
乃至第４アイランドの出力値の平均値を算出し、これを
保持する。この平均値保持回路１２１は、第１、第２、
第３、第４の各アイランドに対応して設けられた第１、
第２、第３、第４の平均値保持回路１２３，１２４，１
２５，２２０からなる。第１平均値保持回路１２３はス
イッチトランジスタＱ１１と、バッファ１２６と、コン
デンサＣ１１と、スイッチトランジスタＱ１２とからな
る。第２平均値保持回路１２４はスイッチトランジスタ
Ｑ１３と、バッファ１２７と、コンデンサＣ１２と、ス
イッチトランジスタＱ１４とからなる。また、第３平均
値保持回路１２５はスイッチトランジスタＱ１５と、バ
ッファ１２８と、コンデンサＣ１３と、スイッチトラン
ジスタＱ１６とからなる。さらに、第４平均値保持回路
２２０はスイッチトランジスタＱ２２１と、バッファ２
２２と、コンデンサＣ２２４と、スイッチトランジスタ
Ｑ２２３とからなる。一方、暗時出力基準電圧保持回路
１２２は、暗時出力電圧と同等の電圧である暗時出力基
準電圧Ｖｒｅｆが与えられる端子１２９と、スイッチト
ランジスタＱ１０とからなっている。

【００３９】スイッチトランジスタＱ１０，Ｑ１２，Ｑ
１４，Ｑ１６，Ｑ２２３は、いずれか一つのみＯＮし
て、そのスイッチトランジスタの入力側の電圧を出力す
る。このスイッチトランジスタの出力電圧は、バッファ
１３１を介して差動増幅器７７の負側入力端子へ加えら
れる。また、この差動増幅器７７の正側入力端子へは、
各アイランドの光電変換出力がサンプルホールド回路１
１７のバッファ１１８を介して与えられる。

【００４０】このコントラスト制御回路１２０は、平均
値保持回路１２１と暗時出力基準電圧保持回路１２２を
持つことによって、例えば、コントラストが低い場合に
は、各アイランドの光電変換出力の平均値を基準電圧に
して光電変換出力を増幅することによってコントラスト
を上げ、また、コントラストが高い場合には、暗時出力
に対応する所定の暗時基準電圧Ｖｒｅｆを基準電圧にし
て光電変換出力の増幅をすることによってコントラスト
を下げることが可能となっている。そして、この増幅さ
れた各アイランドの光電変換出力は、バッファ１３４を
介して、Ｖｏｕｔ出力端子１３５へ出力される。

【００４１】図９は、第２の実施形態による第４アイラ
ンドのセンサ構成図である。この実施形態では、ＭＰＤ
９１ａが他のアイランドのＭＰＤ８１ａ，８１ｂ（図
４）と同じ大きさになっている。その代わりに、モニタ
部９１は、その出力アンプに相当する電荷電圧変換部９
１ｂ及びバッファ９１ｃの増幅率（ＧＡＩＮ）を、他の
アイランドのモニタ部８１（図４）の出力アンプに相当
する電荷電圧変換部８１ｃ及びバッファ８１ｄの増幅率
の略２倍とすることによって、基準部と参照部の両方に
ＭＰＤを持つ他のアイランドのモニタ部８１と略同じ感
度としている。すなわち、第４アイランドに他のアイラ
ンドと同じ光量が入射するとすれば、基準部のみにＭＰ
Ｄ９１ａを有する第４アイランドのモニタ部９１に蓄積
される電荷量は、基準部と参照部の両方にＭＰＤ８１
ａ，８１ｂを持つ他のアイランドのモニタ部８１に蓄積
される電荷量の半分になるが、第４アイランドのモニタ
部９１の出力アンプの増幅率が他のアイランドのモニタ
部８１の出力アンプの増幅率の略２倍であるので、第４
アイランドのモニタ部９１からの出力電圧が他のアイラ
ンドからの出力電圧と略同じ大きさになる。

【００４２】図１０は、第３の実施形態による第４アイ
ランドのセンサ構成図である。この実施形態では、ＭＰ
Ｄ９１ａが他のアイランドのＭＰＤ８１ａ，８１ｂ（図
４）と同じ大きさになっている。その代わりに、モニタ
部９１は、その電荷電圧変換部９１ｂのコンデンサ容量
を、他のアイランドのモニタ部８１（図４）の電荷電圧
変換部８１ｃのコンデンサ容量Ｃ’の略２分の１の（１
／２）Ｃ’とすることによって、基準部と参照部の両方
にＭＰＤ８１ａ，８１ｂを持つ他のアイランドのモニタ
部８１と略同じ感度としている。すなわち、第４アイラ
ンドに他のアイランドと同じ光量が入射するとすれば、
基準部のみにＭＰＤ９１ａを有する第４アイランドのモ
ニタ部９１に蓄積される電荷量は、基準部と参照部の両
方にＭＰＤ８１ａ，８１ｂを持つ他のアイランドのモニ
タ部８１に蓄積される電荷量の半分になるが、第４アイ
ランドのモニタ部９１の電荷電圧変換部９１ｂのコンデ
ンサ容量が他のアイランドのモニタ部８１のコンデンサ
容量の略２分の１であるので、 Ｖ（電圧）＝Ｑ（電荷量）／Ｃ（コンデンサ容量） の関係式より、第４アイランドのモニタ部９１からの出
力電圧が他のアイランドからの出力電圧と略同じ大きさ
になる。

【００４３】本発明は、上記実施形態に限られるもので
はなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形
態では、一般的な被写体においては、水平方向のコント
ラストの方が垂直方向のコントラストよりも高いため
に、水平方向のアイランドについては基準部と参照部の
両方にＭＰＤを設け、垂直方向のアイランドについては
基準部のみにＭＰＤを設ける構成としたが、垂直方向の
コントラストの方が高い被写体に対する焦点検出を行う
ために、水平方向のアイランドについては基準部のみに
ＭＰＤを設け、垂直方向のアイランドについては基準部
と参照部の両方にＭＰＤを設ける構成としてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように請求項１又は請求項２に記
載の発明に係る焦点検出装置によれば、複数のラインセ
ンサ対の内の一対のラインセンサについて基準部又は参
照部のいずれか一方のみにモニタ部を設け、その出力の
大きさが他のラインセンサ対のモニタ部の略２倍とした
ので、このモニタ部の感度が他のラインセンサ対のモニ
タ部と感度が異なることがなくなり、複数のラインセン
サ対が相互に交差するような場合においても、その交差
部分においてモニタ部を多層構造にしたり、ラインセン
サの周りを迂回させるといった構成をとる必要がなくな
る。このため、センサの構成を複雑にすることなく、水
平方向と垂直方向のモニタ測光を正確に行うことが可能
になり、また、センサの小型化を図ることが可能にな
る。

【００４５】また、請求項３又は請求項４に記載の発明
に係る焦点検出装置によれば、第２のラインセンサ対の
モニタ部フォトダイオードの面積を小さくできるので、
より一層モニタ部を小型化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による焦点検出装置を構成
する光学系の斜視図である。

【図２】焦点検出装置の制御系のブロック図である。

【図３】焦点検出装置のイメージセンサにおけるアイラ
ンドの配置図である。

【図４】イメージセンサの第１アイランド乃至第３アイ
ランドのセンサ構成図である。

【図５】イメージセンサの第４アイランドのセンサ構成
図である。

【図６】イメージセンサとマイコンの間の制御信号のタ
イミングチャートである。

【図７】イメージセンサにおけるアナログ信号処理部の
回路図である。

【図８】イメージセンサにおけるアナログ信号処理部の
回路図である。

【図９】第２の実施形態による第４アイランドのセンサ
構成図である。

【図１０】第３の実施形態による第４アイランドのセン
サ構成図である。

【符号の説明】

１ 焦点検出装置 ８１ モニタ部（第２のラインセンサ対のモニタ部） ８１ａ 基準部のモニタ部フォトダイオード（ＭＰＤ） ８１ｂ 参照部のモニタ部フォトダイオード（ＭＰＤ） ８１ｃ 電荷電圧変換部 ８１ｄ バッファ（モニタ部出力アンプ） ８２ａ フォトダイオードアレイ（基準部のラインセン
サ） ８２ｂ フォトダイオードアレイ（参照部のラインセン
サ） ９１ モニタ部（第１のラインセンサ対のモニタ部） ９１ａ 基準部のモニタ部フォトダイオード（ＭＰＤ） ９１ｃ 電荷電圧変換部 ９１ｄ バッファ（モニタ部出力アンプ） ９２ａ フォトダイオードアレイ（基準部のラインセン
サ） ９２ｂ フォトダイオードアレイ（参照部のラインセン
サ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光電流積分時間の決定に使用するモニタ
   部を有する複数のラインセンサ対を備え、前記ラインセ
   ンサ対を使用して位相差検出方式により焦点検出を行う
   焦点検出装置において、 前記複数のラインセンサ対は、基準部と参照部のいずれ
   か一方のみにモニタ部を有する第１のラインセンサ対
   と、基準部と参照部の両方にモニタ部を有する第２のラ
   インセンサ対より構成され、 前記第１のラインセンサ対のモニタ部出力の大きさを、
   前記第２のラインセンサ対のモニタ部出力の略２倍にし
   たことを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 前記第１のラインセンサ対のモニタ部フ
   ォトダイオード面積を、前記第２のラインセンサ対の基
   準部又は参照部のモニタ部フォトダイオード面積の略２
   倍にすることによって、前記第１のラインセンサ対のモ
   ニタ部出力の大きさを、前記第２のラインセンサ対のモ
   ニタ部出力の略２倍にしたことを特徴とする請求項１に
   記載の焦点検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１のラインセンサ対のモニタ部出
   力アンプの増幅率を、前記第２のラインセンサ対のモニ
   タ部出力アンプの増幅率の略２倍にすることによって、
   前記第１のラインセンサ対のモニタ部出力の大きさを、
   前記第２のラインセンサ対のモニタ部出力の略２倍にし
   たことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
4. 【請求項４】 前記第１のラインセンサ対のモニタ部の
   電荷電圧変換部のコンデンサ容量を、前記第２のライン
   センサ対のモニタ部の電荷電圧変換部のコンデンサ容量
   の略２分の１にすることによって、前記第１のラインセ
   ンサ対のモニタ部出力の大きさを、前記第２のラインセ
   ンサ対のモニタ部出力の略２倍にしたことを特徴とする
   請求項１に記載の焦点検出装置。