JP4286276B2

JP4286276B2 - Focus detection device

Info

Publication number: JP4286276B2
Application number: JP2006271976A
Authority: JP
Inventors: 三友刈屋; 公成田宮; 達也武井; 雅人大澤; 仁司土屋; 哲央菊地; 康一中田
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Corp; Olympus Imaging Corp
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2026-10-03
Also published as: CN101448084A; JP2008092350A; CN101158743A; CN100520473C

Description

本発明は、例えばカメラの焦点検出装置、特に撮影画面内における複数の測距点の焦点状態を検出可能な焦点検出装置に関するものである。 The present invention relates to a focus detection device of a camera, for example, and more particularly to a focus detection device capable of detecting a focus state of a plurality of distance measuring points in a shooting screen.

近年、カメラの高性能化、高機能化に伴って、撮影画面内の多くの測距点の焦点状態を検出できるようにした焦点検出装置に関する種々の提案例がある。その一つとして、特許文献１によれば、焦点検出部毎に積分クリアゲート（ＩＧＣ）を有し、蓄積開始と同時に積分クリアゲート（ＩＧＣ）へ電圧を印加することで、電荷蓄積部の電荷リセットを解除するようにしている。 2. Description of the Related Art In recent years, there have been various proposal examples related to a focus detection apparatus that can detect the focus state of many distance measuring points in a photographing screen as the performance and function of a camera increase. As one of them, according to Patent Document 1, each focus detection unit has an integration clear gate (IGC), and by applying a voltage to the integration clear gate (IGC) simultaneously with the start of accumulation, The reset is released.

特開平２−９０７号公報JP-A-2-907

しかしながら、特許文献１に示される技術によれば、フォトダイオード（受光部）への蓄積開始時点で電荷蓄積部の電荷リセットを解除しているため、フォトダイオードへの電荷蓄積中も電荷蓄積部の暗電流は無駄に増え続けてしまう。電荷蓄積部の暗電流は、蓄積するフォトダイオードの出力電荷に暗電流ノイズとして重畳されてしまい、焦点検出精度、特に低輝度時の焦点検出精度を劣化させる一因となる。 However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, since the charge reset of the charge storage unit is canceled at the start of storage in the photodiode (light receiving unit), the charge storage unit is also stored during charge storage in the photodiode. The dark current continues to increase unnecessarily. The dark current in the charge accumulating unit is superimposed as dark current noise on the output charge of the photodiode to be accumulated, which contributes to deterioration of focus detection accuracy, particularly focus detection accuracy at low luminance.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電荷蓄積部での暗電流の増大を防止して低雑音化を図り、高精度な焦点検出を可能とする焦点検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a focus detection device capable of reducing noise by preventing an increase in dark current in a charge storage unit and enabling highly accurate focus detection. With the goal.

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、撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光束を受光して受光量に応じた電荷を発生する受光部と、前記受光部で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記受光部で発生した電荷を前記電荷蓄積部に移送する電荷移送部と、前記電荷蓄積部に存在する電荷をリセットする電荷リセット部と、を有して、撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域にそれぞれ対応して設けられた複数の電荷蓄積型の光電変換素子列と、前記複数の光電変換素子列にそれぞれ近接配置され各光電変換素子列の蓄積量をモニタするためのモニタ用フォトダイオードを有し該フォトダイオードの出力に応じて複数の前記光電変換素子列の蓄積動作を制御する蓄積制御部と、複数の前記光電変換素子列から順次転送される蓄積電荷に応じた出力に基づいて焦点検出を行う焦点検出部と、を備える焦点検出装置であって、前記蓄積制御部は、複数の前記光電変換素子列の蓄積動作を同時に開始させ、複数の前記光電変換素子列のうちで最初に前記モニタ用フォトダイオードの出力が所定の閾値以上になり蓄積を終了する光電変換素子列の蓄積終了に応じた信号を出力するとともに、複数の前記光電変換素子列がそれぞれ対応する前記モニタ用フォトダイオードの出力が所定の閾値以上となる蓄積時間でそれぞれの蓄積を終了させ、前記電荷リセット部は、前記蓄積制御部からの複数の前記光電変換素子列のうちで最初に前記モニタ用フォトダイオードの出力が所定の閾値以上になり蓄積を終了する光電変換素子列の蓄積終了に応じた信号の出力に応じて複数の前記光電変換素子列の全てに共通にリセット信号を出力して前記電荷蓄積部のリセットを解除し、前記電荷移送部は、前記電荷リセット部がリセットを解除し、複数の前記光電変換素子列がそれぞれ対応する前記モニタ用フォトダイオードの出力が所定の閾値以上となる蓄積時間でそれぞれの蓄積を終了した後に前記受光部から前記電荷蓄積部に電荷を移送することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a focus detection apparatus according to the present invention includes a light receiving unit that receives a light beam that has passed through different pupil regions of a photographing lens and generates a charge according to the amount of light received, A charge accumulating unit for accumulating charges generated in the light receiving unit; a charge transfer unit for transferring charges generated in the light receiving unit to the charge accumulating unit; and a charge reset unit for resetting charges existing in the charge accumulating unit; , And a plurality of charge storage photoelectric conversion element arrays provided corresponding to the plurality of focus detection areas set in the photographing screen, respectively, and the plurality of photoelectric conversion element arrays are arranged close to each other. a storage control unit for controlling the storage operation of the plurality of the photoelectric conversion element arrays according to the output of the photodiode has a monitor photodiode for monitoring the accumulation amount of each photoelectric conversion element column, a plurality of the photoelectric A focus detection unit that performs focus detection based on output corresponding to accumulated charges sequentially transferred from the conversion element array, wherein the accumulation control unit stores a plurality of photoelectric conversion element arrays. The operation is started at the same time , and the signal corresponding to the end of the accumulation of the photoelectric conversion element array that ends the accumulation when the output of the monitoring photodiode first exceeds the predetermined threshold among the plurality of photoelectric conversion element arrays is output. In addition, each of the photoelectric conversion element arrays ends the accumulation in an accumulation time when the output of the monitoring photodiode corresponding to each of the photoelectric conversion element arrays is equal to or more than a predetermined threshold, and the charge reset unit receives a plurality of the output of the first to the monitor photodiode among the photoelectric conversion element arrays corresponding to the accumulation end of the photoelectric conversion element array to terminate the accumulation becomes larger than a predetermined threshold value In response to the output of the signal, a reset signal is output in common to all of the plurality of photoelectric conversion element arrays to release the reset of the charge storage unit, and the charge transfer unit releases the reset by the charge reset unit, Transferring the charge from the light receiving unit to the charge storage unit after each storage is completed in an accumulation time in which the outputs of the monitoring photodiodes corresponding to the plurality of photoelectric conversion element arrays are equal to or greater than a predetermined threshold value , respectively. Features.

また、本発明に係る焦点検出装置によれば、撮影画面内における複数の測距点の焦点状態を検出可能な焦点検出装置において、蓄積開始時点では電荷蓄積部のリセットを解除せずに、複数の光電変換素子列のうちで最初の蓄積終了を検出したタイミングで電荷蓄積部のリセットを解除するようにしたので、電荷蓄積部に対する電荷移送直前のタイミングでリセットを解除させることができ、電荷蓄積部において蓄積開始から蓄積終了までの間に暗電流が増大してしまうことを確実に防止することができ、よって、低雑音化を図り、高精度な焦点検出を可能とすることができるという効果を奏する。特に、電荷リセット部を全ての光電変換素子列に対して共通化し、電荷リセット部が複数の光電変換素子列の全てに共通にリセット信号を出力するように構成することで、必要な信号線の数を最小限とし、配線を容易なものにすることができるという効果を奏する。また、全ての光電変換素子列の蓄積動作を同時に行わせることで、複数の光電変換素子列のうちで最初の蓄積終了を検出したタイミングに基づく全部の光電変換素子列に共通なリセット解除を適正に行うことができる。 Further, according to the focus detection device of the present invention, in the focus detection device capable of detecting the focus state of a plurality of distance measuring points in the shooting screen, a plurality of the charge accumulation units are not released at the start of accumulation without releasing the reset of the charge accumulation unit. Because the reset of the charge storage unit is released at the timing when the first storage end is detected in the photoelectric conversion element array of the above, the reset can be released at the timing immediately before the charge transfer to the charge storage unit, and the charge storage It is possible to reliably prevent the dark current from increasing between the start of storage and the end of storage in the unit, and thus it is possible to achieve low noise and enable highly accurate focus detection. Play. In particular, the charge reset unit is made common to all photoelectric conversion element arrays, and the charge reset unit is configured to output a reset signal in common to all of the plurality of photoelectric conversion element arrays. There is an effect that the number can be minimized and wiring can be made easy. In addition, by performing the accumulation operation of all the photoelectric conversion element arrays at the same time, it is possible to properly cancel the reset common to all the photoelectric conversion element arrays based on the timing when the first accumulation end is detected among the plurality of photoelectric conversion element arrays. Can be done.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る焦点検出装置の最良の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。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a focus detection apparatus according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

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周りの構成例に概略機構を含めて示すブロック図である。ここでは、ＴＴＬ位相差ＡＦ方式を一眼レフレックスカメラに適用した場合の例を示している。本実施の形態のカメラシステムは、図１に示すように、交換レンズ１０１とカメラボディ１１０とを備える。 FIG. 1 is a block diagram including a schematic mechanism in a configuration example around an AF of a camera system to which a multi-AF focus detection apparatus according to the present embodiment is applied. Here, an example in which the TTL phase difference AF method is applied to a single-lens reflex camera is shown. As shown in FIG. 1, the camera system of the present embodiment includes an interchangeable lens 101 and a camera body 110.

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に着脱自在である。交換レンズ１０１は、内部に、撮影レンズ１０２とレンズ駆動部１０３とレンズＣＰＵ１０４とを備える。 The interchangeable lens 101 is detachable from the camera body 110 via a camera mount (not shown) provided on the front surface of the camera body 110. The interchangeable lens 101 includes a photographing lens 102, a lens driving unit 103, and a lens CPU 104 therein.

撮影レンズ１０２は、撮像光学系に含まれる焦点調節用レンズであり、レンズ駆動部１０３内の図示しないモータによってその光軸方向（図１中に示す矢印方向）に駆動される。ここで、実際の撮像光学系は、複数枚のレンズの組合せで構成されているが、図１では撮影レンズ１０２のみを図示している。レンズ駆動部１０３は、モータとその駆動回路（モータドライバ）とにより構成されている。レンズＣＰＵ１０４は、レンズ駆動部１０３の制御などを司る制御回路であり、通信コネクタ１０５を介してカメラボディ１１０内のＡＦコントローラ１２１と通信可能に構成されている。このレンズＣＰＵ１０４からＡＦコントローラ１２１へは、例えばレンズＣＰＵ１０４に予め記憶された撮影レンズ１０２の製造ばらつき情報や収差情報などのレンズデータが通信される。 The photographing lens 102 is a focus adjusting lens included in the imaging optical system, and is driven in the optical axis direction (the arrow direction shown in FIG. 1) by a motor (not shown) in the lens driving unit 103. Here, the actual imaging optical system is composed of a combination of a plurality of lenses, but only the photographing lens 102 is shown in FIG. The lens driving unit 103 includes a motor and its driving circuit (motor driver). The lens CPU 104 is a control circuit that controls the lens driving unit 103 and the like, and is configured to be able to communicate with the AF controller 121 in the camera body 110 via the communication connector 105. For example, lens data such as manufacturing variation information and aberration information of the photographing lens 102 stored in advance in the lens CPU 104 is communicated from the lens CPU 104 to the AF controller 121.

一方、カメラボディ１１０内においては、撮影レンズ１０２の光軸上に位置させてメインミラー１１１が設けられている。このメインミラー１１１は、中央部がハーフミラーで構成され、可動ミラーとして回動可能に設けられている。メインミラー１１１が図１に示すようなダウン位置にあるときには、交換レンズ１０１内の撮影レンズ１０２を介してカメラボディ１１０内に入射した図示しない被写体からの光束の一部がこのメインミラー１１１で反射されて、フォーカシングスクリーン１１２、ペンタプリズム１１３を介して接眼レンズ１１４に至る。これにより、図示しない被写体の状態を観察することができる。 On the other hand, a main mirror 111 is provided in the camera body 110 so as to be positioned on the optical axis of the photographing lens 102. The main mirror 111 is formed of a half mirror at the center, and is rotatably provided as a movable mirror. When the main mirror 111 is in the down position as shown in FIG. 1, a part of a light beam from a subject (not shown) that enters the camera body 110 via the photographing lens 102 in the interchangeable lens 101 is reflected by the main mirror 111. Then, it reaches the eyepiece lens 114 through the focusing screen 112 and the pentaprism 113. Thereby, it is possible to observe the state of a subject (not shown).

また、メインミラー１１１に入射した光束の一部は、ハーフミラー部を透過し、メインミラー１１１の背面に配設されたサブミラー１１５で反射されて自動焦点検出（ＡＦ）を行うためのＡＦ光学系に導かれる。ＡＦ光学系は、コンデンサレンズ１１６と全反射ミラー１１７と２対の絞りを構成するセパレータ絞り１１８と２対の再結像レンズを構成するセパレータレンズ１１９とによって構成されている。 In addition, a part of the light beam incident on the main mirror 111 is transmitted through the half mirror part and reflected by the sub mirror 115 disposed on the back surface of the main mirror 111 to perform auto focus detection (AF). Led to. The AF optical system includes a condenser lens 116, a total reflection mirror 117, a separator diaphragm 118 that forms two pairs of diaphragms, and a separator lens 119 that forms two pairs of re-imaging lenses.

図２は、ＡＦ光学系の２次結像系を模式的に示す斜視図であり、図３は、撮影画面内の複数の測距点（焦点検出領域）の様子を示す説明図である。サブミラー１１５で反射された光束は、１次結像面上に結像される。１次結像面上に結像された被写体の光束は、コンデンサレンズ１１６によって集光され、全反射ミラー１１７で全反射された後、セパレータレンズ１１９によって分割及び集光されてＡＦ光学系の後方に配設されたＡＦセンサ１２０の所定領域に入射する。ここで、ＡＦセンサ１２０は、例えば図３に示すような撮影画面１３１内の複数の測距点Ｐ１〜Ｐ２３の焦点状態を検出可能なものを想定している（ＡＦセンサ１２０については後述する）。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing a secondary image forming system of the AF optical system, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the state of a plurality of distance measuring points (focus detection areas) in the photographing screen. The light beam reflected by the sub mirror 115 forms an image on the primary image forming surface. The light beam of the subject imaged on the primary imaging surface is condensed by the condenser lens 116, totally reflected by the total reflection mirror 117, and then divided and condensed by the separator lens 119 to be behind the AF optical system. Is incident on a predetermined area of the AF sensor 120 disposed in the center. Here, the AF sensor 120 is assumed to be capable of detecting the focus state of a plurality of distance measuring points P1 to P23 in the photographing screen 131 as shown in FIG. 3, for example (the AF sensor 120 will be described later). .

以上は、ＴＴＬ位相差検出方式による焦点検出方法であって、２対のセパレータ絞り１１８と、１次結像面に関して光学的に共役である撮影レンズ１０２の２対の瞳領域を通過する光束を、ＡＦセンサ１２０で受光する。 The above is a focus detection method based on the TTL phase difference detection method, in which light beams passing through two pairs of pupil regions of the two pairs of separator diaphragms 118 and the imaging lens 102 that is optically conjugate with respect to the primary imaging plane are used. The AF sensor 120 receives light.

ＡＦセンサ１２０においては、被写体からの光束が光電変換によってアナログ電気信号に変換される。ＡＦセンサ１２０の出力は、焦点検出部であるＡＦコントローラ１２１に入力されてデフォーカス量の演算が行われる。このＡＦコントローラ１２１の動作制御は、システムコントローラ１２２によって行われる。 In the AF sensor 120, the light flux from the subject is converted into an analog electric signal by photoelectric conversion. The output of the AF sensor 120 is input to the AF controller 121, which is a focus detection unit, and the defocus amount is calculated. The operation control of the AF controller 121 is performed by the system controller 122.

また、ＡＦコントローラ１２１で得られたデフォーカス量は、レンズＣＰＵ１０４に通信される。レンズＣＰＵ１０４は、通信されたデフォーカス量に基づいて撮影レンズ１０２を駆動するためのモータ駆動量を演算する。演算されたモータ駆動量に基づいてレンズ駆動部１０３を介して撮影レンズ１０２が合焦駆動される。 Further, the defocus amount obtained by the AF controller 121 is communicated to the lens CPU 104. The lens CPU 104 calculates a motor drive amount for driving the photographing lens 102 based on the communicated defocus amount. The taking lens 102 is driven to focus through the lens driving unit 103 based on the calculated motor driving amount.

また、図１において、メインミラー１１１が撮影レンズ１０２の光路上から退避するアップ位置にあるときには、撮影レンズ１０２を介して入射した被写体からの光束が撮像素子１２３に結像して光電変換される。撮像素子１２３で得られた信号がシステムコントローラ１２２に入力され、所定の画像処理が施される。 In FIG. 1, when the main mirror 111 is at the up position where it is retracted from the optical path of the photographic lens 102, the light flux from the subject incident through the photographic lens 102 forms an image on the image sensor 123 and is photoelectrically converted. . A signal obtained by the image sensor 123 is input to the system controller 122 and subjected to predetermined image processing.

次に、ＡＦセンサ１２０について説明する。図４は、図３に示したような２３点の測距点Ｐ１〜Ｐ２３の焦点状態を検出するためのセンサ配置例を示す模式図である。本実施の形態のＡＦセンサ１２０は、撮影画面１３１の水平方向に沿って配置された水平方向基準部センサ群１２１ａ−１および水平方向参照部センサ群１２１ａ−２と、撮影画面１３１の垂直方向に沿って配置された垂直方向基準部センサ群１２１ｂ−１および垂直方向参照部センサ群１２１ｂ−２との４つのセンサ群によって構成されている。なお、水平方向基準部センサ群１２１ａ−１と水平方向参照部センサ群１２１ａ−２とが対をなし、垂直方向基準部センサ群１２１ｂ−１と垂直方向参照部センサ群１２１ｂ−２とが対をなしている。このような２対のセンサ群の配置構成により、図３に示したような２３点の測距点Ｐ１〜Ｐ２３の全ての焦点状態の検出が可能とされ、焦点検出精度の向上が図られている。 Next, the AF sensor 120 will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing a sensor arrangement example for detecting the focus states of the 23 distance measuring points P1 to P23 as shown in FIG. The AF sensor 120 of the present embodiment includes a horizontal reference unit sensor group 121 a-1 and a horizontal reference unit sensor group 121 a-2 arranged along the horizontal direction of the shooting screen 131, and a vertical direction of the shooting screen 131. The vertical direction reference part sensor group 121b-1 and the vertical direction reference part sensor group 121b-2 are arranged along the four sensor groups. The horizontal direction reference part sensor group 121a-1 and the horizontal direction reference part sensor group 121a-2 make a pair, and the vertical direction reference part sensor group 121b-1 and the vertical direction reference part sensor group 121b-2 make a pair. There is no. With such an arrangement configuration of the two pairs of sensor groups, it is possible to detect all of the focus states of the 23 distance measuring points P1 to P23 as shown in FIG. 3 and to improve the focus detection accuracy. Yes.

また、各一対のセンサ群における基準部の画素列からの出力は、図４に示すように参照部の画素列が配置された側とは反対側、すなわち参照部の画素列の存在しない側に向けて順次出力されるように出力部が構成されている。同様に、参照部の画素列からの出力は、基準部の画素列が配置された側とは反対側に向けて順次出力されるように出力部が構成されている。 Further, as shown in FIG. 4, the output from the pixel column of the reference unit in each pair of sensor groups is on the side opposite to the side where the pixel column of the reference unit is arranged, that is, the side where the pixel column of the reference unit does not exist. The output unit is configured so as to output sequentially. Similarly, the output unit is configured so that the output from the pixel column of the reference unit is sequentially output toward the side opposite to the side where the pixel column of the standard unit is arranged.

ここで、水平方向基準部センサ群１２１ａ−１と水平方向参照部センサ群１２１ａ−２とは、図３に示す２３点の測距点Ｐ１〜Ｐ２３の水平方向の配列に対応させて、それぞれ５個の画素列からなるラインセンサと４個の画素列からなるラインセンサとが交互に配置された２３個の画素列から構成されている。また、垂直方向基準部センサ群１２１ｂ−１と垂直方向参照部センサ群１２１ｂ−２とは、図３に示す２３点の測距点Ｐ１〜Ｐ２３の垂直方向の配列に対応させて、それぞれ３個の画素列からなるラインセンサと２個の画素列からなるラインセンサとが交互に配置された２３個の画素列から構成されている。なお、測距点に対応する複数の画素列（電荷蓄積型の光電変換素子列）を、以下必要に応じて、「アイランド」と称する。したがって、２３点の測距点Ｐ１〜Ｐ２３を有する本実施の形態のＡＦセンサ１２０全体のアイランド数は、２３である。 Here, the horizontal direction reference part sensor group 121a-1 and the horizontal direction reference part sensor group 121a-2 correspond to the horizontal arrangement of the 23 distance measuring points P1 to P23 shown in FIG. The line sensor is composed of 23 pixel columns in which line sensors composed of a plurality of pixel columns and line sensors composed of four pixel columns are alternately arranged. In addition, the vertical direction reference part sensor group 121b-1 and the vertical direction reference part sensor group 121b-2 each correspond to the vertical arrangement of the 23 distance measuring points P1 to P23 shown in FIG. The line sensor is composed of 23 pixel columns in which line sensors composed of two pixel columns and line sensors composed of two pixel columns are alternately arranged. In addition, a plurality of pixel rows (charge storage type photoelectric conversion element rows) corresponding to the distance measuring points are hereinafter referred to as “islands” as necessary. Therefore, the total number of islands of the AF sensor 120 of the present embodiment having 23 distance measuring points P1 to P23 is 23.

図５は、図４に示すようなＡＦセンサ１２０における制御系の構成例を示す概略ブロック図である。水平方向基準部センサ群１２１ａ−１、水平方向参照部センサ群１２１ａ−２、垂直方向基準部センサ群１２１ｂ−１、および垂直方向参照部センサ群１２１ｂ−２に対しては、それぞれ、積分制御回路１５１、電荷リセット回路１５２、およびＴＧ１生成回路１５３が接続されている。 FIG. 5 is a schematic block diagram showing a configuration example of a control system in the AF sensor 120 as shown in FIG. For the horizontal direction reference part sensor group 121a-1, the horizontal direction reference part sensor group 121a-2, the vertical direction reference part sensor group 121b-1, and the vertical direction reference part sensor group 121b-2, an integration control circuit is provided. 151, the charge reset circuit 152, and the TG1 generation circuit 153 are connected.

ここで、電荷リセット部として設けられた電荷リセット回路１５２は、各センサ群中に含まれる後述の電荷蓄積部に存在する電荷をリセットするためのリセット信号φＲＳを出力するものであるが、本実施の形態では、電荷リセット回路１５２は、水平方向基準部センサ群１２１ａ−１、水平方向参照部センサ群１２１ａ−２、垂直方向基準部センサ群１２１ｂ−１、および垂直方向参照部センサ群１２１ｂ−２に含まれる全ての画素列に対してリセット信号φＲＳが共通に出力されるように配線されている。また、後述するフォトダイオードから電荷蓄積部に電荷を移送するためのパルス信号ＴＧ１を生成し、転送スイッチとともに電荷移送部を構成するＴＧ１生成回路１５３の出力は、水平方向基準部センサ群１２１ａ−１、水平方向参照部センサ群１２１ａ−２、垂直方向基準部センサ群１２１ｂ−１、および垂直方向参照部センサ群１２１ｂ−２の各内部の画素列に対応して独立して出力される。また、蓄積制御部として設けられた積分制御回路１５１は、水平方向基準部センサ群１２１ａ−１、水平方向参照部センサ群１２１ａ−２、垂直方向基準部センサ群１２１ｂ−１、および垂直方向参照部センサ群１２１ｂ−２の各内部の画素列に対応した出力を取得する。 Here, the charge reset circuit 152 provided as a charge reset unit outputs a reset signal φRS for resetting a charge existing in a charge storage unit (described later) included in each sensor group. In the embodiment, the charge reset circuit 152 includes the horizontal direction reference part sensor group 121a-1, the horizontal direction reference part sensor group 121a-2, the vertical direction reference part sensor group 121b-1, and the vertical direction reference part sensor group 121b-2. Are wired so that the reset signal φRS is output in common to all the pixel columns included in. Further, a pulse signal TG1 for transferring charges from a photodiode, which will be described later, to the charge storage unit is generated, and the output of the TG1 generation circuit 153 that constitutes the charge transfer unit together with the transfer switch is the horizontal reference unit sensor group 121a-1. Are output independently corresponding to the respective internal pixel columns of the horizontal direction reference part sensor group 121a-2, the vertical direction reference part sensor group 121b-1, and the vertical direction reference part sensor group 121b-2. The integration control circuit 151 provided as an accumulation control unit includes a horizontal reference unit sensor group 121a-1, a horizontal reference unit sensor group 121a-2, a vertical reference unit sensor group 121b-1, and a vertical reference unit. An output corresponding to each internal pixel column of the sensor group 121b-2 is acquired.

図６は、ＡＦセンサ１２０中の一部、例えば水平方向基準部センサ群１２１ａ−１および水平方向参照部センサ群１２１ａ−２中のそれぞれ５個の画素列からなるラインセンサ部分を抽出して、そのセンサ回路構成例を示す図である。なお、図６中に示すアイランドｎは、図４中のアイランドｎに対応している。ここで、本実施の形態では、焦点検出精度の向上のため、１つの画素列（アイランド）当り、２つのラインセンサ２０１，２０２が千鳥状に配置されて構成されている。すなわち、２つのラインセンサ２０１，２０２のうち、ラインセンサ２０２はラインセンサ２０１に対して１／２画素分ずらして配置されている。このように千鳥配置された２ライン分のラインセンサ２０１，２０２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ができる。 FIG. 6 shows a part of the AF sensor 120, for example, a line sensor portion consisting of five pixel columns in the horizontal reference portion sensor group 121a-1 and the horizontal reference portion sensor group 121a-2. It is a figure which shows the example of a sensor circuit structure. Note that the island n shown in FIG. 6 corresponds to the island n in FIG. Here, in this embodiment, in order to improve focus detection accuracy, two line sensors 201 and 202 are arranged in a staggered manner per pixel row (island). That is, of the two line sensors 201 and 202, the line sensor 202 is arranged with a shift of ½ pixel with respect to the line sensor 201. Correlation is calculated in each of the line sensors 201 and 202 for two lines arranged in a staggered manner in this manner, the image shift amount is calculated, and an average value of the two image shift amounts is taken, thereby obtaining sensor noise (mainly shot shots). Noise) can be reduced to 1 / (√2) times, and the amount of error appearing in one pixel period can be reduced.

また、ラインセンサ２０２には、モニタ用のフォトダイオード２０４が配置されている。また、ラインセンサ２０１中の各画素列（アイランド）は、図６に示すように、それぞれが画素を構成する複数のフォトダイオード２０１−１と、電荷蓄積部２０１−２と、転送スイッチ２０１−３と、電荷転送路２０５とからなる。ラインセンサ２０２中の各画素列（アイランド）も同様である。 The line sensor 202 is provided with a monitoring photodiode 204. Further, as shown in FIG. 6, each pixel column (island) in the line sensor 201 includes a plurality of photodiodes 201-1 that constitute a pixel, a charge storage unit 201-2, and a transfer switch 201-3. And a charge transfer path 205. The same applies to each pixel column (island) in the line sensor 202.

ここで、モニタ用のフォトダイオード２０４は、各画素列（アイランド）のフォトダイオード２０１−１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、アイランド単位で設けられている。モニタ用のフォトダイオード２０４の出力が入力される積分制御回路１５１は、モニタ用のフォトダイオード２０４の出力が予め設定された所定の閾値以上になったか否かを判定し、所定の閾値以上になった場合には電荷蓄積動作（積分動作）を終了させる信号を出力する。本実施の形態の積分制御回路１５１は、画素列（アイランド）毎のモニタ用のフォトダイオード２０４の出力に基づきそれぞれのフォトダイオード２０１−１の蓄積終了を判定することで、全ての画素列のうちで最初に蓄積終了した画素列およびその蓄積終了タイミングを認識し得る機能を有する。なお、積分制御回路１５１は、モニタ用のフォトダイオード２０４の出力が所定の閾値に達しない場合であっても、所定の積分時間が経過した場合にも電荷蓄積動作（積分動作）を終了させる信号を出力する。また、電荷蓄積動作を終了させるための閾値や積分時間は変更可能である。 Here, the monitoring photodiode 204 performs a monitoring operation for controlling the accumulation time of the photodiode 201-1 of each pixel row (island), and the same accumulation time is applied to pixels in the same island. In order to control so as to become, it is provided in units of islands. The integration control circuit 151 to which the output of the monitoring photodiode 204 is input determines whether or not the output of the monitoring photodiode 204 is equal to or higher than a predetermined threshold value, and is equal to or higher than the predetermined threshold value. In the case of a failure, a signal for terminating the charge accumulation operation (integration operation) is output. The integration control circuit 151 according to the present embodiment determines the end of accumulation of each photodiode 201-1 based on the output of the monitoring photodiode 204 for each pixel column (island), so that all the pixel columns Thus, it has a function capable of recognizing the pixel column which has been accumulated for the first time and its accumulation end timing. The integration control circuit 151 is a signal for ending the charge accumulation operation (integration operation) even when the predetermined integration time has elapsed even when the output of the monitoring photodiode 204 does not reach the predetermined threshold value. Is output. Further, the threshold value and the integration time for ending the charge accumulation operation can be changed.

また、画素単位で設けられたこれらフォトダイオード２０１−１は、該フォトダイオード２０１−１に入射した被写体の光束の光量に応じた光電荷が得られるもので、撮像レンズ１０２の異なる瞳領域を通過した光束を受光して受光量に応じた電荷を発生する受光部を構成する。また、電荷蓄積部２０１−２は、それぞれのフォトダイオード２０１−１で得られた光電荷を一時的に蓄積する。ここで、電荷蓄積部２０１−２の不要電荷のリセットは、電荷蓄積部２０１−２に対する電荷リセット回路１５２からのリセット信号φＲＳをＨレベルにすることにより実行される。 The photodiodes 201-1 provided in units of pixels can obtain photocharges corresponding to the amount of light flux of the subject incident on the photodiodes 201-1 and pass through different pupil regions of the imaging lens 102. A light receiving unit that receives the received light flux and generates a charge corresponding to the amount of received light is configured. Further, the charge storage unit 201-2 temporarily stores the photocharges obtained by the respective photodiodes 201-1. Here, the resetting of the unnecessary charge of the charge storage unit 201-2 is executed by setting the reset signal φRS from the charge reset circuit 152 to the charge storage unit 201-2 to the H level.

そして、モニタ用のフォトダイオード２０４の出力に基づき各アイランドのフォトダイオード２０１−１の蓄積終了タイミングでＴＧ１生成回路１５３が発生するパルス信号ＴＧ１が入力された場合に、同一アイランド内の各フォトダイオード２０１−１に蓄積されている電荷を対応するアイランド用の電荷蓄積部２０１−２に移送させる。電荷蓄積部２０１−２の出力側には、転送スイッチ２０１−３を介して電荷転送路２０５が接続され、電荷蓄積部２０１−２に蓄積された電荷を、不図示の所定のタイミングで一気に出力させ、電荷転送路２０５に移送させる。 Then, when a pulse signal TG1 generated by the TG1 generation circuit 153 is input at the accumulation end timing of the photodiode 201-1 of each island based on the output of the monitoring photodiode 204, each photodiode 201 in the same island. -1 is transferred to the corresponding island charge storage unit 201-2. A charge transfer path 205 is connected to the output side of the charge storage unit 201-2 via a transfer switch 201-3, and the charge stored in the charge storage unit 201-2 is output at a predetermined timing (not shown). And transferred to the charge transfer path 205.

電荷転送路２０５の出力側には、所定のシフトクロックが印加される毎に、光電荷が１画素ずつ転送される電荷・電圧変換アンプ２０６が設けられている。電荷・電圧変換アンプ２０６の出力側には、増幅回路２０７、出力選択回路２０８が順に設けられている。電荷・電圧変換アンプ２０６で変換された電圧信号は、増幅回路２０７において所定の増幅率（例えば、１倍、２倍、４倍、８倍の何れかが選択される）で増幅された後、出力選択回路２０８に入力される。出力選択回路２０８においては、画素単位で入力された電圧信号を、例えば図示しない温度センサで検出された温度に基づいて温度補償した後、出力電圧ＶＮとして端子ＶＮより後段のＡＦコントローラ１２１に出力する。 On the output side of the charge transfer path 205, there is provided a charge / voltage conversion amplifier 206 that transfers the photo charge one pixel at a time each time a predetermined shift clock is applied. On the output side of the charge / voltage conversion amplifier 206, an amplifier circuit 207 and an output selection circuit 208 are provided in this order. The voltage signal converted by the charge / voltage conversion amplifier 206 is amplified by the amplification circuit 207 at a predetermined amplification factor (for example, one of 1, 2, 4, or 8 is selected) Input to the output selection circuit 208. In the output selection circuit 208, the voltage signal input in units of pixels is compensated for temperature based on, for example, a temperature detected by a temperature sensor (not shown), and then output as an output voltage VN to the AF controller 121 downstream from the terminal VN. .

ここで、本実施の形態の焦点検出装置の動作制御例を、従来の動作制御例と対比して説明する。図７は、本実施の形態の動作制御例を示す概略タイムチャートであり、図８は、従来の動作制御例を示す概略タイムチャートである。なお、図７および図８中、“ＴＧ１（Island α）”は、最初に蓄積終了したアイランドを示し、“ＴＧ１（Island β）”は、その他のアイランドを示している。 Here, an operation control example of the focus detection apparatus of the present embodiment will be described in comparison with a conventional operation control example. FIG. 7 is a schematic time chart showing an example of operation control of the present embodiment, and FIG. 8 is a schematic time chart showing an example of conventional operation control. In FIG. 7 and FIG. 8, “TG1 (Island α)” indicates the first island where accumulation is completed, and “TG1 (Island β)” indicates the other islands.

まず、蓄積動作の開始においては、蓄積動作を全アイランド同時に開始させるものであり、全アイランドに対してＴＧ１生成回路１５３からパルス信号ＴＧ１を一斉に出力する。このパルス信号ＴＧ１は、フォトダイオード２０１−１から電荷蓄積部２０１−２に電荷を移送させるための信号である。ここで、従来は、図８に示すように、このような蓄積動作開始のタイミングで、リセット信号φＲＳを解除（Ｌレベルに切換え）し、電荷蓄積部２０１−２の電荷リセットを解除するようにしている。これにより、蓄積動作開始後のフォトダイオード２０１−１への電荷蓄積中も電荷蓄積部２０１−２の暗電流が増え続けることとなっている。 First, at the start of the accumulation operation, the accumulation operation is started simultaneously for all islands, and the pulse signal TG1 is simultaneously output from the TG1 generation circuit 153 to all islands. The pulse signal TG1 is a signal for transferring charges from the photodiode 201-1 to the charge storage unit 201-2. Here, conventionally, as shown in FIG. 8, the reset signal φRS is canceled (switched to the L level) at the timing of such accumulation operation start, and the charge reset of the charge accumulation unit 201-2 is canceled. ing. As a result, the dark current of the charge storage unit 201-2 continues to increase even during the charge storage in the photodiode 201-1 after the start of the storage operation.

これに対して、本実施の形態では、図７に示すように、蓄積開始時点では、電荷リセット部１５２は、リセット信号φＲＳを解除せず、電荷蓄積部２０１−２に対する電荷移送直前ｔｈのタイミングである蓄積終了タイミングでリセット信号φＲＳを解除し、電荷蓄積部２０１−２の電荷リセットを解除する。特に、本実施の形態では、積分制御回路１５１による監視制御の下、全アイランド中で最初に蓄積終了したアイランドαが検出された場合、他のアイランドβの蓄積終了の如何に関係なく、アイランドαの蓄積終了タイミングで、電荷リセット部１５２は全アイランド用の電荷蓄積部２０１−２に対するリセット信号φＲＳを解除する。すなわち、電荷蓄積部２０１−２は、蓄積開始時から最初の蓄積終了時までの間も、リセット状態（Ｈレベル）にあり、電荷蓄積部２０１−２内の不要な電荷を掃き出す状態にある。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, at the start of accumulation, the charge reset unit 152 does not release the reset signal φRS, and the timing just before th charge transfer to the charge accumulation unit 201-2. The reset signal φRS is released at the accumulation end timing, and the charge reset of the charge storage unit 201-2 is released. In particular, in the present embodiment, when the island α that is first accumulated in all the islands is detected under the monitoring control by the integration control circuit 151, the island α regardless of whether the accumulation of the other islands β is completed. The charge reset unit 152 releases the reset signal φRS for the charge storage unit 201-2 for all islands at the accumulation end timing. That is, the charge storage unit 201-2 is in a reset state (H level) from the start of storage to the end of the first storage and is in a state of sweeping out unnecessary charges in the charge storage unit 201-2.

蓄積終了タイミングに基づく電荷蓄積部２０１−２の電荷リセットの解除後、ＴＧ１生成回路１５３は、アイランド毎に電荷移送用のパルス信号ＴＧ１を順次出力し、フォトダイオード２０１−１から電荷蓄積部２０１−２に電荷を移送させる。電荷移送後、転送スイッチ２０１−３が閉じられ、電荷蓄積部２０１−２に蓄積された光電荷が電荷転送路２０５に転送され、前述した以後の処理が実行される。 After releasing the charge reset of the charge storage unit 201-2 based on the accumulation end timing, the TG1 generation circuit 153 sequentially outputs a pulse signal TG1 for charge transfer for each island, and the charge storage unit 201- 2 to transfer the charge. After the charge transfer, the transfer switch 201-3 is closed, the photocharge stored in the charge storage unit 201-2 is transferred to the charge transfer path 205, and the subsequent processing described above is executed.

このように、本実施の形態によれば、電荷リセット回路１５２による電荷蓄積部２０１−２のリセット解除のタイミングを、蓄積開始時点ではなく、電荷移送直前である蓄積終了時点としているので、図７中に示す時間ｔａの間は、電荷蓄積部２０１−２はリセット状態を継続しているため暗電流が増え続けることがなく、電荷蓄積部２０１−２での暗電流の発生に抑え、低雑音化を図ることができる。特に、最初に蓄積終了したアイランドαの電荷蓄積部２０１−２に関しては、暗電流の発生を最小限に抑えることができ、他のアイランドβの電荷蓄積部２０１−２に関しても、上記蓄積終了時点から自己の電荷蓄積部２０１−２への電荷移送開始までの間の暗電流発生だけに抑えることができる。 As described above, according to the present embodiment, the reset release timing of the charge accumulation unit 201-2 by the charge reset circuit 152 is not the accumulation start time but the accumulation end time immediately before the charge transfer. During the time ta shown in the figure, since the charge storage unit 201-2 continues the reset state, the dark current does not continue to increase, and the generation of the dark current in the charge storage unit 201-2 is suppressed, and the low noise Can be achieved. In particular, the generation of dark current can be minimized with respect to the charge accumulation unit 201-2 of the island α that has been first accumulated, and the accumulation end point of the charge accumulation unit 201-2 of the other island β can also be minimized. To the generation of dark current from the start of charge transfer to its own charge storage unit 201-2.

ここで、個々のアイランド毎に蓄積終了時点を判断し、電荷蓄積部２０１−２に対して個別にリセット信号φＲＳの信号線を設けておき、それぞれの蓄積終了時点で個別にリセット信号φＲＳを解除するようにすれば、全てのアイランドの電荷蓄積部２０１−２の暗電流を最小限に抑えることができる。もっとも、この場合、アイランドの数だけ、リセット信号線の配線が必要となり、配線が複雑となるので、本実施の形態のように、電荷リセット回路１５２が全てのアイランドの電荷蓄積部２０１−２に対して１本の共通のリセット信号線を通じてリセット信号φＲＳを出力させることにより、リセット信号線の数を最小限とすることが望ましい。 Here, the accumulation end point is determined for each island, and a signal line for the reset signal φRS is individually provided for the charge storage unit 201-2, and the reset signal φRS is individually released at the end of each accumulation. By doing so, it is possible to minimize the dark current of the charge storage portions 201-2 of all the islands. In this case, however, the reset signal lines need to be wired by the number of islands, and the wiring becomes complicated. Therefore, as in this embodiment, the charge reset circuit 152 is connected to the charge storage units 201-2 of all the islands. On the other hand, it is desirable to minimize the number of reset signal lines by outputting the reset signal φRS through one common reset signal line.

本発明の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周りの構成例に概略機構を含めて示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example around an AF of a camera system to which a multi-AF focus detection apparatus according to an embodiment of the present invention is applied, including a schematic mechanism. ＡＦ光学系の２次結像系を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the secondary image formation system of AF optical system. 撮影画面内の複数の測距点の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the some ranging point in an imaging | photography screen. 図３に示した測距点の焦点状態を検出するためのセンサ配置例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of sensor arrangement | positioning for detecting the focus state of the ranging point shown in FIG. 図４に示すＡＦセンサにおける制御系の構成例を示す概略ブロック図である。FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a control system in the AF sensor illustrated in FIG. 4. ＡＦセンサの水平方向基準部センサ群および水平方向参照部センサ群中のそれぞれ５個の画素列からなるラインセンサ部分を抽出して、そのセンサ回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a sensor circuit structure which extracts the line sensor part which consists of each 5 pixel rows in the horizontal direction reference | standard part sensor group and horizontal direction reference part sensor group of AF sensor. 本実施の形態の動作制御例を示す概略タイムチャートである。It is a schematic time chart which shows the example of operation control of this Embodiment. 従来の動作制御例を示す概略タイムチャートである。It is a schematic time chart which shows the example of the conventional operation control.

Explanation of symbols

１０２撮影レンズ
１２１ＡＦコントローラ
１３１撮影画面
１５１積分制御回路
１５２電荷リセット回路
１５３ＴＧ１生成回路
２０１−１フォトダイオード
２０１−２電荷蓄積部
２０１−３転送スイッチ 102 photographing lens 121 AF controller 131 photographing screen 151 integration control circuit 152 charge reset circuit 153 TG1 generation circuit 201-1 photodiode 201-2 charge storage unit 201-3 transfer switch

Claims

A light receiving unit that receives a light beam that has passed through different pupil regions of the photographic lens and generates a charge corresponding to the amount of light received, a charge storage unit that stores the charge generated in the light receiving unit, and a charge generated in the light receiving unit A charge transfer unit that transfers to the charge storage unit, and a charge reset unit that resets the charge present in the charge storage unit, each corresponding to a plurality of focus detection areas set in the imaging screen A plurality of charge storage type photoelectric conversion element arrays provided, and a monitor photodiode disposed in the vicinity of each of the plurality of photoelectric conversion element arrays for monitoring the accumulation amount of each photoelectric conversion element array. focus detection based a storage control unit for controlling the storage operation of the plurality of the photoelectric conversion element arrays, the output corresponding to sequentially transferred are accumulated charge from the plurality of photoelectric conversion element arrays according to the output of the photodiode A focus detection apparatus comprising: a focus detection unit, the performing,
The accumulation control unit starts accumulation operation of the plurality of photoelectric conversion element arrays at the same time, and first ends the accumulation when the output of the monitoring photodiode exceeds a predetermined threshold among the plurality of photoelectric conversion element arrays. Outputs a signal corresponding to the end of accumulation of the photoelectric conversion element array, and ends each accumulation in an accumulation time when the output of the monitoring photodiode corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion element arrays exceeds a predetermined threshold value Let
The charge reset unit first ends the accumulation of the photoelectric conversion element array in which the output of the monitoring photodiode exceeds a predetermined threshold among the plurality of photoelectric conversion element arrays from the accumulation control unit and ends the accumulation. In response to the output of the corresponding signal, a reset signal is output in common to all of the plurality of photoelectric conversion element arrays to release the reset of the charge storage unit,
The charge transfer unit cancels resetting by the charge reset unit, and ends each accumulation in an accumulation time in which the output of the monitoring photodiode corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion element arrays is equal to or greater than a predetermined threshold value . A focus detection apparatus that transfers charges from the light receiving unit to the charge storage unit later.