專利名稱：焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域中的聚焦?fàn)顟B(tài)的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置。
技術(shù)背景作為一種用于自動(dòng)聚焦攝像機(jī)的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，已知有相位差撿測(cè)系統(tǒng)的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置。在相位差檢測(cè)系統(tǒng)中，在光瞳(pupil)分割光學(xué)系統(tǒng)中對(duì)來(lái)自對(duì)象的通過(guò)主光學(xué)系統(tǒng)的不同光路的光通量進(jìn)行分割。所 分割的光通分量在構(gòu)成一對(duì)行傳感器的光電轉(zhuǎn)換元件陣列上成像。根據(jù) 在這些光電轉(zhuǎn)換元件陣列上檢測(cè)到的形成一對(duì)的對(duì)象像的兩個(gè)像間隔， 來(lái)檢測(cè)成像平面中的焦點(diǎn)區(qū)域的聚焦?fàn)顟B(tài)。此外，在相位差檢測(cè)系統(tǒng)的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置中，為了對(duì)位于成像平面 上的較寬區(qū)域中的對(duì)象像進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)設(shè)置多對(duì)光電轉(zhuǎn)換元件陣列以 使其可以對(duì)應(yīng)于成像平面中的多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域從而執(zhí)行對(duì)象像的檢測(cè)。也 提出了這種能夠執(zhí)行所謂的多點(diǎn)焦點(diǎn)檢測(cè)的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置。例如，在日本特開(kāi)平8-286104號(hào)公報(bào)中，對(duì)由基準(zhǔn)部和參照部構(gòu)成 的每一對(duì)(稱為島(island)),執(zhí)行用于聚焦?fàn)顟B(tài)檢測(cè)的電荷累積控制。 在日本特開(kāi)平8-286104號(hào)公報(bào)中，與光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方 向平行地設(shè)置有多個(gè)島，通過(guò)公共傳送路徑來(lái)傳送從各個(gè)島輸出的電荷。這里，當(dāng)與光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方向平行地設(shè)置有多個(gè) 島時(shí)，希望使從各個(gè)島的各個(gè)像素的輸出穩(wěn)定。這里，在日本特開(kāi)平 8-2S6104號(hào)公報(bào)中，將這些島設(shè)置為并不互相緊密接觸、而是相互足夠 分離的狀態(tài)。然而，當(dāng)將這些島設(shè)置為相互分離時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)對(duì)象的 像不能達(dá)到在光電轉(zhuǎn)換元件陣列上提供的焦點(diǎn)區(qū)域的情況。在這種情況 下，存在如下可能不能檢測(cè)到針對(duì)主對(duì)象的聚焦?fàn)顟B(tài)，而檢測(cè)到僅僅 針對(duì)不同于主對(duì)象的對(duì)象的聚焦?fàn)顟B(tài)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，其中，在光電轉(zhuǎn)換元件 陣列的像素的排列方向設(shè)置有多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置可以可靠 且穩(wěn)定地檢測(cè)對(duì)象的像。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置 包括焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其形成多個(gè)對(duì)象像；光電轉(zhuǎn)換元件陣列，其 包括多個(gè)像素，對(duì)由所述焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)形成的所述多個(gè)對(duì)象像中的每一個(gè)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；電荷傳送路徑，其傳送通過(guò)由所述光電轉(zhuǎn)換元件 陣列進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷；以及焦點(diǎn)檢測(cè)部，其基于與由所述 電荷傳送路徑傳送的電荷相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，對(duì)多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)， 其中，在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方向上設(shè)置有與所述多個(gè) 焦點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)有效像素區(qū)域，并且，在所述多個(gè)有效像素區(qū)域之 間設(shè)置有無(wú)效像素區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置 包括焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其形成多個(gè)對(duì)象像；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的每一個(gè)包括多個(gè)像素，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn) 換元件陣列沿像素的排列方向相互平行地排列，并且對(duì)由所述焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)形成的所述多個(gè)對(duì)象像中的每一個(gè)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；多個(gè)電荷傳 送路徑，其被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列，并且傳送通過(guò)由各 個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷；電荷/電壓轉(zhuǎn)換部， 其將通過(guò)各個(gè)電荷傳送路徑傳送到其的電荷轉(zhuǎn)換為電壓，并且輸出所述 電壓；以及焦點(diǎn)檢測(cè)部，其基于從所述電荷池壓轉(zhuǎn)換部輸出的信號(hào)，對(duì) 多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，其中，在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方向上設(shè)置有與所述多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)有效像素區(qū)域，并且， 在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的所述多個(gè)有效像素區(qū)域之間設(shè)置有至少一 個(gè)無(wú)效像素區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置 包括焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其形成多個(gè)對(duì)象像；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的每一個(gè)包括多個(gè)像素，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn) 換元件陣列沿像素的排列方向相互平行地排列，并且對(duì)由所述焦點(diǎn)檢測(cè) 光學(xué)系統(tǒng)形成的所述多個(gè)對(duì)象像中的每一個(gè)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；多個(gè)電荷傳 送路徑，其被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列，并且傳送通過(guò)由各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷；多個(gè)電荷/電壓轉(zhuǎn)換 部，其被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于各個(gè)電荷傳送路徑，將從各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列 傳送的電荷轉(zhuǎn)換為電壓，并且輸出所述電壓；焦點(diǎn)檢測(cè)部，其基于從所 述多個(gè)電荷/電壓轉(zhuǎn)換部輸出的信號(hào)，對(duì)多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，其 中，在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方向上設(shè)置有與所述多個(gè)焦 點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)有效像素區(qū)域，并且，在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的 所述多個(gè)有效像素區(qū)域之間設(shè)置有至少一個(gè)無(wú)效像素區(qū)域。


圖1為示出作為包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的成像裝 置的示例的數(shù)字單透鏡反射攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖， 圖2為通常示出AF光學(xué)系統(tǒng)的二次成像系統(tǒng)的圖； 圖3A為示出距離測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置的示例的圖；圖3B為示出用于檢測(cè)圖3A所示距離測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置中的聚焦?fàn)顟B(tài)的 AF傳感器的光電轉(zhuǎn)換元件陣列的設(shè)置的示例的圖； 圖4為示出行傳感器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖； 圖5為示出MPD電荷檢測(cè)部的結(jié)構(gòu)的電路圖； 圖6為示出AF傳感器中的累積控制操作的時(shí)序圖； 圖7為示出使用監(jiān)視光電二極管的累積控制的概況的圖； 圖8為示出本發(fā)明實(shí)施方式的第一變型例的結(jié)構(gòu)的圖；以及 圖9為示出本發(fā)明實(shí)施方式的第二變型例的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1為示出作為包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的成像裝置的示例的數(shù)字單透鏡反射攝像機(jī)(以下稱為"攝像機(jī)")的結(jié)構(gòu)的圖。 圖1所示的攝像機(jī)包括可交換透鏡101以及攝像機(jī)體110?？山粨Q透鏡101被構(gòu)成為可以通過(guò)設(shè)置在攝像機(jī)體110前部的攝像機(jī)安裝部(未示出)可拆卸地接合到攝像機(jī)體110?？山粨Q透鏡101包括 聚焦透鏡102、透鏡驅(qū)動(dòng)部103和透鏡CPU 104。聚焦透鏡102是包括在 成像光學(xué)系統(tǒng)中用于焦點(diǎn)調(diào)整的透鏡。由透鏡驅(qū)動(dòng)部103沿著聚焦透鏡 102的光軸方向(圖1中的箭頭A方向)來(lái)驅(qū)動(dòng)聚焦透鏡102。這使得聚 焦透鏡102能夠執(zhí)行成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)調(diào)整。結(jié)果，來(lái)自對(duì)象(未示 出)的通過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)的光通量在攝像機(jī)體110中的成像裝置124上 形成聚焦圖像。透鏡驅(qū)動(dòng)部103例如包括由驅(qū)動(dòng)器、超聲電機(jī)等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 該透鏡驅(qū)動(dòng)部103從透鏡CPU 104接收控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)聚焦透鏡102。透鏡CPU 104是用于執(zhí)行對(duì)透鏡驅(qū)動(dòng)部103的控制等的控制電路。 透鏡CPU 104通過(guò)通信連接器105連接到攝像機(jī)體110中的系統(tǒng)控制器 123，從而透鏡CPU 104能夠與控制器123通信。將預(yù)先存儲(chǔ)在例如透鏡 CPU104中的用于計(jì)算散焦量(defocus amount)的各種透鏡數(shù)據(jù)(例如 聚焦透鏡的制造差異信息和聚焦透鏡的偏差信息)發(fā)送到系統(tǒng)控制器 123。攝像機(jī)體110包括主鏡111、取景器(fmder)光學(xué)系統(tǒng)、子鏡U5、 AF光學(xué)系統(tǒng)、溫度傳感器120、 AF傳感器121、 AF控制器122、系統(tǒng)控 制器123和成像裝置124。探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)包括聚焦屏幕112、五棱鏡113 和目鏡114。 AF光學(xué)系統(tǒng)包括聚光透鏡116、全反射鏡117、分光停止部 (separator stop) 118和分光透鏡119。主鏡111是其中央部分由半鏡構(gòu)成的可旋轉(zhuǎn)鏡。當(dāng)處于向下位置(圖 1所示的位置)時(shí)，主鏡111反射從對(duì)象(未示出)通過(guò)可交換透鏡101 入射在攝像機(jī)體內(nèi)部上的光通量的一部分，并透射一部分光通量。主鏡 11所反射的光通量在聚焦屏幕112上成像。五棱鏡113使得在聚焦屏幕 112上形成的對(duì)象像入射在目鏡114上作為直立像。目鏡114放大來(lái)自五 棱鏡113的對(duì)象像，以使得用戶可以觀察對(duì)象像。以這樣的方式，可以觀察對(duì)象(未示出)的狀態(tài)。子鏡115設(shè)置在主鏡111的半鏡部分的背面，并沿著AF光學(xué)系統(tǒng)的 方向反射透過(guò)主鏡111的半鏡部分的光通量。聚光透鏡116匯聚由子鏡 115反射并在一次成像面上的成像的光通量，并使得匯聚的光通量入射到 全反射鏡117上。全反射鏡117將來(lái)自聚光透鏡116的光通量向AF傳感 器121側(cè)反射。分光停止部118設(shè)置在AF傳感器121的前面，并對(duì)來(lái)自 全反射鏡117的光通量進(jìn)行光瞳分割。分光透鏡119對(duì)由分光停止部118 光瞳分割的光通量進(jìn)行匯聚，并將該光通量再次在AJF傳感器121上成像。 溫度傳感器120按例如圖2所示的方式設(shè)置在分光透鏡119的附近。溫 度傳感器120檢測(cè)分光透鏡119附近的溫度，并將所檢測(cè)到的溫度輸出 到AF控制器122。作為溫度傳感器120，可以使用諸如熱敏電阻的已知 溫度傳感器。AF傳感器121將按視差(parallax)進(jìn)行光瞳分割并再次成像的對(duì) 象像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(對(duì)象像信號(hào))，并將該電信號(hào)輸出到AF控制器122。 AF傳感器121被構(gòu)成為能夠檢測(cè)成像平面中的多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域(距離測(cè)量 點(diǎn))的聚焦?fàn)顟B(tài)。與AF光學(xué)系統(tǒng)及AF傳感器121—起形成焦點(diǎn)檢測(cè)裝 置的AF控制器122執(zhí)行對(duì)AF傳感器121的操作控制。此外，AF控制 器122例如通過(guò)相關(guān)性運(yùn)算來(lái)計(jì)算如下的對(duì)象像的二像間隔所述對(duì)象 像形成從AF傳感器121輸出的對(duì)象像信號(hào)通過(guò)光瞳分割而獲得的一對(duì)， 根據(jù)計(jì)算出的二像間隔來(lái)計(jì)算在各個(gè)距離測(cè)量點(diǎn)的聚焦透鏡102的散焦 量，并將計(jì)算出的散焦量輸出到系統(tǒng)控制器123。系統(tǒng)控制器123執(zhí)行對(duì)如圖1所示的攝像機(jī)的操作控制。例如，在 自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整(AF)時(shí)，系統(tǒng)控制器123將來(lái)自AF控制器122的散焦 量發(fā)送到透鏡CPU 104。透鏡CPU 104基于散焦量來(lái)執(zhí)行對(duì)聚焦透鏡102 的焦點(diǎn)調(diào)整。此外，在形成圖像時(shí)，系統(tǒng)控制器123對(duì)由成像裝置124 獲得的對(duì)象像信號(hào)進(jìn)行各種圖像處理，然后，將通過(guò)圖像處理獲得的圖 像數(shù)據(jù)記錄在記錄部中(未示出)。當(dāng)將主鏡111從圖1所示的位置縮回時(shí)，成像裝置124將通過(guò)成像 光學(xué)系統(tǒng)形成在其上的對(duì)象像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。以下，進(jìn)一步說(shuō)明圖1所示的AF傳感器121。圖3A為示出距離測(cè) 量點(diǎn)設(shè)置的示例的圖。圖3B為示出用于檢測(cè)圖3A所示的距離測(cè)量點(diǎn)設(shè) 置中的聚焦?fàn)顟B(tài)的行傳感器的設(shè)置的示例的圖。此外，圖3B具體示出了 行傳感器的光電轉(zhuǎn)換元件陣列的設(shè)置。這里，圖3B中的示例是由水平方向和垂直方向的兩個(gè)島(基準(zhǔn)部的 有效像素區(qū)域和參照部的有效像素區(qū)域的對(duì))來(lái)檢測(cè)距離測(cè)量點(diǎn)的聚焦 狀態(tài)的示例。此外， 一個(gè)島通常由一行行傳感器構(gòu)成。但是，在本實(shí)施方式中， 一個(gè)島由按交錯(cuò)設(shè)置彼此偏移的多行行傳感器(圖3B中是2行)構(gòu)成。 此外，在圖3B中的示例中，行傳感器被構(gòu)成為相互偏移對(duì)應(yīng)于半個(gè)像素 的距離。島由被構(gòu)成為相互偏移的多個(gè)行傳感器構(gòu)成，對(duì)各個(gè)行傳感器 進(jìn)行相關(guān)性運(yùn)算以由此計(jì)算二像間隔，并計(jì)算二像間隔的平均值，由此， 可以降低在行傳感器中檢測(cè)到的信號(hào)的噪聲(主要是拍攝噪聲)以及在 從行傳感器檢測(cè)到的信號(hào)中的按一個(gè)像素周期出現(xiàn)的誤差。此外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)在一行光電轉(zhuǎn)換元件陣列中提供多個(gè) 有效像素區(qū)域，將多個(gè)島設(shè)置在一行光電轉(zhuǎn)換元件中。例如，在例如圖 3B所示的水平行傳感器中，在一行光電轉(zhuǎn)換元件陣列中設(shè)置有5個(gè)有效 像素區(qū)域nl到n5。此外，雖然未示出，但是，在垂直行傳感器中，設(shè)置 有3個(gè)有效像素區(qū)域。在圖3B所示的行傳感器的設(shè)置中，當(dāng)例如注意圖3A所示的距離測(cè) 量點(diǎn)B時(shí)，由基準(zhǔn)部水平行傳感器的有效像素區(qū)域11和參照部水平行傳 感器的有效像素區(qū)域12的對(duì)、以及基準(zhǔn)部垂直行傳感器的有效像素區(qū)域 13和參照部垂直行傳感器的有效像素區(qū)域14的對(duì)，來(lái)檢測(cè)在距離測(cè)量點(diǎn) B的聚焦?fàn)顟B(tài)。圖4為示出行傳感器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。如圖4所示，行傳感器包括 光電轉(zhuǎn)換元件陣列21、電荷傳送路徑(CCD) 22、 CCD電荷檢測(cè)部23、 監(jiān)視光電二極管(MPD) 24、 MPD電荷檢測(cè)部25和累積控制電路26。如上所述，光電轉(zhuǎn)換元件陣列21由多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列(圖4中 為2個(gè))構(gòu)成。 一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列被構(gòu)成為如下方式其中設(shè)置有多個(gè)有效像素區(qū)域21a，在有效像素區(qū)域21a之間設(shè)置有無(wú)效像素區(qū)域 21b。有效像素區(qū)域21a被構(gòu)成為如下方式其中設(shè)置有用于接收與圖3A 所示的距離測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的對(duì)象像并且通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將所接收的對(duì)象像轉(zhuǎn) 換為電荷量的像素(例如由光電二極管構(gòu)成)。此外，設(shè)置有無(wú)效像素區(qū) 域21b，以用于穩(wěn)定通過(guò)與該無(wú)效像素區(qū)域21b相鄰的有效像素(即，位 于有效像素區(qū)域21a的端部的像素)而獲得的電荷量。像有效像素區(qū)域 21a —樣，無(wú)效像素區(qū)域21b被構(gòu)成為其中設(shè)置有例如由光電二極管構(gòu)成 的像素的方式。在本實(shí)施方式中，無(wú)效像素區(qū)域21b被構(gòu)成為如下方式在與無(wú)效 像素區(qū)域21b的像素的排列方向垂直的方向上的寬度(即，圖4的垂直 方向上的寬度)小于在與有效像素區(qū)域21a的像素的排列方向垂直的方 向上的寬度。MPD電荷檢測(cè)部25設(shè)置在由按上述方式構(gòu)成的無(wú)效像素 區(qū)域21b和有效像素區(qū)域21a形成的空間中。此外，MPD電荷檢測(cè)部25 的導(dǎo)線25a設(shè)置在無(wú)效像素區(qū)域21b上。CCD 22設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件陣列21附近，將從光電轉(zhuǎn)換元件陣列 21的各個(gè)像素輸出的電荷針對(duì)各個(gè)像素按順序傳送到CCD電荷檢測(cè)部 23。在圖4所示的示例中，兩行光電轉(zhuǎn)換元件陣列相互共享CCD22。當(dāng) 讀取電荷時(shí)，首先從一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列傳送電荷，然后從另一個(gè)光 電轉(zhuǎn)換元件陣列傳送電荷。CCD電荷檢測(cè)部23設(shè)置在CCD22的一端(圖4中的右端)，將從CCD 22順序傳送的電荷轉(zhuǎn)換為各個(gè)像素的電壓信號(hào)，并將該電壓信號(hào)輸 出到AF控制器122。各個(gè)MPD 24設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件陣列之間，使得其對(duì)應(yīng)于各個(gè)有 效像素區(qū)域21a。 MPD 24接收與各個(gè)有效像素區(qū)域21a平均接收的光對(duì) 應(yīng)的光，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將所接收的光轉(zhuǎn)換為電荷，并將電荷作為各個(gè)有 效像素區(qū)域21a的累積電荷量輸出到MPD電荷檢測(cè)部25。如圖4所示， 將MPD 24設(shè)置對(duì)應(yīng)于各個(gè)有效像素區(qū)域21a，由此可以監(jiān)測(cè)各個(gè)島的累 積電荷量，并對(duì)各個(gè)島執(zhí)行精細(xì)的電荷累積控制。在各個(gè)MPD 24的端部設(shè)置有MPD電荷檢測(cè)部25， MPD電荷檢測(cè)部25將各個(gè)MPD 24輸出的電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)Vmon (圖4中顯示了 3個(gè)電壓信號(hào)Vmcml到Vmon3)，并將電壓信號(hào)輸出到累積控制電路26。累積控制電路26基于從MPD電荷檢測(cè)部25輸出的電壓信號(hào)Vmon 而輸出控制信號(hào)，以執(zhí)行對(duì)各個(gè)島的累積控制。這里，控制信號(hào)cpRS是 用于使累積在各個(gè)MPD電荷檢測(cè)部25中的電荷復(fù)位的信號(hào)。此外，控 制信號(hào)TG1是用于控制各個(gè)島的電荷累積操作的信號(hào)。此外，控制信號(hào) TG2是用于控制從各個(gè)島的電荷讀取的信號(hào)。這里，為了正確地檢測(cè)在各個(gè)距離測(cè)量點(diǎn)的聚焦?fàn)顟B(tài)，必須避免作 為AF對(duì)象的主對(duì)象的像不能達(dá)到焦點(diǎn)區(qū)域的情況。為此，必須將島設(shè)置 得盡可能地彼此接近。在本實(shí)施方式中，使得按交錯(cuò)設(shè)置相互偏移的光 電轉(zhuǎn)換元件陣列之間的間隔盡可能地小，并且在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列 中設(shè)置多個(gè)有效像素區(qū)域21a，由此盡可能地減小有效像素區(qū)域21a之間 的間隔(即，無(wú)效像素區(qū)域21b之間的間隔)。這里，如果除去無(wú)效像素區(qū)域21b，則與無(wú)效像素區(qū)域21b相鄰的 各個(gè)像素的電荷量變得不穩(wěn)定。由此，不可能將相鄰像素作為有效像素。 希望使得無(wú)效像素區(qū)域21b之間的間隔在使得與無(wú)效像素區(qū)域21b相鄰 的各個(gè)有效像素的電荷量穩(wěn)定的范圍內(nèi)最小。此外，在本實(shí)施方式中，利用聚焦?fàn)顟B(tài)檢測(cè)不需要無(wú)效像素區(qū)域21b 的事實(shí)，將無(wú)效像素區(qū)域21b形成得比有效像素區(qū)域21a小，并且，將 MPD電荷檢測(cè)部25設(shè)置在由無(wú)效像素區(qū)域21b和有效像素區(qū)域21a形成 的空間21c中。圖5為示出MPD電荷檢測(cè)部25的結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖5所示，MPD 電荷檢測(cè)部25由反相器31、晶體管32和電容器33構(gòu)成。通過(guò)將圖5所 示的元件設(shè)置在空間21c中，即使將光電轉(zhuǎn)換元件陣列21和MPD 24設(shè) 置得相互靠近，也可以確保要設(shè)置MPD電荷檢測(cè)部25的空間。這里，以下簡(jiǎn)要說(shuō)明圖5所示的MPD電荷檢測(cè)部25的操作。當(dāng)來(lái) 自累積控制電路26的控制信號(hào)cpRS從高電平切換為低電平時(shí)，累積在電 容器33中的電荷復(fù)位。結(jié)果，從MPD 24輸出的電荷累積在電容器33 中。電荷累積操作所產(chǎn)生的電壓信號(hào)作為電壓Vmcm輸出到累積控制電路26。雖然圖5示出了 MPD電荷檢測(cè)部25，但是CCD電荷檢測(cè)部23也 具有與圖5—致的結(jié)構(gòu)。此外，在本實(shí)施方式中，MPD電荷檢測(cè)部25的導(dǎo)線25a設(shè)置在無(wú) 效像素區(qū)域21b上。雖然可以將導(dǎo)線25a設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件陣列21與 MPD 24之間，但是，如果這樣設(shè)置導(dǎo)線25a，則光電轉(zhuǎn)換元件陣列21 與MPD 24之間的距離D變大，增加了累積控制準(zhǔn)確度的劣化以及遠(yuǎn)/近 混合對(duì)象的可能性。相反，通過(guò)如本實(shí)施方式中那樣將MPD電荷檢測(cè)部 25的導(dǎo)線25a設(shè)置在無(wú)效像素區(qū)域21b上，可以按使得光電轉(zhuǎn)換元件陣 列21與MPD 24之間的距離D較小的方式來(lái)設(shè)置光電轉(zhuǎn)換元件陣列21 和MPD 24。以下，說(shuō)明上述AF傳感器121的操作。圖6為示出AF傳感器121 中的累積控制操作的時(shí)序圖。此外，圖7為示出使用MPD的累積控制的 概況的圖。當(dāng)AF開(kāi)始時(shí)，來(lái)自累積控制電路26的控制信號(hào)(pRS以如圖6所示 的方式從高電平切換為低電平。響應(yīng)于此，累積在CCD電荷檢測(cè)部23 和MPD電荷檢測(cè)部25的電荷復(fù)位。此外，在與控制信號(hào)cpRS切換為低 電平的定時(shí)基本相同的定時(shí)，從累積控制電路26向設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件 陣列21中的各個(gè)島提供控制信號(hào)TG1。結(jié)果，在各個(gè)島中開(kāi)始電荷累積 操作。當(dāng)開(kāi)始了各個(gè)島中的電荷累積操作時(shí)，在設(shè)置為對(duì)應(yīng)于各個(gè)島的 MPD 24檢測(cè)在各個(gè)島中累積的電荷量。在MPD電荷檢測(cè)部25將在MPD 24檢測(cè)到的電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)Vmon，然后，將其輸出到累積控制電 路26。累積控制電路26將來(lái)自各個(gè)MPD電荷檢測(cè)部25的電壓信號(hào)Vmon 與用于TG1產(chǎn)生的預(yù)定電壓VTH進(jìn)行比較。當(dāng)電壓信號(hào)Vmon超出電 壓VTH時(shí)，累積控制電路26向相應(yīng)的島提供控制信號(hào)TG1以在相應(yīng)的 島中終止電荷累積操作。此外，可以按照AF傳感器121的規(guī)范等來(lái)適當(dāng) 地調(diào)整電壓VTH。在終止了島的電荷累積操作之后，累積控制電路26向該島提供控制信號(hào)TG2，開(kāi)始從相應(yīng)的島讀取電荷。由CCD 22將所讀取的電荷傳送 到CCD電荷檢測(cè)部23，以將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)(對(duì)象像信號(hào))。然后， 在AF控制器122處將對(duì)象像信號(hào)數(shù)字化，以將對(duì)象像信號(hào)取入其中。在AF控制器122處讀取對(duì)象像，然后，在AF控制器122對(duì)所讀取 的對(duì)象像信號(hào)進(jìn)行各種校正，例如對(duì)由于暗電流成分等引起的偏移的校 正，對(duì)由于AF光學(xué)系統(tǒng)的周圍光量的降低、構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像 素在敏感度方面的變化等等而引起的AF傳感器輸出在亮度方面的變化 的校正。在執(zhí)行這些各種校正之后，通過(guò)相關(guān)性運(yùn)算，從形成一對(duì)基準(zhǔn) 部和參照部的對(duì)象像來(lái)計(jì)算二像間隔。然后，確定相關(guān)性運(yùn)算結(jié)果的可 靠性。如果相關(guān)性運(yùn)算結(jié)果的可靠性較高，則識(shí)別為正確地獲得了二像 間隔，通過(guò)使用光學(xué)計(jì)算的散焦系數(shù)而根據(jù)所獲得的二像間隔來(lái)計(jì)算散 焦量。此外，當(dāng)獲得了多個(gè)高可靠性的二像間隔時(shí)，從這些多個(gè)值中選 擇一個(gè)二像間隔，基于所選擇的二像間隔來(lái)計(jì)算散焦量。作為考慮選擇 的方法，例如存在如下的方法其中，選擇所獲得的多個(gè)二像間隔中的 對(duì)應(yīng)于最近點(diǎn)的距離測(cè)量點(diǎn)的二像間隔。在計(jì)算了散焦量之后，將所計(jì)算出的散焦量進(jìn)行各種校正，例如基 于溫度傳感器120檢測(cè)到的溫度的溫度校正，對(duì)由于攝像機(jī)體110的個(gè) 體差異而引起的誤差的校正，對(duì)由于成像光學(xué)系統(tǒng)的個(gè)體差異而引起的 誤差的校正，等等。然后，將在AF控制器122中計(jì)算出的散焦量輸出到 系統(tǒng)控制器123。將散焦量從系統(tǒng)控制器123傳送到透鏡CPU 104。然后， 在透鏡CPU 104的控制下，執(zhí)行對(duì)聚焦透鏡102的聚焦驅(qū)動(dòng)。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，在一行光電轉(zhuǎn)換元件陣列中按使其相 互靠近接觸的方式設(shè)置了多個(gè)有效像素區(qū)域21a，由此，能夠可靠地檢測(cè) 主對(duì)象的像。此外，在有效像素區(qū)域21a之間設(shè)置有無(wú)效像素區(qū)域21b， 由此能夠使有效像素區(qū)域21a的各個(gè)端部的電荷量穩(wěn)定。這使得可以將 來(lái)自有效像素區(qū)域21 a中的所有像素的信號(hào)都用于聚焦?fàn)顟B(tài)檢測(cè)。此外，根據(jù)本實(shí)施方式，多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列21按交錯(cuò)的設(shè)置相 互偏移，從而形成島，由此可以減少在行傳感器檢測(cè)到的信號(hào)中的噪聲以及從行傳感器檢測(cè)到的信號(hào)中按像素周期出現(xiàn)的誤差。此外，當(dāng)以交錯(cuò)形式來(lái)設(shè)置光電轉(zhuǎn)換元件陣列21時(shí)，必須將多個(gè)光 電轉(zhuǎn)換元件陣列設(shè)置得相互靠近接觸，并且在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列21的附近設(shè)置MPD24。此時(shí)，為了設(shè)置MPD電荷檢測(cè)部25，必須確保某 種程度的空間。在本實(shí)施方式中，將無(wú)效像素區(qū)域21b的各個(gè)像素形成 得小于有效像素區(qū)域21a的各個(gè)像素，因此可以使用由此形成的空間21c 作為用于設(shè)置MPD電荷檢測(cè)部25的空間。此外，不需要使用無(wú)效像素 區(qū)域21b的信號(hào)，由此，可以在該部分上設(shè)置導(dǎo)線25a，并且使得光電轉(zhuǎn) 換元件陣列21與MPD 24之間的距離D較小。上述實(shí)施方式中的行傳感器的結(jié)構(gòu)只是示例，本發(fā)明的方法也可以 應(yīng)用于具有不同結(jié)構(gòu)的行傳感器。例如，圖8示出了將本實(shí)施方式的方 法應(yīng)用到具有如下結(jié)構(gòu)的行傳感器的情況的示例其中，為兩個(gè)光電轉(zhuǎn) 換元件陣列21中的每一個(gè)設(shè)置CCD 22禾Ci CCD電荷檢測(cè)部23。 MPD24 設(shè)置在兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列21之間，可以由一個(gè)MPD24來(lái)同時(shí)監(jiān)視 兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列21中的每一個(gè)的累積電荷量。此外，圖9示出了 將本實(shí)施方式的方法應(yīng)用到具有如下結(jié)構(gòu)的行傳感器的情況的示例其 中，為一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列21分別提供CCD 22、 CCD電荷檢測(cè)部23、 MPD 24和MPD電荷檢測(cè)部25 。這里，在圖4和圖8所示的各個(gè)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使用公共MPD 24來(lái) 對(duì)構(gòu)成一個(gè)島的多個(gè)有效像素區(qū)域21a進(jìn)行累積控制。相反，在圖9所 示的結(jié)構(gòu)中，使用分別的MPD 24來(lái)對(duì)所有的有效像素區(qū)域21a進(jìn)行累積 控制。由此，也可以將圖9所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到具有每一個(gè)有效像素區(qū)域 21a形成一個(gè)島(一個(gè)距離測(cè)量點(diǎn))的結(jié)構(gòu)的行傳感器。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易能夠得到其他的優(yōu)點(diǎn)和變化。因此，本發(fā)明 就其更寬的方面而言，并不受限于這里示出和說(shuō)明的具體細(xì)節(jié)和代表性 實(shí)施方式。相應(yīng)地，可以在不脫離如所附權(quán)利要求及其等同物所定義的 一般發(fā)明概念的精神或范圍的情況下做出各種修改。
權(quán)利要求
1、一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在于，所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置包括焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其形成多個(gè)對(duì)象像；光電轉(zhuǎn)換元件陣列，其包括多個(gè)像素，并對(duì)由所述焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)形成的所述多個(gè)對(duì)象像中的每一個(gè)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；電荷傳送路徑，其傳送通過(guò)由所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷；以及焦點(diǎn)檢測(cè)部，其基于與由所述電荷傳送路徑傳送的電荷相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，對(duì)多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，其中，在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方向上設(shè)置有與所述多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)有效像素區(qū)域，并且，在所述多個(gè)有效像素區(qū)域之間設(shè)置有無(wú)效像素區(qū)域。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在于，在像素的排列方向上相互平行地設(shè)置有多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換元件陣 列，并且所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置還包括監(jiān)視光電二極管，所述監(jiān)視光電二極管設(shè) 置在所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列之間，并且，所述監(jiān)視光電二極管監(jiān)視 各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列獲得的電荷量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在于，按照與設(shè)置在所述多個(gè)光龜轉(zhuǎn)換元件陣列之間的所述多個(gè)有效像素 區(qū)域?qū)?yīng)的方式，設(shè)置有多個(gè)所述監(jiān)視光電二極管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在 于，所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置還包括多個(gè)監(jiān)視光電二極管電荷檢測(cè)部，各個(gè)監(jiān) 視光電二極管電荷檢測(cè)部設(shè)置在各個(gè)無(wú)效像素區(qū)域附近，并且，所述監(jiān) 視光電二極管電荷檢測(cè)部檢測(cè)所述多個(gè)監(jiān)視光電二極管的電荷。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在 于，所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置還包括累積控制部，其基于各個(gè)監(jiān)視光電二極管電荷檢測(cè)部的輸出，控制 各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的電荷累積操作；以及多個(gè)導(dǎo)線，各個(gè)導(dǎo)線設(shè)置在各個(gè)無(wú)效像素區(qū)域附近，并且將各個(gè)監(jiān) 視光電二極管電荷檢測(cè)部與累積控制部相互電連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在于，各個(gè)無(wú)效像素區(qū)域中的在與像素的排列方向垂直的方向上的寬度小 于各個(gè)有效像素區(qū)域中的在與像素的排列方向垂直的方向上的寬度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在于，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列被設(shè)置為相互靠近。
8、 一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在于，所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置包括焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其形成多個(gè)對(duì)象像；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的每一個(gè)包 括多個(gè)像素，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列沿像素的排列方向相互平行地 排列，并且對(duì)由所述焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)形成的所述多個(gè)對(duì)象像中的每一 個(gè)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；多個(gè)電荷傳送路徑，其被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列，并 且傳送通過(guò)由各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷；電荷/電壓轉(zhuǎn)換部，其將通過(guò)各個(gè)電荷傳送路徑傳送到其的電荷轉(zhuǎn)換 為電壓，并且輸出所述電壓；以及焦點(diǎn)檢測(cè)部，其基于從所述電荷/電壓轉(zhuǎn)換部輸出的信號(hào)，對(duì)多個(gè)焦 點(diǎn)區(qū)域執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，其中，在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方向上設(shè)置有與所述多個(gè)焦 點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)有效像素區(qū)域，并且，在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的 所述多個(gè)有效像素區(qū)域之間設(shè)置有至少一個(gè)無(wú)效像素區(qū)域。
9、 一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征在于，所述焦點(diǎn)檢測(cè) 裝置包括焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其形成多個(gè)對(duì)象像；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的每一個(gè)包 括多個(gè)像素，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列沿像素的排列方向相互平行地 排列，并且對(duì)由所述焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)形成的所述多個(gè)對(duì)象像中的每一 個(gè)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；多個(gè)電荷傳送路徑，其被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列，并 且傳送通過(guò)由各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷；多個(gè)電荷/電壓轉(zhuǎn)換部，其被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于各個(gè)電荷傳送路徑，將從 各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列傳送的電荷轉(zhuǎn)換為電壓，并且輸出所述電壓；焦點(diǎn)檢測(cè)部，其基于從所述多個(gè)電荷/電壓轉(zhuǎn)換部輸出的信號(hào)，對(duì)多 個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)，其中，在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方向上設(shè)置有與所述多個(gè)焦 點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)有效像素區(qū)域，并且，在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列中的 所述多個(gè)有效像素區(qū)域之間設(shè)置有至少一個(gè)無(wú)效像素區(qū)域。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征 在于，所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置還包括監(jiān)視光電二極管，所述監(jiān)視光電二極管 設(shè)置在所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣列之間，并且監(jiān)視各個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件陣 列獲得的電荷量。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的特征 在于，所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置還包括監(jiān)視光電二極管，所述監(jiān)視光電二極管 設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列與所述電荷傳送路徑之間，并且監(jiān)視各個(gè) 光電轉(zhuǎn)換元件陣列獲得的電荷量。
全文摘要
本發(fā)明提供焦點(diǎn)檢測(cè)裝置。所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置包括焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，所述焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)形成多個(gè)對(duì)象像。光電轉(zhuǎn)換元件陣列(21)包括多個(gè)像素，并對(duì)所述焦點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)形成的所述多個(gè)對(duì)象像中的每一個(gè)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。電荷傳送路徑(22)傳送通過(guò)由所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列(21)進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電荷。焦點(diǎn)檢測(cè)部基于與所述電荷傳送路徑傳送的電荷相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，對(duì)多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)。在所述光電轉(zhuǎn)換元件陣列的像素的排列方向上設(shè)置有與所述多個(gè)焦點(diǎn)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)有效像素區(qū)域(21a)，并且，在所述多個(gè)有效像素區(qū)域之間設(shè)置有無(wú)效像素區(qū)域(21b)。
文檔編號(hào)H04N5/232GK101256261SQ200810080949
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月1日
發(fā)明者田宮公成, 綱井史郎, 菊地哲央 申請(qǐng)人:奧林巴斯映像株式會(huì)社;奧林巴斯株式會(huì)社;日本電氣電子株式會(huì)社