焦點檢測傳感器和使用該焦點檢測傳感器的光學設備的製作方法

2023-07-19 13:24:06

專利名稱：焦點檢測傳感器和使用該焦點檢測傳感器的光學設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於自動焦點檢測的焦點檢測傳感器和使用該焦點檢測傳感器的光學設備。
背景技術：
傳統上，例如已知一種具有自動調焦(以下稱為AF)功能的攝像設備，該功能用於根據包括光電轉換裝置的焦點檢測傳感器所檢測到的被攝體的焦點檢測狀態來調整攝像鏡頭的對焦距離，並且自動對焦於被攝體。還已知基於被攝體的亮度或對比度來控制焦點檢測傳感器的光電轉換裝置的電荷累積時間或輸出增益。例如，在日本特開2006-251777中，焦點檢測傳感器使用各自包括多個光電轉換裝置(像素)的線傳感器。將各線傳感器分割成多個區域，並且在像素信號的最大值和最小值之間的差(對比度)超過目標值時，在各區域停止累積。另外，日本特開平10-333021公開了如下內容在焦點檢測所使用的線傳感器對附近配置監視傳感器，並且基於來自監視傳感器的信號來控制線傳感器對的累積(積分)時間。然而，在日本特開2006-251777所公開的結構中，由於像素進行光電轉換得到的電荷總是被傳送給累積電路，因而累積期間在累積電路中所生成的噪聲如光電轉換得到的電荷那樣同樣被累積。在累積時間較長時，所生成的噪聲量也增大。由於該原因，累積結果中噪聲成分的影響不容忽視，並且可能在焦點檢測結果中導致誤差。另一方面，在日本特開平10-333021所公開的結構中，由於基於與線傳感器分開設置的監視傳感器的輸出來進行累積控制，因而不必將像素進行光電轉換得到的電荷傳送給存儲器電路或監視器電路。因此，在結束像素中的累積之前，通過對存儲器電路或監視器電路進行復位，可以減少所生成的噪聲。然而，在日本特開平10-333021的結構中，需要在線傳感器附近配置監視傳感器。另外，監視傳感器需要進行精確的測光以適當控制累積。當配置多個線傳感器時，監視傳感器限制線傳感器的布局。為了精確進行測光，監視傳感器自身的配置也受到限制。結果，焦點檢測傳感器的晶片面積可能變得更大，因而使成本增加或者妨礙使用該焦點檢測傳感器的光學設備的小型化。

發明內容
本發明是考慮到現有技術的問題而做出的。根據一個方面，本發明提供一種能夠利用簡單結構來獲得精確的電荷累積結果的焦點檢測傳感器。根據另一方面，本發明提供一種使用根據本發明的焦點檢測傳感器來進行自動焦點檢測的光學設備。本發明的第一方面，提供一種焦點檢測傳感器，其包括線傳感器，所述線傳感器包括一對傳感器陣列，所述傳感器陣列各自包括呈直線配置的多個像素，並且所述多個像素各自包括光電轉換裝置，其中，所述傳感器陣列所配置的多個像素包括第一類型的像素，其具有如下結構，其中，該結構用於在電荷累積期間，將所述光電轉換裝置所生成的電荷傳送給相應的存儲器裝置並且使該存儲器裝置對所述電荷進行積分；以及第二類型的像素，其具有如下結構，其中，該結構用於在所述電荷累積期間結束之前不將所述光電轉換裝置所生成的電荷傳送給存儲器裝置的情況下，在所述電荷累積期間在像素中對所述電荷進行積分，並且在所述電荷累積期間結束時將所述電荷傳送給相應的存儲器裝置，以及所述焦點檢測傳感器還包括檢測部件，用於檢測所述第一類型的像素的存儲器裝置中的積分值是否達到預定值；以及控制部件，用於控制所述線傳感器的操作，其中，當所述檢測部件在所述傳感器陣列的所述電荷累積期間開始之後檢測到所述第一類型的像素的存儲器裝置中的積分值達到所述預定值時，所述控制部件結束所述電荷累積期間，並且使所述第二類型的像素積分得到的電荷傳送給相應的存儲器裝置。
本發明的第二方面，提供一種焦點檢測傳感器，包括線傳感器，其包括一對傳感器陣列，所述傳感器陣列各自包括呈直線配置的多個像素，並且所述多個像素各自包括光電轉換裝置；以及控制部件，用於控制所述線傳感器的操作，所述焦點檢測傳感器還包括測量部件，用於測量被攝體亮度；以及設置部件，用於設置所述線傳感器的操作類型，其中，所述設置部件在所述測量部件所測量到的被攝體亮度大於預定閾值的情況下，將所述線傳感器的操作類型設置成第一類型，並且在所述測量部件所測量到的被攝體亮度不大於所述預定閾值的情況下，將所述線傳感器的操作類型設置成第二類型，以及所述控制部件被配置為進行控制，以使得在所述線傳感器的操作類型被設置成所述第一類型的情況下，使所述傳感器陣列中所配置的多個像素各自作為具有如下結構的第一類型的像素來工作，其中，該結構用於在電荷累積期間，將所述光電轉換裝置所生成的電荷傳送給相應的存儲器裝置並且使該存儲器裝置對所述電荷進行積分，以及進行控制，以使得在所述線傳感器的操作類型被設置成所述第二類型的情況下，使所述傳感器陣列中所配置的多個像素各自作為具有如下結構的第二類型的像素來工作，其中，該結構用於在所述電荷累積期間結束之前不將所述光電轉換裝置所生成的電荷傳送給相應的存儲器裝置的情況下，在所述電荷累積期間在像素中對所述電荷進行積分，並且在所述電荷累積期間結束時將所述電荷傳送給該相應的存儲器裝置。本發明的第三方面，提供一種光學設備，包括如上所述的焦點檢測傳感器，用於接收從攝像鏡頭入射的光束；計算部件，用於根據如下兩種圖像信號來計算所述攝像鏡頭的離焦量通過從所述電荷累積期間結束的線傳感器的所述第一類型的像素的存儲器裝置讀取信號所生成的圖像信號；以及通過從所述電荷累積期間結束的線傳感器的所述第二類型的像素的存儲器裝置讀取信號所生成的圖像信號；以及鏡頭驅動部件，用於基於所述離焦量，來驅動所述攝像鏡頭。通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特徵將變得明顯。


圖I是示出根據本發明第一實施例的焦點檢測傳感器的電氣結構的例子的框圖；圖2是示出作為使用根據本發明實施例的焦點檢測傳感器的光學設備的例子的照相機的結構的例子的框圖3是示出根據本發明第一實施例的照相機中所包括的光學部件及其配置的例子的圖；圖4是示意性示出根據本發明第一實施例的照相機中所設置的焦點檢測光學系統的結構的透視圖；圖5A是示出根據本發明第一實施例的焦點檢測傳感器中的線 傳感器的配置的例子的圖；圖5B是示出線傳感器和與圖5A所示的焦點檢測傳感器相對應的位於取景器畫面上的測距點之間的位置關係的例子的圖；圖6是用於說明根據本發明第一實施例的焦點檢測傳感器的累積操作的流程圖；圖7是用於說明包括根據本發明第一實施例的焦點檢測傳感器的照相機的操作的例子的流程圖；圖8是示出根據本發明第二實施例的焦點檢測傳感器的電氣結構的例子的框圖；圖9是用於說明根據本發明第二實施例的焦點檢測傳感器的累積操作的流程圖；圖IOA是示出根據本發明第三實施例的焦點檢測傳感器中的線傳感器的配置的例子的圖；圖IOB是示出線傳感器和與圖IOA所示的焦點檢測傳感器相對應的位於取景器畫面上的測距點之間的位置關係的例子的圖；圖11是示意性示出根據本發明第三實施例的照相機中所設置的焦點檢測光學系統的結構的透視圖；圖12是用於說明包括根據本發明第三實施例的焦點檢測傳感器的照相機的操作的例子的流程圖；圖13是示出根據本發明第四實施例的焦點檢測傳感器的電氣結構的例子的框圖；圖14是用於說明根據本發明第四實施例的焦點檢測傳感器的累積操作的流程圖；圖15是用於說明包括根據本發明第四實施例的焦點檢測傳感器的照相機的操作的例子的流程圖；以及圖16是示出根據本發明第四實施例的焦點檢測傳感器中的電荷累積時間和信號量之間的關係的圖。
具體實施例方式現在將根據附圖來詳細說明本發明的優選實施例。第一實施例圖2是示出作為使用根據本發明實施例的焦點檢測傳感器的光學設備的例子的照相機的結構的例子的框圖。注意，圖2並未示出與自動焦點檢測有關的組件以外的照相機組件。開關103包括通過操作釋放按鈕(未示出)來進行接通/斷開(on/off)控制的兩個開關SWl和SW2。通過釋放按鈕的第一按壓(半按下)操作來接通開關SWl。通過釋放按鈕的第二按壓(全按下)操作來接通開關SW2。接通開關SWl對應於用於開始包括焦點檢測操作的攝像準備操作的指示。接通開關SW2對應於用於開始攝像操作的指示。鏡頭通信電路104在照相機CPU 100的控制下與攝像鏡頭(未示出)進行鏡頭信號114的發送和接收，以控制攝像鏡頭的調焦透鏡或者攝像鏡頭的光圈。快門控制電路107在照相機CPU 100的控制下對設置在快門機構(未示出)中的電磁體117a和117b的通電時間進行控制，從而控制快門的打開/閉合。照相機CPU 100包括用於存儲程序的ROM、用於存儲變量的RAM、以及用於存儲各種參數的EEPROM (電可擦除可編程ROM)。照相機CPU 100基於這些程序來控制各個單元，從而控制照相機的整體操作。在接通開關SW2時，照相機CPU 100通過控制測光傳感器106來檢測被攝體的亮度，並且基於被攝體亮度來確定諸如攝像鏡頭(未示出)的f 值和快門速度等的攝像條件。照相機CPU 100與鏡頭通信電路104和快門控制電路107進行通信，以使圖像傳感器105在 所確定的攝像條件下進行曝光。照相機CPU 100執行用於讀取累積在圖像傳感器105中的電荷、應用已知的圖像處理以生成所拍攝圖像數據、並且將圖像數據記錄在記錄介質(未示出)中的一系列攝像操作。照相機的光學系統部件的配置圖3是示出根據本實施例的照相機中所包括的光學部件及其配置的例子的圖。圖3示出從照相機側面觀看時的光學部件的配置的例子。注意，在圖3中，照相機包括攝像鏡頭200。攝像鏡頭200可以是可拆卸的，而且並非是照相機不可或缺的。通過快速復原鏡201向上反射經由攝像鏡頭200從被攝體入射的光束的大部分，以在取景屏202上形成圖像。操作者經由五稜鏡203和目鏡204觀察取景屏202上所形成的被攝體圖像。將測光成像透鏡211和測光傳感器106設置在目鏡204的上方。測光傳感器106可以通過經由測光成像透鏡211接收取景屏202上所形成的被攝體圖像來測量被攝體亮度。注意，圖3中的測光成像透鏡211和測光傳感器106的組合和配置僅是例子，並且可以與圖3不同，只要可以測量被攝體亮度即可。經由攝像鏡頭200入射的光束的一部分透過快速復原鏡201，並且利用位於後側的副鏡205將該部分光束引導至位於下方的焦點檢測光學系統。入射至焦點檢測光學系統的光束穿過視野掩模206、紅外截止濾波器207、場鏡208、光圈209和二次成像透鏡210，並且在焦點檢測傳感器101上形成圖像。可以基於通過使焦點檢測傳感器101光電轉換所形成的圖像而獲得的圖像信號之間的相位差，來檢測攝像鏡頭200的焦點狀態(離焦量)。在接通開關SW2以進行攝像操作時，快速復原鏡201向上轉動並從光路縮回，並且快門打開，從而使得圖像傳感器105暴露於從攝像鏡頭200入射的被攝體圖像的光束。焦點檢測光學系統的結構圖4是示意性示出根據本實施例的照相機中所設置的焦點檢測光學系統的結構的透視圖。注意，為了易於說明和理解，圖4示出圖3所示的焦點檢測光學系統中除鏡和紅外截止濾波器207以外的結構。由副鏡205反射的被攝體圖像的光束在視野掩模206附近臨時形成圖像。視野掩模206是用於確定視野(畫面)中的焦點檢測區域(測距點)的遮光構件。視野掩模206具有配置在中央的十字開口部2061以及垂直方向延伸並配置在開口部2061左右兩側的開口部 2062 和 2063。
構成場鏡208的三個透鏡2081 2083分別對應於視野掩模206的三個開口部2061 2063。將光圈209配置在場鏡208的後方。光圈209包括與視野掩模206的開口部2061相對應地設置在中央的四個開口部2091以及與開口部2062和2063相對應地分別設置在開口部2091左右兩側的開口部2092和2093。場鏡208具有用於在攝像鏡頭200的出射光瞳附近形成光圈209的開口部2091 2093的圖像的作用。將二次成像透鏡210配置在光圈209的後方。二次成像透鏡210包括設置在與光圈209的開口部2091 2093相對應的位置處的八個透鏡2101 2103。穿過視野掩模206、場鏡208、光圈209和 二次成像透鏡210的光束在焦點檢測傳感器101中所包括的多個線傳感器上形成圖像。線傳感器的配置和測距點之間的位置關係將參考圖5A和5B更詳細地說明線傳感器和畫面中的測距點之間的位置關係。圖5A是示出焦點檢測傳感器101中的線傳感器的配置的例子的圖。每一線傳感器#1 #8均包括一對傳感器陣列。各傳感器陣列具有用作傳感器的多個像素呈直線配置的結構，並且可以從像素的輸出獲得信號圖像。可以根據從各對傳感器陣列所獲得的圖像信號之間的相位差來檢測攝像鏡頭的焦點狀態(離焦量)。各對傳感器陣列經由包括二次成像透鏡210等的焦點檢測光學系統而投影至視野(畫面)上的幾乎相同的區域上。該區域形成測距點。圖5B是示出線傳感器和與圖5A所示的焦點檢測傳感器101相對應的位於取景器畫面上的測距點之間的位置關係的例子的圖。在取景器畫面500 (視野)上存在總共三個測距點，即與線傳感器#7和#8相對應的測距點503、與線傳感器#1 #4相對應的測距點501和與線傳感器#5和#6相對應的測距點502。位於中央的測距點501包括投影線傳感器#1的區域#11、投影線傳感器#2的區域#12、投影線傳感器#3的區域#13和投影線傳感器#4的區域#14。測距點501包括垂直方向上的區域#11和#12以及水平方向上的區域#13和#14。由於該原因，在測距點501處，可以根據被攝體圖像的垂直對比度圖像和水平對比度圖像這兩者來檢測攝像鏡頭的焦點狀態。可以基於垂直方向上的區域#11和#12中所獲得的焦點狀態和水平方向上的區域#13和#14中所獲得的焦點狀態的平均值來確定離焦量。可選地，由於通常對比度越高，檢測精度越高，因而可以使用垂直區域和水平區域中所獲得的信號圖像中具有較高對比度的信號圖像來確定離焦量。在本實施例中，如圖5A和5B所示，相鄰傳感器陣列以移位1/2像素間距的方式進行配置。因此，線傳感器#1和#2的投影位置處的區域#11和#12不僅在水平方向上移位，在垂直方向上也輕微移位。通常，在被攝體的空間頻率較高時，所檢測到的離焦量由於傳感器陣列的像素位置和被攝體對比度的相位之間的關係而包含誤差。為了降低誤差，使用通過移位了 1/2像素間距的兩對傳感器陣列所獲得的兩個離焦量的平均值。這同樣適用於其餘區域。焦點檢測傳感器的結構圖I是示出根據本實施例的焦點檢測傳感器101的電氣結構的例子的框圖。為了易於說明和理解，圖I僅示出圖5A和5B所示的線傳感器#1 #8中相鄰配置在幾乎相同位置處的一組線傳感器#1和#2。該連接同樣適用於類似相鄰配置的其餘組的線傳感器(#3和#4、#5和#6、以及#7和#8)。焦點檢測傳感器101包括自動焦點檢測CPU(AF CPU) 6000 AF CPU 600控制各傳感器陣列的累積操作和圖像信號讀取操作。線傳感器#1包括相位差檢測用的一對傳感器陣列。該對傳感器陣列分別從相同數量(例如，約30 80)個像素的輸出來檢測第一圖像和第二圖像。在線傳感器#1中，傳感器單元601對應於該對傳感器陣列的光電轉換裝置。存儲器單元602以像素為單位對通過傳感器單元601的各像素進行光電轉換得到的信號電荷進行積分，並且臨時存儲信號電荷。峰值檢測電路603檢測存儲在存儲器單元602中的積分值中的最大值。移位寄存器604選擇要從存儲器單元602讀取積分值的像素。在電荷累積期間傳送通過傳感器單元601的像素進行光電轉換得到的信號電荷，並且通過存儲器單元602對這些信號電荷進行積分。存儲器單元602包括電容器和放大器 (均未示出)，從而以像素為單位將積分得到的信號電荷轉換成電壓並以預定增益放大該電壓。另外，存儲器單元602在與傳感器單元601的累積操作結束的同時，臨時存儲積分得到的信號電荷。峰值檢測電路603將存儲器單元602中以像素為單位的電壓值中的最大值(p_out)輸出給比較器612的輸入部。如上所述，線傳感器#1包括如下的傳感器陣列，其中該傳感器陣列用於使傳感器單元601在電荷累積期間傳送電荷，使存儲器單元602以像素為單位對電荷進行積分，並且使峰值檢測電路603檢測最大積分值。在本說明書中，將這類傳感器陣列稱為第一類型的傳感器陣列，並且將包括第一類型的傳感器陣列的線傳感器稱為第一類型的線傳感器。因此，所有線傳感器#1、#3、#5和#7是第一類型的線傳感器。比較器612將信號p_out與具有預定值的基準電壓VR進行比較，並且向AF CPU600輸出表示比較結果的信號comp。在p_out>VR時,信號comp為I,否則信號comp為O。注意，具有預定值的基準電壓VR是像素飽和電壓，並且將該基準電壓VR設置成表示在p_out>VR時應結束累積操作的值。在接收到從AF CPU 600所輸入的信號shift時，移位寄存器604以像素為單位選擇存儲器單元602的輸出，並且在通過信號sel_l接通模擬開關605期間，將存儲器單元602的輸出順次輸出給輸出放大器611的輸入。輸出放大器611以適當增益從端子Vout輸出像素信號Vout。線傳感器#2從像素數量與線傳感器#1 一樣多的像素檢測第一圖像和第二圖像。線傳感器#2包括與線傳感器#1的傳感器單元601和存儲器單元602相對應的傳感器單元606 ;傳送門607 ;用於讀取並存儲傳感器單元606積分得到的信號電荷的存儲器單元608 ；以及移位寄存器609。傳感器單元606以像素為單位對通過各像素進行光電轉換得到的信號電荷進行積分。傳送門607進行控制，以將傳感器單元606積分得到的信號電荷傳送給存儲器單元608。在傳送門607處於接通(on)時，將傳感器單元606積分得到的信號電荷傳送給存儲器單元608。當傳送門607處於斷開(off)時，不進行信號電荷傳送。存儲器單元608在電荷累積期間處於復位狀態。AF CPU600在與結束累積操作的同時接通傳送門607，以將傳感器單元606積分得到的信號電荷傳送給存儲器單元608。
存儲器單元608以像素為單位臨時存儲所傳送的信號電荷，將信號電荷轉換成電壓，並且以預定增益放大該電壓。如上所述，線傳感器#2包括如下的傳感器陣列，其中，該傳感器陣列在電荷累積期間不將電荷從傳感器單元606傳送給存儲器單元608，使傳感器單元606以像素為單位對電荷進行積分，並且在結束電荷累積之後將電荷傳送給存儲器單元608。在本說明書中，將這類傳感器陣列稱為第二類型的傳感器陣列，並且將包括第二類型的傳感器陣列的線傳感器稱為第二類型的線傳感器。因此，所有線傳感器#2、#4、#6和#8是第二類型的線傳感器。在接收到從AF CPU 600所輸入的信號shift時，移位寄存器609以像素為單位選擇存儲器單元608的輸出，並且在通過信號sel_2接通模擬開關610期間，將存儲器單元608的輸出順次輸出給輸出放大器611的輸入。AF CPU 600包括寄存器(未示出)。該寄存器可以使用作為AF CPU 600的通信 端子的端子cs、sclk、miso和mosi,通過串行通信從外部進行讀取和寫入。從外部(例如，照相機CPU 100)設置該寄存器的值，這使得能夠控制焦點檢測傳感器101的操作。累積操作接著將參考圖6的流程圖來詳細說明根據本實施例的焦點檢測傳感器101的累積操作。這裡代表性地說明線傳感器#1和#2的累積操作，並且這同樣適用於其它線傳感器#3 #8。例如，當照相機CPU 100將AF CPU 600的寄存器strt設置成I時,AF CPU 600開始焦點檢測傳感器101的累積操作。在步驟SlOl，AF CPU 600對線傳感器#1和#2進行初始復位操作。更具體地，AFCPU 600將其自身的寄存器清除成0，然後輸出信號rst和rst_2，以清除傳感器單元601和606以及存儲器單兀602和608中的電荷。注意,在本說明書中輸出信號」可以是將信號值(電平)從0(低電平)改變成I (高電平)，並且「結束(取消)信號輸出」可以是將信號值(電平)從1(高電平)改變成0(低電平)。在步驟S102，AF CPU 600結束輸出信號rst (將信號值改變成0)。因此完成傳感器單元601和606以及存儲器單元602的復位，並且傳感器單元601和606開始電荷累積。另一方面，由於AF CPU 600繼續輸出信號rst_2，因而持續復位存儲器單元608。在步驟S103，AF CPU 600判斷從比較器612輸出的信號comp。更具體地，如果線傳感器#1累積了足夠的電荷，並且應結束電荷累積，則P_out>VR並且輸出comp=l。在步驟S103，如果信號comp的值為UjAF CPU 600從步驟S104開始執行累積結束處理。如果p_out ( VR (電荷累積不充分)，則輸出Comp=O。因此，AF CPU 600在步驟S103繼續判斷信號comp。在步驟S104，AF CPU 600輸出信號hold_l以將存儲器單元602積分得到的累積電荷存儲在線I (線傳感器#1)的存儲器單元602中。在步驟S105，AF CPU 600取消信號rst_2的輸出以完成存儲器單元608的復位。此後，AF CPU 600輸出信號trans_2以接通傳送門607，從而將線2 (線傳感器#2)的傳感器單元606積分得到的累積電荷傳送給存儲器單元608。在線傳感器#2中，在電荷累積期間不進行從傳感器單元606向存儲器單元608的電荷傳送。從結束累積到緊挨著傳送累積電荷之前的時刻，持續復位存儲器單元608。由於該原因，在存儲器單元608中不會累積存儲器單元608在電荷累積期間所生成的噪聲。在步驟S106，AF CPU 600取消信號trans_2的輸出以斷開傳送門607。因此將步驟S105所傳送的電荷(線2中所累積的電荷)存儲在存儲器單元608中。在步驟S107中，AF CPU 600將設置在其中的表示累積結束標 志的寄存器tr_l和tr_2設置成1，從而結束累積操作。從外部(例如，照相機CPU 100)讀出寄存器tr_l和tr_2的值，這使得能夠獲知線傳感器#1和#2的累積結束。如上所述，在本實施例中，相鄰配置在幾乎相同位置處的一對線傳感器的其中一個(線傳感器#1)包括第一類型的傳感器陣列，其中，該第一類型的傳感器陣列在電荷累積期間，將累積電荷從傳感器單元601傳送給存儲器單元602，並且對其進行積分。另一線傳感器(線傳感器#2)包括第二類型的傳感器陣列，其中，該第二類型的傳感器陣列使傳感器單元606對累積電荷進行積分。在包括第二類型的傳感器陣列的第二類型的線傳感器中，存儲器單元608在電荷累積期間所生成的噪聲不會影響積分得到的累積電荷。另外，在電荷累積期間，持續復位存儲器單元608，此後，將電荷傳送給存儲器單元608。這使得能夠消除存儲器單元608在電荷累積期間所生成的噪聲對傳送給存儲器單元608的累積電荷的影響。在從線傳感器#1輸出的信號p_out超過具有預定值的基準電壓VR時，結束線傳感器#1和#2的累積操作。這使得能夠在電荷累積期間的適當時刻結束線傳感器的累積處理。另外，用作累積電荷監視測量線傳感器的線傳感器#1也可以從像素數量與線傳感器#2 一樣多的像素獲得第一圖像和第二圖像。以上參考圖6的流程圖僅說明了線傳感器#1和#2的操作。對於線傳感器#3 #8同樣進行相同操作。AF CPU 600包括用於線傳感器#3 #8的寄存器tr_3 tr_8。對於線傳感器#3 #8還設置信號線。線傳感器#3、#5和#7作為線I進行構造和操作，而線傳感器#4、#6和#8作為線2進行構造和操作。照相機的操作將參考圖7的流程圖詳細說明包括上述焦點檢測傳感器101的照相機的操作的例子。在接通圖2所示的照相機的開關SWl時，通過照相機CPU 100執行該操作。在步驟S201，照相機CPU 100與焦點檢測傳感器101的AF CPU 600進行通信，並且將AF CPU 600的寄存器strt設置成1，從而開始AF累積操作。因此，焦點檢測傳感器101開始用於線傳感器#1 #8的參考圖6所述的累積操作。在步驟S202，照相機CPU 100基於AF CPU 600的寄存器tr_l tr_8的值，判斷焦點檢測傳感器101的累積操作是否結束。如果所有寄存器tr_l tr_8具有值「1」，則對於所有線傳感器#1 #8結束累積。因此，照相機CPU 100在步驟S203進行信號讀取操作。如果寄存器tr_l tr_8中至少一個具有值「0」，則照相機CPU 100判斷為存在沒有結束累積的線傳感器，並且繼續執行相同處理直到檢測到累積結束為止。在步驟S203，照相機CPU 100與AF CPU 600進行通信，並且讀取線傳感器#1 #8所獲得的像素信號。AF CPU 600根據讀取指示輸出信號shift，以驅動線傳感器#1 #8的移位寄存器並讀取信號，並且將信號輸出給照相機CPU 100。照相機CPU 100對從焦點檢測傳感器101輸出的線傳感器#1 #8的像素信號順次進行A/D轉換，並且將信號存儲在RAM(未示出)中。在步驟S204，照相機CPU 100根據步驟S203所獲得的線傳感器#1 #8的像素信號來計算離焦量。對諸如相鄰配置在幾乎相同位置的線傳感器#1和#2、線傳感器#3和#4、線傳感器#5和#6以及線傳感器#7和#8等的多組線傳感器所獲得的離焦量計算結果進行平均，或者進行加權平均，以獲得最終結果。另外，根據以上述方式所獲得的四個離焦量，對圖5B所示的各測距點501 503處的離焦量以及測距點501 503中的哪一個是主被攝體位置進行確定。作為位於中央的測距點501的離焦量，選擇線傳感器#1和#2所獲得的垂直離焦量和線傳感器#3和M所獲得的水平離焦量的其中一個。儘管選擇方法沒有特別限制，但也可以選擇由於例如圖像信號的波形相關性高或對比度高而認為更可靠的離焦量。在步驟S205，如果其中一個測距點處的離焦量落在期望範圍內，例如1/4FS (F 鏡頭的f值，並且S :常數(20i!m))以下，則照相機CPU 100判斷為獲得對焦狀態。更具體地，在例如f值F=2. 0的情況下，如果離焦量為10 ii m以下，則照相機CPU 100判斷為獲得對焦狀態，並且使處理進入步驟S207。另一方面，如果所有離焦量大於1/4FS，則在步驟S206，照相機CPU 100經由鏡頭通信電路104指示攝像鏡頭以將鏡頭驅動與步驟S204針對測距點所獲得的其中一個離焦量相對應的量。照相機CPU 100使處理返回步驟S201，並且重複上述操作，直到判斷為獲得對焦狀態為止。儘管步驟S206的離焦量選擇方法沒有限制，但例如也可以選擇與最短距離處的被攝體相對應的測距點的離焦量或者最小離焦量。在步驟S207，照相機CPU 100檢測開關SW2的狀態。如果開關SW2處於接通，則開始從步驟S301起的攝像操作。如果在步驟S207中開關SW2處於斷開，則照相機CPU 100在步驟S208檢測開關SWl的狀態。如果在步驟S208中開關SWl仍處於接通，則照相機CPU100重複從步驟S201起的處理。如果開關SWl處於斷開，則結束AF操作。接著說明從步驟S301開始的攝像操作。在步驟S301，照相機CPU 100從使用測光傳感器106所檢測到的測光值中獲得被攝體亮度BV，並且將被攝體亮度BV與所設置的ISO速度SV相加以獲得曝光值EV。然後，照相機CPU 100利用已知方法，例如使用預定程序圖，確定與曝光值EV相對應的光圈值AV和快門速度TV。在步驟S302，照相機CPU 100使快速復原鏡201從攝像光路縮回，並且同時經由鏡頭通信電路104指示攝像鏡頭200將光圈設置成與步驟S301所確定的光圈值AV相對應的開口。此後，在快速復原鏡201從攝像光路完全縮回時，在步驟S303，照相機CPU 100基於電磁體117a和117b的通電時間，經由快門控制電路107來控制快門速度，從而使圖像傳感器105曝光。在步驟S304，照相機CPU 100使快速復原鏡201返回至攝像光路中的位置，並且結束攝像操作。注意，由於圖像傳感器105中累積的圖像信號的處理(所謂的顯影處理和用於將信號記錄在記錄介質中的處理)可以是已知處理，並且與本發明沒有直接關係，因而省略對其的說明。
如上所述，根據本實施例，如下的線傳感器相鄰配置在幾乎相同位置處，從而構成焦點檢測傳感器包括具有以下結構的第一類型的傳感器陣列的第一類型的線傳感器，其中，該結構用於在電荷累積期間傳送來自傳感器單元的電荷並且對電荷進行積分；以及包括具有以下結構的第二類型的傳感器陣列的第二類型的線傳感器，其中，該結構用於在電荷累積期間，在不傳送來自傳感器單元的電荷的情況下，使傳感器單元對電荷進行積分。利用該結構，由於第一類型的線傳感器可以在電荷累積期間監視累積電荷，因而可以適當控制電荷累積期間，並且第二類型的線傳感器可以檢測高質量的圖像信號。另外，由於第一類型的線傳感器也可以獲得圖像信號，因而可以基於位於幾乎相同位置處的兩對圖像信號來進行相位差檢測，並且可以實現更精確的焦點檢測。此外，由於第一類型的線傳感器和第二類型的線傳感器的配置沒有特別限制，因而可以容易地設計焦點檢測傳感器。 注意，在假定第二類型的傳感器陣列在電荷累積期間持續復位存儲器單元608的情況下做出以上說明。然而，通過在緊挨著電荷傳送之前復位存儲器單元608，也可以消除存儲器單元608在電荷累積期間所生成的噪聲的影響。第二實施例在根據第一實施例的焦點檢測傳感器中，相鄰配置在幾乎相同位置處的一組線傳感器的其中一個線傳感器是能夠監視累積電荷的第一類型的線傳感器，並且另一個線傳感器是使傳感器單元對累積電荷進行積分的第二類型的線傳感器。也就是說，以傳感器陣列為單位來改變積分/傳送操作。然而，作為第二實施例的特性特徵，將傳感器陣列的各偶數編號的像素構成為第一類型的像素，並且將各奇數編號的像素構成為第二類型的像素，從而以像素為單位改變積分/傳送操作。根據本實施例的照相機的結構和焦點檢測傳感器中的線傳感器的配置可以與第一實施例的相同，並且省略對其的說明。圖8是示出根據本實施例的焦點檢測傳感器401的電氣結構的例子的框圖。圖8示出線傳感器#1中所包括的傳感器陣列的兩個像素(奇數編號的像素和偶數編號的像素)的電氣塊。實際上，在各傳感器陣列中連續配置圖8所示的這兩個像素。線傳感器#2 #8具有與線傳感器#1相同的結構，並且省略對其的說明。焦點檢測傳感器401包括自動焦點檢測CPU (AF CPU) 700 0 AF CPU 700控制各傳感器陣列的累積操作和圖像信號讀取操作。將AF CPU 700連接至線傳感器#1的傳感器陣列，以控制奇數編號的像素和偶數編號的像素。奇數編號的像素包括用於進行光電轉換並對光電轉換所生成的電荷進行積分的傳感器單元701 ;傳送門702 ;以及用於存儲積分得到的電荷的存儲器單元703。在電荷累積期間結束之前不進行傳送的情況下，通過傳感器單元701來對奇數編號的像素的傳感器單元701進行光電轉換得到的信號電荷進行積分。在與電荷累積期間結束的同時接通傳送門702，以將傳感器單元701積分得到的信號電荷傳送給存儲器單元703。存儲器單元703臨時存儲所傳送的電荷，將電荷轉換成電壓，並且以預定增益放大該電壓。另一方面，偶數編號的像素包括
傳感器單元704，用於進行光電轉換，並且傳送利用光電轉換所生成的電荷；存儲器單元705，用於對所傳送的信號電荷進行積分，並且臨時存儲信號電荷；以及峰值檢測電路706，用於檢測偶數編號的像素的存儲器單元705的電壓值中的最大值。將偶數編號的像素的傳感器單元704進行光電轉換得到的信號電荷直接傳送給存儲器單元705，並且存儲器單元705以像素為單位對信號電荷進行積分。存儲器單元705將積分得到的信號電荷轉換成電壓，並且以預定增益放大該電壓。存儲器單元705在電荷累積期間結束的同時同樣臨時存儲積分得到的信號電荷。·
峰值檢測電路706將偶數編號像素組的存儲器單元705中所存儲的電壓值中的最大值(p_out)輸出給比較器712的輸入部。比較器712將信號p_out與具有預定值的基準電壓VR進行比較，並且將表示比較結果的信號comp輸出給AF CPU 700。在p_out>VR時,信號comp為I,否則信號comp為O。注意，將具有預定值的基準電壓VR設置成表示在p_out>VR時應結束累積操作的值。在接收到從AF CPU 700輸入的信號shift時，移位寄存器707以像素為單位選擇存儲器單元703或705的輸出。移位寄存器707在通過信號sel_l接通模擬開關708期間，將存儲器單元703或705的輸出順次輸出給輸出放大器711的輸入。輸出放大器711以適當增益從端子Vout輸出像素信號Vout。本實施例的AF CPU 700還可以如根據第一實施例的AF CPU 600那樣，通過使用端子cs、sclk、miso和mosi從外部進行串行通信來讀取和寫入內部寄存器值。累積操作接著參考圖9的流程圖來詳細說明根據本實施例的焦點檢測傳感器401的累積操作。這裡將代表性地說明線傳感器#1的累積操作，並且這同樣適用於其它線傳感器#2 #8。例如，在照相機CPU 100將AF CPU 700的寄存器strt設置成I時,AF CPU 700開始焦點檢測傳感器401的累積操作。在步驟S401，AF CPU 700進行線傳感器#1的初始復位操作。更具體地，AF CPU700將其自身的寄存器清除成0，然後輸出信號rst和rst_odd以清除傳感器單元701和704以及存儲器單元703和705中的電荷。在步驟S402，取消信號rst以開始累積。由於AF CPU 700持續輸出信號rst_odd，因而即使在累積期間，也持續復位奇數編號的像素的存儲器單元703。在步驟S403，AF CPU 700判斷從比較器712輸出的信號comp。如上所述，如果線傳感器#1的偶數編號的像素累積了足夠電荷，並且應結束電荷累積，則P_out>VR並且輸出comp=l。如果在步驟S403中信號comp的值為1，則AF CPU 700從步驟S404起執行累積結束處理。如果p_out彡VR(電荷累積不充分)，則輸出comp=0。因此，AF CPU 700在步驟S403繼續判斷信號comp。在步驟S404，AF CPU 700輸出信號hold_even，以將存儲器單元705積分得到的累積電荷存儲在偶數編號的像素的存儲器單元705中。在步驟S405，AF CPU 700取消信號rst_odd的輸出以完成存儲器單元703的復位。此後，AF CPU 700輸出信號trans_odd以接通傳送門702，因而將奇數編號的像素的傳感器單元701積分得到的累積電荷傳送給存儲器單元703。在奇數編號的像素中，在電荷累積期間不進行從傳感器單元701向存儲器單元703的電荷傳送。從結束累積到緊挨著傳送累積電荷之前的時刻，持續復位存儲器單元703。由於該原因，在存儲器單元703中不會累積存儲器單元703在電荷累積期間所生成的噪聲。在步驟S406，AF CPU 700取消信號trans_odd的輸出以斷開傳送門702。因而，將步驟S405所傳送的電荷(奇數編號的像素中累積的電荷)儲存在存儲器單元703中。在步驟S407，AF CPU 700將設置在其中的表示累積結束標誌的寄存器tr_l設置成1，從而結束線傳感器#1的累積操作。從外部(例如，照相機CPU 10 0)讀出寄存器tr_l的值，這使得能夠獲知線傳感器#1的累積結束。如上所述，在本實施例中，將線傳感器的各偶數編號的像素構成為第一類型的像素，其中，該第一類型的像素在電荷累積期間，將累積電荷從傳感器單元704傳送給存儲器單元705，並且對其進行積分。將線傳感器的各奇數編號的像素構成為第二類型的像素，其中，該第二類型的像素使傳感器單元701對累積電荷進行積分。在第二類型的像素中，存儲器單元703在電荷累積期間所生成的噪聲不會影響積分得到的累積電荷。另外，在電荷累積期間持續復位存儲器單元703，此後，將電荷傳送給存儲器單元703。這使得能夠消除存儲器單元703在電荷累積期間所生成的噪聲對傳送給存儲器單元703的累積電荷的影響。在表示偶數編號的像素的累積電荷的最大電壓值的信號p_out超過具有預定值的基準電壓VR時，結束奇數編號的像素和偶數編號的像素的累積操作。這使得能夠在電荷累積期間的適當時刻結束累積處理。注意，顯而易見，可以將奇數編號的像素構成為第一類型的像素，並且可以將偶數編號的像素構成為第二類型的像素。以上參考圖9的流程圖僅說明了線傳感器#1的操作。對於線傳感器#2 8同樣進行相同操作。AF CPU 700包括用於線傳感器#2 #8的寄存器tr_2 tr_8。對於線傳感器#2 #8還設置信號線。照相機的操作包括根據第二實施例的焦點檢測傳感器401的照相機的操作與參考圖7的流程圖所述的第一實施例的操作大體相同。然而，在第二實施例中，用於將奇數編號的像素信號和偶數編號的像素信號存儲在存儲器單元中的時刻略有不同。因此，在簡單使用像素信號的值來生成圖像信號時，圖像信號在相鄰像素之間可能具有低的信號連續性。因此，當根據步驟S203中從線傳感器所讀取的信號來生成相位差檢測要使用的一對圖像信號時，可以進行用於提高相鄰像素之間的信號連續性的處理。更具體地，對於步驟S203中讀取和A/D轉換得到的像素信號，例如，根據兩個相鄰像素的信號的簡單移動平均數來生成圖像信號。這使得能夠提高圖像信號的連續性，從而提高離焦計算的精度。如上所述，在本實施例中，通過交替配置如下的像素來構成各傳感器陣列具有以下結構的第一類型的像素，其中，該結構用於在電荷累積期間傳送來自傳感器單元的電荷並且對電荷進行積分；以及具有以下結構的第二類型的像素，其中，該結構用於在電荷累積期間，在不傳送來自傳感器單元的電荷的情況下，使傳感器單元對電荷進行積分。因此，一對傳感器陣列可以具有根據第一實施例的第一類型的線傳感器的功能和第二類型的線傳感器的功能。在第一實施例中，第一類型的線傳感器和第二類型的線傳感器需要相鄰配置在幾乎相同的位置處。然而，在第二實施例中，配置一個線傳感器就足夠了。為了提高離焦量檢測精度，當然，可以在移位了像素間距的情況下相鄰配置兩個線傳感器。第三實施例在第三實施例，如第一實施例一樣，使用第一類型的線傳感器和第二類型的線傳感器。然而，第一類型的線傳感器和第二類型的線傳感器的配置方法不同。焦點檢測光學系統以外的配置可以與第一實施例的相同，並且不再重複對其的說明。圖IOA是示出根據本實施例的焦點檢測傳感器301中的線傳感器的配置的例子的 圖。線傳感器#9和#10各自包括一對傳感器陣列。在本實施例中，如圖IOA所示，線傳感器#9和#10沿相同方向配置在焦點檢測傳感器301的幾乎相同的水平位置處。另外，配置線傳感器，以使得線傳感器#9中所包括的傳感器陣列的中心間距離(基線長度)短於線傳感器#10中所包括的傳感器陣列的中心間距離。圖11是示意性示出根據本實施例的焦點檢測光學系統的結構的透視圖。注意，為了易於說明和理解，圖11示出圖3所示的焦點檢測光學系統中除鏡和紅外截止濾波器207以外的結構。由副鏡205反射的被攝體圖像的光束在視野掩模306附近臨時形成圖像。視野掩模306是用於確定視野(畫面)中的焦點檢測區域(測距點)的遮光構件。視野掩模306具有配置在中央的水平方向延伸的開口部3061。場鏡308具有用於在攝像鏡頭200的出射光瞳附近形成光圈309的開口部3091 3094的圖像的作用。將二次成像透鏡310 313配置在光圈309的後方。與光圈309的開口部3091 3094相對應地分別配置二次成像透鏡310 313。穿過靠近中央的兩個二次成像透鏡310和311的光束在焦點檢測傳感器301的線傳感器#9上形成圖像。穿過外側的兩個二次成像透鏡312和313的光束在焦點檢測傳感器301的線傳感器#10上形成圖像。二次成像透鏡310和311的光軸間距離(以下稱為基線長度)短於二次成像透鏡312和313的基線長度。因此，儘管線傳感器#9可檢測的離焦量大於線傳感器#10可檢測的離焦量，但與線傳感器#10相比，在線傳感器#9中，離焦量檢測精度較低。圖IOB是示出線傳感器和與圖11所示的焦點檢測傳感器301相對應的取景器畫面上的測距點之間的位置關係的例子的圖。在取景器畫面500 (視野)上存在與線傳感器#9和#10相對應的測距點504。測距點504包括水平方向上的區域#31和#32。區域#31是投影線傳感器#9的區域。區域#32是投影線傳感器#10的區域。也就是說，將線傳感器#9和#10投影在取景器畫面500的幾乎相同的區域上。通過在第一實施例的說明中以線傳感器#9和#10代替線傳感器#1和#2，可以說明焦點檢測傳感器301的電氣結構和操作，並且這裡將省略對其的說明。注意，線傳感器#9和#10的累積結束寄存器是寄存器tr_l和tr_2。
在本實施例中，線傳感器#9是具有以下結構的第一類型的線傳感器，其中，該結構用於在電荷累積期間傳送來自傳感器單元的電荷並且對電荷進行積分；線傳感器#10是具有以下結構的第二類型的線傳感器，其中，該結構用於在電荷累積期間，在不傳送來自傳感器單元的電荷的情況下，使傳感器單元對電荷進行積分。通過利用基於線傳感器#9的信號？_0機的結束判斷來控制線傳感器#9和#10的電荷累積期間，可以進行適當的累積控制。將參考圖12的流程圖詳細說明包括本實施例的焦點檢測傳感器301的照相機的操作。在圖12中，與圖7相同的步驟編號表示相同的處理步驟，並且不再重複對其的說明。在步驟S601，照相機CPU 100與焦點檢測傳感器301的AF CPU 600進行通信，並且向AF CPU 600的寄存器strt設置1，從而開始AF累積操作。因此，焦點檢測傳感器301開始線傳感器#9 #10的參考圖6所述的累積操作。在步驟S602，照相機CPU 100基於AF CPU 600的寄存器tr_l和tr_2的值，判斷焦點檢測傳感器301的累積操作是否結束。如果寄存器tr_l和tr_2兩者具有值「1」，則對 於線傳感器#9和#10兩者結束累積。因此，照相機CPU 100在步驟S603進行信號讀取操作。如果寄存器tr_l和tr_2中至少一個具有值「0」，則照相機CPU 100判斷為存在未結束累積的線傳感器，並且繼續執行相同的處理，直到檢測到累積結束為止。在步驟S603，照相機CPU 100與AF CPU 600進行通信，並且讀取線傳感器#9所獲得的像素信號。AF CPU 600根據讀取指示輸出信號shift，以驅動線傳感器#9的移位寄存器並讀取信號，並且將信號輸出給照相機CPU 100。照相機CPU 100對從焦點檢測傳感器301輸出的線傳感器#9的像素信號順次進行A/D轉換，並且將信號存儲在RAM (未示出)中。在步驟S604，照相機CPU 100根據步驟S603所獲得的線傳感器#9的像素信號來
計算離焦量。在步驟S605，如果步驟S604所獲得的離焦量落在線傳感器#10可檢測的範圍內，例如4FS (F:鏡頭的f值，並且5 :常數(20 ^m))以下，則照相機CPU 100使處理進入步驟S607。另一方面，如果離焦量大於4F S，則在步驟S606，照相機CPU 100經由鏡頭通信電路104指示攝像鏡頭以將鏡頭驅動與步驟S604所獲得的離焦量相對應的量。照相機CPU100使處理返回到步驟S601，並且重複上述操作，直到步驟S604所獲得的離焦量在4F 6以下為止。在步驟S607，照相機CPU 100與AF CPU 600進行通信，並且讀取線傳感器#10所獲得的像素信號。AF CPU 600根據讀取指示輸出信號shift，以驅動線傳感器#10的移位寄存器並讀取信號，並且將信號輸出給照相機CPU 100。照相機CPU 100對從焦點檢測傳感器301輸出的線傳感器#10的像素信號順次進行A/D轉換，並且將信號存儲在RAM(未示出)中。在步驟S608，照相機CPU 100根據步驟S607所獲得的線傳感器#10的像素信號來
計算離焦量。在步驟S205，如果步驟S608所計算出的離焦量落在期望的範圍內，例如1/4F6 (F:鏡頭的f值，並且S :常數(20pm))以下，則照相機CPU 100使處理進入步驟S207。另一方面，如果步驟S608所計算出的離焦量大於1/4F 8，則在步驟S206，照相機CPU 100經由鏡頭通信電路104指示攝像鏡頭以將鏡頭驅動與步驟S608所獲得的離焦量相對應的量。照相機CPU 100使處理返回到步驟S601，並且重複上述操作，直到其判斷為獲得對焦狀態為止。判斷對焦狀態之後從步驟S207開始的處理與第一實施例中所述的相同，並且省略對其的說明。如上所述，在本實施例中，與單個測距點相對應地配置如下的線傳感器，以使得第一類型的線傳感器可以檢測大於第二類型的線傳感器的離焦量的離焦量，從而構成焦點檢測傳感器 包括具有以下結構的第一類型的傳感器陣列的第一類型的線傳感器，其中，該結構用於在電荷累積期間傳送來自傳感器單元的電荷並且對電荷進行積分；以及包括具有以下結構的第二類型的傳感器陣列的第二類型的線傳感器，其中，該結構用於在電荷累積期間，在不傳送來自傳感器單元的電荷的情況下，使傳感器單元對電荷進行積分。因此，在基於第一類型的線傳感器所檢測到的離焦量而將調焦透鏡驅動至對焦位置附近之後，可以通過第二類型的線傳感器檢測更精確的離焦量。因此，除與第一實施例相同的效果以外，還基於來自基線長度較長且檢測精度較高的線傳感器#10的信號最終進行了 AF控制。另外，由於線傳感器#10是在電荷累積期間不進行傳送的第二類型的線傳感器，因而可以更精確地檢測離焦量，從而獲得較高的對焦精度。第四實施例接著將說明本發明的第四實施例。在上述第一實施例 第三實施例中，線傳感器類型(第一類型或第二類型)是固定的。作為第四實施例的特性特徵，能夠電切換第一類型和第二類型。照相機的結構和線傳感器的配置與第一實施例的相同，並且不再重複對其的說明。代替焦點檢測傳感器101，使用能夠電切換第一類型和第二類型的焦點檢測傳感器 901。圖13是示出根據本實施例的焦點檢測傳感器901的結構的例子的框圖。圖13僅示出圖5A所示的線傳感器#1 #8中的線傳感器#1。然而，線傳感器#2 #8同樣具有相同結構。焦點檢測傳感器901包括自動焦點檢測CPU (AF CPU) 800 0 AF CPU 800控制各傳感器陣列的累積操作和圖像信號讀取操作。參考圖13，如圖5A所示的傳感器單元601那樣，傳感器單元801對應於線傳感器#1的一對傳感器陣列中所包括的光電轉換裝置組。存儲器單元803以像素為單位對傳感器單元801的各像素進行光電轉換得到的信號電荷進行積分，並且臨時存儲信號電荷。在傳感器單元801和存儲器單元803之間設置傳送門802。峰值檢測電路804檢測臨時存儲在存儲器單元803中的積分值中的最大值(p_out)，並且將該值輸出給比較器807。移位寄存器805選擇要從存儲器單元803讀取積分值的像素。
比較器807將峰值檢測電路804所檢測到的積分值中的最大值(p_out)與具有預定值的基準電壓VR進行比較，並且將表示比較結果的信號comp輸出給AF CPU 800。在p_out>VR時,信號comp為I,否則信號comp為O。注意,具有預定值的基準電壓VR是像素飽和電壓，並且將該基準電壓VR設置成表示在p_out>VR時應結束累積操作的值。在接收到從AF CPU 800輸入的信號shift時，移位寄存器805以像素為單位選擇存儲器單元803的輸出，並且在通過來自AF CPU 800的信號sel_l接通模擬開關806期間，將存儲器輸出順次輸出給輸出放大器808的輸入。輸出放大器808以適當增益從端子Vout輸出像素信號。 AF CPU 800包括寄存器(未示出)。該寄存器可以使用作為AF CPU 800的通信端子的端子cs、sclk、miso和mosi,通過串行通信從外部進行讀取和寫入。從外部(例如，照相機CPU 100)設置寄存器的值，這使得能夠控制焦點檢測傳感器901的操作。在本實施例中，AF CPU 800包括寄存器mode，並且可以通過寄存器mode的值來控制焦點檢測傳感器901的類型。累積操作接著參考圖14的流程圖詳細說明根據本實施例的焦點檢測傳感器901的累積操作。這裡代表性地說明線傳感器#1的累積操作，並且這同樣適用於其它線傳感器#2 #8。例如，當照相機CPU 100將AF CPU 800的寄存器strt設置成I時,AF CPU 800開始焦點檢測傳感器901的累積操作。在步驟S501，AF CPU 800根據寄存器mode的設置值來判斷線傳感器#1的累積模式(類型)。當寄存器mode被設置成0時，AF CPU 800判斷為線傳感器是第一類型。當寄存器mode被設置成I時，AF CPU 800判斷為線傳感器是第二類型。AF CPU 800進行控制，以進行與類型相對應的累積操作。首先將說明用於進行第一類型的累積操作的控制(步驟S502 S506)。在步驟S502，AF CPU 800對線傳感器#1進行初始復位操作。AF CPU 800將其自身的寄存器清除為0，然後輸出信號trans_l、rst和rst_l (將信號值設置成I)以清除傳感器單元801和存儲器單元803中的電荷。在步驟S503，AF CPU 800結束輸出信號rst和rst_l (將信號值改變成0)以完成傳感器單元801和存儲器單元803的復位。然後執行累積開始操作。由於AF CPU 800從步驟S502開始連續輸出信號trans_l，因而傳送門802處於接通。經由傳送門802將傳感器單元801在累積期間所生成的信號電荷累積在存儲器單元803中，並且將這些信號電荷轉換成電壓。在步驟S504，AF CPU 800基於從比較器807輸出的信號comp的值，判斷是否充分進行了電荷累積。如果線傳感器#1累積了足夠的電荷，並且應結束電荷累積，則P_out>VR，並且比較器807輸出comp=l。如果在步驟S504中信號comp的值是1，則AF CPU 800從步驟S505開始執行累積結束處理。另一方面,如果輸出comp=0,則p_out ( VR(電荷累積不充分)。因此，AF CPU800繼續進行步驟S504的判斷處理，直到信號comp=l為止。在步驟S505，AF CPU 800結束輸出信號trans_l以斷開傳送門802。將線傳感器#1的存儲器單元803積分得到的累積電荷存儲在存儲器單元803中。在步驟S 506，AF CPU 800將表示累積結束標誌的寄存器tr_l設置成1，從而結束累積操作。通過來自外部(例如，照相機CPU 100)的通信監視寄存器tr_l，這使得能夠獲知線傳感器#1中的累積結束。接著說明用於進行第二類型的累積操作的控 制(步驟S507 S512)。在步驟S507，AF CPU 800對線傳感器#1進行初始復位操作。AF CPU 800將其自身的寄存器清除成0，然後輸出信號trans_l、rst和rst_l(將信號值設置成I)以清除傳感器單元801和存儲器單元803中的電荷。在步驟S508，AF CPU 800結束輸出信號trans_l和rst (將信號值改變成0)。由此，完成傳感器單元801的復位，並且將傳感器單元801所生成的累積電荷累積在傳感器單元801中。由於AF CPU 800結束輸出信號trans_l，因而斷開傳送門802。另外，繼續輸出信號rst_l。由此，即使在電荷累積期間也持續復位存儲器單元803。在步驟S509，AF CPU 800判斷其自身的寄存器stp的值。在第二類型的累積操作中，即使在電荷累積期間也復位存儲器單元803。由於該原因，p_out>VR不成立，並且無法基於信號comp判斷累積停止。在這種情況下，通過從外部(例如，照相機CPU100)與AFCPU 800的通信來設置AF CPU 800的寄存器stp的值，由此從外部控制累積操作的結束。如果寄存器stp的值是1，則AF CPU 800判斷為結束累積，並且進入從步驟S510開始的處理。如果寄存器stp的值是0，則AF CPU 800持續執行步驟S509中對寄存器stp的值的判斷。在步驟S510，AF CPU 800結束輸出信號rst_l以完成存儲器單元803的復位。此後，AF CPU 800開始輸出信號trans_l以接通傳送門802，由此將線傳感器#1的傳感器單元801積分得到的累積電荷傳送給存儲器單元803。在電荷累積期間不進行從傳感器單元801向存儲器單元803的電荷傳送。從結束累積到緊挨著傳送累積電荷之前的時刻，持續復位存儲器單元803。由於該原因，在存儲器單元803中不會累積存儲器單元803在電荷累積期間所生成的噪聲。在步驟S511，AF CPU 800取消輸出信號trans_l以斷開傳送門802。由此，將步驟S510所傳送的電荷存儲在存儲器單元803中。在步驟S512，AF CPU 800將表示AF CPU中的累積結束標誌的寄存器tr_l設置成
Io如上所述，根據本實施例的焦點檢測傳感器可以利用來自外部(例如，照相機CPU100)的通信來設置AF CPU 800的寄存器mode的值，從而在第一類型和第二類型之間切換線傳感器的累積操作。以上參考圖14的流程圖僅說明了線傳感器#1的累積操作。對於線傳感器#2 #8同樣進行相同的累積操作。AF CPU 800包括用於線傳感器#2 #8的寄存器tr_2 tr_8。還設置用於線傳感器#2 #8的信號線。照相機的操作將參考圖15的流程圖詳細說明包括上述焦點檢測傳感器901的照相機的操作的例子。在接通圖2所示的照相機的開關SWl時，通過照相機CPU 100執行該操作。注意，在圖15的流程圖中，與圖7中相同的步驟編號表示相同操作，並且省略對其的說明。在步驟S601，照相機CPU 100從測光傳感器106所檢測到的測光值中獲得被攝體亮度BV。
在步驟S602，照相機CPU 100判斷被攝體亮度BV>K (K是閾值)是否成立。如果被攝體亮度BV>K，則在步驟S603，照相機CPU 100將AF CPU 800的寄存器mode設置成0，以將線傳感器#1 #8設置成第一類型。另一方面，如果被攝體亮度BV ( K，則在步驟S604，照相機CPU 100將AF CPU 800的寄存器mode設置成I，以將線傳感器#1 #8設置成第二類型。將參考圖16說明用於確定線傳感器#1的類型的亮度的閾值K(APEX)。圖16是示出累積時間和線傳感器中所獲得的信號量(電壓)之間的關係的圖。如果被攝體亮度BV是恆定的，則從線傳感器輸出的電壓與累積時間成正比增大。如以上參考圖13所述，AF CPU800持續進行累積，直到線傳感器的輸出電壓超過像素飽和電壓VR為止。累積時間依賴於被攝體亮度BV。如果被攝體亮度較低，則累積時間變長。當累積時間較長時，AF精度可能由於電荷累積期間發生的被攝體模糊的影響而劣化。為了防止該情況，設置累積中斷時間Tm。即使輸出電壓等於或低於像素飽和電壓VR，在從累積開始過去了時間Tm時，可以利用 來自照相機CPU 100的通信來強制結束線傳感器的累積操作。將輸出電壓值在累積中斷時間Tm達到VR的被攝體亮度定義為BV(APEX) =K+1。在比(K+1)低一級(X1/2)的被攝體亮度BV(APEX) =K時，在輸出電壓達到VR之前到達累積中斷時間Tm，並且通過利用來自照相機CPU 100的通信將寄存器stp的值設置成I來強制結束累積。由於中斷時的輸出電壓為VR/2，因而噪聲對線傳感器的像素信號的影響無法忽略，並且S/N比劣化的可能性高。為了防止該情況下，在本實施例中，在被攝體亮度BV K時，獲得大於VR/2的輸出電壓，並且噪聲對像素信號影響不大的可能性高。另外，需要進行基於來自線傳感器中的比較器807的輸出comp的累積控制以使得輸出電壓不會超過像素飽和電壓VR。因此，將線傳感器設置成第一類型(mode=0)。返回參考圖15，在步驟S605，照相機CPU 100與焦點檢測傳感器901的AF CPU800進行通信，並且將AF CPU 800的寄存器strt設置成1，從而開始AF累積操作。因而，焦點檢測傳感器901開始用於線傳感器#1 #8的參考圖14所述的累積操作。另外，照相機CPU 100通過內部計數器(未示出)開始計數累積時間T。在步驟S606，照相機CPU 100基於AF CPU 800的寄存器tr_l tr_8的值，判斷焦點檢測傳感器901的累積操作是否結束。如果所有寄存器tr_l tr_8具有值「1」，則對於所有線傳感器#1 #8結束了累積。因此，照相機CPU 100進行步驟S203中的信號讀取操作。如果寄存器tr_l tr_8中至少一個具有值「0」，則照相機CPU 100判斷為存在未結束累積的線傳感器，並且進入步驟S607。在步驟S607，照相機CPU 100通過其本身的計數器判斷累積時間T。如果累積時間T彡Tm，則焦點檢測傳感器901的累積達到了中斷時間Tm，並且處理進入步驟S608。另一方面，如果累積時間T〈Tm，則處理返回到步驟S606以繼續累積操作。在步驟S608，照相機CPU與AF CPU 800進行通信以將AFCPU 800的寄存器stp設置成1，從而結束所有線傳感器#1 #8的累積。步驟S203 S208以及步驟S301 S304的操作與第一實施例所述的圖7中以相同步驟編號所表示的操作相同，並且這裡省略對其的說明。在本實施例中，照相機CPU 100使用測光傳感器106測量被攝體亮度BV。然而，本發明不局限於此。例如，焦點檢測傳感器901的線傳感器#1 #8可以臨時被設置成第一類型，並且可以基於線傳感器#1 #8的電荷累積時間或輸出信號量來測量被攝體亮度BV0如上所述，在本實施例中，可以動態設置線傳感器的操作類型。在被攝體亮度小於閾值時，將線傳感器設置成第二類型。在被攝體亮度等於或大於閾值時，將線傳感器設置成第一類型。這使得能夠抑制尤其在被攝體亮度較低時的像素信號的S/N比的劣化。在本實施例中，說明了根據被攝體亮度將所有線傳感器設置成第一類型和第二類型其中之一的情況。然而，即使在如以上第一實施例所述設置與線傳感器相對應的操作類型時，也可以使用具有圖13所示的結構的焦點檢測傳感器。在這種情況下，由於可以在相同位置處使用這兩種類型的線傳感器，因而可以更靈活地進行焦點檢測。
其它實施例在上述實施例中，說明了對於攝像設備的自動焦點檢測使用焦點檢測傳感器的例子。然而，該焦點檢測傳感器也可適用於諸如望遠鏡或投影儀等不具有攝像功能的任意光學設備的自動焦點檢測。還可以通過讀出並執行記錄在存儲器裝置上的程序以進行上述實施例的功能的系統或設備的計算機(或者CPU或MPU等裝置)和通過下面的方法來實現本發明的各方面，其中，系統或設備的計算機例如通過讀出並執行記錄在存儲器裝置上的程序以進行上述實施例的功能來進行上述方法的各步驟。由於該目的，例如通過網絡或者通過用作存儲器裝置的各種類型的記錄介質(例如，計算機可讀介質)將該程序提供給計算機。儘管已經參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明不局限於所公開的典型實施例。所附權利要求書的範圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功能。
權利要求
1.一種焦點檢測傳感器，其包括線傳感器，所述線傳感器包括一對傳感器陣列，所述傳感器陣列各自包括呈直線配置的多個像素，並且所述多個像素各自包括光電轉換裝置，其中， 所述傳感器陣列所配置的多個像素包括 第一類型的像素，其具有如下結構，其中，該結構用於在電荷累積期間，將所述光電轉換裝置所生成的電荷傳送給相應的存儲器裝置並且使該存儲器裝置對所述電荷進行積分；以及 第二類型的像素，其具有如下結構，其中，該結構用於在所述電荷累積期間結束之前不將所述光電轉換裝置所生成的電荷傳送給存儲器裝置的情況下，在所述電荷累積期間在像素中對所述電荷進行積分，並且在所述電荷累積期間結束時將所述電荷傳送給相應的存儲器裝置，以及 所述焦點檢測傳感器還包括 檢測部件，用於檢測所述第一類型的像素的存儲器裝置中的積分值是否達到預定值；以及 控制部件，用於控制所述線傳感器的操作， 其中，當所述檢測部件在所述傳感器陣列的所述電荷累積期間開始之後檢測到所述第一類型的像素的存儲器裝置中的積分值達到所述預定值時，所述控制部件結束所述電荷累積期間，並且使所述第二類型的像素積分得到的電荷傳送給相應的存儲器裝置。
2.根據權利要求I所述的焦點檢測傳感器，其中， 所述焦點檢測傳感器包括第一類型的線傳感器和第二類型的線傳感器，其中，所述第一類型的線傳感器包括包含所述第一類型的像素的一對傳感器陣列，並且所述第二類型的線傳感器包括包含所述第二類型的像素的一對傳感器陣列，以及 所述第一類型的線傳感器和所述第二類型的線傳感器相鄰配置。
3.根據權利要求I所述的焦點檢測傳感器，其中， 所述焦點檢測傳感器包括第一類型的線傳感器和第二類型的線傳感器，其中，所述第一類型的線傳感器包括包含所述第一類型的像素的一對傳感器陣列，並且所述第二類型的線傳感器包括包含所述第二類型的像素的一對傳感器陣列，以及 所述第一類型的線傳感器中所包括的一對傳感器陣列的中心間距離短於所述第二類型的線傳感器中所包括的一對傳感器陣列的中心間距離，並且所述第一類型的線傳感器和所述第二類型的線傳感器被配置成投影至所述焦點檢測傳感器的光學系統的視野的相同區域上。
4.根據權利要求I所述的焦點檢測傳感器，其中，所述線傳感器包括所述第一類型的像素和所述第二類型的像素交替配置的一對傳感器陣列。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的焦點檢測傳感器，其中，所述控制部件在所述電荷累積期間連續輸出用於復位所述第二類型的像素的存儲器裝置的信號。
6.一種焦點檢測傳感器，包括 線傳感器，其包括一對傳感器陣列，所述傳感器陣列各自包括呈直線配置的多個像素，並且所述多個像素各自包括光電轉換裝置；以及 控制部件，用於控制所述線傳感器的操作，所述焦點檢測傳感器還包括 測量部件，用於測量被攝體亮度；以及 設置部件，用於設置所述線傳感器的操作類型， 其中，所述設置部件在所述測量部件所測量到的被攝體亮度大於預定閾值的情況下，將所述線傳感器的操作類型設置成第一類型，並且在所述測量部件所測量到的被攝體亮度不大於所述預定閾值的情況下，將所述線傳感器的操作類型設置成第二類型，以及所述控制部件被配置為 進行控制，以使得在所述線傳感器的操作類型被設置成所述第一類型的情況下，使所述傳感器陣列中所配置的多個像素各自作為具有如下結構的第一類型的像素來工作，其中，該結構用於在電荷累積期間，將所述光電轉換裝置所生成的電荷傳送給相應的存儲器裝置並且使該存儲器裝置對所述電荷進行積分，以及 進行控制，以使得在所述線傳感器的操作類型被設置成所述第二類型的情況下，使所述傳感器陣列中所配置的多個像素各自作為具有如下結構的第二類型的像素來工作，其中，該結構用於在所述電荷累積期間結束之前不將所述光電轉換裝置所生成的電荷傳送給相應的存儲器裝置的情況下，在所述電荷累積期間在像素中對所述電荷進行積分，並且在所述電荷累積期間結束時將所述電荷傳送給該相應的存儲器裝置。
7.一種光學設備，包括 根據權利要求I或6所述的焦點檢測傳感器，用於接收從攝像鏡頭入射的光束； 計算部件，用於根據如下兩種圖像信號來計算所述攝像鏡頭的離焦量通過從所述電荷累積期間結束的線傳感器的所述第一類型的像素的存儲器裝置讀取信號所生成的圖像信號；以及通過從所述電荷累積期間結束的線傳感器的所述第二類型的像素的存儲器裝置讀取信號所生成的圖像信號；以及 鏡頭驅動部件，用於基於所述離焦量來驅動所述攝像鏡頭。
全文摘要
本發明涉及一種焦點檢測傳感器和使用該焦點檢測傳感器的光學設備。該焦點檢測傳感器包括線傳感器，其中線傳感器包括配置有多個像素的一對傳感器陣列。傳感器陣列各自包括第一類型的像素和第二類型的像素，其中第一類型的像素具有如下結構，該結構用於在電荷累積期間，將光電轉換裝置所生成的電荷傳送給相應的存儲器裝置並且使該存儲器裝置對電荷進行積分；第二類型的像素具有如下結構，該結構用於在電荷累積期間結束之前不將光電轉換裝置所生成的電荷傳送給相應的存儲器裝置的情況下，在電荷累積期間在像素中對電荷進行積分，並且在電荷累積期間結束時將電荷傳送給該存儲器裝置。通過簡單結構可以獲得精確的電荷累積結果。
文檔編號H04N5/232GK102955221SQ20121028324
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月9日 優先權日2011年8月9日
發明者一宮敬 申請人:佳能株式會社