焦点检测设备及其控制方法_2

文档序号:9219987阅读:来源:国知局
由镜头通信电路205来控制f值,并且通过经由快门控制电路208调节快门磁体218a和218b的通电时间来控制快门速度。CPU 100还通过控制摄像传感器206来进行拍摄操作。
[0038]CPU 100包括存储电路209,其中该存储电路209包括存储用于控制照相机操作的程序的R0M、存储变量的RAM和存储各种类型的参数的EEPR0M(电可擦除可编程只读存储器)。存储电路209还存储制造过程等中预先检查到的与线传感器的缺陷像素部有关的信息。
[0039]接着,将参考图2说明照相机的光学结构。经由摄像镜头(摄像光学系统)300入射的来自被摄体的大部分光束通过快速返回镜305向上反射并在取景屏303上形成被摄体图像。照相机的用户能够经由五棱镜301和目镜302来观察该图像。来自被摄体的光的一部分透过快速返回镜305并且由子镜306向下弯折以经由视场掩模307、物镜311、光圈308和二次成像透镜309在AF传感器101上形成图像。可以通过处理对该被摄体图像进行光电转换所获得的图像信号,来检测摄像镜头300的焦点状态。在进行拍摄时,快速返回镜305上跳,并且所有光束在摄像传感器206上形成图像,从而进行被摄体图像的曝光。换句话说,摄像传感器206对摄像光学系统形成的被摄体图像进行光电转换。
[0040]本实施例的(在图2中由从视场掩模307到二次成像透镜309的光学系统以及AF传感器101构成的)焦点检测设备的焦点检测方法是已知的相位差检测方法。
[0041]图3示出与焦点检测相关联的光学系统的详细结构。来自被摄体的已穿过摄像镜头300的光束被子镜306 (参见图2)反射,并且在与摄像传感器206的摄像面共轭的平面上的视场掩模307附近的位置处临时形成图像。图3是子镜306反射和折回的光路的展开图。视场掩模307是用于对除来自画面内的焦点检测区域(以下还称为AF框)的光以外的不需要的光进行遮蔽的构件。
[0042]物镜311用于将来自光圈308的各开口部的光在摄像镜头300的出射光瞳附近的位置处形成图像。二次成像透镜309配置在光圈308的后方,并由一对各自与光圈308的开口部中的相应一个开口部相对应的两个透镜构成。穿过视场掩模307、物镜311、光圈308和二次成像透镜309的各光束在AF传感器101上的相应线传感器上形成图像。
[0043]将参考图4A?图4C来说明AF传感器101上的线传感器与摄像画面中的AF框之间的关系。为便于理解,本实施例将以在摄像画面内具有一个AF框的摄像设备为例进行说明。
[0044]图4A是示出AF传感器101的线传感器的结构的图。线传感器102_la和102_2a以相对于彼此偏移1/2像素的方式彼此邻接地平行配置(交错)。线传感器102-lb和102-2b以相对于彼此偏移1/2像素的方式彼此邻接地平行配置(交错)。线传感器102-la和102-lb以及线传感器102-2a和102_2b分别经由二次成像透镜309配对,以形成线传感器对102-1和102-2。线传感器对102-1和102-2各自是用于接收穿过摄像镜头300的不同光瞳区域的光束的一对线传感器。通过检测从这些对线传感器所输出的两个图像之间的相位差来检测散焦量。
[0045]图4B示出线传感器102-la和102_2a的结构的例子。为便于理解,各线传感器由5个像素部构成。线传感器102-la由光电二极管(光接收单元)60-Ul?60-U5构成。线传感器102-2a由光电二极管(光接收单元)60-Ll?60-L5构成。以相同的像素间距配置光电二极管60-U1?60-U5和光电二极管60-L1?60-L5。注意,如稍后将要说明的,除了光电二极管以外,各像素部还包括开关、MOS晶体管和电容器。然而,图4B省略了开关、电容器和放大电路的说明,并且仅示出光电二极管和元件分离区域61。开关、电容器和放大电路设置在遮光层62上,并且各自形成为与光电二极管形成区域邻接。
[0046]图4C是示出取景器400中显示的AF框的结构和AF传感器101上的线传感器所形成的AF视场402的图。线传感器对102-1和102-2配置在AF框401中。彼此邻接的两个线传感器对配置在一个AF框中,并且像素间距等价地减半(交错)。这能够提高高频被摄体的焦点检测精度。换句话说,线传感器对102-1和102-2被配置成接收穿过几乎相同的出射光瞳的光束。
[0047]将参考图5的框图来说明AF传感器101的详细电路结构。二次成像透镜309所形成的被摄体图像由线传感器对102-1和102-2进行光电转换并累积为电荷。
[0048]线传感器对102-1包括具有多个光电二极管(光电转换元件)的阵列的光电二极管组109-1、由分别与多个光电二极管相对应的积分电容器构成的积分电容器组110-1、存储器电路组111-1和传输门组112-1。
[0049]线传感器对102-2包括具有多个光电二极管的阵列的光电二极管组109-2、由分别与多个光电二极管相对应的积分电容器构成的积分电容器组110 - 2、存储器电路组111-2和传输门组112-2。
[0050]控制单元103接收来自CPU 100的指示并控制AF传感器101中的各个块。
[0051]线选择电路104选择线传感器对102-1和102_2中的一个线传感器对。线选择电路104具有将来自线传感器对的累积信号发送到PB对比度检测电路105和输出电路108 (稍后将要描述这两个电路)的功能。
[0052]PB对比度检测电路105从与线选择电路104所选择的线有关的像素信号中检测最大信号(以下称为峰值信号(Peak signal))和最小信号(以下称为底部信号(Bottomsignal))。接着,PB对比度检测电路105生成峰值信号和底部信号之间的差信号(以下称为PB信号),并且将峰值信号和PB信号输出到累积停止判断电路106。
[0053]图6是示出累积时间(电荷累积时间段)和作为来自PB对比度检测电路105的输出信号的PB信号的信号量之间的关系的图。累积时间“O”是累积开始时刻。PB信号的量随着时间的经过而增加。累积停止判断电路106将PB信号与累积停止水平进行比较。在PB信号超过累积停止水平的情况下,累积停止判断电路106将累积停止判断信号输出到控制单元103。
[0054]控制单元103将累积停止信号输出到线选择电路104所选择的线传感器对,以停止所选择的线传感器对的像素部中的累积。控制单元103还将累积结束信号和累积已结束的线的信息输出到CPU 100在PB信号在预定时间内未达到目标值的情况下,CPU 100将累积停止信号输出到控制单元103以强制停止累积。尽管在这种情况下PB信号用于累积停止判断,但峰值信号也可以用于累积停止判断。
[0055]控制单元103驱动移位寄存器107,以逐个像素地将线传感器对102_1和102_2中累积的像素信号输出到输出电路108。输出电路108从各像素信号提取对比度成分,进行诸如放大等的处理,并将由此得到的信号输出到CPU 100的A/D转换器(未示出)。
[0056]图7是示出线传感器的详细结构的电路图。线传感器包括光电二极管PD、积分电容器CL、存储器电容器CS、电流源1、电流源2、MOS晶体管Ml、M2、M3、M4和M5、以及开关SffRES和SWCH。电压VRES是复位电位。输出VOUT连接至线选择电路104。由信号<i>RES来控制开关SWRES的接通/断开(οη/ο??)。由信号Φ CH来控制开关SWCH的接通/断开。
[0057]在这种情况下,像素部中的主要缺陷(暗电流)生成源是开关SWRES的FD侧上的(图7中的虚线所包围的)连接部。有时,由晶体管构成的开关SWRES的配线层和扩散层之间的接触部的缺陷产生了异常大的暗电流。
[0058]以下将说明上述电路的两种类型的累积模式操作。
[0059]图8是第一累积模式的时序图。CPU 100通过向控制单元103发送指示来设置累积模式。另外,CPU 100通过向控制单元103发送指示来开始累积操作。
[0060]控制单元103首先接通开关SWRES和SWCH,接着使电容器CL和CS复位。之后,控制单元103通过断开开关SWRES来开始信号累积。在信号累积期间,由于传输门MTX保持接通,因此连续地将信号电荷传输至积分电容器CL。因此,可以根据输出VOUT来监视信号的累积状态,因而可以通过使用PB对比度检测电路105和累积停止判断电路106来进行累积停止判断。
[0061]另一方面,由于从开关SWRES的接触部针对FD部保持生成暗电流,因此在暗电流大的情况下,通过累积充分的信号之前基于暗电流的对比度来判断累积停止。在判断为累积停止的情况下,处理转移到信号存储操作。接着,控制单元103
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