JP2010072193A - 信号生成装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い測距精度を保ったまま、消費電力を低くし、かつチップ面積を小さくすることができる信号生成装置及び撮像装置を提供する。
【解決手段】入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子からなる第一及び第二の画素列を平行にかつ光電変換素子の並び方向に相対的にずらして配置し、それぞれの光電変換素子で発生した電荷を保持するストレージ部及び電荷を転送するシフトレジスタを第一の画素列と第二の画素列の間に配置することで、第一の画素列と第二の画素列で一つのシフトレジスタを共有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点検出用の信号を生成する信号生成装置に関する。また、本発明は、本信号生成装置を有する撮像装置にも関する。

オートフォーカスカメラに用いられている焦点検出方式の一つとして、位相差検出方式が知られている。位相差検出方式では、撮像光学系の一次結像等価面における同一点の光束は瞳分割光学系で分割される。分割された光束は、複数個の受光素子からなる一対の画素列に入射され、被写体像として各画素列で検出される。これら検出された被写体像の二像間隔値から、撮像画面内に配置された測距点における焦点状態が検出される。焦点検出の精度は、対となる画素列（基準部と参照部）間の距離と画素幅によって決定される。焦点検出の精度を向上させるために画素列間の距離を広げるとチップサイズが大きくなってしまう。一方、画素の製造技術によって画素幅の最小値は制限されてしまっている。

画素列間の距離や画素幅を変えることなく焦点検出の精度を向上させる方法として、特許文献１に記載の方法が知られている。この特許文献１では、一つのラインセンサに対して、それと同一形状の二つのラインセンサを画素幅の半分の距離だけ画素幅方向にずらして配置している。この位置をずらして配置された画素からの信号を、各ラインセンサに対応して設けたシフトレジスタで順次転送し、その信号を用いて測距演算を行うことで、焦点状態の検出精度を2^1/2倍に向上させている。
特開２００６−２８５０８０号公報

しかしながら、特許文献１では、焦点の検出精度は高められているが、一つの画素列に対応して一つのシフトレジスタが必要になっており、その全てのシフトレジスタを常に動作させているため、消費電力が三倍になり、またシフトレジスタの面積分だけチップが大きくなる。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、高い測距精度を保ったまま、消費電力を低くし、かつチップ面積を小さくすることができる信号生成装置及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第一の方向に一次元に並べられ、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子からなる第一の受光部（図１の上側受光部１００に対応）と、前記第一の方向に一次元に並べられた複数の前記光電変換素子からなり、前記第一の方向と交差する第二の方向に、前記第一の受光部とは所定の間隔を持って配置されると共に、前記第一の受光部とは前記第一の方向に所定量ずらして配置された第二の受光部（図１の下側受光部１１０に対応）と、前記第一の受光部に対応して設けられ、前記光電変換素子で蓄積された前記信号電荷を保持する第一の電荷保持部（図１の上側ストレージ部１０２に対応）と、前記第二の受光部に対応して設けられ、前記光電変換素子で蓄積された前記信号電荷を保持する第二の電荷保持部（図１の下側ストレージ部１１２に対応）と、前記第一の受光部及び前記第二の受光部の間に配置され、前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部に保持された前記信号電荷を出力側に転送する電荷転送部（図１のシフトレジスタ１２に対応）と、前記電荷転送部から転送された前記信号電荷を焦点検出用の電圧信号に変換する変換部（図１のFDA（Floating Diffusion Amplifier）１３に対応）と、を有することを特徴とする信号生成装置である。

また、本発明の信号生成装置は、設定可能な動作シーケンスを複数有し、設定された動作シーケンスに応じて前記第一の受光部及び前記第二の受光部の各々から対応する前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部への前記信号電荷の転送と、前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部の各々から前記電荷転送部への前記信号電荷の転送と、前記電荷転送部における前記信号電荷の転送と、を各々制御する制御部（図１の制御部３に対応）をさらに有することを特徴とする。

また、本発明の信号生成装置は、前記設定可能な動作シーケンスとして、同一期間に蓄積した前記第一の受光部及び前記第二の受光部の前記信号電荷のうち一方の受光部の全ての前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させてから他方の受光部の全ての前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させる動作シーケンス（図３に対応）を有することを特徴とする。

また、本発明の信号生成装置は、前記設定可能な動作シーケンスとして、前記第一の受光部で前記信号電荷を蓄積している間に、前記第二の受光部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させ、前記第二の受光部で前記信号電荷を蓄積している間に、前記第一の受光部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させる動作シーケンス（図４に対応）を有することを特徴とする。

また、本発明の信号生成装置は、前記設定可能な動作シーケンスとして、同一期間に蓄積した前記第一の受光部及び前記第二の受光部の全ての前記信号電荷を同時に前記電荷転送部へ転送させる動作シーケンス（図５に対応）を有することを特徴とする。

また、本発明は、撮像素子（図６の撮像素子５０９に対応）と、被写体からの光を前記撮像素子に入射させる光学系（図６のフォーカスレンズ４００に対応）と、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の信号生成装置（図６のAFセンサ５１０、制御部５１３に対応）と、前記信号生成装置から出力された電圧信号を処理する信号処理部（図６の焦点演算部５１１、レンズ駆動信号生成部５１２に対応）と、前記信号処理部の処理結果に応じて前記光学系を移動させ、焦点位置を調節する駆動部（図６のレンズ駆動部４０１に対応）と、を有することを特徴とする撮像装置である。

上記において、括弧で括った部分の記述は、後述する本発明の実施形態と本発明の構成要素とを便宜的に対応付けるためのものであり、この記述によって本発明の内容が限定されるわけではない。

本発明によれば、第一の受光部と第二の受光部が第一の方向に所定量ずらして配置されているので、高い測距精度を保つことができる。また、第一の受光部及び第二の受光部の両方に対して共通の電荷転送部が配置されているので、受光部毎に個別の電荷転送部が配置されている場合と比較して、消費電力を低くし、かつチップ面積を小さくすることができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態による信号生成装置の構成を示している。この信号生成装置は、カメラの測距用センサに用いられているCCD（Charge Coupled Device）イメージセンサ及びその制御回路の例を示している。図１に示すように、この信号生成装置は、上側画素列１０、下側画素列１１、シフトレジスタ１２、及びFDA１３を有する撮像部１と、シーケンス設定部２と、制御部３とで構成されている。

上側画素列１０は、上側受光部１００と、上側蓄積ゲート部１０１と、上側ストレージ部１０２と、上側転送ゲート部１０３とを有する。また、下側画素列１１は、下側受光部１１０と、下側蓄積ゲート部１１１と、下側ストレージ部１１２と、下側転送ゲート部１１３とを有する。ここで、説明の簡略化のために、上側受光部１００と下側受光部１１０を合わせて受光部と呼び、上側蓄積ゲート部１０１と下側蓄積ゲート部１１１を合わせて蓄積ゲート部と呼び、上側ストレージ部１０２と下側ストレージ部１１２を合わせてストレージ部と呼び、上側転送ゲート部１０３と下側転送ゲート部１１３を合わせて転送ゲート部と呼ぶこととする。

撮像部１は、入射した光信号を電気信号に変換し、出力する。光信号から電気信号への変換は受光部で行われる。受光部は、分割された複数の光電変換素子で構成されている。この分割された光電変換素子のことを画素と呼び、分割された一つ分の画素を一画素とする。また、受光部は、複数の画素の集まり毎に分割され、その画素の集まりを画素列と呼び、その一つ分の画素列を一画素列とする。

上側画素列１０及び下側画素列１１は同一の構成をしており、各画素列内の受光部では複数の光電変換素子が第一の方向（図１中の水平方向）に一次元に並べられている。また、上側画素列１０及び下側画素列１１は、第二の方向（図１中の垂直方向）に所定の間隔を持って配置されている。上側画素列１０及び下側画素列１１内の受光部を構成する各光電変換素子には、入射光量に応じた信号電荷が蓄積される。下側画素列１１は、上側画素列１０に対して画素幅の半分の距離だけ上記第一の方向にずらし、また、上下を反転させて配置されている。以降、この画素配置を千鳥画素配置と呼ぶこととする。

蓄積ゲート部、ストレージ部、及び転送ゲート部は、受光部と同様に一画素分毎に分割された複数の蓄積ゲート、ストレージ、転送ゲートでそれぞれ構成されており、一画素に対してそれぞれ一つずつの蓄積ゲート、ストレージ、及び転送ゲートが設けられている。一組の画素、蓄積ゲート、ストレージ及び転送ゲートはシフトレジスタ１２に沿って並べられており、シフトレジスタ１２は上側画素列１０と下側画素列１１にはさまれる形で配置され、シフトレジスタ１２の一区画は上側画素列１０と下側画素列１１の同一画素番号の画素に接続されている。画素で発生した信号電荷は、蓄積ゲート、ストレージ、転送ゲート、シフトレジスタ１２の順に転送される。シフトレジスタ１２の出力端はFDA１３に接続されており、順次転送されてきた信号電荷は、FDA１３により電圧信号Voutとして出力される。

シーケンス設定部２は、制御部３が各種制御信号を生成するタイミングを変更する制御信号modeを生成する。生成された制御信号modeは制御部３へ入力される。

制御部３は、シーケンス設定部２からの制御信号modeを受け、制御信号phi、TG1_U、TG2_U、rs_U、TG1_L、TG2_L、rs_Lを生成する。制御部３で生成された制御信号phiはシフトレジスタ１２に入力され、制御信号TG1_Uは上側蓄積ゲート部１０１に入力され、制御信号TG2_Uは上側転送ゲート部１０３に入力され、制御信号rs_Uは上側ストレージ部１０２に入力され、制御信号TG1_Lは下側蓄積ゲート部１１１に入力され、制御信号TG2_Lは下側転送ゲート部１１３に入力され、制御信号rs_Lは下側ストレージ部１１２に入力される。

制御信号phiは、シフトレジスタ１２上の電荷を順次転送する制御信号である。制御信号TG1_Uは、上側受光部１００で蓄積された電荷を上側ストレージ部１０２に転送する制御信号である。制御信号TG1_Lは、下側受光部１１０で蓄積された電荷を下側ストレージ部１１２に転送する制御信号である。制御信号TG2_Uは、上側ストレージ部１０２に蓄積されている電荷をシフトレジスタ１２に転送する制御信号である。制御信号TG2_Lは、下側ストレージ部１１２に蓄積されている電荷をシフトレジスタ１２に転送する制御信号である。制御信号rs_Uは、上側ストレージ部１０２の電荷をリセットする制御信号である。制御信号rs_Lは、下側ストレージ部１１２の電荷をリセットする制御信号である。

上述した構成では、一つのシフトレジスタで二つの画素列の信号を読み出すことが可能である。この結果、焦点位置検出精度を2^1/2倍に保ちながら、チップ面積をシフトレジスタの分だけ小さくすることができ、また消費電力も小さくすることができる。

次に、上記のように構成された信号生成装置の動作を説明する。図２は、一つの画素列についての動作モードと制御信号と電圧信号の関係を示している。図２では説明の簡略化のために、制御信号TG1_U、TG1_Lを制御信号TG1で代表し、制御信号TG2_U、TG2_Lを制御信号TG2で代表し、制御信号rs_U、rs_Lを制御信号rsで代表している。また、図２では、上段より、動作モード、V_out、phi、rs、TG1、TG2の順に並べてある。

設定モードでは、蓄積条件及び読み出し条件が設定される。蓄積条件及び読み出し条件が設定されると、動作モードは蓄積モードに移行する。蓄積モードでは、照射光量に応じて発生した電荷が受光部に蓄積される。蓄積開始前は、制御信号TG1、TG2、及びrsはＬレベルに設定されている。蓄積モードでは、まず、制御信号TG1が一定期間Ｈレベルになることにより、受光部に溜まっていた電荷が蓄積ゲート部を通してストレージ部に移動し、受光部の電荷が空になる。また、制御信号rsも同時にHレベルになり、ストレージ部の電荷がリセットされる。これにより、蓄積開始時には、受光部及びストレージ部に電荷が溜まっていない状態になる。この状態で、制御信号TG1がLレベルになることで、受光部は蓄積状態になり、電荷の蓄積が開始される。

制御信号rsが電荷の蓄積中にLレベルになると、ストレージ部は電荷保持状態になる。受光部が一定量の電荷を蓄積するか、または蓄積時間が一定時間に達すると、制御信号TG1が一定期間Hレベルになり、受光部に蓄積されていた電荷がストレージ部に移動する。これにより、各画素で蓄積された電荷が、それぞれの画素に対応するストレージ部に保持され、蓄積終了状態になる。

蓄積モードが終了すると、電荷転送モードに移行する。電荷転送モードの開始直前に、制御信号TG2が一定期間Hレベルになり、ストレージ部に保持されている電荷がシフトレジスタ１２に転送される。シフトレジスタ１２に転送された電荷は、電荷転送モードにおいて、制御信号phiに同期して順次FDA１３に向かって転送される。シフトレジスタ１２で転送された電荷はFDA１３によって信号電圧V_outに変換され、出力される。

なお、上記に示した画素列が位相差式の測距センサとして動作する場合には、物理的に位置が離れており、また、光学的に同一点からの光を受光する対となる画素列が必要であるが、本実施形態では構成及び制御がまったく同じであるため、省略している。

次に、図３から図５を用いて、高精度測距動作シーケンス、連続測距動作シーケンス、高速測距動作シーケンスのそれぞれの動作について説明する。なお、回路の動作と制御信号の関係は、図２を用いて説明したものと同一であるため、詳細な説明は省略する。また、回路の動作シーケンスは、シーケンス設定部２からの制御信号modeによって設定されるが、図３から図５では省略している。

図３は、高精度測距動作シーケンスにおける各制御信号及び出力波形を示している。図３では、上段より、V_out、上側画素列動作モード、下側画素列動作モード、rs_U、TG1_U、TG2_U、rs_L、TG1_L、TG2_Lの順に並べてある。高精度測距動作シーケンスでは、上側画素列１０、下側画素列１１に対して、同一の蓄積制御が行われ、読み出し開始タイミングの異なる読み出し制御が行われる。

回路の動作シーケンスとしては、まず、設定モードで全画素列に対して同一の蓄積条件が設定される。その後、動作モードが蓄積モードに移行し、全画素列が一斉に蓄積を開始する。蓄積モードの終了時には、制御信号TG1_U、TG1_Lが同時に一時的にHレベルになる。これにより、受光部の電荷はすべてストレージ部に転送され、蓄積モードが終了する。続いて、制御信号TG2_Uが一時的にHレベルになり、上側画素列１０の電荷がシフトレジスタ１２に転送され、制御信号phiに同期して順次、出力電圧V_outとして出力される。

上側画素列１０の信号が転送され終わると、今度は制御信号TG2_Lが一時的にHレベルになり、下側画素列１１の電荷がシフトレジスタ１２に転送され、制御信号phiに同期して順次、出力電圧V_outとして出力される。従って、撮像部１からは、同一被写体に対し、同一時間の露光により蓄積された電荷を変換した電圧信号V_outが出力される。このようにして得られた電圧信号V_outに対して測距演算を行うことで、上側画素列１０のみ、あるいは下側画素列１１のみを使用した場合に比べて、焦点位置検出精度は2^1/2倍になる。上記の高精度測距動作シーケンスは、動きがない、あるいは動きが少ない被写体（静止物体等）を撮像する場合に適している。

図４は、上側画素列１０と下側画素列１１で蓄積と読み出しを交互に行う連続測距動作シーケンスにおける各制御信号及び出力波形を示している。図４では、上段より、V_out、上側画素列動作モード、下側画素列動作モード、rs_U、TG1_U、TG2_U、rs_L、TG1_L、TG2_Lの順に並べてある。連続測距動作シーケンスでは、上側画素列１０と下側画素列１１に分けて、蓄積制御及び読み出し制御が行われる。

回路の動作シーケンスとしては、まず、上側画素列１０が設定モードになり、蓄積条件及び読み出し条件が設定される。このとき、下側画素列１１は電荷転送モードになっているが、まだ蓄積が行われていないため、有効な出力は得られない。続いて、上側画素列１０が蓄積モードに移行し、蓄積を開始する。上側画素列１０の蓄積が終了すると、制御信号TG1_UがHレベルになる。これにより、上側受光部１００の電荷はすべて上側ストレージ部１０２に転送される。

上側画素列１０の蓄積時間が、下側画素列１１の全画素分を読み出す時間より長い場合には、制御信号TG1_UがLレベルになると同時に制御信号TG2_UがHレベルになる。また、上側画素列１０の蓄積時間が、下側画素列１１の全画素分を読み出す時間より短い場合には、下側画素列１１の全画素分を読み出すために必要な時間が経過したのちに制御信号TG2_UがHレベルになる。

制御信号TG2_UがHレベルになると、上側ストレージ部１０２の電荷がシフトレジスタ１２に転送され、上側画素列１０は電荷転送モードに移行する。上側画素列１０が電荷転送モードになると、下側画素列１１は設定モードに移行し、蓄積条件及び読み出し条件が設定される。その後、下側画素列１１が蓄積モードに移行し、蓄積を開始する。下側画素列１１の蓄積が終了すると、制御信号TG1_LがHレベルになる。これにより、下側受光部１１０の電荷はすべて下側ストレージ部１１２に転送される。

下側画素列１１の蓄積時間が上側画素列１０の全画素分を読み出す時間より長い場合には、制御信号TG1_LがLレベルになると同時に制御信号TG2_LがHレベルになる。また、下側画素列の蓄積時間が上側画素列の全画素分を読み出す時間より短い場合には、上側画素列１０の全画素分を読み出す時間が経過したのちに制御信号TG2_LがHレベルになる。

制御信号TG2_LがHレベルになると、下側ストレージ部１１２の電荷がシフトレジスタ１２に転送され、下側画素列１１は電荷転送モードに移行する。ここで、先に電荷転送モードに移行していた上側画素列１０は、上側画素列１０の全画素分の信号読み出しが終了すると、再び設定モードに移行し、蓄積条件及び読み出し条件が設定された後、蓄積モードに移行する。そして、蓄積モードが終了すると、上側画素列１０は電荷転送モードに移行し、上側画素列１０の全画素分の信号読み出しが終了すると再び設定モードに移行するシーケンスを繰り返す。下側画素列１１も同様のシーケンスを繰り返す。

このような動作により、上側画素列１０と下側画素列１１は蓄積モードと電荷転送モードを入れ違いに行い、一定期間ずれた周期で被写体からの測距情報を出力する。上記の連続測距動作シーケンスは、一定速度で移動している被写体に対して動体予測を用いる場合に適している。

図５は、上側画素列１０と下側画素列１１を合わせて一つの画素として使用する高速測距動作シーケンスにおける各制御信号及び出力波形を示している。図５では、V_out、上側画素列動作モード、下側画素列動作モード、rs_U、TG1_U、TG2_U、rs_L、TG1_L、TG2_Lの順に並べてある。高速測距動作シーケンスでは、上側画素列１０と下側画素列１１に対して、同一の蓄積制御及び読み出し制御が行われる。

回路の動作シーケンスとしては、まず、設定モードで上側画素列１０と下側画素列１１に対して同一の蓄積条件及び読み出し条件が設定される。その後、動作モードが蓄積モードに移行し、全画素列が一斉に蓄積を開始する。蓄積モードは他の動作シーケンス時に比べて半分の時間で終了し、制御信号TG1_U、TG1_Lが同時にHレベルになる。これにより、受光部の電荷はすべてストレージ部に転送される。

その後、制御信号TG1_U、TG1_Lが再びLレベルになると同時に、制御信号TG2_U、TG2_LがHレベルになり、ストレージ部の電荷はシフトレジスタ１２に転送される。従って、シフトレジスタ１２には、上側画素列１０と下側画素列１１の同一画素番号の電荷が足しあわされて転送されることになる。シフトレジスタ１２に電荷が転送されると、動作モードは電荷転送モードに移行する。電荷転送モードの時間は、すでにシフトレジスタ１２で電荷が足しあわされているため、上側画素列１０と下側画素列１１を順番に読み出した場合に比べて半分の時間になる。

上記の高速測距動作シーケンスは、動体予測が難しい被写体（フィギュアスケート等）を撮像する場合や、暗い被写体を撮像する場合に適している。

次に、上記の信号生成装置を有するカメラ（撮像装置）を説明する。図６は、カメラのうち、特に焦点状態の検出に係わる構成を示している。図６に示すカメラは、一眼レフレックス方式のカメラであり、フォーカスレンズ４００及びレンズ駆動部４０１からなるレンズユニット４と、メインミラー５００、サブミラー５０１、スクリーン５０２、ペンタプリズム５０３、接眼レンズ５０４、コンデンサレンズ５０５、固定ミラー５０６、瞳分割絞り５０７、瞳分割レンズ５０８、撮像素子５０９、AFセンサ５１０、焦点演算部５１１、レンズ駆動信号生成部５１２、及び制御部５１３からなるカメラボディ５とで構成されている。レンズユニット４は、カメラボディ５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５に着脱自在に構成されている。ここで、実際の撮像光学系は複数のレンズから構成されているが、図６では撮像光学系に含まれる焦点調節用のレンズであるフォーカスレンズ４００のみを図示している。

フォーカスレンズ４００は、図示しない被写体からの光束を集光してカメラ内部に入射させる。メインミラー５００は、中央部がハーフミラーで構成されたミラーであり、フォーカスレンズ４００を介して入射してきた光束を反射及び透過させる。ここで、メインミラー５００は、図示しないミラー駆動機構により回転可能に構成されている。メインミラー５００が図６の位置にある場合には、メインミラー５００は、フォーカスレンズ４００を介して入射した光束の一部をスクリーン５０２の側に反射させ、一部をサブミラー５０１の側に透過させる。一方、メインミラー５００が回転により移動し、スクリーン５０２と平行になっている場合には、フォーカスレンズ４００を介して入射した光束が撮像素子５０９に入射する。

スクリーン５０２は、撮像光学系の一次結像等価面に配置され、メインミラー５００においてスクリーン５０２の側に反射された光束を被写体像として結像させる。ペンタプリズム５０３は、スクリーン５０２によって得られる被写体像を正立像にしてから接眼レンズ５０４に入射させる。接眼レンズ５０４は、ペンタプリズム５０３からの被写体像を撮影者が視認可能な大きさに拡大する。

サブミラー５０１は、メインミラー５００の中央部背面側に設けられ、メインミラー５００を透過した光束をコンデンサレンズ５０５の方向へ反射させる。コンデンサレンズ５０５は、サブミラー５０１で反射され、一次結像等価面５１４上に結像した被写体光を集光する。固定ミラー５０６は、コンデンサレンズ５０５によって集光された被写体光を瞳分割絞り５０７の方向へ反射させる。瞳分割絞り５０７は、固定ミラー５０６によって反射された被写体光を瞳分割する。瞳分割レンズ５０８は、瞳分割絞り５０７によって瞳分割された光束を集光し、AFセンサ５１０の所定の領域に入射する。

AFセンサ５１０は、測距点に対応して設けられる少なくとも一対の受光部から構成される。このAFセンサ５１０が図１の撮像部１に対応する。AFセンサ５１０は、被写体像を光電変換し、光電変換によって得られる電荷信号を電圧信号に変換して焦点演算部５１１に出力する。制御部５１３は、AFセンサ５１０へ制御信号を出力し、AFセンサ５１０の動作を制御する。この制御部５１３が図１の制御部３に対応する。

焦点演算部５１１は、AFセンサ５１０からの対として出力される被写体像を示す電圧信号から、対をなす受光部にそれぞれ入射した被写体像における二像間隔値を、たとえば相関演算により演算する。レンズ駆動信号生成部５１２は、焦点演算部５１１において演算された二像間隔値から、焦点が合う位置にフォーカスレンズ４００を移動させるためのレンズ駆動信号を生成してレンズ駆動部４０１に出力する。レンズ駆動部４０１は、レンズ駆動信号生成部５１２からのレンズ駆動信号に従って、フォーカスレンズ４００を光軸方向（図６中の矢印Ａ方向）に駆動させる。撮像素子５０９は、被写体からの光束を光電変換し、記録または表示のための画像信号を得る。

図７は、図６のカメラで用いられる二次結像光学系を模式的に示している。二次結像光学系は、図６に示したコンデンサレンズ５０５、瞳分割絞り５０７、及び瞳分割レンズ５０８によって構成される。なお、図７では、図６に示した固定ミラー５０６を省略している。一次結像等価面５１４上に結像された被写体の光束は、コンデンサレンズ５０５において集光され、瞳分割絞り５０７により瞳分割される。瞳分割された光束は、瞳分割レンズ５０８によって集光され、基準画素列５１０ａ及び参照画素列５１０ｂを有するAFセンサ５１０の所定の領域に結像される。図７では、一対の受光部に対して一対の瞳分割レンズを設けている。

上述したように、本実施形態によれば、千鳥画素配置を持つ信号生成装置において、シフトレジスタ１２を上側画素列１０と下側画素列１１の間に配置し、共有することで、チップ面積を小さくし、かつ従来例に比べて消費電力を低くすることができる。また、本実施形態によれば、特徴の異なる三つの動作シーケンスを実現することができ、これら三つの動作シーケンスを目的に応じて選択することができる。

高精度測距動作シーケンスでは、千鳥画素配置の測距情報を使用することで、上側画素列１０のみ、あるいは下側画素列１１のみを使用した場合に比べて、焦点検出精度を2^1/2倍にすることができる。連続測距動作シーケンスでは、上側画素列１０と下側画素列１１で蓄積モードと電荷転送モードを入れ違いに行うことにより、上側画素列１０のみ、あるいは下側画素列１１のみを使用した場合に比べて、二倍の頻度で測距情報を得ることができる。高速測距動作シーケンスでは、上側画素列１０と下側画素列１１の電荷をシフトレジスタ１２で足し合わせて転送することで、蓄積時間と読み出し時間の両方を短縮することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態による信号生成装置の構成を示す構成図である。 本発明の一実施形態による信号生成装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態による信号生成装置の動作（高精度測距動作シーケンス）を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態による信号生成装置の動作（連続測距動作シーケンス）を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態による信号生成装置の動作（高速測距動作シーケンス）を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態によるカメラの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるカメラに用いられる二次結像光学系の構成を示す模式図である。

符号の説明

１・・・撮像部、２・・・シーケンス設定部、３・・・制御部、４・・・レンズユニット、５・・・カメラボディ、１０・・・上側画素列、１１・・・下側画素列、１２・・・シフトレジスタ、１３・・・FDA、１００・・・上側受光部、１０１・・・上側蓄積ゲート部、１０２・・・上側ストレージ部、１０３・・・上側転送ゲート部、１１０・・・下側受光部、１１１・・・下側蓄積ゲート部、１１２・・・下側ストレージ部、１１３・・・下側転送ゲート部、４００・・・フォーカスレンズ、４０１・・・レンズ駆動部、５００・・・メインミラー、５０１・・・サブミラー、５０２・・・スクリーン、５０３・・・ペンタプリズム、５０４・・・接眼レンズ、５０５・・・コンデンサレンズ、５０６・・・固定ミラー、５０７・・・瞳分割絞り、５０８・・・瞳分割レンズ、５０９・・・撮像素子、５１０・・・AFセンサ、５１１・・・焦点演算部、５１２・・・レンズ駆動信号生成部、５１３・・・制御部

Claims (6)

1. 第一の方向に一次元に並べられ、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子からなる第一の受光部と、
   前記第一の方向に一次元に並べられた複数の前記光電変換素子からなり、前記第一の方向と交差する第二の方向に、前記第一の受光部とは所定の間隔を持って配置されると共に、前記第一の受光部とは前記第一の方向に所定量ずらして配置された第二の受光部と、
   前記第一の受光部に対応して設けられ、前記光電変換素子で蓄積された前記信号電荷を保持する第一の電荷保持部と、
   前記第二の受光部に対応して設けられ、前記光電変換素子で蓄積された前記信号電荷を保持する第二の電荷保持部と、
   前記第一の受光部及び前記第二の受光部の間に配置され、前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部に保持された前記信号電荷を出力側に転送する電荷転送部と、
   前記電荷転送部から転送された前記信号電荷を焦点検出用の電圧信号に変換する変換部と、
   を有することを特徴とする信号生成装置。
2. 設定可能な動作シーケンスを複数有し、設定された動作シーケンスに応じて前記第一の受光部及び前記第二の受光部の各々から対応する前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部への前記信号電荷の転送と、前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部の各々から前記電荷転送部への前記信号電荷の転送と、前記電荷転送部における前記信号電荷の転送と、を各々制御する制御部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の信号生成装置。
3. 前記設定可能な動作シーケンスとして、同一期間に蓄積した前記第一の受光部及び前記第二の受光部の前記信号電荷のうち一方の受光部の全ての前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させてから他方の受光部の全ての前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させる動作シーケンスを有することを特徴とする請求項２に記載の信号生成装置。
4. 前記設定可能な動作シーケンスとして、前記第一の受光部で前記信号電荷を蓄積している間に、前記第二の受光部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させ、前記第二の受光部で前記信号電荷を蓄積している間に、前記第一の受光部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させる動作シーケンスを有することを特徴とする請求項２に記載の信号生成装置。
5. 前記設定可能な動作シーケンスとして、同一期間に蓄積した前記第一の受光部及び前記第二の受光部の全ての前記信号電荷を同時に前記電荷転送部へ転送させる動作シーケンスを有することを特徴とする請求項２に記載の信号生成装置。
6. 撮像素子と、
   被写体からの光を前記撮像素子に入射させる光学系と、
   請求項１〜請求項５のいずれかに記載の信号生成装置と、
   前記信号生成装置から出力された電圧信号を処理する信号処理部と、
   前記信号処理部の処理結果に応じて前記光学系を移動させ、焦点位置を調節する駆動部と、
   を有することを特徴とする撮像装置。

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