DE69732946T2

DE69732946T2 - Photoelectrischer Konverter

Info

Publication number: DE69732946T2
Application number: DE69732946T
Authority: DE
Inventors: Terutake Ohta-ku Kadohara; Keiji Ohta-ku Ohtaka; Yasuo Ohta-ku Suda; Keiji Ohta-ku Nagata; Kenichiro Shimomaruko Yamashita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2017-09-27
Also published as: US6577344B2; DE69732946D1; EP0834757B1; EP0834757A3; US20020003582A1; EP0834757A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen photoelektrischen Konverter, der eingerichtet ist zur Verwendung in einem Fokussierzustandserfassungsgerät, das in einem Bildaufnahmegerät Verwendung findet, wie in einer Stehbildkamera und in einer Videokamera, und verschiedene Arten von Betrachtungsgeräten, und insbesondere auf ein Fokussierzustandserfassungsgerät, das die Fokussierzustandsfeststellung unter Verwendung von Flächensensoren ausführt, die mit zweidimensionalen Halbleiterbildaufnahmeeinrichtungen aufgebaut sind, wie als CCD, die in der Lage sind, ein vollständiges Bild aufzunehmen. Ein Gerät dieser Art ist im Dokument US-A-5 241 167 beschrieben.
31 ist eine Ansicht, die eine optische Konfiguration einer Kamera mit einer herkömmlichen Fokuserfassungseinheit kurz darstellt. In 31 bedeutet Bezugszeichen 101 ein Objektiv, das ein Bild eines Gegenstands (nachstehend als "Gegenstandsbild" bezeichnet) in das Gerät einführt; Bezugszeichen 102 bedeutet einen Hauptspiegel (Halbspiegel), der halbdurchsichtig ist und einen Teil des Lichts vom Gegenstandsbild reflektiert, das durch das Objektiv 101 hereinkommt; Bezugszeichen 103 bedeutet ein Reticle, das in einer Fokalebene des Objektivs 101 plaziert ist; Bezugszeichen 104 bedeutet ein Pentagonalprisma, das die Lichtlaufrichtung ändert; Bezugszeichen 105 bedeutet ein Okular; Bezugszeichen 106 bedeutet einen Nebenspiegel, der in Betrieb ist, wenn die Fokuszustandserfassung erfolgt; Bezugszeichen 107 bedeutet einen Film, beispielsweise einen Silberhalogenidfilm; und Bezugszeichen 108 bedeutet eine Fokuszustandserfassungseinheit.
Unter Bezugs auf 31 durchläuft das Licht von einem Gegenstand (nicht dargestellt) das Objektiv 101, und dann wird ein Teil des Lichts vom Hauptspiegel 102 nach oben reflektiert, und das reflektierte Licht bildet ein Bild auf dem Reticle 103. Das auf dem Reticle 103 erzeugte Bild wird weiterhin häufig im Pentagonalprisma 104 reflektiert und erreicht schließlich das Auge der benutzenden Person durch das Okular 105. Das Licht, das den Hauptspiegel 102 durchläuft, erreicht den Film 107 und belichtet ihn mit dem Gegenstandsbild, wodurch ein gewünschtes Bild gewonnen wird.
Ein Teil des Lichtflusses, der den Hauptspiegel 102 durchlaufen hat, wird mittlerweile vom Hauptspiegel 106 nach oben reflektiert und zur Fokuszustandserfassungseinheit 106 geführt.
32 ist eine Ansicht zur Erläuterung zum Prinzip der Fokuszustandserfassung in Beziehung auf das Objektiv 101 und die in 31 gezeigte Fokuszustandserfassungseinheit 108.
In der Fokuszustandserfassungseinheit 108, die in 32 gezeigt ist, bedeutet Bezugszeichen 109 eine Feldblende, der nahe der gewünschten Fokalebene bereitsteht, das heißt, eine konjugierte Ebene einer solchen, bei der der Film 107 angeliefert wird; Bezugszeichen 110 bedeutet eine Bildfeldlinse, die nahe der gewünschten Fokalebene vorgesehen ist; Bezugszeichen 111 bedeutet ein Sekundärlinsensystem mit zwei Linsen 111-1 und 111-2; Bezugszeichen 112 bedeutet einen fotoelektrischen Konverter mit zwei Zeilensensoren 112-1 und 112-2, die hinter den Linsen 111-1 beziehungsweise 111-2 angeordnet sind; Bezugszeichen 113 bedeutet eine Irisblende mit zwei Irisblendenöffnungen 113-1 und 113-2 entsprechend den Linsen 111-1 beziehungsweise 111-2 des Sekundärlinsensystems 111; und Bezugszeichen 114 bedeutet eine Austrittspupille des Objektivs 101. Angemerkt sei, daß die Bildfeldlinse 110 eine Leistung zum Erzeugen eines Bildes der Blendenöffnungen 113-1 und 113-2 der Irisblende 113 in nahen Bereichen 114-1 und 114-2 der Austrittspupille 114 vom Objektiv 101 hat. Umgekehrt durchlaufen Lichtflüsse 115-1 und 115-2 die Bereiche 114-1 und 114-2 sowie die Blendenöffnungen 113-1 beziehungsweise 113-2 und treffen auf zwei Zeilensensoren 112-1 und 112-2, wodurch die Lichtmengenverteilung durch die beiden Sensoren 112-1 und 112-2 erzielt wird.
Die Fokuszustandserfassungseinheit 108, die in 32 gezeigt ist, wendet ein sogenanntes Phasendifferenzerfassungsverfahren an. Wenn der Brennpunkt des Objektivs 101 vor der gewünschten Fokalebene liegt, wenn nämlich das Bild über der gewünschten Fokalebene fokussiert oder scharfgestellt ist, nähern sich die durch die beiden Zeilensensoren 112-1 und 112-2 gewonnenen Bilder einander. Wenn im Gegensatz dazu der Brennpunkt vom Objektiv 101 hinter der gewünschten Fokalebene liegt, treten die durch die beiden Zeilensensoren 112-1 und 112-2 voneinander zurück. Da der Verschiebungsbetrag zwischen den Lichtmengenverteilungen der beiden Zeilensensoren 112-1 und 112-2 eine vorbestimmte funktionale Beziehung eines Fehlfokussierbetrages des Objektivs 101 ist, ist es möglich, durch Berechnen des Verschiebungsbetrages zwischen den Verteilungen gemäß einer genauen Arbeitsweise die Fehlfokussierrichtung und den Betrag zu erfassen. Das Objektiv 101 wird gemäß der Fehlfokussierrichtung und dem Defokussierbetrag so verschoben, daß sich die Defokussierung 0 annähert. Wenn der Defokussierbetrag im wesentlichen 0 geworden ist, dann ist der Fokussiererfassungszustand beendet.
In der Kamera mit der herkömmlichen Fokuszustandserfassungseinheit 108, wie sie in 32 gezeigt ist, ist ein Bereich, der für die Fokuszustandserfassung verwendet wird (nachstehend als "Erfassungsbereich" bezeichnet) ein Streifen und so nah wie Bereich B in Hinsicht auf einen gesendeten Bildbereich A, wie in 33 gezeigt. Größe und Form des Erfassungsbereichs B wird durch die Gestalt der Zeilensensoren 112-1 und 112-2 bestimmt, die in 32 gezeigt sind und die bei der Fokuszustandserfassung verwendet werden.
34 ist ein Blockdiagramm, das in Kürze einen Mechanismus zur Ladungssteuerung der Zeilensensoren 112-1 und 112-2 zeigt. Unter Bezug auf 34 wird ein Ausgangssignal VD, gemeinsam verwendet als Bezug für die Zeilensensoren 112-1 und 112-2, vom lichtblockierten Pixel 120 (das Pixel wird als "Dunkelpixel" bezeichnet, und das Ausgangssignal wird als "Dunkelspannung" nachstehend bezeichnet), und einer Maximalspannungserfassungsschaltung 121, die mit den Zeilensensoren 112-1 und 112-2 verbunden ist, nämlich die Maximalspannung der Zeilensensoren 112-1 und 112-2, werden einem Differentialverstärker 122 eingegeben. Dann wird die Differenz zwischen der Dunkelspannung VD und der Maximalspannung VP erzeugt und abgegeben. Aufladen der Zeilensensoren 112-1 und 112-2 wird fortgesetzt, bis die Differenz einen vorbestimmten Pegel VR erreicht hat, und wenn die Differenz den vorbestimmten Pegel VR erreicht hat, wird das Aufladen der Zeilensensoren 112-1 und 112-2 beendet, und ein Signal ϕR, welches ein Ladeendesignal ist, zum Übertragen der gespeicherten Ladungen aus Pixeln zu Ladungskondensatoren, wird an die Zeilensensoren 112-1 und 112-2 gesandt. Der Grund zum Heranziehen einer Differenz zwischen der Maximalspannung VP und der Dunkelspannung VD ist der, daß durch Aufladen der Zeilensensoren 112-1 und 112-2, bis die Differenz zwischen Maximalspannung VP und Dunkelspannung VD den vorbestimmten Pegel VR erreicht, ist es möglich, die Phasendifferenz zwischen den Lichtverteilungsmengen zur Fokuszustandserfassung mit hinreichender Genauigkeit zu erzielen. Wenn weiterhin das Aufladen fortgesetzt wird, nachdem die Differenz den vorbestimmten Pegel erreicht hat, gibt es die Möglichkeit, daß die Pixel der Sensoren 112-1 und 112-2 gesättigt sind, womit ein ungenauer Fokuszustandserfassung verursacht wird. Wenn der Beziehung "VP – VD = VR" entsprochen ist, wird folglich das Ladungssendesignal ϕR an die Zeilensensoren 112-1 und 112-2 abgegeben.
35A und 35B sind jeweils ein Graph, der Bildsignale (Lichtmengenverteilungen) aus den Zeilensensoren 112-1 und 112-2 unter Bezug auf die Dunkelspannung VD des Dunkelpixels 120 und die Maximalspannung VP vom ersten und zweiten Bild (in 35A und 35B ist die Maximalspannung VP im ersten Bild), entsprechend den Zeilensensoren 112-1 beziehungsweise 112-2 zeigt, die den vorbestimmten Pegel VR hat. Zur Verwendung der Signale aus den Sensoren 112-1 und 112-2 zur Fokuszustandserfassung, wird das Aufladen beendet, wenn die Differenz zwischen einer Spannung eines beliebigen Pixels der Zeilensensoren 112-1 und 112-2 und der Dunkelspannung VD den vorbestimmten Pegel VR erreicht, und es wird bestimmt, ob ein Bild auf der Grundlage der Ausgangsbilder scharf eingestellt ist.
36 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration der Maximalspannungserfassungsschaltung 121 und deren nachfolgender Schaltkreise kurz zeigt, nämlich den Differentialverstärker 122 und einen Teil einer Ladungssteuerung einer Ladungssteuerung 123, die beide in 34 gezeigt sind. In 36 geben nur zwei Sätze von Schaltungen Ausgangssignale Vn und Vn-1 vom n-ten beziehungsweise (n-1)-ten ab, die mit einer Leitung 136 verknüpft sind, wobei dieselbe gleiche Schaltungszahl wie diejenige von Pixeln in den Zeilensensoren 112-1 und 112-2 enthalten sind, die aktuell mit der Leitung 136 gekoppelt sind. Jedes Pixelausgangssignal wird mit der aktuellen Maximalspannung VP verglichen, und wenn ein Pixelausgangssignal Vn vom n-ten Pixel die aktuelle Maximalspannung VP überschreitet, wird ein Ausgangssignal vom Differentialverstärker 130n umgekehrt, und ein MOS-Schalter 132n wird leitend. Das Pixelausgangssignal Vn wird folglich abgegeben durch einen Spannungsfolger 131n an die Leitung 136, wodurch das Pixelausgangssignal Vn die neue Maximalspannung VP annimmt. Die Maximalspannung VP vom Zeilensensor 112-1 und 112-2, die die Maximalspannungserfassungsschaltung 122 abgibt, gelangt in den Differentialverstärker 122, in dem die Differenz zwischen der Maximalspannung VP und der Dunkelausgangsspannung VD gewonnen und verstärkt wird. Das Ausgangssignal vom Differentialverstärker 122 wird des weiteren mit dem vorbestimmten Pegel VR von einem Vergleicher 134 verglichen, und wenn das Ausgangssignal vom Differentialverstärker 122 den vorbestimmten Pegel VR überschreitet, dann wird das Ladungsendesignal ϕR abgegeben, wodurch das Aufladen beendet ist. Danach wird ein Signal ϕRESET an ein Gate 135 angelegt, um die Leitung 136 zu erden, wodurch die Leitung 136 zum Vorbereiten auf die nächste Ladungssteuerung zurückgesetzt wird.
37 zeigt ein Beispiel erweiterten Feststellbereichs B, der für die Fokuszustandserfassung zu verwenden ist. Es gibt drei Erfassungsbereiche B', die für die Fokuszustandserfassung im Bildaufnahmebereich A verwendet werden. Die Erfassungsbereiche B' in 37 werden gewonnen durch Addieren dreier oder mehrerer Streifenbereiche, die in der Richtung senkrecht zum Bereich B verlaufen, gezeigt in 33.
38 zeigt ein Beispiel einer Anordnung von Zeilensensoren gemäß den Bereichen B', gezeigt in 37. Wenn die Bereiche B' in der Weise sind, wie sie in 37 gezeigt ist, steht ein photoelektrisches Konversionselement mit einer Vielzahl von Zeilensensorpaaren C bis F bereit (hiernach als "Zeilensensorpaare" bezeichnet), gezeigt in 38, und ein zugehöriges Linsensystem (nicht dargestellt) steht ebenfalls bereit.
Hinsichtlich der Ladungssteuerung der Vielzahl von Zeilensensorpaaren C bis F sind weiterhin periphere Schaltungen, wie die in 34 gezeigte, und eine Vielzahl von Ladungssteuerungen 149 bis 152 für jeweilige Zeilensensorpaare C bis F vorgesehen, um paarweise zu steuern, wie in 39 gezeigt. Unter Bezug auf 39 nehmen Differentialverstärker 145 bis 148 Differenzen zwischen Dunkelspannungen VD1 bis VD4 der Zeilensensorpaare C bis F und Maximalspannungen VP1 bis VP4 auf, die aus Maximalspannungserfassungsschaltungen 141 bis 144 jeweils kommen, wobei die Differenzen mit dem vorbestimmten Pegel VR von der Ladungssteuerung 149 bis 152 verglichen werden. Überschreitet eine Differenz den vorbestimmten Pegel VR entsprechend einem aus den Ladeendesignalen ϕR1 bis ϕR4, wird das Laden aller Pixel abgeschlossen, die in den jeweiligen Zeilensensorpaaren C bis F enthalten sind. Nach dem Beenden der Aufladung eines jeden Sensorpaares werden Ladungen von allen Pixeln eines jeden Zeilensensorpaares als Bildsignale über eine Signalleitung (nicht dargestellt) abgegeben, und dann wird ein Defokussierbetrag auf der Grundlage der Bildsignale festgestellt.
Obiges ist eine Beschreibung der Fokuszustandserfassungseinheit unter Verwendung von Streifensensoren, das heißt, von Zeilensensoren. Der Erfassungsbereich oder die Erfassungsbereiche entsprechen lichtempfindlichen Bereichen der Zeilensensoren, und folglich ist die Form des Erfassungsbereich oder der Erfassungsbereiche auf eine Zeile, eine Vielzahl von Zeilen oder eine Kombination dieser beschränkt.
Wenn weiterhin eine Erweiterung des Erfassungsbereichs angewiesen ist, ist eine photoelektrische Konversionseinheit mit Lichtempfangsbereichen erforderlich, die in beiden Dimensionen erweitert sind.
40 zeigt einen Erfassungsbereich "B" in Hinsicht auf den Bildaufnahmebereich A in der Fokuszustanderfassungseinheit unter Verwendung von Flächensensoren. Wie aus 40 ersichtlich, ist der Erfassungsbereich "B" weitestgehend aufgeweitet, verglichen mit den in den 33 und 37 gezeigten Bereichen B und B'. Wird das Phasendifferenzerfassungsverfahren angewandt, hat die photoelektrische Konversionseinheit zwei zweidimensionale Lichtempfangsbereiche, nämlich ein Paar von Flächensensoren (nachstehend als "Flächensensorpaar" bezeichnet) 160-1 und 160-2, wie in 41 gezeigt. Durch Unterteilen der Lichtempfangsbereiche vom Flächensensorpaar 160-1 und 160-2 in eine Vielzahl von Bereichen (nachstehend als "unterteilte Bereiche" bezeichnet) und Erfassen einer Phasendifferenz durch jedes unterteilte Bereichspaar, wobei die Fokuszustandserfassung im zweidimensionalen Bereich ausgeführt werden kann.
Es gibt jedoch ein Problem bezüglich der Beziehung zwischen der Erfassungsgenauigkeit und der Anzahl von Pixeln. Genauer gesagt, wenn die Lichtempfangsbereiche in viele Bereiche unterteilt sind, um die beste Nutzung der erweiterten Lichtempfangsbereiche der Flächensensoren zu gewinnen, sinkt die Anzahl von Pixeln, die in jedem Bereich enthalten sind, was zu einer unbefriedigenden Genauigkeit des erfaßten Fokuszustands führt. Wenn im Gegensatz dazu die Lichtempfangsbereiche unterteilt sind, so daß jeder Erfassungsbereich die hinreichende Pixelanzahl enthält, sind Erfassungszentren (Zentralabschnitte der jeweiligen unterteilten Bereiche) durch beachtliche Intervalle voneinander getrennt. In diesem Falle kann die Fokuszustanderfassungseinheit keine gute Betriebseigenschaft haben, da die Feststellzentren in Lichtempfangsbereiche verstreut sind.
Genauer gesagt, das Problem aufgrund der Anzahl eines Erfassungsbereichs wird im wesentlichen gelöst, wenn die unterteilten Bereiche so eingestellt sind, daß sie die Anordnung von Erfassungszentren erzielen, wie in 42 gezeigt (das heißt, fünf Erfassungszentren in Vertikalrichtung und neun Erfassungszentren in Horizontalrichtung) im Erfassungsbereich B", nämlich in jedem der Flächensensoren 160-1 und 160-2. Wenn die Lichtempfangsbereiche jedoch in dieser Weise unterteilt sind (fünf unterteilte Bereiche in Vertikalrichtung, wie in 43A gezeigt), ist die in jedem Bereich enthaltene Anzahl von Pixeln gering. Es ist möglich, die Pixelanzahl durch Verringern der Größe eines jeden Pixels zu erhöhen, jedoch kommt ein anderes Problem auf zum Realisieren hocheffizienter photoelektrischer Umsetzung mit kleinerer Blendenöffnung von in der Anzahl verringerten Pixeln.
In Fällen, die in 43 gezeigt sind (drei unterteilte Bereiche in Vertikalrichtung) und in 43C (zwei unterteilte Bereiche in Vertikalrichtung) kann weiterhin eine hinreichende Präzision bei der Fokuszustandserfassung für jeden unterteilten Bereich erzielt werden, jedoch ist die Anzahl der Erfassungszentren nicht befriedigend. Es ist möglich, sowohl diese beiden Arten von Unterteilungen anzuwenden, wenn die Fokuszustandserfassung ausgeführt wird. Um in solchem Falle optimierte Bildsignale in jedem unterteilten Bereich zu erzielen, muß die Aufladeoperation in jedem Unterteilungszustand zweimal ausgeführt werden.
Hinsichtlich der Ladungssteuerung der Flächensensoren 160-1 und 160-2 werden diese gemeinsam von einer Maximalspannungserfassungsschaltung 161 gesteuert (siehe
44) unter Verwendung der gemeinsamen Dunkelspannung VD, eines Differentialverstärkers 162 und einer Ladesteuerung 163.
Zur Vereinfachung der Erläuterung wird hier angenommen, daß ein Bild gemäß einem Bildsignal Y, wie es in 45 gezeigt ist, verwendet wird zur Fokuszustandserfassung, aufgebaut ist aus einem Flächensensor 160-1 oder 160-2, und der Flächensensor 160-1 oder 160-2 ist in vier Bereiche unterteilt, nämlich in G bis J.
46A bis 46D sind Graphen von Bildsignalen, die in den jeweiligen vier Bereichen G bis J erzielt werden, die in 45 gezeigt sind. Da die Flächensensoren gemeinsam gesteuert werden, wie aus den Graphen ersichtlich, enthält die im Bereich H gespeicherte Ladung ein Pixel, das auf den Maximalpegel im Flächensensor 160-1 oder 160-2 aufgeladen ist im Idealpegel, jedoch haben die in den anderen Bereichen G, I und J gespeicherten Ladungen keinen Idealpegel. Obwohl in diesem Falle der Erfassungsbereich erweitert ist, wird der zu verwendende Bereich für die Fokuszustandserfassung nicht erweitert, womit ein Vorteil der Verwendung von Flächensensoren vertan ist.
In einem Bildaufnahmegerät, das Zeilensensoren verwendet, wird die Variation der Fokuszustandserfassungsgenauigkeit aufgrund eines Weges eines Bildes auf den Zeilensensoren erzeugt (sogenanntes "mitphasiges und außerphasiges" Problem) ist zu einem Problem geworden. Das Problem bleibt bestehen, selbst wenn Flächensensoren verwendet werden.
Das Problem mitphasig/außerphasig ist schwerwiegender, wenn das Gegenstandsbild auf dem Flächensensorpaar erzeugt wird, da die Verzerrung des Gegenstandsbildes schwerwiegend wird, wenn es in zwei Dimensionen ausgebreitet ist. Als spezifisches Problem gibt es einen Spalt zwischen der Bildinnenseite eines markierten Bereichs, der einen Bildabschnitt zeigt, der erwartungsgemäß für die Fokuszustandserfassung verwendet wird, gesehen von einem Sucher und einem Bildabschnitt, der aktuell für die Fokuszustandserfassung verwendet wird. In diesem Falle kann das Bild auf einen unerwünschten Abschnitt fokussiert werden, der den Gegenstand nicht enthält. Um die Verzerrung des Bildes zu reduzieren, sind optische Glieder zur optischen Korrektur der Verzerrung des Bildes erforderlich. Jedoch ist dies technisch schwierig, ein derartiges optisches Glied auszulegen, und die Konfiguration eines Gerätes wird äußerst kompliziert. Somit ist es nicht leicht, die Bildverzerrung zu korrigieren.
Die vorliegende Erfindung ist in den Patentansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die beiliegende Zeichnung, die einen Teil der Beschreibung bildet, veranschaulicht Ausführungsbeispiele der Erfindung und dient gemeinsam mit der Beschreibung der Erläuterung des erfinderischen Prinzips.
1 ist eine Ansicht, die einen optischen Weg zum Ausführen der Fokuszustandserfassung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht einer Irisblende nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Ansicht, die eine photoelektrische Konvertereinheit nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kurz zeigt;
4 ist eine erläuternde Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Ansicht, die einen Flächensensor zeigt, der unterteilt ist gemäß den Erfassungszentren, die in 4 gezeigt sind, nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ladesteuereinheit für die photoelektrische Konversionseinheit nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kurz zeigt;
7 ist eine Ansicht, die die Verteilung der Erfassungszentren nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein Schaltbild zur Erläuterung einer Ausgabeschränkungsfunktion nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Feststellzentren nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ist eine Ansicht, die eine Vielzahl unterteilter Bereiche von einem der Flächensensoren nach dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist eine Ansicht, die einen optischen Weg nach einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 ist eine Ansicht, die Formen der Blendenöffnungen der Irisblende 8 nach dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist eine Ansicht, die eine photoelektrische Konversionseinheit nach dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kurz zeigt;
22 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Mitphasigkeit/Außerphasigkeit;
23 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Mitphasigkeit/Außerphasigkeit bezüglich der photoelektrischen Konversionspixelanordnung;
24 ist eine Ansicht, die eine Pixelanordnung zeigt;
25 ist ein Graph erzielten Defokussierbetrags zur Erläuterung der Mitphasigkeit/Außerphasigkeit;
26 ist ein Graph erzielten Defokussierbetrags, wenn Pixel in der in 24 gezeigten Weise angeordnet sind;
27 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer photoelektrischen Konversionseinheit nach einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kurz zeigt;
28 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der photoelektrischen Konversionseinheit nach dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
29 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der photoelektrischen Konversionseinheit, die in 28 gezeigt ist, nach dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
30 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Kamera kurz darstellt, die ein Fokuszustandserfassungsgerät enthält, das in einem des ersten bis neunten Ausführungsbeispiels erläutert ist;
31 ist eine Ansicht, die eine optische Konfiguration einer Kamera kurz darstellt, die über eine konventionelle Fokuserfassungseinheit verfügt;
32 ist eine Ansicht zur Erläuterung der herkömmlichen Fokuszustandserfassungseinheit;
33 ist eine Ansicht, die einen Bereich zeigt, der zur herkömmlichen Fokuszustandserfassung verwendet wird;
34 ist ein Blockdiagramm, das einen Mechanismus zur herkömmlichen Ladesteuerung kurz darstellt;
35A und 35B sind Graphen, die Bildsignale aus zwei Zeilensensoren zeigen;
36 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Maximalspannungserfassungsschaltung und eines Teils einer Ladesteuerung kurz zeigt;
37 ist eine Ansicht, die Bereiche zeigt, die zur herkömmlichen Fokuszustandserfassung verwendet werden;
38 ist eine Ansicht, die eine Anordnung von Zeilensensoren gemäß den in 37 gezeigten Bereichen darstellt;
39 ist ein Blockdiagramm, das einen Mechanismus zur herkömmlichen Ladesteuerung kurz darstellt;
40 ist eine Ansicht, die einen Bereich zeigt, der zur herkömmlichen Fokuszustandserfassung verwendet wird;
41 ist eine Ansicht, die ein Paar Flächensensoren nach dem Stand der Technik zeigt;
42 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren zeigt, nach dem Stand der Technik;
43A bis 43C sind Ansichten, die die Verteilungen von Erfassungszentren zeigen, nach dem Stand der Technik;
44 ist ein Blockdiagramm, das einen Mechanismus zur herkömmlichen Ladesteuerung kurz darstellt;
45 ist eine Ansicht, die ein Bild zeigt, als Bildsignal auf einem Flächensensor nach dem Stand der Technik;
46A bis 46D sind Graphen von Bildsignalen, die von jedem unterteilten Bereich gezeigt werden, gewonnen vom Flächensensor nach dem Stand der Technik; und
47 ist ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise der Ladesteuereinheit zeigt, die in 6 dargestellt ist, nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben sind bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der vorliegenden Erfindung.
<Erstes Ausführungsbeispiel>
1 ist eine Ansicht, die einen optischen Weg zum Ausführen der Fokuszustandserfassung nach einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. In 1 bedeutet Bezugszeichen 1 die optische Achse einer optischen Linse (nicht dargestellt), die links in 1 vorgesehen ist; Bezugszeichen 2 bedeutet einen Silberhalogenidfilm, der mit einer gewünschten Fokusebene der Gegenstandslinse bereitsteht; Bezugszeichen 3 bedeutet einen Hauptspiegel (Halbspiegel), der halbtransparent ist und sich auf der optischen Achse 1 befindet; Bezugszeichen 4 bedeutet einen ersten Spiegel, der vorgesehen ist, um auf der optischen Achse 1 des Objektivs geschwenkt zu werden; Bezugszeichen 5 bedeutet eine Bilderzeugungsebene achsennaher Strahlen, die mit der gewünschten Fokalebene konjugiert sind, wobei der Film 2 bereitsteht in Hinsicht auf den ersten Spiegel 4; Bezugszeichen 6 bedeutet einen zweiten Spiegel, der zur Fokuszustandserfassung dient; Bezugszeichen 7 bedeutet ein Infrarotstrahlentrennfilter zum Ausfiltern von Infrarotstrahlen; Bezugszeichen 8 bedeutet eine Irisblende mit zwei Blendenöffnungen 8-1 und 8-2, wie in 2 gezeigt; Bezugszeichen 9 bedeutet ein Sekundärlinsensystem mit zwei Linsen 9-1 und 9-2, die entsprechend den beiden Blendenöffnungen 8-1 und 8-2 der Irisblende 8 vorgesehen sind; Bezugszeichen 10 bedeutet einen dritten Spiegel, der der Fokuszustandserfassung dient; und Bezugszeichen 11 bedeutet eine photoelektrische Konversionseinheit mit zwei Flächensensoren 11-1 und 11-2.
Der erste Spiegel 4 hat eine Krümmung in einer Stärke zur Projektion der beiden Blendenöffnungen 8-1 und 8-2 der Irisblende nahe der Austrittspupille von der Gegenstandslinse (nicht dargestellt). Ein Metallfilm, wie ein Aluminium- oder Silberfilm, ist auf den ersten Spiegel 4 aufgetragen, so daß nur ein erforderlicher Bereich Licht reflektiert, folglich arbeitet der erste Spiegel 4 der Maskierung eines Sehfeldes zum Beschränken des Bereichs, der zur Fokuszustandserfassung verwendet wird. Gleichermaßen sind Metallfilme auf den anderen Spiegeln 6 und 10 in ihren minimal erforderlichen Bereichen vorgesehen, um so Streulicht hin zur photoelektrischen Konversionseinheit 11 zu reduzieren. Ebenfalls effektiv ist es, eine Lichtabsorptionsfarbe in Bereichen aufzutragen, die nicht als Reflexionsoberflächen der Spiegel 4, 6, und 10 dienen, oder Schattierungsglieder nahe den Nicht-Reflexionsoberflächenbereichen der Spiegel 4, 6 und 10 zu plazieren.
2 ist eine Aufsicht der Irisblende 8 und hat zwei Blendenöffnungen 8-1 und 8-2, die so angeordnet sind, daß die Langseiten der Blendenöffnungen 8-1 und 8-2 Seite an Seite liegen (in Vertikalrichtung in 2). Der von einer gestrichelten Linie umschlossene Abschnitt zeigt die Positionen der Linsen 9-1 und 9-2 des Sekundärlinsensystems 9, das hinter der Irisblende 8 entsprechend den Blendenöffnungen 8-1 und 8-2 der Irisblende 8 vorgesehen ist.
3 ist eine Aufsicht, die die photoelektrische Konversionseinheit 11 kurz zeigt, und alle beiden Bereichsensoren 11-1 und 11-2, die in 1 gezeigt sind, enthalten eine Vielzahl von Pixeln, die in zwei Dimensionen angeordnet sind, wie in 3 gezeigt, und eingesetzt sind an einer Stelle, bei der das Bild auf der photoelektrischen Konversionseinheit 11 erzeugt wird.
Ein Lichtfluß 12-1 und 12-2 der obigen Konfiguration, wie in 1 gezeigt, von der Gegenstandslinse (nicht dargestellt) einer der Bildaufnahmelinsen durchläuft den Hauptspiegel 3, wird vom ersten Spiegel 4 in einer Richtung im wesentlichen parallel zum gekippten Hauptspiegel reflektiert. Die Laufrichtung des Lichtflusses ändert sich danach erneut durch den zweiten Spiegel 6, der Lichtfluß durchläuft das Infrarotstrahlensperrfilter 7 und die beiden Blendenöffnungen 8-1 und 8-2 der Irisblende 8 und wird dann durch die Linsen 9-1- und 9-2 des Sekundärlinsensystems 9 konvergiert und trifft letztlich auf die Flächensensoren 11-1 und 11-2 der photoelektrischen Konversionseinheit 11 über den dritten Spiegel 10. Der Lichtfluß 12-1 und 12-2 in 1 zeigt den einen, der ein Bild im Mittenabschnitt des Films 2 erzeugt. Ein anderer Lichtfluß, der an unterschiedlichen Stellen des Films 2 auftrifft, legt ebenfalls denselben Weg wie der Lichtfluß 12-1 und 12-1 zurück und erreicht die photoelektrische Konversionseinheit 11. Im Ergebnis werden die beiden Lichtmengenverteilungen entsprechend einem Bildabschnitt, der in einem vorbestimmten zweidimensionalen Bereich des Films 2 gewonnen wird, von den Flächensensoren 11-1 und 11-2 der photoelektrischen Konversionseinheit 11 gewonnen.
Der erste Spiegel 4 im ersten Ausführungsbeispiel hat eine Krümmung von einem Teil einer gekrümmten Oberfläche, die durch Abwickeln einer quadratischen Kurve um eine Achse erzielt wird, insbesondere bevorzugt ist ein Ellipsoid der Abwicklung. In
1 hat die Oberflächengestalt des ersten Spiegels 4 eine Krümmung eines Teils eines Ellipsoids der Abwicklung, die gewonnen wird durch Abwickeln einer Ellipse 21, deren Scheitel ein Punkt 20 um die Achse 22 der Ellipse 21 ist. Der Primärfokalpunkt des ersten Spiegels 4 wird nahe dem Punkt 23 auf der Achse 22 gesetzt, und der Sekundärfokalpunkt wird nahe einem Punkt (nicht dargestellt) auf einer optischen Achse 24 gesetzt, die nach links erweitert ist. Der Primärfokalpunkt ist mit der Mitte der Irisblende 8 in Hinsicht auf den zweiten Spiegel 6 konjugiert.
Beim Sekundärfokalpunkt ist eine Austrittspupille der Gegenstandslinse vorgesehen. Ein optisches Bild an der Austrittspupille der Objektlinse fokussiert auf den Primärfokalpunkt, falls nicht für den zweiten Spiegel 6. Mit dem zweiten Spiegel 6 fokussiert das optische Bild bei der Austrittspupille von der Gegenstandslinse auf die Mitte der Irisblende 8, die an der konjugierten Stelle mit dem Primärfokalpunkt ist.
Wie zuvor beschrieben, arbeitet der erste Spiegel 4 als ideale Feldlinse, die das optische Bild bei der Austrittspupille der Gegenstandslinse auf die Mitte der Irisblende fokussiert. Angemerkt sei, daß die Fläche des ersten Spiegels 4 einem Abschnitt der Oberfläche vom Ellipsoid der Abwicklung entspricht, wie aus 1 ersichtlich, die keine Rotationsachse und keinen Scheitelpunkt enthält. Eine spezielle Form eines Ellipsoids, das im ersten Ausführungsbeispiel Verwendung findet, ist mit folgender Gleichung (1) in Hinsicht auf die Rotationsachse angegeben:
Gleichung (1) zeigt eine quadratische Kurve. Wenn k gleich 0 ist, wird eine Sphäre gewonnen, wenn die mit Gleichung (1) ausgedrückte Kurve gedreht wird; wenn k gleich -1 ist, dann wird eine parabolische gewonnen; und wenn k größer als -1 ist, wird ein Ellipsoid der Abwicklung gewonnen. Des weiteren gilt h² = y² + z², wobei x, y beziehungsweise z Achsen in drei Dimensionen bedeuten, und r zeigt die Krümmung am Punkt 20 der Rotationsachse 22. Wenn eine Kamera und eine Gegenstandslinse (Bildaufnahmeobjektiv) berücksichtigt werden, sind die bevorzugten Bereiche von r und k folgende:
– 20 ≤ r ≤ 20
– 1 < k ≤ 0,2
Durch Erzeugen der Oberfläche vom Sekundärlinsensystem 9 auf der Seite des Infrarotstrahlensperrfilters 7 im ersten Ausführungsbeispiel in eine konkave Form wird eintreffendes Licht hin zum Sekundärlinsensystem 9 nicht zur Streuung gezwungen, wodurch eine gute einheitliche Bilderzeugungsfähigkeit über einen zweidimensionalen Breitebereich der photoelektrischen Konversionseinheit 11 gegeben ist. Durch Berechnen eines Verschiebungsbetrags zwischen den Lichtmengenverteilungen, die die Flächensensoren 11-1 und 11-2 in der Richtung gewinnen, in der die Flächensensoren 11-1 und 11-2 gemäß der Darstellung in 3 angeordnet sind, nämlich in Vertikalrichtung, kann für alle Teilbereichspaare (werden später detailliert erläutert) der Flächensensoren 11-1 und 11-2 auf der Grundlage des anhand 32 erläuterten Prinzips der Fokuszustand im zweidimensionalen Bereich erfaßt werden. Angemerkt sei, daß der erste Spiegel 4 aus dem Lichtweg vom Bild gebracht wird, wenn das Bild aufgenommen wird, ebenso wie der Hauptspiegel 3.
Als nächstes erläutert ist die photoelektrische Konversionseinheit 11.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Verteilung der Feststellzentren zeigt, gesehen von einem Sucher über das Okular 105 einer in 31 gezeigten Kamera. Um unter Bezug auf 4 die Fokuszustandserfassung für jeweilige 55 Erfassungszentren auszuführen (jede Kästchen zeigt ein Erfassungszentrum eines jeden unterteilten Bereichs) von 5 Zeilen und 11 Spalten unabhängig auszuführen, die im Mittenbereich eines Bildaufnahmebereichs 31 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erserviert sind, wird jeder der beiden Bereichsensoren 11-1 und 11-2 der photoelektrischen Konversionseinheit 11 unterteilt in 55 Bereiche, so daß die unterteilten Bereiche den jeweiligen Erfassungszentren entsprechen. Angemerkt sei, daß jedes Paar der zugehörigen unterteilten Bereiche der Flächensensoren 11-1 und 11-2 nachstehend "unterteiltes Bereichspaar" genannt werden.
5 ist eine erläuternde Ansicht, die jeden der Flächensensoren 11-1 und 11-2 gemäß 3 zeigt, die unterteilt sind in 55 Bereiche. In 5 bedeutet Bezugszeichen 41 Dunkelpixel, entsprechend dem Dunkelpixel 120, das in 34 gezeigt ist, um Bezugsspannungen zu erhalten, die verwendet werden zum Bilden der Differenz zwischen den Maximalspannungen in jedem unterteilten Bereichspaar der Flächensensoren 11-1 und 11-2 und der zugehörigen Bezugsspannung. Die Flächensensoren werden im ersten Ausführungsbeispiel verwendet, und da das Laden von jedem unterteilten Bereichspaar gesteuert wird, erfolgt das Setzen eines Dunkelpixels für jedes unterteilte Bereichspaar. In 5 sind dieselbe Anzahl von Dunkelpixeln wie bei den unterteilten Bereichspaaren (das heißt, 55) kollektiv nach außerhalb des Feststellbereichs in einem der Flächensensoren versetzt. Wie zuvor beschrieben, wird in 5 ein Dunkelpixel für jedes der 11 × 5 unterteilten Bereichspaare gesetzt, die alle 20 Pixel enthalten. Die in jedem der 11 × 5 unterteilten Bereiche enthaltene Anzahl von Pixeln ist nicht beschränkt und kann mehr als 20 betragen. Unter Verwendung der Flächensensoren in der zuvor beschriebenen Weise ist es möglich, den Fokuszustand in jedem unterteilten Bereichspaar zu erfassen. Angemerkt sei, daß die Zeilenunterteilung des Flächensensors in 55 Bereiche in einer dicken Linie ihren Ausdruck findet, um zu betonen, wie die Bereiche unterteilt sind, jedoch ist das Erscheinungsbild vom aktuellen Flächensensor, wie es in 5 gezeigt ist, identisch mit demjenigen eines üblichen Flächensensors.
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ladungssteuereinheit für die Flächensensoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kurz darstellt. Für das jeweilige erste bis n-te unterteilte Bereichspaar 53-1 bis 53-n (hier ist n = 55), gezeigt in 5, der Flächensensoren 11-1 und 11-2 sind Maximalspannungserfassungsschaltungen 52-1 bis 52-n und Differentialverstärker AP 54-1 bis 54-n vorgesehen, die wie unter Bezug auf 34 erläutert arbeiten. Ein Ausgangssignal eines jeden Differentialverstärkers AP 54-1 bis 54-n tritt in einen Anschluß eines Vergleichers COM 57 über einen zugehörigen Ausgabeschalter (55-1 bis 55-n) ein, und wenn es einen gemeinsamen vorbestimmten Pegel VR erreicht hat, wird das Ausgangssignal vom Vergleicher invertiert. Das invertierte Ausgangssignal als Ladeendesignal ϕR weist das zugehörige unterteilte Bereichspaar (1 bis n) über einen entsprechenden Schalter (56-1 bis 56-n) an, das Laden zu beenden und das Auslesen der Ladungen zu starten. Um hier eine unabhängige Ladeoperation von jedem unterteilten Bereichspaar zu realisieren sowie die Größe der Einheit zu reduzieren, schaltet eine Ladesteuerung 51 sequentiell die Schalterpaare 55-1 und 56-1, 55-2 und 56-2 und so weiter bis 55-n und 56-n ein, vorgesehen für die jeweiligen unterteilten Bereichspaare gemäß einem Taktsignal ICLK.
Nachstehend anhand 47 erläutert ist die Arbeitsweise einer in 6 gezeigten Ladesteuereinheit.
47 ist ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise der Ladesteuereinheit zeigt. Zuerst wird in Schritt S1 jedes Element der Ladesteuereinheit zurückgesetzt. Zu dieser Zeit werden die Maximalspannungserfassungsschaltungen 52-1 bis 52-n geerdet und die Zähler (nicht dargestellt), die zwischen 0 und n zählen, werden auf 0 gesetzt (Zählstand (i) = 0). Als nächstes wird in Schritt S2 der Zählwert (i) um 1 erhöht, und die Verarbeitung schreitet fort zu Schritt S3. In Schritt S3 wird beurteilt, ob das Laden eines unterteilten Bereichspaares entsprechend dem Zählstand (i) in den früheren Routinen beendet ist. Ist dies der Fall, dann kehrt der Prozeß zu Schritt S2 zurück, bei dem der Zählstand (i) um 1 erhöht wird, und dann werden die nachfolgenden Prozesse ausgeführt. Wenn in Schritt S3 bestimmt ist, daß die Ladung des unterteilten Bereichspaares entsprechend dem Zählstand (i) noch nicht beendet ist, schreitet der Prozeß fort zu Schritt S4, und die Schalter 55-i und 56-i werden eingeschaltet. Das Ausgangssignal vom Differentialverstärker AP 54-i (das heißt, die Differenz zwischen dem Maximalwert VPi zur Zeit, wenn die Schalter 55-i und 56-i eingeschaltet sind, und der Dunkelspannung VDi, VPi – VDi) wird dem Vergleicher COM 57 eingegeben und mit dem gemeinsamen vorbestimmten Pegel VR verglichen. Ist VPi – VDi gleich oder größer als VR, dann wird das Ladeendesignal ϕR vom Vergleicher COM 57 abgegeben (JA in Schritt S5), die Information, die aufzeigt, daß das Laden des unterteilten Bereichspaares i beendet ist, wird in Schritt S6 gespeichert, und dann schreitet der Prozeß fort zu Schritt S7. In Schritt 57 wird überprüft, ob das Laden aller unterteilten Bereichspaare beendet ist. Ist dies der Fall, dann wird die Verarbeitung abgeschlossen, wohingegen im anderen Falle der Prozeß zu Schritt S8 fortschreitet.
Wenn NEIN in Schritt S5, wenn nämlich VPi – VDi des unterteilten Bereichspaares i kleiner als VR ist, dann geht der Prozeß weiter zu Schritt 58.
In Schritt S8 wird bestimmt, ob der Zählstand (i) gleich oder größer als die Zahl der unterteilten Bereichspaare ist, und wenn dies nicht der Fall ist, dann kehrt der Prozeß zurück zu Schritt S2, bei dem der Zählstand (i) um 1 erhöht, und die nachfolgenden Prozesse werden für das nächste unterteilte Bereichspaar wiederholt. Ist der Zählstand (i) gleich oder größer als n, dann wird der Zählstand (i) in Schritt S9 auf 0 zurückgesetzt, und danach kehrt der Prozeß zu Schritt S2 zurück und die oben beschriebenen Prozesse werden wiederholt.
Angemerkt sei, daß die hinreichende Lichtmenge nicht immer auf alle unterteilten Bereichspaare auftrifft und VPi – VDi nicht immer den vorbestimmten Pegel VR überschreitet. Folglich ist es möglich, das Laden so zu steuern, daß das Laden solcher unterteilter Bereichspaare beendet wird, die noch nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer beladen werden. Wenn weiterhin das Laden nach einer vorbestimmten Zeitdauer beendet wird, wenn VPi – VDi ≥ VR in keinem unterteilten Bereich erzielt wird, dann kann eine Fehlermeldung, die diesen Zustand aufzeigt, den Anwender entsprechend informieren. Weiterhin ist es auch möglich, das fortgesetzte Laden der unterteilten Bereichspaare zu steuern, bis mehr als eine vorbestimmte Anzahl unterteilter Bereichspaare die Maximalwerte abgeben, die der Beziehung VPi – VDi ≥ VR genügen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Steuerung beschränkt, und verschiedene Abwandlungen sind möglich.
Die Ladesteuerung 51 kann konfiguriert werden durch eine Hardware-Struktur oder durch eine Software-Struktur unter Verwendung einer CPU.
Hinsichtlich der Ladesteuerung im ersten Ausführungsbeispiel, die ausgeführt wird zum Erzielen der Phasendifferenzen zwischen einem Paar von Bildsignalen, wird für jedes unterteilte Bereichspaar die Steuerung ausgeführt, die der einen anhand 34 erläuterten äquivalent ist. Die Ladeoperation der beiden Flächensensoren 11-1 und 11-2 der photoelektrischen Konversionseinheit 11 in 3 erfolgt parallel durch jedes unterteilte Bereichspaar. Da Bildsignale zur Fokuszustandserfassung von jedem unterteilten Bereichspaar auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Maximalwert eines jeden unterteilten Bereichspaares und der zugehörigen Dunkelspannung erzielt werden können, wie zuvor beschrieben, ist es möglich, eine hochpräzise Fokuszustandserfassung zu realisieren.
Angemerkt sei, daß die Phasendifferenz zwischen Bildsignalen, gewonnen durch jedes unterteilte Bereichspaar, in der Richtung auftritt, in der Pixel in jedem unterteilten Bereich angeordnet sind, nämlich in Spaltenrichtung in 5.
<Zweites Ausführungsbeispiel>
7 ist eine Ansicht, die eine Anordnung der Erfassungszentren zeigt, wenn drei mittige Spalten aus den 11 × 5 unterteilten Bereichen zur Fokuszustandserfassung verwendet werden, wie in 5 gezeigt. Um die unterteilten Bereichspaare zu beschränken, die für die Fokuszustandserfassung verwendet werden, werden Steuersignale zum Einschalten der Analogschalter 55-i und 56-i entsprechend den gewünschten unterteilten Bereichspaaren sequentiell von der Ladesteuerung 51 abgegeben. Im Falle von 7 werden Schaltungen gemäß den fünfzehn unterteilten Bereichspaaren zum Betrieb ausgewählt. Beispielsweise in einem Falle, bei dem die in 4 gezeigten Erfassungszentren sequentiell von der Ecke oben rechts numeriert sind (oben-unten und nach links), werden die Schalter 55-21, 56-21 bis 55-35 bis 56-35 gemäß den einundzwanzigsten bis fünfundzwanzigsten Erfassungszentren sequentiell eingeschaltet, wie in 7 gezeigt.
Der Zweck des Beschränkens der Anzahl unterteilter Bereichspaare, die für die Fokuszustandserfassung zu verwenden sind, ist es zu vermeiden, daß ein ungeeigneter Ladezustand auftritt, wenn ein Spitzenlichtgegenstand aufgenommen wird, das heißt ein Sättigungszustand. Genauer gesagt, da die Ladesteuerung im ersten Ausführungsbeispiel sequentiell von jedem unterteilten Bereichspaar erfolgt, wird das Bestimmen der Zeitvorgabe zum Beenden des Ladens eines gegebenen unterteilten Bereichspaares zu gewissen Intervallen erfolgen. Wenn eine Zeitdauer zum Erzielen genauer Bildsignale durch Laden des gegebenen unterteilten Bereichspaares kurz ist, können nur die gesättigten Bildsignale erzielt werden, wenn die Zeitvorgaben zum Beenden des Ladens unterteilten Bereichspaare in der zuvor anhand 47 bestimmten Weise sequentiell bestimmt werden. In einem solchen Falle ist es unmöglich, den Scharfeinstellzustand festzustellen. Durch Verringern der Anzahl unterteilter Bereichspaare, deren Laden zu steuern ist, wird das Intervall zum Bestimmen des Ladezustands eines jeden unterteilten Bereichspaares abgekürzt, wodurch ein genaues Aufladen erfolgen kann.
Angemerkt sei, daß es möglich ist, die Steuerung so auszuführen, daß nach Ladesteuerung in allen unterteilten Bereichspaaren gesättigte Bereichspaare ausgewählt und zur erneuten Ladung in der zuvor beschriebenen Weise gesteuert werden. Obwohl die Ladeoperation bezüglich gesättigter unterteilter Bereichspaare wiederholt wird, kann das Aufladen jener unterteilten Bereichspaare beendet werden, da die erforderliche Zeit zum Laden jener unterteilten Bereichspaare, auf denen Licht aus dem Spitzenlichtgegenstand auftrifft, kurz ist, während das Berechnen zur Fokuszustandserfassung für die anderen unterteilten Bereichspaare ausgeführt wird. Die Wirkung wiederholten Aufladens bezüglich des Durchsatzes ist folglich gering.
Im zweiten Ausführungsbeispiel wird die Beschränkung bezüglich der Anzahl unterteilter Bereichspaare in der Einheit einer Spalte im aufgenommenen Bildbereich 31 eingesetzt (fünf unterteilte Bereichspaare in Vertikalrichtung) Dies dient der Einschränkung der Größe der Ladesteuerung 51, während diese mit der erforderlichen Funktion zum Steuern eines jeden unterteilten Bereichspaares ausgestattet ist. Selbst ohne Bereitstellen der Fähigkeit zum Beschränken willkürlich unterteilter Bereichspaare zur Ladesteuerung 51 mit Steuerung zur Sperrung unterteilter Bereichspaare zur Signalausgabe, was in den folgenden Ausführungsbeispielen zu erläutern ist, kann die Auswahl beliebig unterteilter Bereichspaare realisiert werden, die zur Fokuszustandserfassung dienen.
<Drittes Ausführungsbeispiel>
8 ist eine Ansicht, die fünf Horizontaleinheiten 61 bis 65 der Erfassungszentren zeigt, durch die die Übertragung der Ladungen im Aufnahmebildbereich 31 beschränkt ist. Ein Signal zum Steuern des Ladeendes wird abgegeben an alle unterteilten Bereichspaare, die gleichzeitig zu einer Horizontaleinheit gehören. Eine Kombination dieser Ausgabebeschränkungen pro Zeile und die Beschränkung der Anzahl unterteilter Bereichspaare, die pro Spalte für die Fokuszustandserfassung zu verwenden sind, wie im zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, ermöglicht das leichte Einstellen beliebig unterteilter Bereichspaare, die für die Fokuszustandserfassung zu verwenden sind.
9 ist ein Schaltbild zur Erläuterung der Ausgabebeschränkungsfunktion gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Im dritten Ausführungsbeispiel ist ein Ausgangsanschluß INTE zur Abgabe des Ladeendesignals ϕR mit einem Mikrocomputer verbunden, der die Gesamtoperation der Kamera steuert, so daß der Mikrocomputer den Abschluß der Ladeoperation feststellen kann. Der INTE-Anschluß ist vorgesehen, um dem Mikrocomputer den Abschluß des Ladens eines beliebigen unterteilten Bereichspaares in einer Horizontaleinheit mitzuteilen. Ein Ladeausgangssignal wird zugelassen oder gesperrt von allen fünf Horizontaleinheiten 61 bis 65, die in 8 gezeigt.
Unter Bezug auf 9 gelten Ladeendesignale END1 bis END55 (entsprechend dem ϕR-Signal) für jedes unterteilte Bereichspaar. Die Zahlen zeigen die jeweiligen unterteilten Bereichspaare auf, wenn die in 8 gezeigten Erfassungszentren, sequentiell von der Ecke oben rechts numeriert (oben-unten und nach links), in die ODER-Glieder 71-1 bis 71-5 entsprechend den Horizontaleinheiten 61 bis 65 jeweils von der Horizontaleinheit eingegeben werden, und dann treten die Ausgangssignale aus den ODER-Gliedern 71-1 bis 71-5 ein in jeweilige UND-Glieder 72-1 bis 72-5. Steuersignale INH1 bis INH5 werden ebenfalls in die UND-Glieder 72-1 bis 72-5 über Inverter 73-1 bis 73-5 eingegeben. Ausgangssignale aus den UND-Gliedern 72-1 bis 72-5 gelangen in ein ODER-Glied 74, und das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 74 wird dem INTE-Anschluß eingegeben. Wie zuvor beschrieben, werden gemäß 9 die Steuersignale INH1 bis INH5 verwendet zum Steuern der jeweiligen Horizontaleinheiten 61 bis 65. Wenn irgendeines der Steuersignale INH1 bis INH5 auf 1 gesetzt wird, dann erscheinen die Ladeendesignale ENDi (i = 1 bis 55) der unterteilten Bereichspaare, die zur Horizontaleinheit gehören, gemäß dem Steuersignal, das auf 1 gesetzt wurde, nicht am Ausgangsanschluß INTE. Betrachtet man die praktische Steuerung einer Kamera, so ist es notwendig, daß der Abschluß der Ladung lediglich der unterteilten Bereichspaare erfaßt wird, die aktuell für die Fokuszustandserfassung verwendet werden; eine überschießende Individualsteuerung der unterteilten Bereichspaare ist aber nicht erforderlich.
Beispielsweise wird angenommen, daß ein Bild eines Gegenstands, auf den ein Anwender fokussieren möchte, im oberen Abschnitt der in 8 gezeigten 55 Erfassungszentren gebildet wird. In diesem Falle werden die Steuersignale INH1 und INH2 auf "0" gebracht, um so die oberen beiden Horizontalzeilen auszuwählen, und die restlichen Steuersignale INH3 bis INH5 werden auf "1" gesetzt. Das Ladungsausgangssignal aus den unterteilten Bereichspaaren, das zu den Horizontaleinheiten 61 und 62 gehört, ist folglich zulässig. Wenn Maximalspannungen in Hinsicht auf entsprechende Dunkelspannungen in unterteilten Bereichspaaren, die nicht zu den ausgewählten beiden Horizontaleinheiten gehören, den vorbestimmten Pegel VR überschreiten, dann wird folglich die Ladeoperation fortgesetzt, und Ladungen werden nicht von jenen unterteilten Bereichspaaren abgegeben.
Durch Steuern des Ausgangssignals der Ladeendesignale von der Horizontaleinheit in der zuvor beschriebenen Weise ist es möglich, die Fokuszustandserfassung auf gewünschten unterteilten Bereichspaaren unter Verwendung von Bildsignalen genauer Pegel auszuführen, die nur von den gewünschten unterteilten Bereichspaaren kommen, ohne daß eine Überschußsteuerung bezüglich der unterteilten Bereichspaare erfolgt, die zur Fokuszustandserfassung nicht verwendet werden.
<Viertes Ausführungsbeispiel>
10 zeigt ein Beispiel zum Steuern der unterteilten Bereichspaare durch Kombinieren der Beschränkung bezüglich der Anzahl unterteilter Bereichspaare, die zur Fokuszustandserfassung zeilenweise zu verwenden sind, wie zuvor im zweiten Ausführungsbeispiel anhand 7 beschrieben, und der Ausgabebeschränkung, die unter Bezug auf die 8 und 9 beschrieben wurde, wenn die Steuersignale INH1 und INH5 auf "1" gesetzt sind, so daß Bildsignale nur von unterteilten Bereichspaaren entsprechend den neun zentrale Erfassungszentren abgegeben werden. Durch eine derartige Steuerung kann dieselbe Wirkung erzielt werden wie beim Betrieb lediglich der zentralen neuen unterteilten Bereichspaare.
<Fünftes Ausführungsbeispiel>
11 ist eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Unter Bezug auf 11 wird eine Beschränkung bezüglich der unterteilten Bereichspaare, die zur Fokuszustandserfassung zu verwenden sind, bei diskreten Spalten angewandt, und eine Ausgabebeschränkung wird auf vier Horizontalzeilen angewandt (in diesem Falle ist INH3 in 9 gleich "0" und andere Steuersignale sind gleich "1"). Mit der obigen Steuerung werden die unterteilten Bereichspaare entsprechend den fünf Erfassungszentren, die diskret in der Mittenhorizontalleitung angeordnet sind, wie in 11 gezeigt, im aufgenommenen Bildbereich 31 zur Fokuszustandserfassung verwendet.
Weiterhin ist 12 eine Ansicht, die die Verteilung von Erfassungszentren nach dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Unter Bezug auf 12 wird nur eine Spalte ausgewählt, und die Ausgabebeschränkung erfolgt mit Ausnahme einer Horizontalleitung. In diesem Falle wird eine Steuerung zum virtuellen Betrieb lediglich eines unterteilten Bereichspaares realisiert. Genauer gesagt, wenn der Abschluß des Aufladens dieses unterteilten Bereichspaares festgestellt ist, werden Ladesignale, die nur in diesem unterteilten Bereichspaar gespeichert sind, abgegeben.
<Sechstes Ausführungsbeispiel>
13 zeigt eine Verteilung der Erfassungszentren, gesehen vom Sucher einer Kamera, nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 13 gezeigt, sind im Mittelteil des aufgenommenen Bildbereichs 31 drei Erfassungszentren und zwei Erfassungszentren alternativ in Spalten vorgesehen. Jeder der Flächensensoren 11-1 und 11-2 ist unterteilt in 27 Bereiche, um so den Erfassungszentren zu entsprechen, die wie zuvor beschrieben in einem Prüfmuster angeordnet sind.
Durch Unterteilen eines jeden Flächensensors in der zuvor beschriebenen Weise wird die notwendige und hinreichende Anzahl unterteilter Bereiche zum Ausführen einer wirksamen Fokuszustandserfassung im zweidimensionalen Bereich sichergestellt, obwohl die Anzahl unterteilter Bereiche geringer als die in 4 gezeigte ist.
In der Mitte des aufgenommenen Bildbereichs 31 sollte weiterhin grundsätzlich ein Erfassungszentrum vorgesehen sein. Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel werden folglich die Ungradzahlen (drei und fünf) der Erfassungszentren in der Spalte und in der Zeile einschließlich der Mitte des aufgenommenen Bildbereichs eingesetzt (in einem Quadrat mit schrägen Linien in 14 gezeigt), und Erfassungszentren sind symmetrisch sowohl in Hinsicht auf die Vertikal- als auch auf die Horizontalleitungen angeordnet, die die Mitte vom aufgenommenen Bildbereich 31 durchlaufen, wie in 14 gezeigt, um eine ausgeglichen aussehende und verbesserte Handhabbarkeit zu gewährleisten.
Um viele Erfassungszentren in der Richtung der langen Seite des aufgenommenen Bildbereichs einzusetzen (das heißt, in diesem Fall in Horizontalrichtung), wird des weiteren jeder Flächensensor so unterteilt, daß die Dichte der Erfassungszentren in Horizontalrichtung relativ hoch ist, wohingegen die Dichte der Erfassungszentren in Vertikalrichtung relativ gering ist. Genauer gesagt, hinsichtlich der Intervalle h und v wird unter Bezug auf 14 zwischen den Erfassungszentren in Horizontal- und Vertikalrichtung die Beziehung h < v eingesetzt. In dieser Beziehung ist das Intervall zwischen den Erfassungszentren in der Richtung der langen Seite des aufgenommenen Bildbereichs kürzer als in der Richtung der kurzen Seite, und um so mehr Erfassungszentren sind in der Richtung der langen Seite als in der Richtung der kurzen Seite angeordnet. Mit der zuvor beschriebenen Anordnung sind die Erfassungszentren dichte im zweidimensionalen Bereich verteilt.
Angemerkt sei, daß die Beziehung zwischen h und v, die zuvor beschrieben wurde, gleich h < v ist, und genauer gesagt ist v < 2h. 2h ist das Horizontalintervall zwischen den Erfassungszentren, die in Spalten vorliegen, einschließlich derselben Anzahl von Erfassungszentren (in diesem Falle nämlich Spalten, die über drei Erfassungszentren, oder Spalten, die über zwei Erfassungszentren verfügen).
Wird die Beziehung zwischen h und v auf entweder v > 2h oder auf 2v < h gesetzt, dann sind die Intervalle zwischen Erfassungszentren weit voneinander entfernt. Folglich gibt es im sechsten Ausführungsbeispiel eine Beschränkung auf h < v < 2h.
Jeder der Flächensensoren 11-1 und 11-2 der photoelektrischen Konversionseinheit 11 ist unterteilt in 27 Bereiche entsprechend den jeweiligen Erfassungszentren, wie zuvor beschrieben.
15 ist eine Ansicht einer Vielzahl unterteilter Bereiche von einem der Flächensensoren nach dem siebten Ausführungsbeispiel. Wie aus 15 ersichtlich, werden durch Unterteilen des Sensors mit der beschränkten Pixelzahl diese in drei oder zwei Bereiche in Vertikalrichtung unterteilt, wodurch es möglich ist, eine gute Genauigkeit bei der Fokuszustandserfassung zu bekommen, da eine genügende Anzahl von Pixeln in jedem Bereich enthalten ist.
Die Flächensensoren der photoelektrischen Konversionseinheit so anzuordnen, daß die langen Seiten der Flächensensoren nebeneinander gesetzt sind, ist ebenfalls sehr effektiv, um die Erfassungszentren nahe aneinander zu legen.
Angemerkt sei, daß die Flächensensoren 11-1 und 11-2, die in der in 15 gezeigten Weise unterteilt sind, von derselben Ladesteuereinheit, die zuvor anhand 6 beschrieben wurde, in derselben Weise gesteuert werden, wie zuvor unter Bezug auf 47 in ersten Ausführungsbeispiel erläutert.
Da jeder Flächensensor in 27 Bereiche unterteilt ist, beträgt die Anzahl n im sechsten Ausführungsbeispiel 27. Das sechste Ausführungsbeispiel ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können zwei weitere Spalten, eine in drei Bereiche unterteilte und die andere in zwei Bereiche unterteilt, den 27 unterteilten Bereichen sowohl auf der rechten als auch auf linken Seite hinzugefügt werden, um 37 unterteilte Bereiche zu bekommen. Zwei Spalten, das heißt fünf unterteilte Bereiche, können aus sowohl der linken als auch aus der rechten Seite der 27 unterteilten Bereiche herausgeschnitten werden, um 17 unterteilte Bereiche zu bekommen. Anstelle des Unterteilens der Spalten in zwei oder drei Bereiche können die Spalten des weiteren in drei oder vier Bereiche unterteilt werden.
<Siebtes Ausführungsbeispiel>
Im sechsten Ausführungsbeispiel werden die Intervalle zwischen den Erfassungszentren in Vertikalrichtung gegenüber der Horizontalrichtung absichtlich unterschiedlich gestaltet. Jedoch wird gelegentlich eine Kamera verwendet, um ein Photo im Vertikalformat aufzunehmen, wobei in diesem Falle die Konzeptionen von "vertikal" und "horizontal" vertauscht sind. Um die Handhabbarkeit durch Entfernen der Konzeptionen von vertikal und horizontal zu verbessern, werden die Intervalle zwischen den Erfassungszentren in Vertikal- und Horizontalrichtung einander gleich gemacht.
Eine Anordnung von Erfassungszentren für diesen Fall ist in 16 gezeigt. Die Beziehung zwischen Horizontal- und Vertikalintervallen, also zwischen h und v, ist hier h = v.
Abhängig von der Konfiguration der Flächensensoren würde es einen Fall geben, bei dem dieselbe Anzahl von Erfassungszentren in Horizontal- und Vertikalrichtung angeordnet ist. Durch Anordnen der Erfassungszentren in der Weise, daß in diesem Falle ein Verhältnis vom Intervall zwischen den Erfassungszentren in Vertikalrichtung zu einem Intervall in Horizontalrichtung dasselbe ist wie das Verhältnis der kurzseitigen Länge zur langseitigen Länge vom aufgenommenen Bildbereich, kann eine Kamera mit guter Handhabbarkeit bereitgestellt werden. 17 zeigt ein Beispiel der oben beschriebenen Anordnung von Erfassungszentren. Wie aus 17 ersichtlich, sind die Erfassungszentren so angeordnet, daß die Intervalle zwischen den Erfassungszentren in Vertikal- und in Horizontalrichtung auf der Grundlage des Verhältnisses einer Seitenlänge zur anderen Seitenlänge des aufgenommenen Bildbereichs eingestellt sind. Genauer gesagt, wie in 18 gezeigt, ist die Beziehung zwischen h und v dieselbe wie die Beziehung der horizontalseitigen Länge und der vertikalseitigen Länge des aufgenommenen Bildbereichs. Umgekehrt kann der aufgenommene Bildbereich so ausgelegt werden, daß er die Beziehung zwischen h und v optimiert.
Weiterhin ist es möglich, die Erfassungszentren so anzuordnen, daß das Verhältnis der Anzahl von Erfassungszentren in Horizontalrichtung zu deren Anzahl in Vertikalrichtung gleich dem Verhältnis der horizontalseitigen Länge zur vertikalseitigen Länge des aufgenommenen Bildbereichs ist.
<Achtes Ausführungsbeispiel>
Die Verteilung der Lichtmenge in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird erzielt durch die Flächensensoren 11-1 und 11-2, die in Vertikalrichtung der photoelektrischen Konversionseinheit 11 separat angeordnet sind, wie in 3 gezeigt, und die Verschiebung zwischen den Verteilungen in Vertikalrichtung wird erfaßt. In einem Fokuszustandserfassungsgerät mit dieser Konfiguration ist es möglich, einen Gegenstand zu fokussieren, dessen Leuchtdichte in Vertikalrichtung variiert, das heißt, einen Gegenstand mit Horizontalstreifen, jedoch ist es nicht möglich, einen Gegenstand zu fokussieren, dessen Leuchtdichte in Vertikalrichtung nicht variiert, das heißt, einen Gegenstand mit Vertikalstreifen.
Eine Anordnung vom optischen System nach einem achten Ausführungsbeispiel, das eingerichtet ist, das zuvor aufgeführte Problem zu lösen, ist in 19 gezeigt. Der Unterschied zwischen den Konfigurationen gemäß 19 und gemäß 1 besteht darin, daß in 19 zwei weitere Linsen 9-3 und 9-4 dem Sekundärlinsensystem 9 in Orthogonalrichtung in Hinsicht auf die beiden Linsen 9-1 und 9-2 hinzugefügt werden, und daß Blendenöffnungen 8-3 und 8-4 der Irisblende 8 und Flächensensoren 11-3 und 11-4 der photoelektrischen Konversionseinheit 11 so vorgesehen sind, daß sie den Linsen 9-3 und 9-4 entsprechen. Angemerkt sei, daß zur Vereinfachung der Beschreibung des optischen Systems die Blendenöffnungen 8-1 und 8-2 der Irisblende 8, die Flächensensoren 11-1 und 11-2 der photoelektrischen Konversionseinheit 11 und der Lichtfluß 12-1 und 12-2, dargestellt in 1, in 19 nicht gezeigt sind.
20 zeigt Formen der Blendenöffnungen von der Irisblende 8 nach dem achten Ausführungsbeispiel In 20 zeigen Bezugszeichen 8-3 und 8-4 die hinzugefügten Blendenöffnungen auf (durch durchgehende Linie gezeigt), und Bezugszeichen 9-3 und 9-4 zeigen zwei Linsen auf (durch gestrichelte Linien gezeigt), die einen Teil des Sekundärlinsensystems 9 bilden, das gemäß den Blendenöffnungen 8-3 und 8-4 vorgesehen und hinter diesen angeordnet ist.
Im achten Ausführungsbeispiel, wie es in 20 gezeigt ist, werden die Blendenöffnungen 8-3 und 8-4 in einen Abstand gebracht, der weiter als der Abstand von der Mitte der Irisblende 8 zu den Blendenöffnungen 8-1 und 8-2 ist, um so das Licht zu erfassen, das durch die Peripherie der Pupille des Objektivs (nicht dargestellt) läuft. Durch den Aufbau in der zuvor beschriebenen Weise kann die Länge einer sogenannten Basislinie nach der Fokuszustandserfassung erweitert werden. Das optische System einschließlich der Blendenöffnungen 8-3 und 8-4 der Irisblende 8, die im achten Ausführungsbeispiel neu hinzugefügt wurden, erhöht folglich die Genauigkeit der Fokuszustandserfassung, wenn eine lichtstarke Linse (das heißt eine Linse mit geringer f-Anzahl) als Objektiv verwendet wird.
Die Blendenöffnungen 8-3 und 8-4 der Irisblende 8 können natürlich in derselben Entfernung angeordnet werden wie die Blendenöffnungen 8-1 und 8-2 von der Mitte der Irisblende 8 entfernt sind. Obwohl die Genauigkeit der Fokuszustandserfassung mit dieser Anordnung nicht besonders verbessert wird, ist es doch möglich, stets den Fokuszustand eines Gegenstands festzustellen, dessen Leuchtdichte entweder in Vertikalrichtung oder in Horizontalrichtung variiert, ungeachtet der Lichtstärke des Objektivs.
21 zeigt eine Anordnung der Flächensensoren 11-3 und 11-4 entsprechend den Linsen 9-3 und 9-4 der photoelektrischen Konversionseinheit 11 zum Erzielen der Lichtmengenverteilung. Wie aus 21 ersichtlich, werden die Sehfelder entsprechend den Flächensensoren 11-3 und 11-4 zum Erfassen der Phasendifferenzen zwischen den Bildern in Horizontalrichtung kleiner eingestellt als die Sehfelder der Flächensensoren 11-1 und 11-2 zum Erfassen der Phasendifferenzen zwischen den Bildern in Vertikalrichtung. Der Grund für das kleinere Einstellen der Größen der Flächensensoren 11-1 bis 11-4 liegt darin, ein Sekundärlinsensystem zu realisieren, das weniger Verzerrung eines Bildes sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung verursacht, und das Anwachsen der Größe der photoelektrischen Konversionseinheit zu verhindern.
Die Ladungssteuerung der vier Flächensensoren 11-1 bis 11-4 erfolgt durch jedes unterteilte Bereichspaar der Flächensensoren 11-1 und 11-2 und der Flächensensoren 11-3 und 11-4 auf der Grundlage der Maximalspannung in jedem unterteilten Bereichspaar. Mit anderen Worten, die Ladungssteuerung für die Vielzahl von Paaren von Zeilensensoren, die zuvor anhand 38 beschrieben wurden, wird angewandt auf die Vielzahl von Paaren von Flächensensoren, und durch Erfassen der Maximalspannung in jedem unterteilten Bereichspaar der zugehörigen Flächensensoren und durch Erzielen des Ladeendesignals aus jedem unterteilten Bereichspaar ist es möglich, Signale mit genauem Pegel zur Fokuszustandserfassung aus dem breiten Bildaufnahmebereich zu bekommen.
Angemerkt sei, daß in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen das eintreffende Licht, das das Objektiv durchläuft, in zwei Bilder mit einer Parallaxe getrennt wird, dann werden die jeweils zwei getrennten Bilder auf den zugehörigen Flächensensoren erzeugt; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können zwei Bilder eines Gegenstands, die durch zwei Objektive eintreffen, die um einen vorbestimmten Basiszeilenabstand getrennt sind, auf den jeweiligen Flächensensoren gebildet werden.
Gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen werden im Fokuszustandserfassungsgerät, das in der Lage ist, eine Fokuszustandserfassung in einem breiten Bereich eines fortgesetzten zweidimensionalen Bildbereichs oder eines Betrachtungsbereichs auszuführen, Signale genauer Pegel durch eine Vielzahl unterteilter Bereichspaare einer Vielzahl photoelektrischer Konversionseinrichtungen als Lichtrezeptoren erzielt werden, die sich stetig in zwei Dimensionen erweitern, wobei die Ladesteuerung unabhängig für die jeweiligen unterteilten Bereiche erfolgt. Folglich ist es möglich, leicht und mit hoher Präzision auf einen Gegenstand zu fokussieren, dessen Bild an einer beliebigen Position des Bereichs zweidimensionaler photoelektrischer Konversionseinrichtungen gebildet ist. Gemäß der zuvor beschriebenen Konfiguration wird weiterhin die Größe der Steuerschaltung verringert, wodurch ein kostengünstiges Fokuszustandserfassungsgerät bereitgestellt werden kann.
<Neuntes Ausführungsbeispiel>
Als nächstes erläutert ist ein neuntes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung.
Im neunten Ausführungsbeispiel wird ein Fokuszustandserfassungsgerät verwendet, das dieselbe Konfiguration wie die der 1 bis 3 hat, und folglich kann hier eine Erläuterung entfallen.
22 zeigt einen Fall, bei dem jeder der Flächensensoren 11-1 und 11-2, gezeigt in 3, mit einem herkömmlichen Flächensensor aufgebaut ist. Bezugszeichen 93-1 bedeutet eine Pixelanordnung zur photoelektrischen Umsetzung, die zweidimensional eingerichtet ist, und Bezugszeichen 93-2 bedeutet ein verzerrtes Bild, das auf der Pixelanordnung 93-1 zur photoelektrischen Umsetzung erzeugt wird. Die Pixelanordnung 93-1 zur photoelektrischen Umsetzung hat eine flache rechteckige Gestalt, und Pixel sind mit einer rechteckigen Gestalt in Vertikal- und Horizontalrichtung angeordnet. Das Bild 93-2 wird tonnenförmig verzerrt, während es das Linsensystem passiert.
Da sich ein auf der photoelektrischen Konversionseinrichtung erzeugtes Bild zweidimensional erstreckt, wie in 22 gezeigt, erfährt das Bild durch Spreizen eine stärkere Verzerrung. Speziell in der Peripherie der photoelektrischen Konversionseinrichtung unterscheidet sich im Ergebnis ein Bildabschnitt, der aktuell auf einem Bereichsabschnitt der photoelektrischen Konversionseinrichtung erzeugt wird, von einem Bildabschnitt, der auf einem Bereichsabschnitt gebildet werden soll. Eine Variation in der Genauigkeit der Fokuszustandserfassung, verursacht durch Mitphasigkeit/Außerphasigkeit der photoelektrischen Konversionseinrichtung, und eines Bildes, das ein herkömmliches Problem aufweist, kann unter Verwendung der herkömmlichen Flächensensoren nicht gelöst werden.
23 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Mitphasigkeit/Außerphasigkeit bezüglich der Pixelanordnung zur photoelektrischen Umsetzung. In 23 bedeutet Bezugszeichen 90-1 ein jedes Pixel der Pixelanordnung 93-1 zur photoelektrischen Umsetzung, und Bezugszeichen 90-2 bedeutet einen Abschnitt eines Bildes, das auf der Pixelanordnung 93-1 zur photoelektrischen Umsetzung erzeugt wird. 25 ist ein Graph, der eine Variation in der Genauigkeit der Fokuszustandserfassung zeigt, die verursacht wird durch Mitphasigkeit/Außerphasigkeit des Bildes, das auf der Pixelanordnung 93-1 zur photoelektrischen Umsetzung erzeugt wird. Im in 25 gezeigten Graphen zeigt die Abszisse die Position des Bildabschnitts 90-2, wenn dieser in Richtung eines in 23 gezeigten Pfeils verschoben wird, und die Ordinate zeigt den Defokussierbetrag. Wie aus 25 ersichtlich, ändert sich der Defokussierbetrag, verursacht durch Mitphasigkeit/Außerphasigkeit des Bildes auf der Pixelanordnung zur photoelektrischen Umsetzung, mit einer Ortsperiode entsprechend der Pixelbreite der Pixelanordnung zur photoelektrischen Umsetzung.
Um die Variation des Defokussierbetrages zu verbessern, der durch Mitphasigkeit/Außerphasigkeit hervorgerufen wird, und um die Genauigkeit für den erfaßten Defokussierbetrag zu stabilisieren, sind die Pixel wie in 24 gezeigt in herkömmlicher Weise angeordnet. In 24 werden eine Reihe von photoelektrischen Umsetzpixeln a bis g und eine andere Reihe photoelektrischer Umsetzpixel h bis n um 1/2 Pixel verschoben. Das Feststellergebnis des Defokussierbetrages unter Verwendung dieser photoelektrischen Umsetzpixelreihen ist in 26 gezeigt. In dieser Konfiguration wird zusätzlich zum Defokussierbertrag 96-1, gewonnen auf der Grundlage des Ausgangssignals der photoelektrischen Umsetzpixel a bis g, ausgedrückt mit einer durchgehenden Linie, die dieselbe wie beim Defokussierbetrag gemäß 25 ist, der Defokussierbetrag 96-2 auf der Grundlage des Ausgangssignals aus den photoelektrischen Umsetzpixeln h bis n gewonnen, gezeigt durch eine gepunktete Linie. Durch einfaches Addieren dieser Defokussierbeträge bei jeder Position werden die Gesamtdefokussierbeträge zu 0 (96-3), wie durch die Linie 96-3 aufgezeigt. In einem Verfahren, bei dem die photoelektrischen Umsetzpixelreihen um einen vorbestimmten Betrag verschoben werden und bei dem ein einzelner Defokussierbetrag durch Hinzufügen von Defokussierbeträgen gewonnen, die man auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus Pixeln zweier benachbarter Reihen erhält, wird es somit theoretisch und experimentell bestätigt, daß, wenn die benachbarten photoelektrischen Umsetzpixelreihen um 1/2 Pixel verschoben sind, die besten Ergebnisse erzielt werden.
Die Technik zum Anordnen angrenzender photoelektrischer Umsetzpixelreihen, die um einen vorbestimmten Betrag verschoben sind, sind in vielen Patentanmeldungen vorgeschlagen worden, beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nummer 59-105606, jedoch werden in Hinsicht auf eine in zwei Dimensionen erweiterte Bildaufnahme die Phasendifferenzen zwischen Signalen, gewonnen durch angrenzende photoelektrische Umsetzpixelreihen, angeordnet wie in 24 gezeigt, nicht immer zu einem vorbestimmten Betrag aufgrund der Verzerrung eines Bildes. In diesem Falle werden die Probleme erwartungsgemäß nicht korrigiert.
Die photoelektrische Konversionseinheit zur Lösung des obigen Problems ist in 27 gezeigt, und ein Abschnitt der photoelektrischen Konversionseinheit ist in 28 gezeigt. In 28 bedeutet Bezugszeichen 94-1 alle photoelektrischen Umsetzpixel, und Bezugszeichen 94-2 bedeutet ein verzerrtes Bild, das auf den photoelektrischen Umsetzpixeln erzeugt wurde. 29 zeigt die photoelektrischen Umsetzpixelzeilen, die eine vergrößerte Ansicht der in 28 gezeigten photoelektrischen Konversionseinheit haben. Unter Bezug auf 29 sind photoelektrischen Umsetzpixelzeilen 97-1 und 97-2 so angeordnet, daß die photoelektrischen Umsetzpixelzeilen 97-1 und 97-2 um 1/2 Pixel in Hinsicht auf ein Bild 97-3 des Gegenstands verschoben werden, ausgedrückt mit schrägen Linien. Mit anderen Worten, die Phasendifferenz zwischen den photoelektrischen Umsetzpixelzeilen 97-1 und 97-2 beträgt 1/2 Pixel in Hinsicht auf das Bild 97-3, obwohl dieses Bild verzerrt ist. Das Merkmal der photoelektrischen Konversionseinheit, die in der beschriebenen Weise im Vergleich zur Anordnung in 24 angeordnet ist, besteht darin, daß die photoelektrische Konversionseinheit der vorliegenden Erfindung folglich eine Vielzahl von Pixelzeilen aufweist, die so angeordnet sind, daß sie die Bildverzerrung des Gegenstands kompensieren und die Phase einer Zeile und die Phase der nächsten Zeile um 1/2 Pixel in Hinsicht auf den Lichtfluß vom Gegenstand verschoben ist.
Folglich sind im neunten Ausführungsbeispiel benachbarte photoelektrische Umsetzpixelzeilen so angeordnet, daß sie um einen vorbestimmten Betrag (1/2 Pixel im neunten Ausführungsbeispiel) in Hinsicht auf den Lichtfluß vom Gegenstand verschoben sind, und ein Defokussierbetrag wird auf der Grundlage der beiden Defokussierbeträge gewonnen, die man auf der Grundlage der Ausgangssignale aus den benachbarten photoelektrischen Umsetzpixelzeilen erhält. Selbst wenn der Bildaufnahmebereich, der für die Fokuszustandserfassung verwendet wird, verbreitert ist, ist es folglich möglich, immer eine stabile Fokuszustandserfassung durch die Vermeidung von Auswirkungen einer Variation des Defokussierbetrags aufgrund des Problems der Mitphasigkeit/Außerphasigkeit herbeizuführen.
Durch Unterteilen der Flächensensoren 11'-1 und 11'-2 (gezeigt in 27), konfiguriert in der zuvor beschriebenen Weise, durch fünf in Vertikalrichtung und durch elf in Horizontalrichtung, werden unterteilte Bereiche entsprechend den Erfassungszentren gewonnen, die in der in 4 gezeigten Weise verteilt sind. Durch Ausführen einer Ladungssteuerung, die vom unterteilten Bereichspaar der Flächensensoren unabhängig ist, kann weiterhin dieselbe, im ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Wirkung erzielt werden. Zusätzlich zu der Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels wird gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel das Problem der Variation im erfaßten Defokussierbetrag aufgrund der Mitphasigkeit/Außerphasigkeit gelöst, wenn die Fokuszustandserfassung unter Verwendung der Flächensensoren ausgeführt wird, wodurch die Genauigkeit der Fokuszustandserfassung verbessert ist.
Des weiteren ist es ebenfalls möglich, einen Teil der 55 unterteilten Bereichspaare der Flächensensoren 11'1- und 11'-2 zu steuern, wie im zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Flächensensoren 11'-1 und 11'-2 können in der zum sechsten und siebten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise oder in andere Muster unterteilt werden. Auch ist es möglich, die im achten Ausführungsbeispiel beschriebene Konfiguration hinzuzuziehen.
<Zehntes Ausführungsbeispiel>
30 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Kamera mit einem Fokuszustandserfassungsgerät darstellt, das zuvor beschrieben wurde.
In 30 bedeutet Bezugszeichen PRS eine Steuereinheit, die beispielsweise ein Ein-Chip-Mikrocomputer ist, der über eine CPU 301, einen ROM 302, einen RAM 303, einen Analog/Digital-Umsetzer 304 und über einen Digital/Analog-Umsetzer 305 verfügt. Der Mikrocomputer PRS steuert den Gesamtbetrieb der Kamera, wie die automatische Belichtungssteuerung, die automatische Fokussiereinstellung, den Filmtransport, das Filmzurückwickeln und so weiter, gemäß Sequenzprogrammen, die im ROM 302 gespeichert sind. Der Mikrocomputer PRS kommuniziert mit Innenschaltungen der Kamera und der Linsensteuereinheit unter Verwendung von Übertragungssignalen SO, SI und der Mikrocomputer PRS steuert den Gesamtbetrieb der Kamera, wie die automatische Belichtungssteuerung, die automatische Fokussiereinstellung, den Filmtransport, das Filmzurückwickeln und so weiter, gemäß Sequenzprogrammen, die im ROM 302 gespeichert sind. Der Mikrocomputer PRS kommuniziert mit Innenschaltungen der Kamera und der Linsensteuereinheit unter Verwendung von Übertragungssignalen SO, SI und SCLK sowie mit Übertragungsauswahlsignalen CLCM, CDDR und CICC zum Steuern des Betriebs einer jeden Schaltung und einer jeden Linse.
Hinsichtlich Übertragungssignalen ist SO ein Datensignal aus dem Mikrocomputer PRS, SI ein Datensignal aus dem Mikrocomputer PRS, und SCLK ist ein Synchronisiertakt für die Signale SO und SI.
Des weiteren bedeutet in 30 Bezugszeichen LCM eine Linsenkommunikationspufferschaltung, und diese liefert elektrischen Strom an einen Stromversorgungseingangsanschluß VL für die Linse, wenn die Kamera im Betrieb ist; wenn das Auswahlsignal CLCM aus dem Mikrocomputer PRS den H-Pegel hat, arbeitet sie außerdem als Kommunikationspuffer zwischen Mikrocomputer PRS und der Linse.
Wenn der Mikrocomputer PRS das Auswahlsignal CLCM auf "H" steuert und vorbestimmte Daten aus dem Datensignal SO synchron mit dem Synchronisiertakt SCLK abgibt, dann gibt die Linsekommunikationspufferschaltung LCM Puffersignale LCK und DCL entsprechend dem Synchronisiertakt SCLK beziehungsweise dem Datensignal LO ab, und zwar an die Linse über den Übertragungsknoten zwischen dem Mikrocomputer PRS und der Linse. Zur selben Zeit wird ein Puffersignal des Signals DLC aus der Linseneinheit LNS als Datensignal SI abgegeben, und der Mikrocomputer PRS empfängt Daten der Linse, wie das Datensignal SI, synchron mit dem Synchronisiertakt SCLK.
Bezugszeichen DDR bedeutet eine Schaltung zum Erfassen des Betriebs verschiedener Schalter SWS und zur Anzeige. Die Auswahl erfolgt, wenn das Signal CDDR auf "H" ist, und wird vom Mikrocomputer PRS unter Verwendung der Datensignale SO und SI sowie vom Synchronisiertakt SCLK gesteuert. Genauer gesagt, die Schaltung DDR wechselt die Anzeigeinhalte auf dem Anzeigeglied DSP der Kamera auf der Grundlage der Daten aus dem Mikrocomputer PRS und meldet dem Mikrocomputer PRS den EIN-/AUS-Zustand eines jeden Betriebsschalter SWS der Kamera durch Übertragung. Bezugszeichen OLC bedeutet eine Flüssigkristallaußenanzeige, die im oberen Abschnitt der Kamera vorgesehen ist, und Bezugszeichen ILC bedeutet eine Flüssigkristallinnenanzeige von einem Sucher. Im zehnten Ausführungsbeispiel werden Einstellungen eines für die Fokuszustandserfassung verwendeten Bereichs unter Verwendung der Schalter SWS ausgeführt, verbunden mit der Schaltung DDR zur Erfassung und zur Anzeige.
Die Schalter SW1 und SW2 sind mit einem Auslöseknopf (nicht dargestellt) gekoppelt, und mit einem leichten Andrücken des Auslöseknopfes wird der Schalter SW1 eingeschaltet, und mit einem Durchdrücken des Auslöseknopfes wird der Schalter SW2 eingeschaltet. Der Mikrocomputer PRS führt photometrische und automatische Fokussiereinstellung als Reaktion auf die Einschaltoperation des Schalters SW1 aus, und führt als Reaktion auf die Einschaltoperation des Schalters SW2 das Steuern der Belichtung und danach den Filmtransport aus.
Angemerkt sei, daß der Schalter SW2 mit einem Unterbrechungseingabeanschluß des Mikrocomputers PRS verbunden ist, und selbst wenn Programme durch die Einschaltoperation des Schalters SW1 unter Ausführung getriggert werden, unterbricht die Einschaltoperation des Schalters SW2 die Ausführung, und der Mikrocomputer PRS geht auf ein vorbestimmtes Interruptprogramm.
Bezugszeichen MTR1 bedeutet einen Motor zum Filmtransport, und Bezugszeichen MTR2 bedeutet einen Motor zum Bewegen des Spiegels in Oben- und Untenrichtung und Spannen einer Verschlußfeder, und Film und Spiegel werden von den Motoren MDR1 beziehungsweise MDR2 nach vorn und nach hinten gesteuert. Signale M1F, M1R, M2F und M2R, die der Mikrocomputer PRS an die Ansteuerschaltungen MDR1 und MDR2 abgibt, werden als Rotationssteuersignale vor- und zurückgeleitet.
Bezugszeichen MG1 und MG2 bedeuten einen Vorwärts- und Rückwärtsverschlussbetätigungsmagneten, der seinen Strom über Verstärkertransistoren TR1 und TR2 als Reaktion auf Steuersignale SMG1 und SMG2 erhält, und die Verschlusssteuerung erfolgt vom Mikrocomputer PRS.
Angemerkt sei, daß die Motoransteuerschaltungen MDR1 und MDR2 und die Verschlußsteuerung nicht direkt auf die vorliegende Erfindung bezogen sind, und folglich werden detaillierte Erläuterungen dieser fortgelassen.
Ein Puffersignal DCL, das der Steuerschaltung LPRS innerhalb der Linseneinheit LNS synchron mit dem Puffersignal LCK eingegeben wird, sind Befehlsdaten aus dem Mikrocomputer PRS an die Linseneinheit LNS, und der Betrieb der Linseneinheit LNS ist entsprechend einem jeden Befehl vorbestimmt. Die Steuerschaltung LPRS innerhalb der Linseneinheit LNS analysiert den Befehl in einer vorbestimmten Prozedur und gibt die Betriebszustände der Fokussiersteuerung, der Irisblendensteuerung, des Ausgabesignals DLC, ein jedes Element der Linseneinheit LNS (das heißt Betriebszustände vom optischen Fokussiersteuersystem und Betriebszustände der Irisblende) sowie verschiedene Parameter ab (Öffnungszahl, Entfernungseinstellung, Koeffizienten des Bewegungsbetrags vom optischen Fokussiersteuersystem gemäß dem Defokussierbetrag, verschiedene Fokuskorrekturbeträge und so weiter).
Im zehnten Ausführungsbeispiel wurde eine Zoomlinse als Beispiel erläutert, und wenn ein Befehl der Fokussiereinstellung vom Mikrocomputer PRS gesendet wird, kommt ein Motor LMTR zur Fokussiereinstellung in Betrieb auf der Grundlage der Signale LMF und LMR, die einen Betrag und eine Richtung des Versatzes aufzeigen, die gleichzeitig gesendet werden. Die Fokussiereinstellung erfolgt durch Drehen des optischen Systems entweder nach vorwärts oder rückwärts entlang der optischen Achse. Der Versatzbetrag des optischen Systems wird auf folgende Weise erzielt. Zuerst wird ein Muster einer Impulsscheibe, die sich dreht und mit dem optischen System gekoppelt ist, von einem Optokoppler erfaßt, der ein Impulssignal SENCF aus einer Codiereinrichtung ENCF überwacht, die Impulse ausgibt, deren Anzahl dem Versatzbetrag entspricht, und die Impulszahl wird von einem Zähler gezählt, der in der Steuerschaltung LPRS innerhalb der Linseneinheit LNS vorgesehen ist. Wenn die Vorderlinse die Bewegung um einen berechneten Betrag beendet, dann steuert die Steuerschaltung LPRS innerhalb der Linseneinheit LNS die Signale LMF und LMR auf "L"-Pegel, um den Motor LMTR in Betrieb zu nehmen.
Nach einem Befehl zur Fokussiereinstellung, den der Mikrocomputer PRS sendet, kümmert sich der Mikrocomputer PRS folglich nicht um den Betrieb der Linseneinheit, bis die Linse versetzt ist. Die Steuerschaltung LPRS sendet den Zählwert an den Mikrocomputer PRS, wenn der Mikrocomputer PRS die Ausführung anfordert.
Wird vom Mikrocomputer PRS ein Befehl zum Steuern der Irisblende gesendet, dann erfolgt der Betrieb eines Schrittmotors DMTR, der zum Antrieb der Irisblende bekannt ist, auf der Grundlage einer Irisblendenschrittnummer, die gleichzeitig gesendet wird. Angemerkt sei, daß eine Codiereinrichtung zum Überwachen des Betriebs nicht erforderlich ist, da der Schrittmotor DMTR das Öffnen der Irisblende steuern kann.
Bezugszeichen ENCZ bedeutet eine Codiereinrichtung, die sich an einem optischen Zoomsystem befindet, und die Steuerschaltung LPRS innerhalb der Linseneinheit LNS erfaßt die Zoomposition durch Aufnehmen eines Signals SENCZ aus der Codiereinrichtung ENCZ. Die Steuerschaltung LPRS innerhalb der Linseneinheit LNS steuert Linsenparameter gemäß den jeweiligen Zoompositionen und gibt ein Parameter entsprechend einer aktuellen Zoomposition an den Mikrocomputer PRS ab, wenn dieser dies fordert.
Bezugszeichen ICC bedeutet eine Fokussierzustandserfassungsschaltung mit Flächensensoren, die mit CCD ausgerüstet sind, die photoelektrische Umsetzer und so weiter sind und die verwendet werden zur Fokuszustandserfassung und deren Betriebssteuerschaltung. Die Fokuszustandserfassungsschaltung ICC wird gewählt, wenn das Auswahlsignal CICC auf "H"-Pegel ist, und wird gesteuert vom Mikrocomputer PRS unter Verwendung der Datensignale SO und SI sowie des Synchronisiertakts SCLK.
ϕV und ϕH sind Lesesignale für die Flächensensoren, und ϕR ist ein Rücksetzsignal. Diese Sensorsignale werden erzeugt von einer Treiberschaltung, die innerhalb der Fokuszustandserfassungsschaltung ICC vorgesehen ist, auf der Grundlage der Signale aus dem Mikrocomputer PRS. Die Signale von den Flächensensoren werden verstärkt und dann in einen Analogsignaleingabeanschluß des Mikrocomputers PRS als Ausgangssignale IMAGE eingegeben. Danach setzt der Mikrocomputer PRS die Analogsignale IMAGE um in Digitalsignale, und die Werte der Digitalsignale werden sequentiell im RAM zu vorbestimmten Adressen gespeichert. Mit diesen digitalisierten Signalen wird die Fokuszustandserfassung ausgeführt.
Bezugszeichen VR bedeutet einen vorbestimmten Pegel, der im ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde und verwendet wird zum Erfassen der Zeit zum Beenden der Ladeoperation und allen Differentialverstärkern gemeinsam ist; Bezugszeichen INTE bedeutet einen Anschluß zur Abgabe eines Ladeendesignals; und Bezugszeichen ICLK bedeutet ein Bezugstaktsignal für Steuerschaltungen innerhalb der Fokuszustandserfassungsschaltung ICC.
Bei der zuvor beschriebenen Kamerakonfiguration führt die Fokuszustandserfassungsschaltung ICC die Fokuszustandserfassung unter Verwendung von Flächensensoren aus, wie zum ersten bis neunten Ausführungsbeispiel beschrieben, und das Feststellergebnis wird in der Steuerschaltung LPRS in der Linseneinheit LNS über den Mikrocomputer PRS verwendet, um das optische System zu verschieben und festzuhalten, um einen gewünschten Punkt zu fokussieren. Danach kann mit der Betätigung des Auslöseknopfes ein fokussiertes Bild aufgenommen werden.
Angemerkt sei, daß die Kamera und Linseneinheit LNS in 13 voneinander zu trennen sind (das heißt, das Objektiv kann ausgetauscht werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Kamera und das Objektiv können als Kompaktkamera aufgebaut sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Änderungen und Abwandlungen sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung möglich. Um der Öffentlichkeit den Umfang der vorliegenden Erfindung mitzuteilen, werden folgende Patentansprüche aufgestellt.

Claims

Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die zur Verwendung in einer Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung angepasst ist, mit: einem Bildfühler (11-1, 11-2, 11'-1, 11'-2) mit einer Vielzahl von Bildelementen, der sich in zwei Dimensionen erstreckt und in zwei Dimensionen in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt ist (5, 15), wobei jeder Bereich eine Vielzahl von Bildelementen umfasst, und bei dem die Vielzahl unterteilter Bereiche angepasst sind, unterschiedliche Anteile eines Objektes abzufühlen; einer gemeinsamen Ausgabeeinrichtung (COM 57) zum Empfangen von Signalen von der Vielzahl unterteilter Bereiche; einer Vielzahl von Schaltern (55-1 bis 55-n), die zum sequentiellen Ausgeben von Signalen von der Vielzahl unterteilter Bereiche an die gemeinsame Ausgabeeinrichtung angepasst sind; und einer Steuereinrichtung (6, PRS), die zum unabhängigen Steuern einer Aufladung der unterteilten Bereiche des Bildfühlers durch sequentielles Bestimmen einer Ladungsbedingung der unterteilten Bereiche basierend auf Signalen angepasst ist, die von der gemeinsamen Ausgabeeinrichtung ausgegeben werden.
Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung (6) einzeln steuert, eine Aufladung aller Bildelemente in jedem unterteilten Bereich basierend auf einer maximalen Ladungsmenge im unterteilten Bereich zu beenden.
Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der der Bildfühler eine Vielzahl von Bezugssignal-Ausgabeeinheiten (41) zum Ausgeben von Bezugssignalen für die jeweiligen unterteilten Bereiche umfasst und, wenn die Differenz zwischen einer maximalen Ladungsmenge in einem der unterteilten Bereiche und dem entsprechenden Bezugssignal gleich oder größer einem vorbestimmten Wert ist, die Steuereinrichtung (6) steuert, eine Aufladung des unterteilten Bereichs zu beenden.
Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der die Steuereinrichtung (6, 9) verhindert, dass eine Vielzahl vorbestimmter unterteilter Bereiche Signale ausgeben (10, 11, 12).
Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die vorbestimmten unterteilten Bereiche reihenweise in der Richtung von rechts nach links eingerichtet sind.
Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung (6) sequentiell eine Zeit zum Beenden einer Aufladung der unterteilten Bereiche bestimmt.
Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Bildfühler (11'-1, 11'-2) so ausgelegt ist, eine Verzerrung eines Bildes des Objektes zu kompensieren, die vom optischen System verursacht wird.
Fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der der Bildfühler (11'-1, 11'-2) eine Vielzahl von Bildelementfeldern umfasst, deren Bildelemente eine rechteckige Form aufweisen, die in einem Streifenmuster angeordnet sind, und bei der jedes der Bildelementfelder von angrenzenden Bildelementfeldern in der Richtung um ein halbes Bildelement versetzt ist, in der die Phasen längs der kürzeren Seite der rechteckigen Bildelemente versetzt sind (29).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung, die den Bildschärfezustand eines Objektes anhand von Licht von dem Objekt erfasst, das ein optisches System durchlaufen hat, wobei die Vorrichtung eine fotoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei: jedes eines Paars von zweidimensionalen Bildfühlern (11-1, 11-2, 11'-1, 11'-2) in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt ist, wobei jeder der Bereiche an einem ersten der Bildfühler einem Bereich an dem anderen Bildfühler entspricht; eine Steuereinrichtung (PRS) die Aufladung jedes entsprechenden Bereichspaars unabhängig steuert; und eine Erfassungseinrichtung (PRS) den Bildschärfezustand basierend auf Signalen erfasst, die von jedem entsprechenden Bereichspaar nach Aufladung des Bereichspaars abgegeben werden.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung einen Bildschärfezustand mittels eines Phasendifferenz-Erfassungsverfahrens erfasst, und bei der das Paar von Bildfühlern (11-1, 11-2, 11'-1, 11'-2) in einer Richtung derart nebeneinander angeordnet ist, dass Phasen der Signale, die von jedem Paar von unterteilten Bereichen des Paars von Bildfühlern ausgegeben werden, versetzt sind, und bei der das Paar von Bildfühlern in der Richtung, in der die Phasen versetzt sind, in eine Vielzahl von Streifen unterteilt ist (5 und 15).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der das Paar von Bildfühlern (11-1, 11-2, 11'-1, 11'-2) eine Vielzahl von rechteckigen Bildelementen umfasst und das Paar von Bildfühlern längs der kürzeren Seite der rechteckigen Bildelemente in eine Vielzahl von Streifen unterteilt ist (5 und 15).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der jeder der Vielzahl von Streifen ferner in der Richtung unterteilt ist, die rechtwinklig zu der Richtung der Streifen ist (5 und 15).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der jeder der Vielzahl von Streifen ferner in der Richtung unterteilt ist, die rechtwinklig zu der Richtung der Streifen ist, so dass zentrale Anteile jeweiliger unterteilter Bereiche in einem Karomuster angeordnet sind (15).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der einer der zentralen Anteile auf einer optischen Achse des optischen Systems eingerichtet ist (16).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der die zentralen Anteile mit Bezug auf Linien von oben nach unten und von rechts nach links, die sich mit der optischen Achse des optischen Systems schneiden, symmetrisch sind (16 bis 18).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der die zentralen Anteile in der Richtung von oben nach unten in anderen Abständen angeordnet sind als in der Richtung von rechts nach links (14, 16, 18).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der der Abstand zwischen den zentralen Anteilen in der Richtung von oben nach unten breiter ist als der Abstand zwischen den zentralen Anteilen in der Richtung von rechts nach links (14, 16, 18).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der die zentralen Anteile in einer Richtung, in der Phasen der Signale versetzt sind, die von jedem Paar unterteilter Bereiche des Paars von Bildfühlern ausgegeben werden, falls ein Bildschärfezustand mittels Durchführung eines Phasendifferenz-Erfassungsverfahrens erfasst wird, in einem breiteren Abstand angeordnet sind als in der anderen Richtung.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der der Abstand zwischen den zentralen Anteilen in einer Richtung geringer ist als der doppelte Abstand zwischen den zentralen Anteilen in der anderen Richtung (14).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der ein Verhältnis einer Anzahl der zentralen Anteile in der Richtung von oben nach unten zu einer Anzahl von zentralen Anteile in der Richtung von rechts nach links das gleiche ist wie ein Verhältnis einer Länge einer Seite eines Bildes von oben bis unten zu einer Länge einer Seite eines Bildes von rechts bis links.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der eine Beziehung zwischen dem Abstand der zentralen Anteile in der Richtung von oben nach unten und dem Abstand der zentralen Anteile in der Richtung von rechts nach links die gleiche ist wie eine Beziehung zwischen einer Länge einer Seite eines Bildes von oben bis unten und einer Länge einer Seite eines Bildes von rechts bis links.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der die Abstände zwischen den zentralen Anteilen in der Richtung von oben nach unten und in der Richtung von rechts nach links die gleichen sind.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Steuereinrichtung (6) einzeln steuert, eine Aufladung aller Bildelemente in jedem Paar unterteilter Bereiche basierend auf einer maximalen Ladungsmenge in dem Paar unterteilter Bereiche zu beenden.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 23, bei der das Paar von Bildfühlern eine Vielzahl von Bezugssignal-Ausgabeeinheiten (41) zum Ausgeben von Bezugssignalen für das jeweilige Paar unterteilter Bereiche umfasst und die Steuereinrichtung (6) eine Beurteilungseinrichtung (54-1 bis 54-n, 57) aufweist zum Vergleichen einer Differenz zwischen der maximalen Ladungsmenge in jedem Paar unterteilter Bereiche und dem von der entsprechenden Bezugssignal-Ausgabeeinheit ausgegebenen Bezugssignal mit einem vorbestimmten Wert, sowie zum Beurteilen, ob die Differenz gleich oder größer dem vorbestimmten Wert ist oder nicht.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die Steuereinrichtung (6) zusätzlich die gleiche Anzahl an Maximalwert-Erfassungsschaltungen (52-1, 52-n) zum Erfassen der maximalen Ladungsmengen in den jeweiligen Paaren unterteilter Bereiche aufweist wie Paare unterteilter Bereiche, und bei der die Beurteilungseinrichtung (54-1 bis 54-n, 57) die gleiche Anzahl an Differenzverstärkern (54-1 bis 54-n) zum Erfassen von Differenzen zwischen den maximalen Ladungsmengen der jeweiligen Paare unterteilter Bereiche, die von den Maximalwert-Erfassungsschaltungen ausgegeben werden, und den entsprechenden Bezugssignalen (VD1 bis VDn) aufweist wie Paare unterteilter Bereiche, sowie eine Vergleichseinrichtung zum sequentiellen Vergleichen der von den Differenzverstärkern erfassten Differenzen mit dem vorbestimmten Wert.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die Steuereinrichtung (6) steuert, eine Aufladung des Paars unterteilter Bereiche zu beenden, wenn die Beurteilungseinrichtung (54-1 bis 54-n, 57) beurteilt, dass die Differenz zwischen der maximalen Ladungsmenge in einem der Paare unterteilter Bereiche und dem entsprechenden Bezugssignal gleich oder größer dem vorbestimmten Wert ist.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 26, bei der die Beurteilungseinrichtung (54-1 bis 54-n, 57) eine Beurteilung über ein Paar oder Paare unterteilter Bereiche durchführt, die im Voraus ausgewählt werden.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 27, bei der die Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung einen Bildschärfezustand mittels Durchführung eines Phasendifferenz-Erfassungsverfahrens erfasst, die Paare von Bildfühlern (11-1, 11-2, 11'-1, 11'-2) in der Richtung nebeneinander angeordnet sind, in der Phasen der Signale, die von jedem Paar unterteilter Bereiche des Paars von Bildfühlern ausgegeben werden, versetzt sind, und das Paar von Bildfühlern in der Richtung in eine Vielzahl von Streifen unterteilt ist, in der die Phasen versetzt sind, und das Paar oder die Paare unterteilter Bereiche, die im Voraus ausgewählt werden, das Paar oder die Paare von Streifen ist/sind.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die Steuereinrichtung (6, 9) verhindert, dass eine Vielzahl vorbestimmter Paare unterteilter Bereiche Signale ausgeben (10, 11, 12).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die vorbestimmten Paare unterteilter Bereiche reihenweise in der Richtung von rechts nach links eingerichtet sind.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Steuereinrichtung (6) sequentiell eine Zeit zum Beenden einer Aufladung der Paare unterteilter Bereiche bestimmt.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, zusätzlich mit einem Paar von Bildfühlern (11-3, 11-4), von denen sich jeder in zwei Dimensionen erstreckt und in der Richtung, die rechtwinklig zu den Streifen ist, in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt ist.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der das Paar von Bildfühlern (11'-1, 11'-2) so ausgelegt ist, eine Verzerrung eines Bildes des Objektes zu kompensieren, die vom optischen System verursacht wird.
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 33, bei der die Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung einen Bildschärfezustand mittels eines Phasendifferenz-Erfassungsverfahrens erfasst, und das Paar von Bildfühlern (11'-1, 11'-2) in der Richtung nebeneinander angeordnet ist, in der Phasen der Signale, die von jedem Paar unterteilter Bereiche des Paars von Bildfühlern ausgegeben werden, versetzt sind, und Bildelementfelder aufweisen, die in der Richtung in einem Streifenmuster angeordnet sind, in der die Phasen versetzt sind, und jedes Bildelementfeld von angrenzenden Bildelementfeldern in der Richtung um ein halbes Bildelement versetzt ist, in der die Phasen mit Bezug auf das Bild des Objektes versetzt sind (29).
Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 33, bei der das Paar von Bildfühlern (11'-1, 11'-2) eine Vielzahl von Bildelementfeldern umfasst, deren Bildelemente eine rechteckige Form aufweisen, die in einem Streifenmuster angeordnet sind, und bei der jedes Bildelementfeld von angrenzenden Bildelementfeldern in der Richtung um ein halbes Bildelement versetzt ist, in der die Phasen längs der kürzeren Seite der rechteckigen Bildelemente versetzt sind (29).
Bildabtastvorrichtung mit der Bildschärfezustand-Erfassungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 35.
Bildabtastvorrichtung gemäß Anspruch 36, bei der die Steuereinrichtung (6) das Beenden der Aufladung aller Bildelemente in jedem Paar unterteilter Bereiche basierend auf einer maximalen Ladungsmenge in dem Paar unterteilter Bereiche einzeln steuert.
Bildabtastvorrichtung gemäß Anspruch 36, bei der die Steuereinrichtung (6, 9) verhindert, dass eine Vielzahl vorbestimmter Paare unterteilter Bereiche Signale ausgeben (10, 11, 12).