JP2628552B2 - 電子スチルカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電子スチルカメラ、とくにその露光を制御す
るための露光制御装置に関する。

背景技術 電子スチルカメラはその名称のとおり、シャッタの開
放によって露光された１フィールドまたは１フレームの
みの映像信号が得られる。適切な再生画像、すなわち視
覚上自然な再生画像を得るためには、適正露光と適切な
白バランスの調整が要求される。電子スチルカメラで
は、このような１ショットの映像信号について常に適正
露光と適切な白バランスが得られなければならない。適
正露光とは、使用する固体撮像デバイスから得られた輝
度信号が被写体の光強度に依存せずほぼ一定のレベルを
呈することである。また適切な白バランス調整とは、無
彩色の映像についてRGB3色の信号のレベルがほぼ等しく
なるように制御することである。

そこで電子スチルカメラの露光制御では、従来の銀塩
フィルムスチルカメラと同様の方式、たとえば撮影レン
ズの透過光をフォトダイオードにて測光し、これに応じ
てシャッタおよび絞りの値を調整して固体撮像デバイス
に適正露光を与える方式が用いられている。白バランス
調整についてはたとえば、一部のビデオカメラに採用さ
れているような、色温度検出器でRB色光の成分比を検出
してRGB映像信号の増幅器利得を調整する方式がとられ
ている。

ビデオムービーカメラでは通常、映像信号の出力レベ
ルが一定になるようにこの映像信号からの帰還制御によ
って絞り値を制御するオートアイリス、およびRGB信号
の出力レベルが均一になるように増幅器利得を帰還制御
する自動白バランス調整を使用している。しかし、電子
スチルカメラでは、１ショットの画像を得るために速い
応動を必要とするため、これらのムービー用の帰還制御
系が利用できない。

電子スチルカメラの撮像デバイスとして用いられる電
荷結合デバイス（CCD）などの固体撮像デバイスは、通
常の銀塩写真フィルムと比べてダイナミックレンジが狭
く、上述の測光による露光制御と色温度検出による白バ
ランス調整の互いに関連のない制御では、良好な画像を
表わす映像信号を得ることができなかった。

たとえば、測光用のフォトダイオードはCCDなどの固
体撮像デバイスとは感光特性が相違する。シリコンフォ
トダイオードの場合、第４図に示すように波長900nm前
後の光に対して感度のピークを有するのに対し、CCD撮
像デバイスでは、RGB信号を所定の合成則で合成した輝
度信号の感光特性は、第３図に示すように波長550nm前
後の光に対して感度のピークを有する。

そこで、測光素子、たとえばフォトダイオードの測光
値に応じてシャッタおよび搾りの値を調整する方式で
は、被写界からの入射光の分光成分の偏りによっては、
CCD撮像デバイスからの出力信号のレベルが適正値に調
整されず、したがって良好な画像を表わす映像信号を得
ることができないことがあった。

たとえば、波長500〜600nm付近の成分の光が多い被写
界の場合、測光フォトダイオードは、それらの成分に対
する感度が相対的に低いので、CCD撮像デバイスに対す
る露光量を多くするようにカメラの露光制御機能が動作
する。しかしCCD撮像デバイスは、それらの波長付近の
感度がピークであるので、入射光により発生した光キャ
リアが飽和してしまう。したがって、適正露光の映像が
得られない。このように従来の電子スチルカメラでは、
測光素子に起因する露光誤差が生じていた。

目 的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、測光素
子に起因する露光の誤差が最小化される電子スチルカメ
ラの露光制御装置を提供することを目的とする。

発明の開示 本発明によれば、固体撮像デバイスにより被写界を撮
像して被写界の像を表わす映像信号を形成する電子スチ
ルカメラの露光を制御する露光制御装置は、被写界から
の入射光を受け入射光の光量に応じた信号を出力する光
検出手段と、光検出手段への入射光の帯域を制限する光
学フィルタ手段と、光検出手段の出力する信号に応じて
電子スチルカメラの露光を制御する露光制御手段とを有
し、光学フィルタ手段は、光検出手段から出力される信
号の分光特性が固体撮像デバイスで形成される映像信号
の分光特性に実質的に一致するような光透過特性を有す
る。

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による電子スチルカメ
ラの露光制御装置の実施例を詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明による露光制御装置の実
施例が適用された電子スチルカメラは、撮像光学系10を
有し、光学系10は、撮像レンズ12、絞り14、ビームスプ
リッタ16およびシャッタ18が図示のようにレンズ12の光
軸20上に配設されて構成されている。シャッタ18の後方
には、たとえばCCDなどの固体撮像デバイス22が配設さ
れている。

撮像レンズ12は、固体撮像デバイス22の撮像セルアレ
イ24に被写界の像を結像する。絞り14は、撮像セルアレ
イ24への入射光量を調整する露光調整機構であり、点線
26で示すように絞り駆動部28によってその絞り込みが駆
動される。ビームスプリッタ16は、光軸12に対して45゜
に配置され、レンズ12からの入射光の一部30を分岐す
る。その分岐光30の先には、レンズ32およびフィルタ34
を介して光検出素子36が配設されている。シャッタ18
は、撮像セルアレイ24の露光を行なう露出機構であり、
点線38にて示すようにシャッタ駆動部40によってその開
閉が制御される。

光検出素子36は、本実施例ではフォトダイオードであ
り、対数増幅器42の入力に接続されている。レンズ32
は、分岐光30を光検出素子36の受光部に収束する。これ
によって光検出素子36は、撮像レンズ12に入射した光の
光量に応じた導通状態を呈するTTL測光機能を果たして
いる。なおフィルタ34は、本発明において最も特徴的
な、光検出素子36の入射光の分光特性を補正する機能を
有するが、これについては後に詳述する。

固体撮像デバイス22は、本実施例ではCCDカラー撮像
デバイスであり、その駆動入力44が同期発生回路46の駆
動信号出力に接続され、その映像信号出力48が色分離利
得調整部50に接続されている。同期信号発生回路46は、
安定な周波数で自走する基準発振器を有し、固体撮像デ
バイス22の駆動に必要な水平および垂直駆動クロックを
出力44に、また水平および垂直同期信号をその出力52に
出力する。固体撮像デバイス22は、シャッタ18の開放に
より撮像セルアレイ24に露光された被写体画像に応じた
電荷を蓄積し、駆動入力44からの駆動クロックに応動し
てその電荷に応じたカラー映像信号を出力48に出力す
る。

色分離利得調整部50は、固体撮像デバイス22から入力
48に入力されるカラー映像信号を増幅するとともに、本
実施例ではRGBの３色信号に分解して出力54に出力す
る。その利得は、３色のそれぞれについて独立に可変で
あり、制御線56を通して全体制御部58から制御可能であ
る。

色分離利得調整部50の出力54はマトリクス回路60の入
力に接続されている。マトリクス回路60は、本実施例で
は色分離利得調整部50から入力される３色信号RGBか
ら、輝度信号Ｙ、および色差信号Ｒ−Y,B−Ｙを形成
し、それらを出力62に出力する機能部である。なお、色
差信号Ｒ−Y,B−Ｙは走査線順次にて出力される。

対数増幅器42は、光検出器36からの出力信号を対数圧
縮してその出力64に出力する増幅器であり、出力64はオ
ートアイリス（AE）制御部66の入力ポートに接続されて
いる。AE制御部66は、本実施例では、入力64の信号を対
応するディジタルデータに変換するアナログ・ディジタ
ル変換器を有し、たとえばマイクロプロセッサなどの処
理システムが有利に使用される。AE変換部66の出力ポー
ト68および70は、絞り駆動部28およびシャッタ駆動部40
にそれぞれ接続されている。AE制御部66は、光検出素子
36で測光した光量に従って絞り駆動部28およびシャッタ
駆動部40を制御し、撮像セルアレイ24の露光を制御する
自動露光機能を実現する制御機能部である。

これら本装置の各部は全体制御部58によって制御され
る。この電子スチルカメラはシャッタレリーズボタン72
を有し、その出力74は全体制御部58の入力ポートに接続
されている。全体制御部58は、本実施例ではやはりマイ
クロプロセッサなどの処理システムにて有利に構成さ
れ、シャッタレリーズボタン72から制御線74を通して送
られるシャッタレリーズ信号に応動してAE制御部66、色
分離利得調整部50およびマトリクス回路60を制御し、こ
れによって撮影、すなわち撮像セルアレイ24の露光と固
体撮像デバイス22からの映像信号の読出しを行なう制御
機構である。

全体制御部58の入力ポート76には、色温度検出部78の
出力76が接続されている。色温度検出部78は、開口80に
被写界から入射した光をＲおよびＢのフィルタを通して
それぞれ検出し、各色成分を表わす信号を対数圧縮して
両者の比を示すディジタルデータに変換し、被写界の色
温度データとしてその出力76に出力する色温度検出機能
を有する。全体制御部58は、同検出部78から得られた色
温度データに応じて色分離利得調整部50の増幅器利得を
３色独立に調整し、これによってRGB各色についてほぼ
等しいレベルの映像信号が出力54から出力されるように
している。この色温度検出部78、全体制御部58および色
分離利得調整部50によって白バランス調整機構が実現さ
れている。

なお、第１図では、本発明の実施例として実現される
電子スチルカメラの記録機能部分、すなわちビデオフロ
ッピーなどの映像信号記録媒体に出力62の映像信号を記
録する機能部が示されていない。これは、本発明の理解
に直接関係なく、図や説明の複雑化を避けるために省略
したものであるが、カメラとしての機能を全うするため
には、本実施例においてもこの機能部を有していること
は言うまでもない。

ところで、固体撮像デバイス22として用いられるCCD
は一般に、たとえば第２図に示すような分光特性を有す
る。Ｒ色については曲線100Rで示すような分光感度を有
し、Ｇ色およびＢ色についてはそれぞれ曲線100Gおよび
100Bで示すような分光感度を有する。マトリクス回路60
は、これら３色の入射光成分を所定の合成則にて合成し
て輝度信号Ｙを作成する。第２図に示す３つの分光感度
特性をたとえば合成則Ｙ＝0.11B＋0.59G＋0.30Rによっ
て合成すると、第３図に示す輝度信号Ｙの総合感度特性
100を呈する。同図からわかるように、総合感度特性100
は波長550nm前後の入射光に対して感度のピークを有す
る。

TTL測光機構として用いられる光検出素子36には、た
とえば第４図に示すような感度特性102を有するシリコ
ン系のフォトダイオードが適用される。同図からわかる
ようにこの感度特性102は、波長900nm前後の光に対して
感度のピークを有する。両感度特性100および102の間の
ずれを補償するのが光学フィルタ34である。

本実施例では、たとえば第５図に示すように波長約40
0〜550nmについて透過率が高く、それ以上、とくに約60
0nmの波長については低い透過率を有する光学フィルタ
がフィルタ34として有利に使用される。このフィルタ34
の分光特性104は、マトリクス回路60にてRGB信号を合成
して輝度信号Ｙを形成する合成則に応じて適切な特性が
選定される。これによって、CCD22の撮像セルアレイ24
の出力信号から所定の合成則で合成された輝度信号Ｙの
感度特性100にフォトダイオード36の実質的な感度特性
を実質的に一致させている。

シャッタレリーズボタン72は２段階ストロークで動作
する。まず、その第１段階まで押されると、これに応動
して全体制御部58はAE制御部66を起動し、光検出素子36
によるTTL測光、絞り駆動部28による絞り14の制御、お
よびシャッタ駆動部40によるシャッタ18の制御を行な
う。つまりAE制御部66は、レンズ12を通して被写界から
入射した光の光量をフィルタ34を通して光検出素子36に
よって測定し、その測光値に応じて絞り14の開口の程度
すなわち絞り値と、シャッタ18の開放時間すなわち露出
時間を決定する。

シャッタレリーズボタン72が第２段階まで押される
と、これに応動して全体制御部58は、それら決定した絞
り値および露出値に応じてそれぞれ絞り駆動部28および
シャッタ駆動部40を制御し、固体撮像デバイス22による
撮影を行なう。固体撮像デバイス22には、シャッタ18の
開放により撮像セルアレイ24に露光された被写体画像に
応じた電荷が蓄積され、駆動入力44からの駆動クロック
に応動してその電荷に応じたカラー映像信号が出力48に
出力される。

固体撮像デバイス22から読み出されたカラー映像信号
は、色分解利得調整部50で増幅され、３色信号RGBに分
解される。その際、全体制御部58は、色温度検出部78か
ら得られた色温度データに従って色分離利得調整部50の
利得を３色のそれぞれについて独立に調整する。これに
よって、色分離利得調整器50の出力54には白バランスの
調整された３色信号RGBが出力される。

色分離利得調整部50から出力された３色信号RGBはマ
トリクス回路60に入力され、同回路60にて所定の合成則
にて輝度信号Ｙが作成される。マトリクス回路60はま
た、色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを形成し、輝度信号Ｙ
を出力62に出力するとともに、色差信号Ｒ−ＹおよびＢ
−Ｙを走査線順次にて出力62に出力する。

前述のように本実施例では、撮像セルアレイ24の出力
信号から所定の合成則で合成された輝度信号Ｙの分光特
性100に光検出素子36の有効感度特性が実質的に一致し
ている。そこで、被写界から撮像レンズ12を通して撮像
デバイス22に入射する光の分光成分に偏りがあっても、
固体撮像デバイス22から出力される映像信号から合成し
た輝度信号Ｙのレベルは、光検出素子36による測光値に
応じて適正に調整される。したがって出力62からは、良
好な画像を表わす映像信号を得ることができる。従来の
電子スチルカメラでしばしば生じたような入射光による
光キャリアの飽和や寡少など、測光素子36と撮像デバイ
ス22の感光特性の差に起因する露光誤差が最小化され
る。

効 果 このように本発明では、固体撮像デバイスの出力信号
から所定の合成則で合成された輝度信号の分光特性に測
光素子の有効感度特性を実質的に一致させている。そこ
で、被写界から固体撮像デバイスに入射する光の分光成
分に偏りがあっても、固体撮像デバイスから出力される
映像信号から合成した輝度信号のレベルは、測光素子に
よる測光値に応じて適正に調整される。

したがって良好な画像を表わす映像信号を得ることが
できる。従来の電子スチルカメラで生じたような測光素
子と固体撮像デバイスの感光特性の差に起因する露光誤
差が最小化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子スチルカメラの露光制御装置
の実施例を示す機能ブロック図、 第２図はCCD固体撮像デバイスの一般的な分光特性の例
を示すグラフ、 第３図は、第２図に示す３つの分光感度特性を合成して
形成した輝度信号の総合感度特性の例を示すグラフ、 第４図は測光素子として利用できるシリコン系のフォト
ダイオードの感度特性の例を示すグラフ、 第５図は、第１図に示す実施例における測光素子用のフ
ィルタの透過特性の例を示すグラフである。 主要部分の符号の説明 14……絞り 18……シャッタ 22……固体撮像デバイス 28……絞り駆動部 34……フィルタ 36……光検出素子 40……シャッタ駆動部 60……マトリクス回路 66……AE制御部 78……色温度検出部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写界から入射する光を受けて、該被写界
   の像を表す映像信号を形成する電子スチルカメラにおい
   て、該カメラは、 前記被写界から入射する光をすくなくとも２つの光に分
   岐する分岐手段と、 該分岐手段により分岐された複数の光のうちの１つを受
   けて前記被写界を撮像して、カラー映像信号を形成する
   固体撮像デバイスと、 該カラー映像信号から所定の合成則にて輝度信号を形成
   するマトリクス回路手段と、 該電子スチルカメラの露光を制御する露光制御装置とを
   有し、 該露光制御装置装置は、 前記分岐された複数の光のうちの１つであって、前記固
   体撮像デバイスへ入射する光以外の光を受けて、該光の
   帯域を制限する光学フィルタ手段と、 該帯域が制限された光を受けて、該光の光量に応じた信
   号を出力する光検出手段と、 該光検出手段の出力する信号に応じて該電子スチルカメ
   ラの露光を制御する露光制御手段とを有し、 前記光学フィルタ手段は、前記光検出手段から出力され
   る信号の分光特性が前記マトリクス回路から出力される
   輝度信号の分光特性にほぼ一致するような光透過特性を
   有することを特徴とする電子スチルカメラ。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の電子スチルカ
   メラにおいて、 前記固体撮像デバイスは電荷結合デバイスであり、 前記光検出手段はシリコン系のフォトダイオードを含
   み、 前記光学フィルタ手段は、波長が約600nm以上の光の透
   過をほぼ制限する光透過特性を有することを特徴とする
   電子スチルカメラ。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の電子スチルカ
   メラにおいて、 前記光検出手段には、該電子スチルカメラの撮像光学系
   からの光が前記光学フィルタ手段を通して入射すること
   を特徴とする電子スチルカメラ。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の電子スチルカ
   メラにおいて、 前記露光制御手段は、前記光検出手段から出力される信
   号に応じて該電子スチルカメラの絞りおよびシャッタを
   制御することを特徴とする電子スチルカメラ。