JP2966151B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に係り、特に絞
り値を任意に設定する機能や、絞り値の取り得る値に一
定の制限を与える機能を有する撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像素子の高感度化や小型化に伴
い、光の回折現象を原因とした解像度劣化の問題、いわ
ゆる小絞りボケの問題が顕著になってきた。この問題を
解決するには、撮像装置に、絞りが一定以上絞られない
手段を設けることが必要で、その手段の一例としては、
特開平２−２５４８７７号公報に述べられている方法が
挙げられ、この従来例では絞り値を検出し、検出された
絞り値デ−タを絞り自身に帰還させて絞りを一定値に固
定させ、電子シャッタによる露光制御を行う方式を取っ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例でも述べら
れているように、絞り値の検出は絞り駆動モ−タに取り
付けられたホ−ル素子を用いておこなう。ホ−ル素子は
ホ−ル効果により絞り駆動モ−タの回転角に比例した電
圧を出力するが、絞り駆動モ−タの回転角と絞り値が比
例しないため、絞り値とホ−ル素子出力電圧の関係は、
図６にその一例を示すような非直線なものとなる。ここ
で横軸単位はＦナンバ−である。

【０００４】上記従来例では、このホ−ル素子出力電圧
を増幅し、図７に示すような構成で絞り駆動用の比較器
５１に帰還し、ホ−ル素子出力電圧を基準電圧源５２の
基準電圧Ｖｒに一致させることで絞り値を一定値に固定
していた。なお、同図において、５３は絞り、５４は絞
り駆動モ−タ、５５はホ−ル素子、５６は電圧増幅器で
ある。

【０００５】しかしながら上記のような構成では、ホ−
ル素子出力電圧が前述したように非直線であり、小絞り
側では、絞り値変化に対するホ−ル素子出力電圧変化が
ほとんど無くなってしまうため、小絞り側で絞りを一定
値に固定することは困難であった。

【０００６】また、上記問題を解決するために非直線電
圧増幅器を用いて、絞り値変化に対するホ−ル素子出力
電圧変化をほぼ均一にすることもできるが、この場合回
路規模や調整個所が増大してしまう。

【０００７】本発明の目的は、このような回路規模や調
整個所の増大なしに、絞りを一定値ないし一定範囲に固
定して、前記した小絞りボケの発生を抑圧できる機能や
絞り優先自動露光（ＡＥ）機能をもった撮像装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては撮像装置に、絞り値を検出する手
段と、絞り値の目標値を任意に設定する手段と、検出さ
れた絞り値と設定された絞り値の目標値とを比較する手
段と、両者の比較結果に応じて撮像素子の画素の電荷蓄
積時間、すなわち電子シャッタスピ−ドを増減させるよ
うに構成された帰還ル−プとを設け、絞り制御と上記帰
還ル−プによる画素の電荷蓄積時間制御とを同時に行う
構成とされる。

【０００９】

【作用】上記手段を設けた撮像装置において、絞り値の
目標値を小絞りボケの発生し始める絞り値とし、この目
標値を越えて絞りが絞られたとき、画素の電荷蓄積時間
を減少、すなわち電子シャッタ速度を速くする構成とす
れば、絞りは小絞りボケの発生しない状態まで復帰す
る。また、その状態でさらに上記目標値を越えて絞りが
絞られたときは、再度電子シャッタ速度を速くすれば、
絞りは再び小絞りボケの発生しない状態まで復帰するの
で、小絞りボケの発生を防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図１〜図５に示した各実施例
によって説明する。図１および図２は本発明の第１実施
例に係り、図１は撮像装置の概略構成を示すブロックで
あり、図２は本実施例における絞り値と電子シャッタス
ピ−ドの光量による変化の様子を示す説明図である。図
１において、１は絞り、２は２次元状に画素を配置した
撮像素子（ＣＣＤ）、３は映像信号処理用の信号処理回
路、４は撮像素子駆動制御用の駆動回路、５は絞り駆動
モータ、６は絞り駆動モ−タの回転角に比例した電圧を
出力するホール素子、７は電圧増幅器、８は比較器Ａ、
９は基準電圧源、１０は検波器、１１は比較器Ｂ、１２
は絞り値の目標値が任意に設定可能な目標絞り値設定器
である。

【００１１】以下に本実施例の撮像装置の動作について
説明する。絞り１を介して撮像素子２に入射した光は、
電気信号に変換されて信号処理回路３に入力され、ビデ
オ信号１３として出力される。検波器１０は信号処理回
路３中の映像信号を入力し、信号振幅に応じた検波電圧
を出力する。比較器Ａ８は、この検波電圧と基準電圧源
９の基準電圧Ｖｒとの比較結果に基づき絞り駆動モ−タ
５を駆動し、これにより絞り１が開閉してビデオ信号振
幅値が適正レベルに維持される（撮像素子１より得られ
る映像信号振幅の平均値，または最大値，あるいは両者
の中間値を、光量の目標値である一定電圧値に一致させ
る）。

【００１２】一方、ホ−ル素子６からは絞り値に応じた
絞り値電圧が出力され、これが電圧増幅器７を介して比
較器Ｂ１１に入力される。比較器Ｂ１１は、ホ−ル素子
６からの絞り値電圧と、目標絞り値設定器１２が出力す
る目標絞り値電圧との比較結果を、駆動回路４に出力す
る。そして、駆動回路４は、この比較結果に基づき撮像
素子１の電子シャッタスピ−ド（すなわち、撮像素子１
の画素の電荷蓄積時間）を変化させる。

【００１３】図２において、光量が徐々に増大した場合
について説明する。本実施例の撮像装置では、絞り値Ｆ
１６付近から小絞りボケが顕著になるものとし、従って
目標絞り値としてＦ１６を与え、目標絞り値設定器１２
からは絞り値Ｆ１６を示す電圧が出力されるものとす
る。また、電子シャッタスピ−ド１／６０秒はＮＴＳＣ
規格の撮像装置の基本シャッタスピ−ドである。

【００１４】まず、電子シャッタスピ−ド１／６０秒の
状態で、光量が増大すると絞り値が上昇する。図２に示
すＡ点において絞り値がＦ１６を越えると、これが駆動
回路４に比較器Ｂ１１を介して伝えられ、駆動回路４は
撮像素子２の電子シャッタスピ−ドを上昇させる。な
お、本実施例ではスピ−ドの上昇分を３ｄＢとしてい
る。その結果、電子シャッタスピ−ド１／６０秒，絞り
値Ｆ１６の状態が、Ｂ点の電子シャッタスピ−ド１／８
５秒，絞り値Ｆ１３．５の状態に置き変わる。さらに光
量が増大し、Ｃ点において再び絞り値Ｆ１６を越えると
再度シャッタスピ−ドを上昇させ、Ｄ点の電子シャッタ
スピ−ド１／１２０秒，絞り値Ｆ１３．５の状態に置き
変える。これを繰り返せば、いかなる状態においても絞
り値がＦ１６を越えることは無く、小絞りボケは発生し
ない。また逆に光量が減少して行ったならば絞り値Ｆ１
３．５を越えた時、電子シャッタスピ−ドを３ｄＢ減少
させればよい。

【００１５】なお、斯様な構成の本実施例の撮像装置に
おいて、ユ−ザが目標絞り値を指定できるようにすれ
ば、撮像装置は指定された絞り値近傍を維持するよう
に、自動的に電子シャッタスピ−ドを遷移させるので、
絞り優先自動露光（ＡＥ）機能として動作させることも
できる。

【００１６】次に、本発明の第２実施例を図３および図
４を用いて説明する。本実施例では、絞り値の検出及び
電子シャッタスピ−ドの制御に、Ａ／Ｄ変換器を内蔵し
たマイクロコンピュ−タ（以下マイコンと呼ぶ）を用い
ている。図３は本第２実施例の撮像装置の概略構成を示
すブロックであり、同図において前記図１と均等のもの
には同一符号を付し、その説明は重複を避けるため割愛
する。図３において、２０はマイコンで、Ａ／Ｄ変換器
２１、比較器Ｂ１１’、目標絞り値設定器１２’を具備
している。本実施例における各部の動作は第１図のもの
に略等しいが、本実施例においては、ホ−ル素子６から
出力される絞り値電圧は、マイコン２０に内蔵されたＡ
／Ｄ変換器２１に入力され、マイコン２０の比較器Ｂ１
１’では、このＡ／Ｄ変換器２１の出力デ−タと、外部
からの設定絞り値命令２２でその設定値が変更可能な目
標絞り値設定器１２’の目標絞り値デ−タとが比較さ
れ、この比較結果に基づきシャッタ速度命令２３が出力
される。

【００１７】図４は上記Ａ／Ｄ変換器２１を８ビットと
して、そのテ−ブルの一部を示すものであるが、ここで
たとえば、目標絞り値電圧を１０として、隣接した０
Ｆ，１１に絞り値が移動した場合、この絞り値近傍での
絞り値デ−タの１ビット・シフト分に対応する光量変化
を打ち消すだけ、電子シャッタスピ−ドを遷移させれば
良い。この遷移量は、ホ−ル素子出力が前述したように
非直線であるため、小絞り側では大きく、絞り開放側で
は小さくなる。

【００１８】同様に、急激な光量変化などで絞り値が一
旦目標値から大きくずれた場合には、その時のデ−タ
（例えば１６）と目標値（１０）との差異から、電子シ
ャッタスピ−ドの遷移量を計算すれば良い。但しこうい
った場合には、電子シャッタスピ−ドの遷移量を最初大
きくし、徐々に小さくする制御を行うほうが再生画に不
自然な印象を与えない。たとえば図４の例では、第１回
目の電子シャッタスピ−ドの遷移量を絞り値デ−タ１６
から１２まで復帰させるのに相当する分とし、第２回目
は１２から１１まで復帰させるのに相当する分とし、第
３回目の制御で目標絞り値に復帰させる。斯様な構成と
動作をとる本実施例によれば、安定で高速な小絞りボケ
対策機能と、絞り優先自動露光機能を有した撮像装置を
実現できる。

【００１９】次に、本発明の第３実施例を図５を用いて
説明する。本実施例は、撮影中の電子シャッタスピ−ド
の遷移を極力少なくするために、目標絞り値に対し電子
シャッタスピ−ドの遷移点にヒステリシスをもたせたも
のである。図５は本実施例における絞り値と電子シャッ
タスピ−ドの光量による変化の様子を示した図である。
本実施例では、目標絞り値に対し一定分、例えば±１絞
りずれた絞り値に、仮の絞り値目標Ａ，Ｂを設け、同図
に示すように、これらの絞り値を越えて絞りが開いたり
閉じたりしたときに、電子シャッタスピ−ドを遷移させ
る。このようにすれば目標絞り値に対し実際の絞り値が
誤差をもつが、通常の撮影で同一シ−ンを撮影する間に
電子シャッタスピ−ドが遷移することはまれになる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、回路規模
や調整個所の増大なしに、絞りを一定値ないし一定範囲
に固定して、前述した小絞りボケの発生を抑圧できる機
能や絞り優先自動露光（ＡＥ）機能をもった撮像装置を
提供でき、その価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る撮像装置の概略構成
を示すブロックである。

【図２】本発明の第１実施例における絞り値と電子シャ
ッタスピ−ドの光量による変化の様子を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例に係る撮像装置の概略構成
を示すブロックである。

【図４】本発明の第２実施例によるマイコン内Ａ／Ｄ変
換器のテ−ブルの一部を模式的に示した説明図である。

【図５】本発明の第３実施例における絞り値と電子シャ
ッタスピ−ドの光量による変化の様子を示す説明図であ
る。

【図６】ホ−ル素子出力電圧の絞り値依存性を示す説明
図である。

【図７】従来の撮像装置の要部構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 絞り ２ 撮像素子 ３ 信号処理回路 ４ 撮像素子駆動制御用の駆動回路 ５ 絞り駆動モ−タ ６ ホ−ル素子 ７ 電圧増幅器 ８ 比較器Ａ ９ 基準電圧源 １０ 検波器 １１，１１’ 比較器Ｂ １２，１２’ 目標絞り値設定器 ２０ マイクロコンピュータ（マイコン） ２１ Ａ／Ｄ変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−254877（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/238 G03B 7/087

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元状に画素を配置した撮像素子と、
   前記撮像素子を駆動する駆動回路と、前記撮像素子に入
   射する光量を制御する絞りを具備し、前記絞りは、前記
   撮像素子より得られる映像信号振幅の平均値，または最
   大値，あるいは両者の中間値を、光量の目標値である一
   定電圧値に一致させるように構成された絞り制御用の帰
   還ル−プによって制御され、また、前記撮像素子は、前
   記駆動回路から供給される駆動パルスに応じて、画素の
   電荷蓄積時間を可変可能な電子シャッタ機能を有する撮
   像装置において、 絞り値を検出する手段と、絞り値の目標値を任意に設定
   する手段と、検出された絞り値と設定された絞り値の目
   標値とを比較する手段と、両者の比較結果に応じて前記
   撮像素子の画素の電荷蓄積時間を増減させるように構成
   された電子シャッタスピード制御用の帰還ル−プ（電子
   シャッタないし絞り制御ループの目標値を変更するため
   の露光制御ループ）とを設け、前記絞り制御用の帰還ル
   −プによる絞り制御と前記電子シャッタスピード制御用
   の帰還ル−プよる画素の電荷蓄積時間制御とを同時に行
   うことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記電子シャッ
   タスピード制御用の帰還ル−プによる画素の電荷蓄積時
   間制御の制御速度、ないし１回の制御での蓄積時間の増
   減の変化幅を、設定された絞り値の目標値、および設定
   された絞り値の目標値と実際の絞り値との差異に応じて
   変化させることを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載において、絞り値
   の目標値の近傍の、絞りが微小開いた位置の仮目標値Ａ
   と、微小閉じた位置の仮目標値Ｂとを設け、絞りが仮目
   標値Ａより開いた状態では画素の電荷蓄積時間を増大さ
   せ、仮目標値Ｂより閉じた状態では画素の電荷蓄積時間
   を減少させるように制御することを特徴とする撮像装
   置。