JP3141159B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP3141159B2 JP02299034A JP29903490A JP3141159B2 JP 3141159 B2 JP3141159 B2 JP 3141159B2 JP 02299034 A JP02299034 A JP 02299034A JP 29903490 A JP29903490 A JP 29903490A JP 3141159 B2 JP3141159 B2 JP 3141159B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スチルビデオカメラ(電子スチルカメラと
もいう)等の撮像装置に関し、特にその自動焦点調整
(以後AFという)機能に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は、被写体を撮像する固体撮像素子の出力より
画像のぼけ量を検出し自動的に合焦させる機能を持つ従
来のAF機能付スチルビデオカメラのブロック図である。
図において、1はレンズユニット、2はレンズ駆動モー
タであり、3は絞り、4は絞り駆動回路である。5は被
写体像を電気信号に変換する固体撮像素子であり、6は
固体撮像素子を駆動するための固体撮像素子駆動回路で
ある。7は固体撮像素子5の出力をA/D(アナログ−デ
ィジタル)変換するA/D変換回路である。8はA/D変換回
路7の出力を記憶するメモリである。9はぼけ量をあら
わすES値(後述)を算出するESフィルタである。10はシ
ステム全体を制御するシステム制御回路である。11はメ
モリ8の出力にたいしてγ変換,帯域制限等の処理を行
う撮像信号処理回路である。12は撮像信号処理回路11の
出力をD/A(ディジタル−アナログ)変換するD/A変換回
路である。13はD/A変換回路12の出力をFM変調するFM変
調回路である。14はFM変調回路13の出力を電流増幅する
REC(記録)アンプである。15は磁気ヘッド、16は記録
媒体である磁気シート、17は磁気シート16を回転させる
モータ、18はモータ17の回転を安定させるためのモータ
サーボ回路である。19は被写体の明るさ(輝度)を測定
するための測光素子である。20はレリーズスイッチであ
り、このスイッチの投入とともに一連の撮影動作が開始
される。
固体撮像素子5としてインターライン転送型の素子を
用いている。
第5図にそのインターライン転送型固体撮像素子の構
成を示す。第5図において、101はR,G,B縦ストライプ色
フィルタを持つインターライン転送型固体撮像素子であ
る。102は、光を電荷に変えて蓄積するフォトダイオー
ド、103は、フォトダイオード102で発生した電荷を垂直
方向に転送する垂直CCD(charge−coupled device)で
ある。V1〜V4は、垂直CCD103の転送電極であり、V1はフ
ォトダイオード102の奇数行の電荷を転送する転送ゲー
トを兼ねており、同様に、V3はフォトダイオード102の
偶数行の電荷を転送する転送ゲートを兼ねている。垂直
CCD103は4相の転送パルスで駆動される。104は、垂直C
CD103より転送されてくる電荷を、水平方向に転送する
水平CCDである。H1,H2は、水平CCD104の転送電極であ
り、2相の転送パルスで駆動される。105は、電荷を電
圧に変換し出力する出力アンプである。106は、不要電
荷を逆転送により掃き捨てるためのトップドレインであ
る。107は、不要電荷を順転送により掃き捨てるための
ボトムドレインである。
第6図は従来のAF機能付スチルビデオカメラの動作シ
ーケンスを示す図である。時刻T0にレリーズスイッチ20
が投入されると、一連の撮影シーケンスが開始される。
測光素子19の出力より最適絞り値AVおよび最適シャッタ
スピードTVを算出する。T1からT2までの間に絞りを解放
に設定し、T2からT3の間にn段のステップもしくは連続
的に無限遠から至近までのピント位置までレンズユニッ
ト1をレンズ駆動モータ2によって移動させるとともに
n回の不要電荷の掃き捨て,露出,信号電荷読出しとい
った一連の動作すなわちAF動作を行い、n回の信号電荷
読出しにおける固体撮像素子5の出力からぼけ量を算出
することによって最もぼけ量の少ない位置すなわち最適
ピント位置を算出する。T3からT4の間に絞り値をAVに設
定すると同時にレンズユニット1を最適ピント位置に設
定する。T4から不要電荷を逆転送によりトップドレイン
106に掃き捨てるクリア動作を行い、その後、本露出を
行う。次にT5から信号電荷の読出しを行うとともに磁気
シート16に処理信号を記録する。
第7図は、ぼけ量を検出するための手法の1つである
ES法を説明する図である。ES法に関しては米国特許第48
04831号明細書に開示されているのでここでは簡単な説
明にとどめる。同図において、(a)は映像信号であ
り、図示のように合焦時はエッジが立ち、非合焦時はエ
ッジが寝る。(b)は映像信号を微分波形の絶対値Dで
ある。(c),(d)はそれぞれ微分波形Dの遅延信号
DL1,DL2であり、(e)は積分波形Iであり、映像信号
のエッジ部のコントラストをあらわす。(f)のごとく
DをIで割算することによってエッジの鋭さを示すES値
をあらわす。第4図はESフィルタ8の構成例である。第
4図において、201は微分回路、202は絶対値回路、203
は遅延回路、204は積分回路、205は割算回路である。20
6はピークホールド回路である。画像情報の中で最もES
値の高かった値をその被写体のES値と判断する。
第8図は合焦位置を求めるためにAF動作を行う際のレ
ンズ位置とES値の変化を示す図である。レンズ送りは最
小位置から最大位置まで連続的に送り、その間、1垂直
走査期間毎に画像情報を固体撮像素子5に蓄積しその信
号を読出し、その画像情報からES値を求めて最もES値が
大きかった位置を合焦位置とする。ES値は、輝度信号よ
り算出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来のAF機能付スチルビデオカメラで
は、被写体が低輝度のとき(通常低照度のとき)、固体
撮像素子で生成される電荷が少ないためノイズの影響を
受けやすく正確な合焦情報を得ることができなかった。
本発明は、このような事情のもとでなされたもので、
被写体が低輝度であっても正確に焦点合わせのできるAF
機能付撮像装置を提供することを目的とするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では、前記目的を達成するため、撮像装置を次
の(1)のとおりに構成する。
(1)撮像素子の各画素信号を画面上の一方向に複数ラ
イン分加算する加算手段と、該加算手段の出力にもとづ
い撮像のための調整を行う調整手段と、被写体の明るさ
を測定するための検出手段と、前記検出手段による測定
結果を入力し、前記測定結果に応じて、前記加算手段に
よって加算するライン数を算出するシステム制御手段
と、を備えた撮像装置。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により詳しく説明する。
第1図は本発明の実施例である“スチルビデオカメ
ラ”における加算についての説明図である。第2図は同
実施例の動作を示すシーケンス図である。なお、本実施
例は、AFのための画素信号処理の点を除いて、従来と同
様に構成されおり、第3図,第4図,第5図に示すブロ
ック,撮像素子を備えている。
第1図,第2図を参照して本実施例の動作を説明す
る。時刻T0にレリーズスイッチ20が投入されると、一連
の撮影シーケンスが開始される。測光素子19の出力より
最適絞り値AVおよび最適シャッタスピードTVを算出す
る。同時に電荷の加算ライン数kを算出する。加算ライ
ン数kは、AF動作時に固体撮像素子101から出力される
信号の平均レベルがほぼ一定となるよう光量に反比例
し、被写体が低輝度の時程大きくなるように決められ
る。T1からT2の間に絞りを解放に設定し、T2で無限遠の
ピント位置までレンズユニット1をレンズ駆動モータ2
によって移動させAF動作1を開始する。時刻T3で、時刻
T2から蓄積された電荷が、垂直CCD103に転送される。そ
の後、垂直CCD103をkラインだけ転送できる期間、高速
で順転送駆動することにより領域(1)に蓄積された電
荷を水平CCD104に転送する。この時、水平CCDは駆動し
ない。したがって、時刻T4では、領域(1)に蓄積され
た電荷が垂直方向に加算された状態で、水平CCD104に存
在する。その後、通常の駆動周波数で、1水平走査期間
だけ水平CCD104を駆動することにより、kライン分の電
荷が出力アンプ105より出力される。出力された信号
は、A/D変換されメモリ8に記憶される。
同様に、時刻T5から、垂直CCD103をkラインだけ転送
できる期間、高速で順転送駆動することにより領域
(2)に蓄積された電荷を水平CCD104に送り、電荷を垂
直方向に加算後、出力されメモリ8に記憶される。この
動作をm回繰り返すことにより全画素の電荷を出力しメ
モリ8に記憶する。記憶されたデータからESフィルタ9
によりES値を算出し、AF動作1を終了する。このような
AF動作をレンズユニット1を無限遠から至近まで移動さ
せる間にn回繰り返すことにより最適ピント位置を算出
する。時刻T6からT7の間に絞り値をAVに設定すると同時
にレンズユニット1を最適ピント位置に設定する。T6か
ら不要電荷を逆転送によりトップドレイン106に掃き捨
て本露出を行う。次にT8から信号電荷の読出しを行うと
ともに磁気シート16に処理信号を記録する。
ところで、被写体が低輝度のときは、画素信号にノイ
ズが多く含まれるようになるが、本実施例では、kライ
ン分加算しているのでAFのための信号のS/Nが改善さ
れ、従来例より正確な合焦情報が得られる。
本実施例では、AF動作時に全ての信号電荷を水平CCD1
04を介して読出したが、AF測距枠以外のラインは、ボト
ムドレイン107に掃き捨ててもよい。この場合、AF動作
に必要な時間を短縮できる。また、固体撮像素子には、
インターライン転送方式のものを用いているが、本発明
はフレーム転送方式等の素子でも実施できる。
なお、実施例は画素信号を垂直(走査)方向に加算す
るものであるが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ランダムアクセスできる撮像素子を用い、水平方
向,斜め方向に画素信号を加算するようにして実施する
ことができる。
また、撮像素子内で加算せず、一旦メモリに画像情報
を記憶した後、加算するようにして実施でき、したがっ
て、本発明はスチルビデオカメラに限らず、ビテオムー
ビカメラにおいて実施することもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、被写体が低輝
度の状況において正確に焦点合せを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例において電荷が垂直方向に加算
される領域を示す図、第2図は同実施例の動作を示すシ
ーケンス図、第3図は従来のAF機能付スチルビデオカメ
ラのブロック図、第4図はESフィルタの構成図、第5図
はインターライン転送型固体撮像素子の構成図、第6図
は従来例の動作を示すシーケンス図、第7図はES法の説
明図、第8図はAF動作を行う際のレンズ位置とES値の変
化を示す図である。 5……固体撮像素子 9……ESフィルタ 10……システム制御回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像素子の各画素信号を画面上の一方向に
    複数ライン分加算する加算手段と、 該加算手段の出力にもとづい撮像のための調整を行う調
    整手段と、 被写体の明るさを測定するための検出手段と、 前記検出手段による測定結果を入力し、前記測定結果に
    応じて、前記加算手段によって加算するライン数を算出
    するシステム制御手段と、 を備えたことを特徴とする撮像装置。
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