JP3270252B2

JP3270252B2 - カメラ

Info

Publication number: JP3270252B2
Application number: JP21695894A
Authority: JP
Inventors: 仁史橋本; 隆庄司; 明夫寺根; 英明吉田; 一也小林
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JPH07170446A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ、詳しくは、画
像情報に基づいて、撮影条件を設定するカメラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のビデオムービーや電子スチルカメ
ラ等の１つの撮影条件である撮影レンズの合焦位置の検
出処理としては、撮像信号の高域成分を用いて画面のコ
ントラストが最大となるようにフォーカシングレンズを
駆動制御して合焦点を得る、所謂、山登りＡＦ（オート
フォーカス）が主流であった。

【０００３】また、ユーザは被写体を画面の中央に位置
させて撮影するのが通常のやりかたである。このことに
着目して、画面中央にＡＦエリアを設け、そのエリア内
の映像信号を用い、上記山登りＡＦ処理を行うようなカ
メラが従来から存在していた。

【０００４】これらのカメラでは、撮像素子としてＣＣ
Ｄを用いているので、ＣＣＤの構造上、記録用画像とＡ
Ｆ評価値用画像を読み出すタイミングが同じにする必要
があった。従って、記録用とＡＦ評価値用の両撮像画面
の露光時間が同一であった。また、１フィールド毎に上
記ＡＦ用画像が１種類の露光条件のもとでのみ読み出さ
れていた。また、ＡＦエリアが複数設けられている場
合、各ＡＦ画像を同じタイミングで読み出していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
ＡＦエリアが設けられている場合、同じタイミングでし
かＡＦ画像を読み出していないので、各々のＡＦエリア
に対して適正な露光量のＡＦ用画像が得られないという
課題がある。

【０００６】本発明は、上述のこのような課題を考慮
し、ＡＦエリアが複数ある場合に、それぞれのＡＦエリ
アに最適な露光量でＡＦ用画像を読み出すことができる
カメラを提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のカメラは、当該
非破壊読み出し型固体撮像素子によって賄われる所定画
面内に複数設定されてなる撮影条件設定用対象領域の各
個について相互に異なるを可とする最適露光タイミング
を与えるための露光制御手段を備えたカメラである。

【０００８】

【作用】本発明は、複数の撮影条件設定用対象領域の各
々について最適な露光量で撮影条件設定用の画像情報を
読み出す。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。

【００１０】本発明の第１実施例を示すカメラについ
て、図１１〜図１３を用いて説明する。

【００１１】本実施例のカメラは、図１のブロック構成
図に示され、撮像素子としてＣＭＤ２を用いており、撮
像画面内には、図１２に示すようにＡＦエリアが複数の
エリアで構成されている。即ち、記録画像用のための撮
像画面ＧＫの内部の左側にＡＦエリアＧＡＦＬ、中央に
ＡＦエリアＧＡＦＣ，右側にＡＦエリアＧＡＦＲの３つ
のＡＦエリアが設けられる。従って、第１メモリ６に
は、ＡＦエリアＧＡＦＬ，ＧＡＦＣ，ＧＡＦＲの各ＡＦ
用画像データが書き込まれるものとする。また、露光制
御手段であるＡＦエリア露出制御回路１０は、上記各Ａ
Ｆ用画像データに基づいて各最適露光時間を演算し、該
ＡＦエリアのデータの読み出しを制御する。また、ＡＦ
制御回路９は、上記各ＡＦ用画像データに基づいて、マ
ルチエリアに関するＡＦ制御を行うことになる。

【００１２】図１１は、本実施例のカメラのＣＭＤ２の
リセット・読み出し処理のタイムチャートである。図１
１に用いられている各タイミングを示す時間Ｔの内容を
示すと、ＴＶ＝垂直同期信号ＶＤの周期ＴＲ＝ＣＭＤ２のリセット時間（このリセットは、上記
時間ＴＶの立ち上がりに同期して開始される）ＴＫ＝撮像画面ＧＫの記録用画像の最適露光時間（第２
タイミング）Ｔ２＝撮像画面ＧＫの記録用画像データ読み出し時間ＴＲＡ＝上記リセット時間ＴＲ中の各ＡＦエリアＧＡＦ
Ｌ，Ｃ，Ｒがリセットされる時間Ｔ３＝記録用画像露光開始後、各ＡＦエリアＧＡＦＬ，
Ｃ，Ｒがリセットが開始される時間ＴＡＦ１，２，３＝各対応ＡＦエリアの最適露光時間Ｔ１，２，３＝各ＡＦエリアの読み出し時間である。なお、各ＡＦエリアのリセット時間は水平走査
ライン単位で行われ、上記図１１に示すように３つのＡ
Ｆエリアのリセットはリセット時間Ｔ３にて同時に行わ
れる。

【００１３】該露光時間ＴＡＦ１，ＴＡＦ２，ＴＡＦ３
は、３つのＡＦエリア中で最も短い露光時間をＴＡＦ１
とし、中間の露光時間をＴＡＦ２とし、最も長い露光時
間をＴＡＦ３とする。そして、上記図１１の例では、左
側ＡＦエリアＧＡＦＬが撮像画面ＧＫよりも明るく、中
央ＡＦエリアＧＡＦＣが撮像画面ＧＫの明るさに対して
所定の範囲内にある明るさを有し、更に、右側ＡＦエリ
アＧＡＦＲが撮像画面ＧＫよりも暗い状態の場合を示し
ている。従って、左側ＡＦエリアＧＡＦＬの露光時間
は、上記時間ＴＡＦ１が対応し、中央ＡＦエリアＧＡＦ
Ｃの露光時間は、上記時間ＴＡＦ２が対応し、右側ＡＦ
エリアＧＡＦＲの露光時間は、上記時間ＴＡＦ３が対応
することになる。

【００１４】そして、ＡＦエリアＧＡＦＬのＡＦ用画像
データの読み出しは、撮像画面ＧＫの記録用画像データ
読み出しよりも早く時間Ｔ３＋ＴＡＦ１に開始される。
また、ＡＦエリアＧＡＦＲのＡＦ用画像データの読み出
しは、撮像画面ＧＫの読み出しより遅れて、時間Ｔ３＋
ＴＡＦ３に開始される。そして、ＡＦエリアＧＡＦＣに
ついては、この例の場合、ＡＦ用画像データの最適な読
み出し時間が撮像画面ＧＫの記録用画像データの読み出
し時間と重なってしまうので、上記ＡＦエリアＧＡＦＣ
のＡＦ用画像データの読み出しは行わず、撮像画面ＧＫ
の記録用画像データからＡＦ用画像データを取り込むこ
とになる。

【００１５】次に、上記ＣＭＤ読み出し処理を図１３の
フローチャートを用いて説明する。

【００１６】ＣＭＤ２の画像データの読み出しが必要と
なった時点で垂直同期信号ＶＤに同期して、上記図１３
の「ＣＭＤ読み出し制御」サブルーチンがコールされ
る。そこでは、ステップＳ２０１において、ＣＭＤ２の
リセットが実行される。そして、ステップＳ２０２にお
いて、本読み出し処理が１回目の処理であるかどうかを
判別する。１回目であった場合、前フィールドでの撮像
画面の輝度情報が得られていないことから、標準値を露
光時間として設定して読み出しを行うため、ステップＳ
２０３にジャンプする。又、２回目以降の場合はステッ
プＳ２０６の処理に進む。

【００１７】上記ステップＳ２０３では、記録用画像の
露光時間ＴＫとして標準時間を設定する。ステップＳ２
０４，２０５において、上記露光時間ＴＫに対応したタ
イミングで記録用画像データの読み出しを実行する。そ
して、該記録用画像データのうち３つのＡＦエリアＧＡ
ＦＬ，ＧＡＦＣ，ＧＡＦＲに対応する部分の画像データ
をＡＦ用画像データとして取り込む。その後、ステップ
Ｓ２０９に進み、次フィールドでの記録用画像のための
露光時間ＴＫを前記測光処理に基づいて演算し、本ルー
チンを終了する。通常は、この後、引き続いてサブルー
チン「ＣＭＤ読み出し制御」サブルーチンの処理を行
う。その場合、ステップＳ２０２の判別では、１回目の
処理ではないので、ステップＳ２０６以降に進む。

【００１８】読み出し処理が２回目になり、ステップＳ
２０２の判別によりステップＳ２０６に進んだ場合、取
り込まれている３つのＡＦエリアＧＡＦＬ，ＧＡＦＣ，
ＧＡＦＲの画像データからそれぞれの最適露光時間ＴＡ
Ｆを算出する。ステップＳ２０７で上記最適露光時間Ｔ
ＡＦのうち最も短い露光時間を与えるＡＦエリアに対し
て、その露光時間を値ＴＡＦ１として登録する。更に、
次に短い露光時間を与えるＡＦエリアの露光時間として
値ＴＡＦ２を登録する。また、最も長い露光時間を与え
るＡＦエリアの露光時間として値ＴＡＦ３を登録する。

【００１９】次に、ステップＳ２０８に進み、サブルー
チン「読み出し処理」を実行する。この処理は、上記ス
テップＳ２０７で設定された露光時間のうちもっとも短
い露光時間ＴＡＦ１から順次、それぞれ対応するＡＦエ
リアの露光と読み出しを実行する。なお、この処理にお
いて、記録用画像データの読み出しタイミングと重なる
露光時間があった場合、重なったＡＦエリアの読み出し
は、敢えて行わず、記録用画像データから該当するＡＦ
エリアのデータを取り込む。

【００２０】また、３つのＡＦエリア同士で明るさが同
程度であった場合、ＡＦエリアの読み出しタイミングが
重なる場合があるが、この場合、重なるエリアの露光時
間の平均値の露光時間でＡＦ画像データを取り込むもの
とする。また、ＡＦエリアが非常に明るい場合、読み出
しタイミングがリセットタイミングと重なることになる
が、これは許容される。しかし、ＡＦエリアが非常に暗
く、読み出しタイミングが次フィールドのリセット時間
と重なることは禁止される。

【００２１】以上説明したように本実施例のカメラにお
いては、複数のＡＦエリアに対してもそれぞれ適切な露
光時間を設定することができるので、上記複数のＡＦエ
リアに対する精度の高い合焦評価値を得ることが可能と
なる。次に、逆光の被写体の撮影等でユーザが極端な露
出条件で撮影する場合、ＡＦエリア内が画像全体に比較
して極端に暗いときや明るいときには、全体の撮像画面
で設定された露光条件が、当該ＡＦエリアに対しては必
ずしも良好な露光条件とはならず、コントラスト情報等
のＡＦ評価値を得るための最適な画像データを取り込む
ことができない場合もあった。更に、１フィールド期間
内で露光条件の異なるＡＦ用画像データを得ることがで
きないなどの不具合があった。

【００２２】上述の不具合を解決するために、ユーザが
極端な露光条件で撮像を行ったとしても、撮影条件設定
用の画像データとして最適なデータを得ることができ、
更に、画質の劣化もない撮影が可能なカメラの一例を説
明する。

【００２３】その一例を示すカメラのブロック構成図
は、基本的には図１と同様である。但し、ＡＦエリアは
１つである。このカメラは、フォーカシングレンズ１を
駆動することによって自動的に合焦を行うことの可能な
カメラであるが、その合焦駆動は、後述する図７の撮像
画面ＧＫの中央部に設けられたＡＦエリアＧＡＦ上の画
像データにより検出されるＡＦ評価値、例えば、コント
ラスト情報に基づいて制御されるものとする。

【００２４】本例のカメラにおいては、上記図１に示す
ように、フォーカシングレンズ１を介して取り込まれた
被写体光は、後述するＭＯＳＦＥＴに類似した固体撮
像素子であるＣＭＤ（ＣＨＡＲＧＥＭＯＤＵＬＡＴＩ
ＯＮＤＥＶＩＣＥ）の結像面上に被写体像として結像
する。そこで、電気信号に変換されて、撮像処理回路３
にて増幅とサンプリング処理が施され、撮像信号として
Ａ／Ｄ変換回路４に入力される。そのＡ／Ｄ変換出力
は、後述する読み出し制御回路１２の指示により、メモ
リコントローラ８でコントロールされて、前記図７の撮
像画面ＧＫ上の被記録用画像データを得るための該画像
データを記憶する第２メモリ５と、同じく前記図７のＡ
ＦエリアＧＡＦ上の画像データに基づく撮影条件設定用
の情報を得るための該画像データを記憶する第１メモリ
６とにそれぞれ書き込まれる。

【００２５】そして、上記第２メモリ５に書き込まれた
画像データは、記録系（図示せず）に出力されるが、同
時に、Ｄ／Ａ変換回路７でアナログデータに変換されて
ＥＶＦ系（電子ビューファインダ系、図示せず）にも出
力される。

【００２６】上記第１，２メモリ６，５の画像データ
は、それぞれ撮影条件設定用の情報を得るためのＡＦエ
リア露出制御回路１０と、被記録用画像情報を得るため
の記録用画像露出制御回路１１とに入力される。

【００２７】そして、上記記録用画像露出制御回路１１
は、上記第２メモリ５に書き込まれた画像データに基づ
いて、次フィールドでの撮像画面ＧＫの記録用画像デー
タを読み出す最適露光条件を求め、読み出し制御回路１
２を介して前記ＣＭＤ２の画像データの読み出しを実行
する。また、ＡＦエリア露出制御回路１０は、上記第１
メモリ６に取り込まれたＡＦ用画像データにより、次フ
ィールドのＡＦエリアＧＡＦのＡＦ用画像データを読み
出す最適露光条件を求め、同様に読み出し制御回路１２
を介して前記ＣＭＤ２の画像データの読み出しを実行す
る。

【００２８】上記ＡＦ制御回路９は、第１メモリ６の出
力データに基づき、フォーカシングモータ１３を介して
フォーカシングレンズ１を該合焦位置まで駆動する。

【００２９】次に、上記ＣＭＤ２の構造等について図２
〜図５により説明する。

【００３０】図２，３はＣＭＤ２の拡大平面図と断面図
であって、このＣＭＤの構造は、ＭＯＳ型ＦＥＴと類似
している。そして、ゲートはドーナツ型のＰＯＬＹ−Ｓ
ｉ、ソースはその内側のｎ＋拡散層で、また、ドレイン
は外側のｎ＋拡散層で形成されている。そして、ゲート
がドレインに囲まれているため、電気的、および、光学
的分離領域が不必要であること、また、１つのトランジ
スタで形成される１ＣＭＤ素子で１画素が構成されるこ
とにより、多画素化と高密度化に適している。

【００３１】上記ＣＭＤの受光動作は、ソースを接地側
に、ドレインを正バイアスにし、基板を負バイアスに設
定し、ゲートを負バイアスにして光を照射すると、光生
成正孔がゲート電極下のＳｉ−ＳｉＯ２界面に反転層電
極として蓄積される。この正孔蓄積により電子に対する
ソース，ドレイン間の電位障壁が下がり、入射光量に応
じたソース電流が流れ、外部へ信号電流として出力され
る。

【００３２】このように、上記ＣＭＤは、光生成電荷を
直接出力しないので、画素内にアナログメモリ機能を備
えているといえる。

【００３３】次に、上記ＣＭＤを実際のイメージャとし
て使用したときの画素信号の読み出し動作について説明
する。

【００３４】受光部にアレイ状に並べられたＣＭＤのゲ
ート、および、ソースは、１画素に着目すれば、図４に
示すように垂直走査信号ラインと、水平走査信号ライン
が水平選択ＭＯＳトランジスタを介してそれぞれ接続さ
れている。また、ＣＭＤに対しては、図５に示すように
垂直，水平走査回路が共通に接続されている。

【００３５】そして、画素データの読み出しは、まず、
垂直走査回路からの読み出しパルスにより、行を共通と
するＣＭＤを読み出し状態にする。次に、水平走査パル
スにより水平選択ＭＯＳトランジスタを順次オン状態に
することによって、各々の画素の信号電流を読み出す。

【００３６】また、読み出し後、垂直走査回路からリセ
ットパルスを印加することにより、各画素の蓄積電荷を
リセットする。そして、リセットしなければ、同一画素
信号を何回でもアクセスして読み出すこと、即ち、非破
壊読み出しが可能である。更に、水平，垂直走査回路の
構成により画面上の任意の部分の画素データの部分読み
出しが可能であることから、リセット後の該読み出しタ
イミングをコントロールすることによって、各指定撮像
エリアの露光条件を変化させることができる。

【００３７】次に、以上のように構成された本例のカメ
ラにおける画像データ読み出し動作について、図６のタ
イムチャートと図７の撮像画面を示す図等を用いて説明
する。

【００３８】前述したように本装置においては、図７の
撮像画面ＧＫの中央部にＡＦエリアＧＡＦが設定されて
いる。

【００３９】そして、上記ＣＭＤ２では前述したように
非破壊読み出しが可能であって、しかも、撮像画面上の
任意の部分の画素データの部分読み出しが可能であるこ
とから、１フィールド期間内において、撮像画面ＧＫ上
の記録用画像データとＡＦエリアＧＡＦ上の画像データ
とを異なる露光条件、即ち、異なる露光時間のもとで読
み出すことができる。従って、撮像画面ＧＫの露光条件
によらず、ＡＦエリアＧＡＦの輝度に合致させた露光条
件のもとで、該ＡＦエリアＧＡＦのＡＦ用画像データを
読み出すことができる。なお、ＣＭＤ２のリセット後、
直ちに露光が開始されることから、上記露光時間は、リ
セット後の読み出しタイミングによって決定されること
になる。

【００４０】そこで、本例のものでは、１フィールド前
の撮像画面ＧＫの記録用画像、および、ＡＦエリアＧＡ
ＦのＡＦ用画像による測光データに基づいて、次フィー
ルドの撮像画面ＧＫ、または、ＡＦエリアＧＡＦに対す
るそれぞれの露光条件、即ち、第２、または、第１のタ
イミングである露光時間を与える読み出しタイミングを
決定することになる。なお、上記撮像画面ＧＫの記録用
画像データに対しては、様々な補正を加えた演算方法に
よるマルチエリア測光により明るさを求めて最適露光時
間が演算される。また、ＡＦエリアＧＡＦのＡＦ用画像
データに対しては、平均測光により明るさを求めて最適
露出時間を求める。

【００４１】ＣＭＤ２のリセットと読み出し処理として
は、上記撮像画面ＧＫ上の記録用画像に対しては、図７
の水平走査ラインＬＫ単位でリセットされ、同時に、露
光が開始される。その後、上記指定された第２のタイミ
ングで記録用画像データの読み出しが実行される。その
とき、ＡＦエリアＧＡＦも含めた全撮像画面に対する記
録用画像データが読み出されることになる。一方、上記
ＡＦエリアＧＡＦ上のＡＦ用画像に対しては、リセット
は上記撮像画面ＧＫのリセット処理時間内で区別される
ことなく、水平走査ライン単位で行われる。同様に上記
リセット直後に露光が開始される。ＡＦ用画像データの
読み出しは、上述の前フィールドで検出されたＡＦエリ
アＧＡＦに対する適切な露光時間の経過後の第１のタイ
ミングである読み出しタイミングによりＡＦエリアＧＡ
Ｆの左側から画素単位で読み出される。

【００４２】上記図６のタイムチャートは、上記各読み
出しタイミングを示すタイムチャートであるが、この場
合、ＡＦエリアＧＡＦの輝度が撮像画面ＧＫの輝度に対
して所定の範囲以上に明るい場合の例を示している。

【００４３】図６に用いられている各タイミングを示す
時間Ｔの内容を示すと、ＴＶ＝垂直同期信号ＶＤの周期ＴＲ＝ＣＭＤ２のリセット時間（このリセットは、上記
時間ＴＶの立ち上がりに同期して開始される）ＴＫ＝撮像画面ＧＫの記録用画像の最適露光時間（第２
タイミング）Ｔ２＝撮像画面ＧＫの記録用画像データ読み出し時間ＴＲＡ＝上記リセット時間ＴＲ中のＡＦエリアＧＡＦが
リセットされる時間Ｔ３＝記録用画像露光開始後、ＡＦエリアＧＡＦがリセ
ットが開始される時間ＴＡＦ＝ＡＦエリアＧＡＦの最適露光時間Ｔ１＝ＡＦエリアＧＡＦの読み出し時間である。

【００４４】ＡＦエリアＧＡＦの画像データの読み出し
は、第１のタイミングである読み出しタイミングで行わ
れるが、図６の場合、ＡＦエリアが他のエリアである撮
像画面ＧＫより明るいため、ＡＦエリアＧＡＦの画像デ
ータの読み出しは、撮像画面ＧＫの読み出しに先んじ
て、読み出しタイミングの時間Ｔ３＋ＴＡＦ経過後、開
始される。また、ＡＦエリアＧＡＦの方が暗い場合は、
露光時間を多く必要とするため、図示しないが、撮像画
面ＧＫの読み出し後、ＡＦエリアＧＡＦの画像データの
読み出しが行われる。

【００４５】なお、ＡＦエリアＧＡＦの明るさが撮像画
面ＧＫに対して所定の範囲内で同等の明るさ（輝度情
報）であった場合、所定のタイミングで撮像画面ＧＫの
記録用画像データを読み出し、該データの中からＡＦ用
画像データを描出することになる。上記各読み出し時間
で読み出された撮像用、または、ＡＦ用の画像データは
それぞれ次フィールドの最適露光時間を求めるためのデ
ータとして用いられる。更に、撮像用画像データは、Ｅ
ＶＦ表示、または、画像記録のときには、Ｄ／Ａ変換回
路７でアナログ信号に変換され、それぞれＥＶＦ系，記
録系に出力される。また、ＡＦ用の画像データは、ＡＦ
制御回路９に取り込まれ、合焦位置情報を抽出するため
の元データとして用いられ、該情報に基づいて、フォー
カシングモータ１３によりフォーカシングレンズ１が合
焦駆動される。

【００４６】次に、上記ＣＭＤ読み出し処理を図８，９
のフローチャートを用いて説明する。

【００４７】ＣＭＤ２の画像データの読み出しが必要と
なった時点で垂直同期信号ＶＤに同期して、図８のサブ
ルーチン「ＣＭＤ読み出し制御」がコールされる。そこ
では、ステップＳ１００において、ＣＭＤ２のリセット
が実行される。そして、ステップＳ１０１において、本
読み出し処理が１回目の処理であるかどうかを判別す
る。１回目であった場合、前フィールドでの撮像画面の
輝度情報が得られていないことから、標準値を露光時間
として設定して読み出しを行うため、ステップＳ１０２
にジャンプする。２回目以降であった場合、次フィール
ドでの露光条件が設定できているので、接続部Ｊ１を介
して後述する図９のステップＳ１０５以降の処理に進
む。

【００４８】上記ステップＳ１０２では、記録用画像の
露光時間ＴＫとして標準時間を設定する。ステップＳ１
０３，１０４において、上記露光時間ＴＫに対応したタ
イミングで記録用画像データの読み出しを実行する。そ
して、該記録用画像データのうちＡＦエリアＧＡＦに対
応する部分の画像データをＡＦ用画像データとして取り
込む。その後、ステップＳ１１６に進み、次フィールド
での記録用画像のための露光時間ＴＫを前記測光処理に
基づいて演算し、本ルーチンを終了する。通常は、この
後、引き続いてサブルーチン「ＣＭＤ読み出し制御」サ
ブルーチンの処理を行う。その場合、ステップＳ１０１
の判別では、１回目の処理ではないので、前述のように
図９のステップＳ１０５以降に進む。

【００４９】図９の上記ステップＳ１０５において、取
り込まれているＡＦ用画像データからＡＦエリアＧＡＦ
の明るさが規定範囲内か、その範囲より明るいか、暗い
かを判別する。規定範囲内であればステップＳ１０６
へ、非常に明るい場合はステップＳ１０８へ、非常に暗
い場合はステップＳ１１２にそれぞれジャンプする。

【００５０】ステップＳ１０６にジャンプした場合、既
に求められている露光時間ＴＫに対応した読み出しタイ
ミングにより記録用画像データを読み出す。そして、ス
テップＳ１０７で該記録用画像データからＡＦ用画像デ
ータを取り出す。その後、接続部Ｊ２を介して図８の前
記ステップＳ１１６に進む。

【００５１】ステップＳ１０８にジャンプした場合、Ａ
ＦエリアＧＡＦの最適露光時間ＴＡＦを算出する。ステ
ップＳ１０９で、上記ステップＳ１０８で算出された露
光時間ＴＡＦによるＡＦエリアの読み出しタイミング
が、既に求められている前記露光時間ＴＫによる記録用
画像読み出しタイミングと時間的に異なるかどうか、即
ち、重なるかどうかの判別をする。重なる場合は、前記
ステップＳ１０６にジャップし、重ならない場合は、ス
テップＳ１１０に進む。なお、上記読み出しタイミング
が重なるかどうかは、前記図６のタイムチャートで説明
した時間を比較することによって判断し、次式を満足す
るようであれば、上記の重なる場合に相当する。

【００５２】Ｔ３＋ＴＡＦ＋Ｔ１≧ＴＫステップＳ１１
０に進んだ場合、まず、前記最適露光時間ＴＡＦに対応
したタイミングでＡＦエリアＧＡＦのみの画像データの
読み出しを実行する。続いて、ステップＳ１１１で前記
最適露光時間ＴＫに対応したタイミングで撮像画面の記
録用画像データの読み出しを実行する。その後、前記図
８のステップＳ１１６に戻る。

【００５３】一方、ステップＳ１０５の判別により、Ａ
Ｆエリアが規定範囲より暗かった場合、ステップＳ１１
２にジャンプするが、この場合もＡＦエリアの最適露光
時間ＴＡＦを算出する。そして、ステップＳ１１３で、
上記ステップＳ１１２で算出された露光時間ＴＡＦによ
るＡＦエリアＧＡＦの読み出しタイミングが、既に求め
られている前記露光時間ＴＫによる記録用画像読み出し
タイミングと重なるかどうかの判別をする。重なる場合
は、前記ステップＳ１０６にジャンプし、重ならない場
合は、ステップＳ１１４に進む。なお、上記読み出しタ
イミングが重なるかどうかは、同様に前記図６で説明し
た時間ＴＡＦ、ＴＫ等をもとに比較することによって判
断し、次式を満足するようであれば、上記の重なる場合
に相当する。

【００５４】Ｔ３＋ＴＡＦ≧ＴＫ＋Ｔ２ステップＳ１１４に進んだ場合、まず、前記最適露光時
間ＴＫに対応したタイミングで撮像画面の記録用画像デ
ータの読み出しを実行する。続いて、ステップＳ１１５
に進み、前記最適露光時間ＴＡＦに対応したタイミング
でＡＦエリアＧＡＦのみの画像データの読み出しを実行
する。その後、前記図８のステップＳ１１６に戻る。

【００５５】なお、前記図６のタイムチャートの例は、
そのＡＦエリアの輝度の状態から図９のフローチャート
上では、ステップＳ１０５の判別処理でステップＳ１０
８にジャンプし、その後、ステップＳ１０９，１１０，
１１１に進むことになる。

【００５６】以上のように上記ステップＳ１０７，１１
０，１１５において読み出されたＡＦエリアＧＡＦの画
像データは次フィールドのＡＦエリアＧＡＦの最適露光
時間の演算に利用される。そして、フィールド毎により
適切な露光条件でのＡＦ画像データが得られるようにな
り、最終的には、最適の露光条件での該ＡＦ画像データ
に基づいた合焦情報が得られ、精度の高いフォーカシン
グレンズ１の合焦駆動がなされる。

【００５７】以上、説明したように本例のカメラにおい
ては、ＣＭＤ２の画像データの読み出し処理において、
ＡＦエリアＧＡＦのみが非常に明るかったり、または、
暗かったとしても、記録用画像データの読み込みタイミ
ングとは異なるタイミングで画像データの読み込みが行
われるので、ＡＦエリアＧＡＦの輝度に合った露光条件
のもとでＡＦ用画像データが読み込まれ、精度のよい合
焦評価値を得ることができる。

【００５８】なお、上記カメラにおけるＡＦ用画像デー
タの読み出し処理について、図９のフローチャート上、
ＡＦエリアの輝度が変化したことによって、ステップＳ
１０５の判別で前フィールドまでステップＳ１０８、ま
たは、１１２に進んでいたものが、ＡＦエリアの輝度が
変化したことによって、急にステップＳ１０６にジャン
プすることになった場合、取り込まれるＡＦ用画像デー
タも急激に変化してしまい、正確なＡＦ評価値が得られ
なくなってしまう危険性がある。

【００５９】その対策の１つとしては、ファジー推論等
による信頼度係数を用いてフォーカス速度を制御する変
形例が提案できる。即ち、該変形例では上述のようにＡ
Ｆ評価値が大きく変化した場合、最初の数フィールドの
期間は、合焦駆動を禁止する方式とする。または、別の
変形例として上記の変化が生じた最初は信頼度を低くし
ておき、時間の経過とともにその信頼度を上げてゆく方
式としても良い。あるいは、上記変化前後の相関性によ
り信頼度を決めるなどの方式の変形例も提案できる。

【００６０】そして、記録用画像データとＡＦ用画像デ
ータの読み出しタイミングがかち合うような場合では、
双方の画像データに基づいてＡＦ評価値を求めても良
い。その他、上記変化前後のＡＦ評価値を計算で補正す
るようにしてもよい。

【００６１】次に、上記変形例のカメラについて説明す
る。

【００６２】本変形例のカメラは、前記図１のものに対
して、記録用画像メモリである第２メモリ５と、ＡＦ用
画像メモリである第１メモリ６、更に、メモリコントロ
ーラ８とＥＶＦ（電子ビューファインダ）装置を不要と
し、その代わり、図１０のブロック構成図に示すように
光学ファインダ１４を適用するものである。なお、上記
以外の装置の構成は前記図１のものと同一とする。

【００６３】本変形例のカメラにおいては、ＣＭＤ２で
取り込まれた撮像画面ＧＫの記録用画像データ、およ
び、ＡＦエリアＧＡＦのＡＦ用画像データは共に、Ａ／
Ｄ変換後、直接、被記録画像情報を得るための記録用画
像露出制御回路１１、または、撮影条件設定用の情報を
得るためのＡＦエリア露出制御回路１０に取り込まれ
る。そして、前記一例の場合と同様に取り込まれた記録
用画像データ、および、ＡＦ用画像データに基づいた最
適露光時間を演算し、次フィールドの読み出しを実行す
る。

【００６４】本変形例のものでは、上記メモリ５，６、
および、メモリコントローラを必要とせず、簡素化され
た構成の装置により、前記一例のカメラと同様の高精度
のＡＦ処理のために必要な良好なＡＦエリアの画像デー
タを得ることが可能となる。

【００６５】上述のように本例のカメラは、非破壊読み
出し型固体撮像素子の光電変換出力から第１のタイミン
グで読み出した出力に基づき撮影条件設定を行い、上記
第１のタイミングと異なる第２のタイミングで読み出し
た出力に基づいて被記録画像情報を得るようにしたの
で、ユーザが極端な露出条件で撮像を行ったとしても、
撮影条件設定用の画像データとして最適なデータを得る
ことができ、更に、画質の劣化も少ない撮像が可能とな
る。

【００６６】次に、図１４，１５を用いて、本発明の第
２実施例を示すカメラについて説明する。

【００６７】本実施例のカメラは、撮像素子の撮像デー
タの読み出し方を工夫することによって、ＡＦ用の情報
サンプリングレートを実質的に上げ、ＡＦの高速化を計
ったものである。

【００６８】図１４は、前記図１のブロック図に対応す
る本実施例のブロック図であり、図１のブロック図と同
じ部分には同じ符号を付している。但し、第１メモリ２
２，ＡＦエリア露出制御回路２０，記録用画像露出制御
回路２１は、前記図１の第１メモリ６、記録用画像露出
制御回路１１とほぼ同様の構成要素ではあるものの、本
実施例特有の動作を行なう部分を有している。また、ア
イリス（光学絞り）３１，アイリスドライバ３２は、本
実施例ではじめて付加されたもので、アイリス３１はア
イリスドライバ３２によりアクチュエータ（図示せず）
を介して駆動される。そして、アイリスドライバ３２は
上記記録用画像露出制御回路２１によって制御され、ア
イリス３１を所定の状態に設定する。

【００６９】さて、この例ではＡＦ用の画像データのサ
ンプリングレートを実質的に従来の２倍にしている。そ
のため、図１５に示す様に１フィールド期間（以下、Ｔ
ｖと記す）に２回のＡＦエリア読み出し「甲」、「乙」
を等時間間隔で行なっている。

【００７０】また、以下に説明する第１のケース（以
下、ケース（１）と記載する）では、記録用画像の露光
時間、即ち、電荷蓄積時間を最も一般的な１フィール
ド、例えば、ＮＴＳＣ方式では、１／６０ｓｅｃに設定
するため、記録用画像の読み出しはリセットと同時に行
なっている。但し、各画素単位で見ると、実際にはリセ
ットの直前に行なっている。この時、図１５を見れば判
るように、ＡＦエリアの読み出し「乙」については、記
録用画像読み出しの一部と重なっているが、これは記録
用画像読み出し時に、ＡＦエリアに対応する所定のタイ
ミングでは同一の読み出し信号を第２メモリ５と第１メ
モリ２２にそれぞれ同時に取り込むことを示している。

【００７１】以上のようなケース（１）の駆動を行なっ
ている時は、露光時間が固定されているので、本実施例
では露光量の調整は、アイリス３１によって行ってい
る。即ち、第２メモリ５に一旦格納された記録用画像信
号は適時に各系に出力されるが、記録用画像露出制御回
路２１は、その出力信号を検波し、信号レベルの適／過
大／過小に応じて、アイリス３１の現状維持／絞り込み
／絞り開き制御を行う。これは周知のフィードバック式
オートアイリス制御を構成するものであり、記録用画像
は、常時、適正露光状態が保たれる。

【００７２】一方、ＡＦエリアの画像データについて
は、１フィールドに２回の読み出しデータが得られ、第
１メモリ２２に各々格納されるが、読み出し「甲」は露
光時間Ｔｖ／２、読み出し「乙」は１×Ｔｖとなってい
る。ここで、読み出し「甲」のデータ（以下、データ
（甲）と記載する）は、そのまま用いるが、読み出し
「乙」のデータ（以下、データ（乙）と記載する）につ
いては、そのままでは用いずに直前に取り込んだデータ
（甲）を差し引いた結果、これをデータ（丙）とし、こ
のデータを用いるようになっている。

【００７３】即ち、各画素データに関して、データ
（丙）＝データ（乙）−データ（甲）の演算を行った上
で、ＡＦ用の画像データとしては、順次、即ち、交互に
データ（甲）、データ「丙」を利用する。但し、上記デ
ータ（甲）は、データ（乙）の直前に読み出されたもの
を用いる。

【００７４】この時、読み出し「甲」と「乙」は、同一
のリセットタイミング、即ち、同一の露光開始タイミン
グを有する露光時間１×Ｔｖの画像であったが故にデー
タ（甲）、データ（丙）の順次（交互）列は、等価的に
「露光タイミングがＴｖ／２ずつずれた、等露光時間Ｔ
ｖ／２を有する順次露光画像データ」を為している。即
ち、このＡＦ用の画像データに関しては、等価的にフィ
ールドレートが２倍になっているので、ＡＦ情報のサン
プリングレートを２倍に上げて制御に利用できることに
なる。

【００７５】具体的には、ＡＦ制御回路９は上記順次露
光画像データ（甲）、（丙）が毎回得られる毎にその内
容を解析する。例えば、前回に対してコントラスト値が
増減したか判断し、その結果に応じてフォーカシングモ
ータ１３に制御信号を送りフォーカシングレンズ１を駆
動する。勿論、この際のデータ解析及びレンズ駆動制御
のアルゴリズム自体は従来公知の技術が応用できる。

【００７６】なお、上記例においてはＡＦ用の露光時間
は前述の用にＴｖ／２となり、記録用画像のそれの１／
２になっているため、若干、露光不足傾向になるが、通
常の被写体に対して、通常のＳ／Ｎ比を有する撮像シス
テムを用いてイメージャＡＦを行なう場合にはこの程度
の露光不足は実用上は問題にならないことを本発明者は
理論・実験の両面で確認している。勿論、ＡＦエリアの
被写体の輝度が、画面全体のそれに対してより明るい場
合には、同一露光時間の場合に比してかえって好都合な
場合も有ることは言うまでもない。

【００７７】次に、上記第２実施例のカメラに対する変
形例として、図１５に示す回路用画像読み出しが第３の
ケース（以下、ケース（３）と記載する）の場合を説明
する。

【００７８】ケース（３）におけるＡＦに関する処理
は、撮像素子駆動も含めて上記ケース（１）と全く同じ
であるが、記録用画像の読み出しタイミングが異なって
おり、ＡＦ用読み出し「甲」と重なっている。この時点
ではリセットからの時間がＴｖ／２であるため、記録用
画像の相当露光時間がＴｖ／２と前記ケース（１）の半
分になっている。言いかえればＡＦ用の露光時間と同じ
である。この時もオートアイリス動作は有効に働きつづ
けているので適正露光は維持される。従って、ケース
（１）に比してＡＦエリアの露光不足が生じないという
大きな利点を有している。

【００７９】ところで、このケース（３）では記録用画
像の露光時間がケース（１）の１／２になっているため
低照度被写体撮像に関する感度という観点からはケース
（１よりも不利であることは否めない。しかしながら被
写体輝度が明るい場合には、その問題は生じない。

【００８０】また、ケース（３）ではＡＦエリア読み出
し「乙」において、適正露光の２倍の露光に対応する画
像データを処理することになるので撮像素子やメモリも
含めた信号処理系のダイナミックレンジがせまいとケー
ス（１）の場合に比して信号飽和による不具合が生じ易
くなるが、これは設計時に注意することで解決が図れ
る。

【００８１】以上述べたように、本実施例、および、そ
の変形例のケース（１）、ケース（３）のものはともに
極めて有効な例であるが、ケース（１）と（３）ではそ
れぞれ有利不利があるため、その中間的なものとして、
第２のケース（以下、ケース（２）と記載する）を更な
る変形例として以下に説明する。

【００８２】この変形例は記録用画像露出時間をケース
（１）と（３）の中間の値に設定する例である。図１５
に示すようにこの読み出しはＡＦエリア読み出し
「甲」、「乙」といずれも重ねることができないので、
その露出時間を完全に任意にすることはできないが、例
えば、０．７Ｔｖに設定する。なお、上記の値０．７
は、２の平方根の逆数の近似値である。

【００８３】この時、ケース（１）や（３）で述べた互
いの有利不利は、少しずつ緩和されることになる。具体
的には露光不足や過剰の程度は±０．５ＥＶ以内に収ま
っている。

【００８４】また、当然のことながら、システムのダイ
ナミックレンジやＳ／Ｎを考慮しつつ、その時の被写体
の情況、特に全体輝度とＡＦエリア輝度に応じて自動的
にケース（１），（２），（３）を切り換え、最も性能
上有利な状態でＡＦを行うという構成にすれば、非常に
望ましいものとなる。

【００８５】前記第２実施例、および、その変形例のカ
メラにおいて、ＡＦサンプリングレートはフィールドレ
ートの２倍にする例を示したが、１フィールド間に信号
の読み出しを複数回行い、データ間の演算を行うことで
等価的に高いフィールドレートの画像データを得、これ
によってＡＦ情報のサンプリングレートを上げるという
本例の有する基本思想は、任意のｎ倍サンプリングの場
合にも全く同様に拡張し応用可能であることが明らかで
ある。

【００８６】なお、データ間の演算については上記説明
にあっては暗黙の仮定として画像データは入力に対して
リニアなものとして取り扱った。もし、γ（ガンマ）補
正などの非線形処理をほどこされたデータをとり扱う場
合には、デガンマ補正等の逆変換によって線形化してか
ら取り扱うか、または、それに等価な効果をもつ演算式
を導入して処理すれば良い。

【００８７】また、本技術はＡＦ以外の他の情報処理
系、例えば、ＡＥ（自動露光），ＡＷＢ（オートホワイ
トバランス）、ＡＧＣ（自動ゲインコントロール），そ
の他にも適用可能なことは、関連分野の技術者であれば
容易に理解されるところである。

【００８８】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、ＡＦエリアが複数ある場合に、それぞれのＡＦ
エリアに最適な露光量でＡＦ用画像を読み出すことがで
きるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すカメラのブロック構
成図。

【図２】上記図１と同構成の一例のカメラに適用される
ＣＭＤの拡大平面図。

【図３】上記図１と同構成の一例のカメラに適用される
ＣＭＤの拡大断面図。

【図４】上記図１と同構成の一例のカメラに適用される
ＣＭＤの１画素素子についての回路構成図。

【図５】上記図１と同構成の一例のカメラに適用される
ＣＭＤの回路図。

【図６】上記図１と同構成の一例のカメラのＣＭＤ読み
出し処理のタイムチャート。

【図７】上記図１と同構成の一例のカメラの撮像画面を
示す図。

【図８】上記図１と同構成の一例のカメラのＣＭＤ読み
出し制御のフローチャートの一部。

【図９】上記図１と同構成の一例のカメラのＣＭＤ読み
出し制御のフローチャートの一部。

【図１０】上記図１のカメラの変形例を示すカメラのブ
ロック構成図。

【図１１】本発明の第１実施例のカメラのＣＭＤ読み出
し処理のタイムチャート。

【図１２】上記図１１のカメラの撮像画面を示す図。

【図１３】上記図１１のカメラのＣＭＤ読み出し制御の
フローチャート。

【図１４】本発明の第２実施例を示すカメラのブロック
構成図。

【図１５】上記図１４のカメラのＣＭＤ読み出し処理の
タイムチャート。

【符号の説明】

５第２メモリ６，２２第１メモリ１０，２０ＡＦエリア露出制御回路（露光制御手段）１１，２１記録用画像露出制御回路Ｔ３＋ＴＡＦ，Ｔ３＋ＴＡＦ１，Ｔ３＋ＴＡＦ３ＡＦ読み出しタイミング（第１のタイミング）ＴＫ記録画像読み出しタイミング（第２のタイミング）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林一也東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内審査官関谷隆一 (56)参考文献特開平５−122614（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/232 G02B 7/28 G02B 7/093 H04N 5/235

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】当該非破壊読み出し型固体撮像素子によ
って賄われる所定画面内に複数設定されてなる撮影条件
設定用対象領域の各個について相互に異なるを可とする
最適露光タイミングを与えるための露光制御手段を備え
たことを特徴とするカメラ。