JP3347360B2

JP3347360B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP3347360B2
Application number: JP15291092A
Authority: JP
Inventors: 眞近藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-05-20
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH05328207A

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わり、特
に、撮像手段の出力情報から適正露光量を決定するよう
にした撮像装置に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は、撮像センサとして固体撮像素
子が設けられている従来の撮像装置の概略構成を示すブ
ロック図である。図１７において、１は撮像光学系で、
被写体からの撮像光はこの撮像光学系１を通り、絞り２
を経て撮像センサである撮像素子３に導かれ、この撮像
素子３で電気信号に変換される。

【０００３】このようにして電気信号に変換された画像
情報は、サンプルアンドホールド（ＳＨ）回路４、およ
びクランプ（ＣＬ）回路５を経て、Ａ−Ｄ（アナログ−
デジタル）変換器６に入力される。そして、ここでデジ
タル信号に変換された後、メモリ７に格納される。デジ
タル信号処理（ＤＳＰ）回路８は、このメモリ７に格納
された画像情報を読み出して所定の信号処理を行い、Ｄ
−Ａ（デジタル−アナログ）変換器９に送出する。

【０００４】そして、このＤ−Ａ変換器９でアナログ信
号に戻された画像情報は、出力端子Ｔ_OUTを介して図示
しない記録装置へ送出され、ビデオ信号として記録され
る。その際、上記撮像素子３以後の各部は同期信号発生
器（ＳＳＧ）３０から送出されるタイミング信号に従っ
て動作する。また、この同期信号発生器３０と絞り２お
よび測光センサ３１は、システムコントローラ３２によ
って動作がそれぞれ制御される。

【０００５】ここで、上記の撮像装置は専用の測光セン
サ３１を備えており、この測光センサ３１によって被写
体の輝度を測定し、その測定結果をシステムコントロー
ラ３２に送信する。上記システムコントローラ３２は、
上記測定結果を基に適正な絞り２の開度、および撮像素
子３における信号電荷の蓄積時間を演算している。そし
て、その演算値に従って絞り２をシステムコントローラ
３２で制御するとともに、同期信号発生器３０を介して
システムコントローラ３２により撮像素子３を制御して
いる。これにより、適正な露光量下で良好な被写体の画
像を得ることができる。

【０００６】また、被写体輝度が低くて充分な露光量が
得られないときには、補助光装置５０を動作させる。補
助光装置５０は、動作を開始すると発光可能か否かをシ
ステムコントローラ３２に打診する。システムコントロ
ーラ３２は、補助光を発光できる状態でかつ被写体輝度
が低いときの露光時に、上記補助光装置５０に補助光を
発光させる信号を送出する。

【０００７】補助光装置５０の発光を停止させるのは、
調光制御装置５１である。この調光制御装置５１は、被
写体からの光を補助光装置５０の発光開始から積分する
とともに、この積分量が一定値に達すると補助光の発光
停止信号を補助光装置５０に送出する。上記発光停止信
号を受けると、補助光装置５０は発光を停止する。

【０００８】ところで、上記撮像装置は測光用のセンサ
を別に設けた例であるが、最近では露光前に撮像用のセ
ンサ（撮像素子）の信号を繰り返し読み出しながら積分
し、その結果をシステムコントローラ３２で判断して適
正な絞り値および電荷の蓄積時間を演算することが提案
されている。例えば、特開平１−３２０８７２号公報、
特開平１−３２０８７６号公報なお、に示されている通
りである。さらに、特開昭５７−９５７７１号公報や、
特開昭５８−１５３７５号公報に示されているような特
殊なセンサを用いる方法も提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の撮像装置にあっては、通常は測光用のセ
ンサが必要となり、このため、測光用と撮像用とで異な
るセンサの感度差、受光角と画角の差、分光感度の差等
を補正する調整手段が必要となる。したがって、構成が
複雑で高価なものになってしまうとともに、測光用のセ
ンサの取り付けスペースが必要となるので、装置が大型
化してしまう問題点があった。

【００１０】また、撮像用のセンサで測光用のセンサを
兼用する場合には、上記センサにより測光を行い、絞り
値およびセンサの電荷蓄積時間を決定してから露光を行
うため、測光時と露光時の被写体輝度の差には全く対応
できないことになる。このため、露光開始後に撮像領域
に高輝度の被写体が出入りしたり、被写体が発光体であ
って点滅等の変化をしている場合には、センサでの信号
電荷のオーバーフローによるブルーミングが生じるな
ど、単に露出が多少オーバーになるかアンダーになるか
以外の大きな問題が生じる恐れがある。

【００１１】ところで、特開昭５７−９５７７１号公報
の例によれば、露光開始後の被写体の輝度変化に追従で
きるが、非破壊読み出し可能な撮像素子を用いている。
しかし、現状では非破壊読み出し可能な撮像素子であっ
ても、実用上充分な画質の画像を得るためには破壊読み
出しをしなければならないので、このままでは実用には
供し難い問題があった。

【００１２】また、上記の構成を実現するためには、測
光用の読み出しのための専用回路を持つ撮像素子が必要
である。同じように、特開昭５８−１５３７５号公報の
例でも、特開昭５７−９５７７１号公報の例と同様に、
測定用の専用の読み出し回路が必要であるとともに、こ
の場合には画素の一部を測光のために読み出してしまう
問題があった。このため、測光完了後に読み出す画像情
報のうち、測光用に読み出した画素の情報のみ黒くなっ
てしまうという欠点を有している。

【００１３】本発明は上記のような問題点に着目してな
されたものであり、測光用の専用のセンサを設ける必要
がなく、構成が簡単で、低コスト化および小型化を図る
ことができ、また、露光開始後の被写体輝度の変化に追
従でき、常に適正な被写体画像情報が得られる撮像装置
を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、被
写体像を撮像する撮像手段と、上記被写体像を撮像する
ための露光期間中において、上記撮像手段により得られ
た画像情報を繰り返し読み出す読出手段と、上記読出手
段によって読み出された画像情報を画素毎に予め割り付
けられたアドレスに記憶するための第１のメモリと、上
記読出手段によって読み出された画像情報と上記第１の
メモリ内の該当アドレスに既に記憶されている画像情報
を加算し、該加算した画像情報を上記第１のメモリの同
一アドレスに再び格納する格納手段と、上記読出手段に
よって読み出された画像情報を累積加算して記憶する第
２のメモリと、上記第２のメモリに累積加算された画像
情報のレベルを検出する検出手段と、上記検出手段によ
って前記画像情報が所定レベルを超えたことが検出され
た場合、露光を終了させるとともに、上記格納手段によ
り上記第１のメモリに格納された画像情報を読み出して
信号処理を開始する制御手段とを有するものである。

【００１５】

【００１６】

【実施例】次に、図面に従って本発明の撮像装置の実施
例を詳述する。図１は、本発明の第１実施例による撮像
装置のブロック図であり、図１７に付した符号と同一の
符号は同一の構成部分を示している。

【００１７】図１において、１は撮像光学系、２は絞り
であり、この絞り２は撮像光の入射光量を制御するアク
チュエータを備えている。３は被写体が結像する撮像素
子（撮像手段）であり、撮像光学系１および絞り２を経
て入射した被写体からの撮像光を電気信号に光電変換す
る。４は撮像素子３から出力された画像信号（画像情
報）をサンプリングするサンプルアンドホールド回路
（以下ＳＨ回路４という）で、画像信号からリセットパ
ルスを除去するためのものである。

【００１８】次いで、５は画像信号の直流レベルを固定
するクランプ回路、６はアナログ画像信号をデジタル信
号に変換するＡ−Ｄ変換器、７はデジタル信号に変換さ
れた画像信号を一時記憶するメモリ、８はメモリ７に格
納された画像信号を読み出しながら種々の画像処理を行
うデジタル信号処理回路（以下ＤＳＰ回路８という）
で、フィルタリング、強調、圧縮等の処理を行う。ま
た、このＤＳＰ回路８はメモリカード１７にその画像信
号を書き込んだり、このメモリカード１７から画像信号
を読み出す処理（メモリカード１７の制御およびアドレ
ス制御等を含む）を行う。

【００１９】９はメモリ７、あるいはメモリカード１７
から読み出されてＤＳＰ回路８により処理された画像信
号をアナログ信号に変換するＤ−Ａ変換器で、アナログ
信号に変換された画像信号は図外の記録装置、または表
示装置へ送出され、ビデオ信号として記録されたり、表
示されたりする。

【００２０】また、１０はデジタル信号に変換された画
像信号を積分する積分回路で、加算器１５およびこの加
算器１５の出力をラッチするレジスタ１６により構成さ
れている。１１はシステムコントローラ（以下シスコン
という）１４から与えられたデータを保持するためのレ
ジスタである。シスコン１４は絞り２、同期信号発生器
（以下ＳＳＧという）１３、およびＤＳＰ回路８を制御
するとともに、その制御情報としてＤＳＰ回路８から画
像信号に関する情報、ＤＳＰ回路８のステータス情報、
ＳＳＧ１３のステータス情報などを取り込む。

【００２１】また、ＳＳＧ１３は撮像素子３、ＳＨ回路
４、クランプ回路５、Ａ−Ｄ変換器６、メモリ７、ＤＳ
Ｐ回路８、Ｄ−Ａ変換器９、および積分回路１０のレジ
スタ１６に画像信号の読み出しおよび処理に必要なタイ
ミング信号（クロックパルス）を供給する。１２は積分
回路１０の出力（積分値）とレジスタ１１の内容とを比
較するコンパレータ、１８はメモリ７内のデータと撮像
素子３からのデータを加算する加算器、ＳＷ１は図示し
ないレリーズ釦の第１ストロークでＯＮとなるスイッ
チ、ＳＷ２はその第２ストロークでＯＮとなるスイッチ
である。

【００２２】なお、上記ＤＳＰ回路８は露光期間中に撮
像素子３により得られた画像信号の一部、あるいは全部
を繰り返し読み出す読出手段を構成し、積分回路１０は
その画像情報を露光期間中に積分して露光量を測定する
測定手段を構成している。また、シスコン１４は上記積
分回路１０による測光値（積分値）がレジスタ１１に格
納されているデータと同じレベルになった場合に、その
積分回路１０の積分動作を停止させる動作と、この積分
情報を被写体の輝度情報として使用し、測光停止および
補助光の制御を司る手段を構成する。

【００２３】次いで、５０は補助光装置で、シスコン１
４に自らの状態を伝えるとともに、シスコン１４の制御
とコンパレータ１２の信号とに応じて補助光の発光およ
び停止の動作を行う。また、図１の信号ラインの中で、
太線（二重線）は並列デジタルライン、破線と実線（細
線）の組合せはデジタルデータライン、細線（実線）は
制御ラインをそれぞれ示している。

【００２４】次に、図２〜図５のフローチャートを参照
しながら上記構成の撮像装置の動作について説明する。
これらの図において、図２は初期動作のフローチャー
ト、図３〜図５は通常の撮像動作のフローチャートを示
している。そして、これらの図においてＡ〜Ｆの同一符
号間は互いに接続されているものとする。なお、このフ
ローチャートの動作はシスコン１４によって制御される
ものである。

【００２５】先ず、システムの主電源（図示せず）が投
入されると、シスコン１４が起動される。そして、シス
コン１４は起動後に先ず自らの内部の状態（レジスタや
カウンタ等）を初期化する（Ｓ１）。その初期化の動作
の内には、スイッチＳＷ１による外部割り込みのための
条件設定も含まれる（Ｓ２）。次に、これらの処理の
後、シスコン１４は消費電力削減のための外部割り込み
の待機モード（スリープ）に入る。

【００２６】この状態で、スイッチＳＷ１がＯＮされる
とシスコン１４のハードウエアによって外部割り込み時
の処理ルーチンが起動される。このルーチンでは、先ず
外部の割り込みを禁止し（Ｓ３）、この割り込みがスイ
ッチＳＷ１のＯＮによるものかを確認する（Ｓ４）。こ
のとき、スイッチＳＷ１によるものでなかった場合（例
えば、ノイズ等によるものが考えられる）には、再び外
部割り込みの条件を設定し（Ｓ５）、スリ−プモードに
入る。

【００２７】しかし、スイッチＳＷ１がＯＮになってい
たときには、ＳＳＧ１３、ＤＳＰ回路８、ＳＨ回路４、
クランプ回路５およびＡ−Ｄ変換器６に電源を投入し、
ＳＳＧ１３の原発振を開始させる（Ｓ６）。次に、ＳＳ
Ｇ１３とＤＳＰ回路８を測光動作をするモードに設定す
る（Ｓ７，Ｓ８）。また、光学系の絞り２の絞り値とＳ
ＳＧ１３により制御される撮像素子３での積分時間を設
定する（Ｓ９，Ｓ１０）。

【００２８】そして、これらの準備設定動作の後、撮像
素子３にそれまで溜まった不要電荷をクリア（除去）し
（Ｓ１１）、撮像素子３の画像信号を読み出しながら積
分を開始する（Ｓ１２）。このとき、積分時間はＳＳＧ
１３により制御され、設定された時間だけ露光すると、
撮像素子３から画像信号が読み出され、ＤＳＰ回路８内
で必要部分だけデジタル値で積分（加算）される。

【００２９】シスコン１４は、ＤＳＰ回路８から上記必
要部分の加算結果のみ（例えば、画素毎の８ビットのデ
ータの加算結果を画素数で割った８ビットの平均値）を
受け取り、その結果によって露光量が適正か否かを判断
する（Ｓ１３，Ｓ２１）。すなわち、先ず光量がある値
より大きいか否かによって光量過大かどうかの判断を行
う（Ｓ１３）。次に、その光量が上記Ｓ１３で判断した
値よりもさらに小さな所定値より小か否かによって、光
量過少か否かの判断をする（Ｓ２１）。

【００３０】一方、Ｓ１３で光量過大であると判断した
場合には、最小積分時間か否かを判別する（Ｓ１４）。
このとき、最小積分時間でなければ補助光を準備してい
る状態か否かを、補助光フラグが立っているか否かで判
別する（Ｓ４６）。そして、補助光フラグが立っていな
ければ積算積分時間をリセットし（Ｓ１５）、積分時間
を再設定する（Ｓ１６）。なお、このときにＤＳＰ回路
８内の積分器もリセットする。また、最小積分時間であ
れば最小絞りか否かを判別し（Ｓ１７）、そうでなけれ
ば絞り込み制御をした後（Ｓ１８）、積算積分時間をリ
セットする（Ｓ１９）。この場合もＤＳＰ回路８内の積
分器もリセットする。また、最小絞りであれば、高輝度
警告表示を行う（Ｓ２０）。

【００３１】また、Ｓ１３で光量過大と判定され、Ｓ１
４で直前の測定のための積分時間が最小に設定されてい
ないと判定された後に行われた補助光フラグによる補助
光準備状態の判別（Ｓ４６）で、補助光準備状態であっ
たと判別されたとき（補助光フラグが立っているとき）
は、一旦補助光を必要とする被写体輝度と判定された
後、被写体輝度が明るくなったために光量過大になった
ものと判別し、補助光フラグのリセットを行い（Ｓ４
７）、次いで、補助光の充電停止（Ｓ４８）、補助光関
連の表示を消すといった処理を順次行い（Ｓ４９）、補
助光準備状態の解除を行う。

【００３２】そして、上記Ｓ１３，Ｓ２１において、光
量が過大でも過少でもない場合には適正であるとみな
し、このときの光学系の絞り値と積分時間と予めデータ
入力されている撮像素子３の感度とから被写体輝度を演
算し、この値に対して予め定められた絞り値と積分時間
（撮像時の露光時間）との組合せを撮像時のために記憶
しておく（Ｓ２８）。そして、Ｓ１３において露光量過
大ではなく、Ｓ２１において光量過少であると判断され
た場合には、絞りが開放か否かを確認し（Ｓ２２）、開
放でなければ光量を増すために絞りを開け（Ｓ２３）、
過去の積分時間を新絞り値に対応するように換算する
（Ｓ２４）。

【００３３】また、絞りが開放でこれ以上絞りを開けら
れない場合には、最大積分時間か否かを確認してから
（Ｓ２５）、積分時間を長くするように再設定（Ｓ２
６）し、絞りが開放でかつ露光時間の最大値に相当する
時間積分した場合には、自然光のみではこの撮像装置で
は撮影できない、すなわち、被写体輝度が暗い（低い）
と判別し、補助光準備状態か否かを調べる（Ｓ５０）。

【００３４】補助光フラグが既に立っているときには、
次に、補助光の充電の完了を調べる（Ｓ５４）。絞りが
開放でかつ露光時の積分時間の最大値に相当する時間積
分したにもかかわらず光量が過少で、さらに（Ｓ５０）
の判別で補助光フラグが立っていないときには、補助光
フラグをセットして（Ｓ５１）、補助光の充電を開始し
（Ｓ５２）、補助光の準備中の表示をする（Ｓ５３）。

【００３５】また、充電完了のチェック（Ｓ５４）で充
電完了と判定されたときには、補助光準備中の表示をＯ
ＦＦ（Ｓ５５）するとともに、補助光準備完了表示をＯ
Ｎする（Ｓ５６）。ここで、図３および図４の測光のル
ープ（Ｓ１１〜Ｓ３４）中で、絞りと積分時間の調整
は、このステップ順序に限られるものではないが、この
例では測光のループの１サイクルの時間を短くするため
に、明るすぎる場合には先ず積分時間を短縮し、最短積
分時間になった後に絞りを閉じるようにしている。

【００３６】これとは逆に暗すぎる場合には、先ず絞り
を開け、開放になった後に積分時間を延長するようにし
ている。また、測光時の最長積分時間は撮像時の最長積
分時間より短くした方がよいことは言うまでもないが、
この場合、測光時の積分時間が撮像時の積分時間より短
くしたことによる感度低下は、信号処理系の利得増加、
ＤＳＰ回路８での平均値を求めるときの係数の増加（加
算結果を画素数で割らずにより小さい数で割る）等の方
法で補うことができる。

【００３７】また、このときは画素毎の情報を得る目的
ではないので、Ｓ／Ｎ比は問題にならない（積分するの
で１画素だけのときよりもＳ／Ｎ比は改善される）。さ
らに、Ｓ２４で過去の積分時間を新絞り値対応に換算し
ているのは、暗すぎる場合に上述の測光のループ１サイ
クルで積分した光量の値を無駄にせず、次のサイクルで
の積分値を加えるようにするための処理である。したが
って、被写体が明るい場合には上記ループの１サイクル
毎に積分時間を測定する（そのために、Ｓ１５、Ｓ１９
で積算積分時間をリセットしている）が、被写体が暗い
場合には積分時間は１サイクル毎にリセットせずに毎回
積算するようになっている。

【００３８】また、これらの測光サイクル中での絞りの
開閉や積分時間の伸縮は、前回の測光サイクル時の積分
値や積算積分値に応じて（単に１つの値との大小比較の
みでなく）、開閉や伸縮の度合いを変化させる方がよい
結果が得られる。例えば、前回までの積算積分値が適正
レベルにわずかに不足する場合には、絞りを（１ＥＶ）
開くとともに積分時間を１／２にしたり、前回までの積
算積分値で適正レベルに著しく不足（あるいは過剰）す
る場合は、絞りを開放し（絞り込み）、かつ積分時間も
延長（短縮）することができる。

【００３９】そして、これらの測光ループの処理の結
果、適正光量が得られる絞り値と積分時間（換言すれ
ば、被写体の輝度値）が決定できたら、その結果から上
述のように撮像時の絞りと積分時間を演算して記憶し
（Ｓ２８）、その後スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを調
べる（Ｓ２９）。このとき、スイッチＳＷ２がＯＮにな
っていれば、図５のＳ３５以降の撮像処理に移行する
が、スイッチＳＷ２がＯＦＦの場合には、絞り開放に対
して適正露光を与える積分時間を演算し（Ｓ３０）、絞
りを開放に設定する（Ｓ３１）。

【００４０】その後、積分時間を上記Ｓ３０で演算した
積分時間に再設定し（Ｓ３２）、積算積分時間（暗い場
合のために複数サイクル測光ループをまわった時の総積
分時間を計るカウンタ）をリセットして（Ｓ３３）、ス
イッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦを調べる（Ｓ３４）。な
お、このときにＤＳＰ回路８内の積分器もリセットす
る。また、このときにスイッチＳＷ１がＯＮであれば、
上記測光ループの始めに戻るが、スイッチＳＷ１がＯＦ
Ｆの場合には、再度の割り込み条件を設定してスリープ
モードに戻る。

【００４１】なお、Ｓ３０での演算結果、絞りを開放し
たときに最短積分時間を下回ってしまうような明るい場
合には、積分時間を最短積分時間にするような絞りを設
定することは言うまでもない。そして、このスイッチＳ
Ｗ１がＯＮでスイッチＳＷ２がＯＦＦの間は、このルー
プを繰り返す。この処理（Ｓ３０〜Ｓ３３）は、適正な
露光量を与える絞りと露光時間の組み合わせが見つかっ
た後は、絞りを極力開けて積分時間を最短にするための
ものである。換言すると、測光時間を最短にするための
ものである。

【００４２】処理ループ（Ｓ３０〜Ｓ３３）の中で、適
正露光を与える撮像時の絞りと積分時間の組み合わせを
得た後で、スイッチＳＷ２がＯＮであることを検出した
（Ｓ２９）ときは、上述の撮像処理に移行する。このと
き、図５に示すように、先ず、Ｓ２８で演算した絞りに
設定し（Ｓ３５）、ＳＳＧ１３とＤＳＰ回路８を撮像モ
ードに設定する（Ｓ３６，Ｓ３７）。そして、これらの
撮像準備が整った後、ＳＳＧ１３を制御し、撮像素子３
内の不要電荷を除去（クリア）して撮像のための露光を
開始する（Ｓ３８）。

【００４３】続いて、補助光を使用するモードか否かを
チェックし（Ｓ５７，Ｓ５８）、補助光フラグが立って
いて充電が完了しているときには補助光を発光させ（Ｓ
５９）た後、積分値が適正露光量に達したか否かを判別
する（Ｓ３９）。また、それ以外の状態のときには、補
助光を発光させずに露光開始（Ｓ３８）後から、撮像素
子３の画像信号の一部を読み出して積分した値と予めレ
ジスタ１１に設定された適正露光値との比較結果をモニ
タし、積分値が適正露光量に達したか否かを判別する
（Ｓ３９）。

【００４４】そして、適正露光量に達したか、または撮
像時の最大積分時間になったら（Ｓ４０）、ＳＳＧ１３
に露光終了の信号を出力させ、メモリ７への読み出し開
始を指示する（Ｓ４１）。なお、この間の撮像素子３に
対する一部画素の読み出しや、読み出した画像情報のメ
モリ７の対応するアドレスへの書き込みおよび積分回路
１０での光量の積分のタイミング制御はＳＳＧ１３が司
るが、この部分については後で詳述する。

【００４５】上記メモリ７への画像信号の書き込みが終
了したら、ＤＳＰ回路８はこのメモリ７から画素データ
を読み出しながら、フィルタリング、エッジ強調、およ
び圧縮等の画像処理を行うと同時に、メモリカード１７
に処理した信号を書き込む（Ｓ４２）。その際、メモリ
７から信号を読み出す処理は、撮像素子３からの読み出
しおよびメモリ７への書き込みを完了する前に、既にメ
モリ７へ書き込みを完了した領域から読み出しを開始し
てもよい。そして、メモリカード１７に画像信号を記憶
し終わった後に、メモリカード１７の書き込み済のメモ
リエリアのアドレスを、このメモリカード１７に記録し
て（Ｓ４３）、撮像処理を終了する。

【００４６】ここで、メモリカード１７の内、書き込み
済のメモリエリアのアドレスをメモリカード１７に記録
するのは、記録済のエリア上にデータを二重記録して先
の記録データを失うことを防ぐためである。したがっ
て、書き込み済メモリエリアのアドレスを記録する以外
にも、例えば、メモリエリアの記録順序が固定されてい
る場合には、次回記録するときの書き込みアドレスを記
録しておいてもよい。

【００４７】また、先の例（書き込み済のメモリエリア
のアドレスを記録する）とは逆に、書き込み可能なメモ
リエリアのアドレスを記録してもよい。さらに、書き込
み可能なメモリエリアと書き込み済のメモリエリアの
内、小さい方のアドレスを記録するとともに、そのアド
レスが書き込み済なのか、書き込み可能なのかを示すフ
ラグを記録するようにしてもよい。

【００４８】上述の撮像処理が済むと、スイッチＳＷ２
がＯＦＦになるのを待って次の撮像準備動作（測光ルー
プ）に戻る（Ｓ４４）。但し、スイッチＳＷ１もＯＦＦ
になっているときには、割り込みを待つ条件を設定して
スリープモードに入る（Ｓ４５）。なお、ここでは撮像
を１こまづつ行うものとて、スイッチＳＷ２のＯＦＦを
待って次の撮像準備動作に移る例を示したが、いわゆる
連写モードを有した撮像装置の場合には、スイッチＳＷ
２がＯＮになっている間撮像モードを繰り返すような構
成も可能である。

【００４９】次に、上述した撮像開始から撮像終了の検
出および画像信号の読み出しの開始までのタイミング制
御について、図６および図７を用いて詳述する。図６
は、撮像素子３の撮像部（光電変換部）を模式的に示し
たもので、１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ〜に代表され
る小さな４角形が１単位の画素である。また、１０１，
１０２，１０３……１０５，１０６……１２６，１２７
は上述の画素で構成される捜査線である。また、Ｘで示
される領域は撮像素子３の黒レベルの基準を与えるため
に画素の上を遮光したオプティカルブラック領域であ
る。なお、この例では水平方向の有効画素数を３０、垂
直方向の有効画素数を２２．５の場合を示しているが、
実際にはテレビジョン方式によって必要な画素数が異な
る。

【００５０】また、図７はメモリ７の内部におけるアド
レスの割り付け例を模式的に示したものである。このメ
モリ７の大きさは、ちょうど図６の撮像素子３の有効画
素のデータが入るだけの大きさになっている。そして、
図示のように、例えば垂直アドレス１１Ｄ、水平アドレ
ス１Ｄの部分が図６の画素１１６ｇのデータ（明るさに
対応したデジタル値）を記憶するように予め割り付けら
れている。

【００５１】同様に、図６の画素１１６ｈは、垂直アド
レス１１Ｄ、水平アドレス２Ｄ、画素１１６ｉは垂直ア
ドレス１１Ｄ、水平アドレス３Ｄに割り付けられてい
る。なお、ここでは水平アドレスと垂直アドレスとを独
立に設定できるように構成しているが、ランダムアクセ
スが可能であればどのようなものでもかまわない。例え
ば、一次元のアドレス構成であってもよく、また、三次
元のアドレス構成であってもよい。

【００５２】次に、図６に示された撮像素子３、および
図７に示されたメモリ７と、これらに対応するＳＳＧ１
３とを有した図１の撮像装置における上述の露光動作に
ついて、先ず説明する。露光開始は、撮像素子３内に溜
まった不要な電荷の除去から始まるが、具体的には、撮
像素子３がＭＯＳセンサであれば各画素のリセットから
始まり、また、ＣＣＤであれば電荷の掃き出しから始ま
る。この動作は、ＳＳＧ１３から必要なクロックパルス
を撮像素子３に供給することで行われる。そして、撮像
素子３のクリア（電荷の除去）が終了したときから、Ｓ
ＳＧ１３は撮像素子３およびその後の信号処理系および
メモリ７にタイミング信号を出力し、撮像素子３の画素
の内、特に、１１５と１１６の捜査線のみの画素の画像
信号を繰り返し読み出す。

【００５３】次に、上記撮像素子３から読み出した画像
信号からＳＨ回路４で不要なリセットパルス等を除去
し、オプティカルブラック部（１１５ａ〜１１５ｆ、１
１６ａ〜１１６ｆ）をクランプ回路５でクランプした
後、Ａ−Ｄ変換器６でデジタル信号に変換する。そし
て、このデジタル信号を積分回路１０とメモリ７に導
く。このとき、メモリ７においては、図６に示したよう
なアドレスにオプティカルブラック部を除いた形で、そ
のときの該当アドレスに既に記憶されている値と加算器
１８で加算した後、同一アドレスに再び記憶する。

【００５４】また、積分回路１０においても、オプティ
カルブラック部分が入力されている間は、レジスタ１６
にデータを取り込まないように構成されており、有効画
素のみを積分することができるようになっている。した
がって、この例では積分回路１０において１回の読み出
しにより６０画素の画素データを加算することができ
る。

【００５５】このような処理（６０画素分の画素データ
の積分）によって、撮像素子３に照射された光の積分が
行われ、その値が撮像素子３の画素および信号処理系の
ダイナミックレンジに対して適正なレベルになったか否
かをコンパレータ１２により判定する。したがって、コ
ンパレータ１２で比較するレジスタ１１の値は、この例
では１画素当たりの適正レベルの６０倍（積分する画素
の個数に対応する倍数）の値に設定されている。

【００５６】この値は、撮像動作の開始前の測光中の情
報によって可変するようにしてもよい（例えば、撮像中
の積分領域の輝度の全撮像領域の輝度の平均値からの偏
差によって変化させる等）。また、この例のように捜査
線単位で画像信号を読み出すことは、ＭＯＳセンサでは
容易であるが、ＣＣＤでは特殊な構造とすることが必要
である（例えば、画素毎に垂直転送路へのシフトゲート
を持つＦＩＴセンサ等）。逆に、ＭＯＳセンサの場合、
画像信号の読み出しが捜査線毎に可能であるため、捜査
線単位での部分読み出しは可能である。しかし、ＭＯＳ
センサの場合、撮像素子のクリア時（露光開始時）に読
み出す際のタイミングが捜査線毎にずれることを考慮し
て、クリアのタイミングを捜査線毎にずらさなければ露
光むらが生じる。

【００５７】さらに、この例ではレジスタ１６の出力を
コンパレータ１２に入力しているが、その間にゲートを
設けて１回の捜査読み出し（この例では６０画素単位）
が完了したときに、コンパレータ１２での比較動作を行
わせるように構成してもよい。また、レジスタ１１に積
分する画素数倍にした適正露光値を設定するのではな
く、レジスタ１６の出力とコンパレータ１２の間（加算
器１５への帰還回路には影響を与えない位置）に画素数
分の１にする係数器を介在させても同じ効果が得られ
る。

【００５８】このようにして、コンパレータ１２での比
較結果から参照画素に照射された光量の積分値が適正に
なったと判断したら、ＳＳＧ１３からの信号によって積
分動作（参照画素からの読み出し積分）を停止させ、直
ちに読み出し動作に入る。この読み出し動作は、通常の
読み出し動作と同様、捜査線毎にサンプリング、クラン
プ、およびＡ−Ｄ変換をして順次メモリ７の画素毎に予
め定められたアドレスに記憶していく。特に、参照画素
においては、書き込むべきアドレスに既に記憶されてい
る値と加算して、同じアドレスに再び記憶する（但し、
全画素において加算して記憶しても何ら問題がないこと
は明らかである）。

【００５９】以上の動作によって、適性露光の画素信号
をメモリ７に取り込むことができたことになる。その
際、上記参照画素は全撮像領域の一部としたが、これは
現在得られる撮像素子や信号処理系の回路で上述の構成
を実現しようとした場合、読み出し速度や信号処理速度
に限界があるためであり、撮像素子等の速度が十分速け
れば、全領域を参照画素にすることができる。この場
合、画素のアドレスによって積分回路１０への入力のデ
ータに重み付けをすることにより、測光感度分布を変化
させることができる。なお、この例については後に第４
実施例として述べる。

【００６０】次に、図８と図９のタイミングチャートを
用いてＭＯＳセンサを用いた場合の撮像素子３のクリ
ア、および読み出し動作のシーケンスについて説明す
る。図８は、１走査線のクリアおよび通常の走査線の読
み出しに要する時間と画像信号の積分のために１走査線
を読み出す時間とが異なる場合であり、走査線を図６の
上から下へ順に読み出す場合を示している。

【００６１】この場合、先ず図８の（ａ）に示すよう
に、走査線１０１、１０２、……１２７までクリア動作
を行い、積分する走査線１１５のクリアが終了すると、
図８の（ｂ）のように直ちに走査線１１５の読み出し動
作を行う。次に、走査線１１６のクリア動作が終了した
ら、走査線１１６の読み出し動作を行う。以降、走査線
１１５、１１６の読み出し動作を続けて行う。

【００６２】このとき、読み出された画像情報は、画像
毎にメモリ７の中に対応するアドレスに積算されるとと
もに、積分回路１０によって走査線１１５、１１６の全
有効画素に情報が積分される。積分された値をアナログ
的に表示したものが図８の（ｄ）であり、時間経過に伴
って積分値が増加していく様子がわかる。そして、この
積分値が図８の（ｃ）に示すレジスタ１１の内容より大
きくなると、コンパレータ１２の出力は図８の（ｅ）の
ように反転し、ＳＳＧ１３は積分用高速読出モードから
通常読出モードに切り替わり、図８（ｂ）のようにクリ
ア時と同じ順序で画面の上から読み出しを開始する。

【００６３】ここで、走査線１１５と１１６だけは露光
期間（積分期間）に先に読み出された光量に相当するデ
ータがあるので、通常読み出し時にも少なくとも走査線
１１５と１１６の部分だけは、上述のようにメモリ７の
中の走査線１１５、１１６の画素に対応するアドレスに
既に存在するデータと加算してから再び同じアドレスに
記憶される。

【００６４】図９は、図８のタイミングチャートの動作
を改善した動作を示したものである。すなわち、図８の
タイミングでは、先ずクリア動作を走査線１０１、１０
２から初めているので、撮像素子３の上の方の走査線が
露光を始めてから積分用画素を含む走査線１１５、１１
６が実際に露光（積分）を開始するまでにタイムラグ、
つまり露光時間の誤差が生じてしまう。

【００６５】これは、被写体の輝度が極端に高い時のみ
の問題であり（被写体輝度がそれほど高くないときには
無視できる程度になる）、スイッチＳＷ１のみがＯＮの
間に測定した被写体輝度等の情報によって補正すること
も容易であるが、この誤差を始めから生じさせないよう
にしたのが図９の例である。但し、全画素が一時にクリ
アでき、画素毎あるいは走査線毎に読み出しが可能なセ
ンサではこの問題は生じない。

【００６６】図９のタイミングチャートからわかる通
り、この例では、図９の（ａ）、（ｂ）に示すように、
積分用画素を含んだ走査線１１５、１１６からクリア動
作および通常検出動作を始めている。このため、積分
（測光）は最初から行うことができ、したがって、上述
の誤差は初めから避けることができる。図９の（ｃ）は
レジスタ１１の内容、（ｄ）は積分値、（ｅ）はモード
の切替えをそれぞれ示している。また、この例でも積分
時の読み出し速度を、図８と同様に高速にしてもよいこ
とは明らかである。

【００６７】また、上述したように全領域を参照画素と
してメモリ７に取り込みながら、その一部または全部を
積分する場合にも同様の（図９に示したような）クリア
と読み出しの順序をとることで、露光開始と測光用積分
開始の時間差を減らすことができるのは言うまでもな
い。

【００６８】以上のように、本実施例においては少なく
とも１フィールドあるいは１フレームの画像情報を記憶
するメモリ７を設け、露光期間中に撮像素子３の画像情
報の一部あるいは全部を繰り返し読み出して、前回読み
出した画像情報の中で対応する位置の情報と加算しなが
らメモリ７に記憶すると同時に、その画像情報の値を積
分して測光を行っている。

【００６９】すなわち、撮像素子３の一部あるいは全部
の画素の光強度に応じた情報を露光期間の途中で読み出
し、画素毎に予め割り付けられたメモリ７のアドレス
に、その時までの同一アドレスのメモリ７内の値と加算
して再びメモリ７の同一アドレスに記憶する動作を繰り
返すとともに、上記読み出した画素の情報を積分するこ
とにより撮像素子３に入射する光量をリアルタイムで測
定し、その値（積分値）を利用して適性露光時間を得て
いる。このため、露光開始後の被写体輝度の変化に追従
でき、常に適正な被写体画像を得ることができる。ま
た、測光専用のセンサを設ける必要がなく、構成が簡単
になり、低コスト化および小型化を図ることができる。

【００７０】図１０は本発明の第２実施例を示す図であ
り、図１と同一符号は同一構成部分を示している。この
第２実施例は、参照画素のデータを積分する際の同一画
像データを画素毎に記憶する高速バッファメモリ１９と
高速加算器２８を、露光完了時の読出用バッファメモリ
であるメモリ７、および加算器１８とは別に設けてい
る。そして、露光量を積分する期間中の画素毎の累積加
算時には高速バッファメモリ１９と高速加算器２８を用
いている。そして、露光完了後の撮像素子３からの画像
信号の読み出しおよびメモリ７への書き込み時に、撮像
素子３と高速バッファメモリ１９との対応する画素のデ
ータを加算器１８で加算しながらメモリ７へ転送するよ
うに構成したものである。

【００７１】すなわち、図６の２走査線分の６０画素に
相当する容量をもつ高速バッファメモリ１９と高速加算
器２８とを設け、データの高速処理が要求される露光量
の積分期間中はこれらの高速処理系（１９，２８）を用
いて画素毎のデータを高速に累積し、露光完了後に通常
のスピードで撮像素子３から画素データを読み出してい
る時に、この高速バッファメモリ１９から対応する画素
を読み出しながら加算器１８で加算できる様に構成した
ものである。

【００７２】上記構成による動作は、図１の構成で露光
後の読み出し時において、メモリ７内のデータと撮像素
子３から読み出されたデータを加算して再びメモリ７に
記憶する代わりに、高速バッファメモリ１９内のデータ
と撮像素子３から読み出されたデータを加算してメモリ
７に記憶することが相違するのみで、図１の実施例と同
等の作用効果が得られる。

【００７３】次に、図１１に従って本発明の第３実施例
を詳述する。図１１は、本発明の第３実施例の構成を示
したものである。図中、２０はアナログ積分回路で、積
分動作のＯＮ／ＯＦＦのための開閉器２１、積分回路２
０のリセットのための開閉器２２、および積分のための
コンデンサ（蓄電器）２３から構成され、図１の積分回
路１０と同様な測定手段を構成している。

【００７４】また、２４はアナログ比較器であるコンパ
レータ、２５はシスコン２７の制御によって出力電圧が
変化する可変基準電圧源、２６はシスコン２７の制御に
より撮像素子３、ＳＨ回路４、クランプ回路５、Ａ−Ｄ
変換器６、メモリ７、ＤＳＰ８、Ｄ−Ａ変換器９および
積分回路２０に動作制御用の同期クロックパルスおよび
動作パルスなどのタイミング信号を出力する同期信号発
生器（ＳＳＧ）である。また、本実施例におけるシステ
ムコントローラ２７は、絞り２、ＳＳＧ２６、基準電圧
源２５およびＤＳＰ８を制御し、全体として撮像装置と
しての動作をさせるもので、図１のシスコン１４と同様
の処理手段を構成している。

【００７５】上記のような構成の撮像装置において、ス
イッチＳＷ１がＯＮされている期間の測光動作は図１の
実施例と同様であるので省略する。したがって、シスコ
ン２７が適正露光を与える撮像時の絞りと積分時間の組
合せを決定し終わり、スイッチＳＷ２がＯＮされている
と判断した後の処理動作について述べる。

【００７６】図１の実施例と同様、撮像素子３のクリア
動作から露光が開始されるが、この露光が開始される
と、ＳＳＧ２６の信号により撮像素子３から１１５，１
１６の走査線のみの画像信号が繰り返し高速で読み出さ
れる。そして、この信号をＳＨ回路４でサンプルホール
ドし、クランプ回路５でクランプした後、この信号の有
効部分のみ（ブランキング期間を除く）を開閉器２１を
介して積分用のコンデンサ２３に送出する。同時に、こ
の信号をＡ−Ｄ変換器６でＡ−Ｄ変換し、そのデジタル
データを加算器１８を経由してメモリ７内のあらかじめ
割り付けられたアドレスに既に記憶されているデータと
加算して再び同じアドレスに記憶させる。

【００７７】そして、撮像素子３からの特定の走査線の
信号の読み出しからメモリ７への書き込みまでの処理を
可能な限りの高速で繰り返しながらコンデンサ２３に蓄
積された電荷の電位をコンパレータ２４で比較する。こ
の時、コンデンサ２３の電位が基準電圧源２５の出力値
を越えると、コンパレータ２４は出力を反転し、この出
力を受けてＳＳＧ２６は露光量積分のための撮像素子３
からの信号（一部）の読み出しを停止するとともに、補
助光装置５０もこの出力を受けて、補助光の発光を停止
し、ＳＳＧ２６はさらに画像データ取り込みのための全
画面の読み出し動作を開始する。

【００７８】上記画像データの読み出しのための撮像素
子３からの信号読み出し時には、積分回路２０、コンパ
レータ２４および基準電圧源２５は不要であるので、開
閉器２１はＯＦＦとし、開閉器２２はＯＮとして、これ
ら回路の動作を停止する。さらに、撮像素子３から画像
信号を読み出すとともに、メモリ７からも対応画素のデ
ータを読み出すとともに、加算器１８で加算して、再び
メモリ７の対応アドレスの部分に記憶させる。この時、
積分画素（この例では走査線１１５，１１６の画素）以
外のメモリ７内のデータは０であるので、メモリ７から
のデータ読み出しおよび加算器１８での加算は省略する
ことも可能である。

【００７９】このようにして、メモリ７に記憶した画像
データは、再びメモリ７から読み出されながらＤＳＰ８
で所定の信号処理（γ補正、ニー（ｋｎｅｅ）特性調
整、ホワイトバランス調整、色差信号の生成、信号のコ
ンポジット化、同期信号の付加、カラーバーストの付加
等）が行われ、Ｄ−Ａ変換器９によりアナログ化された
後、モニタ（ＥＶＦ）やＳＶレコーダあるいはその他の
記録装置の伝送路に出力される。このような構成であっ
ても、図１および図１０の実施例と同様、露光期間中の
露光量を測定でき、簡単な構成で、露光開始後の被写体
輝度の変化に追従させることができ、同様の作用効果を
得ることができる。

【００８０】次に、図１２に従って本発明の第４実施例
を説明する。図１２は、本発明の第４実施例を示す構成
図であり、ＡＤ変換器６と積分回路１０の間に、係数可
変の係数器３５が挿入されている点が第１実施例との構
成上の差異である。また、動作についても露光時間決定
のために行う繰り返し読み出し期間中の動作以外は第１
実施例と同一であるので、上記露光時間決定のための繰
り返し読み出し期間中の動作の説明のみにとどめる。

【００８１】第１実施例の説明で述べた様に、この第４
実施例の撮像装置においては、撮像素子３から読み出さ
れた画像信号をデジタル変換した信号を画素毎に累積し
ながらメモリ７に記憶している期間中に、同じデジタル
信号に対応する撮像素子の画素の位置に応じた係数を乗
じた後、積分回路１０内の加算器１５に入力し、第１実
施例と同様に積分する。

【００８２】このときの撮像素子の画素の位置に応じた
係数とは、例えば図６の例では、１１５ｕ、１１５ｖ、
１１６ｕ、１１６ｖの画素に対応するデータには１を乗
じその両側の１１５ｔ、１１５ｗ、１１６ｔ、１１６ｗ
には０．９の重み付けを行い、さらに外側には０．８と
いった様に中央部に重み付けを大きくしたものが考えら
れる。また、デジタルによる処理のし易さから係数は
１、０．５、０．２５、０．１２５・・・の２^-n（ｎ：
負でない整数）のみを用いたり、これらの２あるいは３
程の項との積の和を用いたりすることにより、一般の乗
算器を用いずに構成を簡略化することもできる。

【００８３】次に、図１３〜図１６に従って本発明の第
５実施例を詳述する。この第５実施例は、画像データを
連続的に取り込むようにした例を示してものであり、図
１３は構成を示すブロック図、図１４〜図１６は図１３
の構成の撮像装置の処理動作を説明するフローチャート
である。

【００８４】先ず、図１３の構成についてであるが、第
１実施例と同一の機能のブロックには同一番号を付して
説明を省略する。図１３において、４０は連続撮像用
デジタル信号処理回路（以下ＤＳＰ）、４１はＤＳＰ４
０により処理された画像情報を記録媒体４２に記録する
記録回路、４２は記録媒体を示している。４３は撮像素
子３、ＡＤ変換器６、およびＤＳＰ４０等を動作させる
際に必要な同期信号、クロック等を発生させる同期信号
発生器（以下ＳＳＧ）である。

【００８５】次いで、４４は全体のシステムを制御する
システムコントローラ（以下シスコンという）。４５は
媒体４２を駆動する駆動装置であり、この駆動装置４５
は媒体４２と記録ヘッド（図示せず）との相対運動、お
よび記録領域の遷移をするためのものである。以下では
単純に媒体の駆動という形で表現する。

【００８６】次に、図１３に示す撮像装置の動作を図１
４〜図１６のフローチャートを用いて説明する。図１４
および図１５は、基本的には図３および図４から補助光
関係の処理を除いたものと同じものなので、以下の説明
では動作の異なる箇所のみ説明する。

【００８７】第１実施例では被写体輝度の測定をＤＳＰ
８内で行っているが、この第５実施例では積分回路１０
で行う点が異なる。この結果、図３の測光期間における
ＤＳＰモード設定（Ｓ８）が不要になっている。さら
に、撮像処理期間（図１６のＥ（Ｓ６０）からＳ７７で
ＳＷ２のＯＦＦが検出されるまでの期間）が終わったと
ころで記録媒体を停止（Ｓ７６）するとともに、ＤＳＰ
をも停止すること（Ｓ７７）が可能になる。

【００８８】この結果、消費電力を削減することが可能
になる。また、当然Ｓ１５、Ｓ１９、Ｓ３３での積算時
間のリセットはＤＳＰ内部のレジスタのものでなく、レ
ジスタ１６の内容ということになる。次に、図１４、図
１５で示した記録動作前の測光動作後にＳＷ２のＯＮが
検出されると（図１５のＳ２９）、記録媒体４２を駆動
（図１６のＳ６０）する。

【００８９】続いて、絞りを測光動作によって演算され
た値に設定する（Ｓ６１）。なお、測光中は測光時間を
短くするために実際に露光する時よりも絞りを開けてい
ることは、第１実施例と同じである。続いて、ＳＳＧ４
３を測光モードから記録モードに移行させ（Ｓ６２）、
ＤＳＰ４０を記録モードに設定（Ｓ６３）する。第１実
施例でも概略述べたように、ＳＷ１のみがＯＮの期間中
は測光のみを行い、画素毎のデータは必要がないのであ
るから、メモリ７や加算器１８、ＤＳＰ４０、記録回路
４１、媒体４２およびその駆動回路４５はまったく不要
である。

【００９０】そこで、測光期間中にはこれらの回路への
通電を断ち、上記ＳＳＧ４３のモード変更やＤＳＰ４０
のモード設定と同時期に通電をし、ＤＳＰ４０の停止
（Ｓ７７）と同時期に通電を断つことで、さらに電力消
費を削減することができる。次に、１／６０秒のカウン
タをリセットして計時を開始する（Ｓ６４）。このカウ
ンタは本実施例で、連続的に取り込む画像データの取り
込み時間間隔を設定するタイマである。なお、この第５
実施例では、１／６０秒で１コマの画像を取り込む様に
構成されているが、この間隔は任意である。

【００９１】また、ここでは最大積分時間と、画像取り
込みの間隔とを等しくしてあるが（画像取り込み時にイ
ンタレース読み出しやサブサンプリングをしない場合に
は）最大積分時間が画像取り込みの間隔を超えない範囲
で任意である。１／６０秒カウンタをリセット（Ｓ６
４）すると同時に、撮像装置をクリアして露光を開始す
る（Ｓ６５）。露光開始と同時に撮像素子３の全部の画
素を繰り返し読み出しながら、画素毎に加算器１８で加
算しながらメモリ７に記憶するとともに積分器１０で積
分する。この積分結果をレジスタ１１中の所定値とコン
パレータ１２で比較し、所定値を超えるまで露光する。

【００９２】この間シスコン４４はコンパレータ１２の
出力をモニタすること（Ｓ６６）と、最大積分時間タイ
マをモニタする（Ｓ７０）ことを繰り返す。積分値が所
定値を超え露光値が適正であることを示す信号がコンパ
レータ１２から出力された時には（Ｓ６６Ｙｅｓ）、
積分時間が最短の限界以下でないかを調べる（Ｓ６
７）。これは、少なくとも測光のための積分のために読
出す画素を総て１回は読み出すのに必要な時間を確保す
るためと、次回の画像取り込み時の絞り制御のための情
報を得るためである。さらに、本実施例では備えていな
いが露光時間をメカニカルな部材で制御する場合（いわ
ゆる光学シャッタのとき）には、露光ムラを所定値以下
にできる最短露光時間が存在するので、これに備えるた
めでもある。

【００９３】しかし、本実施例のような電子シャッタに
よる露光時間制御のシステムの場合には、このための最
短露光時間の制限はなくしてもよい。ただし、この場合
でも次回の画像取り込み時の絞り制御の情報を得るため
に最短積分時間を超えているか否かの判断は必要であ
る。この例では積分時間が最短の限界を下まわっている
時（Ｓ６７Ｙｅｓ）にはＴ_minフラグをセット（Ｓ６
８）し、露光開始から最小露光時間経過（本実施例では
少なくとも１回全画素を読み出すのに必要な時間）まで
待った（Ｓ６９）後、メモリ７から読み出しながらＤＳ
Ｐ４０でマトリクス処理、γ処理、圧縮処理等の信号処
理をし（Ｓ７３）、記録回路４１によって媒体４２に記
録を開始する（Ｓ７４）。この記録は次の画像が読み出
され、信号処理が開始されるまでに完了すればよい。

【００９４】また、（Ｓ６７）で積分時間が最短限界を
上まわっている時（Ｓ６７ＮＯ）には、繰り返される
画素データの読み出しがちょうど１画面終了するまで待
ち（Ｓ７２）、その後最小積分時間以下の積分時間の時
と同じ信号処理（Ｓ７３）を行う。

【００９５】また、最大積分時間だけ（Ｓ６６）と（Ｓ
７０）のループを回っても積分値が適正値にならない時
（コンパレータ１２の出力がない時）には、（Ｓ７０）
で最大積分時間を超えたことを検出し（Ｓ７０Ｙｅ
ｓ）、Ｔ_maxフラグをセットした（Ｓ７１）後に、一画
面分の読み出し完まで待った（Ｓ７２）後、やはり、最
小積分時間以下の積分時間の時と同じ信号処理（Ｓ７
３）を行う。

【００９６】これらの処理（Ｓ６６〜Ｓ７４）により、
積分値が所定値に達した直後の一画面分の画素データの
メモリ７への対応画素データと加算しながら読み出しが
完了すると、そこで撮像素子３からの読み出し動作を停
止して、メモリ７に書き込まれた１コマ分の画像情報を
ＤＳＰ４０で信号処理しながら（Ｓ７３）媒体４２に書
き込み始めること（Ｓ７４）ができる。

【００９７】この後、ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦをチェック
して（Ｓ７５）、ＳＷ２がＯＦＦのときには記録媒体に
画素毎に加算され、信号処理れた一画面分の画像情報の
書き込みを終了してから、記録媒体を停止する（Ｓ７
６）とともに、ＤＳＰ４０を停止する。この後、図１
４、図１５で示した測光ルーチンに戻るのであるが、Ｓ
Ｗ１の状態により（Ｓ７８）、図１４への戻り箇所が異
なる。すなわち、ＳＷ１がＯＮの時はＳＳＧ４３のモー
ドを測光動作に設定しなおす（Ｓ７）所に戻り、ＳＷ１
がＯＦＦの時はＳＳＧ４３を停止するとともに（Ｓ５
８）、外部割込許可（Ｓ５９）してシステムを停止する
処理に戻る。

【００９８】なお、フローチャートには明示しなかった
が、ここで次回の外部割り込み検出のために必要なブロ
ックへの電力供給を断つのはもちろんである。Ｓ７５に
て、ＳＷ２がＯＮの時にはＴ_maxＦＬＡＧとＴ_minＦ
ＬＡＧを調べ（Ｓ７９、Ｓ８０）、どちらもセットされ
ていなければ画像取込間隔を一定にするために、Ｓ６４
でセットした１／６０ｓｅｃカウンタがオーバフロー
するのを待ち（Ｓ８３）、１／６０ｓｅｃカウンタリ
セット（Ｓ６４）の処理に戻る。

【００９９】また、Ｔ_maxＦＬＡＧがセットされていた
場合（Ｓ７９Ｙｅｓ）は１ステップ絞りを開けるとと
もに（Ｓ８４）、Ｔ_maxＦＬＡＧをリセットして（Ｓ８
５）、ただちに１／６０ｓｅｃカウンタリセットのス
テップ（Ｓ６４）に戻る。Ｔ_maxＦＬＡＧがセットされ
ていたのであるから、この場合は画像取込間隔を一定に
するための１／６０ｓｅｃカウンタのオーバフロー待
ちは不要なのはいうまでもない。

【０１００】Ｔ_maxＦＬＡＧがセットされていず、Ｔ
_minＦＬＡＧがセットされている場合は絞りを１ステッ
プ絞り（Ｓ８１）、Ｔ_minＦＬＡＧをリセット（Ｓ８
２）した後、Ｔ_minＦＬＡＧもＴ_maxＦＬＡＧもセット
されていなかった時と同様に１／６０ｓｅｃカウンタ
のオーバフローを待ち（Ｓ８３）１／６０ｓｅｃカウ
ンタのリセット（Ｓ６４）に戻る。

【０１０１】ここで、Ｔ_maxＦＬＡＧまたはＴ_minＦＬ
ＡＧがセットされていた時に行う絞りを１ステップづつ
制御する処理は、あくまでも一例であり積分時間（露光
完了までの時間）の長短に応じて絞りの制御する幅（速
度）を変化する様に発展できることは言うまでもないこ
とである。これらの処理（Ｓ６４〜Ｓ７５、Ｓ７９〜Ｓ
８５）をＳＷ２がＯＦＦになるまで繰り返す。また、Ｓ
２５で最大積分時間の場合は、低輝度警告を行う（Ｓ２
７）。

【０１０２】この実施例では、測光のための参照画素が
全画素であるので、積分値により露光量適正が検出され
た時点の一画面分の読み出しサイクルが完了すれば、適
正露光量を検出した後、全画面を読出す動作は必要がな
い。これは、本実施例のように画像データを連続的に取
り込む場合だけでなく、第１実施例等のように１コマづ
つの画像データ取り込みの場合にも利用できるのはもち
ろんである。

【０１０３】本実施例では、被写体像の輝度値を得るた
めに露光開始の瞬間から、撮像素子３の全画素の値を繰
り返し、読み出しながら加算器１８で画素毎に積算しな
がらメモリ７に記憶するとともに、全画素分の値を積分
器１０で積分し、この積分された値により露光量が適正
になったことを検出するように構成している。しかし、
適正露光量を検出するまでの撮像素子からの画素のデー
タの読み出しは全画素でなく一部のみの画素を繰り返し
読み出しながら画素毎の積算・記憶をするとともに積分
器で積分して露光量を検出し、適正露光量を検出した後
に全画素を一気に読み出し、メモリに記憶しながら適正
露光量の検出時に既に読み出され、画素毎に積算記憶さ
れた画素では再び画素単位に加算記憶することでも同様
な効果が得られる。

【０１０４】また、積分器１０の入力端で画素単位に係
数を変化させながら乗じた後に積分する様な第４実施例
と同じような構成にすることにより、測光に画面の位置
による重みづけをすることができることももちろんであ
る。以上、本発明の各実施例について説明したが、図１
０の第２実施例、図１１の第３実施例、図１２の第４実
施例、図１３の第５実施例を組み合わせることも可能で
あり、さらにこれらの実施例から発展させて、次の
（１）〜（７）のように構成することも可能である。

【０１０５】（１）、図１の第１実施例において、積分
回路１０、加算器１８、レジスタ１１およびデジタル式
のコンパレータ１２を独立に設けたが、これらはいずれ
もデジタル処理回路であるので、ＤＳＰ８と一体にする
か、あるいは１チップで構成することにより、さらにコ
ストダウンを図ることができる。

【０１０６】（２）、メモリ７あるいはメモリ１９は完
全なランダムアクセスメモリである必要はなく、書き込
み、読み出しのスタートアドレスを設定できるＦＩＦＯ
でも実現は可能である。その場合、メモリの規模を縮小
させることができる。（３）、現状の撮像素子および信号処理系やメモリの読
み出し速度や処理速度は不充分であるため、測光のため
の積分領域を広くとることは困難である。これらを少し
でも解決するために、図６の例のような隣合った走査線
ではなく、何ラインかおきに積分領域を設定することも
有効な手段である。（４）、また当然のことながら、読み出し画素を画素単
位で選択できる撮像素子が実現できるならば、測光の積
分領域を画素単位で分散するようにしてもよい。

【０１０７】（５）、また本発明では、撮像素子のクリ
アで露光開始といういわゆる電子シャッタで構成した例
を示したが、機械式シャッタで構成してもよいことは当
然である。但し、機械式シャッタの場合、動作の遅れが
あるので、積分値と比較して露光完了を検出するレベル
をより小さな値にシフトした方が好結果が得られる。

【０１０８】（６）、撮像素子から信号を読み出す順序
についても通常上（空）から下（地面側）へ読み出すの
が普通であるが、測光のための積分について考えると、
下（地面側）から読み出して、下の方（地面より）の走
査線を先に露光開始した方が、測光のための積分領域を
中央より下側にすることが多い（空は平均レベルより明
るいことが多いのでその影響からのがれるため）ことか
ら、積分開始タイミングが早くなり、より高速の露光時
間（積分完了時間）が得られる。また、読み出し順序の
逆転は、メモリ７への書き込みの際、メモリ７から読み
出す際、あるいはＤＳＰ８内部での処理の際、またはメ
モリカード１７への書き込みの際に再度反転すること
で、他との互換性は保てる。

【０１０９】（７）、また全画素を参照画素としてメモ
リ７に取り込みながらその一部または全部を積分する場
合には、メモリ７にＲＡＭでなく通常のＦＩＦＯを利用
することも可能である。なお、全ての実施例中、メモリ
７、メモリカード１７およびメモリ１９のクリアについ
ては言及しなかったが、露光直前（撮像素子のクリアと
同時期）にクリアをすればよいことは明らかである。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、露光期
間中に撮像手段の画像情報の一部あるいは全部を繰り返
し読み出し、上記読み出した画像情報を既に第１のメモ
リに記憶されている画像情報に加算して上記第１のメモ
リに再び格納するとともに、上記読み出した画像情報を
露光期間中に累積加算して第２のメモリに記憶し、上記
第２のメモリに累積加算した画像情報が所定のレベルを
超えたときに露光を終了させ、上記第１のメモリに格納
された画像情報を読み出して信号処理を開始するように
したので、破壊読出し方式の撮像装置を、測光専用のセ
ンサを用いることなく実現できる。これにより、撮像装
置の構成が簡単になり、低コスト化および小型化を図る
ことができる。また、被写体に対する露出制御動作を被
写体輝度の変化に適切に追従させることができるので、
測光動作を迅速に行う破壊読出し方式の撮像装置を実現
でき、常に適正な露光量の被写体画像を得ることが可能
になる。さらに、被写体輝度が低い時に用いる補助光の
発光制御を高精度に制御可能な破壊読出し方式の撮像装
置を実現でき、より適正な露光量の被写体画像を得られ
るようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の第１実施例の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の撮像装置の初期動作を示すフローチャー
トである。

【図３】図１の撮像装置の処理動作を示すフローチャー
トである。

【図４】図１の撮像装置の処理動作を示すフローチャー
トである。

【図５】図１の撮像装置の処理動作を示すフローチャー
トである。

【図６】撮像素子の撮像部の画素配置例を示す模式図で
ある。

【図７】メモリの内部のアドレス割り付け例を示す模式
図である。

【図８】撮像素子にＭＯＳセンサを用いた場合の動作を
示すタイミングチャートである。

【図９】図８に示す動作を改善した動作のタイミングチ
ャートである。

【図１０】本発明の撮像装置の第２実施例の構成を示す
ブロック図である。

【図１１】本発明の撮像装置の第３実施例の構成を示す
ブロック図である。

【図１２】本発明の撮像装置の第４実施例の構成を示す
ブロック図である。

【図１３】本発明の撮像装置の第５実施例の構成を示す
ブロック図である。

【図１４】図１３に示した撮像装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図１５】図１３に示した撮像装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図１６】図１３に示した撮像装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図１７】従来の撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１撮像光学系２絞り３撮像素子（撮像手段）７メモリ８デジタル信号処理回路（読出手段）１０積分回路（測定手段）１２コンパレータ１４システムコントローラ（処理手段）２０積分回路（測定手段）２７システムコントローラ（処理手段）５０補助光装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を撮像する撮像手段と、上記被写体像を撮像するための露光期間中において、上
記撮像手段により得られた画像情報を繰り返し読み出す
読出手段と、上記読出手段によって読み出された画像情報を画素毎に
予め割り付けられたアドレスに記憶するための第１のメ
モリと、上記読出手段によって読み出された画像情報と上記第１
のメモリ内の該当アドレスに既に記憶されている画像情
報を加算し、該加算した画像情報を上記第１のメモリの
同一アドレスに再び格納する格納手段と、上記読出手段によって読み出された画像情報を累積加算
して記憶する第２のメモリと、上記第２のメモリに累積加算された画像情報のレベルを
検出する検出手段と、上記検出手段によって前記累積加算された画像情報が所
定レベルを超えたことが検出された場合、露光を終了さ
せるとともに、上記格納手段により上記第１のメモリに
格納された画像情報を読み出して信号処理を開始する制
御手段とを有することを特徴とする撮像装置。