JPH02254877A - 撮像装置及びその露光制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撮像装置の露光制御方式に関する。

〔従来の技術〕

近年、撮像素子の露光時間を電気的に変化させる可変電
子シャッタが可能になり、プログラムＡＥなどの新しい
露光制御方式を備えたビデオムービーが発売されるに至
っている。ＣＣＤ形撮像素子の可変電子シャッタについ
ては、日経マイクロデバイス、１９８７年１０月号、第
６０頁から第６７頁において論じられており、ＭＯ５形
撮像素子の可変電子シャッタとプログラムＡＥについて
は、゛マイ・イー・イー・イー　トランザクシ冒ンズ　
オンコンシューマ−エレクトロニクス、シー−イー３３
巻３号（１９８７年８月）第２４９頁から第２５５頁（
ＩＥＥＥ　ＴｒａｎｚａｃｔｉａＦ＆ｚ　１１３　Ｃｏ
ｎｐｗｍａｒ　ＥＬａｅｔｒｅｎｉｃｚ。

Ｖａｔ、　ＣＨ３Ｓ、　Ｎｔｒ、　３　（１９８７，８
）　ＰＰ２４９−２５５　）において論じられている。

このような可変電子シャッタが可能な撮像索子を用いた
ビデオカメラ（あるいはビデオムービーのカメラ部）の
従来の露光制御方式と第２２図と第２３図により説明す
る。

第２２図はビデオカメラの従来例を示す回路ブロック図
であり、露光時間優先ＡＥ機能を備えた例である。ユー
ザーが制御釦９を操作することにより、マイコンなどに
より構成される露光時間遷移回路１０が動作し、撮像素
子駆動回路１１の出力パルスが変化し、撮像素子１は所
望の露光時間に設定される。一方、撮像索子１の出力信
号は増幅器２で増幅された後、検波器４に入力され、信
号量を検出して信号量電圧を比較器６に入力する。この
信号量電圧と、定電圧源５によって得られる参照電圧と
比較し、アイリスモータ７によってレンズ８の絞りを制
御する。この構成により、ユーザーが設定した任意の露
光時間において、絞りを自動制御することにより増幅器
２の出力信号レベルを所望のレベルに保つことができ、
信号処理回路３の出力信号レベルも適正なレベルに保つ
ことができる。

第２３図はビデオカメラの他の従来例を示す回路ブロッ
ク図であり、第２２図の従来例にプログラムＡ１機能を
追加した例である。１２が絞り値検出回路であり、例え
ばアイリスモータ７の近傍に配置されたホール素子など
の位置検出素子と増幅器から成り、絞り値に対応した電
圧を出力する回路である。二一ザーが制御釦１３を操作
してプログラムＡＥモードを選択すると、露光時間遷移
回路１４がプログラムＡＥモードになり、絞り値に応じ
て自動的に露光時間を遷移させる。

第２４図に絞り値検出回路１２の入出力特性の一例を示
す。ホール素子などの位置検出素子を用いることにより
、このように絞り値を電圧に変換することができる。

第２５図にプログラムＡＥにおける絞り値と露光時間の
関係の一例を示す。この例では、入射光量が大きくなっ
て絞り値が１４を越えると露光時間を１／１２０秒にし
、更に光量が増加し【絞り値がＦ５．６を越えると露光
時間を１／２５０秒にする。逆に入射光量が小さくなっ
て絞り値が１２．８以下になると露光時間を’／１２０
秒に戻し、更に絞り値がＦ２以下になると露光時間を１
／６ｏ秒に戻す。このように制御することにより、室外
や明るい室内では露光時間が’／２５０〜１／１２ｏ秒
に設定され、動く被写体を鮮明に記録することができる
。また強い光が入射したときに発生する回折現象による
小絞りボケ（例えば愛宕通英著「カメラとレンズの事典
」Ｆ６５（昭和３６年１０月）参照）の問題も、１／６
ｏ秒露光に比べて１〜２絞り開いて動作するので軽減で
きる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例では絞りを固定することができず、ユーザー
が指定した絞り値に応じて露光時間を変えて露光制御を
行なう絞り優先ＡＥを実現することができなかった。ま
た小絞りボケの問題も完全には回避できず、強い光が画
面−杯にはいると焦点が合わなくなってしまうという問
題があった。

本発明の目的は絞り優先Ａｌｌを実現することにある。

本発明の他の目的は回折現象による小絞りボケの問題を
完全に無くすことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、絞りを設定して保持する手
段と絞り以外の信号量自動制御手段とを設けた。

絞りを設定して保持する手段は、現在の絞り値に対応す
る電圧を検出する手段と、所望の絞り値に対応する電圧
を生成する手段と、両者を比較する手段と、比較した結
果に応じて絞りを変化させる手段とから成る。

絞り以外の信号量自動制御手段は、信号量を検出する手
段と、検出した信号量を所定の量と比較する手段と、比
較した結果に応じて露光時間を変化させる手段とから成
る。

露光時間は１Ｈよりも細かい刻みで選択する必要がある
が、掃出しタイミングを１Ｂ刻みで選択できる従来の露
光時間可変手段に加えて、読出しタイミングを１Ｈの間
で細かく変化させる手段を併用させて、１によりも細か
い刻みでの選択を可能とした。続出しタイミングを１Ｈ
の間で細かく変化させる手段と等価な手段として、増幅
器の利得を明るい被写体に対しても一定範囲で変化させ
る手段も可能である。

上記他の目的を達成するために、一定値以上の小絞りに
ならないようにする絞りストッパ手段と絞り以外の信号
量自動制御手段を設けた。

絞りストッパ手段は、現在の絞り値に対応する電圧を検
出する手段と、所望の絞り値に対応する電圧を生成する
手段と、両者を比較する手段と、比較した結果に応じて
絞りを変化させる手段と、上記した所望の絞り値に対応
する電圧を所定の電圧で制限する手段とから成る。

〔作用〕

絞りを設定しズ保持する手段により、ユーザーが絞り値
を選択することができ、かつ、絞り以外の信号量自動制
御手段を設けるので、カメラ出力の信号レベルを適正な
レベルに保つことができる。

絞り以外の信号量自動制御手段として露光時間を可変さ
せるとき、掃出しタイミングを１Ｂ刻み′３ｒ。

で選択できる従来の露光時間可変手段に加えて、読出し
タイミングを１Ｈの間で細かく変化させる手段を併用す
るため、信号レベルの所望の設定値からのずれを充分小
さく抑えることができる。

また、絞りストッパ手段を設けるため、絞りが一定値以
上小絞りになることはなく、小絞りボケを抑圧でき、か
つ、上記したような絞り、以外の信号量自動制御手段を
設けるので、カメラ出力の信号レベルを適正なレベルに
保つことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本実
施例は絞りによる自動露光制御のカメラに絞りを設定し
て保持する手段を設けた例である。

１６が絞り電圧遷移回路で、所望の絞り電圧を発生する
回路である。絞り値検出回路１２によって現在の絞り電
圧が検出されており、比較器１８で２つの絞り電圧を比
較してアイリスモータ７を制御することにより、絞り値
が所望の値に設定される。制御釦１５は自動絞りと手動
絞りの切換え制御と手動絞り時の絞り値を入力する回路
で、ユーザーが操作する部分である。ユーザーが手動絞
りを選択した場合は、ユーザーが指定した絞り値に相当
する絞り電圧が絞り電圧遷移回路１６から所望の絞り電
圧として出力される。ユーザーが自動絞りを選択した場
合は、比較器１７で信号量を基準値と比較した結果に応
じて、絞り電圧遷移回路１６の出力電圧を上下させて、
最終的に信号量が基準値に等しくなるように自動制御す
る。本発明によれば絞り値を自動制御できる他、ユーザ
ー指定の絞り値に設定することができる。

第２図は、第１図の一実施例の検波器４、比較器１７、
絞り電圧遷移回路１６、制御釦１５に相当する部分をよ
り具体的に示した例である。同図において５０〜６５は
抵抗、６６は可変抵抗、６７はスイッチ、６８〜７０は
コンデンサ、７１〜７６はＮＰＮ　）ランジスタ、７７
〜８０はＰＮＰ　）ランジスタである。

自動絞りはスイッチ６７をＢ側に、手動絞りはスイッチ
６７をＡ側にそれぞれ接続して選択する。定電圧源５か
ら供給される電圧Ｖｚは上記信号量の基準値であり、検
波器４の出力と比較し、自動絞り時には上記比較結果に
応じた電圧を絞り電圧遷移回路１６から出力する。手動
絞り時には、可変抵抗６６で所望の絞り電圧を設定し、
この設定した絞り電圧を絞り電圧遷移回路１６から出力
する。

第３図は第１図の絞り電圧遷移回路１６に相当する部分
をディジタル回路で構成した例である。第３図において
１６１は２値化回路、１６２はアップダウンカウンタ、
１６３はデジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａと略す）、１
６４はクロック発生器、１６５はスイッチ、１６６はコ
ントローラである。ユーザーが制御釦１５で自動絞りを
選択すると、スイッチ１６５はＡ側に接続され、比較器
１７の出力電圧のハイローに基づいてアップダウンカウ
ンタ１６２はアップカウント、ダウンカウントを行なう
。このカウントされた結果はデータ出力から出力され、
Ｄ／Ａ１６５でアナログ変換される。上記アップカウン
ト、ダウンカウントを逐次性なうことにより。

Ｄ／Ａ１６３の出力電圧は最終的には所望の信号量とな
る絞り電圧と等しくなる。制御釦１５で手動絞りが選択
されると、スイッチ１６５はＢｌｌ￥Ｃ接続され。

ユーザーの所望する絞りに相当する絞り電圧をアップダ
ウンカウンタ１６２はデータ入力およびＬＯαｄ端子か
ら取り込み、データ出力から出力する。

次に１本発明の他の一実施例を第４図により説明する。

本実施例は絞り優先ＡＥを可能にしたカメラの例である
。比較器１７の出力が露光時間遷移回路２１にも接続さ
れており、ユーザーが制御釦１９により絞り優先ＡＥを
選択した場合には、絞り値をユーザー指定値に保持する
と共に、露光時間を変化させて適正な信号量に制御する
。制御回路２０は、ユーザーの操作に基づいて、絞り電
圧遷移回路１６と露光時間遷移回路２１のいずれかをユ
ーザーの指定値に保持し、他方を比較器１７の出力に応
じて自動制御させる。撮像素子駆動回路２２は、信号掃
−出しタイミングを１１刻みで変化させ、信号読出しタ
イミングを１Ｈ期間内で微調させるようになりており、
１Ｈよりも細かい刻みで露光時間を選択することができ
る。

第５図は撮像素子駆動回路２２の出力パルスの例である
。ＨＤは水平同期信号、　ＳＵＢはキバン電圧、５Ｇは
光電変換素子から垂直レジスタへの信号転送のタイミン
グを示すパルスである。日経マイクロデバイス、１９８
７年１０月号、６０〜６７ページに記載されているよう
に、ＳＵＥを水平プラン牛ング期間にハイレベルにする
ことＫより光電変換素子中の信号電荷をキパンに掃出す
ことができる。最後に掃出した時刻から、次にＳＧがハ
イレベルになるまでの時間が露光時間である。　ＳＧが
ハイレベルになると垂直レジスタのポテンシャルが下が
り、光電変換素子から垂直レジスタに信号電荷が読出さ
れる。ＳＧがハイレベルになるタイミングは垂直ブラン
キング中であれば良いので、図に示すように１Ｈの間で
自由に選ぶことができる。これにより完全連続可変シャ
ッタが実現できる。尚、撮像素子１の中には必ずしもＳ
Ｇ（信号読出しゲート）というゲートは存在せず、ＳＧ
がハイレベルになったタイミングで垂直レジスタのクロ
ックを３値中の一番高い電圧にして、垂直レジスタのポ
テンシャルを下げるのが一般的である。

第一図は露光時間Ｔを変化させる刻みΔＴの例である。

露光時間が短かくなるに伴ないその刻みΔＴも短かくし
ているため、２６２Ｈ（１／６０秒）から１Ｋ　（’／
１６０００秒）の間で、１刻みによる信号量変化を１憾
以内としている。これにより露光時間のみを変化させて
露光制御を行なり【も、信号量の設計中心値からのずれ
や振動振幅が１−以下となり、安定な信号量制御を実現
することができる。

尚、本実施例を実現するノ・−ドは公知のロジック技術
を用いて構成することができる。

次Ｋ、本発明の他の一実施例を第７図により説明する。

本実施例は、露光時間を１Ｈ刻みで制御する端子と１Ｈ
内で微調する端子を別個に設けた撮像素子駆動回路２６
を用いて構成した絞り優先ＡＥ可能なカメラの例である
。比較器２３は２つの出力を有し、一方は絞り電圧遷移
回路と露光時間微調回路２５に入力され、他方は露光時
間遷移回路２４に入力される。後者は１Ｈ刻みのラフな
露光時間制御に用いるので、前者に比べて比較器２３内
の利得を低く設定する。露光時間遷移回路２４は比較器
２３からの入力が一定範囲内にはいっていることを検出
して、ＩＨ刻みの露光時間制御を停止し、露光時間微調
回路２５を動作させる。露光時間微調回路２５と撮像素
子駆動回路２６は、比較器２３の出力に応じて、光電変
換素子から垂直レジスタに信号電荷と読出すタイミング
を微調する。微調の範囲は少くとも１ｇは必要であるが
、数Ｈまで広げても良い。本実施例の撮像素子駆動回路
２６は、第４図の撮像素子駆動回路２２と比べて簡単な
ロジックで構成できる利点がある。

次に、本発明の他の一実施例を第８図を用いズ説明する
。本実施例は、露光時間を１Ｈ刻みで制御する従来の撮
像素子駆動回路１１を用いて絞り優先ＡＥを実現したカ
メラの例である。比較器２５゜露光時間遷移回路２７、
撮像素子駆動回路１１により１Ｈ刻みのラフな露光時間
制御を行ない、このラフな露光制御ループの外部に設け
られた可変利得増幅器２Ｂにより信号量を微調して一定
量に保つ、この可変利得増幅器２８は、信号処理回路３
中の、光量不足時に利得を上げる従来の可変利得増幅器
とは異なり、絞りが開放でなくても動作する。即ち従来
の可変利得増幅器には、絞りが少しでも閉じているとき
に最低利得となる、いわゆるＡＧＣキラーが設けられて
いるが、本実施例の可変利得増幅器にはＡＧＣキラーを
設けない。可変利得増幅器２８の一例を第９図に示す。

検波器２８２の出力を定電圧源２８４と比較器２８３で
比較して、可変利得増幅器２８１の利得制御端子に負帰
還することにより、出力信号レベルを一定に保つことが
できる。

次に１本発明の他の一実施例を第１０図により説明する
。本実施例は、手動露光制御、露光時間優先ＡＥ、絞り
優先ＡＥ、プログラムＡＥのすべての露光制御を可能に
したカメラの例であり、制御回路２０には、ユーザーが
操作する制御釦２９からの情報の他、絞り値検出回路１
２から絞り値情報が。

露光時間遷移回路２１から露光時間情報が入力され、様
々なプログラムＡＥのプログラム制御を実現することが
できる。

第１１図は、第４図の従来のプログラムＡＥの制御曲線
を、横軸を露光時間に変えて示したものである。へ１２
図〜第１４図に新しいプログラムＡＥの制御曲線の例を
、第１１図と同じ座標軸で示す、第１２図は、第１１図
の例とは逆に露光時間の情報によって絞り値を変化させ
るプログラムＡＥ、第１３図は絞り値と露光時間を連続
的に連動させたプログラムＡＥ、第１４図は望ましい絞
り値（例えば７４＞を境にして自動絞り制御と自動露光
時間制御を切換えたプログラムＡＥであり、いずれも第
１０図の一実施例の構成で実現することができる。

次に、本発明の他の一実施例を第１５図により説明する
０本実施例は、第４図の一実施例に絞り値制限回路３１
を追加して、所望の絞り値が一定値以上とならないよう
に制限した例である。絞り値の制限に連動して、露光時
間を自動制御し【信号レベルを一定に保つ、このときの
露光制御の一例を第１６図に示す、この例では、ユーザ
ーがどの露光時間を選択していても、被写体が明るくな
って絞り値が１８に達すると強制的に絞り値を１８に固
定し、露光時間を短かくすることＫより信号レベルを一
定に保つ、１／２インチ光学系の場合、１８程度の小絞
りでは回折現象による小絞りボケは発生しにくいので、
小絞りボケの発生しないカメラを実現することができる
。

次に、本発明の他の一実施例を第１７図により説明する
。本実施例は、第１０図の一実施例に絞り値制限回路３
１を追加して、所望の絞り値が一定値以上とならないよ
うに制限した例である。この例では、ユーザーがプログ
ラムＡＥを選択した場合も小絞りボケを防止し【いる。

このときのプログラムＡＥの露光制御の一例を第１８図
に示す。プログラムＡＥの場合も、被写体が明るくなっ
て絞り値が１８に達すると強制的に絞り値をＦ８に固定
し、露光時間を短かくすることにより信号レベルを一定
に保つ。

次に、本発明の他の一実施例を第１９図により説明する
０本実施例は、第１７図の一実施例の絞り値制限回路５
１を、絞り値に加えズ露光時間も一定値以上短くならな
いように制限する制限回路３２に代えた例である。絞り
優先ＡＥモードで、ユーザーが特定の絞り値を選択した
場合でも、強い光が入射して露光時間が一定値まで短か
くなると、露光時間を強制的にその値に固定し、絞り値
を大きくして露光制御を行なう。このように露光時間に
も制限を設けると、第４図の一実施例で説明したような
撮像素子駆動回路２２の回路規模を小さくすることがで
きる。このときの絞り優先ＡＥの露光制御の一例を第２
０図に示す。この例では露光時間が８１（１／２０００
秒）よりも短くならないように制限を設けている。この
とき第６図の例に従って露光時間の刻みΔＴを設計する
とするとＨ／１６刻みで良いことになり、Ｈ／１２８刻
み、あるいはそれより細かい刻みで変化させる場合に比
べて簡単なロジックで撮像素子駆動回路２２を構成する
ことができる。

次に、本発明の他の一実施例を第２１図により説明する
。本実施例は、第１０図、第１７図、第１９図の一実施
例のようにプログラムＡＥ、絞り優先ＡＥ、露光時間優
先ＡＥ、手動露光制御の４つの露光制御モードが選択で
きるムービーの制御釦に着目した外観図の例である。釦
スィッチはムービー１００のケースの一側面側の対物レ
ンズとカセットカバー１０６との間に設けられる。スラ
イドスイッチ１（３１を左側にセットすると全自動の露
光制御となり、プログラムＡＥが動作する。スライドス
イッチ１（３１を右側にセットした後、ブツシュスイッ
チ１０２を押すと絞り値がその時の値に固定され、絞り
優先のＡＥとなる。このとき左右ブツシュスイッチ１０
４を左側に押すと絞りが閉じる方向に変化し、右側に押
すと開く方向に変化する。もう−度プッシュスイッチ１
０２を押すと絞り制御も自動に戻ってプログラムＡＥモ
ードになるが、ここでブツシュスイッチ１０５を押すと
露光時間がその時の値に固定され、露光時間優先のＡＥ
となる。このとき左右ブツシュスイッチ１０５を左右に
押すことにより露光時間が変化する。更にブツシュスイ
ッチ１０２を押して両方とも手動にすると手動露光制御
モードとなり、左右ブツシュスイッチ１０４，１０５￥
Ｃよりユーザーが任意に絞りと露光時間を設定すること
ができる。

尚、絞り値及び露光時間の表示、露光制御モードの表示
、手動露光制御時の警告表示などは、スイｐ、＋　１（
３１〜１０５０近くで行なっても良いし、あるいはニレ
ビューの中で行なっても良い。いずれにせよ第２１図の
一実施例に示すような釦装置でユーザーが好みの露光制
御モードを便利に選択することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、絞り値を保持でき、また露光時間を細
かい刻みで制御できるので、絞り優先のＡＥを実現する
ことができ、ユーザーが被写界深度を選ぶことができる
。

また、絞りストッパを設けることもでき１回折現象によ
る小絞りボケを完全に対策することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第７図、第８図、第１ｏ図、第１５図
、第１７図および第１９図は本発明の一実施例のカメラ
フロック図、第２図および第３図は第１図の主要ブロッ
クを示す回路図および詳細ブロック図、第５図は撮像素
子駆動信号を示すパルス波形図、第６図は露光時間の刻
みを示すタイミング図、第９図は可変利得増幅器の一例
を示すブロック図、第１１図、第２５図は従来例の制御
曲線図、第１２図、第１３図、第１４図、第１６図、第
１８図、第２０図は本発明の一実施例における制御曲線
図、第２１図は本発明の一実施例を示すムービー外観図
、第２２図、第２３図は従来例のカメラブロック図チ４
図は絞り値検出回路の特性図である。 １・・・・・・・・・・・・撮像素子 ２２・・・・・・・・・撮像素子駆動回路２１・・・・
・・・・・露光時間遷移回路１６・・・・・・・・・絞
り電圧遷移回路２０・・・・・−・・制御回路 ６１・・・・・・・・・絞り値制御回路石 ■ ソ ヌ ■ ム 回 ト臀 弗 回 図 亀 也 時間 （Ｈ） 路 丸晴間 （Ｉ−１） 冨 凹 ＠　邂ｏｈＦ８５（Ｈ） 届 図 あ １ら ■ 露先時間（Ｈ） ス ■ ルえり間（Ｈ） 易 図 ぷ 弔 ｚ 口 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、撮像素子（１）の露光開始時間を１水平走査期間刻
   みで変化させ、露光終了時間を１水平走査期間よりも細
   かい刻みで変化させる露光制御方法。 ２、絞り値に対応した電圧を検出する手段（１２）と、
   所望の絞り値に対応した電圧を生成する手段（１５、１
   ６）と両者の電圧を比較する手段（１８）と、比較した
   結果に応じて絞りを制御する手段（７）とを用いて電気
   的に絞り値を所望の値に保持する露光制御方法。 ３、絞り値を制限する手段（３１）を設けて、一定値以
   上小絞りにならないようにした露光制御方法。 ４、露光時間を制限する手段（３２）を設けて、露光時
   間が一定値より短かくならないようにした露光制御方法
   。 ５、露光時間を１水平走査期間刻みで変化させる手段（
   ２７、１１、１）と出力レベルを一定に保つ手段（２８
   ）とを有する撮像装置。 ６、露光時間と絞り値との関係をプログラムした露光制
   御方法において、絞り値が一定値以上小絞りにならない
   ようにプログラムした露光制御方法。 ７、絞り値と露光時間のそれぞれについて手動制御と自
   動制御を切換える釦を設けた撮像装置。 ８、絞り値に対応した電圧を検出する手段（１２）と、
   所望の絞り値に対応した電圧を生成する手段（１５、１
   ６）と、両者の電圧を比較する手段（１８）と比較した
   結果に応じて絞りを制御する手段（７）とにより絞り値
   を所望の値に保持し、 撮像素子（１）の露光開始時間を１水平走査期間刻みで
   変化させて、 絞り優先の自動露光制御を可能にした撮像装置。 ９、絞り値を制限する手段（３１）により一定値以上小
   絞りにならないようにし、 絞り値を制限したときに、 撮像素子（１）の露光開始時間を１水平走査刻みで自動
   制御させた、 撮像装置。