JPH0260378A - 撮像装置 - 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】 Ａ産業上の利用分野 本発明は撮像装置に関し、例えばカラーテレビＢ発明の
概要 本発明は、撮像装置において、可変利得増幅回路の出力
信号又は入力信号の信号レベルに基づいて、絞り、撮像
手段のシャッタ速度及び可変利得増幅回路の利得を制御
することにより、従来に比して使い勝手を一段と向上す
ることができる。

Ｃ従来の技術 従来、この種の撮像装置においては、絞り及び可変利得
増幅回路の利得を制御することにより、撮像信号を所定
の信号レベルに保持するようになされている。

すなわち第３図において、１は全体として撮像装置を示
し、絞り２を介して、レンズ３で固体撮像素子４の受光
面上に所望の被写体の像を結像させる。

固体撮像素子４は、受光面に補色系の色フィルタを有し
、各画素から得られる出力信号を、サンプルホールド回
路５を介してラスク走査のタイミングで出力する。

検波回路６は、サンプルホールド回路５の出力信号（以
下撮像信号と呼ぶ）を受け、これにより撮像信号の信号
レベルに基づいて、固体撮像素子４０入射光量を検出す
る。

比較回路７は、検波回路６及び基準電源８の出力信号を
受け、その比較結果に基づいて絞り２を制御する。

これにより、固体撮像素子４の入射光量を所定値以下に
制限し、サンプルホールド回路５から出力される撮像信
号が所定の信号レベル以上に立ち上がらないようにする
。

これに対して可変利得増幅回路１０は、サンプルホール
ド回路５から出力される撮像信号を受け、その結果得ら
れる出力信号を検波回路１１に出力する。

比較回路１２は、検波回路１１及び基準電源１３の出力
信号を受け、その比較結果に基づいて可変利得増幅回路
１０の利得を可変制御する。

これにより、絞り２をいっばいに開いても、被写体の明
るさが暗く光量が不足している場合には、当該可変利得
増幅回路ｌＯの利得が大きくなるように制御される。

かくして、絞り２が制御されると共に、当該絞り２で補
正し得ない範囲で可変利得増幅回路１０の利得が制御さ
れ、これにより当該可変利得増幅回路ｌＯを介して、所
定の信号レベルに保持された撮像信号Ｓｓが得られるよ
うになされている。

これに対して、高速で移動しているような被写体を撮像
する場合は、固体撮像素子７の電荷蓄積時間（通常約１
／６０秒でなる）を短くすることにより、シャッタ速度
を高速度に切り換え、明瞭な撮像画像を得るようになさ
れている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところで、この種の撮像装置においても、１眼レフカメ
ラが備えているようなシャッタ優先モード、絞り優先モ
ード等の機能を得ることができれば、撮像装置の使い勝
手を一段と向上することができると考えられる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、使い勝手
を一段と向上した撮像装置を提案しようとするものであ
る。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、撮像信
号を出力する撮像手段５．２１．２２と、撮像手段５．
２１．２２に入射する入射光線の光量を制限する絞り２
と、撮像信号の信号レベルを補正する可変利得増幅回路
２３と、可変利得増幅回路２３の出力信号又は入力信号
の信号レベルに基づいて、絞り２、撮像手段５．２１．
２２のシャッタ速度及び可変利得増幅回路２３の利得を
制御する制御手段２４．２５．２６とを備えるようにす
る。

Ｆ作用 可変利得増幅回路２３の出力信号Ｓ、又は入力信号の信
号レベルに基づいて、絞り２、撮像手段５．２１．２２
のシャッタ速度及び可変利得増幅回路２３の利得を制御
すれば、絞り２、撮像手段５．２１．２２のシャッタ速
度及び可変利得増幅回路２３の利得を１系統で制御する
ことができ、必要の応して制御対象を切り換えることに
より、種々の動作モードを得ることができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述す第寥図と
の対応部分に同一符号を付して示す第１図において、２
０は全体として撮像装置を示し、駆動回路２１を介して
ＣＣＤ　（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃ
ｅ　）固体撮像素子２２を駆動する。

すなわち駆動回路２１は、制御信号ＳＣＩに基づいて、
固体撮像素子２２の電荷蓄積時間を切り換えると共に、
固体撮像素子２２の各画素から得られる出力信号をサン
プルホールド回路５に出力し、これにより可変利得増幅
回路２３に、当該電荷蓄積時間で決まるシャッタ速度の
撮像信号を与えるようになされている。

可変利得増幅回路２３は、制御信号ＳＣ２に応動して、
約±２０　（ｄＢ）の範囲で利得が変化するようになさ
れ、撮像信号を増幅するだけでなく、減衰させても出力
し得るようになされている。

アナログディジタル変換回路２４は、ビデオ信号の量子
化に適用し得るような動作速度の速いアナログディジタ
ル変換回路でなり、可変利得増幅回路２３の出力信号を
ディジタル信号に変換して出力する。

積分回路２５は、アナログディジタル変換回路２４の出
力信号を受け、所定の積分動作を繰り返す。

すなわち第２図に示すように、積分回路２５は、固体撮
像素子２２の受光面Ｍを９つの領域（以下撮像領域と呼
ぶ）ＡＲＩ〜ＡＲ９に分割し、アナログディジタル変換
回路２４を介して得られる可変利得増幅回路２３の出力
信号を、各撮像領域ＡＲ１〜ＡＲ９毎に積分する。

これにより、積分回路２５を介して、撮像信号Ｓｓの信
号レベルを、各撮像領域ＡＲＩ〜ＡＲ９ごとに検出する
ことができる。

従って、当該積分結果に基づいて、絞り２、固体撮像素
子２２の電荷蓄積時間及び可変利得増幅回路の利得を制
御すれば、絞り２、固体撮像素子２２の電荷蓄積時間及
び可変利得増幅回路の利得の制御に従来個別に必要だっ
た制御系を、■系統に簡略化することができる。

従って必要に応じて制御対象を切り換えるようにすれば
、■眼しフカメラのような自動調整モード、絞り優先モ
ード又はシャッタ速度優先モード等の種々の動作モード
を得ることができる。

すなわちマイクロコンピュータ回路で構成された制御回
路２６は、当該撮像装置２０の操作パネル上に設けられ
た操作子２７Ａ、２７Ｂ又は２７Ｃがオン操作されると
、それぞれ自動調整モード、絞り優先モード又はシャッ
タ速度優先モードに入り、積分回路２５の積分結果に基
づいて、絞り２、固体撮像素子２２の電荷蓄積時間及び
可変利得増幅回路２３の利得を制御する。

すなわち制御回路２６は、中央の撮像領域ＡＲ５及び当
該撮像領域ＡＲ５の周囲の撮像領域ＡＲ１〜ＡＲ４及び
ＡＲ６〜ＡＲ９の積分結果に、それぞれ値２及び値１の
重み付けをして加算した後、その平均値を得る。

さらに自動調整モードにおいては、制御信号ＳＣＩを出
力して電荷蓄積時間を通常の１７６０秒に設定した状態
で、制御信号ＳＣ３を出力し、当該平均値が所定値にな
るように絞り２を制御する。

さらに絞り２をいっばいに開いても、撮像信号Ｓ、の信
号レベルが所定値に立ち上がらない場合は、可変利得増
幅回路２３の利得が大きくなるように制御し、これによ
り撮像信号ＳＳの信号レベルを所定値に持ち上げる。

これとは逆に絞り２をいっばいに絞っても、撮像信号Ｓ
、の信号レベルが所定値以下に立ち下がらない場合は、
可変利得増幅回路２３の利得が小さくなるように制御し
、これにより撮像信号Ｓ。

の信号レベルを所定値に立ち下げる。

このようにすれば、中央の撮像領域ＡＲ５を周囲の撮像
領域ＡＲＩ〜ＡＲ４及びＡＲ６〜ＡＲ９に比して、大き
な値で重み付けして平均値を得ることにより、撮像画像
全体から得られる撮像信号の信号レベルを所定の範囲内
に保持した状態で、中央の撮像領域ＡＲ５から得られる
撮像信号の信号レベルを、優先的に所定の範囲内に保持
することができる。

実際上、この種の撮像装置２０においては、通常被写体
が撮像画像の中央に位置するように撮像されることから
、このように中央の撮像領域ＡＲ５から得られる撮像信
号の信号レベルを、優先的に所定の範囲内に保持するよ
うにすれば、背景の明るさが明るい場合、これとは逆に
暗い場合でも、被写体を明瞭に撮像することができる。

ちなみに、制御回路２６は、重み付けして平均値を得る
場合、各撮像領域ＡＲＩ〜ＡＲ９の積分値が所定値以下
の領域について、平均値を得るようになされている。

このようにすれば、例えば逆光のように、１部の撮像領
域で入射光量が著しく増加した場合でも、当該撮像領域
以外の撮像領域が不自然に暗くなることを未然に防止す
ることができる。

従って、従来の撮像装置に設けられていた逆光補正の操
作子を省略することができ、その分合体の構成を簡略化
することができる。

これに対して絞り優先モードにおいて、制御回路２６は
、ユーザが設定した開口比になるように絞り２を制御す
ると共に、制御信号ＳＣＩを出力して平均値が所定値に
なるよう電荷蓄積時間を切り換える。

さらに、電荷蓄積時間を最長の１７６０秒に切り換えて
も、撮像信号Ｓｓの信号レベルが所定値に立ち上がらな
い場合は、可変利得増幅回路２３の利得が太き（なるよ
うに制御し、これにより撮像信号Ｓ、の信号レベルを所
定値に持ち上げる。

これとは逆に、電荷蓄積時間を最端の時間に切り換えて
も、撮像信号Ｓ、の信号レベルが所定値以下に立ち下が
らない場合は、可変利得増幅回路２３の利得が小さくな
るように制御し、これにより撮像信号Ｓｓの信号レベル
を所定値に立ち下げる。

このようにすれば、開口比を一定値に保持した状態で、
可変利得増幅回路２３から出力される撮像信号Ｓｓの信
号レベルを所定値に保持することができる。

従って、ユーザの所望する被写界深度の撮像画像を得る
ことができ、当該撮像装置２０の使い勝手を一段と向上
することができる。

これに対してシャッタ速度優先モードにおいて、制御回
路２６は、ユーザが設定したシャッタ速度になるように
電荷蓄積時間を制御すると共に、制御信号ＳＣ３を出力
して平均値が所定値になるように、絞り２を制御する。

さらに絞り２をいっばいに開いても、撮像信号Ｓ３の信
号レベルが所定値に立ち上がらない場合は、可変利得増
幅回路２３の利得が大きくなるように制御し、これによ
り撮像信号Ｓ、の信号レベルを所定値に持ち上げる。

これとは逆に絞り２をいっばいに絞っても、撮像信号Ｓ
、の信号レヘルが所定値以下に立ち下がらない場合は、
可変利得増幅回路２３の利得が小さくなるように制御し
、これにより撮像信号Ｓ。

の信号レベルを所定値に立ち下げる。

かくして、ユーザが所望するシャッタ速度で被写体を撮
像することができる。

従って、必要に応じて自動調整モードの他に、絞り優先
モード又はシャッタ速度優先モードを選択することがで
き、その分当該撮像装置２０の使い勝手を一段と向上す
ることができる。

かくしてこの実施例において、固体撮像素子２２、駆動
回路２１及びサンプルホールド回路５は、撮像信号を出
力する撮像手段を構成するのに対し、アナログディジタ
ル変換回路２４、積分回路２５及び制御回路２６は、可
変利得増幅回路２２から出力される出力信号の信号レベ
ルに基づいて、絞り２、撮像手段のシャッタ速度及び可
変利得増幅回路２３の利得を制御する制御手段を構成す
る。

以上の構成において、サンプルホールド回路５から得ら
れる撮像信号は、可変利得増幅回路２３を介してアナロ
グディジタル変換回路２４でデジタル信号に変換された
後、積分回路２５で、各撮像領域ＡＲＩ〜ＡＲ９ごとに
積分され、積分結果が制御回路２６に出力される。

これにより各撮像領域ＡＲＩ〜ＡＲ９ごとに、可変利得
増幅回路２３から出力される撮像信号Ｓ、の信号レベル
が検出される。

このとき、自動調整モードにおいては、当該信号レベル
が所定値になるように、絞り２及び可変利得増幅回路２
３の利得が制御される。

これに対して絞り優先モードにおいては、絞り２がユー
ザの設定した開口比になるように保持された状態で、撮
像信号Ｓ、の信号レベルが所定の信号レベルになるよう
に、シャッタ速度及び可変利得増幅回路２３の利得が制
御される。

さらにシャッタ速度優先モードにおいては、シャッタ速
度がユーザの設定したシャッタ速度になるように保持さ
れた状態で、撮像信号ＳＳの信号レヘルが所定の信号レ
ヘルになるように、絞り２及び可変利得増幅回路２３の
利得が制御される。

以上の構成によれば、可変利得増幅回路２３の出力信号
に基づいて、絞り２、可変利得増幅回路２３の利得及び
固体撮像素子２２の電荷蓄積時間を制御することにより
、■系統の制御手段で、絞り２、可変利得増幅回路２３
の利得及び電荷蓄積時間を制御することができる。

従って必要に応じて自動調整モード、絞り優先モード又
はシャッタ速度優先モード等の機能を得ることができ、
その分従来に比して使い勝手を一段と向上した撮像装置
２０を得ることができる。

なお上述の実施例においては、撮像画像を等分に９つの
撮像領域に分割する場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、例えば中央の撮像領域の面積を大きく分割
する場合、さらには９分割以外の分割数に分割する場合
等広く適用することができる。

さらに上述の実施例においては、中央及び周囲の撮像領
域から得られた積分結果を、それぞれ値２及びｌで重み
付けする場合について述べたが、重み付は係数はこれに
限らず、必要に応じて種々の値に選定することができる
。

さらに上述の実施例においては、各撮像領域から得られ
る撮像信号の積分値を重み付けして平均値を得、当該平
均値に基づいて絞り２及び可変利得増幅回路２３の利得
を制御する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、撮像画像全体について信号レベルの平均値を検出し
、当該検出結果に基づいて絞り２及び可変利得増幅回路
２３の利得を制御する場合、これとは逆に撮像画像の一
部について、信号レベルを検出し、当該検出結果に基づ
いて絞り２及び可変利得増幅回路２３の利得を制御する
場合等広く適用することができる。

さらに上述の実施例においては、逆光補正の操作子を省
略した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
必要に応じて逆光補正の操作子を設けるようにしてもよ
い。

さらに上述の実施例においては、可変利得増幅回路２３
の出力信号をディジタル信号に変換して積分することに
より、当該可変利得増幅回路２３から出力される撮像信
号の信号レベルを検出する場合について述べたが、信号
レベルの検出手段はこれに限らず、例えば可変利得増幅
回路２３から出力される撮像信号を検波した後、当該検
波信号の信号レベルに基づいて撮像信号の信号レベルを
検出する場合等種々の検出手段を広く適用することがで
きる。

さらに上述の実施例においては、可変利得増幅回路の出
力信号に基づいて、絞り、シャッタ速度及び可変利得増
幅回路の利得を制御する場合について述べたが、絞り、
シャッタ速度及び可変利得増幅回路の利得だけに限らず
、例えばホワイトバランス調整、フォーカス調整等を併
せて行うようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、可変利得増幅回路の出
力信号に基づいて、絞り、シャッタ速度及び可変利得増
幅回路の利得を制御する場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、可変利得増幅回路の入力信号に基づい
て制御するようにしても同様の効果を得ることができる
。

さらに上述の実施例においては、本発明を補色系の色フ
ィルタを用いたカラーテレビジョンカメラに適用した場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、原色系の
色フィルタを用いたカラーテレビジョンカメラ、さらに
は白黒テレビジョンカメラ等に広く適用することができ
る。

Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、可変利得増幅回路の出力
信号又は入力信号に基づいて、絞り、シャッタ速度及び
可変利得増幅回路の利得を制御することにより、１系統
で絞り、シャッタ速度及び可変利得増幅回路の利得を制
御することができる。

従って、必要に応じて制御対象を切り換えることにより
、自動調整モード、絞り優先モード又はシャッタ速度優
先モード等の機能を得ることができ、その分従来に比し
て使い勝手を一段と向上した撮像装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による撮像装置を示すブロッ
ク図、第２図はその動作の説明に供する路線図、第３図
は従来の撮像装置を示すブロック図である。 １．２０・・・・・・撮像装置、２・・・・・・絞り、
４．２２・・・・・・固体撮像素子、１０．２３・・・
・・・可変利得増幅回路、２４・・・・・・アナログデ
ィジタル変換回路、２５・・・・・・積分回路、２６・
・・・・・制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像信号を出力する撮像手段と、 上記撮像手段に入射する入射光線の光量を制限する絞り
   と、 上記撮像信号の信号レベルを補正する可変利得増幅回路
   と、 上記可変利得増幅回路の出力信号又は入力信号の信号レ
   ベルに基づいて、上記絞り、上記撮像手段のシャッタ速
   度及び上記可変利得増幅回路の利得を制御する制御手段
   と を具えることを特徴とする撮像装置。