JPH0533588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は撮像装置、特に撮像素子からの輝度信
号をもとに露光制御等を行なう撮像装置に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来この種の装置では撮像素子の温度変動等に
起因する信号のレベル変動により、輝度信号およ
びその積分値が変化してしまいこの積分情報を用
いて露出制御等を行なう場合に精度に悪影響を与
えていた。

〔目的〕

本発明は従来装置のかかる欠点にかんがみてな
されたものであり、積分の基準値を常に撮像装置
の状態に追従させて変化させ、温度変動等による
回路条件の変動を打ち消し露光精度を向上する撮
像装置を提供することを目的とする。

（実施例） 以下に添付した回路図も参照しながら本発明の
内容を詳しく説明する。第１図は本発明の一実施
例を示す電気回路図であり、図中１は被写体光学
像を形成するための光学系、２は絞り、２ａは絞
り２を駆動する為の絞りドライバ、３はシヤツ
タ、３ａはシヤツタ３を駆動する為のシヤツタド
ライバ、４は撮像手段としてのCCD等の撮像素
子であつて光学像を電気信号に変換する。５は信
号処理回路、６は記録回路である。７は各種のタ
イミング信号を発生するクロツク回路、８はクロ
ツク回路からの信号をもとに撮像素子４を駆動す
るドライバ、９は信号処理回路５の中から被写体
輝度に相当する輝度信号のみを抜き出し、一画面
分の積分をするための積分手段としての輝度信号
積分回路、１０はクロツク回路７からのタイミン
グ信号や輝度信号積分回路９等の情報をもとに撮
像装置全体を制御する演算手段としての演算制御
回路である。また１１は被写体の大よその明るさ
を測定する為に撮像手段と別に設けられた予備測
光回路、１２はＡ／Ｄコンバータである。

以上が本発明の一実施例を示す回路図であり、
以下に第２図のタイミング図も参照しながらその
作用を説明する。

第２図は本発明の撮像装置によつて一駒撮影を
行なう場合のタイミング図である。

同図ａはクロツク回路７で作られる垂直同期信
号V_Dであり、これで区切られる各フイールドを
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３、……と名づける。垂直同期信
号と非同期で時刻t₁に不図示の電源スイツチが投
入される（第２図ｂ）と予備測光回路１１が被写
体輝度のおよその値を測定し、演算制御回路１０
に入力する。次に時刻t′₁に不図示のレリーズが
なされる（第２図ｂ）とその直後の時刻t₂から予
備測光の情報をもとに演算制御回路１０が絞りド
ライバ２ａにより絞り２を所定の絞り値まで絞り
込むよう駆動する。（第２図ｃ）絞り込みが時刻
t₃で完了しフイールドＦ２で絞り値Ａ１に落ち着
いたら次のフイールド（Ｆ３）で前記予備測光の
情報をもとに演算制御回路１０がシヤツタドライ
バ３ａを介してシヤツタ３を駆動し、撮像素子４
を露光する。（第２図ｄの時刻t₄〜t₅） 尚、ここでシヤツタ３は本実施例では２枚の羽
根d₁，d₂よりなるフオーカルプレーンシヤツタと
して構成されており、時刻t₄に羽根d₁が走行し、
時刻t₅に羽根d₂が走行することにより露出時間
（t₅−t₄）を得る事ができる。

この露出時間は前記の予備測光の情報及び絞り
値に応じて決定される。露光を行なつた次のフイ
ールド（Ｆ４）の信号処理回路５によつて撮像素
子４から画像の情報を読み出し、その中の輝度信
号のみを抜き出して輝度信号積分回路９に１画面
分の輝度信号を積分する。（第２図ｅの時刻t₆〜
t₇）なお、本実施例における上記積分期間は、こ
の積分によつて有為な積分出力を得るために必要
な時間である。又、t₇〜t₉の間の時刻t₈に輝度信
号積分回路９の出旅をＡ／Ｄコンバータ１２を介
してデジタル信号に変換して演算制御回路１０に
とり込む。（第２図ｆ）なお、本実施例における
上記期間t₇〜t₉は、少なくとも露光量制御手段で
ある演算制御回路１０における積分出力取出しに
必要な時間である。これによつて絞り２、シヤツ
タ３の誤差まで含めた露出量が適正であるかを演
算制御回路１０においてフイールドＦ４内で評価
し、ずれがある場合、次のフイールドＦ５の時刻
t₁₀〜t₁₁にかけて絞り２をＡ１からＡ２に修正す
る。（第２図ｃ）時刻t₁₁で絞りが修正すべき最終
値Ａ２に落ちついたら次のフイールドＦ６におい
て演算制御回路１０は再びシヤツタドライバ３ａ
を介してシヤツタ３を駆動し、撮像素子４を時間
（t₁₃〜t₁₂）だけ露光する。この露光時間は絞り値
Ａ２及び時刻t₈にとり込まれた輝度信号の積分値
によつて決定される。

更に次のフイールドＦ７において信号処理回路
５および記録回路６を作動させ、撮像情報を記録
媒体に記録する。（第２図ｇ，ｈの期間Ｔ２） 次に第２図および第３図を参照しながら輝度信
号積分回路９およびその作用を補足説明する。

第３図において１００は演算増幅器、１０１は
積分キヤパシタ、１０２は抵抗で１００〜１０２
は積分回路１０６を形成する。１０３，１０４は
それぞれスイツチ素子でその制御端子Ｃ，Ｄがハ
イの時両端が導通し、Ｃ，Ｄがローの時両端が非
導通になる。１０５は積分の基準値を保持するキ
ヤパシタ、Ａ，Ｂは積分回路の入出力端子を示
す。１０３，１０５等により基準レベル形成手段
としてのサンプルホールド回路が構成されてい
る。スイツチ１０４が導通すると積分キヤパシタ
１０１が放電し、積分回路はリセツト状態にな
り、またスイツチ１０４が非導通時は積分が行な
われる。スイツチ１０３は後述の如く撮像素子４
から信号が出力されている間の所定のタイミング
で導通し、キヤパシタ１０５が積分の基準レベル
相当の電圧まで充電される。それ以外の時スイツ
チ１０３は非導通となり、キヤパシタ１０５は積
分の基準レベルの電圧に保持される。以上が第３
図に示した輝度積分回路の構成であり、以下に第
２図も参照しながらその作用を説明する。

端子ＤはフイールドＦ４以外は全てハイレベル
にあり、フイールドＦ４で積分動作を行なう以外
輝度信号積分回路９はリセツト状態におかれる。
（第２図ｉ）また撮像素子４をフレーム転送型
CCDと仮定し、第３図の端子Ｃが第２図ｊに示
すようにフイールドＦ３内の一瞬（時刻t₁₀₀）だ
けハイレベルになるものとすると、時刻t₁₀₀では
フイールドＦ２において撮像素子４で形成された
電気信号が読み出され第２図の端子Ａに印加され
ているため、時刻t₁₀₀においてフイールドＦ２に
対応する撮像素子出力電圧がスイツチ１０３を通
してキヤパシタ１０５にサンプルされ、その後そ
の値にホールドされる。第２図ｄより、フイール
ドＦ２においてはシヤツター３が閉じているた
め、時刻t₁₀₀においてキヤパシタ１０５にサンプ
ルされるのは暗黒状態での撮像素子の出力であ
り、撮像直前の撮像素子４の暗電流、雑音等の情
報を含む。

次にフイールドＦ３内の時刻t₁₀₀の直後の時刻
t₁₀₁において輝度信号積分回路９の出力をＡ／Ｄ
コンバータ１２を介して演算制御回路１０に取り
込む。時刻t₁₀₁において演算増幅器１００の非反
転入力にはキヤパシタ１０５から暗黒状態に対応
する撮像素子４の出力が印加され、第２図ｉより
スイツチ１０４が導通状態にあるため反転入力と
出力が短絡される輝度信号積分回路の出力Ｂには
非反転入力の電圧がそのままあらわれ、これが
Ａ／Ｄコンバータ１２を介して演算制御回路１０
に一旦取り込まれる。

次にフイールドＦ４においてはフイールドＦ３
に露光された撮像素子４の信号が先程説明したよ
うに輝度信号積分回路９で積分され、（第２図ｅ）
積分が完了した時刻t₇以降のフイールドＦ４内の
時刻t₈において輝度信号積分回路９の出力が再び
Ａ／Ｄコンバータ１２を介して演算制御回路１０
にとり込まれる。（第２図ｆ）その後時刻t₁₀₁で
とり込んだ値と時刻t₈でとり込んだ値の差をとる
とそれが一画面分の輝度信号の平均値になる。こ
の値をもとに絞りに修正を加えてＡ２とし、撮影
を行なう。以降は既に説明した通りであるので説
明を省略する。

以上説明したように輝度信号積分の基準電圧を
シヤツターが閉じている時の撮像素子４の出力に
すれば基準電圧をある一定値にした場合に比較し
て撮像素子の温特（暗電流・雑音等）等を含めた
変動、信号処理回路５および輝度信号積分回路９
のオフセツトの温度ドリフト等の特性変動までが
キヤンセルできるため、これらが被写体輝度測定
に与える誤差を少なくし、露出制御の輝度をあげ
ることができる。

（第２実施例） なお第１実施例ではシヤツタ３で撮像素子４を
暗黒にした例を説明したが、絞り２によつて撮像
素子４を暗黒にしてもよい。この場合、例えば静
止面と動画の両方を撮影できる撮像装置において
動画撮影時はシヤツタを使用しないものに於ても
本発明の実施例を適用できる。すなわち撮影開始
前に絞りを絞り切つた状態で輝度信号積分回路の
基準をとれば動画の露出制御に対しても撮像素子
４、信号処理回路５、輝度信号積分回路９の変動
要因を除去できる。

（第３実施例） なおシステム上及びシーケンス上絞り、シヤツ
タでの暗黒化ができない場合等には、CCDの転
送を中止した状態において輝度信号積分の基準を
とれば撮像素子４そのものの特性の変動は除去で
きないまでも撮像素子４内の増幅器その他の周辺
回路、信号処理回路５、輝度信号積分回路９の変
動要因を除去でき、その分だけ被写体輝度測定精
度があがり、露出精度を向上できる。

（第４実施例） さらに第４図ａに示したように撮像素子４の撮
像画面１３の一部１４（図の場合斜線部）を庶光
するとこれは第４図b₁の１水平走査期間T_h内の
初期の一部の時間T_OBになる。第４図b₂に示すよ
うにT_OB内の時刻t_xにおいて輝度信号積分回路９
の入力は撮像素子４の暗黒レベルに相当している
から、この時刻t_xに積分回路９の基準値を演算制
御回路１０にとり込めば撮像素子４から輝度信号
積分回路９までの特性変動をキヤンセルすること
ができる。

（第５実施例） 通常この暗黒部は光学的黒部分と呼ばれ撮像素
子内に予め設けられていることが多く、クランプ
（直流分再生）回路の基準レベルに使われるため、
このクランプレベルを積分の基準にしてもよい。
このようにすれば第４実施例よりも一層簡単な構
成で同様の効果を得る事ができる。

（第６実施例） 尚、以上の実施例では積分回路を介して時刻
t₁₀₁での暗黒画像の信号と時刻t₈での撮像積分信
分との差分を得る為に演算制御回路１０を用いて
いるが、時刻t₁₀₁での信号をホールドするホール
ド回路を設け、このホールド回路の出力と積分回
路の出力の差分を得る差動増巾器を用いて構成す
る事も可能である。

（効果） 以上説明した如く本発明によれば撮像素子又は
周辺回路の温度変動等に起因する信号のレベル変
動を減少させることができ、露出制御等の制御を
高い精度で行なうことができる。

また、本発明によれば、特に第１の期間及び第
２の期間を１フイールド期間内に設定することに
よつて、フイールド内時間で適正な露光制御を行
なうことができ、これによつて迅速な露光制御を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の撮像装置の構成例図、第２図
はその動作タイミングチヤート、第３図は積分回
路の構成例図、第４図は本発明の第４実施例を説
明する図である。 ４……撮像手段としての撮像素子、１０６……
積分手段としての積分回路、１０７……基準レベ
ル形成手段としてのサンプルホールド回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体を電気的像信号に変換する撮像手段
   と、 上記撮像手段の撮像出力を積分するとともに、
   積分開始レベルを、上記撮像手段を遮光した状態
   における撮像素子出力にほぼ相当する所定の基準
   レベルに設定することができる積分手段と、 この積分出力に基づいて上記撮像手段の露光量
   を制御する露光量制御手段と、 上記積分手段の積分動作及び積分開始レベル設
   定動作を制御するための制御手段とを備え、 この制御手段は、１フイールド期間を積分動作
   を行わせる第１の期間と、積分動作を停止して蓄
   積された信号を読み出す第２の期間とに分割し、
   上記第１の期間を有為な積分出力を得るために必
   要な時間とするとともに上記第２の期間を少なく
   とも上記露光量制御手段における積分出力取出し
   に必要な時間を含むように設定し、 上記積分手段の積分動作に先立つて積分開始レ
   ベルを上記所定の基準レベルに設定することを特
   徴とする撮像装置。