JPH0715653A - カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】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
得ることが可能であり、更に、画質の劣化も少ない撮像
が可能なカメラを提供する。 【構成】非破壊読み出し型固体撮像素子ＣＭＤ２の光電
変換出力を第１のタイミングで読み出した出力に基づく
撮影条件設定用の情報を得るメモリ６と、同撮像素子Ｃ
ＭＤ２の光電変換出力を上記第１のタイミングとは異な
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
画像情報を得るメモリ５と、上記タイミングをコントロ
ールするメモリコントローラ８を備えたことを特徴とす
る。

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。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。

【０００３】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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、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。

【０００５】本発明は、上述の不具合を解決するために
なされたものであり、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を提供することを目的とする。

【０００６】

【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の光電変換出力を第１の
タイミングで読み出した出力に基づく撮影条件設定用の
情報を得るための第１の手段と、同撮像素子の光電変換
出力を上記第１のタイミングとは異なる第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第
２の手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】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う。ま
た、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。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、本発明の第１実施例を示すカメラのブロッ
ク構成図である。本実施例のカメラは、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ＧA
F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。

【０００９】本実施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ＭＯＳ ＦＥＴに類似した固
体撮像素子であるＣＭＤ(CHARGE MODULATION DEVICE)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第２の手段であって、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ＡＦ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
を得るための第１の手段であって、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。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。

【００１０】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第１の
手段である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第２の手段である記録用画像露出制
御回路１１とに入力される。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１２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１
０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。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。

【００１１】次に、上記ＣＭＤ２の構造等について図２
〜図５により説明する。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Ｆ
ＥＴと類似している。そして、ゲートはドーナツ型のＰ
ＯＬＹ−Ｓｉ、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。

【００１２】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。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。

【００１３】次に、上記ＣＭＤを実際のイメ−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。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。

【００１４】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。
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。

【００１５】次に、以上のように構成された本実施例の
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−トと図７の撮像画面を示す図等を用いて
説明する。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。

【００１６】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。

【００１７】そこで、本実施例のものでは、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
ＧAF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。

【００１８】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Ａ
ＦエリアＧAF上のＡＦ用画像に対しては、リセットは上
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ＧAFの左側か
ら画素単位で読み出される。

【００１９】上記図６のタイムチャ−トは、上記各読み
出しタイミングを示すタイムチャ−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。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
のタイミング） 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。

【００２０】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
読み出しの後、ＡＦエリアＧAFの画像データの読み出し
が行われる。

【００２１】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
データを抽出することになる。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、ＥＶＦ
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。

【００２２】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。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Ｓ
１０５以降の処理に進む。

【００２３】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。

【００２４】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。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。

【００２５】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Ｓ
１０６にジャンプし、重ならない場合は、ステップＳ１
１０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−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。 Ｔ3 ＋ＴAF＋Ｔ1 ≧ＴK ステップＳ１１０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Ｓ１
１１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。

【００２６】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Ａ
Ｆ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。 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。

【００２７】なお、前記図６のタイムチャ−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。

【００２８】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。

【００２９】以上、説明したように本実施例のカメラに
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。

【００３０】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。

【００３１】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。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。

【００３２】次に、上記第１実施例の変形例のカメラつ
いて説明する。本変形例のカメラは、前記図１の第１実
施例のものに対して、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。

【００３３】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第２の手段
である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第１の手段であるＡＦエリア
露出制御回路１０に取り込まれる。そして、前記第１実
施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。

【００３４】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、前記第１実施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。

【００３５】次に、本発明の第２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。本実施例の
カメラは、前記第１実施例のカメラに対して、撮像素子
としてＣＭＤ２を用いる等、図１に示すブロック構成は
同一とするが、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点が異なるものである。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、
ＡＦエリア露出制御回路１０は、上記各ＡＦ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。

【００３６】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−トである。本図
における符号は、前記図６のタイムチャ−トで示したも
のと同一とする。但し、露光時間ＴAF1 ，ＴAF2 ，ＴAF
3 は、各対応ＡＦエリアに対する最適露光時間を示すも
のとする。なお、各ＡＦエリアのリセット時間は前述し
たように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ＡＦエリアのリセットはリセット時間Ｔ
3 にて同時に行われる。

【００３７】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ＴAF1
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Ｇ
AFC 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ＧAFC の露光時間は、上記時間Ｔ
AF2 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。

【００３８】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
み出しよりも早い時間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 ＋Ｔ
AF3 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。

【００３９】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。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が、該図１３のステップＳ２０１
〜Ｓ２０５、更に、ステップＳ２０９の処理は、前記図
８の第１実施例の処理と同一の処理であり、その説明は
省略する。但し、ステップＳ２０５におけるＡＦ用画像
データの取り込み処理は、本実施例のものでは、前記３
つのＡＦエリアＧAFL ，ＧAFC ，ＧAFR に対する画像デ
ータが取り込まれることになる。

【００４０】読み出し処理が２回目になり、ステップＳ
１０１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 ，ＧAF
R の画像データからそれぞれの最適露光時間ＴAFを算出
する。ステップＳ２０７で上記最適露光時間ＴAF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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】次に、図１４，１５を用いて、本発明の第
３実施例を示すカメラについて説明する。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。

【００４５】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手段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。

【００４６】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。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、１／６０
ｓｅｃ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１
５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。

【００４７】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手
段１１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。

【００４８】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。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。

【００４９】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。

【００５０】具体的には、ＡＦ制御手段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、その結果に応じてモータ１３に制御
信号を送りフォーカスレンズ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。

【００５１】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。

【００５２】次に、上記第３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。

【００５３】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。この時もオース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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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）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。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。

【００５７】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。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。

【００５８】前記第３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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】

【発明の効果】上述のように本発明のカメラは、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。

【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のカメラに適用されるＣＭＤの拡大平
面図。

【図３】上記図１のカメラに適用されるＣＭＤの拡大断
面図。

【図４】上記図１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のカメラに適用されるＣＭＤの回路
図。

【図６】上記図１のカメラのＣＭＤ読み出し処理のタイ
ムチャ−ト。

【図７】上記図１のカメラの撮像画面を示す図。

【図８】上記図１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】上記第１実施例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２実施例のカメラのＣＭＤ読み出
し処理のタイムチャ−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３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−ト。

【符号の説明】

５ …………………第２メモリ（第２の手段） ６，２２ …………第１メモリ（第１の手段） １０，２０…………ＡＦエリア露出制御回路（第１の手
段） １１，２１…………記録用画像露出制御回路（第２の手
段） Ｔ3 ＋ＴAF，Ｔ3 ＋ＴAF1，Ｔ3 ＋ＴAF3…………………
ＡＦ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 吉田 英明 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 (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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】当該非破壊読み出し型固体撮像素子の光電
   変換出力を第１のタイミングで読み出した出力に基づく
   撮影条件設定用の情報を得るための第１の手段と、 同撮像素子の光電変換出力を上記第１のタイミングとは
   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ための第２の手段と、 を備えたことを特徴とするカメラ。