JPS60226282A - 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】 （技術分野） 本発明は高精度の露出制御が可能な撮像装置に関するも
のである。

（従来技術） 従来この種の装置を用いて被写体を静止画撮影しようと
する場合、撮像素子の応答範囲が極めて狭いため、非常
に高精度の露出制御が要求される。一方この種の装置に
おいてＴＴＬの光学ファインダーを用いる場合ファイン
ダー内の画面を明るくする為に撮影直前まで絞りを開放
状態にしておく事が望ましい。

従って開放絞り状態では撮像素子とは別の、よりダイナ
ミックレンジの広い測光素子により測光を行ない、撮影
開始に伴ってこの測光データに基づき露出制御を行なわ
せれば極めて速く露出制御を完了する事ができる。

ところが、開放絞り状態で得られた測光情報は実際の撮
影時の絞り状態における測光情報と誤差を有するもので
ある。

前述のようにダイナミックレンジの狭い撮像素子におい
てこの誤差は無視し得ないものである事が確められた。

又、このような開放絞りにおける測光データと実絞りに
おける測光データとの誤差を解消する為に実際の撮影を
行なう直前に絞りとシャッタを夫々実際の値で駆動し、
この時の測光値に基づき正確な露出データを得るように
する事も考えられるが、応答性が極めて悪くシャッター
チャンスを逃す事が多い。

（目　的） 本発明は従来装置のかかる欠点に鑑みてなされたもので
あり、撮影準備に要する時間を最小限にとどめながら撮
影時とほぼ等しい露光条件で撮像素子を作動させる事に
よシ高精度の露出制御を為し得る装置を提供する事を目
的とする。

第１図は本発明の撮像装置の機械的構成を表わした断面
図である。第１図において２１は回動可能なミラー、２
２はＣＣＤ等の撮像素子、２３は視感度補正されたシリ
コンフォトセル（８ＰＣ）等の測光素子である。第１図
を参照し、まず初めにミラー２１がミラーダウン位置２
１ａにあるときの光路の様子を説明する。撮像レンズ２
４、絞υ２５を通過した光はミラー２１によってピント
グラス２６上に結像する。

ピントグラス２６上に結像した光学像はさらにハーフミ
ラ−２７、ペンタプリズム２０．接眼レンズ２８を通り
、ファインダ一部２９より目視可能となる。

又、ハーフミラ−２７によって一部反射された光は測光
素子２３に入射する。

又、ミラー２１がミラーアップ位置２１ｂにあるときに
は撮像レンズ２４、絞り２５を通過した光は、ミラー２
１がミラーアップ位置２１ｂにある為、シャッター３０
により遮光されなければ１００％撮像素子２２上に到達
する。

尚、シャッター３０は後述の如く羽根８１゜Ｓ２より成
るフォーカルブレーンシャッターとして構成されている
。

第２図は本発明の撮像装置の構成例を示す図である。

尚、第２図中第１図と同じ番号のものは同じ要素を示す
。１は撮像素子２２の出力信号中の輝度成分や色成分に
対し各種補正を加える為の信号処理回路、２はゲート回
路、３は記録装置であって、ゲート回路２はシーケンス
コントローラ１４の制御出力Ｘ２によって開成期間及び
そのタイミングを制御される。４は撮像素子２２を駆動
する為のドライバー回路、５はドライバー回路に各種タ
イミング信号を供給すると共に垂直同期信号を形成する
クロックジェネレーター、６はシーケンスコント鴛−ラ
１４の出力Ｘ６及び後述のサンプルホールド回路１０の
出力により夫々動作制御、絞り値の制御を行なう絞り駆
動回路、７はシーケンスコントローラ１４の出力Ｘ５．
Ｘ５及びシャツタ秒時設定回路８の出力に応じて夫々動
作制御、露出時間制御を行なうシャッタ駆動回路である
。このシャッタ駆動回路及び絞り駆動回路により露出制
御手段が構成される。尚、シャッタ羽根Ｓ１．Ｓ２は夫
々Ｘ５゜Ｘ５によシ動作制御される。８はダイヤル等か
ら成るシャッター秒時設定回路であって、シャッター３
０に於けるシャッター秒時Ｔｖを指定する。

９は演算回路であって、このシャッター秒時Ｔｖと測光
素子２３の出力即ち輝度情報Ｂｖ１又は積分回路１１の
出力ＢＹ２とを選択的に演算することによって夫々絞り
情報Ａｙ１　、　ＡＶ２を出力する。

１０はこの演算出力Ａｙ　１　＊　Ａｖ　２を後述のタ
イミング信号形成回路１４０制御出力Ｘ１のタイミング
でサンプリングし、記憶する為の記憶手段としてのサン
プルホールド回路である。１１は信号処理回路に於て適
宜形成された輝度信号を１垂直期間分積分する事により
露出制御情報を形成する積分回路である。１２はスイッ
チ回路であって測光素子の出力１３ｖｔ又は積分回路１
１の出力ＢＹ２を演算回路９に選択的に入力する。又、
スイッチ回路１２は制御出力Ｘ３がＬレベルのときａ側
に、Ｈレベルのときｂ側に接続される。

１３は蓄積時間制御手段としての蓄積時間制御回路であ
ってシーケンスコントローラ１４Ｋｊり動作制御され、
シャツタ秒時設定回路８の出力に応じて撮像素子２２に
供給されるパルスを制御する事により撮像素子２２にお
ける蓄積時間を制御する為の回−路である。

１４はシーケンスコントローラであってレリーズ信号を
形成する為のレリーズ回路１５の出力、同期信号を形成
する為のクロックジェネレータ５の出力を夫々入力し、
第３図示のような制御出力Ｘ１〜Ｘ８を出力するもので
ある。

２９はミラー駆動回路であってシーケンスコントローラ
１４からの出力Ｘ８によりミラー位置を制御する。

第２図（ｂ）は撮像素子２２の構成の一例を示す図で本
実施例ではフレームトランスファー型ＣＣＤの例につき
述べる。

１６け受光部、１７はメモリ一部、１８は水平シフトレ
ジスタ、１９は出力アンプである。

又、ＯＦＤは受光部１６中に設けられたオーバーフロー
ドレインであって例えば特公昭５１−２２３５６号公報
に示されるようなものであれば良い。即ち、受光部を構
成する垂直方向のシフトレジスタ間に所定のポテンシャ
ルバリアを介して設けられるものである。

又、≠１．φ２は夫々受光部１６、メモリ一部１７の電
荷を第２図（ｂ）に示すように垂直転送する為のシフト
パルス、≠３はメモリ一部１７から１行ずつ垂直転送さ
れて来た電荷を水平方向に転送する為のシフトパルスで
ある。

次に第３図のタイミングチャート、及び第４図を参照し
ながら第２図（ａ）、（ｂ）に示した構成の動作につき
説明する。

尚、第４図は撮像素子２２とシャッター３０の羽根８１
．８２の動きを説明する為、これらをレンズ側から見た
図である。

先ず不図示の電源スィッチがＯＦＦの状態ではレリーズ
信号はＬレベルとなっている。従って、回路１４の出力
Ｘ、、Ｘ８はＬレベルとなっている。

Ｘ６がＬレベルの時、絞り駆動回路６は絞りを開放状態
とする。

又、Ｘ８がＬレベルの時、ミラー駆動回路はミラー２１
をダウン位置２１ａ（第１図）に保持している。

又、このときＸ５．Ｘ；け夫々Ｌレベルの為羽根８１．
８２は第４図（ａ）に示す如く夫々「左位置」、「中央
位置」Ｋある。従ってこの時点では撮像素子２２は遮光
状態にある。

次に不図示の電源スィッチをＯＮすると測光演算回路が
作動し、測光素子２３に入射した光量値ＥＳｖｔ及び、
予めダイヤル等により設定されたシャッター秒時Ｔｖと
を演算し、適切な露出条件を得る為の絞り値Ａｙ１をア
ペックス演算によシ得る。尚、レリーズ回路１５からレ
リーズ信号が得られる時点ｔ１までは測光素子２３への
入射光量に応じてＡｙ値が連続的忙変化している。

又、この電源スイッチＯＮ以降クロックジェネレータ５
からは垂直同期信号ＶＤ等が出力されシーケンスコント
ローラ１４等に入力され、とれにより撮像装置全体の動
作が同期制御される。

又、これに伴ってシフトパルスφ１〜φ３が第３図示の
如く供給され、撮像素子２２における画像を標準テレビ
ジョン周期で読み出す。

次いで時刻ｔ４でレリーズスイッチ等をＯＮする事によ
ってレリーズ回路１５に於てレリーズ信号を形成すると
出力Ｘ、　、Ｘ、がＨレベルとなると共に出力Ｘ１がハ
イレベルとなる。これにょシサンプルホールド回路１ｏ
は時刻ｔ１のＡｙ値をホールドし、絞り駆動回路６は絞
り２５がこの時のＡｙ値である値Ａｖ１になるよう絞り
２５を絞り込み駆動する。

又、ミラー２１はミラー駆動回路２９により電１図示の
ミラーアップ位置２１ｂに移動する。

一方、レリーズ信号に応答して出力Ｘ５′がＨレベルど
なるのでシャッタ羽根ｓ２は第４図（ｂ）の如く「右位
置」に向けて移動開始する。

時刻ｔ２にお込てシャッタ羽根８２　カｒ右位ｔ　Ｊに
移動完了すると、撮像素子２２は非遮光状態と々る。更
に時間が経過し時刻ｔ３に至ると、絞り２５及びミラー
２１は夫々完全にＡｙ　１の状態及びミラーアップ状態
となる。この絞り制御完了時点ｔ３の次の垂直同期信号
界に同期して時刻ｔ４に出力Ｘ４がＨレベルとなシ、そ
の後、シャツタ秒時設定回路８で設定されたＴＶに対応
してＴｉ　”　Ｔｓ　−１／２　ＴＶ （但し、Ｔ８：１垂直期間） だけ経過した時刻ｔ６に蓄積時間制御回路１３よりパル
スが出力され、これに伴ってシフトパルスｆ、が受光部
１６の行数よりも多い数だけ、しかも高速で供給される
。

これによって、受光部１６内の電荷はメモリ一部１７と
の境界近傍に集められ、ここでオーハーフｏ−１，、結
果トｔ、てオーバーフロードレインＯＦＤに排出されて
しまう。

この時メモリ一部側にも数行分オーバーフローした電荷
が流入するが実質的に無視−し得る。

従ってこの時刻ｔ５からの垂直転送終了以降次の垂直転
送時点ｔ６までの時間Ｔｏに受光部１６に蓄積された画
像情報が第３図示時刻ｔ６〜ｔ１ｏの１フィールド期間
に第２図（ｂ）に示す出力アンプ１９より出力される。

ここでＴｏ；１／２Ｔｖ　の関係がある。

尚、第２図（ａ）の積分回路１１はこの間、１フイール
ド毎に積分を行なっており、信号Ｖ。の立上りでリセッ
トされる。

又、出力Ｘ３は前記時刻ｔ６〜ｔｉｏの間Ｈレベルとな
るので、この間スイッチ回路１２がｂ側に切換わり、演
算回路は積分回路１１にょるｔ６〜ｔｗｏの間の積分出
力ＢＶ２と、Ｔｖとを演算し、新たな絞り値Ａｙ２を形
成する。又、出力Ｘ１はこの時刻ｔｌＧの直前の時刻ｔ
９に一旦Ｌレベルとなるのでサンプルホールド回路１０
は上述の値Ａｙ２をホールドする。

従って絞り駆動回路６は絞り２５のＡｖ値がＡｙ２にな
るよう絞りを補正する。

即ち１時刻ｔ１における開放測光値ＢＶＩに基づく絞り
値Ａｙ１に対し、時刻１１Ｇにおける実絞り測光値ＢＹ
２に基づく絞り値Ａｙ２を出し直し、絞りを補正するよ
うにしている。

このように本発明では極めて正確な露出制御が可能とな
る。又、実際にシャッター３０を駆動しなくても簡単な
構成で正確な露出制御が可能となる。

又、時刻ｔ６〜ｔ７にかけての垂直転送が終了した直後
の時刻ｔ８において出力Ｘ５がＨレベルとな妙シャッタ
羽根Ｓ１が「中央位置」に移動する（第４図（Ｃ））。

従って撮像素子２２は再び遮光されるのでこの時点にお
けるスミアリングは発生しない。次に時刻ｔｌｏ”−１
１１にかけての垂直転送が終了すると、出力Ｘ５はＬレ
ベルになり羽根Ｓ１は再び「左位置」に移動開始するこ
とにより露出を開始する。その後シャツタ秒時設定回路
８で設定されたＴｖに対応する時間Ｔｏが経過した時刻
ｔ１２において出力Ｘ二がＬレベルとなシャッタ羽根Ｓ
２が「中央位置」如移動開始する。

即ち、第４図（ｄ）の如く、シャッタ羽根Ｓ１より時間
Ｔｏだけ遅れてシャッタ羽根Ｓ２が撮像素子２２を遮光
開始する。これにより時間Ｔｏの露出が行なわれる。

又、時刻ｔ１４において出力Ｘ１．Ｘ、、Ｘ８はＬレベ
ルとなるのでミラーは再びミラーダウン位置２１ａに戻
り、絞り２５は開放状態に戻る。

尚、時刻ｔ１３〜ｔ１４にかけての垂直転送中にも撮像
素子２２け遮光されているのでスミアリングは起こらな
い。と共に、絞り値Ａｙ２による露出絞りが為される。

その後火の信号焉に同期して時刻ｔ１３〜ｔ１４にかけ
て、この正確に露出制御された画像状態がメモリ一部１
７に垂直転送され、次いで時刻ｔ１４〜ｔ１ｓにかけて
シフトパルスφ２．φ３により読み出される。

尚、出力Ｘ２は時刻ｔｉａ〜１１６にかけてＨレベルと
なり、この間ゲート回路２が開くので撮像素子から読み
出され信号処理回路で処理された信号は記録装置に記録
される。

以上の実施例では側光素子としてＳＰＣを挙げたが、こ
れに限らない事は明らかである。又、蓄積時間制御の方
法として受光面内の電荷を一部に集中させてオーバーフ
ローさせ、ドレインに排出させる事により達成している
が１例えば受光面の各画素にゲートを介してドレインを
設け、このゲートを開閉するタイミングを制御する事に
より蓄積時間制御を行なうものであっても良い。

このような蓄積時間制御の方法は例えば米国特許明細書
３，９４４，８１６　号に示されている。

なお説明の都合上撮像素子としてはフレームトランスフ
ァーＣＯＤを仮定したが同様の機能をもつ他の撮像素子
であってもよい事はいうまでもない。

又、本実施例では蓄積時間制御を行なわせた状態で得ら
れた露出情報に基づき絞りの補正を行なっている訳であ
るが、シャッタースピードを補正しても良い事は言うま
でもない。

或いは絞り値とシャッタースピードの両方を補正するよ
うにしても良いものである。

（効　果） 以上の如く本発明によれば光学ファインダーの為に撮影
前は開放絞り状態とするシステムにおいて静止画記録を
極めて素早く行なう事ができると共に、露出状態の制御
を極めて簡単にしかも高速で正確に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の撮像装置の構成をあられした断面図、 第２図（ａ）はその電気回路ブロック図、第２図（ｂ）
は撮像素子の一例を示す図、 第３図はタイミングチャート、第４図（ａ）〜（ｄ）は
撮像素子とシャッタ羽根の関係を示す図である。 ２１・・・回動可能なミラー、２２・・・ＣＣＤ等の撮
像素子、２３・・・測光素子、２４・・・撮影レンズ、
２５・・・絞シ、２６・・・ピントグラス、２７・・・
ハーフミラ−１３０・・・シャッター、１１・・・露出
制御情報を形成する手段としての積分回路、１３・・・
蓄積時間制御手段としての蓄積時間制御回路、６・・・
露出制御手段を構成する絞り駆動回路、７・・・露出制
御手段を構成するシャッタ駆動回路。 出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像手段とは別に設けられ絞り開放状態で測光を行なう
   為の測光素子、 前記撮像手段における蓄積時間を可変制御する蓄積時間
   制御手段、 前記測光素子の出力に基づき、少なくとも蓄積時間制御
   手段による蓄積時間制御を行なわせた状態で前記撮像手
   段の出力から露出制御情報を形成する手段、 前記露出制御情報に基づき前記撮像手段の露出状態を制
   御する露出制御手段とを有する撮像装置。