JPS63115472A - 撮像装置及び撮像素子の駆動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撮像装置、特に撮像素子の出力を用いて露出制
御を行う撮像装置及び該撮像素子の駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来撮像装置の露出制御を行うに際しては撮像素子とは
別の測光専用の素子の出力を用いて露出制御を行う第１
の方法と、撮像素子の出力を用いて露出制御を行う第２
の方法とが知られているが、第１の方法においては撮像
素子と測光専用の素子との特性の違いや、画素子に入射
する光束の状態の違いにより誤差が生じ、高精度の露出
制御を行うことが出来ないという問題点があった。

また、第２の方法においては一般に撮像素子の出力のダ
イナミックレンジが狭いために、例えば該素子の出力を
用いてサーボにより露出制御を行う場合には露出制御の
完了までの時間が長くなるという問題点があった。

そこで、前述の第１の方法とを組み合わせて露出制御の
完了までの時間を短かくし、かつ高精度の露出制御を行
うことが出来る露出制御方法が例えば特開昭５９−１９
４５７４号として知られている。

〔発明の解決しようとする問題点〕

しかしながら従来の技術においては第２の方法よりも短
い時間で露出制御を行うことが出来るものの、更に短い
時間にてかかる制御を行うためには不充分であった。

本発明は更に短い時間で露出制御を行うことが出来る撮
像装置を提供することを目的とする。

また本発明はかかる目的を達成するための機能を備えた
撮像素子の駆動装置を提供することをその他の目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するために、本出願の第１の発明に依
れば、測光専用素子の出力に応じた露出調節状態におけ
る撮像素子の出力を用いて露出制御を行う撮像装置であ
って、該撮像素子の撮像面上の露出制御に用いる所定部
分と、該所定部分以外の部分とで読み出し速度を変化さ
せる制御手段を有する。

本出願の第２の発明に依れば、撮像素子から信号を読み
出す読み出し手段、該撮像素子の所定部分と該所定部分
以外の部分とで、前記読み出し手段の読み出し速度を変
化させる第１の手段、前記所定部分を外部からの指令に
より変化させる第２の手段とを有する。

〔作用〕

上記構成に於いて第１の発明に依れば、露出制御に用い
る所定部分以外は高速で読み出されるので、極めて高速
かつ高精度に露出制御を行うことが出来る。

また、第２の発明に依れば、撮像素子の所定部分を他の
部分とは異なる速度で読み出せ、かつ該所定部分を変化
させることが出来る。

（実施例〕 以下図面を用いて本発明の実施例について詳述する。

第１図は本発明の一実施例の撮像装置のブロック図であ
り、第２図は該撮像装置の光学系を示す斜視図である。

第１図を説明する前にまず第２図を用いて斜視図につい
て説明する。第２図において１０は絞りリング、１１は
絞り羽根、１２はリング１゜に固定された突出部材で長
孔１２ａを有している。１３は絞り制御アームでビン１
３ａを有し′ている。１４は絞り駆動モータでその駆動
軸１４ａは制御アーム１３に固定されている。１５はハ
ーフミラ−１１６はシャッタ羽根、１７はシャッタ駆動
モータでその駆動軸１７ａはシャッタ羽根１６に固定さ
れている。１８はフレーム転送型ＣＣＤや撮像管ＭＯＳ
イメージセンサ等の撮像素子、１９は５ＰＣＣｄＳ等の
応答性、特に読み出しの応答性が優れた測光手段として
の測光素子である。

絞り駆動モータ１４の駆動力は制御アーム１３、ピン１
３ａ、長孔１２ａを介して突出部材１２に伝達され、絞
りリング１ｏを回転させる。

絞りリング１０の回転により絞り羽根１１が駆動し開口
面積が制御される。絞り開口を通した被写体光はハーフ
ミラ−１５によりその一部が測光素子１９に投射される
と同時にＣＣＤ１８面上に結像される。又、シャッタ羽
根１６はＣＣＤ１８への照射を禁止し、スミアの発生を
防止する。

このような機構の制御に好適な回路例を第１図に示す。

第１図中第２図と同じ番号のものは同じ要素を示す。１
は撮像光学系、２は絞り手段であって第２図示の絞りリ
ング１０．絞り羽根１１等から成る。５はＣＣＤ１８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、６は信号処理回路に於いて適宜形成
された輝度信号を積分し、フィールド毎にサンプルホー
ルドする積分回路である。７は誤差増巾回路であって積
分回路６の出力を所定の基準電圧源８の電位Ｖｒｅｆと
比較し、その誤差信号をスイッチ回路９に入力する。ス
イッチ９は共通接点ｄと３つの切換接点ａ　”−ｃを有
し、後述の制御回路１１１の制御出力Ｘ２のレベルに応
じて切換接点の１つと共通接点とを接続する。１００は
この共通接点に接続された絞り駆動コイルであって共通
接点ｄに印加される電圧レベルが大きい程絞り２を絞り
込むように駆動する。

尚、コイル１００に電流が流れない時には絞りは全開状
態となる。１１２はシャッタダイヤル等の秒時設定回路
であって、ロータリーシャッタ１６に於ける開角量即ち
シャツタ秒時Ｔｖを指定する。１１３は演算回路であっ
て、このシャツタ秒時Ｔνと測光素子１９の出力即ち輝
度情報ＢＶとを演算することによって絞゛り情報ＡＶ、
を出力する。１１４はこの演算出力ＡＶ、を後述のタイ
ミング信号形成回路１１１の制御出力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。

２０はゲート回路、２１は記録回路であって、ゲート回
路２０は制御回路１１１の制御出力Ｘ３によって開成期
間及びそのタイミングを制御される。

制御回路１１１は絞りの制御手段として機能し、レリー
ズ信号を形成する為のレリーズ回路２２の出力及び同期
信号を形成する為の同期回路１１７の出力を夫々入力し
、第５図示のような制御出力Ｘ１〜Ｘ、を出力するもの
である。尚、本実施例ではハーフミラ−１５の反射光の
一部をファインダー光学系２４に導く為のハーフミラ−
２３を有している。

次にクロック発生回路３５、制御回路１１１の内部の構
成について説明する。

第３図はクロック発生回路３５の内部の構成を示すブロ
ック図である。第３図において１００はＯＲゲート１０
７出力パルス数を計数するカウンタで制御回路１１１か
らのデータバスＤｏ−０３の値をオアゲート１０６の出
力するＬＯＡＤパルス１２０によってＬＯＡＤＬ／、こ
の値を初期値としてＲＳ−フリップフロップ（ＲＳ−Ｆ
Ｆ）１０３の出力するｅｎａｂｌｅ信号１２１がハイレ
ベルのとき計数する、ＵＰ−ＣＯＵＮＴＥＲである。１
２２はカウンタがフルカウントになったとき発生するキ
ャリー信号である。このカウンタはＣＣＤ１８の垂直方
向画素数分を計数するに十分な容量をもっている。即ち
本実施例においてはＣ０Ｄ１８の垂直方向画素は２５０
であり、該カウンタはカウント値が２５０になったとき
にキャリー信号を発生する。１０１はＣＣＤ１８に蓄積
された電荷を垂直方向に転送し、ＣＯＤをクリアする為
のタイミング信号を発生する回路で、１２３に示すＲ５
−ＦＦ１０４の出力するｅｎａｂ　１　ｅ信号がハイレ
ベルのときに転送パルスを発生する。

１０２はＣＯＤに蓄積された電荷を読み出すためのタイ
ミング信号を発生する回路で、１２４に示すＲ５−ＦＦ
１０５の出力するｅｎａｂｌｅ信号かハイレベルのとき
に転送パルスを発生する。

尚本実施例に用いられるＣＣＤ１８の構造の一例につい
て第４図を用いて説明する。

第４図において２００はＲ，Ｇ、Ｂ３原色のストライブ
フィルタが設けられた撮像部であり、該撮像部において
光電変換がなされて、入射光量に応じた電荷が各画素に
蓄積される。２０１〜２０３は該撮像部２００から転送
される映像信号を読み出すための水平転送レジスタであ
る。

尚本実施例においてはＣＣＤ　１８はシャッタ１６の開
放に依り光線が入射し、次にシャッタ１８の閉成した後
に順次水平１ライン毎に水平転送レジスタ２０１〜２０
３に電荷が転送されるが２０１にはＲストライブフィル
タが設けられた画素にて蓄積された電荷、２０２にはＧ
ストライブフィルタが設けられた画素にて蓄積された電
荷、２０３にはＢストライブフィルタが設けられた画素
にて蓄積された電荷という様に第３図のφｓｌ、φｓ２
に示すパルスによってふり分けられて転送される。

また２２０はドレインであり、発生回路１０１により発
生される転送パルス発生時において転送されずに水平シ
フトレジスタ２０１〜２０３に残った電荷があふれ出し
た際に流れ込む様に配置されている。

尚上述の撮像部２００には第３図に示した転送パルスφ
ｖ１水平レジスタ２０１〜２０３には第３図に示した転
送パルスφＭｌ〜φＨ３及びφＳ＋＋φ３２が供給され
ている。

またこれらのパルスを発生させる回路はカウンタ回路の
組合せにより可能であって、詳細についての説明はここ
では省く。

１０３はＯＲゲート１０６のハイレベルの出力によりセ
ットされ、カウンタ１００のキャリー信号１２２の立上
がりによりリセットされるＲ５−ＦＦ、１０４，１０５
は制御回路１１１からのそれぞれＷＲＯ，ＷＲＩのハイ
レベルの出力によってセットされ、キャリー信号１２２
の立上がりによりリセットされるＲ３−ＦＦである。

１０７〜１１２はクリア転送パルス発生回路１０１と読
み出しパルス発生回路１０２から出力されるタイミング
の異なるパルスの論理和をとって出力するＯＲゲートで
あり、それぞれ前述の様にＣＣＤ１Ｂに接続される。

次に上述の様に構成された実施例の動作について説明す
る。

第５図のタイミングチャートに基づき第１図示回路の動
作につき説明する。

不図示の電源スィッチをＯＮＬ、た後で時刻ｔ１に於い
て不図示のレリーズボタンを押すとレリーズ回路２２か
ら所定時間のパルスが出力される。

この直後の時刻ｔ２に於いてタイミング信号形成回路１
１１の出力Ｘ、はローレベルとなるので、５ＰＣ１９の
出力ＢＶ及び予め設定されたシャツタ秒時Ｔｖとにより
演算される絞り値ＡＶ、が時刻ｔ２でホールドされる。

尚、この段階までは制御出力Ｘ２のレベルはν、なので
絞りは全開状態にある。従ってファインダーは明るいの
で焦点調整や構図等の設定が行い易い。

又、絞り値ＡＶ、がホールドされた直後の時刻ｔ３に於
いてタイミング信号形成回路１１１より出力される制御
出力Ｘ２が第５図示の如くレベルＶ、になるのでスイッ
チ９の接点すとｄとが接続され絞り２は全開状態から絞
り値ＡＶ、に向けて絞り込まれる。そして絞りの制御に
必要な時間の最長時間より若干長い時間が経過すると（
時刻ｔ５）、タイミング信号形成回路１１１より出力さ
れる制御出力Ｘ２は第３図示のようにレベルν３となる
のでスイッチ９の接点ｄとＣとが接続し絞り２は誤差増
巾回路７の出力ＡＶ２に応じてサーボ制御される。

従ってこの段階で絞りは高い精度で光量制御できるよう
になる。しかも立ち上がりも極めて速くシャッタチャン
スを逃す事もない。即ち時刻ｔ５に於いて誤差増巾回路
の出力ＡＶ、で絞りのサーボ制御が行われると、絞り値
はＳＰＣの出力により既に目標値にほぼ達しているので
微かな時間で正確な絞り込み測光による絞りの制御が達
成される。その後同期信号に同期して１画面分の期間だ
け制御出力Ｘ、がハイレベルとなり、ＣＣＤからの読み
出し出力はゲート２０を介して記録回路２１からヘッド
２５に導かれて記録される。

本実施例においては時刻ｔ５から時刻ｔ６の間に絞りを
サーボ駆動しているがこの間においてはＣＣＤ１８の駆
動速度をその他の場合に比して、高速化している。した
がって、よりサーボ制御を高速にて行える。また時刻ｔ
、から時刻ｔ６の間に絞りをサーボ制御する代わりに絞
りを制御せずに設定されたシャツタ秒時に対して補正す
る様にして制御する様にしてもよい。

その後制御出力Ｘ２は再びレベルυ１になるので絞りは
再び開放状態になりファインダーは明るくなる。

次に前述の時刻ｔ５と時刻上〇の間に行われるＣ０Ｄ１
８からの読み出しの制御について第６図を用いて説明す
る。

まず不図示のレリーズスイッチがオンされてから第５図
に示したｔ、の時刻までの動作について説明する。

不図示のレリーズスイッチがオンされ、レリーズ回路２
２からレリーズ信号が出力されるとＳＩから８２へフロ
ーは分岐し、まずスイッチ回路９のｄ−ｃ間をオンしく
Ｓ　２）　、サンプルホールド回路１４の出力に応じて
絞りが駆動されるまで一定時間待つ（Ｓ３）、尚Ｓ２に
おいては端子ＷＲＯをハイレベルとし、ＤＯ〜Ｄ３をＯ
にセットすることにより、転送パルスカウンタ１００に
「０」がロードされＲ５−ＦＦ１０３゜１０４がセット
される。したがってクリア転送パルス発生回路１０１に
より前述のφＶ等のパルスが出力されＣＣＤ　１８はク
リアされる。

次に後述するフラグがセットされているか否かを判別し
くＳ５）、フラグがセットされていない場合には時刻ｔ
ｓに示すタイミングにてシャッタ１６を設定されたＴｖ
値だけ開＜　（Ｓ７）。

続いて制御回路１１１は端子ＷＲＯをハイレベルとして
、ＤＯ〜Ｄ３にｒ１５０Ｊをセットする（Ｓ−９）。

したがってＲ３−ＦＦ１０４の入力端子Ｓにハイレベル
の信号が入力されるとともにり。

〜Ｄ３にて設定される１５０のデータが転送パルス計数
カウンタ１００にロードされる。

Ｒ３−ＦＦ１０４が次のクロック信号にてセットされた
ことに応じてクリア転送パルス発生回路１０１が動作を
開始し、前述のφＶ等のパルスを発生する。この間は通
常よりも高速の垂直転送が行われる。ここでφ９が１０
０パルスに達すると、転送パルス計数カウンタ１００の
計数値が２５０となり該カウンタ１００からキャリー信
号が出力される。

該キャリー信号に応じてＲ３−ＦＦ１０４゜１０５はリ
セットされ、転送パルスの発生は一旦停止する。次いで
制御回路１１１はかかるキャリー信号により転送終了と
判断してＳｌｌからＳ１３ヘフローは進む。３１３にお
いてはスイッチ９のｄ−ｃ間をオンする様に制御し、次
いで制御回路１１１は端子ＷＲＩをハイレベルとしてＤ
Ｏ〜Ｄ３に２００Ｈをセットする（Ｓ１５）。

したがってＲ３−ＦＦ１０５の入力端子Ｓにハイレベル
の信号が入力されるとともにＤＯ〜Ｄ３にて設定される
２００Ｈのデータが転送パルス計数カウンタ１００にロ
ードされる。

Ｒ３−ＦＦ１０５が次のクロック信号にてセットされた
ことに応じて読み出しパルス発生回路１０２が動作を開
始し、前述のφＶ等のパルスを発生する。読み出しパル
ス発生回路１０２の発生するパルスは通常の読み出しパ
ルスであるので撮像部２００の信号は水平シフトレジス
タ２０１〜２０３から読み出され、読み出された信号は
前述の様に第１図に示した積分回路６によフて積分され
た後、誤差増幅器で増幅され、コイル１００に電流が流
れて絞りが微調整される。尚この場合Ｓ９．Ｓｌｌにお
いて１００ライン分の映像信号はドレイン２２０に捨て
られているので画面中央の５０ライン分の映像信号がか
かる調整に用いられる。

ここでφ９が５０パルス出力されると転送パルス計数カ
ウンタ１００の計数値が２５０となり、該カウンタ１０
０からキャリー信号が出力される。該キャリー信号を検
出することによりかかる読み出しが終了したことが検出
された際にはフローはステップ５１７から３１９に進む
。

ステップＳ１９．Ｓ２１は先に説明したステップＳ９．
Ｓｌｌと同様であるので説明を省略する。

以上の様に撮像部２００の転送が全て終了すると、Ｓ２
３においてフラグがセットされフローはＳ５に戻り、次
にフローはＳ５からＳ３０に分岐する。

Ｓ３０においては端子ＷＲ１がハイレベルとして、ＤＯ
ＮＤＯに「０」をセットする。すると３１５において説
明したのと同様に読み出しパルス発生回路１０２が動作
を開始し、撮像部２００から通常の読み出しが開始され
るとともに３３２において記録ゲート２０が開かれ、記
録回路２７により１画面分の映像信号の記録が行われる
。

尚上述の様に本実施例においては５ＰＣ１９により測光
を行い、絞りを予め制御した後に所定のシャツタ秒時の
間シャッタを開いてその間に蓄積される撮像素子の信号
を読み出し、該信号に応じて露出制御を行うに際して、
露出制御に用いない部分の撮像素子の信号を高速に読み
出して捨てているので撮像素子の出力が一定となる様に
極めて正確に制御出来るとともに、レリーズ回路２２か
らレリーズ信号が出力されてから実際の画像記録が行わ
れるまでのタイムラグを極めて小さく出来る。

また本実施例のクロック発生回路３５の第３図に示す構
成においてはクリアパルス発生回路１０１の出力するパ
ルス読み出しパルス発生回路１０２の出力するパルス、
いずれのパルスの数を計数するに際しても同じ計数カウ
ンタ１００を用いているので構成が極めて簡単なものと
することが出来る。

また計数カウンタ１００をプリセッタブルカウンタとし
、クロック発生回路外部からプリセットする様にクロッ
ク発生回路３５を構成したので、本実施例の様に撮像素
子の画面中央部以外の任意の部分の信号を極めて短時間
に読み出すことが出来、また読み出すべき部分の大きさ
も自由に外部から設定することが出来る。これによって
かかるクロック発生回路は露出制御においても例えば評
価測光等の用途にも使用することが出来る。

本実施例では転送パルス計数の為のカウンタとしてアッ
プカウンタを用いたが、これはもちろんダウンカウンタ
としてもよい。この場合は転送したいパルス数そのもの
の値をブリワードすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本出願の第１の発明に依れば測光専用
素子の出力に応じた露出調節状態における撮像素子を用
いて露出制御を行うに際して該撮像素子の露出制御に用
いる所定部分と、該所定部分以外の部分とで読み出し速
度を変化させているので、例えばレリーズが行われてか
ら実際に撮像が行われるまでのタイムラグを極めて小さ
く出来る。

また本出願の第２の発明に依れば、撮像素子の駆動装置
において撮像素子上の任意の部分の信号を所望の速度で
得られるので、非常に広い範囲、例えば該撮像素子の所
定部分の出力を用いた露出制御等に応用することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の撮像装置のブロック図、 第２図は第１図に示した装置の光学系を示す斜視図、 第３図は第１図に示したクロック発生回路３５の詳細を
示すブロック図、 第４図は第１図に示した撮像素子であるＣ０Ｄ１８の構
成を示す平面図、 第５図は本発明の実施例の動作を説明するためのタイミ
ングチャート、 第６図は第１図に示した制御回路１１１の動作を説明す
るフローチャートである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）測光専用素子の出力に応じた露出調節状態におけ
   る撮像素子の出力を用いて露出制御を行う撮像装置であ
   って、該撮像素子の撮像面上の露出制御に用いる所定部
   分と、該所定部分以外の部分とで、読み出し速度を変化
   させる制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
2. （２）前記露出制御に用いる所定部分範囲は調節手段に
   より外部から変化させられることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の撮像装置。
3. （３）撮像素子から信号を読み出す読み出し手段、該撮
   像素子の所定部分と該所定部分以外の部分とで前記読み
   出し手段の読み出し速度を変化させる第１の手段、前記
   所定部分を外部からの指令により変化させる第２の手段
   とを有する撮像素子の駆動装置。