JP2930313B2 - 電子撮像装置 - Google Patents

電子撮像装置

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JP2930313B2 JP64000641A JP64189A JP2930313B2 JP 2930313 B2 JP2930313 B2 JP 2930313B2 JP 64000641 A JP64000641 A JP 64000641A JP 64189 A JP64189 A JP 64189A JP 2930313 B2 JP2930313 B2 JP 2930313B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はCCD等の固体撮像素子を用いて被写体の像を
撮像入力する電子撮像装置に関する。
[従来の技術] 近時、CCD等の固体撮像素子を用いて被写体の像を電
子的に撮像入力し、その像信号(電子スチル画像)をフ
ロッピーディスクやメモリ・カードに記録する電子撮像
装置が電子スチルカメラとして注目されている。
この種の電子スチルカメラが従来一般的な銀塩フィル
ムを用いたスチルカメラと本質的に異なるところは、所
謂素子シャッタが利用可能な点にある。この素子シャッ
タは、被写体像を光電変換し、その被写体像の光量に応
じた信号電荷を蓄積する固体撮像素子における信号電荷
の蓄積時間を制御することにより実現される。具体的に
は固体撮像素子における信号電荷の蓄積時間を短く設定
することにより高速シャッタが実現され、また上記蓄積
時間を長く設定することで低速シャッタが実現される。
[発明が解決しようとする課題] ところがこの種の素子シャッタを採用した電子撮像装
置にあっては次のような問題がある。即ち、固体撮像素
子によって蓄積される被写体像の光量に応じた信号電荷
はその蓄積時間により制御されるだけである。この為、
固体撮像素子における所定の蓄積時間の経過に伴って信
号電荷の蓄積を終了した後にも、当該固体撮像素子の撮
像面には継続的に被写体像が照射されたままの状態にあ
る。還元すれは適正な像面露光量において被写体像の露
光が行なわれた後にも、露光中と同様な像面照度の被写
体像が固体撮像素子の撮像面にそのまま照射された状態
にある。
このような固体撮像素子の撮像面への露光後における
不要な被写体像の照射は、該固体撮像素子からの信号電
荷の読出し時におけるスミアの発生要因となるもので、
撮像画信号の品質を低下させる原因となる。尚、このス
ミアとは、固体撮像素子の撮像面に照射された光が信号
電荷の読出しの為の転送路に混入して余分な電荷を発生
させたり、或いは素子基板の内部に侵入した光の拡散に
より、被写体像に応じて蓄積した信号電荷への不要な電
荷の混入を生じさせる現象を云う。特に前述した素子シ
ャッタにより固体撮像素子を高速シャッタ動作させてい
る場合、固体撮像素子に所定の信号電荷を蓄積するべく
その像面照度が高くなっているので、上述したスミアの
発生が大きな問題となると云う不具合があった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、スミアの問題を生じることな
く固体撮像素子による素子シャッタによって被写体の像
を高品質に撮像することのできる電子撮像装置を提供す
ることにある。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電
子撮像装置は次の如く構成されている。
本発明の電子撮像装置は、被写体の像を所定の位置に
結像する撮像光学系と、この撮像光学系によって結像さ
れる被写体像の入射光量を調節する光量調節手段と、こ
の光量調節手段により入射光量が調節された被写体像を
観察するためのファインダーと、前記被写体像の結像位
置に設けられて該位置に結像された被写体像を光電変換
し該被写体像の光量に応じた信号電荷を蓄積する固体撮
像素子と、この固体撮像素子による信号電荷の蓄積と蓄
積された信号電荷の読出しとを制御する固体撮像素子駆
動手段と、この固体撮像素子駆動手段により前記固体撮
像素子に蓄積された信号電荷の読出し制御が行なわれる
読出し期間において、前記光量調節手段を駆動して前記
固体撮像素子上に結像される被写体像の光量を前記信号
電荷の蓄積が行なわれる期間の光量よりも少ない光量に
抑制する制御手段と、を具備したことを特徴としてい
る。
また本発明の他の電子撮像装置は、被写体の像を所定
の位置に結像する撮像光学系と、この撮像光学系により
結像される被写体像の入射光量を、撮影時には露出制御
状態に応じた入射光量に調節する光量調節手段と、前記
被写体像の結像位置に設けられて該位置に結像された被
写体像を光電変換し、該被写体像の光量に応じた信号電
荷を蓄積する固体撮像素子と、この固体撮像素子による
信号電荷の蓄積と蓄積された信号電荷の読出しとを制御
する固体撮像素子駆動手段と、この固体撮像素子駆動手
段により前記固体撮像素子に蓄積された信号電荷の読出
し制御が行なわれる読出し期間において、前記光量調節
手段を駆動して前記固体撮像素子上に結像される被写体
像の光量を前記光量調節手段による最小光量値に対応す
る光量まで低下させる制御手段と、を具備したことを特
徴としている。
[作 用] このように構成された本発明の電子撮像装置によれ
ば、固体撮像素子における信号電荷の蓄積時間を制御し
て素子シャッタを実現する際、所定の信号電荷蓄積時間
終了後における固体撮像素子の撮像面への被写体像の照
射光量が低減されるるので、信号電荷の蓄積後における
不本意な光(被写体像)の照射を抑えることができ、不
必要な光の入射(撮像面への照射)によるスミアの発生
を効果的に抑えることが可能となる。この結果、高速シ
ャッタ動作時に多くの像面光量を導入する場合であって
も、スミアの発生を防止してその撮像面信号の品質劣化
を防ぐことが可能となる。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る固体撮
像装置につき説明する。
第1図は実施例装置の概略構成図で、1は被写体の像
を所定の位置に結像する撮像光学系である。この撮像光
学系1は一般的には複数枚の光学レンズにより構成さ
れ、その内部に上記被写体像の入射光量を調節する為の
絞り機構(光量調節手段)2を組込んでいる。
しかしてこの撮像光学系1を介して結像され、上記絞
り機構2により光量調節されて入力される被写体像の結
像位置には固体撮像素子であるCCD3が設けられており、
このCCD3にて上記被写体像が光電変換されて撮像入力さ
れるようになっている。またこの結像系の光路中にはハ
ーフミラー4が設けられ、このハーフミラー4により反
射された入射光の一部をなす被写体像はピントグラス5
上に結像され、ハーフミラー6および接眼レンズ7から
なるファインダー系を介して視認し得るようになってい
る。尚、ハーフミラー6は前記ピントグラス5に結像さ
れた被写体像の一部を測光センサ8に導き、その入射光
量(被写体像の光量)の測定に供するものである。
本装置は上述したようにハーフミラー4を用いた1眼
フレックス方式の光学系を採用し、CCD3により撮像され
る被写体の像をそのままファインダー系を介して確認で
きるように構成されている。
さて前記測光センサ8により受光検知される被写体像
の光量(明るさ)は、測光回路11により測定されてい
る。露光制御回路12はこの測光回路11にて測定された被
写体像の測光値に従って絞り駆動回路13およびシャッタ
駆動回路14をそれぞれ制御し、前記CCD3により撮像され
る被写体像の露出値が適正になるようにする。
即ち、CCD3はその撮像面に結像された被写体像を光電
変換し、その光量に応じた信号電荷を蓄積すると共に、
蓄積した信号電荷を読出すことによって上記被写体像の
撮像を行なう。このようにしてCCD3にて撮像入力された
被写体像の像信号が撮像回路15に与えられ、例えば3原
色の各色成分にそれぞれ分解される等の処理が施され
る。そして記録回路16を介して所定の記録媒体(フロッ
ピーディスクやメモリカード)に記録出力される。
このような撮像系に対して前記絞り駆動回路13は露出
制御回路12の制御を受けて前述した絞り機構2を駆動
し、撮像光学系1を介してCCD3の撮像面に結像される被
写体像の光量が所定の像面照度以下の適正量となるよう
にその光量を絞り込み制御している。つまり絞り機構2
の絞り羽根を駆動してそのアパーチャ開口径を可変制御
し、これによって被写体像の入射光量を調節(抑制)制
御している。
しかしてシャッタ駆動回路14は前記CCD3による信号電
荷の蓄積時間を可変制御することで素子シャッタを実現
するもので、前記露出制御回路12の制御を受けてその動
作が制御されている。このシャッタ駆動回路14による信
号電荷の蓄積時間の制御、つまり被写体像に対する露出
時間の制御は前述した絞り機構2による入射光量の調節
に関連して行なわれるもので、CCD3を含む撮像信号処理
系が持つ撮像能力に応じてその絞り値と露出時間(信号
電荷の蓄積時間)とが所定の関係を満たすようにその制
御が行なわれる。
具体的には、被写体輝度に対する撮像能力Lvは、被写
体輝度BvとCCD3を含む撮像信号処理系の感度Svとの和 Lv=Bv+Sv Bv=log2(B/K) B;被写体の輝度値[ft−L] K;露出校正係数(一般的には1.1〜1.4) Sv=log2(ISO/100)+5 として示される。但し、ISOは撮像信号処理系の感度をI
SOスピードで表現したときの値である。
これに対して前述した絞り値制御と露出時間(信号電
荷の蓄積時間)制御による露出規制能力Evは、絞り能力
をAv,シャッタ能力をTvとしたとき Ev=Av+Tv Av=log2F2 Tv=log2(1/T) F;絞り値 T;シャッタ速度[sec] で示される。前記露出制御回路12は、測光回路11にて測
光された被写体の輝度値Bに応じて、 Ev=Lv (Av+Tv=Bv+Sv) なる関係が得られるように絞り駆動回路3およびシャッ
タ駆動回路14をそれぞれ制御して適正露光が得られるよ
うにその露出制御を行なっている。
ここでシステムコントローラ17は、シャッタレリーズ
・スイッチ18が押下されたとき、第2図に示すタイミン
グで前述した各部を駆動して被写体像を撮像入力する一
連の処理動作を制御する。このシステムコントローラ17
による動作制御過程に、本装置における特徴ある絞り制
御が含まれる。
即ち、本装置は所定のタイミングパルスVDに同期して
その撮像動作を行なうように構成されており、シャッタ
レリーズ・スイッチ18の投入が検出された後の次のタイ
ミングパルスVDに同期してその撮像動作が開始される。
この撮像動作は、先ず前記測光回路11にて測光された被
写体の光量(輝度)に応じて絞り駆動回路13を制御し、
撮像光学系1を介してCCD3の撮像面に結像される被写体
像の光量(像面照度)が、適正な露出値となり得るよう
にその入射光量を調節(絞り込み制御)することにより
行なわれる[第2図におけるの処理]。尚、この絞り
込み制御は、予め定められた絞り値とシャッタ速度との
プログラム線図に従い、入射光量に応じて自動的に定め
て行なわれる場合もあるが、シャッタ速度が優先的に設
定されている場合には、上記シャッタ速度に見合うよう
に絞り値の設定が行なわれてその制御が行なわれる場合
や、絞り値が優先的に定められてい場合には、その設定
された絞り値に絞り込み制御する場合もある。
このようにして被写体像の入射光量に対する絞り込み
制御が行なわれた後、その状態を維持して次に前記シャ
ッタ駆動回路14を制御して被写体像に対応した信号電荷
の蓄積(露光)制御を行なう。この信号電荷の蓄積制御
は、前述した絞り値との関係において設定される時間に
亙って、CCD3における信号電荷の蓄積時間を制御するこ
とによりなされる。このようにして被写体像を光電変換
し、その信号電荷を蓄積制御した後、その露光終了を示
すパルスを検出して該CCD3に蓄積した信号電荷の読出し
(転送出力)を行なう。そして記録回路16を駆動制御
し、CCD3から読出される信号電荷、つまり撮像画信号の
記録処理を実行する。
しかして上述した如くしてCCD3からの信号電荷の読出
しを行なう際、本装置ではこれと並行して前述した絞り
駆動回路13を再度制御し、被写体像の露光時よりも更に
入射光量を低下させるべく絞り込み制御が行なわれるよ
うになっている。
即ち、前述した露光の終了パルスが検出されたとき、
露出制御回路12は前述した露出制御時とは全く独立に、
前記CCD3からの信号電荷の読出し期間に亙って絞り機構
2を駆動し、例えば最小絞り値に設定してその入射光量
を低下・抑制制御している[第2図におけるに示す処
理]。この際の絞り制御は、被写体像を撮像するときの
露光制御とは全く独立なもので、露光終了後にスミアの
原因となる不必要な光がCCD3の撮像面に照射されること
を防止する目的で行なわれる。
このような入射光の絞り込み制御が行なわれている条
件下でCCD3からの信号電荷の読出し,撮像画信号の記録
を行なった後、前述した絞り駆動回路13を再度駆動して
その絞り値を開放とする[第2図のに示す処理]。
尚、この処理は、CCD3による被写体像の電子的な撮像と
は無関係なものであるが、ピントグラス5上に結像され
る被写体像を明るくし、ピント(焦点)合せや構図の決
定を容易化ならしめることを目的として行なわれる。
かくしてこのように構成され、上述した如く入射光量
に対する絞り込み制御を行なう本装置によれば、CCD3に
よる所定の撮像処理(露光)が行なわれた後、この露光
によってCCD3に蓄積された信号電荷の読出しを行なう
際、当該CCD3の撮像面への入射光量の絞り込みが行なわ
れるので、露光終了後における余分な被写体像の照射を
効果的に抑えることができる。この結果、この余分な光
によるスミアの発生を防いで、蓄積した信号電荷の品質
を損うことなしにその読出しを行なうことが可能とな
る。特に高速シャッタ速度による撮像時には、その信号
蓄積時間が短い分だけ多くの光量を取込んでその撮像が
行なわれるが、このような大光量の被写体像を露光終了
後に絞り込んでしまうので、露光終了後にCCD3の撮像面
に照射される光量を非常に低く抑えることが可能とな
り、この結果スミアの発生を効果的に防止することが可
能となる。
尚、このスミアの発生を防止する為の機械シャッタを
併用することが考えられるが、本装置のように絞り機構
2が持つ機能をそのまま利用すれば、わざわざ機械シャ
ッタ等の余分な機構部を付加する必要がない等の効果が
奏せられる。
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えばビューファインダー系を撮像系とは別個に設
けた構造を採用する場合には、CCD3による信号電荷の蓄
積期間だけに亙って絞り機構2を適正制御し、その露光
が終了した時点から次の露光が開始されるまでの期間、
その絞り値を最小化しておくようにしても良い。またこ
こでは露光終了後の絞り値を最小絞り値としてスミアの
発生を防止したが、最小絞り値以外の適度な絞り値に制
御するとこも勿論可能である。また上述した実施例では
機械的な絞りの例について説明したが、液晶やエレクト
ロクロミック現象等を用いて電子的に透過光量を調節可
能とした光量絞りを用いても良い。また連続して撮影動
作を行なう場合には、撮影後の光量低下動作を停止させ
ることにより、撮影動作の間隔を短くすることも可能で
ある。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。
[発明の効果] 本発明によれば、固体撮像素子に蓄積された信号電荷
の読出し制御が行なわれる読出し期間において、光量調
節手段を駆動して固体撮像素子上に結像される被写体像
の光量を、少くとも前記信号電荷の蓄積が行なわれる期
間の光量よりも少ない光量まで低下させるように構成し
たので、スミアの発生を抑制することができ、しかもフ
アインダー光学系が真っ暗になることがないため、フア
インダーにより被写体像を観察するような場合におい
て、撮影後でも被写体像を観察することが可能であり、
その結果、被写体を見失ってシャッターチャンスを逃す
といったおそれがなくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る電子撮像装置の概略構
成図、第2図は実施例装置における撮像動作タイミング
を示す図である。 1……撮像光学系、2……絞り機構(光量調節手段)、
3……CCD(固体撮像素子)、8……測光センサ、11…
…測光回路、12……露出制御回路、13……絞り駆動回
路、14……シャッタ駆動回路、15……撮像回路、16……
記録回路、17……システムコントローラ、18……シャッ
タレリーズ・スイッチ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被写体の像を所定の位置に結像する撮像光
    学系と、 この撮像光学系により結像される被写体像の入射光量を
    調節する光量調節手段と、 この光量調節手段により入射光量が調節された被写体像
    を観察するためのファインダーと、 前記被写体像の結像位置に設けられて該位置に結像され
    た被写体像を光電変換し、該被写体像の光量に応じた信
    号電荷を蓄積する固体撮像素子と、 この固体撮像素子による信号電荷の蓄積と蓄積された信
    号電荷の読出しとを制御する固体撮像素子駆動手段と、 この固体撮像素子駆動手段により前記固体撮像素子に蓄
    積された信号電荷の読出し制御が行なわれる読出し期間
    において、前記光量調節手段を駆動して前記固体撮像素
    子上に結像される被写体像の光量を前記信号電荷の蓄積
    が行なわれる期間の光量よりも少ない光量に抑制する制
    御手段と、 を具備したことを特徴とする電子撮像装置。
  2. 【請求項2】被写体の像を所定の位置に結像する撮像光
    学系と、 この撮像光学系により結像される被写体像の入射光量
    を、撮影時には露光制御状態に応じた入射光量に調節す
    る光量調節手段と、 前記被写体像の結像位置に設けられて該位置に結像され
    た被写体像を光電変換し、該被写体像の光量に応じた信
    号電荷を蓄積する固体撮像素子と、 この固体撮像素子による信号電荷の蓄積と蓄積された信
    号電荷の読出しとを制御する固体撮像素子駆動手段と、 この固体撮像素子駆動手段により前記固体撮像素子に蓄
    積された信号電荷の読出し制御が行なわれる読出し期間
    において、前記光量調節手段を駆動して前記固体撮像素
    子上に結像される被写体像の光量を前記光量調節手段に
    よる最小光量値に対応する光量まで低下させる制御手段
    と、 を具備したことを特徴とする電子撮像装置。
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