JP2935048B2 - 自動露出制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、CCD等の固体撮像素子を用いた、例えば電
子スチルカメラにおける自動露出制御装置に関する。

［従来技術とその問題点］ 近年、一般的なカメラには、そのほとんどにAE（自動
露出）機能、及びAF（自動焦点）機能が備わるが、この
AE機能を搭載したカメラを用いて所望の被写界深度を得
る場合には、絞り優先でAEが行なわれる。

つまり、被写界深度を深くするには、通常、絞りを閉
じシャッタスピードを遅くする操作がなされるため、上
記絞り優先のAE機能を搭載したカメラでは、オペレータ
が絞り値をマニュアル設定することにより、この絞り値
に応じて適正な露出が得られるようAEが作用しシャッタ
スピードが自動的に設定される。

しかしながら、従来、得たい被写界深度に対する絞り
値の選択は、オペレータの経験に基づき行なわれるもの
であるため、失敗が生じ易いという問題がある。

［発明の目的］ 本発明は上記課題に鑑みなされたもので、絞り値をオ
ペレータの経験に基づきマニュアル設定する必要なく、
所望の被写界深度に応じた露出状態を得ることが可能に
なる自動露出制御装置を提供することを目的とする。

［発明の要点］ すなわち、本発明に係わる自動露出制御装置は、撮像
レンズと、この撮像レンズを通して入射される光学像の
入射光量を調節する絞り手段と、上記撮像レンズ及び絞
り手段を通して結像される光学像に基づいて電気的な画
像信号を出力する撮像手段と、この撮像手段により画像
信号に変換される光学像の露光時間を制御する露光制御
手段と、上記撮像手段により画像信号に変換される光学
像に対し任意に２つのフォーカスエリアを指定するエリ
ア指定手段と、このエリア指定手段により指定された２
つのフォーカスエリアにそれぞれ対応する被写体までの
各々の距離を求める距離検知手段と、上記２つのフォー
カスエリアの何れか一方のエリアに対応する被写体に対
し焦点が合うように上記撮像レンズを移動させるレンズ
移動手段と、上記距離検知手段により求められた２つの
フォーカスエリアにそれぞれ対応する被写体までの各々
の距離の距離差を求める距離差演算手段と、上記撮像手
段に照射される光学像の輝度を検知する輝度検知手段
と、上記距離差演算手段により求められる２つのフォー
カスエリアにそれぞれ対応する被写体までの距離差及び
上記輝度検知手段により検知される撮像手段に対する照
射光学像の輝度に基づいて上記絞り手段による絞り値及
び上記露光制御手段による光学像の露光時間を設定する
絞り・露光時間設定手段とを備えて構成したものであ
る。

［発明の実施例］ 以下図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図はAE・AF機能を搭載した電子スチルカメラにお
ける電子回路の構成を示すもので、同図において、10は
制御部であり、この制御部10により回路各部の動作が制
御される。上記制御部10には、撮影モードをAE（自動露
出）及びAF（自動焦点）のオートモードとマニュアルモ
ードとに切換え設定するモードスイッチ11を始め、被写
体撮影の際に操作されるレリーズスイッチ12及び撮影エ
リア内でAE制御のための測光エリアをスポット測光か又
は全体測光かに指定し、また、AF制御のためのフォーカ
スエリアを指定する測定エリア指定部13が接続される。
ここで、測定エリア指定部13では、撮影エリアに対し２
箇所のフォーカスエリアを指定するもので、例えば１焦
点距離にのみ鮮明な画像を得たい場合には、その場所に
２つのフォーカスエリアA,Bを重ねて指定し、また、手
前と奥との２焦点距離間を被写界深度として鮮明な画像
を得たい場合には、手前側をフォーカスエリアＢ、奥側
をフォーカスエリアＡとして指定する。この場合、最終
的にフォーカスエリアＢに対する焦点調整がなされ、フ
ォーカスエリアＡ〜Ｂ間の被写界深度は、AE制御に基づ
く絞り開度及びシャッタスピードの選定により得られる
ことになる。また、14は上記撮影エリアを視認設定する
ファインダであり、このファインダ14の内部には液晶表
示部15が設けられる。この液晶表示部15は、上記測定エ
リア指定部13による測光エリアあるいはフォーカスエリ
アA,Bの指定操作に応じて撮影エリア上の指定エリアを
表示するもので、この液晶表示部15は、制御部10からの
制御信号により液晶駆動部16を通して駆動制御される。

一方、17は撮像光学系であり、18は撮像レンズ、19は
アイリス（絞り）、20はズームレンズであり、上記ファ
インダ14により捕えた被写体像は、該撮像レンズ18,ア
イリス19及びズームレンズ20を通って固体撮像素子（CC
D）21に光学的に結像される。上記撮像レンズ18はレン
ズ駆動モータ22により駆動されるもので、このレンズ駆
動モータ22はモータ駆動制御部23により駆動制御され
る。このモータ駆動制御部23には、自動焦点制御部24か
ら、前記フォーカスエリアA,Bに対応する最適焦点距離
を得るための、オートフォーカス制御信号が入力され
る。また、上記アイリス19はアイリス駆動モータ25によ
り駆動されるもので、このアイリス駆動モータ25はモー
タ駆動制御部26により駆動制御される。このモータ駆動
制御部26には、自動露出制御部27から最適露出値に対応
する絞り開度を示すアイリス制御信号が入力される。

上記固体撮像素子21は、水平及び垂直に配列されたフ
ォトダイオードからなる多数の画素を有し、結像された
画像情報をその画像光量に対応したレベルの電気信号に
変換して出力するもので、この固体撮像素子21の多数の
画素は、Ｈドライバ28により水平走査され、Ｖドライバ
29により垂直走査される。このＨドライバ28に対する撮
像素子各画素の水平走査タイミング，及びＶドライバ29
に対する垂直走査タイミングは、撮像露光時間（シャッ
タ速度）に相当するもので、この撮像露光時間は転送制
御部30により制御される。この転送制御部30に対して
は、上記自動露光制御部27から露光時間データ記憶部31
に書込まれたシャッタ速度（露光時間）指示データが与
えられる。ここで、転送制御部30は、露光時間データ記
憶部31から与えられた撮像露光時間に応じて、Ｈドライ
バ28及びＶドライバ29により固体撮像素子21における被
写体像の露光動作を行なわせるもので、この撮像露光時
間に相当する固体撮像素子21の走査制御動作が終了する
と、その時の垂直走査信号Ｖに同期させて光学像の蓄積
電荷を出力転送させると共に、転送制御部30から上記自
動焦点制御部24及び自動露出制御部27に対して転送終了
信号が出力される。

また、上記固体撮像素子21の各画素毎に出力される電
気信号は、Ｈドライバ28及びＶドライバ29からの水平，
垂直走査信号に応じて画像信号処理回路32に送られる。
この画像信号処理回路32は、同期信号発生部33から出力
される垂直同期信号V_sync及び水平同期信号H_syncに同期
して、上記固体撮像素子21から入力された画像信号を、
輝度信号及び同期信号（Ｙ＋Ｓ）と色差信号（Ｒ−Ｙ）
（Ｂ−Ｙ）とに分離するもので、この画像信号処理回路
32からの輝度信号及び同期信号（Ｙ＋Ｓ）と色差信号
（Ｒ−Ｙ）（Ｂ−Ｙ）とは、制御部10によりアドレス指
定される画像データメモリ（RAM）34に順次送られA/D変
換されて記憶され、また、輝度信号Ｙのみ導出されてス
イッチング回路35に供給される。さらに、上記画像信号
処理回路32からは、上記輝度信号Ｙの出力タイミングに
相当する垂直及び水平同期信号が測定エリア制御部36に
与えられる。この測定エリア制御部36は、画像信号処理
回路32からの固体撮像素子走査タイミングを示す垂直及
び水平同期信号に基づき、予め測定エリア指定部13によ
り指定された測光エリアまたはフォーカスエリアの走査
タイミングを検知し、スイッチング回路35のスイッチン
グゲートをオンさせるもので、このスイッチング回路35
を通して上記測光エリアまたはフォーカスエリアに対応
する画像信号の輝度信号Ｙのみ、自動露出制御部27また
は自動焦点制御部24に与えられる。ここで、自動露出制
御部27は、固体撮像素子21からの指定測光エリアに対応
する撮像輝度信号Ｙに基づき、該固体撮像素子21に対す
る入射光量を求め、この撮像入射光量とフォーカスエリ
アＡ〜Ｂ間の被写界深度とに基づく最適露出値を設定
し、この最適露出値に応じた絞り開度及び撮像露光時間
（シャッタスピード）を得るもので、この自動露出制御
部27からのアイリス制御信号はアイリスモータ駆動制御
部26に、また、露光時間指示データは露光時間データ記
憶部31に与えられる。さらに、自動焦点制御部24は、固
体撮像素子21からの指定フォーカスエリアに対応する撮
像輝度信号Ｙに基づき最適焦点距離を求めるもので、こ
の最適焦点距離を得るためのオートフォーカス制御信号
はレンズモータ駆動制御部23に与えられる。

ここで、上記測定エリア指定部13によるフォーカスエ
リアA,Bのエリアデータは、固体撮像素子21に対する走
査座標としてデータレジスタ40のレジスタ40a及び40bに
書込まれるもので、上記測定エリア制御部36によるスイ
ッチング回路35のオン／オフ制御は、該レジスタ40a,40
bに書込まれたエリアデータに対応して行なわれる。ま
た、自動焦点制御部24により得られた最適焦点距離に対
応するフォーカスエリアＡの距離データＡ及びフォーカ
スエリアＢの距離データＢも、それぞれ上記データレジ
スタ40のレジスタ40c及び40dに書込まれるもので、この
場合、上記フォーカスＡ〜Ｂ間の被写界深度に対応する
距離差が制御部10内の演算部において算出され、レジス
タ40eに書込まれる。つまり、上記自動露出制御部27
は、最適露出値の設定時において、フォーカスエリアＡ
〜Ｂ間の被写界深度を上記レジスタ40eから得ることに
なる。

一方、上記画像データ記憶部34には記憶画像信号処理
部37が接続される。この記憶画像信号処理部37は、画像
データ記憶部34に記憶されたディジタル画像信号を、輝
度信号及び同期信号（Ｙ＋Ｓ）と色差信号（Ｒ−Ｙ）
（Ｂ−Ｙ）とのアナログ画像信号に復調変換するもの
で、この記憶画像信号処理部37からの画像信号は画像信
号出力端子38から出力される。

第２図は上記自動露出制御部27の内部構成を示すもの
で、スイッチング回路35を介しこの自動露出制御部27に
与えられた指定測光エリアに対応する撮像輝度信号Ｙ
は、A/D変換部41を介して各画素毎の撮像レベルに応じ
たディジタル信号に変換され加算部42に与えられる。こ
の加算部42は、上記固体撮像素子21の指定測光エリアに
対応する各画素毎に得られる入射光量に応じたディジタ
ル信号を総加算するもので、この加算部42による輝度信
号Ｙのディジタル加算データは絞り・シャッタスピード
変換テーブル43に与えられる。この絞り・シャッタスピ
ード変換テーブル43は、基準の露光時間及び絞り開度に
て得られた指定測光エリアに対応する実際の輝度加算値
に基づき、適正露出に対応する複数の絞り開度／露光時
間の組合せを選択し、さらにこの露出組合せの中から上
記レジスタ40eに格納されたフォーカスエリアＡ〜Ｂ間
の被写界深度を得るための１つの絞り開度／露光時間を
選定するもので、この絞り・シャッタスピード変換テー
ブル43により選定された固体撮像素子21の最適露光時間
データは露光時間データ記憶部31に転送され、また、最
適絞り開度に応じたアイリス制御信号はアイリスモータ
駆動制御部26に出力される。

なお、自動露出制御部27の絞り・シャッタスピード変
換テーブル43に対しては、制御部10から、フォーカスエ
リアA/B間の距離差データの他に、撮像レンズの種類
（広角，標準，望遠）を示すレンズデータ等の被写界深
度に関するデータが与えられる。

次に、上記構成による電子スチルカメラの自動焦点・
露出制御処理について説明する。

第３図はファインダ14におけるフォーカスエリアA,B
の指定状態を示すもので、まず、オペレータがファイン
ダ14を覗き被写体を捕え、測定エリア指定部13により所
望の被写界深度でAE制御及びAF制御を行なうべく測光エ
リア及びフォーカスエリアＡ及びＢを指定すると、この
指定されたフォーカスエリアが液晶駆動部16により液晶
表示部15に表示される。ここで、レリーズスイッチ12を
半押し状態にし半押し信号S₁が制御部10に入力される
と、以下に述べる自動焦点・露出制御処理が開始され
る。

第４図はその自動焦点・露出制御処理を示すフローチ
ャートであり、すなわち、レリーズスイッチ12から制御
部10に対し半押し信号S₁が入力されると、自動露出制御
部27から、絞り開度及び露光時間を初期設定するべく、
絞り値全開に相当するアイリス制御信号がアイリスモー
タ駆動制御部26に出力されると共に、標準的露光時間デ
ータ（1/250sec）が露光時間データ記憶部31にセットさ
れる（ステップS1,S2）。すると、アイリス19はアイリ
ス駆動モータ25により絞り値Ｆ＝22（全開）に設定さ
れ、固体撮像素子21は、上記露光時間データ記憶部31に
記憶された露光時間に基づき、転送制御部30からＨドラ
イバ28及びＶドライバ29を通してシャッタスピードＳ＝
1/125で露光駆動される。すると、画像信号処理回路32
からスイッチング回路35を通して、フォーカスエリアA,
Bに対応する画素領域の輝度信号Ｙが自動焦点制御部24
に、また、指定測光エリアに対応する画素領域の輝度信
号が自動露出制御部27に供給されるもので、ここで、自
動焦点制御部24は、まず、フォーカスエリアＡの輝度特
性に基づくコントラストレベルを最大にすべく自動焦点
制御を行ない、レンズモータ駆動制御部23にオートフォ
ーカス制御信号を供給して撮像レンズ18を最適焦点位置
に移動させる（ステップS3）。この時、上記自動焦点制
御部24からのオートフォーカス制御信号に応じた撮像レ
ンズ18の移動位置に基づき、フォーカスエリアＡに対応
する距離Ａが制御部10において算出され、データレジス
タ40のレジスタ40cに書込まれる（ステップS4）。ま
た、自動焦点制御部24は、さらにフォーカスエリアＢの
輝度特性に基づくコントラストレベルを最大にすべく自
動焦点制御を行ない、レンズモータ駆動制御部23にオー
トフォーカス制御信号を供給して撮像レンズ18を最適焦
点位置に移動させる（ステップS5）。この時、上記自動
焦点制御部24からのオートフォーカス制御信号に応じた
撮像レンズ18の移動位置に基づき、フォーカスエリアＢ
に対応する距離Ｂが制御部10において算出され、データ
レジスタ40のレジスタ40dに書込まれる（ステップS
6）。

すると、上記レジスタ40cに記憶されたフォーカスエ
リアＡまでの距離データＡと、レジスタ40dに記憶され
たフォーカスエリアＢまでの距離データＢとが制御部10
に読出され、その距離差（｜距離Ａ−距離B|）が演算算
出されて再びデータレジスタ40のレジスタ40eに書込ま
れる（ステップS7）。

一方、上記画像信号処理回路32からスイッチング回路
35を通して自動露出制御部27に供給された指定測光エリ
アに対応する画素領域の輝度信号Ｙは、第２図における
A/D変換部41から加算部42を通してディジタル加算され
るもので、これにより、上記固体撮像素子21の指定測光
エリアに対応する輝度加算データが絞り・シャッタスピ
ード変換テーブル43に与えられる。ここで、絞り・シャ
ッタスピード変換テーブル43では、上記指定測光エリア
に対応する輝度加算データに基づく絞り開度と露光時間
との適正露出の組合せが、例えば５組選択される。する
と、絞り・シャッタスピード変換テーブル43は、上記輝
度加算データに基づき予め選択された５組の適正露出組
合せの中から、レジスタ40eから制御部10を通して与え
られたフォーカスエリアＡ〜Ｂ間の距離差データ及び被
写界深度データに基づき１組の適正露出組合せを選定す
るもので、これにより、固体撮像素子21を最適露光時間
で露光駆動させるための露光時間データが自動露出制御
部27から露光時間データ記憶部31に送られると共に、ア
イリス19を最適絞り開度にセットさせるためのアイリス
制御信号が該自動露出制御部27からアイリスモータ駆動
制御部26に出力される（ステップS8）。

すなわち、絞り・シャッタスピード変換テーブル43に
おいて、５組の適正露出組合せが選択された状態で、制
御部10を通して与えられる被写界深度対応の距離差（｜
距離Ａ−距離B|）が大きいと、該５組の組合せの中でも
絞り開度が小さくシャッタスピードが遅い露出組合せが
選定され、また、上記被写界深度対応の距離差（｜距離
Ａ−距離B|）が小さいと、絞り開度が大きくシャッタス
ピードが速い露出組合せが選定されることになる。

そして、上記ステップS8において、絞り・シャッタス
ピード変換テーブル43に基づき選定された露出組合せの
露光時間データが露光時間データ記憶部31に書込まれ、
また、その絞り値に応じたアイリス制御信号がアイリス
モータ駆動制御部26に出力された状態で、レリーズスイ
ッチ12からシャッタ全押し信号S₂が制御部10に入力され
ると、固体撮像素子21は、アイリス19が所望の被写界深
度に応じて適正な絞り開度に調節された状態で、上記露
光時間データ記憶部31に記憶された露光時間に基づき、
転送制御部30からＨドライバ28及びＶドライバ29を通し
て適正シャッタ速度で露光駆動される。すると、固体撮
像素子21の各画素毎に上記適正な露出状態で蓄積された
電気信号は画像信号処理回路32に送られ、輝度信号及び
同期信号（Ｙ＋Ｓ）と色差信号（Ｒ−Ｙ）（Ｂ−Ｙ）と
に分離された後、制御部10によりアドレス指定される画
像データメモリ34に撮像データとして送られて記憶され
る。

したがって、上記構成のAE・AF機能を搭載した電子ス
チルカメラによれば、被写体上の２焦点位置にそれぞれ
フォーカスエリアＡ及びＢを指定し、このフォーカスエ
リアA,Bそれぞれの自動焦点制御に応じた撮像レンズの
移動情報から該Ａ〜Ｂ間の距離差を被写界深度として求
め、サンプリングされた指定測光エリアの輝度情報から
適正な複数組の露出組合せ（絞り／シャッタスピード）
を選択し、この内１つの適正露出組合せを上記距離差Ａ
〜Ｂに応じて選定するようにしたので、被写界深度に応
じた絞り値設定を経験上の知識に応じてマニュアルで行
なう必要なく、容易且つ正確に所望の被写界深度で鮮明
な撮像信号が得られる絞り値及びシャッタスピードの自
動露出設定が可能になる。

尚、上記実施例では、被写体上に指定したフォーカス
エリアＡ〜Ｂ間の距離差を、各フォーカスエリアＡ及び
Ｂそれぞれに対する撮像レンズの自動焦点制御情報から
得ているが、この距離検知手段には、例えば赤外線や超
音波の反射を利用した方法を利用してもよい。

また、上記実施例における画像データ記憶部34にはビ
デオRAMを用いて構成したが、FDD（フロッピディスクド
ライブ）等の記憶装置を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、撮像レンズと、この撮
像レンズを通して入射される光学像の入射光量を調節す
る絞り手段と、上記撮像レンズ及び絞り手段を通して結
像される光学像に基づいて電気的な画像信号を出力する
撮像手段と、この撮像手段により画像信号に変換される
光学像の露光時間を制御する露光制御手段と、上記撮像
手段により画像信号に変換される光学像に対し任意に２
つのフォーカスエリアを指定するエリア指定手段と、こ
のエリア指定手段により指定された２つのフォーカスエ
リアにそれぞれ対応する被写体までの各々の距離を求め
る距離検知手段と、上記２つのフォーカスエリアの何れ
か一方のエリアに対応する被写体に対し焦点が合うよう
に上記撮像レンズを移動させるレンズ移動手段と、上記
距離検知手段により求められた２つのフォーカスエリア
にそれぞれ対応する被写体までの各々の距離の距離差を
求める距離差演算手段と、上記撮像手段に照射される光
学像の輝度を検知する輝度検知手段と、上記距離差演算
手段により求められる２つのフォーカスエリアにそれぞ
れ対応する被写体までの距離差及び上記輝度検知手段に
より検知される撮像手段に対する照射光学像の輝度に基
づいて上記絞り手段による絞り値及び上記露光制御手段
による光学像の露光時間を設定する絞り・露光時間設定
手段とを備えて構成したので、絞り値をオペレータの経
験に基づきマニュアル設定する必要なく、所望の被写界
深度に応じた露出状態を得ることが可能になる自動露出
制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動露出制御装置の一実施例に係わる
電子スチルカメラにおける電子回路の構成を示すブロッ
ク図、第２図は上記電子スチルカメラにおける自動露出
制御部の内部構成を示すブロック図、第３図は上記電子
スチルカメラのファインダにおけるフォーカスエリアA,
Bの指定状態を示す図、第４図は上記電子スチルカメラ
による自動焦点・露出制御処理を示すフローチャートで
ある。 10……制御部、11……モードスイッチ、12……レリーズ
スイッチ、13……測定エリア指定部、14……ファイン
ダ、15……液晶表示部、16……液晶駆動部、17……撮像
光学系、18……撮像レンズ、19……アイリス、20……ズ
ームレンズ、21……固体撮像素子、22……レンズ駆動モ
ータ、23……レンズモータ駆動制御部、24……自動焦点
制御部、25……アイリス駆動モータ、26……アイリスモ
ータ駆動制御部、27……自動露出制御部、28……Ｈドラ
イバ、29……Ｖドライバ、30……転送制御部、31……露
光時間データ記憶部、32……画像信号処理回路、33……
同期信号発生部、34……画像データ記憶部、35……スイ
ッチング回路、36……測定エリア制御部、37……記憶画
像信号処理部、38……画像信号出力端子、40……データ
レジスタ、40a〜40e……レジスタ、41……A/D変換部、4
2……加算部、43……絞り・シャッタスピード変換テー
ブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/235 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ (56)参考文献 特開 昭61−246711（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−179433（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280727（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−118727（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−136480（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−294169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−143229（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−9630（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−288833（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−2846（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 7/097 G03B 15/05 G02B 7/28 - 7/40 G03B 3/10 - 3/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像レンズと、 この撮像レンズを通して入射される光学像の入射光量を
   調節する絞り手段と、 上記撮像レンズ及び絞り手段を通して結像される光学像
   に基づいて電気的な画像信号を出力する撮像手段と、 この撮像手段により画像信号に変換される光学像の露光
   時間を制御する露光制御手段と、 上記撮像手段により画像信号に変換される光学像に対し
   任意に２つのフォーカスエリアを指定するエリア指定手
   段と、 このエリア指定手段により指定された２つのフォーカス
   エリアにそれぞれ対応する被写体までの各々の距離を求
   める距離検知手段と、 上記２つのフォーカスエリアの何れか一方のエリアに対
   応する被写体に対し焦点が合うように上記撮像レンズを
   移動させるレンズ移動手段と、 上記距離検知手段により求められた２つのフォーカスエ
   リアにそれぞれ対応する被写体までの各々の距離の距離
   差を求める距離差演算手段と、 上記撮像手段に照射される光学像の輝度を検知する輝度
   検知手段と、 上記距離差演算手段により求められる２つのフォーカス
   エリアにそれぞれ対応する被写体までの距離差及び上記
   輝度検知手段により検知される撮像手段に対する照射光
   学像の輝度に基づいて上記絞り手段による絞り値及び上
   記露光制御手段による光学像の露光時間を設定する絞り
   ・露光時間設定手段と、 を具備したことを特徴とする自動露出制御装置。