JPH0455027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は露出情報や焦点調整情報を得るのに好
適な撮像装置に関する。

（従来技術） 従来、この種の装置では撮像管や半導体撮像素
子等の撮像手段を標準テレビジヨン方式に同期し
て走査・駆動し、その少なくとも一部の出力を積
分する事により測光情報を得たり、前記の周期的
な走査出力の一部の状態（例えばコントラスト状
態）を検出する事により焦点調整状態に関する情
報を得たりしていた。

このような装置に於ては上記の測光又は測距情
報は最短では１テレビジヨンフイールド期間なけ
れば得られないという欠点があつた。

このような欠点は一般のビデオカメラ等に於て
はそれ程問題とはならない。

即ち、例えば被制御系として絞りを考えてみる
と、従来のビデオカメラでは撮像手段の出力によ
り絞りをサーボ制御するオートアイリスが知られ
ているが、このオートアイリスが常時閉ループ制
御されている場合には、特別に明暗の変化の著し
い被写体を除いてサーボの誤差信号が小さいので
制御に要する時間は短かくて済む。

従つて前述のような欠点はそれ程表面化しな
い。

ところが、このような撮像装置に於て１画面だ
けを撮像する場合には上記のような欠点は大きな
問題となる。即ち、１画面だけを撮像する場合に
は電源を節約する為にその直前で電源を投入する
よう構成しなければならない。

ところが、そのように構成すると前記のサーボ
ループがそれ迄停止しているのでサーボが目標値
で安定する迄に数フイールド分の時間が必要とな
つてしまう。

又、オートアイリスなどの被制御系の応答性や
サーボの安定性を考慮すると一度に制御すべき量
をむやみに大きくする事はできない。

しかも、例えばAEの精度という点について考
えてみると、従来の銀塩カメラに比べて撮像装置
特に半導体撮像デバイスのダイナミツクレンジは
非常に狭いので露出精度は高い精度で要求され
る。

又、銀塩フイルムは多少の露出誤差があつても
ラボでかなり修正できるが撮像装置では受像機側
をその都度調整するというような事は避けなけれ
ばならない。

従つてそれだけAEは失敗が許されないという
事になる。

このように１画面を撮像する為の撮像装置に於
ては立ち上がりの良い、しかも高精度のAE，AF
制御が必要となる。これに対して、例えば撮像素
子を駆動するクロツク発生器の駆動周波数を数倍
にする事によりAE制御信号を早く得る事も考え
られる。

しかし、この方法は撮像素子の水平転送周波数
が非常に高くなるので、水平転送そのものが困難
となりかつ消費電力が周波数増大に比例して大き
くなるという欠点がある。

（目 的） 本発明はこのような従来技術の欠点を解決し得
る撮像装置を提供する事を目的とするものであ
り、低消費電力の、短時間で被写体情報が得ら
れ、従つて立上りのよい制御が可変な撮像装置を
提供する事にある。

又、露出制御系や、焦点調整系などの被制御系
の応答性を改善し得る撮像装置を提供する事にあ
る。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明の実施例を説明するためのフレ
ーム転送型の撮像素子の構造図で、この撮像手段
としての撮像素子１は光電変換部である撮像部１
１と、撮像部からの電荷を一時的に蓄積するメモ
リー部１２と、メモリー部からの電荷を一水平走
査線（以後1Hと呼ぶ）毎に垂直転送してから水
平転送して読出す水平レジスタ部１３と、水平レ
ジスタからの電荷を増幅する出力アンプ１４とを
有している。

第２図は本発明の撮像装置の構成の一例を示す
図で、図中３０は撮像レンズ、３１は絞り、３２
はシヤツター、１は撮像手段としての例えば前記
のCCD、３４は信号処理回路であつてCCD１の
出力をプロセス処理する事により標準テレビジヨ
ン信号として例えばNTSC信号を形成すると共
に、記録器３５に映像信号を供給する。３６は
CCD１を駆動する読み出し手段としての駆動回
路、３７はこの駆動クロツク信号を供給するクロ
ツク発生器、３８は読み出し制御手段としてのシ
ーケンスコントロール回路であつてCCDの駆動
開始や停止、記録器３５の記録動作制御、絞りシ
ヤツタ制御回路３９の動作制御、駆動回路３６に
よる読み出しモードの切換えを司る。MSWは露
出制御モード切換スイツチでａ側に接続する第１
モードとｂ側に接続する第２モードとを有する。
３９はシーケンスコントロール回路３８の出力に
より絞り３１，シヤツタ３２の駆動制御を行なう
絞りシヤツタ制御回路である。

又、信号処理回路３４の内部には第３図のよう
なAE制御信号発生部が含まれている。このAE信
号発生部は測光に用いられる領域を制限し得るよ
う構成されている。

第３図中１０３はゲインコントロール回路、１
０４はＤ／Ａ変換器、１０６はミツクス回路、１
０７は積分回路、１０８はＡ／Ｄ変換器である。
CCD１からの信号はクランプ回路１０１で直流
再生された後、アンプ１０２で増幅され、次段の
ゲインコントロール回路１０３に導かれる。この
ゲインコントロール回路１０３はＤ／Ａ変換器１
０４により、増幅度を制御されるが、通常は標準
増幅度に設定されており、被写体が低照度でか
つ、絞りが開放になると、出力信号レベルが適正
値になるように増幅度が大きくされる。ゲインコ
ントロール回路１０３の出力は映像信号処理を行
うプロセス回路１０５を介して記録器３５に導び
かれると共に測光演算系へ導かれる。

測光演算回路のミツクス回路１０６は第４図示
の測光部２０に相当する測光用の映像信号を得る
ために、ゲインコントロール回路１０３を介した
信号に対し測光部用パルス（以後ウインドパル
ス）WPを乗算する。

１１０は第４図示の測光部２０の範囲を規定す
る為のウインドパルス発生回路である。この結果
ミツクス回路１０６からは部分的な測光信号だけ
が出力される。そして次段の積分回路１０７にお
いて測光部の信号は積分され、直流信号に変換さ
れる。この直流信号はＡ／Ｄ変換器１０８でデイ
ジタル信号に変換され、次の判別手段としての演
算器１０９で測光状態を評価し、その結果を絞
り・シヤツタ制御回路３９に供給する事により絞
り・シヤツタ機構にフイードバツクする。

第５図はクロツク発生器３７のブロツクの一例
図であ。同期パルス発生器４０は14MHzの基準同
期パルスを出力し、４１はこの同期パルスを４分
周してサブ・キヤリアを形成する。４２は同期パ
ルスを７分周した2MHzを形成し、これをＨカウ
ンタ４３とＶカウンタ４４に供給する。Ｈカウン
タ４３は2MHzを５分周し、更に13分周した後２
分周する。

そして各分周出力を論理ゲートで組み合わせる
事によりデコードして水平同期関係のパルスを発
生する。Ｖカウンター４４ではＨカウンタで65分
周されたパルスを525分周してROMでデコード
し垂直同期関係のパルスを発生させる。

４５はデコーダーで水平同期関係パルスと垂直
同期関係パルスをミキシングしてテレビジヨン同
期信号を形成する。４６は第１のクロツクジエネ
レータで、デコーダー４５の出力パルスと14M
Hz、2MHzのクロツクパルスから水平ドライブ関
係のパルスφ′_Hを出力する。

又、４７は第２のクロツクジエネレータでデコ
ーダー４５の出力パルスにより垂直ドライブパル
スφ′_Vを形成する。

固体撮像素子の蓄積タイミング及び蓄積時間は
及び転送タイミング、読出しタイミングはシステ
ム制御回路３８のシーケンスでコントロールさ
れ、第１，第２のクロツクジエネレータ４６，４
７はシーケンス制御回路３８によりタイミング制
御が出来る様に構成されている。また記録器３５
の制御信号及び絞り・シヤツタ等の制御信号もシ
ーケンス制御回路３８より出力されている。そし
てシーケンス制御回路は2MHzをクロツクとして
各種制御を行うが、このシーケンス制御回路はま
た外部コントロール、例えば、電源スイツチある
いは撮影時のレリーズ・シヤツタ秒時、感度スイ
ツチ等により作動機能をコントロールされてい
る。

次に第６図は本発明の第１の露出制御モードを
説明する図である。モード切換スイツチMSWを
ａ側に接続すると駆動回路３６からの後述する駆
動用出力パルス例えば第６図のようなタイミング
で出力される。ここでF₁〜F₁₁は各フイールド期
間を示す。

期間で電源（POWER）を通電すると期間
でCCDにある暗電流分は電荷クリア（CLR）さ
れ、撮影準備に入る。そして期間のF1フイー
ルドの走査期間Ｓ１において測光の電荷蓄積が行
なわれ、次の期間の垂直ブランキング期間VT
にその電荷は垂直転送され、メモリー部に蓄積さ
れる。その電荷は次のF2フイールド期間の内の
期間に1H毎に読出されクランプ回路１０１、
アンプ１０２、ゲインコントロール回路１０３を
経てミツクス回路１０６に入力される。このミツ
クス回路において映像信号は測光部に相当するウ
インドウパルスと混合されるので、測光部に対応
する信号のみが、次の積分器１０７で積分され
る。

測光部の積分が完了すると、この積分信号は期
間でＡ／Ｄ変換されたのち演算回路１０９で演
算され最適な絞り値が決定され、この値に基づき
期間で絞りを制御する。そして、測光演算中に
CCDに蓄積された電荷は不要電荷として期間
でクリアされ、その後期間でシヤツタ秒時に従
つて電荷蓄積が行なわれ、期間のF4フイール
ドの垂直ブランキング期間に垂直転送がされ、期
間のF5フイールド期間に記録媒体に記録され
る。

この様に本発明の撮像装置の第１の露出制御モ
ードではテレビ同期に従つて、測光のための電荷
蓄積及び電荷転送が行なわれる。

第７図は第２の露出制御モードを示す図であ
る。第１のモードと異なる点は、測光時間を短か
くするために、測光のための電荷蓄積時間を１フ
イールド期間全体で行うのではなく、１フイール
ド期間の一部を利用する事、また測光部以外の電
荷は測光演算に無関係なので、そのときは高速転
送して、測光部電荷を早く読出す様にしたもので
ある。スイツチMSWをｂ側に接続した状態で図
で期間の終わりに電源ONすると期間で撮像
部１１の電荷はメモリー部１２、水平レジスタ１
３を介して高速で読み出されクリアされる。その
後期間だけ撮像部に於ける電荷蓄積が為され、
この電荷は期間にメモリー部１２に垂直転送さ
れ、期間に水平シフトレジスタ１３を介して読
み出され積分される。その後この積分結果は期間
に於て演算され、この演算結果に基づき期間
に絞り制御が行なわれる。それから期間で再び
撮像部１１の電荷がクリアされると共にシヤツタ
ーが開き期間だけ露光が行なわれた後期間に
撮像部の電荷は垂直転送される。

更にその後でF4フイールドで期間に記録が
行なわれる。第８図は第７図示の第２の露出制御
モードの場合の駆動回路３６からの出力パルスの
タイミング例を示す図である。

第８図においてPOWERは電源、VDはTV垂
直ドライブ信号、Ｓ１はCCDのドライブパルス
である。φ_PIは撮像部の電荷蓄積および転送パル
ス、φ_PSはメモリー部の電荷転送パルス、φ_Sは水
平シフトレジスタの信号読出しパルス、INT，
CALは積分、演算パルス、IRISは絞り制御信号、
SHUTTERはシヤツター制御信号、RECORDは
記録制御信号、WINDOWはウインドパルスであ
る。

電源を通電するとCCDの不要電荷はパルスφ_PI
から成るクリア（CLR）パルスによりクリアさ
れる。そしてCCDは測光状態に入るために、絞
りは所定の標準絞り値に、またシヤツタは閉成状
態になる。ある任意の測光期間を経ると、期間
の垂直転送パルスVT′によつて測光に関係ない
画面垂直方向の電荷は除去される。この転送によ
り測光部の電荷は水平レジスタ直前のメモリー部
に来ているので、この測光に対応する電荷はメモ
リー部の駆動パルスφ_PSにより期間，で1H毎
に読出されウインドパルスと混合された後積分さ
れ演算される。演算結果に従つて絞りが期間で
制御された後撮影が行なわれ期間で記録が行な
われる。この実施例では１回の測光結果により絞
り等を制御したが、最初の絞り設定具合により良
い演算結果が得られない場合あるいはCCDが飽
和状態の場合、あるいは、測光時間不足等の時は
最適演算結果が得られるまで測光、転送、演算、
絞りあるいはシヤツタ制御を行つても良い。一般
に絞り機構は設定絞りまで制御するのに時間を要
するので、最適絞りを演算するにはシヤツタを制
御すれば測光に要する時間をかなり短く出来る。
第９図ａは測光部の領域を示す図であり、第９図
ｂ，ｃは測光用電荷垂直転送パルス即ち第８図中
期間，，のパルスの詳細なタイミング図で
ある。

第９図ａでは測光部２０が画面の垂直方向につ
いて１／６の巾を有する場合について示している。

またデバイスはフレーム転送型CCDの場合を示
す。第９図ｂに於て測光の為の蓄積期間が終る
と第９図ａの垂直方向の90で示す範囲の電荷は期
間の間に高速で水平シフトレジスタ方向へ転送
され除去される。

期間のパルス数は17／12Ｖ（垂直方向の走査線 数）分であるのでパルス数は概略（245×17／12）約 347発である。

次に期間，で第９図ａの測光部２０の読み
出しが行なわれる。このときウインドパルスによ
り水平走査期間内の所定巾の信号だけがゲートさ
れる。更にこのゲートされた測光部２０の信号は
積分され、演算される。その後期間に於て絞り
等の制御に要する時間内に第９図ａの測光部２０
の上方の走査線信号が読み出される。これにより
暗電流ムラを防ぐ事ができる。

次に第９図ｃは本発明の他の実施例を示す図で
測光部に対応する電荷を水平シフトレジスタより
1H毎に読出すのではなく測光部の電荷を水平シ
フトレジスタですべて加算して平均化してしまう
ものである。この場合は水平転送パルスφ_Sは期間
で停止する。又、積分器はその後の期間〓〓の
1H期間分だけ積分すれば良い。その後期間〓〓で
Ａ／Ｄ変換前にサンプルホールドをしてからＡ／
Ｄ変換して演算を行なう。

尚、この期間〓〓中にもパルスφ_PS，φ_Sを供給す
る事によつて暗電流ムラを防止し得る。

尚、第９図ｂ，ｃに示すタイミング図では測光
部２０以外の部分、特に測光領域の第９図ａ中、
下方の領域の信号を高速で垂直転送しクリアして
いるので測光等の為の信号を早く得る事ができ制
御の容易化に役立つ。

特に第９図ｃの実施例では測光部２０の信号も
高速で加算してから読み出しているので更に早い
タイミングで測光等の為の信号を得る事ができ
る。勿論第９図ｃの実施例の場合には画面の一部
のみを測光データとして用いるようにした例を示
したが、一部のみでなく、短時間に蓄積された１
画面の信号電荷を全て水平シフトレジスタに於て
加算しても良い。

又、第９図ｃの実施例では水平シフトレジスタ
に於て複数行の電荷を加算しているが、メモリー
部１２内の水平シフトレジスタ近傍の行内で加算
するようにしても良い。

次に第１０図は本発明の第３実施例を示す図
で、本実施例では１フイールド期間T_F内に於て
複数回測光や測距のデータを得られるようにした
もので、図中T₁，T₃は撮像部１１に於ける蓄積
時間、T₂，T₃は垂直転送期間であり、この間は
第１図示のCCDの水平シフトレジスタ１３には
水平転送パルスφ_Sを供給しない。

従つて垂直転送された電荷はこのレジスタ内で
加算される。

又、T₅，T₆は水平シフトレジスタの読み出し
期間であり、夫々１ライン分の走査時間に相当す
る。

このように駆動回路３６により駆動制御を行な
えば１フイールド内に複数回測光又は測距情報が
得られる。従つてこの各情報に基づいて例えば絞
りによる露出制御や、レンズの駆動を行なうよう
にした場合に被制御系の制御が極めて短時間で完
了する。又被写体の条件が変化した場合でも速や
かに追従できる効果を有する。

（効 果） このように本発明は撮像手段からの信号読み出
し動作を１標準テレビジヨン・フイールド期間内
で複数回行なうようにしているので、これによつ
て得られた情報により露出制御又はレンズ位置制
御等を行なう場合に被制御系の応答性が向上す
る。

従つて被写体が例えば高速で移動していても
AF系によるピント誤差や、露出系に於ける露出
誤差が発生しにくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適した撮像デバイスの例を示
す図、第２図は本発明の撮像装置のブロツクの構
成例を示す図、第３図は、AE制御信号発生部の
構成を示す図、第４図は測光領域の一例を示す
図、第５図はクロツク発生器３７の構成の一例を
示す図、第６図は第１の露出制御モードのシーケ
ンス及びタイミング例を説明する図、第７図は第
２の露出制御モードのシーケンス及びタイミング
例を説明する図、第８図は第７図の更に詳細なタ
イミング例を示す図、第９図ａは測光部分の具体
例を示す図、第９図ｂは測光タイミングパルスの
第１実施例を示す図、第９図ｃは同第２実施例を
示す図、第１０図は測光タイミングの第３実施例
を示す図である。 １…撮像手段としてのCCD、３６…読み出し
手段としての駆動回路、３８…読み出し制御手段
としてのシーケンスコントロール回路、１０９…
演算回路、１２…メモリー部、１３…水平シフト
レジスタ、１４…出力アンプ、３７…クロツク発
生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体からの撮像光を光電変換するための光
   電変換部と、この光電変換部からの電気信号を転
   送するための転送部とを有する撮像手段と、 この撮像手段に入射する撮像光を調整可能な光
   学手段と、 上記撮像手段を通常の１テレビジヨンフイール
   ド期間に対応した第１の速度、あるいはこの第１
   の速度よりも高速な第２の速度で駆動するための
   駆動制御手段と、 上記撮像手段の電気信号を抽出すべき光電変換
   部を指定するための指定手段と、 上記指定された光電変換部から得られた電気信
   号に応じて上記光学手段を駆動制御するための光
   学系制御手段とを備え、 上記駆動制御手段は、上記光学系制御手段に供
   給される電気信号を得る場合には上記撮像手段を
   上記第２の速度で駆動して上記１テレビジヨンフ
   イールド期間に複数回の電気信号読出し動作を行
   なわせ、 上記光学系制御手段は上記撮像手段から上記複
   数回の電気信号読出し動作のたびに得られる各電
   気信号に基づいて上記光学手段を駆動制御するこ
   とを特徴とする撮像装置。