JPH057332A

JPH057332A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH057332A
Application number: JP3148441A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kondo; 眞近藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】撮像素子を備えた撮像装置において、測光専
用のセンサを設ける必要がなく、構成が簡単で、また露
光開始後の被写体輝度の変化に追従できるようにする。【構成】露光期間中に撮像素子３により得られた画像
情報の一部あるいは全部をＤＳＰ８により繰り返し読み
出し、その読み出した情報を積分回路１０により積分し
て露光量を測定する。また、その積分値をコンパレータ
１２でレジスタ１１の内容と比較し、所定レベル以上と
なったら積分動作を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に撮像手段の出力情
報から適正露光量を決定するようにした撮像装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は撮像センサとして固体撮像素子
を備えた従来の撮像装置の概略構成を示すブロック図で
ある。同図中、１は撮像光学系で、被写体からの撮像光
は、この光学系１を通り、絞り２を経てセンサである撮
像素子３に導かれ、ここで電気信号に変換される。この
電気信号に変換された画像情報は、サンプルアンドホー
ルド（ＳＨ）回路４及びクランプ（ＣＬ）回路５を経て
Ａ−Ｄ（アナログ−デジタル）変換器６に入力され、こ
こでデジタル信号に変換された後、メモリ７に格納され
る。デジタル信号処理（ＤＳＰ）回路８はこのメモリ７
に格納された画像情報を読み出して所定の信号処理を行
い、Ｄ−Ａ（デジタル−アナログ）変換器９に送出す
る。そして、このＤ−Ａ変換器９でアナログ信号に戻さ
れた画像情報は図外の記録装置へ送出され、ビデオ信号
として記録される。その際、上記撮像素子３以後の各部
は同期信号発生器（ＳＳＧ）３０からのタイミング信号
に従って動作し、またこの同期信号発生器３０と絞り２
及び測光センサ３１はシステムコントローラ３２によっ
て制御される。

【０００３】ここで、上記の撮像装置は専用の測光セン
サ３１を備えており、この測光センサ３１によって被写
体の輝度を測定し、その測定結果を基に適正な絞り２の
開度及び撮像素子３における信号電荷の蓄積時間をシス
テムコントローラ３２で演算している。そして、その演
算値に従って絞り２をシステムコントローラ３２で制御
すると共に、撮像素子３を同期信号発生器３０を介して
システムコントローラ３２により制御している。これに
より、適正な露光量下で良好な被写体の画像を得ること
ができる。

【０００４】なお、上記撮像装置は測光用のセンサを別
に設けた例であるが、最近では露光前に撮像用のセンサ
（撮像素子）の信号を繰り返し読み出しながら積分し、
その結果をシステムコントローラで判断して適正な絞り
値及び電荷の蓄積時間を演算することが提案されてい
る。例えば特開平１−３２０８７２号公報，特開平１−
３２０８７６号公報等に示されている通りである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の撮像装置にあっては、通常測光専用のセン
サが必要になり、このため、測光用と撮像用とで異なる
センサの感度差，受光角と画角の差，分光感度の差等を
補正する調整手段が必要となり、構成が複雑で高価なも
のになると共に、測光用のセンサの取付スペースが必要
で、装置が大きくなるという問題点があった。また、撮
像用のセンサで測光用のセンサを兼用する場合には、該
センサにより測光を行い、絞り値及びセンサの電荷蓄積
時間を決定してから露光を行うため、測光時と露光時の
被写体輝度の差には全く対応できず、露光開始後に撮像
領域に高輝度の被写体が出入りしたり、被写体が発光体
で点滅等の変化をしている場合には、センサでの信号電
荷のオーバーフローによるブルーミングが生じるなど、
単に露出が多少オーバーになるかアンダーになる以外の
問題が生じる虞がある。

【０００６】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、測光用の専用のセンサを設ける必要が
なく、構成が簡単で、低コスト化及び小形化を図ること
ができ、また露光開始後の被写体輝度の変化に追従で
き、常に適正な被写体画像が得られる撮像装置を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、被
写体像が結像する撮像手段と、露光期間中にこの撮像手
段により得られた画像情報の一部あるいは全部を繰り返
し読み出す読出手段と、その画像情報を露光期間中に積
分して露光量を測定する測定手段とを備えたものであ
り、また前記測定手段による測定値が所定レベルとなっ
た場合に該測定手段の積分動作を停止させ、その積分情
報を画像情報として処理する処理手段を備えたものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明の撮像装置においては、露光期間中に撮
像手段により得られた画像情報の一部あるいは全部が繰
り返し読み出され、測定手段によりその画像情報が同露
光期間中に積分されて露光量が測定される。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の第１実施例による撮像装置の
構成を示すブロック図であり、図１２と同一符号は同一
構成部分を示している。図において、１は撮像光学系、
２は撮像光の入射光量を制御するアクチュエータ付きの
絞り、３は被写体が結像する撮像素子（撮像手段）で、
撮像光学系１及び絞り２を経て入射した被写体からの撮
像光を電気信号に光電変換する。４は撮像素子３から出
力された画像信号（画像情報）をサンプリングするサン
プルアンドホールド回路（以下ＳＨ回路という）で、画
像信号からリセットパルスを除去する。５は画像信号の
直流レベルを固定するクランプ回路、６はアナログ画像
信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器、７はデジ
タル信号に変換された画像信号を一時記憶するメモリ、
８はメモリ７に格納された画像信号を読み出しながら種
々の画像処理を行うデジタル信号処理回路（以下ＤＳＰ
という）で、フィルタリング，強調，圧縮等の処理を行
い、またメモリカード１７にその画像信号を書き込んだ
り、このメモリカード１７から画像信号を読み出す処理
（メモリのモード制御及びアドレス制御等を含む）を行
う。９はメモリ７あるいはメモリカード１７から読み出
されてＤＳＰ８により処理された画像信号をアナログ信
号に変換するＤ−Ａ変換器で、アナログ信号に変換され
た画像信号は図外の記録装置へ送出され、ビデオ信号と
して記録される。

【００１０】また、１０は上記デジタル信号に変換され
た画像信号を積分する積分回路で、加算器１５及びこの
加算器１５の出力をラッチするレジスタ１６から構成さ
れている。１１はシステムコントローラ（以下シスコン
という）１４から与えられたデータを保持するレジスタ
で、シスコン１４は絞り２，同期信号発生器（以下ＳＳ
Ｇという）１３及びＤＳＰ８を制御すると共に、その制
御情報としてＤＳＰ８から画像信号に関する情報，ＤＳ
Ｐ８のステータス情報，ＳＳＧ１３のステータス情報な
どを取り込む。またＳＳＧ１３は、撮像素子３，ＳＨ回
路４，クランプ回路５，Ａ−Ｄ変換器６，メモリ７，Ｄ
ＳＰ８，Ｄ−Ａ変換器９及び積分回路１０のレジスタ１
６に画像信号の読み出し及び処理に必要なタイミング信
号（クロックパルス）を供給する。１２は積分回路１０
の出力（積分値）とレジスタ１１の内容を比較するコン
パレータ、１８はメモリ７内のデータと撮像素子３から
のデータを加算する加算器、ＳＷ１は不図示のレリーズ
釦の第１ストロークでＯＮとなるスイッチ、ＳＷ２はそ
の第２ストロークでＯＮとなるスイッチである。

【００１１】なお、上記ＤＳＰ８は露光期間中に撮像素
子３により得られた画像信号の一部あるいは全部を繰り
返し読み出す読出手段を構成し、積分回路１０はその画
像情報を露光期間中に積分して露光量を測定する測定手
段を構成している。また、シスコン１４は上記積分回路
１０による測光値（積分値）がレジスタ１１に格納され
ているデータと同じ所定レベルになった場合にその積分
回路１０の積分動作を停止させ、その積分情報を画像情
報として処理する処理手段を構成している。また、図１
の信号ラインの中で、太線（二重線）は並列デジタデー
タライン、破線と実線（細線）の組合せはデジタルデー
タライン、細線（実線）は制御ラインをそれぞれ示して
いる。

【００１２】次に、図２〜図５のフローチャートを参照
しながら上記構成の撮像装置の動作について説明する。
図２は初期動作のフローチャート、図３〜図５は通常の
撮像動作のフローチャートを示し、Ａ〜Ｆの同一符号間
は互いに接続されているものとする。なお、このフロー
チャートの動作はシスコン１４によって制御されるもの
である。

【００１３】システムの主電源（図示せず）が投入され
ると、シスコン１４が起動される。そして、シスコン１
４は起動後まず自らの内部の状態（レジスタやカウンタ
等）を初期化する（Ｓ１）。その初期化の動作の内に
は、スイッチＳＷ１による外部割込みのための条件設定
も含まれる（Ｓ２）。次にこれらの処理の後、シスコン
１４は消費電力削減のため外部割込みの待機モード（ス
リープ）に入る。

【００１４】この状態で、スイッチＳＷ１がＯＮされる
と、シスコン１４のハードウェアによって外部割込み時
の処理ルーチンが起動される。このルーチンでは、まず
再度の割込みを禁止し（Ｓ３）、この割込みがスイッチ
ＳＷ１のＯＮによるものかを確認する（Ｓ４）。この
時、スイッチＳＷ１によるものでなかった場合（例えば
ノイズ等によるものが考えられる）には、再び外部割込
みの条件を設定し、スリープモードに入る（Ｓ５）。し
かし、スイッチＳＷ１がＯＮになっていた時には、ＳＳ
Ｇ１３，ＤＳＰ８，ＳＨ回路４，クランプ回路５及びＡ
−Ｄ変換器６に電源を投入し、ＳＳＧ１３の原発振を開
始させる（Ｓ６）。

【００１５】次に、ＳＳＧ１３とＤＳＰ８を測光動作を
するモードに設定する（Ｓ７，Ｓ８）。また、光学系の
絞り２の値とＳＳＧ１３により制御される撮像素子３で
の積分時間を設定する（Ｓ９，Ｓ１０）。そして、これ
らの準備設定動作の後、撮像素子３にそれまで溜った不
要電荷をクリア（除去）し（Ｓ１１）、撮像素子３の画
像信号を読み出しながら積分を開始する（Ｓ１２）。こ
の時、積分時間はＳＳＧ１３により制御され、設定され
た時間だけ露光すると、撮像素子３から画像信号が読み
出され、ＤＳＰ８内で必要部分だけデジタル値で積分
（加算）される。シスコン１４は、ＤＳＰ８から上記必
要部分の加算結果のみ（例えば画素毎の８ビットのデー
タの加算結果を画素数で割った８ビットの平均値）を受
け取り、その結果によって露光量が適正か否かを判断す
る（Ｓ１３，Ｓ２１）。

【００１６】すなわち、まず光量がある値より大か否か
によって光量過大かどうかの判断を行い（Ｓ１３）、次
にその光量が上記Ｓ１３での判断の時と異なるある値よ
り小か否かによって光量過少かどうかの判断をする（Ｓ
２１）。

【００１７】なお、Ｓ１３で光量過大であると判断した
場合には、最小積分時間か否かを判別する（Ｓ１４）。
この時、最小積分時間でなければ積算積分時間をリセッ
トし（Ｓ１５）、積分時間を再設定する（Ｓ１６）。ま
た最小積分時間であれば最小絞りか否かを判別し（Ｓ１
７）、そうでなければ絞り込み制御をした後（Ｓ１
８）、積算積分時間をリセットする（Ｓ１９）。また最
小絞りであれば、高輝度警告表示を行う（Ｓ２０）。

【００１８】そして、上記Ｓ１３，Ｓ２１において、光
量が過大でも過少でもない場合には適正であるとみな
し、この時の光学系の絞り値と積分時間とあらかじめデ
ータ入力されている撮像素子３の感度とから被写体輝度
を演算し、この値に対してあらかじめ定められた絞り値
と積分時間（撮像時の露光時間）との組合せを撮像時の
ために記憶しておく（Ｓ２８）。そして、Ｓ１３におい
て露光量過大ではなく、Ｓ２１において光量過少である
と判断された場合には、絞りが開放か否かを確認し（Ｓ
２２）、開放でなければ光量を増すために絞りを開け
（Ｓ２３）、過去の積分時間を新絞り値に対応するよう
に換算する（Ｓ２４）。また、絞りが開放でこれ以上絞
りを開けられない場合には、最大積分時間か否かを確認
してから（Ｓ３４）積分時間を長くするように再設定
（Ｓ２６）し、絞りが開放でかつ露光時の積分時間の最
大値に相当する時間積分した場合には、その撮像装置の
撮影可能領域を越えている旨の警告表示、つまり低輝度
警告表示を行う（Ｓ２７）。

【００１９】ここで、図３及び図４の測光のループ（Ｓ
１１〜Ｓ３４）中で絞りと積分時間の調整はこのステッ
プ順序に限られるものではないが、この例では測光のル
ープの１サイクルの時間を短くするために、明るすぎる
場合はまず積分時間を短縮し、最短積分時間になった後
に絞りを閉じるようにし、逆に暗すぎる場合はまず絞り
を開け、開放になった後に積分時間を延長するようにし
ている。また、測光時の最長積分時間は撮像時の最長積
分時間より短くした方がよいことは言うまでもないが、
この場合、測光時の積分時間が撮像時の積分時間より短
くしたことによる感度低下は、信号処理系の利得増加，
ＤＳＰ８内部での平均値を求める時の係数の増加（加算
結果を画素数で割らずにより小さい数で割る）等の方法
で補うことができる。またこの時、画素を得る目的では
ないので、Ｓ／Ｎ比は問題にならない（積分するので１
画素だけの時よりＳ／Ｎ比は改善される）。さらに、Ｓ
２４で過去の積分時間を新絞り値対応に換算しているの
は、暗すぎる場合に上述の測光のループ１サイクルで積
分した光量の値を無駄にせず、次のサイクルでの積分値
を加えるようにするための処理である。したがって、被
写体が明るい場合には上記測光ループの１サイクル毎に
積分時間を測定する（そのためにＳ１５，Ｓ１９で積算
積分時間をリセットしている）が、被写体が暗い場合に
は積分時間は１サイクル毎にリセットせずに毎回積算す
るようになっている。

【００２０】また、これらの測光サイクル中での絞りの
開閉や積分時間の伸縮は、前回の測光サイクル時の積分
値や積算積分値に応じて（単に１つの値との大小比較の
みでなく）、開閉や伸縮の度合いを変化させる方がよい
結果が得られる。例えば、前回までの積算積分値が適正
レベルにわずかに不足する場合は、絞りを１段（１Ｅ
Ｖ）開くと共に積分時間を１／２にしたり、前回までの
積算積分値で適正レベルに著しく不足（あるいは過剰）
する場合は、絞りを開放し（絞り込み）、かつ積分時間
も延長（短縮）することができる。

【００２１】そして、これらの測光ループの処理の結
果、適正光量が得られる絞り値と積分時間（換言すれば
被写体の輝度値）が決定できたら、その結果から上述の
ように撮像時の絞りと積分時間を演算して記憶し（Ｓ２
８）、その後スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを調べる
（Ｓ２９）。この時、スイッチＳＷ２がＯＮになってい
れば図５のＳ３５以降の撮像処理に移行するが、スイッ
チＳＷ２がＯＦＦの場合には、絞り開放に対して適正露
光を与える積分時間を演算し（Ｓ３０）、絞りを開放に
設定する（Ｓ３１）。その後、積分時間を上記Ｓ３０で
演算した積分時間に再設定し（Ｓ３２）、積算積分時間
（暗い場合のために複数サイクル測光ループをまわった
時の総積分時間を計るカウンタ）をリセットして（Ｓ３
３）、スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦを調べる（Ｓ３
４）。この時、スイッチＳＷ１がＯＮであれば上記測光
ループの始めに戻るが、スイッチＳＷ１がＯＦＦの場合
には、再度の割込み条件を設定してスリープモードに戻
る。なお、上記Ｓ３０での演算結果、絞りを開放した時
に最短積分時間を下まわってしまうような明るい場合に
は、積分時間を最短積分時間にするような絞り値に絞り
を設定することは言うまでもない。そして、このスイッ
チＳＷ１がＯＮで、スイッチＳＷ２がＯＦＦの間は、こ
のループを繰り返す。

【００２２】また、この実施例では、適正露光が得られ
ないような被写体輝度の場合には撮像できないように構
成されているが、例えば暗すぎる場合には絞り開放でか
つ最長露出時間で撮像し、明るすぎる場合には最小絞り
と最短積分時間で撮像するように構成することも容易で
ある。

【００２３】上記のループの中で、適正露光を与える撮
像時の絞りと積分時間の組み合わせを得た後で、スイッ
チＳＷ２がＯＮであることを検出した（Ｓ２９）時は、
上述の撮像処理に移行する。この時、図５に示すよう
に、まず、Ｓ２８で演算した絞りに設定し（Ｓ３５）、
ＳＳＧ１３とＤＳＰ８を撮像モードに設定する（Ｓ３
６，Ｓ３７）。そして、これらの撮像準備が整った後、
ＳＳＧ１３を制御し、撮像素子３内の不要電荷を除去
（クリア）して撮像のための露光を開始する（Ｓ３
８）。その後、撮像素子３の画像信号の一部を読み出し
て積分した値とあらかじめレジスタ１１に設定された適
正露光値との比較結果をモニタし、積分値が適正路光量
に達したか否かを判別する（Ｓ３９）。そして、適正露
光量に達し、かつ撮像時の最大積分時間になったら（Ｓ
４０）、ＳＳＧ１３に露光終了の信号を出力させ、メモ
リ７への読み出し開始を指示する（Ｓ４１）。なお、こ
の間の撮像素子３に対する一部画素情報の読み出しや読
み出した画素情報のメモリ７の対応するアドレスへの書
き込み及び積分回路１０での光量の積分のタイミング制
御はＳＳＧ１３が司るが、この部分については後に詳述
する。

【００２４】上記メモリ７への画像信号の書き込みが終
了したら、ＤＳＰ８はこのメモリ７から画像データを読
み出しながら、フィルタリング，エッジ強調，圧縮等の
画像処理を行うと同時に、メモリカード１７に処理した
信号を書き込む（Ｓ４２）。その際、メモリ７から信号
を読み出す処理は、撮像素子３からの読み出し及びメモ
リ７への書き込みを完了する前に既にメモリ７へ書き込
みを完了した領域から読み出しを開始してもよい。そし
て、メモリカード１７に画像信号を記憶し終った後に、
メモリカード１７の書き込み済のメモリエリアのアドレ
スを該メモリカード１７に記録して（Ｓ４３）、撮像処
理を終了する。

【００２５】ここで、メモリカード１７の内書き込み済
のメモリエリアのアドレスをメモリカード１７に記録す
るのは、記録済のエリア上に他のデータを二重記録して
先の記録データを失うことを防ぐためであり、したがっ
て、書き込み済メモリエリアのアドレスを記録する以外
にも、例えばメモリエリアの記録順序が固定されている
場合には、次回記録する時の書き込みアドレスを記録し
ておいてもよい。また、先の例（書き込み済のメモリエ
リアのアドレスを記録する）とは逆に、書き込み可能の
メモリエリアのアドレスを記録してもよい。さらに、書
き込み可能のメモリエリアと書き込み済のメモリエリア
の内小さい方のアドレスを記録すると共に、そのアドレ
スが書き込み済なのか、書き込み可能なのかを示すフラ
グを記録するようにしてもよい。

【００２６】上述の撮像処理が済むと、スイッチＳＷ２
がＯＦＦになるのをまって次の撮像準備動作（測光ルー
プ）に戻る（Ｓ４４）。但し、スイッチＳＷ１もＯＦＦ
になっている時には割込みを待つ条件を設定してスリー
プモードに入る（Ｓ４５）。なお、ここでは撮像を１コ
マづつ行うものとして、スイッチＳＷ２のＯＦＦをまっ
て次の撮像の準備動作に移る例を示したが、いわゆる連
写モードを有した撮像装置の場合には、スイッチＳＷ２
がＯＮになっている間撮像モードを繰り返すような構成
も可能である。

【００２７】次に、前述した撮像開始から撮像終了の検
出及び画像信号の読み出しの開始までのタイミング制御
について、図６及び図７を用いて詳述する。図６は撮像
素子３の撮像部（光電変換部）を模式的に示したもの
で、１１６ａ，ｂ，……ｆ，ｇ……に代表される小さな
四角形が１単位の画素である。１０１，１０２，……１
１５，１１６……１２６，１２７は上述の画素で構成さ
れる走査線、Ｘで示される領域は撮像素子３の黒レベル
の基準を与えるために画素の上を遮光したオプティカル
ブラック領域である。なお、この例では水平方向の有効
画素数３０、垂直方向の有効画素数２２．５の場合を示
しているが、実際にはテレビジョン方式によって必要な
画素数が異なる。

【００２８】また、図７はメモリ７の内部におけるアド
レスの割り付け例を模式的に示したものである。このメ
モリ７の大きさは、ちょうど図６の撮像素子３の有効画
素のデータが入るだけの大きさになっている。そして、
図示のように、例えば垂直アドレス１１Ｄ，水平アドレ
ス１Ｄの部分が図６の画素１１６ｇのデータ（明るさに
対応したデジタル値）を記憶するようにあらかじめ割り
付けられている。同様に、図６の画素１１６ｈは、垂直
アドレス１１Ｄ，水平アドレス２Ｄ，画素１１６ｉは垂
直アドレス１１Ｄ，水平アドレス３Ｄに割り付けられて
いる。なお、ここでは水平アドレスと垂直アドレスを独
立に設定できるように構成しているが、一次元のアドレ
ス構成であっても、三次元以上のアドレス構成であって
も、ランダムアクセスが可能であればどのようなもので
もかまわない。

【００２９】上記図６に示された撮像素子３と図７に示
されたメモリ７とこれらに対応するＳＳＧ１３とを有し
た図１の撮像装置における前述の露光動作についてまず
説明する。露光開始は、撮像素子３内に溜った不要な電
荷の除去から始まるが、具体的には、撮像素子３がＭＯ
Ｓセンサであれば各画素のリセット、ＣＣＤであればＯ
ＦＤへの電荷の掃き出しから始まる。この動作は、ＳＳ
Ｇ１３から必要なクロックパルスを撮像素子３に供給す
ることで行われる。そして、撮像素子３のクリア（電荷
の除去）が終了した時から、ＳＳＧ１３は撮像素子３及
びその後の信号処理系及びメモリ７にタイミング信号を
出力し、撮像素子３の画素の内特に１１５と１１６の走
査線のみの画素の画像信号を繰り返し読み出す。

【００３０】次に、上記撮像素子３から読み出した画像
信号からＳＨ回路４で不要なリセットパルス等を除去
し、オプティカルブラック部（１１５ａ〜ｆ，１１６ａ
〜ｆ）をクランプ回路５でクランプした後、Ａ−Ｄ変換
器６でデジタル信号に変換する。そして、このデジタル
信号を積分回路１０とメモリ７に導く。この時、メモリ
７においては、図６に示したようなアドレスにオプティ
カルブラック部を除いた形で、その時の該当アドレスに
既に記憶されている値と加算器１８で加算した後、同一
アドレスに再び記憶する。また、積分回路１０において
も、オプティカルブラック部分が入力されている間はレ
ジスタ１６にデータを取り込まないように構成されてお
り、有効画素部のみを積分することができるようになっ
ている。したがって、この例では積分回路１０において
１回の読み出しにより６０画素分の画素データを加算す
ることになる。

【００３１】上記処理（６０画素分の画素データの積
分）によって、撮像素子３に照射された光の積分が行わ
れ、その値が撮像素子３の画素及び信号処理系のダイナ
ミックレンジに対して適正なレベルになったか否かをコ
ンパレータ１２により判定する。したがって、コンパレ
ータ１２で比較するレジスタ１１の値は、この例では１
画素当りの適正レベルの６０倍（積分する画素の個数に
対応する倍数）の値に設定されている。この値は、撮像
動作の開始前の測光中の情報によって可変するようにし
てもよい（例えば撮像中の積分領域の輝度の全撮像領域
の輝度の平均値からの偏差によって変化させる等）。

【００３２】また、この例のように走査線単位で画像信
号を読み出すことは、ＭＯＳセンサでは容易であるが、
ＣＣＤでは特殊な構造とすることが必要である（例えば
画素毎に垂直転送路へのシフトゲートをもつＦＥＴセン
サ等）。逆に、ＭＯＳセンサの場合、画像信号の読み出
しが走査線毎に可能であるため、走査線単位での部分読
み出しは容易である。しかしＭＯＳセンサの場合、撮像
素子のクリア時（露光開始時）に読み出す際の読み出し
タイミングが走査線毎にずれることを考慮して、クリア
のタイミングを走査線毎にずらさなければ露光ムラが生
じる。

【００３３】さらに、この例ではレジスタ１６の出力を
直接コンパレータ１２に入力しているが、その間にゲー
トを設けて、１回の走査読み出し（この例では６０画素
単位）が完了した時にコンパレータ１２での比較動作を
行わせるように構成してもよい。また、レジスタ１１に
積分する画素数倍にした適正露光値を設定するのではな
く、レジスタ１６の出力とコンパレータ１２の間（加算
器１５への帰還回路には影響を与えない位置）に画素数
分の１にする係数器を介在させても同じ効果が得られ
る。

【００３４】このようにして、コンパレータ１２での比
較結果から参照画素（読み出し積分する画素でこの例で
は走査線４０，４１の内の有効部分の６０画素）に照射
された光量の積分値が適正になったと判断したら、ＳＳ
Ｇ１３からの信号によって積分動作（参照画素からの読
み出し積分）を停止させ、直ちに読み出し動作に入る。
この読み出し動作は、通常の読み出し動作と同様、走査
線毎にサンプリング，クランプ及びＡ−Ｄ変換をして順
次メモリ７の画素毎にあらかじめ定められたアドレスに
記憶していく。特に、参照画素においては、書き込むべ
きアドレスに既に記憶されている値と加算して、同じア
ドレスに再び記憶する（但し全画素において加算して記
憶しても何ら問題がないことは明らかである）。

【００３５】以上の動作によって、適正露光の画素信号
がメモリ７に取り込むことができたことになる。その
際、上記参照画素は全撮像領域の一部としたが、これは
現在得られる撮像素子や信号処理系の回路で上述の構成
を実現しようとした場合、読み出し速度や信号処理速度
に限界があるためであり、撮像素子等の速度が充分速け
れば、全領域を参照画素にすることもできる。この場
合、画素のアドレスによって積分回路１０への入力のデ
ータに重み付をすることにより、測光感度分布を変化さ
せることができる。

【００３６】次に、図８と図９のタイミングチャートを
用いてＭＯＳセンサを用いた場合の撮像素子３のクリア
及び読み出し動作のシーケンスについて説明する。図８
は１走査線のクリア及び通常の走査線の読み出しに要す
る時間と画像信号の積分のために１走査線を読み出す時
間とが異なる場合であり、走査線を図６の上から下へ順
に読み出す場合を示している。この場合、まず図８の
（ａ）に示すように、走査線１０１，１０２，……１２
７までクリア動作を行い、積分する走査線１１５のクリ
アが終了すると、図８の（ｂ）のように直ちに走査線１
１５の読み出し動作を行う。次に、走査線１１６のクリ
ア動作が終了したら、走査線１１６の読み出し動作を行
う。以降、走査線１１５，１１６の読み出し動作を続け
て行う。この時読み出された画像情報は、画像毎にメモ
リ７の中に対応するアドレスに積算されると共に、積分
回路１０によって走査線１１５，１１６の全有効画素の
情報が積分される。

【００３７】積分された値をアナログ的に表示したもの
が図８の（ｄ）であり、時間経過に伴って積分値が増加
していく様子がわかる。そして、この積分値が図８の
（ｃ）に示すレジスタ１１の内容より大きくなると、コ
ンパレータ１２の出力は図８の（ｅ）のように反転し、
ＳＳＧ１３は積分用高速読出モードから通常読出モード
に切り替わり、図８の（ｂ）のようにクリア時と同じ順
序で画面の上から読み出しを開始する。ここで、走査線
１１５と１１６だけは露光期間（積分期間）に先に読み
出された光量に相当するデータがあるので、通常読み出
し時にも少なくとも走査線１１５と１１６の部分だけ
は、前述のようにメモリ７の中の走査線１１５，１１６
の画素に対応するアドレスに既に存在するデータと加算
してから再び同じアドレスに記憶される。

【００３８】図９は図８のタイミングチャートの動作を
改善した動作を示したものである。すなわち、図８のタ
イミングでは、まずクリア動作を走査線１０１，１０２
から始めているので、撮像素子３の上の方の走査線が露
光を始めてから積分用画素を含む走査線１１５，１１６
が実際に露光（積分）を開始するまでにタイムラグつま
り露光時間の誤差が生じてしまう。これは、被写体の輝
度が極端に高い時のみの問題であり（被写体輝度がそれ
ほど高くない時には無視できる程度になる）、スイッチ
ＳＷ１のみがＯＮの間に測定した被写体輝度等の情報に
よって補正することも容易ではあるが、この誤差を初め
から生じさせないようにしたのが図９の例である。但
し、全画素が一時にクリアでき、画素毎あるいは走査線
毎に読み出しが可能なセンサではこの問題は生じない。

【００３９】図９のタイミングチャートからわかる通
り、この例では、図９の（ａ），（ｂ）に示すように積
分用画素を含んだ走査線１１５，１１６からクリア動作
及び通常検出動作を始めている。このため、積分（測
光）は最初から行うことができ、したがって上述の誤差
は初めから避けることができる。図９の（ｃ）はレジス
タ１１の内容、（ｄ）は積分値、（ｅ）はモードの切替
えをそれぞれ示している。また、この例でも積分時の読
み出し速度を図８と同様に高速にしてもよいことは明ら
かである。

【００４０】以上のように、少なくとも１フィールドあ
るいは１フレームの画像情報を記憶するメモリ７を設
け、露光期間中に撮像素子３の画像情報の一部あるいは
全部を繰り返し読み出して、前回読み出した画像情報の
中で対応する位置の情報と加算しながら該メモリ７に記
憶すると同時に、その画像情報の値を積分して測光を行
っている。すなわち、撮像素子３の一部あるいは全部の
画素の光強度に応じた情報を露光期間の途中で読み出
し、画素毎にあらかじめ割り付けられたメモリ７のアド
レスに、その時までの同一アドレスのメモリ７内の値と
加算して再びメモリ７の同一アドレスに記憶する動作を
繰り返すと共に、上記読み出した画素の情報を積分する
ことにより、撮像素子３に入射する光量をリアルタイム
で測定し、その値（積分値）を利用して適正露光時間を
得ている。このため、露光開始後の被写体輝度の変化に
追従でき、常に適正な被写体画像を得ることができる。
また、測光専用のセンサを設ける必要がなく、構成が簡
単になり、低コスト化及び小形化を図ることができる。

【００４１】図１０は本発明の第２実施例を示す図であ
り、図１と同一符号は同一構成部分を示している。この
実施例は、参照画素のデータを積分する際の同一画像デ
ータを画素毎に記憶する高速バッファメモリ１９を、露
光完了時の読出用バッファメモリであるメモリ７と別に
設け、露光完了後の撮像素子３からの画像信号の読み出
し及びメモリ７への書き込み時に、対応する画素のデー
タと加算器１８で加算しながらメモリ７に転送するよう
に構成したものである。すなわち、図６の２走査線分の
６０画素に相当する容量をもつ高速バッファメモリ１９
を備え、さらにＡ−Ｄ変換器６とメモリ７の間の加算器
１９の入力の一方（図１の例ではメモリ７の出力側に接
続される方）をこの高速バッファメモリ１９の出力側に
接続するように構成したものである。

【００４２】上記構成による動作は、図１の構成で露光
後の読み出し時において、メモリ７内のデータと撮像素
子３から読み出されたデータを加算して再びメモリ７に
記憶する代りに、高速バッファメモリ１９内のデータと
撮像素子３から読み出されたデータを加算してメモリ７
に記憶することが相違するのみで、図１の実施例と同等
の作用効果が得られる。

【００４３】図１１は本発明の第３実施例を示したもの
である。図中、２０はアナログ積分回路で、積分動作の
ＯＮ／ＯＦＦのための開閉器２１，該積分回路２０のリ
セットのための開閉器２２及び積分のためのコンデンサ
（蓄電器）２３から構成され、図１の積分回路１０と同
様測定手段を構成している。２４はアナログ比較器であ
るコンパレータ、２５はシスコン２７の制御によって出
力電圧が変化する可変基準電圧源、２６はシスコン２７
の制御により撮像素子３，ＳＨ回路４，クランプ回路
５，Ａ−Ｄ変換器６，メモリ７，ＤＳＰ８，Ｄ−Ａ変換
器９及び積分回路２０に動作制御用の同期クロックパル
ス及び動作パルスなどのタイミング信号を出力するＳＳ
Ｇである。またシスコン２７は、絞り２，ＳＳＧ２６，
基準電圧源２５及びＤＳＰ８を制御し、全体として撮像
装置としての動作をさせるもので、図１のシスコン１４
と同様の処理手段を構成している。

【００４４】上記のような構成の撮像装置において、ス
イッチＳＷ１がＯＮされている期間の測光動作は図１の
実施例と同様であるので省略する。したがって、シスコ
ンが適正露光を与える撮像時の絞りと積分時間の組み合
わせを決定し終り、スイッチＳＷ２がＯＮされていると
判断した後の処理動作について述べる。

【００４５】図１の実施例と同様、撮像素子３のクリア
動作から露光が開始されるが、この露光が開始される
と、ＳＳＧ２６の信号により撮像素子３から図６の１４
１，１４２の走査線のみの画像信号が繰り返し高速で読
み出される。そして、この信号をＳＨ回路４でサンプル
ホールドし、クランプ回路５でクランプした後、該信号
の有効部分のみ（ブランキング期間を除く）を開閉器２
１を介して積分用のコンデンサ２３に送出する。同時
に、この信号をＡ−Ｄ変換器６でＡ−Ｄ変換し、そのデ
ジタルデータを加算器１９を経由してメモリ７内のあら
かじめ割り付けられたアドレスに既に記憶されているデ
ータと加算して再び同じアドレスに記憶させる。そし
て、撮像素子３からの特定の走査線の信号の読み出しか
らメモリ７への書き込みまでの処理を可能な限りの高速
で繰り返しながらコンデンサ２３に蓄積された電化の電
位をコンパレータ２４で比較する。この時、コンデンサ
２３の電位が基準電圧源２５の出力値を越えると、コン
パレータ２４は出力を反転し、この出力を受けてＳＳＧ
２６は露光量積分のための撮像素子３からの信号（一
部）の読み出しを停止し、直ちに画像データ取り込みの
ための全画面の読み出し動作を開始する。

【００４６】上記画像データの読み出しのための撮像素
子３からの信号読み出し時には、積分回路２０，コンパ
レータ２４及び基準電圧源２５は不要であるので、開閉
器２１はＯＦＦ、開閉器２２はＯＮとして、これら回路
の動作を停止する。さらに、撮像素子３から画像信号を
読み出すと共に、メモリ７からも対応画素のデータを読
み出し、加算器１８で加算して、再びメモリ７の対応ア
ドレスの部分に記憶させる。この時、積分画素（この例
では走査線１１５，１１６の画素）以外のメモリ７内の
データは０であるので、メモリ７からのデータ読み出し
及び加算器１８での加算は省略することも可能である。

【００４７】このようにして、メモリ７に記憶した画像
データは、再びメモリ７から読み出されながらＤＳＰ８
で所定の信号処理（γ補正，ニ−（ｋｎｅｅ）特性調
整，ホワイトバランス調整，色差信号の生成，信号のコ
ンポジット化，同期信号の付加，カラーバーストの付加
等）が行われ、Ｄ−Ａ変換器９によりアナログ化された
後、モニタ（ＥＶＦ）やＳＶレコーダあるいはその他の
記録装置の伝送路に出力される。このような構成であっ
ても、図１及び図１０の実施例と同様、露光期間中の露
光量を測定でき、簡単な構成で、露光開始後の被写体輝
度の変化に追従させることができ、同様の作用効果を得
ることができる。

【００４８】以上、本発明の各実施例について説明した
が、図１０の第２実施例と図１１の第３実施例を組み合
わせることも可能であり、さらにこれらの実施例から発
展させて、次の（１）〜（６）のように構成することも
可能である。（１）図１の第１実施例において、積分回路１０，加算
器１８，レジスタ１１及びデシタル式のコンパレータ１
２を独立に設けたが、これらは何れもデジタル処理回路
であるので、ＤＳＰ８と一体にするか、あるいは１チッ
プで構成することにより、さらにコストダウンを図るこ
とができる。

【００４９】（２）メモリ７あるいはメモリ１９は完全
なランダムアクセスメモリである必要はなく、書き込
み，読み出しのスタートアドレスを設定できるＦＩＦＯ
でも実現は可能である。その場合、メモリの規模を縮小
させることができる。

【００５０】（３）現状の撮像素子及び信号処理系やメ
モリの読み出し速度や処理速度は不充分であるため、測
光のための積分領域を広くとることは困難である。これ
らを少しでも解決するために、図６の例のような隣り合
った走査線ではなく、何ラインかおきに積分領域を設定
することも有効な手段である。

【００５１】（４）また当然のことながら、読み出し画
素を画素単位で選択できる撮像素子が実現できるなら
ば、測光の積分領域を画素単位で分散することも可能で
ある。

【００５２】（５）また本発明では、撮像素子のクリア
で露光開始といういわゆる電子シャッタで構成されてい
るが、機械式シャッタで構成してもよいことは当然であ
る。但し、機械式シャッタの場合、動作の遅れがあるの
で、積分値と比較して露光完了を検出するレベルをより
小さな値にシフトした方が好結果が得られる。

【００５３】（６）撮像素子から信号を読み出す順序に
ついても通常上（空）から下（地面側）へ読み出すのが
普通であるが、測光のための積分について考えると、下
（地面側）から読み出して下の方（地面より）の走査線
を先に露光開始した方が、測光のための積分領域を中央
より下側にすることが多い（空は平均レベルより明るい
ことが多いのでその影響からのがれるため）ことから、
積分開始タイミングが早くなり、より高速の露光時間
（積分完了時間）が得られる。また、読み出し順序の逆
転は、メモリ７への書き込みの際、メモリ７から読み出
す際、あるいはＤＳＰ８内部での処理の際またはメモリ
カード１７への書き込みの際に再度反転することで、他
との互換性は保てる。

【００５４】なお、全ての実施例中、メモリ７，メモリ
カード１７及びメモリ１９のクリアについては言及しな
かったが、露光直前（撮像素子のクリアと同時期）にク
リアをすればよいことは明らかである。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、露光期
間中に撮像手段の画像情報の一部あるいは全部を繰り返
し読み出す手段を設け、その読み出した画像情報を露光
期間中に積分して露光量の測定を行うようにしたため、
測光専用のセンサを用いる必要がなく、構成が簡単で低
コスト化及び小形化を図ることができ、また露光開始後
の被写体輝度の変化に追従でき、常に適正な被写体画像
が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図

【図２】図１の撮像装置の初期動作を示すフローチャ
ート

【図３】図１の撮像装置の処理動作を示すフローチャ
ート

【図４】図１の撮像装置の処理動作を示すフローチャ
ート

【図５】図１の撮像装置の処理動作を示すフローチャ
ート

【図６】撮像素子の撮像部の画素配置例を示す模式図

【図７】メモリの内部のアドレス割り付け例を示す模
式図

【図８】撮像素子にＭＯＳセンサを用いた場合の動作
を示すタイミングチャート

【図９】図８に示す動作を改善した動作のタイミング
チャート

【図１０】本発明の第２実施例の構成を示すブロック
図

【図１１】本発明の第３実施例の構成を示すブロック
図

【図１２】従来装置の構成を示すブロック図

【符号の説明】

３撮像素子（撮像手段）７メモリ８デジタル信号処理回路（読出手段）１０積分回路（測定手段）１２コンパレータ１４システムコンパレータ（処理手段）２０積分回路（測定手段）２７システムコントローラ（処理手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像が結像する撮像手段と、露光期
間中にこの撮像手段により得られた画像情報の一部ある
いは全部を繰り返し読み出す読出手段と、その画像情報
を露光期間中に積分して露光量を測定する測定手段とを
備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記測定手段による測定値が所定レベル
となった場合に該測定手段の積分動作を停止させ、その
積分情報を画像情報として処理する処理手段を有してい
ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。