JPH057335A - 電子スチルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スミアによる誤差のない測光データが得られ
る電子スチルカメラを提供する。 【構成】 測光前走査において、固体撮像素子の蓄積電
荷を全て読み出した後、空走査を行ってスミア情報を検
出し、測光走査で測光情報を得て、これらスミア情報，
測光情報にもとづいて最適露出量を算出する。なおスミ
ア情報の検出は測光後走査で行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子スチルカメラ（スチ
ルビデオカメラともいう）に関し、特にその測光に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の電子スチルカメラのブロッ
ク図である。図において、１はレンズユニット、２はレ
ンズ駆動モータであり、２２はシャッタ、３は絞り、４
はシャッタ・絞り駆動回路である。５は画像を電気信号
に変換する固体撮像素子であり、システム制御回路９の
指示により垂直方向の任意の行を指定して蓄積電荷をリ
セットしたり読み出すことが出来る機能がある。２３は
γ補正回路である。６は固体撮像素子５の出力をアナロ
グ−ディジタル変換するＡ／Ｄ変換回路である。現状安
価に得られるＡ／Ｄ変換回路は８ビット分解能程度のも
のが多いので、γ補正回路２３によってγ補正を行って
からＡ／Ｄ変換を行うことによって量子化ノイズの発生
を抑えている。７はＡ／Ｄ変換回路６の出力を記憶する
フレームメモリである。９はシステム全体を制御するシ
ステム制御回路である。１０はメモリ７の出力に対して
帯域制限等の処理を行う撮像信号処理回路である。１１
は撮像信号処理回路１０の出力をディジタル−アナログ
変換するＤ／Ａ変換回路である。１２はＤ／Ａ変換回路
１１の出力をＦＭ変調するＦＭ変調回路である。１３は
ＦＭ変調回路１２の出力を電流増幅するＲＥＣ（記録）
アンプである。１４は磁気ヘッド、１５は記録媒体であ
る磁気シート、１６は磁気シート１５を回転させるモー
タ、１７はモータの回転を安定させるためのモータサー
ボ回路である。２０はレリーズスイッチでありこのスイ
ッチの投入とともに一連の撮影動作が開始される。２１
はＡ／Ｄ変換回路６の信号の平均値を算出する平均値算
出回路である。

【０００３】図５は、よく用いられる固体撮像素子の一
例としてのインターライン型ＣＣＤの概念図である。図
において、１０２は光を電荷に変えて蓄積するフォトダ
イオード、１０３はフォトダイオードから移された蓄積
電荷を１Ｈ（水平走査期間）に１段ずつ垂直に転送する
垂直ＣＣＤである。Ｖ１〜Ｖ４は垂直ＣＣＤの転送電極
であり、Ｖ１はフォトダイオードの奇数行の電荷を垂直
ＣＣＤに転送する転送ゲートをかねている。また、Ｖ３
は同様に偶数行のフォトダイオードに対応する転送ゲー
トとなっている。垂直ＣＣＤは４相の転送パルスで駆動
される。１０４は垂直ＣＣＤ１０３より１Ｈに１段転送
されてくる電荷を水平に転送する水平ＣＣＤである。Ｈ
１，Ｈ２は水平ＣＣＤの転送電極であり２相のパルスで
駆動される。１０５は電荷を電圧に変換し出力する出力
アンプである。Ｖｏｕｔは出力端子である。１０６は不
要電荷を掃き捨てるためのトップドレインである。Ｖｓ
ｕｂは基板バイアス端子である。

【０００４】図６は図５に示すインターライン型のＣＣ
Ｄの駆動タイミングを示す図である。図６において、時
刻ｔ１から奇数フィールド垂直ブランキング期間が開始
される。時刻ｔ２に転送ゲートＶ１をハイレベルにして
奇数行の電荷を垂直ＣＣＤ１０３に転送する。時刻ｔ３
よりＶ１からＶ４に４相に駆動パルスを印加することに
よって１Ｈに１ラインずつ電荷を水平ＣＣＤ１０４にシ
フトし水平方向に高速転送して読み出す。時刻ｔ５で奇
数フィールドの電荷の読出しを終了し偶数フィールドの
垂直ブランキング期間になる。時刻ｔ６で転送ゲートＶ
３をハイレベルにすることによって偶数行の電荷を垂直
ＣＣＤ１０３に転送し時刻ｔ７から読出しを開始する。
基板バイアス端子Ｖｓｕｂに３０Ｖ程度のパルスを与え
ることによってそれまでフォトダイオード１０２に蓄積
されていた電荷を基板方向に掃き捨ていることが可能で
ある。このことを利用して電荷蓄積時間のコントロール
が可能である。図６の時刻ｔ４は水平ブランキング期間
であり、時刻ｔ４に図示のように基板バイアス端子Ｖｓ
ｕｂにパルスを印加した場合、時刻ｔ４からｔ６迄がフ
ォトダイオード１２の電荷蓄積時間となる。

【０００５】図７は図４に示す従来の電子スチルカメラ
の動作シークエンスを示す図である。時刻Ｔ０にレリー
ズスイッチ２０が投入されるとシャッタ２２が開き、一
連の撮影シークエンスが開始される。時刻Ｔ０からＴ１
の間に、ある絞り値にて電荷蓄積時間を変えながらＭ回
の走査すなわち測光走査を行い、固体撮像素子５の出力
平均値より最適絞り値Ａｖおよび最適シャッタスピード
Ｔｖを算出する。さらに詳しく測光動作について説明す
ると、まず絞り３を解放にして電荷蓄積時間を変えなが
らＫ回の走査を行い同時に平均値算出回路２１にて固体
撮像素子５の出力走査毎の平均値を算出する。電荷蓄積
時間は最初の走査では最大値（例えば１／３０秒）にし
走査毎に前回走査の１／２の蓄積時間に変化させて行
く。平均値算出回路２１は出力である平均値がある値の
範囲内に入っていればその値からシステム制御回路９に
て適正露光量（最適露出量ともいう）を得るシャッタス
ピードと絞り値であるＴｖとＡｖを計算することが出来
る。平均値が大きすぎた場合は固体撮像素子５のエリア
の大部分が飽和していたと考えられる。また平均値が小
さすぎた場合はＳ／Ｎが悪すぎて適正露光量を得る際の
計算の誤差が大きくなりすぎるため画像の平均値が適正
な範囲に入るまで電荷蓄積時間を変えながら走査する。
最小の電荷蓄積時間にしても最適露光量が得られなかっ
た場合は絞り３を１段絞って再び電荷蓄積時間を変えな
がらＭ回の走査を行う。この動作を最適露光量が得られ
るまで繰り返す。Ｔ１からＴ２の間に絞りをＡｖに設定
しＴ２に固体撮像素子５のＶｓｕｂにリセットパルスを
印加して全蓄積電荷を基板に掃き捨て本露出を開始す
る。時刻Ｔ３にシャッタ２２を閉じ本露出を終了する。
次に時刻Ｔ４からＴ５にかけて信号の読出し走査を行う
とともに磁気シート１５に処理信号を記録する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、図７に示すよう
に測光走査は時間を短縮するために走査する毎にシャッ
タ２２を閉じることをせずにシャッタ２２を開けたま
ま、固体撮像素子５の電子シャッタ動作によって電荷蓄
積時間を制御している。しかしながら前記従来例では、
電荷蓄積時間が短かく高輝度被写体が存在した場合に
は、スミアという現象が発生し、測光精度が悪化する。
図８はスミア現象を説明する図である。インターライン
型ＣＣＤでは垂直転送は１Ｈに１段ずつ行われるため、
高輝度被写体の画像が投影されている箇所では斜め入射
光等の影響で垂直転送路中に露光電荷が発生してしま
う。この電荷は１Ｈに１段ずつ転送され出力されるため
縦帯状の偽信号となってしまう。実際に画像を記録する
場合は、このスミア現象を防ぐためにシャッタ２２を閉
じた状態で固体撮像素子５の信号を読み出すため、スミ
アは発生しない。したがって、測光時にスミア信号を含
んだ信号で最適露出量を求めるとスミアの量によっては
本露出時に露出量不足となってしまう場合が有る。

【０００７】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、スミア現象による誤差のない測光
のできる電子スチルカメラを提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、電子スチルカメラをつぎの（１）のとおりに
構成する。

【０００９】（１）固体撮像素子と、該固体撮像素子を
駆動し測光情報を得る測光手段と、前記固体撮像素子を
駆動しスミア情報を検出するスミア情報検出手段と、前
記測光手段の出力と前記スミア情報検出手段の出力にも
とづいて所要の露光量を算出する露光量算出手段とを備
えた電子スチルカメラ。

【００１０】

【作用】前記（１）の構成により、測光情報とスミア情
報が得られ、この測光情報とスミア情報にもとづいて所
要の露光量が算出される。

【００１１】

【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
図１は本発明の第１実施例である“電子スチルカメラ”
のブロック図である。図において、図４と同一番号を付
したブロックは同一の機能を有しており、異なっている
のは固体撮像素子５の出力に対するゲインを切り替える
可変ゲインアンプ２４と可変ゲインアンプ２４の出力に
対してγ補正をオンオフできるよにう構成した可変γ補
正回路２５、測光前の走査よりスミア成分の平均値を記
憶するスミア値メモリ２６、測光走査時に測光領域のデ
ータの平均値からスミア値を減算する減算回路２７であ
る。

【００１２】図２は本実施例の測光動作を示すタイミン
グチャートであり、図３は本実施例の測光動作を示すフ
ローチャートである。以下図２，図３を参照しながら、
本実施例の動作を説明する。

【００１３】先ず、可変γ補正回路２５においてγを１
に設定する（ステップＳ１参照）。可変ゲインアンプ２
４は測光に適したゲインに設定されている。

【００１４】実際の測光データを得るための測光走査の
前に測光前走査を１Ｖ期間行う（Ｓ２）。フォトダイオ
ード１０２の蓄積電荷を有効期間ですべて読み出したあ
と、空走査を１Ｈ行うことによってスミア信号（情報）
の検出が行われる。このスミア信号の１画素当りの平均
値Ｖｓｍを平均値算出回路２１にて算出し（Ｓ３）、ス
ミア値メモリ２６に記憶し（Ｓ４）全測光走査が終了す
るまでその値を保持する。次に測光データを得るための
測光走査を行う（Ｓ５，測光走査１）。測光領域の１画
素当りの平均値Ｖｍｅａｎを求めた後（Ｓ６）、先に記
憶されているスミアの値Ｖｓｍを測光領域のデータ平均
値Ｖｍｅａｎから減算回路２７によって減算する（Ｓ
７）ことによってスミアによるデータの誤差を補正す
る。

【００１５】この補正後の値Ｖｍが所定の上限値Ｖｍａ
ｘと下限値Ｖｍｉｎの範囲中にあれば（Ｓ８ ＹＥ
Ｓ）、この値Ｖｍにもとづいて最適露出量を算出し（Ｓ
９）測光動作を終了する。前記Ｖｍが上限値Ｖｍａｘと
下限値Ｖｍｉｎの範囲内にないときは（Ｓ８ ＮＯ）、
電荷蓄積時間又は絞り値を変更し（Ｓ１０）ステップＳ
５に戻り再度測光走査（測光走査２）をくり返す。この
ような測光走査のくり返し（測光走査１，２……）によ
りＶｍｉｎ≦Ｖｍ≦Ｖｍａｘになれば、そのＶｍ値にも
とづいて最適露出量を算出し測光動作を終了する。フロ
ーチャートでは省略されているが、前述の測光走査のく
り返しによるＶｍｉｎ≦Ｖｍ≦Ｖｍａｘにならないとき
は、測光範囲外として測光動作を終了する。

【００１６】算出した最適露出量により絞り値Ａｖ，シ
ャッタスピートＴｖを決定し本露出を行う。本露出の際
は可変γ補正回路２５のγ値は０．４５に設定される。

【００１７】以上の第１実施例では、測光前走査におい
て、蓄積電荷を有効期間中にすべてを読み出した後、空
走査を行いスミア情報を検出しているが、蓄積電荷の読
出しを禁止してスミア情報を検出するようにしてもよ
い。この例を本発明の第２実施例として説明する。

【００１８】本実施例の構成は、システム制御回路９，
平均値算出回路２１以外は第１実施例と同様である。図
９，図１０に示すように、固体撮像素子５の垂直ＣＣＤ
の転送電極Ｖ１，Ｖ３をハイレベルにすることなく（フ
ォトダイオード１０２から垂直ＣＣＤ１０３への読出し
パルスを与えずに）、測光前走査を２Ｖ期間行う。この
ことにより蓄積電荷の読出しを禁止した状態で、２Ｖ目
即ち測光前走査２の有効期間にスミア信号のみが出力さ
れる。即ち、測光前走査１，測光前走査２の期間中に、
垂直ＣＣＤに発生した電荷であるスミア信号が出力され
る。

【００１９】本実施例では、測光前走査時と測光走査時
とで同一の画像範囲の信号を平均することになり、測光
走査時と同一の手法でスミア信号の平均値を算出するこ
とができる。

【００２０】又、蓄積電荷の読出しを別の手法で禁止し
てスミア情報を検出するようにしてもよい。この例を本
発明の第３実施例として説明する。

【００２１】本実施例の構成は、システム制御回路９以
外は第２実施例と同様である。図１１に示すように、時
刻ｔ２およびｔ６でフォトダイオード１０２から垂直Ｃ
ＣＤ１０３へ電荷を読出す直前に基板バイアス端子Ｖｓ
ｕｂにリセットパルスを与え蓄積されていた電荷を全て
基板方向に掃き捨てることによって読出しを禁止してい
る。

【００２２】なお、以上の各実施例は、測光前走査によ
りスミア情報を検出し、これをメモリに保持して最適露
出量を算出するものであるが、本発明はこれに限定され
るものではなく、測光情報をメモリに保持し、測光後走
査でスミア情報を検出し、これら測光情報，スミア情報
にもとづいて最適露出量を算出する手法で実施すること
もできる。

【００２３】又、従来例，実施例の説明では、“最適露
出量”という用語を用いているが、この“最適”の条件
は撮影目的，照明条件，撮影者の主観等により変り一義
的に決まるものではない。そこで疑義が生じないよう
に、請求項では最適露出量に対応するものとして“所要
の露出量”という用語を用いている。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、撮
像に用いる固体撮像素子を用いてＴＴＬに測光データを
得る際にスミアによる測光データの誤差が生じないた
め、極めて高い測光データを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のブロック図

【図２】 第１実施例の測光動作を示すタイミングチャ
ート

【図３】 第１実施例の測光動作を示すフローチャート

【図４】 従来例のブロック図

【図５】 インターライン型ＣＣＤの概念図

【図６】 インターライン型ＣＣＤの駆動タイングの例
を示す図

【図７】 従来例の動作シーケンスを示す図

【図８】 スミア現象の説明図

【図９】 第２実施例の測光動作を示すタイミングチャ
ート

【図１０】 第２実施例の測光動作におけるインターラ
イン型ＣＣＤの駆動タイミングを示す図

【図１１】 第３実施例の測光動作におけるインターラ
イン型ＣＣＤの駆動タイミングを示す図

【符号の説明】

５ 固体撮像素子 ９ システム制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 固体撮像素子と、該固体撮像素子を駆動
   し測光情報を得る測光手段と、前記固体撮像素子を駆動
   しスミア情報を検出するスミア情報検出手段と、前記測
   光手段の出力と前記スミア情報検出手段の出力にもとづ
   いて所要の露光量を算出する露光量算出手段とを備えた
   ことを特徴とする電子スチルカメラ。