JPS6032488A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ョ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距離情報は最短
でも１テレビジョンフィールド期間なければ得られない
という欠点があった。

このような欠点は一段のビデオカメラ４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。

従っ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
それ迄停止しでいるのでサーボが目標値で安定する迄に
数フィールド分の時間が必要となってしまう。

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ッ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、銀塩フィルムは多少の露出誤差があってもラボでか
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。

従ってそれだけ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
を駆動するクロック発生器の駆動周波斂を数倍にする事
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
電力が周波数憎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
置を提供することを目的とするものであり、低消費電力
で、しかも、短時間で被写体情報が得られ、従って立上
りのよい制御が可能な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図は本発明の詳細な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１
は光電変換部である撮像部１１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ＩＨ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はシャッター、
１は撮像手段としての例えは前記のＣＣＤ、３４は信号
処理回路であってＣＣＤ１の出力をプロセス処理する事
により標準テレビジョ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はこの駆動クロック信号を供給するクロック発
生器、４８は読み出し制御手段としてのシーケンスコン
トロール回路であってＣＣＤの駆動開始や停止、記録器
３５の記録動作制御、絞りシャッタ制御回路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ッチで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、シャッタ３２の駆動制御を行なう絞りシャッ
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、１０４はＤ
／Ａ変換器、１０６はミックス回路、１０７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１０４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
の出力は映画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
。

測光演算回路のミックス回路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側光部用パ
ルス（以後ウィンドパルス）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
ィンドパルス発生回路である。この結果ミックス回路１
０６からは部分的な側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でディ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
・シャッタ制御回路３９に供給する事により絞り・シャ
ッタ機構にフィードバックする。

第５図はクロック発生器３７のブロックの一例図である
。同期パルス発生器４０は１４ＭＨｚの基準同期パルス
を出力し、４１はこの回期パルスを４分周してサブ・キ
ャリアを形成する。

４２は同期パルスを７分周した２ＭＨ２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２ＮＨ２を５分周し、更に１３分周出力した
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カラ
ンター４４ではＨカウンタで６５分周されたパルスを５
２５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０ 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ョン同期信号を形成す
る。４６は第１のクロックジェネレータで、デコーダー
４５の出力パルスと１４ＭＨｚ、２ＭＨｚのクロックパ
ルスから水平ドライブ関係のパルスφ′Ｒを出力する。

又、４７は第２のクロックジェネレータでデコーダー４
５の出力パルスにより垂直ドライブパルスφＶ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のクロッ
クジェネレータ４６、４７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・シャッタ等の制御信号
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をクロックとして各種制
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、電源スィッチあるいは撮影時のレリー
ズ、シャッタ秒時、感度スイッ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。モード切換スイッチ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は各フィールド期間を示す。

期間（１）で電源（ＰＯＷＥＲ）を通電すると期間（２
）でＣＣＤにある■電流分は電荷クリア（ＣＬＲ）され
、撮影準備に入る。そして期間（２）のＦ１フィールド
の走査期間Ｓ１において測光の電荷蓄積積が行なわれ、
次の期間（４）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フィールド期間の内の期間（５）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を経てミックス回路１０６に入力さ
れる。このミックス回路において映像信号は測光部に相
当するウィ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（５）
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（７）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（８）でクリアされ、その後
期間（９）でシャッタ秒時に従って電荷蓄積が行なわれ
、期間（１０）のＦ４フィールドの垂直ブランキング期
間に垂直転送がされ、期間（１１）のＦ５フィールド期
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
テレビ同期に従って、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フィールド期間全体で行う
のではなく、１フィ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。スイッチＭＳＷをｂ側に接続した状態で図で
期間（１２）の終わりに電源をＯＮすると期間（１３）
で撮像部１１の電荷はメモリー部１２、水平レジスタ１
３を有して高速で読み出されクリアされる。その後期間
（１４）だけ撮像部に於ける電荷蓄積が為され、この電
荷は期間（１５）にメモリー部１２に垂直転送され、期
間（１６）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。その後この演算結果は期間（１７）に於
て演算され、この演算結果に結果に基づき期間（１８）
に絞り制御が行なわれる。それから期間（１９）で再び
撮像部１１の電荷がクリアされると共にシャッターが開
き期間（２０）だけ露光が行なわれた後期間（２１）に
撮像部の電荷は垂直転送される。

更にその後でＦ４フィールドで期間２２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。φＰ
Ｉは撮像部の電荷転送パルス、送パルス、φＰＳはメモ
リー部の電荷転送パルス、φＳ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はシャッタ
ー制御信号、ＲＥＣＯＲＤは記録制御信号、ＷＩＮＤＯ
Ｗ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φＰＩ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、またシャッタは開成状態になる。ある任意の測
光期間（１４）を経ると、期間（１５）の垂直伝送パル
スＶＴ′によっ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φＰＳにより期間（１６）、（１７
）で１Ｈ毎に読出されウィンドパルスと混合された後積
分され演算される。演算結果に従って絞りが期間（１８
）で制御された後撮影が行なわれ期間（２２）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艮い演算結
果が得られ逢い場合あるいはＣＯＤ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、絞りあるいはシャッタ制御を
行っても良い。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ャッ
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（１５）、（１６）、（１７）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（１４）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
（１５）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（１５）のパルス数は１７／１２■（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（１６）、（１７）で第９図（ａ）の測光部２
０の読み出しが行なわれる。このときウィンドパルスに
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４６号は積分され
、演算される。その後期間（１８）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側光
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φＳは期間（２４）で停止する。又、積
分器はその後の期間（２５）の１Ｈ期間分だけ積分すれ
ば良い。その後期間（２６）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（２６）中にもパルスφＰ８．φＳを供給
する事によっ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列を示したが、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、メモリ一部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フィールド期間ＴＦ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、Ｔｓ
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ＣＯＤの水平シフトレ
ジスタ１３には水平転送パルスφＳを供給しない。

従っ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
ィールド内に複数回測光又は測距情報が得られる。従っ
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） このように本発明では垂直方向の読み出し、水平方向の
読み出しを標準テレビジョン周期に従って行なう撮像装
置に於て垂直走査期間中の垂直方向の読み出し速度を少
なくとも一部の区間だけ高速にするよう構成しているの
で測光や測距等の被写体のデータを高速で得らするよう
になる。従って測距や測光等の判別動作を高速で行なう
事ができるようになるものである。

【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ックの構成列を示す図、
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図はクロック発生器３
７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・・・クロック発
生器。 第３１１２ 〃に Ｓ１セ ご 口 冊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学像を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手段に
   於て形成された電気信号を標準テレビジョンの走査速度
   に応じた速度で読み出す読み出し手段と、該読み出し手
   段による垂直方向の読み出し速度を垂直画面走査期間内
   の少なくとも一部の期間につき標準テレビジョンの垂直
   走査速度よりも高速化する読み出し制御手段とを有する
   撮像装置。