JPH057334A - 電子スチルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子スチルカメラにおいて、測光によるレリ
ーズタイムラグを短縮する。 【構成】 電荷蓄積時間を（２）に設定して測光を開始
し、その測光における固体撮像素子の出力の平均値が上
限値を超えたときは電荷蓄積時間を（１）に設定して測
光し、下限値を超えたときは電荷蓄積時間を（３）に設
定して測光する。このように前記平均値が上限値と下限
値の範囲内に入るように制御し、範囲内に入ったときの
平均値にもとづいて所要の露出量を算出する。

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５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１Ｈ（水平走査期間）単位で電荷蓄積時間を可
変出来る機能がある。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２
３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Ｆ
Ｍ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６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１０２から移され
た電荷を１Ｈ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１０２の奇数行の電荷を垂直ＣＣＤに
転送する転送ゲートを兼ねている。また、Ｖ３は同様に
偶数行のフォトダイオード１０２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。Ｖ
ｓｕｂは基板バイアス端子である。

【０００４】図７は図６に示すインターライン型ＣＣＤ
の駆動タイミングを示す図である。図７において、時刻
ｔ１から奇数フィールドの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相の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Ｖ３
をハイレベルにすることによって偶数行の電荷を垂直Ｃ
ＣＤ１０３に転送し時刻ｔ７から読出しを開始する。Ｖ
ｓｕｂに３０Ｖ程度のパルスを与えることによってそれ
までにフォトダイオード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７
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Ｖｓｕｂにパルスを印加した場合、時刻ｔ
４からｔ６迄がフォトダイオード１０２の電荷蓄積時間
となる。

【０００５】図８は図５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。図において、時刻Ｔ０にレリ
ーズスイッチ２０（図５参照）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の出力の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。測光動作について説明
すると、まず絞り２２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検出回路２１にて
固体撮像素子５の出力の走査毎の平均値を検出する。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の電荷蓄積時間に変
化させて行く。平均値算出回路２１の出力である平均値
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にて適正露出量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が悪すぎて適正露出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出量が得られなかった場合は絞り
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。この動作を最適露出量が得られるまで繰り返
す。時刻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】通常、一般用のカメラ
で測光システムに要求される測光範囲は、ＥＶ値でＥＶ
８からＥＶ１７程度までは最低限必要である。しかしな
がら前記従来例では最適露出量を決定するまでに最大１
０回の走査が必要であり、測光走査だけで絞りの切替え
時間を無視しても１６０ミリ秒以上の時間を要してしま
い、レリーズタイムラグが問題になる。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するためな
されもので、測光によるレリーズタイムラグを短縮でき
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）に示すとおり
に構成するものである。 （１）電荷蓄積時間が変更可能な固体撮像素子と、該固
体撮像素子の出力を直線特性で入力しその平均値又は積
分値を算出する平均値算出手段と、前記電荷蓄積時間を
Ｎ段階に設定する電荷蓄積時間設定手段と、前記Ｎ段階
の途中の段階から測光を開始し、その測光における前記
平均値算出手段の出力値が上限値を超えるときは電荷蓄
積時間を１段減らして更に測光し下限値を超えるときは
電荷蓄積時間を１段増して更に測光して前記平均値算出
手段の出力値が上限値と下限値の範囲内に入るように測
光状態を制御する測光制御手段と、前記平均値算出手段
の出力値が上限値とか下限値の範囲内に入ったときの当
該出力値にもとづいて所要の露出量を算出する露出量算
出手段とを備えた電子スチルカメラ。

【０００９】

【作用】固体撮像素子の出力を直線特性で入力しその平
均値又は積分値を算出するので、１段階の電荷蓄積時間
設定で複数ＥＶ値の範囲の測光ができ、又Ｎ段階の途中
の段階から測光を開始するので、結局測光に要する時間
が短かくてすむ。

【００１０】

【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
図２は本発明の一実施例である“電子スチルカメラ”の
ブロック図である。図において、図５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う構成した可変γ補正回路
２５である。図１は固体撮像素子に一様な光量を与えた
ときの各電荷蓄積時間設定における固体撮像素子の平均
出力値の例を表にしたものである。この表の中で固体撮
像素子の出力値は、固体撮像素子の規格上保証されてい
る飽和出力値を３としたときの相対値で示している。こ
こで例として固体撮像素子の飽和の１／３程度の出力で
記録すべき信号のレベルが１００％となるようなゲイン
設定を行うものとする。その場合画像信号の出力レベル
の平均値が記録信号レベルの１００％に対して６０％の
レベルであれば露出量が適正であったと判断することに
する。γ補正の係数を０．４５とすると適正レベルを与
える固体撮像素子の出力の平均値は飽和を３とした場合
０．３２となる。図１に示す例で電荷蓄積時間を６Ｈと
したときＥＶ１７で２．５６、ＥＶ１４で０．３２とな
っている。同様に電荷蓄積時間を４８Ｈにした場合、Ｅ
Ｖ１４で２．５６、ＥＶ１１で０．３２の値が得られ
る、同様に電荷蓄積時間を３８４Ｈに設定した場合、Ｅ
Ｖ１１で２．５６、ＥＶ８で０．３２の値が得られる。
図２のＡ／Ｄ変換回路６の分解能が８ビットであれば２
５６段階の分解能を持っているから２．５６をフルスケ
ールになるようゲイン設定してやれば０．３２程度まで
の値は精度よく表現できる。したがって１段階の電荷蓄
積時間で蓄積された固体撮像素子５の出力の平均値から
４ＥＶに相当する範囲の測光データを得ることが可能で
ある。図３はこのような考え方に基づいて短時間に最適
露出量を求めるアルゴリズムを示すフロチャートであ
る。本実施例では電荷蓄積時間の段数Ｎは３としてい
る。Ｎ＝３とすれば通常要求されるＥＶ８から１７の範
囲は充分測光することが出来る。

【００１１】以下図３に基づいて本実施例の動作を説明
する。測光動作の開始とともにシステム制御回路９は絞
りを解放に、可変γ補正回路２５のγ補正値を１に、可
変ゲインアンプ２４のゲインをＡ／Ｄ変換回路６の入力
において固体撮像素子５の飽和出力がＡ／Ｄ変換回路６
のフルスケールとなるようなゲインに設定する（Ｓ１参
照）。次に図１の（２）に示す蓄積時間で蓄積し走査す
る（Ｓ２）。平均値算出回路２１で平均値を算出しあら
かじめ設定された上限値よりも大きかった場合（Ｓ３
ＹＥＳ）は１／８の電荷蓄積時間である図１の蓄積時間
（１）の設定で蓄積し走査する（Ｓ４）。逆にあらかじ
め設定された下限値よりも小さかった場合（Ｓ３ Ｎ
Ｏ，Ｓ８ ＹＥＳ）は電荷蓄積時間を８倍すなわち図１
の蓄積時間（３）で蓄積し走査する（Ｓ９）。上限値と
下限値の中間であった場合は（Ｓ３ＮＯ，Ｓ８ Ｎ
Ｏ）、初期に設定した（２）の蓄積時間で蓄積したデー
タより最適露出量（所要の露出量）すなわち固体撮像素
子５の出力の平均値が飽和を３としたときに０．３２と
なるような絞りとシャッタスピードの値を算出する（Ｓ
１３）。蓄積時間（１）で走査（Ｓ４）しても平均値が
上限値よりも大であった場合（Ｓ５ ＹＥＳ）はカメラ
の追従できる光量の超えていると判断される（Ｓ７）。
上限値以下であれば（Ｓ５ ＮＯ）蓄積時間（１）のデ
ータの平均値より最適露出量を算出する。蓄積時間
（３）で蓄積しても下限値を下回ったときは（Ｓ１０
ＹＥＳ）カメラの追従できる光量の範囲を下回っている
と判断される（Ｓ１２）。下限値以上であれば（Ｓ１０
ＮＯ）蓄積時間（３）の平均値から最適露出量を算出
する。記録時は可変ゲインアンプ２４のゲインは固体撮
像素子５の飽和出力が記録信号の１００％レベルを与え
るよう設定し、可変γ補正回路２５のγ補正値は０．４
５に設定する。

【００１２】このように本実施例では、１度の測光で４
ＥＶの範囲の測光ができ、また途中の段階から測光を開
始するので、測光に要する時間が短かくてすみ、測光に
よるレリーズタイムラグが短縮できる。

【００１３】図４は本発明の第２実施例のブロック図で
ある。図において、２６は固体撮像素子５の飽和出力が
Ａ／Ｄ変換回路６の出力において最大値を与えるような
ゲイン設定のアンプである。２７，２８はシステム制御
回路９によって制御されるスイッチである。第１実施例
から明らかなようにγ補正値は１と０．４５の２通りで
よく、アンプゲインも通常撮影時と測光時の２とおりに
可変できれば充分であるから、本実施例では可変ゲイン
アンプ２４と可変γ補正回路２５の動作をスイッチ２
７，２８とアンプ２６によって実現する構成とした。測
光時はスイッチ２７，２８はアンプ側へスイッチされ、
記録時２７，２８はγ補正回路２３の側へスイッチされ
る。

【００１４】なお、固体撮像素子は電荷蓄積時間が微小
単位で可変できる構成であればインターライン型ＣＣＤ
でなくとも本発明を実施することができる。平均値算出
のかわり積分値算出によって実施することもできる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測光によるレリーズタイムラグが短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の説明図

【図２】 第１実施例のブロック図

【図３】 第１実施例の動作を示すフローチャート

【図４】 第２実施例のブロック図

【図５】 従来例のブロック図

【図６】 インターライン型ＣＣＤの概念図

【図７】 インターライン型ＣＣＤの駆動タイミングチ
ャート

【図８】 従来例の動作シーケンスを示す図

【符号の説明】

５ 固体撮像素子 ９ システム制御回路 ２１ 平均値算出回路 ２５ 可変γ補正回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電荷蓄積時間が変更可能な固体撮像素子
   と、該固体撮像素子の出力を直線特性で入力しその平均
   値又は積分値を算出する平均値算出手段と、前記電荷蓄
   積時間をＮ段階に設定する電荷蓄積時間設定手段と、前
   記Ｎ段階の途中の段階から測光を開始し、その測光にお
   ける前記平均値算出手段の出力値が上限値を超えるとき
   は電荷蓄積時間を１段減らして更に測光し下限値を超え
   るときは電荷蓄積時間を１段増して更に測光して前記平
   均値算出手段の出力値が上限値と下限値の範囲内に入る
   ように測光状態を制御する測光制御手段と、前記平均値
   算出手段の出力値が上限値と下限値の範囲内に入ったと
   きの当該出力値にもとづいて所要の露出量を算出する露
   出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。