JPS6032482A - 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ｔよ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
ＩＷ手段を標早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全積分する事により測光
情報を得たシ、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）を検出する事によシ焦点調整
状態に関する１＾°報をイ：Ｉ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Ｊ４
↓短でも１テレビジヨ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、例えば椋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ｊツｊ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。

従って前述のようガ欠点はそれ程表面化しな−。

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両面だけｒ撮像する場合には電源を節約する為に
その直ｉ’ｉｉＪで電源を投入するよう４４ダ成しなけ
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
数フィールド分の時間ン）二必要となってしまう。

父、オートアイリスなどの被ｆｌｉｌＪ御糸の応答性や
サーボの安定性を考Ｊシすると一度にｆｉｉｌＪ　師ず
べき斂をむやみに大きくする事はできない。

しかも、例えばｈｗの１８度という点について考えてみ
ると、従来の＠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め都度調整
するというような事は避けなけれはならない。

従ってそれだけＡＥけ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１を像装置に於ては立
ち上がりの良い、しかも高精度のＡＥ。

ＡＩ！’　ｆｉｌ、制御が心安となる。これに対して、
例えばＪｊ枝枝素素子！Ｘ勤するクロック発生器の駆動
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お
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、従って立上）のよい制
御が可能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おる０ （実施例） 以下、本発明を実施例に基づき説明する。

第１図（１，１，本発明の詳細な説明するだめのフレー
ム転送型の撮１象素子の構造図で、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１１と、撮像部
からの電荷を一時的に蓄積するメモリ一部１２と、メモ
リ一部からの電荷を一水平走査綜（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、
回申３０は撮像レンズ、３１は絞り、３２はシャッター
、］は撮撮像部としての例えば「ｊｉＪ記のＣ（１）、
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Ｎ
ＴＳＣ信号を形成すると共Ｑこ、記録器３５に映像信号
を供給する。３６はＣＣＤＩ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、３８は１続み出し制御手段としての
シーケンスコント１コール回路であってＣＣＤの、駆動
開始や停止、記録器３５の記録動作１ｂ１」御、絞りシ
ャツタ１ＤＩＩ御回路３９の動作制御１，１枢動回路３
６による閉光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、ンヤ
ツタ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Ｃよ第３図のよりなＡＥ
ｉＵＩＩ　？１′１１１信号発生部が含ｉれている。こ
のＡＥ信信号化生部測光に用いられる領域を制限し得る
よう構成さＪしている０ 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ばＡ／Ｄ変換器である。ＣＣＤＩ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１０．３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１０′３の出力は
映像４６号処理を行うプロセス回路】０５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に相当する側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からは部分的な測光信号だけが出力される。そして
次段の積分回路１０７に２いて測光部の信号は積分され
、直流信号に変換される０この直流化°号はに／Ｉ）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（浅溝にフィードバックする。

第５図はクロック発生器：（７のブロックの一例図であ
る。同期パルス発生器４０は１４１′Ｖｉｌ（ｚの層重
同期パルスを出力し、４１はこの回期］くルスを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２　１’ｖｉ）Ｉｚを形
成し、′これをＨカウンタ４３と■カウンタ４４に供給
する。［■カウンタ４３は２ＭＨｚを５分）・ζ」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ノくルスを発生する。■
カウンター４４ではＬＩカウンタで６５分周されたパル
スを５２５分周してＩＬＯＭ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ョン回期イ♂号を形成
する０４６はｌｄｌ　ｌのクロックジェネレータで、デ
コーダー４５の出力パルスト１４　ＭＨｚ、２■１ｚの
クロックパルスから水平ドライブ関係のパルスφ□　を
出力する。

又、４７け第２のクロックジェネレータでデコーダー４
５の出力パルスによシ垂直ドライブパルスφ７を形成す
る。

固体撮イＣｃ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％　纂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の制御信号及び絞シ・シャッタ等
の制御イム号もシーケンス制御ｊ回路３８より出力され
ている。ぞしてシーケンス制御回路は２ＭＨｚをクロッ
クとして各種制イ卸を行うが、このシーケンス制御１回
路は丑だ外部コントロール、例えば、電源スィッチある
いは撮影時のレリーズ、シャツタ秒時、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−切換スイッチへ（ＳＷをａ側に１妄
続すると店動回路３６からの後述する１［退動用出力パ
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１（１〜Ｆｌ　ｌは各フィールド期間を示す。

期間■でｉｕ源（Ｐ　ＯＷＥ　Ｒ）を通電すると期間■
でＣ’ＣＤにある暗電流分は電荷クリア（ｃＬｉｔ）さ
ノＬ１撮影準倫に入る。そして勘１ｉＪ１■のＰ″ｌｌ
フイールド査期間Ｓ　ｌにおいて測ブＣのＦ＆、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ＩＪ一部に蓄積される。

その心性は次のＦ２フィールド期間の内の期間■に１１
（毎に続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ｋ　
ｆｈｌｌ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＠算され最適な絞
り値か決定され、この値に基づき期間■で絞りを制御す
る。そして、測光演初−中にＣＣＵ　ＦＣ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■
でシャッタ秒時に１７Ｌって電荷蓄積が行なわれ、期間
０のＦ４フィールドの垂直ブランキング期間に垂直転送
かされ、期間■の）゛５５フィールド間に記録媒体に記
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
チンピ同期に従って、測光のだめの電荷蓄積及び重荷転
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
光のだ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ｓ　ｉフィールトル」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二１．χ関係なの
で、そのときは高床転送して、測光部正荷を早く読出す
様にしたものである。スイッチＭ　Ｓ　Ｗをｂ側に接続
した状態で図で期間＠の終わりＫｒ電源をＯＮすると期
間０■でｊ液腺部１１Ｌｖ電訴（まメモリ一部１２、水
平レジスタ１３を介して高速で読み出されクリアされる
。その後期間（ｌ■だけ撮像部に於ける准荷＆積が為さ
れ、この電荷は期間０にる。その後このａ〕ｉ分結果は
期間Ｃつに於て演算され、この演算結果に基づき期間［
相］に叙シ制御１ｉ１１が１ 行なわれる。それから期間［相］で再び撮像＞Ｉｓ　谷
の電荷がクリアされると共にシーヤッターが開き期間［
相］だけ露光が行なわれた後ルＪ　１ｉａｊ（０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Ｏ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ｒＬｉｌ路３６からの出力パルスのタイミ〉・グ列
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、５ｌｉＣＣＤのドライブパルスである。

φＰ１は撮像部の電荷蓄積および転送パルス、φｐｓは
メモリ一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。

ｆＮｉ’、ＣＡＬ　は積分、演算パルス、ＩＮ（、Ｉ、
Ｓｌｄ絞力側力制御信号ＨＵＴＴＥＩ（、ｉよツヤツタ
−制御信号、几ＥＣ０ＬもＤ　ｉ−、Ｊ：記録制御信号
、ＷＩＮＪ）ＯＷりよウィンドパルスである。

電源を通電するとＣＯＤの不要電荷はパルスφｐｘ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０を経ると、期間■の垂直転送パルス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
リ一部に来ているので、この測光に対応する電荷はメモ
リ一部の駆動パルスφＰｓＫよシ期間＠、■でＬ　Ｈ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シが期間［相］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
初の絞シ設定具合によシ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初、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
般に絞り機材は設定絞シまで制ｈ１Ｍ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０．＠、　０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２ｏが画面の垂直方向について
百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ＣＣＵ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０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０のパルス数は一１ＴＶ（垂直方向の走査線数）分
であるのでパルス数はａ略（ｚ４ｓｘ…）約３４７発で
ある。

次に期間０．Ｏで第９図（ａ）の測光部２ｏ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。虹にこのゲ
ートされた測光部２゜の信号は積分され、演算される。

その後期間［相］に於て絞シ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。これ尾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ｊ９１Ｈ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１うものである。この場合
は水平転送パルスφＳは期間＠で停止する。又、積分器
はその後の期間０のＩＨ期間分だけ積分すれば良い。そ
の後期間Ｏ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Ｏ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〇尚、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、メモリ一部１２内の
水平シフトレジスタ近傍の行内で力日廚二するようにし
ても艮い。

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ｌフィールド期間Ｔ、内に於て複数回測光や測距
のデータを得られるよう如したもので、図中Ｔ、　、　
Ｔ、は撮像部１１に於ける蓄積時間　１１２．７１１．
は垂直転送期間であシ、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φ８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％　’ＬＢ　＋　’Ｉ”６は水平シフトレジスタの読
み出し期間であり、夫々ニラ４フ 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。便っ
てこの各情報に基づいて例えば絞シによる露出制御や、
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０又披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） このように本発明祉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Φフィールド期間内で複数回行な５
よ５ＪＣＬでいるので、これによって得られた情報にょ
シ露出制御又祉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。

従っ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

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適しだ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例を示す図、
第３図は、”ｆｉｒυ御信号発信号発生部を示す図、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３７の構成の一例を示す図、第６図は稟ｌの露出制御
モードの７−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
ング例を力、ず図、第９図（ａ）は測光部分の具体例葡
示す図、第９図（ｂ）は６１１１元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図は側光タイミングの第３実施例を示す図
である。 ｌ・・・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）ロー／ｌ’回路、１０９・・・
演算回路、１２・・・メそリ一部、１３・・・水平シフ
トレジスタ、１４・・・出力アンプ、３７・・・り胃ツ
ク発生器。 特許出願人　キャノン株式会社 第３図 ｆＯｉＬ ℃閂 （≧ ５ト 区　旨 ｑ）＼　（≧ 麻　昧 ５　ζ　トく も　も　ミ８　Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光学像を電気信号に交換する撮像手段と、該撮像手段に
   於て形成された電気信号の少なくとも一部を読み出す読
   み出し手段と、 該読み出し手段による読み出し動作を１標準テレビジヨ
   ン・フィールド期間内で複数回行なわせる読み出し制御
   手段とを有する投像装置。