JPS61270977A - 撮像素子カメラの自動露出装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、撮像素子を用いたカメラの自動露出装置に
関するものである。

［従来の技術］ 第５図は従来の撮像素子カメラの自動露出装置を示すブ
ロック線図で、図において（１）は被写体からの光を集
光するためのレンズ、（２）は、集光部の光量を調整す
る絞り（３）と、この絞り（３）を開閉駆動する絞りド
ライバ（４）からなる絞り機構、（５）は、レンズ（１
）により集光された被写体からの光により結像された光
学像を電子像に変換する固体撮像素子（６）と、基準ク
ロックを発生し、このクロックにより上記電子像の各位
置を走査して電気信号を取り出すよう撮像素子（６）を
駆動する撮像素子ドライバ（７）からなる光電変換装置
、（８）は固体撮像素子（６）からの電気信号を増幅す
るための増幅回路、（９）は増幅回路（８）からの信号
を処理する信号処理回路、（１０）は、信号処理回路（
９）から被写体中央部の輝度に応じた信号を取り出す側
光回路（１１）と、側光回路（１１）からの輝度信号を
露出時間の間積分し露光量信号を出力する積分回路（１
２）からなる露光量検出装置、（１３）は、積分回路（
１２）からのアナログ露光量信号をデジタル信号に変換
するアナログ・デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器とい
う）（１／Ｉ）と、このＡ／Ｄ変換器（１４）からのデ
ジタル露光量信号を入力し、最適の絞り量及び増幅回路
（８）のゲインを演算し、絞りドライバ（４）への絞り
制御指令及び増幅回路（８）へのゲイン指令を出力する
マイクロコンピュータ（以下マイコンという）（１５）
と、マイコン（Ｉ５）からの絞り制御指令をアナログ信
号に変換して絞りドライバ（４）に印加するデジタル・
アナログ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器という）（１６）と
、マイコン（１５）からのゲイン指令をアナログ信号に
変換して増幅回路（８）に印加するＤ／Ａ変換器（１７
）とからなる制御装置である。

次にその動作について説明する。被写体からの光はレン
ズ（１）によって集光され、絞り（３）を通って固体撮
像素子（６）上に被写体の光学像を結像する。この光学
像が固体撮像素子（６）によって電子像に変換され、こ
の電子像が撮像素子ドライバ（７）による駆動によって
走査されて順次電気信号となって増幅回路（８）で増幅
されて信号処理回路（９）によって処理されテレビ映像
信号として出力される。カメラが側光モードの時は信号
処理回路（９）から、固体撮像素子（６）上の光学像の
中央部からの輝度信号のみが撮像素子ドライバ（７）か
らの走査用クロック信号によってゲートされる側光回路
（１１）によって取り出される。この取り出された輝度
信号は撮像素子ドライバ（７）からの露出時間情報によ
って積分回路（１２）にて積分されて、アナログ露光量
信号として出力される。このアナログ露光量信号はＡ／
Ｄ変換器（１４）でデジタル露光量信号に変換されてマ
イロン（１５）に入力され、ここでこの露光量に対して
最適の絞り量及び増幅回路（８）のゲインが演算され、
それに応じた絞り制御指令及びゲイン指令がそれぞれＤ
／Ａ変換器（１６）及び（１７）に出力される。これら
の指令がＤ／Ａ変換器（１６）　（１７）によってアナ
ログ量に変換され、これによって絞りドライバ（４）の
絞り量及び増幅回路（８）のゲインが最適に制御される
。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の撮像素子カメラの自動露出装置は１以上のように
光学像の中央部の輝度に応じた露光量信号によってのみ
絞り及び増幅回路ゲインを制御するようなされるので、
銀塩フィルムに比してラチチュードの狭い固体撮像素子
では、被写体光学像の中央部に比しての周辺光量の低下
による露出不足が問題であった。特に、大きな増幅回路
ゲインを必要とする高速シャッタ撮影や低照度時の撮影
などにおいては像中央部にくらべて周辺光量の低下が目
立つという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、周辺光量の低下を補正し、画面合体にわたっ
て安定した露出が得られる撮像素子カメラの自動露出装
置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる撮像素子カメラの自動露出装置は、露
光量検出装置からの被写体光学像の所定位置例えば中央
部の輝度に応じた露光量信号から。

上記被写体光学像の各走査位置における照度を算出し、
この算出結果に応じて上記各走査位置における電気信号
に対する増幅回路のゲインを制御するようにしたもので
ある。

［作　用］ この発明においては、制御装置内のマイコンに例えば被
写体光学像の光軸からの位置変化に対する照度低下率を
あらわす所定関数を設定して記憶させておき、この所定
関数と被写体光学像の所定位置例えば中央部の露光量信
号とにより、被写体光学像の各走査位置の照度を算出し
て、この各位置の照度に応じてこの走査位置における電
気信号に対する増幅回路のゲインを制御する。

［実施例］ 以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の原理説明図で１図において（１８）
は被写体、（１９）は固体撮像素子（６）上に結像され
る被写体光学像、○はレンズ（１）の中心点、（２０）
は光軸、ａは被写体（１８）のある点Ｐからその点Ｐの
像Ｐ′への光路（２１）と光軸（２０）とのなす角、即
ち画角、ｂ、ｃは光学像（１９）の横、縦の長さ、Ｓは
Ｏと光学像（１９）間の距離である。

第２図はこの発明の一実施例を示すブロック線図で、図
において（１）〜（１５）及び（１７）は第５図の従来
例のものと同−或は相当部分を示し、（１６’）はマイ
コン（１５）からのデジタル絞り制御指令信号をアナロ
グ信号に変換して、絞りドライバ（４）からの現絞り量
をデジタル信号に変換してマイコン（１５）に入力する
Ｄ／Ａ−Ａ／Ｄ変換器、（２２）は、マイコン（１５）
からのゲイン指令と撮像素子ドライバ（７）からのクロ
ック信号による走査タイミングによって、撮像素子ドラ
イバの各走査時点における最適ゲインに増幅回路（８）
のゲインを補正するゲインパターン信号を発生するゲシ
ンパターン信号発生回路である。

第３図はこの実施例の各部における信号波形を示すタイ
ミングチャートで、（２３）は信号処理回路（９）の出
力である輝度信号、（２４）は、側光回路（１１）にお
いて輝度信号（２２）から被写体中央部の輝度信号のみ
を取り出すために撮像素子ドライバ（７）から印加され
るゲート信号、（２５）は積分回路（１２）にて積分さ
れた露光量信号、（２６）は撮像素子ドライバ（７）か
らゲインパターン発生回路（２１）に印加されるクロッ
ク信号、（２７）はゲインパターン発生回路（２２）か
ら増幅回路（８）に印加されるゲインパターン信号で、
第４図はこのゲンパターン信号（２７）の拡大図でｅは
画角ａ最小部のゲイン、ｆ及びｇは画角最大部のゲイン
である。

次にその動作を説明する。まず第１図によって被写体光
学像（１９）の周辺光量低下の原理に′ついて説明する
。照度Ｂの被写体（１８）上の一点Ｐからの光が光学像
（９）面上の点Ｐ′に像を形成する際、その画角をａと
すると、その点Ｐ′上の照度Ｅは次式で表わされる。

Ｅ＝ｚＡｄ”Ｂｃｏｓ’ａ／４ｓ２　　＝・＝（１）こ
こに、Ａはレンズ（１）の透過率やフレアによる光量低
下率、ｄはレンズ径（絞り径）、Ｓは像とレンズとの距
離である。（１）式より明らかなように金魚Ｐ′の光学
像（１９）の中心Ｏ′からのｂ方向距離をｘ、ｃ方向距
離をｙ、即ち座標をＸ　ｒ　’／とすると点Ｐ’の画角
ａは となり、光学像（１９）の最大寸法、即ち撮像素子（６
）の大きさがｂＸｃであるとすると、最大画角ａｍａｘ
は ａ　ｍａｘ＝ｔａｎ””　（ｐ　／　２　ｓ　）　・＝
・（３）となる。（１）（２）式から明らかなように画
角ａの大きい程、即ちＰ′が中心０′より離れる（　ｘ
　ｔ　ｙの絶体値が大となる）程、（１）式ｃｏｓ４ａ
の項によりＥが小さくなり露出不足の原因となる。

以上の原理にもとづき、制御装置（１３）のマイコン（
１５）には上記（１）式の光量低下率Ａ、レンズ径ｄ、
像距離Ｓが、そして撮像素子（６）の各走査位置に対す
る画角ａが上記（２）式により求められて予め設定記憶
されている。−力信号処理回路（９）からの輝度信号（
２３）は側光回路（６）にてゲート信号（２４）でゲー
トされ被写体中央部の輝度に応じた信号のみが取り出さ
れ、この信号が積分回路（１２）で積分されて露光信号
（２５）となりＡ／Ｄ変換器（１４）で変換されマイコ
ン（１５）に露光情報として入力される。この露光情報
と絞りドライバ（４）からＤ／Ａ　。

Ａ／Ｄ変換器（１６’　）をへて入力される絞り量計側
値から被写体（１８）の輝度推定値Ｂを算出し、これと
予め記憶されている光量低下率Ａ、レンズ径ｄ、像距離
Ｓ及び画角ａが、これも又予め照度算出手段としてプロ
グラムで設定記憶されている上記（１）式に代入演算さ
れ、撮像素子ドライバ（７）からの走査タイミング信号
による光学像（１９）の各走査位置（ｘ、ｙ）の像面照
度推定値Ｅがマイコン（１５）から出力される。このマ
イコン（１５）からの像面照度推定値ＥがＤ／Ａ変換器
（１７）をへてゲインパターン発生回路（２２）に印加
され、ここで撮像素子（７）上の光学像（１９）の各走
査位置における推定照度Ｅに応じた補正ゲインを示すゲ
インパターン信号（２７）が撮像素子ドライバ（７）か
らのクロック信号によるタイミングで増幅回路（４）に
印加され、そのゲインをリアルタイムで変化させる。こ
のゲインパターン信号（２７）は第４図で示すように画
角最小部で８で示すように最小のゲインに、画角最大部
でｆ。

ｇのように最大のゲインとなり、Ｃｏ５４８の割合で変
化するパターンとなる。このように光軸を離れた位置の
光学像の照度低下を増幅回路（８）のゲインをリアルタ
イムに変化させることにより補正し、画面全体で適正な
露出が得られる。

以上の実施例においては、露光情報として被写体中央部
の輝度に応じた信号を利用したが、他の所定位置の輝度
を側光してもよく、この場合はその所定位置の画角をマ
イコンに入力させることにより同様の効果が得られる。

又、側光用にカメラ自体の撮像素子を利用した例を示し
たが、別に側光専用の光電変換素子を使用してもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、被写体光学像の各走査
位置における照度を算出しながらそれに応じて増幅回路
のゲインをリアルタイムに制御するようにしたので、像
面周辺の光量低下による露出不足が防止でき画面全体に
適正な露出が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理説明図、第２図はこの発明の一
実施例を示すブロック線図、第３図はこの実施例の各部
の信号波形を示すタイミングチャート、第４図はゲイン
パターン信号の拡大図、第５図は従来の撮像素子カメラ
の自動露出装置を示すブロック線図である。 図において（１）はレンズ、（２）は絞り機構、（３）
は絞り、（４）は絞りドライバ、（５）は光電変換装置
、（６）は固体撮像素子、（７）は撮像素子ドライバ、
（８）は増幅回路、（９）は信号処理回路、（１０）は
露出量検出装置、（１１）は側光回路、（１２）は積分
回路、（１３）は制御装置、（１４）はＡ／Ｄ変換器、
（１５）はマイクロコンピュータ、（１６’）はＤ／Ａ
−Ａ／Ｄ変換器、（１７）はＤ／Ａ変換器、（１８）は
被写体、（１９）は光学像、（２０）は光軸、（２２）
はゲインパターン発生回路である。 図中同一符号は同−或は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体からの光を集光するレンズ、このレンズか
   らの光を絞る絞り機構、この絞り機構からの光による上
   記被写体の光学像を電子像に変換する撮像素子と、上記
   電子像の各位置における電気信号を走査により取り出す
   ようこの撮像素子を駆動する撮像素子ドライバからなる
   光電変換装置、この装置からの電気信号を増幅する増幅
   回路、この増幅器からの信号を処理する信号処理回路、
   この信号処理回路から上記被写体の所定位置における輝
   度に応じた露光量信号を取出す露光量検出装置、及びこ
   の装置からの露光量信号から最適の絞り及び増幅回路ゲ
   インを演算して上記絞り機構及び増幅回路を制御する制
   御装置を備えた撮像素子カメラの自動露出装置において
   、上記制御装置に、上記露光量検出装置からの露光量信
   号から上記撮像素子上の被写体光学像の各走査位置にお
   ける照度を算出し、この算出結果に応じて上記各走査位
   置における電気信号に対する上記増幅回路のゲインを制
   御するゲイン制御手段を設けたことを特徴とする撮像素
   子カメラの自動露出装置。
2. （２）上記ゲイン制御手段は、上記撮像素子上の被写体
   光学像の光軸からの位置変化に対する照度低下率をあら
   わす所定関数により、上記露光量検出装置からの露光量
   信号から上記被写体光学像の各走査位置における照度を
   算出する照度算出手段と、この算出された各走査位置に
   おける照度から上記撮像素子ドライバの各走査時点にお
   ける上記増幅回路の最適ゲインにこの回路のゲインを補
   正するゲインパターン信号を発するゲインパターン信号
   発生回路とを有するものである特許請求の範囲第１項記
   載の撮像素子カメラの自動露出装置。