JPS6367089A - 電子スチルカメラの露光制御装置 - 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 本発明は電子スチルカメラ、とくにその露光を制御する
ための露光制御装置に関する。

背景技術 電子スチルカメラはその名称のとおり、シャッタの開放
によって露光されたｌフィールドまたはｌフレームのみ
の映像信号が得られる。適切な再生画像、すなわち視覚
上自然な再生画像を得るためにほ、適正露光と適切な白
バランスの調整が要求される。電子スチルカメラでほ、
このようなｌショットの映像信号について常に適正露光
と適切な白バランスが得られなければならない。適正露
光とほ、使用する固体撮像デバイスから得られた輝度信
号が被写体の光強度に依存せずほぼ一定のレベルを呈す
ることである。また適切な白バランス調整とほ、無彩色
の映像についてＲＧＢ　３色の信号のレベルがほぼ等し
くなるように制御することである。

そこで電子スチルカメラの露光制御でほ、従来の銀塩フ
ィルムスチルカメラと同様の方式、たとえば撮影レンズ
の透過光をフォトダイオードにて測光し、これに応じて
シャッタおよび絞りの値を調整して固体撮像デバイスに
適正露光を与える方式が用いられている。白バランス調
整についてはたとえば、一部のビデオカメラに採用され
ているような、色温度検出器でＲ８色光の成分比を検出
してＲＧＢ映像信号の増幅器利得を調整する方式がとら
れている。

ビデオムービーカメラでは通常、映像信号の出力レベル
が一定になるようにこの映像信号からの帰還制御によっ
て絞り値を制御するオートアイリス、およびＲＧＢ信号
の出力レベルが均一になるように増幅器利得を帰還制御
する自動白バランス調整を使用している。しかし、電子
スチルカメラでほ、ｌショットの画像を得るために速い
応動を必要とするため、これらのムービー用の帰還制御
系が利用できない。

電子スチルカメラの撮像デバイスとして用いられる電荷
結合デバイス（ｃａｎ）などの固体撮像デバイスほ、通
常の銀塩写真フィルムと比べてダイナミックレンジが狭
く、上述の測光による露光制御と色温度検出による白バ
ランス調整の互いに関連のない制御でほ、良好な画像を
表わす映像信号を得ることができなかった。

たとえば、測光用のフォトダイオードはＣＯＤなどの固
体撮像デバイスとは感光特性が相違する。

シリコンフォトダイオードの場合、第４図に示すように
波長９００　ｎ１１前後の光に対して感度のピークを有
するのに対し、ＣＣＤ撮像デバイスでほ、ＲＧＢ信号を
所定の合成側で合成した輝度信号の感光特性ほ、第３図
に示すように波長５５０　ｎｍ前後の光に対して感度の
ピークを有する。

そこで、測光素子、たとえばフォトダイオードの測光値
に応じてシャッタおよび絞りのイ〆１を調整する方式で
ほ、被写界からの入射光の分光成分の偏りによってほ、
ＣＣｌ１撮像デバイスからの出力信号のレベルが適正値
に調整されず、したがって良好な画像を表わす映像信号
を得ることができないことがあった。

たとえば、波長５００〜Ｅｔ００　ｎｍ＋付近の成分の
光が多い被写界の場合、測光フォトダイオードほ、それ
らの成分に対する感度が相対的に低いので、ＣＣＤ撮像
デバイスに対する露光量を多くするようにカメラの露光
制御機能が動作する。しかしＣＣＤ撮像デバイスほ、そ
れらの波長付近の感度がピークであるので、入射光によ
り発生した光キャリアが飽和してしまう。したがって、
適正露光の映像が得られない。このように従来の電子ス
チルカメラでほ、測光素子に起因する露光誤差が生じて
いた。

目　　　的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、測光素子
に起因する露光の誤差が最小化される電子スチルカメラ
の露光制御装置を提供することを目的とする。

発明の開示 本発明によれば、固体撮像デバイスにより被写界を撮像
して被写界の像を表わす映像信号を形成する電子スチル
カメラの露光を制御する露光制御装置ほ、被写界からの
入射光を受は入射光の光量に応じた信号を出力する光検
出手段と、光検出手段への入射光の帯域を制限する光学
フィルタ手段ト、光検出手段の出力する信号に応じて電
子スチルカメラの露光を制御する露光制御手段とを有し
、光学フィルタ手段ほ、光検出手段から出力される信号
の分光特性が固体撮像デバイスで形成されるＰＩＬ像信
号の分光特性に実質的に一致するような光透過特性を有
する。

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による電子スチルカメラ
の露光制御装置の実施例を詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明による露光制御装置の実施
例が適用された電子スチルカメラほ、撮像光学系１０を
有し、光学系１０ほ、撮像レンズ１２、絞り１４、ビー
ムスブリフタ１６およびシャッタ１８が図示のようにレ
ンズ１２の光軸２０上に配設されて構成されている。シ
ャッタ１８の後方にほ、たとえばＧＣＤなどの固体撮像
デバイス２２が配設されている。

撮像レンズ１２ほ、固体撮像デバイス２２の撮像セルア
レイ２４に被写界の像を結像する。絞り１４ほ、撮像セ
ルアレイ２４への入射光量を調整する露光調整機構であ
り、点線２６で示すように絞り駆動部２８によってその
絞り込みが駆動される。ビームスプリッタ１Ｂほ、光軸
１２に対して４５’に配置され、レンズ１２からの入射
光の一部３０を分岐する。その分岐光３０の先にほ、レ
ンズ３２およびフィルタ３４を介して光検出素子３８が
配設されている。シャッタ１８ほ、撮像セルアレイ２４
の露光を行なう露出機構であり、点！ｉ３８にて示すよ
うにシャッタ駆動部４０によってその開閉が制御される
。

光検出素子３６ほ、本実施例ではフォトダイオードであ
り、対数増幅器４２の入力に接続されている。レンズ３
２は１分岐光３０を光検出素子３６の受光部に収束する
。これによって光検出素子３６ほ、撮像レンズ１２に入
射した光の光量に応じた導通状態を呈するＴＴＬ測光機
能を果たしている。なおフィルタ３４ほ、本発明におい
て最も特徴的な、光検出素子３６の入射光の分光特性を
補正する機能を有するが、これについては後に詳述する
。

固体撮像デバイス２２ほ、本実施例ではＣＣＤカラー撮
像デバイスであり、その駆動入力４４が同期発生回路４
Ｂの駆動信号出力に接続され、その映像信号出力４８が
色分離利得調整部５０に接続されている。同期信号発生
回路４６ほ、安定な周波数で自走する基準発振器を有し
、固体撮像デバイス２２の駆動に必要な水平および垂直
駆動クロックを出力４４に、また水平および垂直同期信
号をその出力５２に出力する。固体撮像デバイス２２ほ
、シャッタ１８の開放により撮像セルアレイ２４に露光
された被写体画像に応じた電荷を蓄積し、駆動人力４４
からの駆動クロックに応動してその電荷に応じたカラー
映像信号を出力４日に出力する。

色分離利得調整部５０ほ、固体撮像デバイス２２から入
力４８に入力されるカラー映像信号を増幅するとともに
、本実施例ではＲＧＢの３色信号に分解して出力５４に
出力する。その利得ほ、３色のそれぞれについて独立に
可変であり、制御線５６を通して全体制御部５８から制
御可能である。

色分離利得調整部５０の出力５４は７トリクス回路６０
の入力に接続されている。マトリクス回路６０ほ、本実
施例では色分離利得調整部５０から入力される３色信号
ＲＧＢから、輝度信号Ｙ、および色差信号Ｒ−Ｙ、　Ｂ
−Ｙを形成し、それらを出力６２に出力する機能部であ
る。なお、色差信号Ｒ−Ｙ、　Ｂ−Ｙは走査線順次にて
出力される。

対数増幅器４２ほ、光検出器３６からの出力信号を対数
圧縮してその出力Ｂ４に出力する増幅器であり、出力６
４はオートアイリス（ＡＥ）制御部６６の入力ポートに
接続されている。ＡＥ制御部８Ｂほ、本実施例でほ、入
力６４の信号を対応するディジタルデータに変換するア
ナログ・ディジタル変換器を有し、たとえばマイクロプ
ロセッサなどの処理システムが有利に使用される。ＡＥ
変換部６６の出力ポートロ８および７０ほ、絞り駆動部
２８およびシャッタ駆動部４０にそれぞれ接続されてい
る。ＡＥｆｆＡＩ１部６６ほ、光部用６子３６で測光し
た光量に従って絞り駆動部２８およびシャッタ駆動部４
０を制御し、撮像セルアレイ２４の露光を制御する自動
露光機能を実現する制御機能部である。

これら本装置の各部は全体制御部５８によって制御され
る。この電子スチルカメラはシャツタレリーズボタン７
２を有し、その出カフ４は全体制御部５８の入力ポート
に接続されている。全体制御部５８ほ、本実施例ではや
はりマイクロプロセッサなどの処理システムにて有利に
構成され、シャー２タレリーズボタン７２から制御線７
４を通して送られるシャツタレリーズ信号に応動してＡ
Ｅ制御部６６、色分離利得調整部５０およびマトリクス
回路６０を制御し、これによって撮影、すなわち撮像セ
ルアレイ２４の露光と固体撮像デバイス２２からの映像
信号の読出しを行なう制御機構である。

全体制御部５８の入力ポードア６にほ、色温度検出部７
８の出カフ６が接続されている。色温度検出部７８ほ、
開口８０に被写界から入射した光をＲおよびＢのフィル
タを通してそれぞれ検出し、各色成分を表わす信号を対
数圧縮して両者の比を示すディジタルデータに変換し、
被写界の色温度データとしてその出カフ６に出力する色
温度検出ａ悦を有する。全体制御部５６ほ、同検出部７
８から得られた色温度データに応じて色分離利得調整部
５０の増幅器利得を３色独立に調整し、これによってＲ
ＧＢ各色についてほぼ等しいレベルの映像信号が出力５
４から出力されるようにしている。この色温度検出部７
８、全体制御部５８および色分離利得調整部５０によっ
て白バランス調整機構が実現されている。

ｌ なお第１図でほ、本発明の実施例として実現される電子
スチルカメラの記録機能部分、すなわちビデオフロッピ
ーなどの映像信号記録媒体に出力６２の映像信号を記録
する機能部が示されていない。これほ、本発明の理解に
直接関係なく、図や説明の複雑化を避けるために省略し
たものであるが、カメラとしての機能を全うするために
ほ、本実施例においてもこの機能部を有していることは
言うまでもない。

ところで、固体撮像デバイス２２として用いられるＣＣ
Ｄは一般に、たとえば第２図に示すような分光特性を有
する。Ｒ色については曲線１００Ｒで示すような分光感
度を有し、Ｇ色およびＢ色についてはそれぞれ曲１１０
０Ｇおよび１００Ｂで示すような分光感度を有する。マ
トリクス回路８０ほ、これら３色の入射光成分を所定の
合成側にて合成して輝度信号Ｙを作成する。第２図に示
す３つの分光感度特性をたとえば合成側Ｙ＝０．１１Ｂ
＋０．５９Ｇ＋０．３ＯＲによって合成すると、第３図
に示す輝度信号Ｙの総合感度特性１００を呈する。同図
かられかるように、総合感度特性１００は波長５５０　
ｍｍ前後の入射光に対して感度のピークを有する。

ＴＴＬ測光機構として用いられる光検出素子３６にほ、
たとえば第４図に示すような感度特性１０２を有するシ
リコン系のフォトダイオードが適用される。同図かられ
かるようにこの感度特性１０２ほ、波長９００　ｎｓ＋
前後の光に対して感度のピークを有する。青感度特性１
００および１０２の間のずれを補償するのが光学フィル
タ３４である。

本実施例でほ、たとえば第５図に示すように波長的４０
０〜５５０　ｍｍについて透過率が高く、それ以上、と
くに約８００　ｎｍの波長については低い透過率を有す
る光学フィルタがフィルタ３４として右利に使用される
。このフィルタ３４の分光特性１０４ほ、マトリクス回
路８０にてＲＧＢ信号を合成して輝度信号Ｙを形成する
合成側に応じて適切な特性が選定される。これによって
、（Ｉｃ：Ｄ　２２の撮像セルアレイ２４の出力信号か
ら所定の合成側で合成された輝度信号Ｙの感度特性１０
０にフォトダイオード３６の実質的な感度特性を実質的
に一致させている。

シャツタレリーズボタン７２は２段階ストロークで動作
する。まず、その第１段階まで押されると、これに応動
して全体制御部５８はＡＥ制御部６Ｂを起動し、光検出
素子３ＢによるＴＴＬ測光、絞り駆動部２Ｂによる絞り
１４の制御、およびシャッタ駆動部４０によるシャッタ
１８の制御を行なう。つまりＡＥ制御部６Ｂほ、レンズ
１２を通して被写界から入射した光の光量をフィルタ３
４を通して光検出素子３６によって測定し、その測光値
に応じて絞り１４の開口の程度すなわち絞り値と、シャ
ッタ１８の開放時間すなわち露出時間を決定する。

シャツタレリーズボタン７２が第２段階まで押されると
、これに応動して全体制御部５８ほ、それら決定した絞
り値および露出値に応じてそれぞれ絞り駆動部２８およ
びシャッタ駆動部４０を制御し、固体撮像デバイス２２
による撮影を行なう。固体撮像デバイス２２にほ、シャ
ッタ１８の開放により撮像セルアレイ２４に露光された
被写体画像に応じた電荷が蓄積され、駆動人力４４から
の駆動クロックに応動してその電荷に応じたカラー映像
信号が出力４８に出力される。

固体撮像デバイス２２から読み出されたカラー映像信号
ほ、色分離利得調整部５０で増幅され、３色信号ＲＧＢ
に分解される。その際、全体制御ｆｕｌ１５Ｂほ、色温
度検出部７８から得られた色温度データに従って色分離
利得調整部５０の利得を３色のそれぞれについて独立に
調整する。これによって、色分離利得調整部５０の出力
５４には白バランスの調整された３色信号ＲＧＢが出力
される。

色分離利得調整部５０から出力された３色信号ＲＧＢは
マトリクス回路６０に入力され、同回路６０にて所定の
合成側にて輝度信号Ｙが作成される。マトリクス回路６
０はまた、色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを形成し、輝度
信号Ｙを出力６２に出力するとともに、色差信号Ｒ−Ｙ
およびＢ−Ｙを走査線順次にて出力６２に出力する。

前述のように本実施例でほ、撮像セルアレイ２４の出力
信号から所定の合成側で合成された輝度信号Ｙの分光特
性１００に光検出素子３６の有効感度特性が実質的に一
致している。そこで、被写界から撮像レンズ１２を通し
て撮像デバイス２２に入射する光の分光成分に偏りがあ
っても、固体撮像デバイス２２から出力される映像信号
から合成した輝度信号Ｙのレベルほ、光検出素子３６に
よる測光値に応じて適正に調整される。したがって出力
６２からほ、良好な画像を表わす映像信号を得ることが
できる。従来の電子スチルカメラでしばしば生じたよう
な入射光による光キャリアの飽和や寡少など、測光素子
３６と撮像デバイス２２の感光特性の差に起因する露光
誤差が最小化される。

効果 このように本発明でほ、固体撮像デバイスの出力信号か
ら所定の合成側で合成された輝度信号の分光特性に測光
素子の有効感度特性を実質的に一致させている。そこで
、被写界から固体撮像デバイスに入射する光の分光成分
に偏りがあっても、固体撮像デバイスから出力される映
像信号から合成した輝度信号のレベルほ、測光素子によ
る測光値に応じて適正に調整される。

したがって良好な画像を表わす映像信号を得ることがで
きる。従来の電子スチルカメラで生じたような測光素子
と固体撮像デバイスの感光特性の差に起因する露光誤差
が最小化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子スチルカメラの露光制御装置
の実施例を示す機能ブロック図、第２図はＣＯＤ固体撮
像デバイスの一般的な分光特性の例を示すグラフ、 第３図ほ、第２図に示す３つの分光感度特性を合成して
形成した輝度信号の総合感度特性の例を示すグラフ、 第４図は測光素子として利用できるシリコン系のフォト
ダイオードの感度特性の例を示すグラフ、 第５図ほ、第１図に示す実施例における測光素子用のフ
ィルタの透過特性の例を示すグラフである。 主要部分の符号の説明 １４、、、絞　リ １８、、シャッタ ２２．、’、固体撮像デバイス ２８−、絞り駆動部 ３１、、フィルタ ３［１，、光検出素子 ４０、、、シャッタ駆動部 ｅｏ、、、マトリクス回路 ８Ｂ、、ＡＥ制御部 ７８、、、色温度検出部 特許出願人　富士写真フィルム株式会社代　理　人　香
取　孝雄 丸山　隆夫 第２図 第３図 ４００　　　　　　５００　　　　　６ｎ０　　　　　
７ｎｎ第５図 波　　長　（ｎｍ） 第４図 相 対 感 度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固体撮像デバイスにより被写界を撮像して該被写界
   の像を表わす映像信号を形成する電子スチルカメラの露
   光を制御する露光制御装置において、該装置は、 前記被写界からの入射光を受け、該入射光の光量に応じ
   た信号を出力する光検出手段と、 該光検出手段への入射光の帯域を制限する光学フィルタ
   手段と、 該光検出手段の出力する信号に応じて該電子スチルカメ
   ラの露光を制御する露光制御手段とを有し、 前記光学フィルタ手段ほ、前記光検出手段から出力され
   る信号の分光特性が前記固体撮像デバイスで形成される
   映像信号の分光特性に実質的に一致するような光透過特
   性を有することを特徴とする電子スチルカメラの露光制
   御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、 前記固体撮像デバイスはカラー映像信号を形成し、 該電子スチルカメラは、該カラー映像信号から所定の合
   成則にて輝度信号を形成するマトリクス回路手段を含み
   、 前記光学フィルタ手段は、前記光検出手段から出力され
   る信号の分光特性が前記マトリクス回路から出力される
   輝度信号の分光特性に実質的に一致するような光透過特
   性を有することを特徴とする露光制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の装置において、 前記固体撮像デバイスは電荷結合デバイスを含み、 前記光検出手段はシリコン系のフォトダイオードを含み
   、 前記光学フィルタ手段は、波長が約６００ｎｍ以上の光
   の透過を実質的に制限する光透過特性を有することを特
   徴とする露光制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記光
   検出手段には、該電子スチルカメラの撮像光学系からの
   光が前記光学フィルタ手段を通して入射することを特徴
   とする露光制御装置。 ５、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記露
   光制御手段は、前記光検出手段から出力される信号に応
   じて該電子スチルカメラの絞りおよびシャッタを制御す
   ることを特徴とする露光制御装置。