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    公开号:WO1991011072A1
    申请号:PCT/JP1991/000003
    申请日:1991-01-08
    公开日:1991-07-25
    发明作者:Masahiro Juen
    申请人:Nikon Corporation；
    IPC主号:H04N5-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 静止画撮像装置
    [0003] [技術分野]
    [0004] 本発明は、 一般的には電子スチルカメ ラに応用できる静止画撮像 装置に関するものであり、 更に特別には、 撮像素子と してオーバ一 フロー ド レイ ン （ O F D ) を備えた電荷蓄積デバィス （ C C D ) を 使用した場合の該撮像素子への久射光量の測定ならびに露出の制御 等を行う装置に関するものである。
    [0005] [背景技術]
    [0006] 電子的な撮像素子を用いた従来の静止画撮像装置において、 撮影 操作に伴なつて、 別の測光素子を用いずに撮像素子自体を利用して 該撮像素子へ入射する光量の事前測定を行なう ものは既に公知であ る。
    [0007] このよう に撮像素子を光量測定に利用した静止画撮像装置では、 光量測定で得られた信号は、 光量測定直後に実行される撮像動作に おける露出が適正になるよう に絞り を自動的にフ ィ ー ドバッ ク制御 (いわゆるオー ト アイ リ ス制御） するために利用される。 従来では この光量測定動作に際して撮像動作時と同様に撮像素子が駆動状態 と され、 またダイナミ ッ ク レンジを補う ために動画撮影用ビデオ力 メ ラの場合と同様な絞り制御も行なわれ、 得られた映像出力信号の 一部が測定光量信号と して取り出されていた。 しかしながらこの方 式では、 撮影に先立つ光量測定動作において撮像素子を撮影時と同 様に駆動して露出の制御を行うので大きな駆動電力を必要とする欠 点がある。 また測定光量信号と して取出される映像出力信号は時間 的に積分されたサンプリ ングデータであるため、 オー ト アイ リ ス制 御の動作速度に限界を生じ、 例えば電源が投入された直後や露出条 件等が急激に変わったと き等に絞り か安定するまでに時間がかかる という問題もあつた。
    [0008] 一方、 撮像素子を光量測定に使用するものの、 映像出力信号以外 から露出制御のための情報を得る方式と して、 撮像素子にオーバー フロード レイ ン 0 F Dを備えた電荷蓄積デバイス C C Dを使用し、 この 0 F Dへ流入する光電流を測定光量信号と して取り 出す方式が 既に提案されている （日本特許出願公開 N o . 2 - 1 08 9 2 4 ; 1 9 9 0 . 4 . 2 0 公開） 。 この方式では、 撮像素子と して例えば縦形オーバーフロー ドレイ ン構造をもつ C C D撮像素子が用いられる。 光量測定動作に おいては該撮像素子の電荷転送動作を始めとする撮像動作のための 駆動が全て停止、 即ち該撮像素子に対する一切のバイ ァス電圧が断 たれた状態とされる。 このよ う な状態で撮像素子の受光部に結像さ れた被写体像に対応して、 C C Dの受光画素を構成する フ ォ トダイ オー ドからオーバ一フ ロー ド レイ ン （ C C Dのサブス ト レー ト ） に 流入する光電流が測定され、 これがそのと きの露出量を決定するた めの自動露出制御に利用されるべき測定光量信号となる。
    [0009] しかしながらこの方式によるときほ、 光量測定動作から撮像動作 に至る間および撮像動作中にォ一バーフロー ド レイ ンに流れる光電 流が変化すると絞りの開度が光量測定時の状態を保てずに露出制御 が不安定になる という課題が残されていた。 また撮像動作が終了し てから次の撮像のための光量測定動作を開始する場合に、 撮像素子 の駆動を断つても該撮像素子に接続された各種回路部分の容量成分 に蓄えられた電荷が残り、 これが放電しきるまでは次の光量測定動 作が開始できないので、 例えば連写モ一 ドでの撮像に対して課題を 残していた。
    [0010] [発明の開示]
    [0011] 本発明の主要な目的は、 上に述べたよう な撮像素子にオーバーフ 口一 ド レイ ン O F Dを備えた電荷蓄積デバィス C C Dを使用してこ の 0 F Dへ流入する光電流を測定光量信号と して取り出す光量測定 方式を利用した実用的な改良された露出制御を実現する静止画撮像 装置を提供する こ と である。
    [0012] 本発明の別の目的は、 精度よ く速やかに適正露出を得るための自 動制御を行なえる消費電力の少ない前記静止画撮像装置を提供する こ と である。
    [0013] 本発明の更に別の目的は、 光量測定動作から得た露出制御の状態 を撮像動作中に電力消費なしに保持する比較的簡単な機構を備えた 前記静止画撮像装置を提供するこ と である。
    [0014] 本発明の更に別の目的は、 撮像動作の後に、 次の撮像のための光 量測定動作へ比較的短時間で移行できる連写モー ド に対応可能な前 記静止画撮像装置を提供するこ とである。
    [0015] ' 前記の目的を達成するため、 本発明の基本理念に従う静止画撮像 装置では、 オーバ一フ ロー ド レイ ンを備えた C C D撮像素子と、 前 記撮像素子の前記オーバーフ ロー ド レイ ンへ流入する光電流を測定 する光量測定手段と、 前記撮像素子へ入射する光量を制御する絞り 手段と、 撮像開始の指令信号を発生する指令手段とを備え、 前記撮 像素子の撮像動作のための駆動を停止させた状態で前記光量測定手 段による前記光電流の測定を行ない、 しかるのち、 前記指令手段か らの前記指令信号によ り前記撮像素子の撮像動作のための駆動を開 始するよう にしたものにおいて、
    [0016] 予め設定されたシャ ッ タ時間に亙って前記撮像素子が入射光によ つて露出されたと きに適正露出を与えるよう な前記入射光の光量を 基準値と して、 前記光量測定手段から出力される測定光量信号が前 記基準値に等しく なるよう に前記測定光量信号によって前記絞り手 段をフ ィ ー ドバッ ク制御する絞り制御手段と、
    [0017] 前.記絞り制御手段によつて制御されている前記絞り手段の絞り開 度を前記指令手段からの前記指令信号に基づいて前記撮像素子が撮 像動作を開始する直前に機械的に固定する絞り固定手段と、
    [0018] 前記絞り開度が固定された後に前記設定されたシャ ッ タ時間で撮 像した映像出力信号を前記撮像素子からと り出す出力制御手段とを 備えたものである。
    [0019] 本発明の好ま しい態様による静止画撮像装置では、 撮像素子の撮 像動作が停止されたと きに該撮像素子に接続されている回路の容量 部分に蓄えられた電荷を強制的に放電させる放電手段を更に含んで レヽる。
    [0020] 本発明の別の好ま しい態様による静止画撮像装置では、 前記絞り 手段の絞り開度を検出する絞り開度検出手段を更に備えている。 こ の場合、 前記絞り制御手段には、 予め定められた複数種の設定シャ ッ タ時間について、 前記撮像素子が入射光によって露出されたと き に夫々適正露出を与えるよう な前記入射光の光量に対応する複数の 光量基準値が予め設定されている。 また、 この絞り制御手段は、 前 記複数の設定シャ ッ ター時間のう ちから選ばれた一つに対応して前 記複数の光量基準値のう ちから選ばれた一つを満足するよ う に前記 絞り制御手段が前記絞り手段の開度を調整する と きに、 前記絞り開 度検出手段の出力に応じて前記選ばれたシャ ッ タ時間を前記複数の 設定シャ ッ ター時間のう ちの他の一つに切り替える選択手段を含ん でいる。 これによ り 、 前記絞り開度検出手段が出力を生じたと き に は、 前記絞り手段は、 前記測定光量信号がその切り替えられた新た な設定シャ ッ ター時間で適正露出を与えるための新たな光量基準値 に対応したものとなるよう に、 その開度を制御される。 また前記出 力制御手段は、 前記切り替えられた新たな設定シャ ッ タ時間で撮像 した映像出力信号を前記撮像素子から と り出す動作を行な'う。
    [0021] 本発明の更に別の態様による静止画撮像装置では、 前記映像出力 信号から撮像画面中の少なく と も 1 部分に対応した映像出力信号の 大きさを検出する信号量検出手段と、 この信号量検出手段の検出値 が予め定められた適正露出範图内にある と きはそのま まのシャ ッ タ 時間で、 適正露出範囲外のと きは適正露出範囲に入るよ う に前記シ ャ ッ タ時間を補正する シャ ッ タ時間補正手段とを更に備えている。 この場合、 前記出力制御手段は、 前記補正されたシャ ツ タ時間で撮 像した映像出力信号を前記撮像素子から と り出す。
    [0022] 本発明の静止画撮像装置は上記のよう に構成されており 、 光量測 定手段においてオーバーフロー ド レイ ンへ流入する光電流の大きさ から入射光量を測定するので専用の光量測定素子は不要であり 、 従 つて光量測定素子と撮像素子と の相関に伴う問題は生じない。
    [0023] C C D撮像素子を用いて静止画を撮像する場合、 撮像素子の最適 感度が定まつているため、 最適露出量はシャ ッタ時間に対応して定 まる。 またこの種の C C D撮像素子を用いた場合の最適露出量は、 例えば単位時間当り の入射光量をシャ ッ タ時間に亙つて積分した値 と して求めるこ とができる。 従って、 撮像素子のオーバ一フロー ド レィ ンへ流入する光電流を測定して得られる測定光量信号は单位時 間当り の光量測定値の形で検出され、 比較のための基準値も同様の 单位時間当りの信号量と して与えられる。
    [0024] 本発明における光量測定手段の測定光量信号 （出力値） は、 上記 のよ う に時間的にサンプ リ ングされたものではな く 、 オーバ一フロ 一ド レイ ンを利用して直接光量測定された値である。 従ってこのこ とから、 この出力値が前記の基準値になるよう に撮像素子の入射絞 り開度をフ ィ ー ドバッ ク制御する こ と によ り 、 設定シャ ッ ター時間 における最適露出状態を得るこ とができる。
    [0025] こ こ で、 絞り制御手段を通常のよう にオー ト ァイ リ ス機構で実現 するこ とを考えた場合、 本発明では上記の基準値に対する光量測定 手段の出力値の変動に対応する偏差信号でォー ト ァイ リ ス機構の制 御を行えばよいから、 比較的簡单な軽量のメ 力ニズム構成で充分に' 速い応答性を得るこ とができる。
    [0026] さ らに、 この撮像装置で静止画の撮像を行う と き には、 撮像動作 への移行中と撮像動作中における絞り機構の誤動作や不要な電力消 費を抑えるために、 撮像素子が撮像動作を行う直前に、 絞り固定手 段が絞り若しく ほ絞り機構を機械的に固定し、 こ れによ り絞り値が 撮像中一定に保持される。
    [0027] 本発明の静止画撮像装置における絞り開度検出手段は、 特定の絞 り開度、 例えば最小絞り開度または最大開度 （開放絞り ） を、 例え ば絞り機構の可動部材の位置などから検出する。
    [0028] この検出結果は、 例えば絞り を最小開度に閉じても未だ露出過剰 の場合に、 露出状態に合せた、 よ り短いシャ ツ タ時間とそれに対応 する他の基準値との選択に利用され、 或いはまた絞り を開放しても 未だ露出不足の場合に、 露出状態に合せた、 よ り長いシャ ツ タ時間 とそれに対応する別の基準値との選択に利用される。
    [0029] この場合、 前記絞り開度検出手段が検出出力を生じる と、 前記設 定シャ ッ タ時間が変更されると と もに、 変更された新たなシ ッ タ —時間で適正露出を与えるための新たな光量基準値に基づき絞り制 御が再び実行され、 最終的に適正露出を与えるシ ャ ッ タ時間と絞り 開度とが決定される。
    [0030] また前述の露出不足の場合に、 前記絞り開度検出手段が検出出力 を生じたら必要に応じて補助照明を得るべく 閃光器等と連動させる こ と もでき る。
    [0031] さらに、 前記絞り開度検出手段が複数点の絞り開度の検出を行う 場合もあり、 この場合は、 絞り開度と シャ ツ タ時間との相関関係か ら複数の前記基準値を定めるこ と に よ り 、 よ り精密な制御を行う こ とができ る。
    [0032] また、 前記画像信号量検出手段とシャ ッ タ時間補正手段とを備え た本発明の静止画撮像装置では、 撮像した画像の露出状態が画像信 号量検出手段によ り映像出力信号から直接検知ざれ、 こ れが適正露 出範囲にない場合にはシャ ツ タ時間補正手段によってシ ャ ッ タ時間 が変更され、 その変更されたシャ ツ タ時間で撮像を行う という補正 動作が達成されて適正露出の画像を得るこ とができる。
    [0033] 尚、 この場合、 一般に静止画の撮像では画面フ レームの中央部に 狙った被写体が位置するこ とが多いため、 画面の中央部分に対応し た出力信号の大きさを検出する画傺信号量検出手段を用いるこ とが 好ましいが、 撮像目的等に合せて画面内の中央部以外の位置での映 像出力信号の検出を行うよう に してもよい。
    [0034] 本発明の前述およびそれ以外の目的と特徴は、 限定を意図しない 本発明の好適な実施例を示す添付図面による以下の説明から一層明 確に理解されよう。
    [0035] [図面の簡単な説明]
    [0036] 第 1 図は電子スチルカメ ラ に応用した本発明の--実施例に係る静 止画撮像装置の構成を示すプロック図、
    [0037] 第 2図は C C D撮像素子のオーバ一フロードレイ ンによる光量測 定アンプと絞り駆動 （オート アイ リス） 回路との具体例を示す回路 図、
    [0038] 第 3 aおよび 3 b図は絞り機構および絞り固定装置の具体例を示 す正面図とその B - B矢視断面図、
    [0039] 第 4図は C C D撮儳素子の構造に一例を模式的に示す拡大部分断 面図、
    [0040] 第 5図は撮像素子がバイァスされていない状態でのポテンシャ ル 分布を模式的に示す説明図、
    [0041] 第 6図は撮像素子がバイ ァスされた状態でのポテン シャ ル分布を '模式的に示す説明図、
    [0042] 第 7 aおよび第 7 b図は放電回路のそれぞれ別の具体例を示す回 路図、
    [0043] 第 8図は絞り開度検出回路と絞り駆動回路の構成例を示すプロ ッ ク図、
    [0044] 第 9図は一実施例における露光制御を説明するためのシャ ツタ時 間及び絞り開度の相関を示す線図、
    [0045] 第 1 0図は画像信号量検出回路の具体例を示す回路図、
    [0046] 第 1 1 図は撮像面内で複数に分割されたオーバ一フ ロー ド レイ ン を持った撮像素子を光量測定のために使用した場合の光量測定出力 信号の混合と選択を行う回路の構成例を示すプロ ッ ク図である。
    [0047] [発明を実施するための最良の形態]
    [0048] 本発明の実施例を図面を参照して以下に詳細に説明する。
    [0049] 第 1 図は、 本発明の一実施例を電子スチルカ メ ラ に応用した場合 の全体構成を示すブロッ ク図である。
    [0050] この電子スチルカメ ラの レ ンズュニッ 卜 1 は、 被写体の像をォ一 ト ァイ リ ス機能をもつ絞り機構 2を通して撮像素子 3上に結像させ る。 絞り機構 2 は絞り駆動回路 5 によ っ て制御されてお り 、 後述す る絞り位置固定機構 1 1 を備えている。
    [0051] 撮像素子 3 は、 素子の半導体サブス ト レー 卜 をオーバ一フロー ド レイ ンとする縦形オーバ一フ ロ一 ド レイ ン構造を備えた C C Dデバ イスからなり、 駆動回路 7 の制御によ り電子シャ ッ タ動作を行ない 得るものである。 こ の撮像素子 3 ほ光量測定素子を兼ねており、 駆 動回路 7 による駆動を全て停止した状態、 即ち素子に一切のバイ ァ ス電圧を与えない完全停止状態において素子の受光部に被写体像が 結像されたと き に、 被写体像の光量に対応して前記素子受光部を構 成する フ ォ ト ダイ オー ド群からそのオーバーフ ロー ド レイ ンへ流入 する光電流が光量測定信号と して撮像素子 3 の半導体サブス ト レー 卜から取り 出されて後述の光量測定ァンブ 4 によ り計測される。 撮像素子 3 の動作を制御する駆動回路 7 は、 電源用電池 5 1 を備 えた第 1 電源回路 5 5から数種類の電圧の供給を受けて撮像素子 3 に駆動パルスを供給する。
    [0052] 第 1 電源回路 5 5 は映像信号処理回路 6 にも電力を供給し、 これ によつて該信号処理回路 6 は撮像素子からの画像信号を取り込んで それに所定の信号処理を施したう えで信号記録部 1 2へ映像出力信 号を与える。 記録部 1 2 は磁気ディスクなどの記録媒体に良く知ら れた手法で映像出力信号を記録する。 第 1 電源回路 5 5 はまた映像 レベル検出回路 1 0 にも電力を供給し、 この映像レベル検出回路 1 0 は、 前記映像信号処理回路 6から出力される映像出力信号の大き さを判定して、 判定結果をシステム コ ン ト ロール回路 8ベ与える。
    [0053] システム コ ン ト ロール回路 8 はシステム全体の動作を制御するた めの例えばマイクロコ ンピュータからなり、 撮像素子 3 の駆動、 即 ち撮像動作の開始を指令する 卜 リ ガースィ ツチ 1 3 からの指令信号 はこのシステム コ ン ト ロ一ル回路 8 に与えられる。
    [0054] 第 2電源回路 5 8 は電池 5 1 から給電を受け、 システム コ ン ト ロ —ル回路 8 と前記光量測定ア ンプ 4 に電力を供給する。 この第 2電 源回路 5 8 はスィ ツ チ 5 2が閉じられたと きに動作し、 スィ ツチ 5 2が開かれる と動作を停止する。 一方、 前記第 1 電源回路 5 5 は、 第 2電源回路 5 8が動作している と きにシステム コ ン 卜 ロール回路 8からの制御信号でオン · オフ制御される。
    [0055] 第 1 図においては、 第 1 電源回路 5 5から前記駆動回路 Ί と前記 映像信号処理回路 6 と前記映像レベル検出回路 1 0 への給電回路中 に複数の接地されたコ ンデンサを含む回路 5 9が示されている。 こ のコンデンサ回路 5 9 は例えばノ ィズ除去のためのバイバスコンデ ンサゃ回路配線部分などの接地静電容量などを代表して模式的に示 一 〗 1 一
    [0056] したものである。 こ の給電回路中のコ ンデンサ回路 5 9 に は、 第 1 電源回路 5 5からその各負荷に給電が行なわれたと きに電荷が蓄え られる。 こ の電荷をシステム コ ン 卜 ロール回路からの指令信号に基 づいて短時間のう ちに強制的に放電させるために、 前記給電回路に は後述する強制放電回路 5 0 が接続されている。 こ の放電回路 5 0 は第 2電源回路 5 8 に よ っ て給電され、 システム コ ン 卜 ロール回路 8からの指令信号に'よつて素子 3 の撮像動作の光量測定動作の開始 直前に前記強制放電動作を行なう よう に制御される。
    [0057] さて、 スィ ッ チ 5 2 を閉じて こ の電子スチルカ メ ラ に電源を入れ る と、 先ず始めに前記強制放電動作が行なわれ、 次いで撮影動作に 先立つて露光条件を決めるための光量測定動作が開始される。 すな わち、 始めは第 2電源回路 5 8のみが動作状態と なり、 こ れに よ つ て放電回路 5 0 と光量測定アンプ 4 と絞り駆動回路 5 と システム コ ン 卜 ロール回路 8 のみに電力が供給され、 コ ンデンサ回路 5 9 に対 する残留電荷の強制放電動作と、 それに続いてレ ンズュニッ 卜 1 を' 介して撮像素子 3へ入射する被写体像の光量測定とが行なわれる。 こ の放電動作と光量測定動作の間は第 1 電源回路 5 5 はシステム コ ン ト ロール回路によつて非動作状態に保持され、 従つて撮像素子 3 に対しては駆動パルスもバイ ァス電圧も供給されない。
    [0058] ま たシステム コ ン ト ロール回路 8 が光量測定動作の開始に先立つ て放電回路 5 0 に指令信号を与える と、 放電回路 5 0 は或る設定さ れた一定時間だけ動作して前記コ ンデンサ回路 5 9 の電荷を強制的 に放電させる。 こ れに よつ て撮像素子 3 の各電極に接続されている 映像信号処理回路 6や駆動回路 7内に蓄積されている残留電荷が速 やかに放電されて除去され、 撮像素子 3 の各電極に光量測定に不要 なバイ アス電圧が全く印加されてない状態となる- その結果、 撮像 素子 3 は速やかで且つ正確な光量測定を行なう ための準備が整う こ と になる。
    [0059] こ こで、 撮像のためのシャ ッ タ時間は操作者が選んだ或る初期想 定値にセッ 卜 されており、 システム コ ン ト ロール回路 8 ほこの初期 値に対応する制御情報をその内部メ モ リ から読取っている。 この制 御情報は、 予め複数種類のシャ ッ タ時間値の各々 について適正露光 条件を満足する複数種類の光量基準値を含んでいる。 セッ 卜された シャ ッ タ時間値に対応して適正露出を与えるための或る光量基準値 が、 次に述べる光量測定ァンブ 4からの検出出力によつて絞り開度 を決定するための比較基準情報となる。
    [0060] 放電回路 5 0 の動作時限の終了により光量測定動作が始まると、 前述のよう に撮像素子 3の撮像動作が完全に停止された状態で、 撮 像素子 3 のオーバ一フ ロー ド レイ ン に流入する光電流がシステム コ ン ト ロール回路 8の指令に基づいて光量測定ァンブ 4 によ り測定ざ れる。 システムコ ン 卜 ロール回路 8 はこの光量測定ア ンプ 4からの 測定出力を前記光量基準値と比較し、 それらの間の偏差が零になる よう に制御信号を絞り駆動回路 5 に送る。 絞り駆動回路 5 は、 前記 制御信号に従って絞り機構 2 を駆動する。 その結果、 絞り機構 2が その絞り開度を変更する と、 光量測定ア ンプ 4の測定出力の大きさ が前記光量基準値に等しく なり、 かく して一連のフ ィー ドバッ ク制 御によるォー ト アイ リ ス動作が達成される。
    [0061] 絞り駆動回路 5 には、 絞り機構 2が開放位置になったと き と最少 開度位置になったと きにそれぞれ別の信号をシステム コ ン ト ロール 回路 8 に送る検出器 2 a が組み合わされている。 システム コ ン 卜 口 ール回路 8 は、 前記開放位置を示す信号を受取る と、 内部メ モ リ か ら読み出されている初期想定のシ ャ ッ タ時間に対応する制御情報を よ り長時間の別のシャ ッ ター時間に対応する制御情報に切替える。 これによつて、 新たなシャ ッ タ一時間の表示が図示しないフ アイ ン ダ一画面内に表示される と共に、 切り替えられた制御情報中の新た な光量基準値に基づいて光量測定ァンプ 4 と絞り駆動回路 5 による 絞り機構のフ ィ ー ドバッ ク制御が再び開始され、 同様の才一 卜 アイ リ ス動作が行われる。
    [0062] また、 システムコ ン ト ロール回路 8 は、 前記最少開度信号を受取 る と、 内部メ モ リ か ら読み出されている初期想定のシャ ッ タ時間に 対応する制御情報をよ り短時間の別のシャ ツ タ一時間に対応する制 御情報に切替える。 これによつて、 新たなシ ャ ツ タ一時間の表示が 図示しないフ ァ イ ンダー画面内に表示される と共に、 切り替えられ た制御情報中の新たな光量基準値に基づいて光量測定ア ンプ 4 と絞 り駆動回路 5 による絞り機構 2 のフ ィ ー ドバッ ク制御が再び開始さ れ、 同様のオー ト アイ リ ス動作が行われる。 この際、 シャ ツ タ時間 がある設定された最短時間よ り も短く なる場合には閃光器 1 3 を発 光可能状態にさせて、 直後の撮像動作時に補助照明が得られるよう に準備する。
    [0063] この電子スチルカメ ラの撮像動作を開始するのはシステム コ ン 卜 ロール回路 8 に接続された 卜 リ ガースィ ツ チ 9 である。 これはこの ま しく は前記スィ ツ チ 5 2 と組み合された二段スィ ツ チの一方で構 成され、 この二段スィ ッ チはカメ ラの レ リ ーズボタ ン に連動し、 操 作者による レ リ一ズボタ ンの始めの半押しでスィ ツ チ 5 2が閉じら れ、 操作者がさらに レ リーズボタ ンを押込むと 卜 リ ガ一スィ ツ チ 9 が閉じられるよう にする。
    [0064] 撮像動作の開始に当つて ト リ ガスィ ッチ 9 が閉じられる と、 駆動 回路 7 が撮像素子 3 の駆動を始める直前に、 システム コ ン ト ロール 回路 8からの指令信号によ り、 絞り駆動回路 5が絞り位置固定機構 1 1 を動作させて絞り機構 2をその制御された開度位置に機械的に 固定する。
    [0065] ついで、 システムコ ン 卜 ロール回路 8からの指令信号によ り放電 回路 5 0 が非動作状態に保持され、 その後、 第 1 電源回路 5 5が動 作状態にされる。 これによ り、 撮像素子 3 とその駆動回路 7 と映像 信号処理回路 6 と に電力が供給され、 撮像素子 3 が前述の才一 卜 ァ ィ リ ス動作のと きに決められたシャ ッ タ時間で駆動される。
    [0066] この場合、 前述の様に、 必要に応じて閃光器 1 3 を発光させて撮 像し、 撮像素子 3 から出力される映像出力信号を信号処理回路 6 で 所定の信号形式に した後に記録部 1 2へ送り、 1 枚の画像の記録と して記録媒体に保存する。
    [0067] こ こ で、 例えば一般的に電子スチルカメ ラに用いられている撮像 素子では、 オーバーフロー ド レイ ンが撮像面領域の全面に亙つて共 通の一つの構造となっているので、 そのよう なオーバーフロー ド レ ィ ン構造をもつ撮像素子を利用した場合は、 前述の光量測定は撮像 面全体の光量の平均値に対応した光量測定信号をもたらすこ と にな る。
    [0068] この場合、 露出条件の急変その他の要因によ り一時的に露出不良 や画像面内において部分的に露出の差異等が生じる場合がある。 動 画のよう に時間的に連続した画像を測定撮影する場合にはこの様な 急変にも対応できるため全画像面の平均値の光量でも良いが、 静止 画の撮影においては撮像された一枚一枚の画像に露出の適否が要求 されるため、 上記の平均光量の測定による露出制御では必ずしも静 止画の撮影に好ま しい適正露出が得られる とは限らない。
    [0069] そこでこの実施例に係る電子スチルカメ ラでは、 撮像素子 3 から 出力された映像信号を映像信号処理回路 6 において処理してから、 映像信号処理回路 6からの映像出力信号を記録部 1 2へ送る前に、 映像レベル検出回路 〗 0 によ り映像出力信号の大きさを判定し、 露 出不良が生じている場合にはシャ ッ タ時間を補正して、 こ の補正さ れたシャ ッ ター時間で再度撮像動作を繰り返すよ う に している。 映像レベル検出回路 1 0 における映像出力の判断は、 映像信号処 理回路 6から映像出力信号を受けと つて、 該映像出力信号の大きさ を事前に記憶しておいた適正露出状態における映像信号レベルと比 較して判定するものである。 この場合、 静止画の撮影においてほ画 面の中央部に所望する被写体が位置するこ とが多いこ とから、 画面 中の中央部に対応する映像出力信号の レベルを比較判定する こ とが 好ま しい。
    [0070] 第 2図は、 オーバ一フ ロー ド レイ ンの光量測定ァ ンブ 4 と絞り駆 動回路 5の具体的な構成例を示す回路図であって、 撮像素子に一般 のテレビジョ ン用の撮像素子を流用し、 オーバ一フロー ド レイ ンは 1 つの電流出力ポー ト しか持っていない例である。
    [0071] この回路において、 光量測定状態では、 正電源ライ ン V C C 1 お よびと V C C 2 と、 負電源ライ ン V E E と にのみ第 2電源回路 5 8 から給電され、 V C C 3 は 0 V になっている。
    [0072] 光量測定アンプ 4 において、 U 1 は M 0 S入力の才ベレーショ ナ ルア ンブ （以下 0 P ア ン プ） であっ て、 抵抗 R 1 等と共に電流電圧 変換回路を構成する。
    [0073] こ こ で、 オーバーフ ロー ド レイ ン 0 F Dが 0 P ア ンプ U 1 の負入 力に接続され、 O F Dから O P アンプ U 1 の負入力に入力される光 電流が電圧信号に変換されるが、 0 P アンプ U 1 はダイオード D 1 と D 2の働きで V C C 1 から給電を受けており、 このと き V C C 3 が 0 Vなので、 0 F D にはバィ ァス電圧がかからず、 また暗電流は 無視できる範囲であるので、 素子 3への入射光の光量測定が迅速且 つ正確に可能である。
    [0074] 一方、 撮像動作状態では正電源ライ ン V C C 3 に正電圧が供給さ れ、 この正電圧は通常 V C C 1 の電圧より も高いので、 O'P ア ンプ U 1 にはダイォ一ド D 1 と D 2の働きで V C C 3側から給電が行な われる。 また 0 F D には、 0 P アンプ U 1 の働きで、 抵抗 R 2， V R 1 , R 3 によって正入力側にかかっている電圧がバイ ァス電圧と して印加され、 これによつて撮像素子の 0 F D に対してブル一ミ ン グ抑圧の効果が与えられている。
    [0075] 絞り駆動回路 5では、 撮像動作状態において V C C 2 よ り高い正 電圧が光量測定ァンブ 4の V C C 3 に供給されるため、 この光量測 定アンプ 4からの高すぎる電圧出力が絞り駆動回路 5の後段側に加 わらないよう に、 電圧リ ミ ッ タ 1 4が初段に設けられている。
    [0076] 電圧リ ミ ッタ 1 4の後段に設けられた 0 P アンプ U 3 と抵抗 R 6 〜 R 9等によっ て構成されるのは レベルシフ 卜増幅器であって、 ァ ナログスィ ッ チ S W 1 によって選択された基準電圧 V r e f 1 もし く は V r e f 2 によつて光量測定出力を D C電圧シフ 卜 し、 必要な 増幅度まで増幅する。 基準電圧 V r e f l と V r e f 2 との選択は 想定シャ ツタ時間の選択に対応しており、 こ の場合は、 2つのシャ ッ タ時間を想定している。
    [0077] 想定シャ ッ タ時間の選択には、 この 0 P アンプ U 3 のゲイ ンを変 えてもよいが、 そうする と、 全体の制御系のループゲイ ンか変化し てしま うので、 上記のよう に D C電圧レベルのシフ 卜 によって行う こ と と した。
    [0078] もちろん、 想定シャ ツ タ時間は 2つに制限されるものではなく 、 また他の方法を用いて想定シャ ッ タ時間の選択を行ってもよい。 想定シャ ッ タ時間の切り替えはシステム コ ン ト ロール回路 8から の切り替え信号 b によって行われる。 符号 1 7 は、 切り替え信号 b と アナログスィ ッ チ S W 1 のコ ン ト ロール信号入力のレベル合せの ための レベルシフ タ である。
    [0079] O P ア ンプ U 3 の出力は、 ア ン ログスィ ッ チ S W 2 を通り、 絞り 制御回路に入力される。 この絞り制御回路は、 0 P ア ンプ U 4 , U 5 , 抵抗 R 1 4〜 R 2 0等で構成される。 アナ ロ グスイ ッ チ S W 2 の働きについては後で述べる。 符号 1 6 は、 一般的な才ー 卜 ァイ リ ス機構の電気回路の一部で、 絞り羽根に連結されたローターと その 駆動コイル、 制動コイル等からなるタイ プのものであり、 絞り制御 回路の働きで、 絞り の開閉によ り変化した 0 P アンプ U 3 からの検 出信号が V r e f 3 に等しく なっ た と こ ろで絞りが安定する。
    [0080] また、 V r e f 1 , V r e f 2のいずれかを選択した場合でも、 絞り制御回路への入力が V r e f 3 に対して非対称となって制御特 性が不安定になるのを防ぐため、 電圧リ ミ ッ タ用のダイオー ド D 3 〜 D 6が設けられている。
    [0081] アナログスィ ッ チ S W 2 は、 光量測定状態においては 0 P ア ン プ U 3 の出力側に接続されているが、 シャ ッ タ動作によ り撮像素子 3 が撮像動作状態になる直前に絞りの固定指令信号 aがシステム コ ン ト ロール回路 8から入力される と 0 P ア ンプ U 4の出力側に接続ざ れ、 絞りが固定されたと きに絞り機構 1 6の駆動コイルに異常電流 が流れるのを防いでいる。 符号 1 5 は、 レベルシフタ 1 7 と同様な S W 2の制御用信号のためのレベルシフタである。
    [0082] 符号 1 8 は絞り開放検出回路であって、 絞りが開放状態になつた ままの場合に、 O P アンプ U 4の出力が V r e f 3 により高電圧に なったままになる （実際は 0 P アンプ U 4の最大駆動電流と駆動コ ィルのィ ンビーダンスで決まる値になる） こ とを利用して絞り が開 放状態なつ たこ とを検出している。 この絞り開放検出回路 1 8 にお いて、 O P ア ンプ U 6、 抵抗 R 2 1 , R 2 2 , コ ンデンサ C 4 , C 5等からなる回路は口一パスフ ィ ルダであり、 絞り駆動回路 5の過 渡応答によ り検出回路 1 8が誤動作しないよう に している。 また、 この回路からは開放検出信号 （ローアクティ ブ） cが出力されてい るが、 この出力 c は、 0 P アンプ U 7 によって構成された積分回路 と比較器によ っ て、 前記 V r e f 3 によ り高電圧にされた 0 P ア ン ブ U 4 の出力が一定時間以上出力され続けたと き に出力され、 これ によって絞りが開放状態達したこ とを確実に検知するよう にしてあ このよ う に して検出された開放検出信号 C はシステム コ ン ト 口一 ル回路 8 に入力され、 想定シャ ッ タ時間の変更に使用される。
    [0083] 第 3 Aおよび 3 B図には、 絞り固定機構 1 1 の具体的な一例が示 されている。 符号 2 6 は絞り機構 2の駆動装置であり、 第 2図の回 路図で符号 1 6で示した要素に相当する。 符号 2 7 は駆動装置 2 6 に連結された リ ンク であ り 、 これには二本のピン 2 7 a , 2 7 t> が 設けられている。 ピン 2 7 a , 2 7 bが支持部材 2 0 の弧状の開口 2 0 a , 2 0 b に案内されるこ と によ り 、 リ ンク 2 7 は限られた回 転角度範囲で往復回動可能である。
    [0084] 符号 2 1 , 2 2 は、 夫々絞り開口部 2 8 a ， 2 8 b を備えた 2枚 の絞り羽根であって、 長穴 2 9 a , 2 9 b と切り欠き穴 2 4 a , 2 4 b とを各々有する。 こ れら絞り羽根 2 1 ， 2 2 は、 支持部材 2 0 と固定関係にある取付部材 1 9 から突出するピン 1 9 a , 1 9 b並 びに絞り固定用ソ レノ ィ ド ブラ ン ジ ャ装置 2 5のプラ ン ジ ャ軸 2 5 a を各々ガイ ド と してスライ ド可能である。 これら絞り羽根 2 1 , 2 2 は前記二本のピン 2 7 a , 2 7 bの各々 に連結されており 、 駆 動装置 2 6 による リ ンク 2 7の回転によ り相対的に逆方向にスライ ド移動され、 この相対移動量に応じて絞り の開口の大きさを変えて いる。
    [0085] 上記絞り機構において、 絞り羽根 2 1 , 2 2 は、 前述したよ う に 絞り駆動回路 5 (第 1 および 2図） によるフ ィ ー ドバッ ク制御によ つて、 適正露出のための絞り開度を与えるべき制御された位置をと るが、 撮像動作の開始に先立ってこ の制御された位置に両絞り羽根 2 1 , 2 2 を機械的に固定するために、 駆動装置 2 6の反対端側に おいて取付部材 1 9 に ソ レノ ィ ド ブラ ンジャ装置 2 5が装備されて いる。 ソ レン イ ド ブラ ンジャ装置 2 5のブラ ンジャ軸 2 5 a は、 そ の上端部分に一対の間隔を開けた平行なつば 2 3 a , 2 3 b を備え ている。 こ のソ レノ イ ド ブラ ンジャ装置 2 5 は、 光量測定動作状態 ではそのコイルが消勢されていて、 従ってつば 2 3 bが圧縮ばね 3 0 によ り部材 1 9 に押し当てられた リ フ ト位置にある。 撮像動作に 入る と、 ソ レノ イ ドプラ ン ジャ装置 2 5のコ イ ルが付勢され、 従つ てそのブランジャ軸 2 5 aがばね 3 0 に抗してコイル内に引き込ま れる と、 軸 2 5 a に固定されたもう 1 つのつば 2 3 aが絞り羽根 2 1 , 2 2を取付部材 1 9 の上面に挟み付けて固定する。 尚、 符号 2 4は、 絞り羽根 2 1 ， 2 2を偏よ り なく に押さえつけるためにつば 2 3 aの下面に貼りつけられた例えばフ ェル ト のよう なク ッ ショ ク 材である。
    [0086] 第 4図は、 本実施例で用いた縦形オーバーフロー ド レイ ン構造を もつ撮像素子 3 の要部の構造を示している。 第 4図において、 n型 シリ コンからなるサブス ト レート 4 1 の下面側に電極 4 1 Aが形成 されている。 n型シリ コンサブス 卜 レー ト 4 1 上には p型領域 4 2 が形成され、 この P型領域 4 2の中の p型レイヤ一 4 2 aの上部に は、 光電変換用の受光画素を構成する光電荷蓄積層 4 3 が作られ、 また P型領域中の P ゥエル 4 2 bの上部には垂直転送レジスタ 4 4 が作られている。 前記光電荷蓄積層 4 3 と垂直転送レ ジスタ 4 4 と の間には転送ゲー トが作られ、 光電荷蓄積層 4 3 と転送ゲ一 卜 4 8 との上部には薄い p型層 4 0が作られている。 前記光電荷蓄積層 4 3及び垂直転送レジスタ 4 4等の表面側は S i 0 2 からなる絶縁層 で覆われ、 この絶縁層内には前記垂直転送レジスタ 4 4上の位置に 転送レジスタ電極 4 5が設けられ、 更に最上面の表面には垂直転送 レジスタ 4 4 と転送ゲー トを覆う よう に遮光層 4 9 が形成されてい る。
    [0087] このよう な構成の C C D撮像素子では、 撮像動作状態において n 型シ リ コ ンサブス ト レー ト 4 1 裏面の電極 4 1 A にバイ アス電圧が 印加される と共に、 転送レジスタ電極 4 5 に転送用の駆動パルスが 印加される。 このよ うな撮像動作状態におけるボテン シャル分布は 第 5図に示す通り である。 即ち、 外部からの光を受けて光電荷蓄積 層 4 3 で生成された電荷は転送レジスタ 4 4 によ り外部に読み出さ れる と共に、 その生成電荷のう ち、 P レイ ヤー 4 2 a の電位を超え る電位をもつ電荷は、 バイ アス電位 V s u b に なっ ている n型シ リ コ ンサブス ト レー ト 4 1 (オーバ一フ ロー ド レイ ン） に流込む。
    [0088] 一方、 光量測定動作状態においては、 垂直転送レジスタ 4 4への 駆動パルスの印加が停止される と共に、 n型シリ コ ンサブス ト レー ト 4 1 へのバイ アス電圧の印加が停止され、 撮像素子が非動作状態 とされる。 光を受けるこ と によって光電荷蓄積層 4 3 に発生した電 荷は、 垂直転送レジスタ 4 4への読み出しが行なわれないので、 受 光状態の全ての受光画素、 即ち光電荷蓄積層 4 3 でオーバ一フロー を起こ し、 従ってオーバ一フロー ド レイ ンに流れ出る光電流はその と きの受光量に比例するこ と に なる。
    [0089] 但し、 この場合に、 撮像素子の何れかの電極に何等かの電荷が残 つていて僅かながらも電極にバイ アスが印加されている と、 p型領 域 4 2の深部で暗電流が発生してそれがオーバ一フロ一 ド レイ ン に 流入するため、 光電荷蓄積層 4 3 から流出してく る微小な光電流の みを正確に測定するこ とができなく なる。
    [0090] 放電回路 5 0 (第 1 図） は、 この欠点を解決するために設けられ ' ている。 光量測定に先立つて放電回路 5 0 によつて撮像素子の各電 極に直接的に接続された回路の容量部分に蓄えられている残留電荷 を速やかに放電させてしま う と、 撮像素子 3 はバイ ァス電圧が全く 印加されていない完全な停止状態と なる。 このよう な無バイ アス状 態におけるポテ ン シャ ル分布を第 6図に示す。
    [0091] 第 6図において、 E F は外部から光が λらない平衡状態でのフヱ ルミ レベルである。 遮光状態においては光電荷蓄積層 4 3 は電荷が 空になっており、 第 6図中のポテンシャ ルレベル I にある。 この状 態で光電荷蓄積層 4 3 に外部から光が入射される と、 発生した光電 荷ほ光電荷蓄積層 4 3 内のよ り高いポテンシャ ルレベル II まで蓄積 され、 更に電荷の発生が続く と P型領域 4 2を超えて破線で示すよ う に n型シ リ コ ンサブス ト レー ト 4 1 、 即ちオーバ一フ ロー ド レイ ン に流れ出す。 この状態でオーバ一フ ロー ド レイ ン に流れ出す光電 流を電極 4 1 Aから測定すれば、 受光量を正確に検出するこ とがで きる。 勿論、 光電荷蓄積層 4 3 に発生した電荷ほ垂直転送レジスタ 4 4の方向にも溢れ出すこ とが予想されるが、 前述したよう にレジ スタ 4 4の転送動作のための駆動も完全に停止されているので、 垂 直転送レジスタ側に溢れ出した電荷も結局はオーバ一フロー ドレイ ンへ溢れ出すこ と になる。
    [0092] 放電回路 5 0 の具体的な回路例を第 7 aおよび 7 b図に示す。 こ のう ち、 第 7 a図の放電回路は正電圧に充電された容量成分 C 7 1 の放電用のものであり、 第 7 b図の放電回路は負電圧に充電された 容量成分 C 7 2の放電用の回路である。 いずれも 卜 ラ ン ジスタをス イ ツ チング素子と して用いている。
    [0093] 先ず、 第 7 a図の放電回路において、 ェミ ッ タ接地の N P Nスィ ツ チング ト ラ ンジスタ Q 7 1 は正電源 （第 1 電源回路 5 5 の出力） に対して容量 C 7 1 と並列接続されている。 放電指令信号を受取る 入力端子 I N 1 に信号が与えられていない非動作時において、 ト ラ ンジスタ Q 7 1 のェミ ッ タ · コ レクタ間には微小なリーク電流が流 れるだけであり、 正電源からの電荷は容量 C 7 1 に蓄積される。 光 量測定動作の開始に先立って正電源が遮断され、 入力 I N 1 にシス . テム コ ン ト 口ール回路 8か ら基準レベルよ り高電圧の指令信号 （ハ ィ信号） が入力される と、 ト ラ ン ジスタ Q 7 1 のコ レクタ ' エミ ッ タ間が導通状態になり、 容量 C 7 1 に蓄積されていた電荷がコ レク タ電流と して放電される。
    [0094] 一方、 第 7 b図の放電回路は 卜 ラ ンジスタを利用した レベルシフ ト回路と して構成されている。 P N Pスイ ッ チング ト ラ ン ジスタ Q 7 3 は負電源 （第 1 電源回路 5 5の出力） に対して容量 C 7 2 と並 列接続されており、 そのべ一ス に入力される信号の電位はレベルシ フ 卜 用の P N P ト ラ ン ジスタ Q 7 2 および N P N ト ラ ン ジスタ Q 7 4 と抵抗 R 7 3〜 R 7 7 によ つて所望の導通レベルまで引下げ可能 と なっている。 ト ラ ンジスタ Q 7 4のェミ ッ タは第 2電源回路 5 8 の負電圧出力端に接続されて一定の負電位 V E Eに保たれている。
    [0095] こ の放電回路では、 システム コ ン ト ロール回路 8か ら入力 I N 2 にハイ信号が印加される と、 レベルシフ ト ト ランジスタ Q 7 2 と Q 7 4が導通し、 ト ラ ンジスタ Q 7 4の導通によって ト ラ ン ジスタ Q 7 3が導通状態となる。 従つて容量 C 7 2 に蓄えられていた電荷は ト ラ ンジスタ Q 7 3 のコ レクタ電流と して放電される。
    [0096] さて、 第 1 図〜第 3図に関連して説明した実施例は、 絞り開度の 検出を絞りの開放状態のみについて行なう例であったが、 このよ う な例ではシャ ツ タ時間の選択は短秒時から長秒時に しか変化を許さ れず、 1 度、 長秒時に設定した後は、 短秒時のシ ャ ツ タ時間を選択 できないものであった。 このよ う な例でも、 露出条件の時間的変化 が少ない被写体ばかり を撮影する と きには問題ないが、 この変化の 多い複数の被写体を次々 と撮影する と き には問題がある。
    [0097] このよ う な問題を解決するためには、 絞り開度をもっ と細分して 検出する必要がある。 そのよう な絞り開度の検出手段と しては、 角 度ェンコーダ等のほかにも、 例えば絞り機構の駆動装置 2 6のロー ター （またはリ ンク 2 7 ) の角度位置を磁気的に検出するホール素 子や磁気抵抗素子を使用した、 カメ ラボディ に内蔵するに適した簡 单な回路が考えられる。
    [0098] 第 8図は、 ホール素子を使用して絞り開度 （位置） の検出を行う 一例を示す。 こ こ では、 絞り駆動回路 5 によ っ て駆動される絞り機 構 （オー ト アイ リ ス装置 1 6 ) のロータの回転角度位置を検出する ためにホール素子 3 1 が設けられている。 このホール素子 3 1 から 発生されたホール電圧 V Hは差動セ ンスア ンプ 3 2で増幅され、 次 いでレベル判定器 3 3 によっ てその電圧レベルが判定され、 この判 定結果が判定器 3 3から絞り開度の検出信号と してシステムコ ン ト 口一ル回路 8へ送られている。 なお、 ホール素子 3 1 は定電流で駆 動されている。
    [0099] 第 9図は、 露出制御において絞り開度の検出結果によってシャ ッ タ時間の切り替えを行なうための制御図の一例を示す。 こ こ では、 絞り開度検出値に対して絞りの開放を含めて A 3〜 A 3の 4種類の 開度のしきい値を設定し、 シャ ツ タ時間の設定を T 1 , T 2 , T 3 の 3種類と した場合を例にしている。 こ の図においては、 横軸 （シ ャ ッ タ一速度 T V ) を右にいく ほどシャ ツ タ時間が短く （ シャ ツ タ 一速度 T Vが速く ） なり、 縦軸 （絞り値 A V ) を上にいく ほど絞り 開度が小さく （絞り値 A Vが大き く ） なるよう に示してある。 斜め の点線 E 0〜 E 6 は幾つかの等露出特性直線を示し、 同じ特性直線 上では露出条件は等しい状態に保たれる。
    [0100] 露出制御において、 例えば想定シャ ッ タ時間の初期値を T 2 とす る と、 絞り駆動装置によ り オー ト アイ リ ス動作が行われて絞り開度 が A 3 よ り絞られた場合には、 絞り開度検出装置 （第 8図） からの 検出信号に基づいてシステム コ ン ト ロール回路 8 が才一 卜 アイ リ ス 動作を等露出直線 E 4上でシャ ッ タ時間 T 3 と した制御状態に移行 させ、 移行先のシャ ッ タ時間 T 3 で例えば絞り開度 A 2の状態から 再度絞りのフ ィ ー ドバッ ク制御が行われる。 逆に、 絞り開度が開放 状態の A 0 まで開いた場合には、 絞り開度検出装置 （第 8図） から の検出信号に基づいてシステム コ ン 卜 ロール回路 8が才一 ト アイ リ ス動作を等露出直線 E 1 上でシャ ツ タ時間 T 1 と した制御状態に移 行させ、 移行先のシャ ツ タ時間 T 1 で例えば絞り開度 A 1 の状態か ら再度絞りのフ イ ー ドバッ ク制御が行われる。 こ のシ ャ ツ タ時間の 切り替え動作には制御上のヒステリ シスが付与されてお り 、 例えば 等露出直線 E 4上でシャ ツ タ時間が T 2から T 3 へ変化した後の制 御においては、 絞り開度 A 2から露出制御を再開した後、 絞り開度 が再び A 2 になっ ても等露出直線 E 4上をシャ ッ タ時間 T 2へ向け て制御状態が移行される こ と はな く 、 シャ ツ タ時間が T 3 において 絞り開度が A 1 と なったと き に初めて等露出直線 E 3上をシャ ツ タ 時間 T 3から T 2へ移行する。 同様に、 等露出直線 E 1 上でシャ ツ タ時間が T 2 から T 1 へ変化した後の制御においても、 絞り開度 A 1 から露出制御を再開した後、 絞り開度が再び A 1 になっ ても等露 出直線 E 1 上をシャ ッ タ時間 T 2へ向けて制御状態が移行されるこ とはなく、 シャ ツ タ時間が T 1 において絞り開度が A 2 と なっ たと き に初めて等露出直線 E 2上をシャ ッ タ時問 T 1 から T 2へ移行す る。 このよ う に制御特性にヒステリ シスを持たせるこ と によ り、 露 出状態が不安定になるのを防いでいる。 また、 このよ う な絞り制御 装置 （いわゆるオー ト アイ リ ス） と組み合わせた露出制御を行う こ と によ り、 シャ ツ タ時間の切り替えを行うべき絞り開度の検出情報 がヒステリ シス範囲内で多少不正確であってもな露出制御自体は正 確に行なう こ とができ る。
    [0101] 第 1 0図は、 映像レベル検出回路 1 0の要部の具体的な構成例を 示す回路図である。 映像信号処理回路 6 (第 1 図） から出力される 映像出力信号 （ V I D E 0 ) は、 この映像レベル検出回路 1 0 内の ク ランプ回路 3 4 に入力されてその直流成分のレベルが基準電圧 V r e f 5 に固定される。 ウ イ ン ド ウ回路 3 5 はク ラ ン プ回路 3 4か らの出力信号のう ち画面の一部 （通常は画面の中央部分を含む） の みに相当する信号部分を切取つてそのままのレベルで通過させ、 他 の部分に相当する信号を基準電圧 V r e f 5 に等しいレベルに揃え る。 この信号の画面内位置による切取り は、 ウ ィ ン ド ウ信号 W I N をシステムコ ン ト ロール回路 8からアナログスィ ツ チ S W 3 に与え て実行する。 アナログスィ ッ チ S W 3 は撮像素子 3からの映像信号 の読み出しに同期したウイ ン ド ウ信号 W I Nをシステム コ ン ト 口一 ル回路 8から受取り、 切取るべき画面中央部の映像出力信号が映像 信号処理回路から出力される ときに開成状態となり、 その他のとき は平成状態となって出力レベルを基準電圧 V r e f 5 に固定する。 アナログスィ ッ チ S W 3 の出力を積分する積分回路 3 6 は ·、 別のァ ナログスィ ッ チ S W 4の閉成によってリ セッ 卜 される。 このアナ口 グスィ ツチ S W 4は、 システムコ ン ト ロール回路 8から与えられる 垂直同期パルス V Dを遅延回路 3 8 によつて遅延させた信号によつ て制御される。 アナログスィ ッ チ S W 4が開かれている と き に、 積 分回路 3 6 はウ イ ン ド ウ回路 3 5からの映像出力信号を積分し、 し - 2 1 - たがつて積分回路 3 6からの出力はそのと きの画面の前記選ばれた 一部における映像出力信号の大きさに対応する。 符号 3 7 はサンブ ルホールド回路であって、 積分回路 3 6 によって積分された映像出 力信号をアナログスィ ッ チ S W 5 を介して垂直同期信号 V D に よ り サンプリ ングして 1 画面の映像レベル検出情報と しての D C電圧を 出力する。 こ の回路構成の場合、 積分回路 3 6のリ セ ッ ト は前記サ ンプルホール ドが充分になされてから行う必要がある。 こ のサンブ ルホール ド回路 3 7 からの出力信号はシステム コ ン ト ロール回路 8 内で予め記憶された適正露出情報と比較されて露出の要否の判定に 用いられる。
    [0102] このよ う な映儳レベル検出回路を用いる と、 例えば露出状態の急 変等によ り適正露出でない画像が撮像された場合には、 上記映像レ ベル検出回路 1 0からの出力信号に基づいてシステム コ ン ト ロール 回路 8内で露出不良が検出され、 さ らには露出制御条件がそのと き の露出状態における適正であるべきシャ ツ タ時間に対応する条件に 補正され、 再度の撮像動作が行われるこ と で適正露出の画像が引続 いて得られる。
    [0103] 以上は一般のテレビジョ ンカメ ラ用の撮像素子を電子スチルカメ ラに流用した場合を説明したが、 撮像画面内で複数領域に分割され たオーバ一フ ロー ド レイ ンを持っている撮像素子を静止画撮像用に 使用した場合、 各々のオーバ一フ ロー ド レイ ン に例えば第 2図の光 量測定回路 4の様な光量測定回路を個別に設けて、 それらからの出 力を適当な混合比で混合して得た値を光量測定出力とすればよい。 この場合は、 前述のよう な光量測定情報のみによる絞り制御を行う こ と によ り静止画に適した正確な露出が得られるので、 上記のよう な映像レベル検出回路 1 0 による露出の補正は必要ない。
    [0104] またこの場合、 各々の光量測定回路の出力の多きさに応じて混合 比を替えるよう にすれば、 スチルカメ ラで- -般的に行われているよ う に、 被写体の状況に応じて最適な露出状態に変化させるこ とがで きる。 第 1 1 図は、 このような領域分割式の才一バーフロ一 ド レイ ンをもつ撮像素子を使用して、 各光量測定出力の混合比を選択でき るよう に した一例である。 第 1 1 図において、 各分割されたオーバ 一フロード レイ ンからの測定光量信号に各々対応する光量測定ァ ン プ 4. a〜 4 n の出力は、 抵抗ミ キシング回路 3 9 a〜 3 9 n に入力 されて混合される。 こ の抵抗ミ キシング回路 3 9 a〜 3 9 n では各 々 の信号混合比が違っており、 様々な被写体の条件を経験的にいく つかに分類したものを代表している。
    [0105] 光量測定ァンブ 4 a〜 4 nからのアナログ出力は、 A D変換器 4 6 でデジタル信号に変換されたのちにコ ン 卜 ロール回路 4 7 に入力 され、 これにより、 コ ン ト ロール回路 4 7内で、 前記ミキシング回 路 3 9 a〜 3 9 nからの出力のう ちの一つまたは複数を選択するた めのコ ン ト ロール信号 S E Lを得る。 コ ン 卜 ロール信号 S E Lは選 択回路 （マルチプレクサ） 6 0 に入力され、 選択回路はコ ン ト 口一 ル信号 S E Lが指定する内容に従ってミ キシング回路 3 9 a〜 3 9 nの中から例えば一つを選択し、 その選択されたミキシング回路の 出力を制御信号と して絞り駆動回路 5 (第 1 図） に供給する。
    [0106] このよう な制御を行う こ と によ り、 静止画に適した露出条件で、 あるいは撮像者の希望する露出条件で露出状態の制御が行われる。
    权利要求:
    Claims 請求の範囲
    1 . オーバ一フ ロー ド レイ ンを備えた C C D撮像素子と、 前記撮 像素子の前記オーバーフ ロー ド レイ ンへ流入する光電流を測定する 光量測定手段と、 前記撮像素子へ入射する光量を制御する絞り手段 と、 撮像開始の指令信号を発生する指令手段とを備え、 前記撮像素 子の撮像動作のための駆動を停止させた状態で前記光量測定手段に よる前記光電流の測定を行ない、 しかるのち、 前記指令手段からの 前記指令信号によ り前記撮像素子の撮像動作のための駆動を開始す る よ う に した静止画撮像装置において、
    予め設定されたシャ ッ タ時間に Έつて前記撮像素子が入射光によ つて露出されたと きに適正露出を与えるよ う な前記入射光の光量を 基準値と して、 前記光量測定手段から出力される測定光量信号が前 記基準値に等しく なるよう に前記測定光量信号によつて前記絞り手 段をフ ィ ー ドバッ ク制御する絞り制御手段と、
    前記絞り制御手段によつ て制御されている前記絞り手段の絞り開 ' 度を前記指令手段からの前記指令信号に基づいて前記撮像素子が撮 像動作を開始する直前に機械的に固定する絞り固定手段と、
    前記絞り開度が固定された後に前記設定されたシャ ツ タ時間で撮 像した映像出力信号を前記撮像素子から と り出す出力制御手段とを 備えたこ とを特徴とする静止画撮像装置。
    2 . 請求項 1 による静止画撮像装置において、 撮像素子の撮像動 作が停止されたと きに該撮像素子に接続されている回路の容量部分 に蓄えられた電荷を強制的に放電させる放電手段を更に含んでいる こ と を特徴と するもの。
    3 . 請求項 1 に よる静止画撮像装置において、 前記絞り手段の絞 り開度を検出する絞り開度検出手段を更に備え、 前記絞り制御手段 には、 予め定められた複数種の設定シャ ツ タ時間について、 前記撮 像素子が入射光によって露出されたときに夫々適正露出を与えるよ う な前記入射光の光量に対応する複数の光量基準値が予め設定され ており、 また前記絞り制御手段が、 前記複数の設定シャ ッ ター時間 のう ちから選ばれた二つに対応して前記複数の光量基準値のう ちか ら選ばれた一つを満足するよう に前記絞り制御手段が前記絞り手段 の開度を調整する ときに、 前記絞り開度検出手段の出力に応じて前 記選ばれたシャ ツ タ時間を前記複数の設定シャ ッ ター時間のう ちの 他の一つに切り替える選択手段を含み、 更に前記絞り手段が、 前記 絞り開度検出手段が出力を生じたときに、 前記測定光量信号がその 切り替えられた新たな設定シャ ッ タ一時間で適正露出を与えるため の新たな光量基準値に対応したものとなるよう に前記絞り手段の絞 り開度が制御されるよう に適合され、 また前記出力制御手段が、 前 ' 記切り替えられた新たな設定シャ ツタ時間で撮像した映像出力信号 を前記撮像素子から と り出す動作を行なう よう に適合されている こ と を特徴とするもの。
    4 . 請求項 1 による静止画撮像装置において、 前記映像出力信号 から撮像画面中の少なく とも 1 部分に対応した映像出力信号の大き さを検出する信号量検出手段と、 この信号量検出手段の検出値が予 め定められた適正露出範囲内にある と きはそのま まのシャ ツ タ時間 で、 適正露出範囲外のと きは適正露出範囲に入るよう に前記シャ ッ タ時間を補正するシャ ッ タ時間補正手段とを更に備え、 前記出力制 御手段が、 前記補正されたシャ ッ タ時間で撮像した映像出力信号を 前記撮像素子から と り出すよう に適合されているもの。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE69108803D1|1995-05-18|
    EP0466929B1|1995-04-12|
    EP0466929A1|1992-01-22|
    DE69108803T2|1995-08-24|
    EP0466929A4|1992-07-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-07-25| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE |
    1991-08-26| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1991901640 Country of ref document: EP |
    1992-01-22| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1991901640 Country of ref document: EP |
    1995-04-12| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1991901640 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2000388A|JP2674253B2|1990-01-08|1990-01-08|静止画撮像装置|
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