JP2609095B2 - 固体撮像素子を用いた撮像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、絞り量とシヤツタースピードを相互に制御
して固体撮像素子への露光量を制御する電子スチルカメ
ラ又はビデオカメラにおいて、該露光量を一定に保つて
もシヤツタースピードが高速になるに従つて固体撮像素
子の感度が低下するのを補償するための固体撮像素子の
感度補償方法に関する。

（従来例） 従来の電子スチルカメラは第４図に示す構成をしてい
る。同図において、１は光学系に設けられた撮影レン
ズ、２は絞り、３はシヤツター、４はCCD型撮像素子やM
OS型撮像素子などの固体撮像素子であり、撮影レンズ1,
絞り2,シヤツター３を介して入射される被写体の光学像
を各画素で光電変換し電気信号として出力する。

５は電子スチルカメラ全体の動作を所定のタイミング
に従つて制御するための各種制御信号を発生する同期信
号発生回路、６は固体撮像素子４に発生する各画素毎の
信号を所定タイミングで読出させるための駆動信号を発
生する駆動回路である。

７は信号処理回路であり、固体撮像素子４より出力さ
れる電気信号すなわち、R,G,Bなどの色信号を前処理
し、内部に設けられたマトリツクス回路により輝度信号
及び色差信号に変換するなどの処理を行なう。

８は記録部であり、これらの輝度信号及び色差信号な
どをFM変調し、磁気テープや所謂フロツピーデイスクな
どの磁気記録媒体に記録する。

９は測光回路であり、撮影前に被写体より受ける光量
を検出し、その検出値データを露光量制御回路10へ供給
する。

11はシヤツター／絞り駆動回路であり、露光量制御回
路10の指令に従つて絞り２及びシヤツター３の開閉速度
（シヤツタースピード）を制御することにより、固体撮
像素子４への露光量を常に一定の最適値とする制御を行
なう。

12はRAMやROMなどの半導体メモリーで構成された記憶
回路であり、上記の露光量を常に一定とするために、測
光回路９で検出された被写体よりの光量に対し最適な絞
り量及びシヤツタースピードに関する調整用データが記
憶されている。

即ち、露光量制御回路10は、撮影前の時点で、測光回
路９よりの検出値データに基づき被写体の光量を判別
し、この光量に対応する絞り量及びシヤツタースピード
に関する調整用データを記憶回路12から読出し、シヤツ
ター／絞り駆動回路11へ供給し、撮影時には最適な露光
量となるように絞り量及びシヤツタースピードが設定さ
れるようになつている。

このような電子スチルカメラの構成は、測光により検
出した光量に従つて絞り量及びシヤツタースピードの両
者を同時に調整するものや、絞り優先又はシヤツタース
ピード優先の機能を備えるものについても一般的となつ
ており、特に、ラチチユードが極めて狭い固体撮像素子
を用いる電子スチルカメラにあつては、露光量の制御が
極めて重要である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このように絞り量とシヤツタースピー
ドを相互に調整して、一定の露光量が固体撮像素子に入
射するように制御すれば、理論的には常に最適な撮影を
行なうことができることになるが、実際には第５図に示
すように、露光量が一定であつてもシヤツタースピード
をしだいに高速にしていくと、固体撮像素子から出力さ
れる電気信号レベルがしだいに低下する問題を生じる。

第５図は、一定の露光量について、1/60（秒）のシヤ
ツタースピードにおける固体撮像素子４よりの出力レベ
ルを100％として、しだいにシヤツタースピードを上昇
させたときの変化率を示している。この実測値によれ
ば、シヤツタースピードが1/1000（秒）以上になると、
固体撮像素子よりの出力信号レベルの低下が顕著とな
り、ラチチユード狭い固体撮像素子にあつては映像の劣
下に直接影響することとなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので
あり、露光量が一定であつてもシヤツタースピードが高
速になるに従つて固体撮像素子の出力信号レベルが低下
する分を補償し、シヤツタースピードに関わらず高品質
の映像を得ることができる固体撮像素子の感度補償方法
を提供することを目的とする。

この目的を達成するための本発明は、一定の露光量に
基づいて決まるシャッタースピードと絞り量に従って入
射する被写体の光学像を光電変換する固体撮像素子と、
該固定撮像素子より出力する信号に基づいて映像信号を
形成する手段とを用いた撮像方法において、前記一定の
露光量を得るシャッタースピードと絞り量との関係を維
持しつつ、前記シャッタースピードを所定値を越えて高
速に設定した際に生じる前記固体撮像素子の出力レベル
の低下を、該シャッタースピードに従って増幅率が上昇
する制御手段により増幅して前記固体撮像素子の出力レ
ベルが一定になるように該制御手段を制御することを技
術的要点とする。

（実施例） 第１図は本発明に基づいて構成された電子スチルカメ
ラの一実施例を示すブロツク図である。尚、第３図と同
一又は相当する部分を同一符号で示している。

まず構成を説明すると、１は撮影レンズ、２は絞り、
３はシヤツター、４は固体撮像素子、５は所定の制御信
号φ_１〜φ_８を発生する同期信号発生回路、６は駆動回
路である。

21は信号分離・サンプルホールド回路であり、駆動回
路６よりの駆動信号のタイミングで固体撮像素子４より
出力される信号を、各画素子毎に対応する信号に分離し
てサンプルホールドする。

22は自動利得制御回路、23は色分離回路であり、信号
分離・サンプルホールド回路21で信号は、標本化され、
自動利得制御回路22で信号処理可能な振幅まで増幅さ
れ、色分離回路23によりＲ（赤）,B（青）又はその補色
の色信号が形成される。尚、この実施例では、Ｒ
（赤）,G（緑）及びＢ（青）の色信号を発生するカラー
フイルタが固体撮像素子４に設けられているものとす
る。

24,25は白バランス調整回路、26,27,28はクランプ回
路、29,30,31はブランキングパルスを帰線期間において
加えるためのブランキング混合回路、32,33,34はこのカ
メラシステムの総合ガンマをR,G,Bの各色信号毎に補正
するガンマ補正回路である。

35はマトリツクス回路であり、各々のガンマ補正回路
32,33,34より出力されたR,G,Bの色信号に基づいて輝度
信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Y,B−Ｙを発生する。

36は輝度信号補償回路であり、後述するシヤツタース
ピードに応じて輝度信号Ｙの増幅率が変化するようにな
つている。

37はエンコーダ回路であり、輝度信号補償回路36に
て、増幅された輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Y,B−Ｙに
基づいて、例えばNTSC方式の複合カラー映像信号やその
他所定の規格に合わせた映像信号を形成する。

38は記録部であり、エンコーダ回路37より出力された
映像信号をFM変調などして、磁気記録媒体へ記録する。

同図中の点線で示した部分は、露光量制御部39であ
り、マイクロコンピユータ等を用いた中央処理回路40、
入出力インタフエース回路41,42、A/D変換器43及び記憶
回路44を備えている。

A/D変換器43は、サンプル・ホールド回路21よりのＧ
（緑）の色信号をデイジタル信号に変換して中央処理回
路40へ供給する。

中央処理回路40は、A/D変換器43よりの信号に基づ
き、撮影レンズ1,絞り２及びシヤツター３を介して固体
撮像素子４に入射される被写体よりの光量を判別する。
即ち、このカメラシステムでは内部測光系を構成してお
り、実際の撮影よりも前の時点でこの光量の判別を行な
うことにより測光を行なう。

記憶回路44には、上記測光により判別される光量に対
して、最適の絞り量及びシヤツタースピードを設定する
調整用データが記憶されており、中央処理回路40は、A/
D変換器43よりの信号に対応する調整用データを入出力
インタフエース回路41を介して絞り２及びシヤツター３
の駆動回路（図示せず）へ供給し、撮影時には固体撮像
素子４に一定の露光量が入射するように、絞り量及びシ
ヤツタースピードが制御される。

更に、記憶回路44は、調整用データの他に、シヤツタ
ースピードに対応して予め設定された輝度信号補償デー
タを記憶している。そして、中央処理回路40は、上記の
ように調整データに基づいて絞り２及びシヤツター３を
制御すると同時に、その時に設定するシヤツタースピー
ドに対応する輝度信号補償データを入出力インタフエー
ス回路42を介して輝度信号補償回路36へ供給し、シヤツ
タースピードに応じた増幅率を設定させる。この増幅率
の自動調節を行なうことにより、従来問題となつていた
シヤツタースピードに対する固体撮像素子の出力信号の
レベル低下（以下、感度の低下という）を電気的に補償
している。

第２図は、シヤツタースピードに対する輝度信号補償
回路36の増幅率の特性を示し、シヤツタースピードが高
速となるに従つて固体撮像素子４の感度が低下する特性
曲線（第５図参照）に関してほぼ逆の特性となつてお
り、シヤツタースピードが高速になるのに応じて高い増
幅率で増幅することにより、輝度信号の振幅レベルの低
下分を補償している。

第３図は輝度信号補償回路36の具体例であり、マトリ
ツクス回路35とエンコーダ回路37の間を接続する輝度信
号用信号線に、増幅器を接続し抵抗値の異なる複数の帰
還抵抗群R₁,R₂〜R_nが並列に接続され、中央処理回路40
よりの輝度信号補償データに基づいて、所定の半導体ス
イツチ素子SW₁〜SW_nを導通させることにより、帰還抵抗
R₁〜R_nを変化させ増幅率が第２図と同様の特性曲線を得
るようになつている。

以上説明したように、この実施例によれば、固体撮像
素子の感度の低下分を輝度信号を増幅することで補償し
ているので、テレビジヨンセツトにて画像を再生した場
合に、最適な階調を得ることができる。

尚、この実施例は、内部測光を行なう場合について説
明したが、外部測光についても同様に適用することがで
きる。

又、露光量制御部39は、測光毎に絞り量とシヤツター
スピードの両者を制御する所謂EEモードで作動する構成
であつても良いし、絞り優先やシヤツタースピード優先
の機能を有する電子スチルカメラであつてもこの実施例
を適用することができる。

更に、この実施例では輝度信号の補償についてのみ説
明したが、他の色信号に対しても同様の補償を行なえ
ば、より美しい色彩の画像を再現することができる。

更に又、この実施例は、固体撮像素子４への露光量を
常に一定し、固体撮像素子４より発生する信号を補償す
るようにしたものであるが、シヤツタースピードが高速
になるに従つて生ずる固体撮像素子４の感度の低下分を
補うようにするため、絞り２及びシヤツター３を制御し
て露光量を増加させても良い。この場合には輝度信号補
償回路36を設けなくても良いし、露光量の増加と輝度信
号補償回路36による補償とを適宜の割合で行なつても良
い。そして、記憶回路44には、測光時の検出値に応じて
上記露光量を増加するように設定する絞り量とシヤツタ
ースピードに関する調整用データを予め記憶させてお
く。このように露光量を調整しても固体撮像素子の感度
の低下分を補償することができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、シヤツタースピ
ードが高速となるに従つて発生する固体撮像素子の感度
の低下を補償することができるので、ラチチユードの狭
い固体撮像素子を用いる場合であつても階調の良い画像
を得ることができ、従来にない優れた電子スチルカメラ
を提供することができる。以上は電子スチルカメラにつ
いて説明したがシャッター機能を持つビデオカメラにつ
いても同様に適用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいて構成した電子スチルカメラの
一実施例を示すブロツク図、第２図は第１図に示す輝度
信号補償回路の特性を示す特性曲線図、第３図は第１図
の輝度信号補償回路の具体例を示す回路図、第４図は従
来の電子スチルカメラの構成を示すブロツク図、第５図
はシヤツタースピードに対する固体撮像素子の特性を示
す特性曲線図である。 2:絞り、3:シヤツター 4:固体撮像素子、36:輝度信号補償回路 39:露光量制御部、40:中央処理回路 41,42:入出力インターフエース回路 43:A/D変換器、44:記憶回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嵐 まどか 神奈川県足柄上郡開成町宮台798 富士 写真フイルム株式会社内 (72)発明者 溝渕 裕三 神奈川県足柄上郡開成町宮台798 富士 写真フイルム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−11729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−66579（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一定の露光量に基づいて決まるシャッター
   スピードと絞り量に従って入射する被写体の光学像を光
   電変換する固体撮像素子と、該固定撮像素子より出力す
   る信号に基づいて映像信号を形成する手段とを用いた撮
   像方法において、 前記一定の露光量を得るシャッタースピードと絞り量と
   の関係を維持しつつ、前記シャッタースピードを所定値
   を越えて高速に設定した際に生じる前記固体撮像素子の
   出力レベルの低下を、該シャッタースピードに従って増
   幅率が上昇する制御手段により増幅して前記固体撮像素
   子の出力レベルが一定になるように該制御手段を制御す
   ることを特徴とする固体撮像素子を用いた撮像方法。