JP2780797B2 - Electronic imaging device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はCCD等の固体撮像素子を用いて被写体の像を
撮像入力する電子撮像装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an electronic imaging device that captures and inputs an image of a subject using a solid-state imaging device such as a CCD.
[従来の技術] 近時、CCD等の固体撮像素子を用いて被写体の像を電
子的に撮像入力し、その像信号(電子スチル画像)をフ
ロッピーディスクやメモリ・カードに記録する電子撮像
装置が電子スチルカメラとして注目されている。2. Description of the Related Art Recently, an electronic imaging apparatus that electronically captures and inputs an image of a subject using a solid-state imaging device such as a CCD and records the image signal (electronic still image) on a floppy disk or a memory card has been developed. It is attracting attention as an electronic still camera.
この種の電子スチルカメラが従来一般的な銀塩フィル
ムを用いたスチルカメラと本質的に異なるところは、所
謂素子シャッタの利用が可能である点にある。この素子
シャッタは、被写体像を光電変換し、その被写体像の光
量に応じた信号電荷を蓄積する固体撮像素子における信
号電荷の蓄積時間を制御することにより実現される。具
体的には固体撮像素子における信号電荷の蓄積時間を短
く設定することにより高速シャッタが実現され、また上
記蓄積時間を長く設定することで低速シャッタが実現さ
れる。This type of electronic still camera is essentially different from a conventional general still camera using a silver halide film in that a so-called element shutter can be used. This element shutter is realized by photoelectrically converting a subject image and controlling the accumulation time of signal charges in a solid-state imaging device that accumulates signal charges according to the light amount of the subject image. Specifically, a high-speed shutter is realized by setting the accumulation time of the signal charge in the solid-state imaging device to be short, and a low-speed shutter is realized by setting the accumulation time to be long.
[発明が解決しようとする課題] ところがこの種の素子シャッタを採用した電子撮像装
置にあっては次のような問題がある。即ち、固体撮像装
置により被写体像の適正な撮像を行なうには、その撮像
感度特性に適合した信号電荷を蓄積する必要がある。こ
の為、素子シャッタによる高速シャッタ動作を実現する
べくその信号電荷の蓄積時間を短く設定した場合、適正
な信号電荷の蓄積を確保するには必然的に固体撮像素子
の撮像面に結像させる被写体像の光量を大きくする必要
がある。つまり信号電荷の蓄積期間が短い分だけ被写体
像の入射光量を大きくして固体撮像素子に対する被写体
像の像面照度を高くし、被写体像に対応した信号電荷を
蓄積することが必要となる。[Problems to be Solved by the Invention] However, there are the following problems in an electronic imaging apparatus employing this type of element shutter. That is, in order to properly capture a subject image by the solid-state imaging device, it is necessary to accumulate signal charges suitable for the imaging sensitivity characteristics. For this reason, if the accumulation time of the signal charge is set short in order to realize the high-speed shutter operation by the element shutter, an object to be imaged on the imaging surface of the solid-state imaging device is inevitable in order to ensure proper accumulation of the signal charge. It is necessary to increase the amount of light of the image. That is, it is necessary to increase the amount of incident light of the subject image by an amount corresponding to the shorter accumulation period of the signal charge, increase the image plane illuminance of the subject image with respect to the solid-state imaging device, and accumulate the signal charges corresponding to the subject image.
然し乍ら、このようにして被写体像の像面照度を高く
して高速シャッタによる撮像を行なおうとした場合、往
々にして上記像面照度が固体撮像素子のスミア許容限界
像面照度を越える場合がある。尚、このスミアとは、固
体撮像素子の撮像面に照射された光が信号電荷の転送路
に混入して余分な電荷を発生させたり、或いは素子基板
の内部に侵入した光の拡散により、被写体像に応じて蓄
積した信号電荷への不要な電荷の混入を生じさせる現象
を云う。However, in the case where the image illuminance of the subject image is increased in this way and an image is taken by a high-speed shutter, the image illuminance often exceeds the smear allowable limit image illuminance of the solid-state imaging device. . The smear is a phenomenon in which light applied to an imaging surface of a solid-state imaging device is mixed into a signal charge transfer path to generate extra charge, or diffusion of light that has entered the inside of an element substrate, resulting in an object. This is a phenomenon in which unnecessary charges are mixed into signal charges accumulated according to an image.
しかしてスミア許容限界像面照度を越えた被写体像を
入力してその撮像を行なうと、スミアの発生により撮像
画信号の品質が大幅に低下すると云う不具合が生じた。However, if a subject image exceeding the smear allowable limit image plane illuminance is input and imaged, there arises a problem that the quality of a captured image signal is significantly reduced due to the occurrence of smear.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、スミアの問題を生じることな
く固体撮像素子による素子シャッタによって被写体の像
を高品質に撮像することのできる電子撮像装置を提供す
ることにある。The present invention has been made in view of such circumstances,
It is an object of the present invention to provide an electronic imaging apparatus capable of capturing an image of a subject with high quality by an element shutter using a solid-state imaging element without causing a problem of smear.
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電
子撮像装置は次の如く構成されている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems and achieve the object, an electronic imaging apparatus of the present invention is configured as follows.
本発明の電子撮像装置は、被写体の像を所定の位置に
結像する撮像光学系と、この撮像光学系によって結像さ
れる被写体像の入射光量を調節する光量調節手段と、前
記被写体像の結像位置に設けられて該位置に結像された
被写体像を光電変換し、該被写体像の光量に応じた信号
電荷を蓄積する固体撮像素子と、この固体撮像素子によ
る信号電荷の蓄積と蓄積された信号電荷の読出しを制御
する固体撮像素子駆動手段と、前記被写体の光量を測定
する測光手段と、この測光手段により測定された被写体
の光量に基づき、前記固体撮像素子上に結像される被写
体像による像面照度がスミア許容限界値以下となるよう
に前記光量調節手段を駆動制御すると共に、この光量調
節手段による入射光量の調節量に関連して前記固体撮像
素子による信号電荷の蓄積時間調整し、前記固体撮像素
子による被写体像に応じた信号電荷の蓄積量が所定値と
なるように前記固体撮像素子駆動手段を制御する露出制
御手段と、を具備したことを特徴としている。An electronic imaging apparatus according to the present invention includes: an imaging optical system that forms an image of a subject at a predetermined position; a light amount adjusting unit that adjusts an incident light amount of the subject image formed by the imaging optical system; A solid-state imaging device that is provided at an imaging position and photoelectrically converts a subject image formed at the position and accumulates signal charges corresponding to the light amount of the subject image; and accumulation and accumulation of signal charges by the solid-state imaging device Solid-state image sensor driving means for controlling reading of the read signal charges, photometric means for measuring the light quantity of the subject, and an image formed on the solid-state image sensor based on the light quantity of the subject measured by the photometric means. The light amount adjusting means is drive-controlled so that the image plane illuminance by the subject image is equal to or less than the smear allowable limit value, and the signal charge by the solid-state imaging device is related to the incident light amount adjustment amount by the light amount adjusting means. Adjust the accumulation time is characterized by comprising an exposure control means for controlling the solid-state imaging device driving means such storage amount of signal charge corresponding to the object image becomes a predetermined value, the by the solid-state imaging device.
[作用] このように構成された本発明の固体撮像装置によれ
ば、固体撮像素子における信号電荷の蓄積時間を制御し
て素子シャッタを実現する際、被写体の光量に応じて入
射光量が調節されて固体撮像素子の撮像面に結像される
被写体像の像面照度が当該固体撮像素子のスミア許容限
界像面照度である所定値以下となるように制御されるの
で、スミアの発生が問題とならない状態で被写体後の撮
像、つまり光電変換による被写体像に対応した信号電荷
の蓄積を行なうことが可能となる。そしてこの光量(像
面照度)の適正制御が行なわれた条件下で信号電荷の蓄
積時間の制御が被写体の光量に応じて、つまり入射光量
の制御に関連して可変制御されて、その蓄積信号電荷量
が所定値(適正値)となるようにその露光制御が行なわ
れるので、スミアの発生を効果的に防止して被写体像の
適正な露光(撮像)を行なうことが可能となる。[Operation] According to the solid-state imaging device of the present invention configured as described above, when the element shutter is realized by controlling the accumulation time of the signal charges in the solid-state imaging device, the incident light amount is adjusted according to the light amount of the subject. Therefore, the image plane illuminance of the subject image formed on the imaging surface of the solid-state imaging device is controlled to be equal to or less than a predetermined value which is the smear allowable limit image surface illuminance of the solid-state imaging device. In this state, it is possible to perform imaging after the subject, that is, accumulation of signal charges corresponding to the subject image by photoelectric conversion. Under the condition that the light amount (image surface illuminance) is properly controlled, the control of the accumulation time of the signal charge is variably controlled in accordance with the light amount of the subject, that is, in relation to the control of the incident light amount. Since the exposure control is performed so that the charge amount becomes a predetermined value (appropriate value), it is possible to effectively prevent the occurrence of smear and perform appropriate exposure (imaging) of the subject image.
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る固体撮
像装置につき説明する。Hereinafter, a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は実施例装置の概略構成図で、1は被写体の像
を所定の位置に結像する撮像光学系である。この撮像光
学系1は一般的には複数枚の光学レンズにより構成さ
れ、その内部に上記被写体像の入射光量を調節する為の
絞り機構(光量調節手段)2を組込んでいる。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment apparatus, and 1 is an image pickup optical system that forms an image of a subject at a predetermined position. The imaging optical system 1 is generally composed of a plurality of optical lenses, and incorporates therein an aperture mechanism (light amount adjusting means) 2 for adjusting the incident light amount of the subject image.
しかしてこの撮像光学系1を介して結像され、上記絞
り機構2により光量調節されて入力される被写体像の結
像位置には固体撮像素子であるCCD3が設けられており、
このCCD3にて上記被写体像が光電変換されて撮像入力さ
れるようになっている。またこの結像系の光路中にはハ
ーフミラー4が設けられ、このハーフミラー4により反
射された入射光の一部をなす被写体像はピントグラス5
上に結像され、ハーフミラー6および接眼レンズ7から
なるファインダー系を介して視認し得るようになってい
る。尚、ハーフミラー6は前記ピントグラス5に結像さ
れた被写体像の一部を測光センサ8に導き、その入射光
量(被写体像の光量)の測定に供するものである。Then, a CCD 3 which is a solid-state image sensor is provided at an image forming position of a subject image which is formed through the imaging optical system 1 and whose light amount is adjusted by the aperture mechanism 2 and input.
The CCD 3 photoelectrically converts the subject image and inputs the image. A half mirror 4 is provided in the optical path of the imaging system, and a subject image forming a part of the incident light reflected by the half mirror 4 is focused on a focusing glass 5.
The image is formed on the upper side and can be visually recognized through a finder system including the half mirror 6 and the eyepiece 7. The half mirror 6 guides a part of the subject image formed on the focus glass 5 to the photometric sensor 8 and measures the amount of incident light (the amount of the subject image).
本装置は上述したようにハーフミラー4を用いた1眼
レフレックス方式の光学系を採用し、CCD3により撮像さ
れる被写体の像をそのままファインダー系を介して確認
できるように構成されている。This apparatus employs a single-lens reflex optical system using the half mirror 4 as described above, and is configured so that an image of a subject captured by the CCD 3 can be confirmed as it is via the finder system.
さて前記測光センサ8により受光検知される被写体像
の光量(明るさ)は、測光回路11により測定されてい
る。露出制御回路12はこの測光回路11にて測定された被
写体像の測光値に従って絞り駆動回路13およびシャッタ
駆動回路14をそれぞれ制御し、前記CCD3により撮像され
る被写体像の露出値が適正になるようにする。The light quantity (brightness) of the subject image detected and received by the photometric sensor 8 is measured by the photometric circuit 11. The exposure control circuit 12 controls the aperture drive circuit 13 and the shutter drive circuit 14 according to the photometric value of the subject image measured by the photometric circuit 11 so that the exposure value of the subject image captured by the CCD 3 becomes appropriate. To
しかしてCCD3はその撮像面に結像された被写体像を光
電変換し、その光量に応じた信号電荷を蓄積すると共
に、蓄積した信号電荷を読出すことによって上記被写体
像の撮像を行なう。このようにしてCCD3にて撮像入力さ
れた被写体像の像信号が撮像回路15に与えられ、例えば
3原色の各色成分にそれぞれ分解される等の処理が施さ
れる。そして記録回路16を介して所定の記録媒体(フロ
ッピーディスクやメモリカード)に記録出力される。The CCD 3 photoelectrically converts the subject image formed on the imaging surface, accumulates signal charges corresponding to the amount of light, and reads the accumulated signal charges to capture the subject image. In this way, the image signal of the subject image picked up and input by the CCD 3 is given to the image pickup circuit 15 and subjected to processing such as separation into respective color components of three primary colors. Then, the data is recorded and output on a predetermined recording medium (floppy disk or memory card) via the recording circuit 16.
このような撮像系に対して前記絞り駆動回路13は露出
制御回路12の制御を受けて前述した絞り機構2を駆動
し、基本的には前記撮像光学系1を介してCCD3の撮像面
に結像される被写体像の光量が所定の像面照度以下、具
体的にはCCD3のスミア許容限界像面照度以下の適正量と
なるようにその光量を絞り込み制御している。つまり絞
り機構2の絞り羽根を駆動してそのアパーチャ開口径を
可変制御し、これによって被写体像の入射光量を上記条
件を満たすように調節(抑制)制御している。The aperture drive circuit 13 drives the above-described aperture mechanism 2 under the control of the exposure control circuit 12 for such an imaging system, and is basically connected to the imaging surface of the CCD 3 via the imaging optical system 1. The amount of light of the subject image to be imaged is controlled to be smaller than a predetermined image plane illuminance, specifically, an appropriate amount equal to or smaller than the smear allowable limit image plane illuminance of the CCD 3. That is, the aperture blades of the aperture mechanism 2 are driven to variably control the aperture diameter of the aperture, whereby the incident light amount of the subject image is adjusted (suppressed) to satisfy the above condition.
しかしてシャッタ駆動回路14は前記CCD3による信号電
荷の蓄積時間を可変制御することで素子シャッタを実現
するもので、前記露出制御回路12の制御を受けてその動
作が制御されている。このシャッタ駆動回路14による信
号電荷の蓄積時間の制御、つまり被写体像に対する露出
時間の制御は前述した絞り機構2による入射光量の調節
に関連して行なわれるもので、CCD3を含む撮像信号処理
系が持つ撮像能力に応じてその絞り値と露出時間(信号
電荷の蓄積時間)とが所定の関係を満たすようにその制
御が行なわれる。Thus, the shutter drive circuit 14 realizes an element shutter by variably controlling the accumulation time of the signal charges by the CCD 3, and its operation is controlled under the control of the exposure control circuit 12. The control of the signal charge accumulation time by the shutter drive circuit 14, that is, the control of the exposure time for the subject image, is performed in connection with the adjustment of the incident light amount by the aperture mechanism 2 described above. The control is performed such that the aperture value and the exposure time (accumulation time of the signal charge) satisfy a predetermined relationship in accordance with the imaging capability possessed.
具体的には、所定の被写体輝度に対する撮像能力Lv
は、被写体輝度BvとCCD3を含む撮像信号処理系の感度Sv
との和 Lv=Bv+Sv Bv=log2(B/K) B;被写体の輝度値[ft−L] K;露出校正係数(一般的には1.1〜1.4) Sv=log2(ISO/100)+5 として示される。但し、ISOは撮像信号処理系の感度をI
SOスピードで表現した値である。Specifically, the imaging capability Lv for a predetermined subject luminance
Is the sensitivity Sv of the imaging signal processing system including the subject brightness Bv and CCD3
Lv = Bv + Sv Bv = log 2 (B / K) B; brightness value of the object [ft−L] K; exposure calibration coefficient (generally 1.1 to 1.4) Sv = log 2 (ISO / 100) +5 As shown. However, ISO indicates the sensitivity of the image signal processing system as I
It is a value expressed in SO speed.
これに対して前述した絞り値制御と露出時間(信号電
荷の蓄積時間)制御による露出規制能力Evは、絞り能力
をAv,シャッタ能力をTvとしたとき Ev=Av+Tv Av=log2F2 Tv=log2(1/T) F;絞り値 T;シャッタ速度[sec] で示される。しかして前記露出制御回路12は、測光回路
11にて測光された被写体の輝度Bに応じて、 Ev=Lv(Av+Tv=Bv+Sv) なる関係が得られるように絞り駆動回路3およびシャッ
タ駆動回路14をそれぞれ制御して適正露光が得られるよ
うにその露出制御を行なっている。On the other hand, the exposure control capability Ev by the above-described aperture value control and exposure time (signal charge accumulation time) control is Ev = Av + Tv Av = log 2 F 2 Tv =, where the aperture capability is Av and the shutter capability is Tv. log 2 (1 / T) F; aperture value T; shutter speed [sec]. Thus, the exposure control circuit 12 is a photometric circuit.
The aperture drive circuit 3 and the shutter drive circuit 14 are controlled so as to obtain the relationship of Ev = Lv (Av + Tv = Bv + Sv) in accordance with the luminance B of the subject measured at 11, so that proper exposure can be obtained. The exposure control is performed.
この際、撮像光学系1におけるレンズおよびハーフミ
ラー4の透過率をτ(例えばτ=0.6)としたとき、CCD
3の撮像面における被写体像の像面照度Eは、 E=τπB/4F2 B;被写体の輝度値[cd/m2] として与えられる。露出制御回路12はこの像面照度Eが
前記CCD3に固有なスミア許容限界像面照度Emax以下とな
るように前記絞り駆動回路13を駆動し、その入射光量を
優先的に調節した上で、その露出制御を行なうものとな
っている。At this time, when the transmittance of the lens and the half mirror 4 in the imaging optical system 1 is τ (for example, τ = 0.6), the CCD
The image plane illuminance E of the subject image on the imaging surface of No. 3 is given as E = τπB / 4F 2 B; luminance value of the subject [cd / m 2 ]. The exposure control circuit 12 drives the aperture drive circuit 13 so that the image plane illuminance E is equal to or less than the smear allowable limit image plane illuminance Emax unique to the CCD 3, and preferentially adjusts the amount of incident light. Exposure control is performed.
換言すれば被写体の輝度Bが測光回路11によって計測
されることから、被写体像の入射光量を絞り込み制御す
るF値を F≧(τπB/4Emax)1/2 なる関係を満たすように設定することで、その像面光量
Eを前記スミア許容限界像面照度Emax以下に抑えてい
る。In other words, since the brightness B of the subject is measured by the photometry circuit 11, the F value for controlling the narrowing down of the incident light amount of the subject image is set so as to satisfy the relationship of F ≧ (τπB / 4Emax) 1/2. , The image surface light amount E is suppressed to the smear allowable limit image surface illuminance Emax or less.
その上で、CCD3による信号電荷の蓄積時間で示される
露光時間(シャッタ速度)を前述した Av+Tv=Bv+Sv なる関係を満たすように設定し、その露光を制御してい
る。Then, the exposure time (shutter speed) indicated by the accumulation time of the signal charge by the CCD 3 is set so as to satisfy the above-described relationship of Av + Tv = Bv + Sv, and the exposure is controlled.
ここでシステムコントローラ17は、シャッタレリーズ
・スイッチ18が押下されたとき、第2図に示すタイミン
グで前述した各部を駆動して被写体像を撮像入力する一
連の処理動作を制御する。このシステムコントローラ17
による動作制御過程に、本装置における上述した特徴あ
る絞り制御が含まれる。Here, when the shutter release switch 18 is pressed, the system controller 17 controls a series of processing operations for driving the above-described units at the timing shown in FIG. 2 to capture and input a subject image. This system controller 17
The above-described operation control process includes the above-described characteristic aperture control in the present apparatus.
即ち、本装置は所定のタイミングパルスVDに同期して
その撮像動作を行なうように構成されており、シャッタ
レリーズ・スイッチ18の投入が検出された後の次のタイ
ミングパルスVDに同期してその撮像動作が開始される。
この撮像動作は、先ず前記測光回路11にて測光された被
写体の輝度Bに応じて絞り駆動回路13を制御し、撮像光
学系1を介してCCD3の撮像面に結像される被写体像の光
量(像面照度)Eが、該CCD3のスミア許容限界像面照度
Emax以下であり、且つ適正な露出値を得るべく値となる
ようにその入射光量を調節(絞り込み制御)することに
より行なわれる[第2図におけるの処理]。尚、この
絞り込み制御はシャッタ速度が優先的に設定されている
場合には、前述したスミア許容限界像面照度Emaxに関す
る条件を満たした上で上記シャッタ速度に見合うように
絞り値の設定が行なわれてその制御が行なわれる場合
や、或いは絞り値が優先的に定められてい場合には、前
述したスミア許容限界像面照度Emaxに関する条件を満た
した上でその設定された絞り値に絞り込み制御する場合
もあるが、ここでは予め定められた絞り値とシャッタ速
度とのプログラム線図に従い、入射光量に応じて自動的
に定めて行なわれる。That is, the present apparatus is configured to perform the imaging operation in synchronization with a predetermined timing pulse VD, and to perform the imaging operation in synchronization with the next timing pulse VD after the detection of the turning-on of the shutter release switch 18. The operation starts.
This imaging operation is performed by first controlling the aperture driving circuit 13 in accordance with the brightness B of the subject measured by the photometric circuit 11 and controlling the amount of light of the subject image formed on the imaging surface of the CCD 3 via the imaging optical system 1. (Image surface illuminance) E is the smear allowable limit image surface illuminance of the CCD3
The process is performed by adjusting the incident light amount (aperture control) so as to be equal to or less than Emax and to obtain a proper exposure value [processing in FIG. 2]. In this aperture stop control, when the shutter speed is set with priority, the aperture value is set so as to match the shutter speed after satisfying the condition regarding the smear allowable limit image surface illuminance Emax described above. When the control is performed, or when the aperture value is preferentially determined, when the above-described condition regarding the smear allowable limit image surface illuminance Emax is satisfied, the aperture value is controlled to be reduced to the set aperture value. However, in this case, it is automatically determined according to the amount of incident light in accordance with a program diagram of a predetermined aperture value and shutter speed.
即ち、適正な露光を行なう条件は、被写体像の光量に
対する絞り込みによって決定される像面光量と、CCD3に
おける光電変換による信号電荷の蓄積時間(シャッタ速
度)との関係において種々の組合せとして実現される。
具体的には、第3図に例示するように像面光量を高くし
てシャッタ速度を速くした場合と、逆に像面光量を少な
くしてシャッタ速度を遅くした場合とにおいては、その
露光量を示す面積が等しい限り同じ露出値となる。つま
りどちらの場合でも適正な露出となる。That is, the conditions for performing the appropriate exposure are realized as various combinations of the relationship between the image surface light amount determined by narrowing down the light amount of the subject image and the signal charge accumulation time (shutter speed) by photoelectric conversion in the CCD 3. .
Specifically, as shown in FIG. 3, when the shutter speed is increased by increasing the image surface light amount, and conversely, when the shutter speed is decreased by decreasing the image surface amount, The same exposure value is obtained as long as the areas indicating are equal. That is, in either case, the exposure is appropriate.
然し乍ら、シャッタ速度をT1と高速化した場合には、
必然的に適正露光を得る為の像面光量を多くしなければ
ならず、このときの像面光量E1が前述したスミア許容限
界像面照度Emaxを越える場合がある。However, when the shutter speed is increased to T1,
Inevitably, the image surface light amount for obtaining proper exposure must be increased, and the image surface light amount E1 at this time may exceed the smear allowable limit image surface illuminance Emax described above.
このような不具合に対処するべく本装置では上述した
ようにしてその像面光量Eがスミア許容限界像面照度Em
ax以下となるように被写体像の入射光量を絞り込み制御
した上で、その被写体像の撮像を次のようにして行なう
ようにしている。In order to cope with such a problem, in this apparatus, as described above, the image surface light amount E is set to the smear allowable limit image surface illuminance Em.
After narrowing down the incident light amount of the subject image so as to be less than or equal to ax, the subject image is picked up as follows.
さて上述した如く被写体像の入射光量に対する絞り込
み制御を行なった後、本装置では次にその状態を維持し
て前記シャッタ駆動回路14を制御して被写体像に対応し
た信号電荷の蓄積(露光)制御を行なう。この信号電荷
の蓄積制御は、前述した絞り値との関係において設定さ
れる時間に亙って、例えば第4図に示す如く設定された
プログラム線図に従い、CCD3における信号電荷の蓄積時
間(シャッタ速度)を制御することによりなされる。After performing the aperture control for the incident light amount of the subject image as described above, the present apparatus maintains the state and controls the shutter drive circuit 14 to control the accumulation (exposure) of signal charges corresponding to the subject image. Perform The signal charge accumulation control is performed in accordance with a program chart set as shown in FIG. 4, for example, according to a program chart set as shown in FIG. ) Is controlled.
この第4図は被写体の光量を斜め軸として適正露出を
得る絞り値とシャッタ速度との関係を示した所謂EVチャ
ートである。この図に示されるように本装置では、像面
照度がスミア限界以下となる範囲ににおいて、適正な露
出を得るべく絞り値とシャッタ速度との組合せを設定し
ている。FIG. 4 is a so-called EV chart showing the relationship between the aperture value for obtaining proper exposure and the shutter speed with the amount of light of the subject as an oblique axis. As shown in this figure, in the present apparatus, a combination of an aperture value and a shutter speed is set so as to obtain an appropriate exposure within a range where the image plane illuminance is equal to or less than the smear limit.
尚、シャッタ速度は高速連写撮影時の、所謂手振れ現
象等を考えなければ高速である方が望ましく、絞りに関
しても日中シンクロ等のストロボ撮影を考えなければ開
いている方が望ましい。一方、被写界深度に関しては、
CCD3の画面サイズが35mmサイズのフィルムを用いた通常
の銀塩カメラよりも十分深くすることができるので、さ
ほど影響は生じない。このような観点に立脚すれば、像
面照度がスミア限界以下となる範囲においてはきる限り
シャッタ速度を高速側にシフトすることが望ましいと云
える。It is preferable that the shutter speed be high unless the so-called camera shake phenomenon or the like during high-speed continuous shooting is considered, and that the aperture be open if the flash is not considered such as daytime synchro. On the other hand, regarding the depth of field,
Since the screen size of the CCD3 can be made sufficiently deeper than a normal silver halide camera using a 35 mm size film, there is not much effect. From this point of view, it can be said that it is desirable to shift the shutter speed as high as possible within a range where the image plane illuminance is equal to or less than the smear limit.
そこで本装置では、適正な露出を得るべく、絞り値と
シャッタ速度との組合せ(プログラム線図)を第4図に
示すように設定している。Therefore, in the present apparatus, in order to obtain an appropriate exposure, the combination (program diagram) of the aperture value and the shutter speed is set as shown in FIG.
ここで第4図におけるプログラム線図において、スミ
ア許容限界像面照度Emaxに関する条件を満たす為のシャ
ッタ速度の上限を1/1000秒に設定していることについて
補足説明する。Here, in the program diagram in FIG. 4, the supplementary explanation that the upper limit of the shutter speed for satisfying the condition relating to the smear allowable limit image surface illuminance Emax is set to 1/1000 second is described.
実際の撮像装置においてスミア許容限界像面照度Emax
を評価測定したところ、Emax(=75Lx)なるデータを得
た。そこで、例えばτ(=0.6),K(=1.4),ISO(=10
0)なる値を前述した E=τπB/4F2 (但し、B;被写体の輝度値[cd/m2]) なる式、および Ev=Lv 即ち、 log2F2+log2(1/T) =log2(B/K)+log2(32ISO/100) (但し、B;被写体の輝度値[ft−L]) に代入してTを計算してみると、 T≒1060 となり、スミア許容限界像面照度Emaxの条件を満たす為
のシャッタ速度の上限が1/1000秒であることが求められ
る。このようなことを考慮して上述したプログラム銭図
が設定されている。Smear allowable limit image plane illuminance Emax in actual imaging device
Was measured to obtain Emax (= 75 Lx) data. Therefore, for example, τ (= 0.6), K (= 1.4), ISO (= 10
0) is given by E = τπB / 4F 2 (where B is the brightness value of the object [cd / m 2 ]), and Ev = Lv, that is, log 2 F 2 + log 2 (1 / T) = When T is calculated by substituting log 2 (B / K) + log 2 (32 ISO / 100) (where B is the brightness value of the subject [ft-L]), T601060 is obtained, and the smear allowable limit image is obtained. The upper limit of the shutter speed for satisfying the condition of the surface illuminance Emax is required to be 1/1000 second. The above-mentioned program chart is set in consideration of such a thing.
このようにな条件下で被写体像を光電変換し、その信
号電荷を蓄積制御した後、その露光終了を示すパルスを
検出して該CCD3に蓄積した信号電荷の読出し(転送出
力)が行なわれる。そして記録回路16を駆動制御し、CC
D3から読出される信号電荷、つまり撮像画信号の記録処
理を実行する。Under such conditions, the subject image is photoelectrically converted, and the signal charge is controlled to be stored. Then, a pulse indicating the end of the exposure is detected, and the signal charge stored in the CCD 3 is read out (transfer output). Then, the recording circuit 16 is driven and controlled, and CC
A signal charge read from D3, that is, a recording process of a captured image signal is executed.
尚、本装置ではこのようにしてCCD3からの信号電荷の
読出しを行なう際、更にこの信号電荷の読出しと並行し
て前述した絞り駆動回路13を再度制御し、被写体像の露
光時よりも更に入射光量を低下させるべく絞り込み制御
を行なっている。When reading out the signal charges from the CCD 3 in this way, the aperture driving circuit 13 described above is again controlled in parallel with the reading out of the signal charges, so that the light is more incident than when the subject image is exposed. Aperture control is performed to reduce the amount of light.
即ち、前述した露光の終了パルスが検出されたとき、
露出制御回路12は前述した露光制御時とは全く独立に、
前記CCD3からの信号電荷の読出し期間に亙って絞り機構
2を駆動し、例えば最小絞り値に設定してその入射光量
を低下・抑制制御している[第2図におけるに示す処
理]。この際の絞り制御は、被写体像を撮像するときの
露光制御とは全く独立なもので、露光終了後にスミアの
原因となる不必要な光がCCD3の撮像面に照射されること
を防止する目的で、必要に応じて行なわれる。That is, when the above-described exposure end pulse is detected,
The exposure control circuit 12 is completely independent of the above-described exposure control,
The diaphragm mechanism 2 is driven over the period of reading out the signal charges from the CCD 3, and the incident light amount is controlled to be reduced / suppressed by, for example, setting the minimum diaphragm value [processing shown in FIG. 2]. The aperture control at this time is completely independent of the exposure control when capturing the subject image, and is intended to prevent unnecessary light that causes smear from being irradiated on the imaging surface of the CCD 3 after the exposure is completed. Is performed as needed.
このような入射光の絞り込み制御が行なわれている条
件化でCCD3からの信号電荷の読出し,撮像画信号の記録
を行なった後、前述した絞り駆動回路13を再度駆動して
その絞り値を開放とする[第2図のに示す処理]。
尚、この処理は、CCD3による被写体像の電子的な撮像と
は無関係なものであるが、ピントグラス5上に結像され
る被写体像を明るくし、ピント(焦点)合せや構図の決
定を容易化ならしめることを目的として行なわれる。After reading out the signal charges from the CCD 3 and recording the image signal under the condition that the aperture stop control of the incident light is performed, the above-described aperture drive circuit 13 is driven again to open the aperture value. [Process shown in FIG. 2].
Although this process is not related to the electronic imaging of the subject image by the CCD 3, the subject image formed on the focusing glass 5 is brightened to facilitate focusing (focusing) and composition determination. It is performed for the purpose of normalization.
かくしてこのように構成され、上述した如く入射光量
に対する絞り込み制御を行なう本装置によれば、CCD3の
撮像面に結像する被写体像の像面照度が常にスミア許容
限界像面照度よりも低く抑えられるので、その露光時に
スミアが発生することがなくなる。しかも上記実施例に
よればCCD3による所定の撮像処理(露光)が行なわれた
後、この露光によってCCD3に蓄積された信号電荷の読出
しを行なう際にも、当該CCD3の撮像面への入射光量の絞
り込みが行なわれるので、露光終了後における余分な被
写体像の照射を効果的に抑えることができる。この結
果、不本意に像面照度の高い被写体像を入力したり、露
光終了後に余分な光を入射することがなくなるので、ス
ミアの発生を効果的に防いで、該CCD3に蓄積した信号電
荷の品質を損うことなしにその読出しを行なうことが可
能となる。Thus, according to the present apparatus configured as described above and performing the aperture control for the incident light amount as described above, the image plane illuminance of the subject image formed on the imaging surface of the CCD 3 is always suppressed to be lower than the smear allowable limit image plane illuminance. Therefore, smear does not occur during the exposure. Furthermore, according to the above embodiment, after a predetermined imaging process (exposure) by the CCD 3 is performed, when reading out the signal charges accumulated in the CCD 3 by this exposure, the amount of light incident on the imaging surface of the CCD 3 is also determined. Since the aperture is narrowed down, irradiation of an extra subject image after the exposure is completed can be effectively suppressed. As a result, it is not necessary to input a subject image with high image plane illuminance unintentionally or to input extra light after the end of exposure, so that the generation of smear is effectively prevented, and the signal charge accumulated in the CCD 3 is reduced. The reading can be performed without deteriorating the quality.
特に高速シャッタ速度による撮像時には、その信号蓄
積時間が短い分だけ多くの光量を取込んでその撮像が行
なわれることになるが、このような際にも被写体像に対
する絞り込み制御が行なわれて、そのシャッタ速度の適
正化が図られるのでスミアの発生を効果的に防止するこ
とが可能となる。つまりスミアの発生が否めない不本意
な高速シャッタ動作を行なわせることなく、被写体像に
対する絞り込みにより像面照度を低下させ、これに関連
させてシャッタ速度を遅くするので、高速シャッタ動作
に伴うスミアの発生を効果的に防止することが可能とな
る。In particular, at the time of imaging at a high shutter speed, the imaging is performed by capturing a larger amount of light for the shorter signal accumulation time. Even in such a case, the focusing control for the subject image is performed, and Since the shutter speed is optimized, the occurrence of smear can be effectively prevented. In other words, without performing an undesired high-speed shutter operation in which the occurrence of smear cannot be denied, the image plane illuminance is reduced by narrowing down the subject image, and the shutter speed is reduced in connection with this, so that the smear caused by the high-speed shutter operation is reduced. Generation can be effectively prevented.
尚、このスミアの発生を防止する為の機械シャッタを
併用することが考えられるが、本装置のように絞り機構
2が持つ機能をそのまま利用すれば、わざわざ機械シャ
ッタ等の余分な機構部を付加する必要がない等の効果が
奏せられる。It is conceivable to use a mechanical shutter to prevent the occurrence of smear. However, if the function of the aperture mechanism 2 is used as it is as in the present apparatus, an extra mechanism such as a mechanical shutter is added. There is an effect that there is no need to carry out.
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えばプログラム線図は上述した例に限定されない
ことは勿論のことである。またビューファインダー系を
撮像系とは別個に設けた構造を採用する場合には、CCD3
による信号電荷の蓄積期間だけに亙って絞り機構2を適
正制御し、その露光が終了した時点から次の露光が開始
されるまでの期間、その絞り値を最小化しておくように
しても良い。またここでは露光終了後の絞り値を最小絞
り値としてスミアの発生を防止したが、最小絞り値以外
の適度な絞り値に制御することも勿論可能である。また
上述した実施例では撮像素子とは別個に設けた測光回路
により絞り値を制御しているが、正規の露出動作をする
前に前記固体撮像素子より測光用の出力を読出し、これ
に基づいて絞り値の制御を行なうようにしても良い。そ
の他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the program diagram is not limited to the above-described example. When adopting a structure in which the viewfinder system is provided separately from the imaging system, the CCD3
The aperture mechanism 2 may be appropriately controlled only during the signal charge accumulation period, and the aperture value may be minimized during the period from the end of the exposure to the start of the next exposure. . Although the aperture value after the exposure is set to the minimum aperture value to prevent the occurrence of smear, it is of course possible to control the aperture value to an appropriate aperture value other than the minimum aperture value. Further, in the above-described embodiment, the aperture value is controlled by a photometric circuit provided separately from the image sensor, but before performing a normal exposure operation, an output for photometry is read from the solid-state image sensor, and based on this, The aperture value may be controlled. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
[発明の効果] 本発明によれば、固体撮像素子による被写体像の露光
(撮像:被写体像の光量に応じた信号電荷の蓄積)を行
なう際の上記被写体像の像面照度が、固体撮像素子のス
ミア許容限界値以下となるように、被写体像の入射光量
が抑制制御されるので、スミアの発生が簡易にかつ効果
的に防止され、その結果、素子シャッタを用いた高速シ
ャッタによる撮影時においても、スミアのない高品質な
撮像画を得ることができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, the image plane illuminance of the subject image when the solid-state imaging device performs exposure of the subject image (imaging: accumulation of signal charges according to the amount of light of the subject image), The amount of incident light of the subject image is controlled so as to be equal to or less than the smear allowable limit value, so that the occurrence of smear is easily and effectively prevented. As a result, when shooting with a high-speed shutter using an element shutter, Also, a high-quality captured image without smear can be obtained.
第1図は本発明の一実施例に係る電子撮像装置の概略構
成図、第2図は実施例装置における撮像動作タイミング
を示す図、第3図は像面光量とシャッタ速度とによる露
光量の関係を示す図、第4図は実施装置における適正露
光を得る為の被写体光量に対する絞り値とシャッタ速度
との関係を示すプログラム線図である。 1……撮像光学系、2……絞り機構(光量調節手段)、
3……CCD(固体撮像素子)、8……測光センサ、11…
…測光回路、12……露出制御回路、18……絞り駆動回
路、14……シャッタ駆動回路、15……撮像回路、16……
記録回路、17……システムコントローラ、18……シャッ
タレリーズ・スイッチ。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an image pickup operation timing in the embodiment apparatus, and FIG. FIG. 4 is a program diagram showing the relationship between the aperture value and the shutter speed with respect to the amount of subject light for obtaining the proper exposure in the embodiment. 1 ... imaging optical system, 2 ... stop mechanism (light amount adjusting means),
3 ... CCD (solid-state imaging device), 8 ... Photometric sensor, 11 ...
... Photometric circuit, 12 ... Exposure control circuit, 18 ... Aperture drive circuit, 14 ... Shutter drive circuit, 15 ... Imaging circuit, 16 ...
Recording circuit, 17 System controller, 18 Shutter release switch.
Claims (1)
学系と、 この撮像光学系により結像される被写体像の入射光量を
調節する光量調節手段と、 前記被写体像の結像位置に設けられて該位置に結像され
た被写体像を光電変換し、該被写体像の光量に応じた信
号電荷を蓄積する固体撮像素子と、 この固体撮像素子による信号電荷の蓄積と蓄積された信
号電荷の読出しを制御する固体撮像素子駆動手段と、 前記被写体の光量を測定する測光手段と、 この測光手段により測定された前記被写体の光量に基づ
き、前記固体撮像素子上に結像される被写体像による像
面照度がスミア許容限界値以下となるように前記光量調
節手段を駆動制御すると共に、この光量調節手段による
入射光量の調節量に関連して前記固体撮像素子による信
号電荷の蓄積時間を調整し、前記固体撮像素子による被
写体像に応じた信号電荷の蓄積量が所定値となるように
前記固体撮像素子駆動手段を制御する露出制御手段と、 を具備したことを特徴とする電子撮像装置。An imaging optical system that forms an image of a subject at a predetermined position; a light amount adjusting unit that adjusts an incident light amount of the subject image formed by the imaging optical system; and an imaging position of the subject image. A solid-state imaging device that photoelectrically converts a subject image formed at the position and accumulates a signal charge corresponding to the amount of light of the subject image; and accumulates and accumulates the signal charge by the solid-state imaging device. Solid-state image sensor driving means for controlling the reading of electric charges; photometric means for measuring the amount of light of the subject; and a subject image formed on the solid-state image sensor based on the quantity of light of the subject measured by the photometric means The light amount adjusting means is driven and controlled so that the image plane illuminance by the light amount becomes equal to or less than the smear allowable limit value, and the signal charge is accumulated by the solid-state imaging device in relation to the amount of incident light amount adjustment by the light amount adjusting means. Exposure control means for adjusting the interval and controlling the solid-state image sensor driving means so that the signal charge accumulation amount corresponding to the subject image by the solid-state image sensor becomes a predetermined value. Imaging device.
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