(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体輝度を測定するための外部測光素子，および
上記外部測光素子から得られる被写体輝度値にもとづいて露光制御する露光制御手段を備えた撮像装置において，
多数の受光素子を備え，各受光素子にマイクロ・レンズが設けられ，被写体像を表わす映像信号を出力する固体電子撮像素子を含む撮像手段，
上記固体電子撮像素子の露光時間を制御するシャッタ手段，
上記露光制御手段による露光制御にもとづいて絞り値が決定され，上記固体電子撮像素子への入射光を制限する絞り，
上記絞りの絞り値が小さいほど，上記外部測光素子により得られる被写体輝度と絞り値とから決定される上記シャッタ手段のシャッタ速度よりも遅いシャッタ速度となるシャッタ速度制御データを，絞り値に対応してあらかじめ記憶する記憶手段，ならびに
上記絞りの絞り値に対応したシャッタ速度制御データを上記記憶手段から読出し，このシャッタ速度制御データに応じて上記シャッタ手段のシャッタ速度を制御するシャッタ制御手段，
を備えた撮像装置。
【請求項２】
被写体輝度を測定するための外部測光素子，および
上記外部測光素子から得られる被写体輝度値にもとづいて露光制御する露光制御手段を備えた撮像装置において，
上記露光制御手段による露光制御にもとづいて決定される絞りの絞り値が小さいほど，上記外部測光素子により得られる被写体輝度と絞り値とから決定されるシャッタ速度よりも遅いシャッタ速度となるシャッタ速度制御データを，絞り値に対応してあらかじめ記憶しておき，
多数の受光素子を備え，各受光素子にマイクロ・レンズが設けられ，被写体像を表わす映像信号を出力する固体電子撮像素子を用いて被写体を撮影して被写体像を表わす映像信号を得，
絞り値に対応したシャッタ速度制御データを読出し，読出したシャッタ速度制御データに応じたシャッタ速度によって被写体を撮影する，
撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は，画素に対応してマイクロ・レンズが設けられた固体電子撮像素子を備えた撮像装置および撮像方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
スチル・ビデオ・カメラに代表される撮像装置においては，ＣＣＤのような固体電子撮像素子を用いて被写体が撮影される。また固体電子撮像素子には受光部に入射する光量を増やすために，画素に対応してその受光面にマイクロ・レンズが設けられているものもある。
【０００３】
図２および図３に，受光面にマイクロ・レンズが設けられているＣＣＤの断面図の一部が示されている。図２はＣＣＤの前方に設けられる絞りの絞り値が大きいときの入射光線Ｐ１  の様子を，図３はＣＣＤの前方に設けられる絞りの絞り値が小さいときの入射光線Ｐ２  の様子をそれぞれ表わしている。
【０００４】
ＣＣＤには入射光線を受光して信号電荷として蓄積する受光部３２と受光部３２に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路３３が含まれている。垂直転送路３３には遮光膜３１が設けられ，光は照射されない。受光部３２の前面にマイクロ・レンズ３０が設けられている。
【０００５】
このようなＣＣＤにおいては図２に示すように絞りの絞り値が大きい場合は，マイクロ・レンズ３０に入射する光線Ｐ１  は平行光線であり，ほぼすべての光線が受光部３２に入射する。しかし図３に示すように絞りの絞り値が小さくなると，マイクロ・レンズ３０に入射する光線Ｐ２  は斜めのものもあり，その入射角によっては屈折角も大きくなり，入射光線Ｐ２  が遮光膜３１によってけられ受光部３２に入射しないこととなる。
【０００６】
スチル・ビデオ・カメラでは一般に撮像光学系の光軸とは別の光軸をもつ外部測光素子を用いて被写体輝度を測定し，被写体輝度値に応じて露光条件が定められるが，マイクロ・レンズ３０が設けられたＣＣＤの場合，絞りの絞り値が小さくなるとＣＣＤの入射光線が遮光膜３１によってけられることがあるので，図４に示すようにＣＣＤの出力が低下することになる。このために測光素子によって測定された被写体輝度値にもとづいて露光条件を定めて被写体を撮影すると露光量不足となることがある。
【０００７】
またＣＣＤから射出瞳の位置までの距離が近いときも絞りの絞り値が大きいときと同じように考えられ，図５に示すようにＣＣＤの出力信号が低下することがある。この場合も外部測光素子によって測定された被写体輝度値にもとづいて露光条件を定めて被写体を撮影すると露光量不足となることがある。ズーム機能を有するスチル・ビデオ・カメラでは図６に示すようにワイド位置に近づくほどＣＣＤから射出瞳までの距離は近くなり，ＣＣＤ出力は低下する。
【０００８】
【発明の開示】
この発明は，外部測光素子を用いて露光条件を定める撮像装置において，常に適正な明るさの画像を得ることができるようにすることを目的とする。
【０００９】
この発明は，被写体輝度を測定するための外部測光素子，および上記外部測光素子から得られる被写体輝度値にもとづいて露光制御する露光制御手段を備えた撮像装置において，多数の受光素子を備え，各受光素子にマイクロ・レンズが設けられ，被写体像を表わす映像信号を出力する固体電子撮像素子を含む撮像手段，上記固体電子撮像素子の露光時間を制御するシャッタ手段，上記露光制御手段による露光制御にもとづいて絞り値が決定され，上記固体電子撮像素子への入射光を制限する絞り，上記絞りの絞り値が小さいほど，上記外部測光素子により得られる被写体輝度と絞り値とから決定される上記シャッタ手段のシャッタ速度よりも遅いシャッタ速度となるシャッタ速度制御データを，絞り値に対応してあらかじめ記憶する記憶手段，ならびに上記絞りの絞り値に対応したシャッタ速度制御データを上記記憶手段から読出し，このシャッタ速度制御データに応じて上記シャッタ手段のシャッタ速度を制御するシャッタ制御手段を備えていることを特
徴とする。
【００１０】
またこの発明は上記撮像方法も提供している。
【００１１】
この発明の撮像装置によると，絞りの絞り値が小さいほど被写体輝度と絞り値とから決定されるシャッタ速度よりも遅いシャッタ速度となるシャッタ速度制御データが絞り値に対応してあらかじめ記憶されている。露光制御手段によって露光制御され絞り値が定められ，その絞り値に対応したシャッタ速度制御データが記憶手段から読出され，シャッタ速度データに応じてシャッタ速度が定められる。
【００１２】
この発明によると絞り値が小さいほどシャッタ速度が遅くなるので，ＣＣＤへの入射光量が増え，入射光線がＣＣＤの遮光膜によってけられても，測光素子によって得られる被写体輝度値にもとづいて決定される露光量の撮影により適正な明るさの画像が撮影される。
【００１３】
上記において測光素子は，ＣＣＤから出力される映像信号にもとづいて被写体輝度値を測定する測光手段以外のものであり，撮像光学系の光軸と異なる光軸をもつ測光素子，入射光をビーム・スプリッタによって２つに分け，一方をＣＣＤに，他方を測光用に用いるものなどであってもよい。
【００１４】
【実施例】
図１はこの発明の実施例を示すもので，スチル・ビデオ・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【００１５】
スチル・ビデオ・カメラの全体的な動作はＣＰＵ１８によって統括される。
【００１６】
被写体像はズーム機能を有した撮像レンズ１０によって絞り１１を介してＣＣＤ１２に結像される。
【００１７】
スチル・ビデオ・カメラにはズーム位置の設定のためにテレ／ワイド・スイッチ１９が含まれている。操作者がテレ／ワイド・スイッチ１９を操作することによりその設定を示す信号はＣＰＵ１８に与えられる。ＣＰＵ１８によってズーム・モータ１３が制御され，ズーム・モータ１３によって撮像レンズ１０が位置決めされる。
【００１８】
またスチル・ビデオ・カメラには撮像レンズ１０の光軸と異なる光軸をもち，被写体輝度を測定するための測光センサ２０が設けられている。
【００１９】
測光センサ２０から出力される測光検知信号はＣＰＵ１８に与えられる。ＣＰＵ１８によって測光検知信号に応じて絞りモータ１４が制御され，絞りモータ１４によって絞り１１の開口の大きさが定められる。
【００２０】
ＣＣＤ１２は図２および図３に示すように画素の前面にマイクロ・レンズ３０が配置されているもので，いわゆる電子シャッタ動作を行なう。スチル・ビデオ・カメラにはＣＣＤ駆動タイミング・パルス発生回路２１が含まれており，ＣＰＵ１８によって制御される。ＣＣＤ駆動タイミング・パルス発生回路２１によってＣＣＤ１２の電子シャッタ動作が制御される。
【００２１】
ＣＣＤ１２の前面には受光部３２に対応してマイクロ・レンズ３０が設けられているため，絞り１１の絞り値が小さいほど，またはＣＣＤ１２から射出瞳の位置が近いほどＣＣＤ１２の遮光膜によってけられる入射光が多くなり，ＣＣＤ１２の出力信号が低下することがある。このため図１に示すスチル・ビデオ・カメラでは絞り１１の絞り値が小さいほど，またはＣＣＤ１２から射出瞳までの距離が近いほど被写体輝度輝度と絞り値とから定められるシャッタ速度よりも遅いシャッタ速度となるように，または後述する自動利得調整回路１５のゲインが通常のゲインより高くなるようにＣＰＵ１８によって制御される。射出瞳は開口絞りの像空間の像であるから，図１に示すスチル・ビデオ・カメラでは図示の位置Ｅｐ  に射出瞳ができることになる。射出瞳Ｅｐ  の位置は撮像レンズ１０のズーム位置によって定まるため，ＣＣＤ１２から射出瞳Ｅｐ  までの距離はズーム・モータ１３の駆動量によって認識することができる。
【００２２】
ＣＰＵ１８にはメモリ２２が付属されており，絞り１１の絞り値が小さいほど，露光条件によって定められるシャッタ速度よりも遅くなるようなシャッタ速度制御データが絞り値に対応して記憶されている。またメモリ２２には絞り１１の絞り値が小さいほど，自動利得調整回路１５における増幅率が相対的に高くなるような自動利得調整回路１５の増幅率を設定するためのゲイン制御データが絞り値に対応して記憶されている。これらのシャッタ速度制御データおよびゲイン制御データはテーブルの形でメモリ２２に記憶されている。
【００２３】
メモリ２２には，ＣＣＤ１２から射出瞳の位置までの距離が近いほど，露光条件によって定められるシャッタ速度よりも遅くなるように，ＣＣＤ１２から射出瞳の位置までの距離に対応してシャッタ速度制御データが記憶されている。またメモリ２２にはＣＣＤ１２から射出瞳の位置までの距離が近いほど，自動利得調整回路１５における増幅率が相対的に高くなるような自動利得調整回路１５の増幅率を設定するためのゲイン制御データが絞り値に対応して記憶されている。これらのシャッタ速度制御データおよびゲイン制御データもテーブルの形でメモリ２２に記憶されている。
【００２４】
ＣＣＤ１２から出力される映像信号は自動利得調整回路１５に与えられる。自動利得調整回路１５はＣＰＵ１８の制御のもとに，入力する映像信号を増幅して撮像系信号処理回路１６に与える。
【００２５】
撮像系信号処理回路１６において，白バランス調整，輝度信号Ｙならびに色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの生成処理等が行なわれる。
【００２６】
撮像系信号処理回路１６から出力される信号は記録信号処理回路１７に与えられる。
【００２７】
記録信号処理回路１７は，線順次化回路，プリエンファシス回路，ＦＭ変調回路，合成回路等を含み，ＦＭ変調された合成ビデオ信号がこの回路１７から出力され，磁気ディスクなどの記録媒体に与えられ記録される。
【００２８】
次に図１に示すスチル・ビデオ・カメラを用いた撮影時の処理手順について説明する。
【００２９】
まず撮影者によってテレ／ワイド・スイッチ１９が操作され，ズーム・モータ１３によって撮影レンズ１０が所定の位置に位置決めされる。測光センサ２０から出力される測光検知信号にもとづいて絞り１１の絞り値が定められる。定められた絞り値となるように，絞りモータ１４によって絞り１１が制御される。
【００３０】
またＣＣＤ１２の前面に設けられているマイクロ・レンズによってけられる入射光を考慮してメモリ２２に記憶されているシャッタ速度制御データが読出され，そのシャッタ速度制御データによって表わされるシャッタ速度での撮影となるように，ＣＣＤ駆動タイミング・パルス発生回路２１によってＣＣＤ１２が制御される。
【００３１】
さらにズーム・モータ１３の駆動量から分る射出瞳Ｅｐ  とＣＣＤ１２との距離に応じた，自動利得調整回路１５の増幅率を定めるゲイン制御データがメモリ２２から読出され，そのゲイン制御データによって表わされる増幅率となるように自動利得調整回路１５が制御される。
【００３２】
絞り１１を介して撮像レンズ１０によって被写体像がＣＣＤ１２上に結像され，図示しないシャッタ・レリーズ・ボタンの押下げに応じて，定められたシャッタ速度によって被写体の撮影が行なわれる。
【００３３】
ＣＣＤ１２から被写体像を表わす映像信号が出力され，自動利得調整回路１５においてメモリ２２から読出されたゲイン制御データにより表わされる増幅率によって増幅される。自動利得調整回路１５において増幅された映像信号は上述したように撮像系信号処理回路１６および記録信号処理回路１７を介して，図示しない磁気ディスクなどの記録媒体に与えられ記録されることになる。
【００３４】
絞り１１の絞り値およびＣＣＤ１２から射出瞳までの距離に応じて，シャッタ速度および自動利得調整回路１５における増幅率がそれぞれ定められているので，絞り１１の開口が大きくまたはＣＣＤ１２から射出瞳までの距離が近いときにＣＣＤ１２の入射光がけられても適正な明るさをもつ画像が得られるようになる。
【００３５】
上述の実施例においては，測光センサ２０によって露光条件を定め，その露光条件を満足するように絞り１１の絞り値が定められている。そして，この絞り値に対応してメモリ２２に記憶されているシャッタ速度となるようにＣＣＤ１２が制御されている。また，ＣＣＤ１２から射出瞳までの距離が近いほど自動利得調整回路１５の増幅率が高くなるように，自動利得調整回路１５の増幅率が制御されている。
【００３６】
しかし，絞り１１の絞り値が小さいほど自動利得調整回路１５の増幅率を上げかつシャッタ速度を遅くしてもいいし，ＣＣＤ１２から射出瞳までの距離が近いほど自動利得調整回路１５の増幅率を上げ，かつシャッタ速度を遅くしてもいい。また，絞り値の大きさに応じた増幅率の上昇，シャッタ速度の低速化またはＣＣＤ１２から射出瞳までの距離に応じた自動利得調整回路１５の増幅率の上昇，シャッタ速度の低速化のうち任意の組合わせで適正な明るさの画像を得るようにしてもよい。いずれにしても，絞り１１の絞り値およびＣＣＤ１２から射出瞳までの距離に応じて適正な明るさの画像が得られるようにシャッタ速度，自動利得調整回路１５の増幅率が定められればよい。
【００３７】
さらにメモリ２２には被写体輝度と絞り値とから定められるシャッタ速度よりも遅いシャッタ速度となるシャッタ速度データが記憶されシャッタ制御されているが，メモリ２２には被写体輝度と絞り値とから定められるシャッタ速度よりも遅いシャッタ速度となるようなシャッタ速度補正データを記憶しておき，補正データを用いて測光素子２０によって得られる測光値にもとづいて定められるシャッタ速度を補正してもよい。いずれにせよ，絞り値が大きいほど，またＣＣＤ１２から射出瞳までの距離が近いほど被写体輝度と絞り値とから定められるシャッタ速度よりも遅いシャッタ速度となればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すもので，スチル・ビデオ・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】マイクロ・レンズを有したＣＣＤに平行光が入射する様子を示している。
【図３】マイクロ・レンズを有したＣＣＤに斜め入射する光の様子を示している。
【図４】絞り値とＣＣＤ出力との関係を示している。
【図５】ＣＣＤから射出瞳までの距離とＣＣＤ出力との関係を示している。
【図６】ズーム位置とＣＣＤから射出瞳までの距離との関係を示している。
【符号の説明】
１１    絞り
１２    ＣＣＤ
１５    自動利得調整回路
１８    ＣＰＵ
２０    測光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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