專利名稱：攝像裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著信號處理的數(shù)字化，攝像機(jī)開發(fā)了多種多樣的功能。另一方面，由于可以很容易地輸出數(shù)字圖像信號，所以，作為計(jì)算機(jī)等的圖像輸入裝置正在受到注目。計(jì)算機(jī)等處理的圖像通常是靜止圖像，為了得到靜止圖像的圖像信號，現(xiàn)在使用民用的攝像機(jī)一體型VTR(磁帶錄象機(jī))，將從攝像機(jī)一體型VTR輸出的動(dòng)圖像中的任意的1場乃至1幀的圖像信號記錄到存儲(chǔ)器等內(nèi)。記錄在存儲(chǔ)器等內(nèi)的圖像信號作為靜止圖像輸入計(jì)算機(jī)。特開平2-288679號公報(bào)記載了在攝像機(jī)中輸出曝光適當(dāng)?shù)撵o止圖像的技術(shù)。
但是，通常的攝像元件是只能讀取1次像素的信號的破壞性讀出，而且是將垂直方向相鄰的2個(gè)像素的信號混合后讀出的像素混合方式。當(dāng)以上述讀出方式直接進(jìn)行信號處理時(shí)，不能生成與像素?cái)?shù)相稱的分辨率的靜止圖像。
作為可以拍攝動(dòng)圖像和靜止圖像的攝像裝置的其他眾所周知的例子，有例如特開昭59-194575號公報(bào)中記載的攝像裝置。在該先有專利申請的公報(bào)中，公開了通過開閉光圈進(jìn)行靜止圖像的攝像的攝像裝置。
但是，通常，家庭用攝像機(jī)的攝像部使用的光圈裝置多數(shù)是具有所謂的表頭式的簡單驅(qū)動(dòng)部的光圈裝置，該光圈裝置使用在直流電流計(jì)等表頭類中經(jīng)常使用的線圈和永久磁鐵，使其具有由線圈中的電流產(chǎn)生的磁場與永久磁鐵的磁場之間產(chǎn)生的排拆力/吸引力和由光圈的葉片本身的彈簧引起的作用力，利用這2個(gè)力的平衡確保特定的光圈值。
這種結(jié)構(gòu)的光圈裝置本來就沒有考慮高速動(dòng)作，所以，為了進(jìn)行高速動(dòng)作，必須重新附加高速的伺服環(huán)路，提高響應(yīng)速度。
因此，如果使用表頭式的光圈裝置，當(dāng)在為了獲得在上述大家熟知的例子中公開的那樣的效果所需要的靜止圖像攝像時(shí)(靜止圖像模式)，難于進(jìn)行光圈的高速開閉動(dòng)作。所以，以往在實(shí)際進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)，多數(shù)情況是另外設(shè)置可以進(jìn)行高速開閉動(dòng)作的機(jī)械式快門，使用該快門用于靜止圖像攝像的開閉動(dòng)作。
和上述大家熟知的例子一樣，為了以小型、輕量、低價(jià)格實(shí)現(xiàn)與動(dòng)圖像和靜止圖像兩方面對應(yīng)的攝像裝置，還必須使控制曝光所需要的結(jié)構(gòu)盡可能簡單。作為該裝置，可以考慮使用上述那樣的表頭式光圈裝置，但是，如前所述，在這種表頭式的光圈裝置中，光圈值難于迅速響應(yīng)。另外，在上述大家熟知的例子中公開的結(jié)構(gòu)中，由于只按場周期進(jìn)行電荷的清除，所以，在進(jìn)行靜止圖像的高速攝像時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生下述問題①根據(jù)動(dòng)圖像攝像時(shí)(動(dòng)圖像模式)的光圈值或者根據(jù)從將動(dòng)圈像攝像時(shí)的光圈值到進(jìn)一步關(guān)閉的狀態(tài)下的光圈值進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)，為了獲得用于靜止圖像的適當(dāng)?shù)钠毓饬?，需要比?dòng)圖像所需的快門時(shí)間即1場的時(shí)間大的快門時(shí)間的曝光。
②為了縮短靜止圖像攝像時(shí)(靜止圖像模式)的曝光時(shí)間，必須通過擴(kuò)大開口徑，使之大于在動(dòng)圖像下設(shè)定的光圈的孔徑，以確保曝光量。所以，進(jìn)行使靜止圖像攝像開始的信號輸入(以后，稱為靜止圖像攝像命令)時(shí)開始進(jìn)行進(jìn)一步打開光圈的動(dòng)作，但是，這時(shí)，光圈轉(zhuǎn)移到向打開方向轉(zhuǎn)移，并且在動(dòng)圖像輸出期間形成曝光過度，在這種情況下輸出該圖像。
③在上述大家熟知的例子中，作為快門使用的光圈裝置是按迅速而準(zhǔn)確地動(dòng)作到設(shè)定值的前提發(fā)明的，但是，實(shí)際上，為了實(shí)現(xiàn)該光圈裝置，如前所述，必須考慮用于保持曝光精度的新的伺服環(huán)路等。
下面，利用圖1A和圖1B說明上述問題。圖1A是不更新動(dòng)圖像攝像時(shí)的光圈值進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)控制曝光的情況?？v軸表示光圈的開口面積S，橫軸表示時(shí)間t。另外，a1～a4分別是用于識別各場的符號，由Va1～Va4所示的面積示出了各場的曝光量。ta1表示1場的時(shí)間，ta2表示靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間。這里，為了說明簡單起見，假定光圈的開口面積S是線性地減少直至閉鎖。
在圖1A中，設(shè)在場a2發(fā)出靜止圖像攝像命令時(shí)，由于要控制曝光使場a1或a2的動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量Va1與靜止圖像攝像時(shí)的曝光量Va2和Va3之和相等，所以，需要1場以上的曝光時(shí)間，如果想縮短ta2，就必須提高信號的放大量，以彌補(bǔ)隨之而減少的曝光量。
圖1B是當(dāng)為了縮短靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間而發(fā)出從動(dòng)圖像攝像向靜止圖像切換攝像模式的命令(以后，稱為靜止圖像攝像準(zhǔn)備命令)時(shí)，使光圈向打開一側(cè)轉(zhuǎn)移、然后進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)的控制曝光的情況。在圖1B中，具有與圖1A相同的意義的部分標(biāo)以相同的符號。b1～b5分別是用于識別各場的符號，由Vb1～Vb4所示的面積表示在各場的曝光量。
在圖1B中，場b1，b2表示動(dòng)圖像攝像期間，場b3，b4表示用于靜止圖像攝像的準(zhǔn)備期間。場b5邊進(jìn)行閉鎖光圈，邊進(jìn)行靜止圖像攝像。這里，假設(shè)在場b2內(nèi)已發(fā)出了靜止圖像攝像準(zhǔn)備命令，為了縮短靜止圖像攝像的曝光時(shí)間，在靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間的場b3，b4內(nèi)使光圈向打開一側(cè)轉(zhuǎn)移。然后，根據(jù)場b4的靜止圖像攝像命令將光圈閉鎖。這樣，即使以短曝光時(shí)間也可以使Vb1與Vb4一致。
但是，在場b3，b4內(nèi)成為曝光過度狀態(tài)，在此期間，必須對輸出信號進(jìn)行掩蔽等處理。
另外，在場b5內(nèi)，以在充分地保證光圈的線性和重復(fù)精度的情況下進(jìn)行閉鎖為前提，但是，實(shí)際上每次閉鎖都會(huì)發(fā)生偏差從而引起曝光誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，目的旨在提供以簡便的曝光系統(tǒng)就可以使動(dòng)圖像攝像與靜止圖像攝像兩者兼得的攝像裝置。
按照本發(fā)明，為了達(dá)到上述目的，采取如下措施①在進(jìn)行動(dòng)圖像攝像時(shí)，預(yù)先使用攝像器件的電子快門功能縮短攝像器件的快門時(shí)間，使光圈維持更接近打開的狀態(tài)而進(jìn)行曝光控制；②伴隨靜止圖像攝像一旦使光圈轉(zhuǎn)移到打開方向時(shí)，與該動(dòng)作連動(dòng)地更新電子快門的速度，即使光圈值的發(fā)生變化也保持適當(dāng)?shù)钠毓饬?；③在開始光圈的閉鎖動(dòng)作以后通過清除電荷，以短的曝光時(shí)間進(jìn)行靜止圖像攝像；
④檢測光圈閉鎖動(dòng)作過程中光圈的狀態(tài)，根據(jù)該檢測的狀態(tài)修正從攝像器件得到的信號，從而修正在光圈的機(jī)械部分產(chǎn)生的誤差。
根據(jù)本發(fā)明的一種攝像裝置，其特征在于，具有光量限制部，遮斷入射光的一部分，固體攝像器件，在每個(gè)像素對所述入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，同時(shí)具有隨時(shí)清除在所述像素被光電轉(zhuǎn)換了的電荷的快門功能，信號處理部，把在所述固體攝像器件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換了的信號作為活動(dòng)圖像或靜止圖像的影像信號輸出，曝光控制部，通過控制所述光量限制部及所述固體攝像器件的所述快門功能，調(diào)節(jié)所述曝光量，入射光遮斷控制部，控制所述曝光控制部，以使由所述光量限制部遮斷入射光；通過所述入射光控制部接受入射光遮斷控制的所述曝光控制部，其控制使得，在從進(jìn)行所述光量限制部遮斷入射光工作的場，至少到所述光量限制部完全遮斷入射光期間，不輸出所述固體攝像器件光電轉(zhuǎn)換了的電荷，并控制所述光量限制部及所述快門功能，以使由所述入射光遮斷控制部輸入入射光遮斷控制后的靜止圖像的曝光量，要多于由所述入射光遮斷控制部輸入入射光遮斷控制前的活動(dòng)圖像的曝光量。
按照上述本發(fā)明，在動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制中，使光圈保持在打開的位置，利用電子快門進(jìn)行曝光控制。在發(fā)出靜止圖像攝像命令后，邊閉鎖光圈邊與其連動(dòng)地更新電子快門的速度，所以，例如，即使在光圈裝置的響應(yīng)速度慢的情況下，也可以獲得短的曝光時(shí)間，從而可以得到以高速快門攝像的靜止圖像。
另外，即使由于光圈裝置的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生曝光誤差，通過檢測并修正曝光誤差，可以再現(xiàn)給出了正確曝光量的靜止圖像，從而可以進(jìn)行良好的快門攝像。
另外，在發(fā)出靜止圖像攝像命令時(shí)，一旦使光圈轉(zhuǎn)移到打開方向時(shí)，便可更新電子快門的速度，抑制由于光圈的變化引起曝光量的變化，由于能夠保持適當(dāng)?shù)钠毓鉅顟B(tài)，所以，可以不擾亂靜止圖像攝像前的動(dòng)圖像輸出而實(shí)現(xiàn)從良好的動(dòng)圖像向靜止圖像的攝影模式的切換。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，在靜止圖像模式中也可以生成與攝像器件的像素?cái)?shù)即像素的密度相稱的分辨率的靜止圖像。
所以，按照本發(fā)明，在靜止圖像模式中，電荷即信號從攝像器件的各像素獨(dú)立地輸出。另一方面，在動(dòng)圖像模式中，由于在每1場中上下2個(gè)像素的電荷混合后輸出，所以，在靜止圖像模式中，其輸出小于動(dòng)圖像模式的輸出。將靜止圖像模式的攝像器件的輸出與動(dòng)圖像模式的輸出一樣地處理時(shí)，將出現(xiàn)信/噪(S/N)比等問題，所以，在靜止圖像模式中，必須提高其輸出的電平。
因此，在靜止圖像模式中，使在攝像器件上積蓄的電荷的總量大于在動(dòng)圖像模式中每1場積蓄的電荷量。最好使前者為后者的1.5～3.0倍。如果小于1.5倍，有時(shí)輸出的電平則不夠，S/N比值將降低。另一方面，如果大于3.0倍，則需延長曝光時(shí)間，這也是所不希望的。最好是使靜止圖像模式中攝像器件的輸出電平基本上等于動(dòng)圖像模式中攝像器件的輸出電平，為此，使靜止圖像模式中攝像器件上的總電荷積蓄量基本上是動(dòng)圖像模式的每1場的電荷積蓄量的2倍。再有，電荷積蓄量與曝光量成正比。
從下面對實(shí)施例的描述和附圖可以知道上述目的及效果。


圖1A和圖1B是研究例子中動(dòng)圖像攝像時(shí)和靜止圖像攝像時(shí)的曝光量。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像器件的具體例子的圖。
圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像器件的電勢圖。
圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像器件的電勢圖。
圖6是攝像器件的電荷混合讀出的時(shí)序圖。
圖7是攝像器件的電荷獨(dú)立讀出的時(shí)序圖。
圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的攝像器件的曝光量的圖。
圖9是本發(fā)明其他實(shí)施例的攝像器件的曝光量和攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖。
圖10是本發(fā)明其他實(shí)施例的攝像器件的曝光量和攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例的動(dòng)作的流程圖。
圖12是本發(fā)明其他實(shí)施例的攝像器件的曝光量和攝像器件的驅(qū)動(dòng)的圖。
圖13是用于說明本發(fā)明的實(shí)施例的動(dòng)作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖14和圖15是本發(fā)明其他實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)和靜止圖像攝像時(shí)的曝光控制情況的說明圖。
圖16是光圈的閉鎖動(dòng)作特性的說明圖。
圖17是本發(fā)明其他實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)(或靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間)和靜止圖像攝像時(shí)的控制曝光情況的說明圖。
圖18是本發(fā)明其他實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖19是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制情況的說明圖。
圖20是本發(fā)明其他實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制情況的說明圖。
圖21是光圈的閉鎖動(dòng)作的偏差的說明圖。
圖22是本發(fā)明其他實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)和靜止圖像攝像時(shí)的曝光控制情況的說明圖。
圖23是本發(fā)明其他實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)和靜止圖像攝像時(shí)的曝光控制情況的說明圖。
圖24是本發(fā)明的可適用于其他實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖25是本發(fā)明其他實(shí)施例的光圈的閉鎖動(dòng)作特性的說明圖。
圖26是用于說明本發(fā)明實(shí)施例的曝光修正處理的流程圖。
圖27是用于說明本發(fā)明其他實(shí)施例的曝光量檢測方法的說明圖。
圖28是本發(fā)明其他實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)和靜止圖像攝像時(shí)的曝光控制情況的說明圖。
圖29～圖35是本發(fā)明其他實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制情況的說明圖。
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
第1實(shí)施例圖2是本發(fā)明第1實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖中，101是透鏡，102是機(jī)械快門，103是攝像器件，104是放大器，105是A/D變換器，106是圖像信號處理電路，107是攝像機(jī)控制電路，108是機(jī)械快門控制電路，109是攝像器件驅(qū)動(dòng)電路，110是快門按鈕。攝像器件103的具體例子示于圖3。在圖3中，121是光電二極管，122是垂直CCD，123是水平CCD，gr，mg，cy，ye是設(shè)在光電二極管121的各表面上的顏色濾色器，gr是綠色濾色器，mg是品紅濾色器，cy是青色濾色器，ye是黃色濾色器。設(shè)有這些濾色器的光電二極管通常稱為像素。另外，在圖3中，V1垂直傳送脈沖1；V2垂直傳送脈沖2；V3垂直傳送脈沖3；V4垂直傳送脈沖4。
通過透鏡101輸入的光經(jīng)過已由機(jī)械快門控制電路108控制了光圈值F的機(jī)械快門102輸入攝像器件103，由設(shè)在攝像器件103的表面上的光電二極管121進(jìn)行光電變換，在垂直CCD122內(nèi)進(jìn)行像素混合，然后經(jīng)由水平CCD123輸出。攝像器件103的輸出信號由放大器104放大后，由A/D變換器105變換為數(shù)字信號，然后輸給圖像信號處理電路106。圖像信號處理電路106將輸入的信號變換為NTSC等圖像信號后輸出，同時(shí)，將被拍攝體的亮度信息等輸給攝像機(jī)控制電路107。攝像機(jī)控制電路107根據(jù)被拍攝體的亮度信息控制機(jī)械快門控制電路108，以使圖像信號處理電路106的輸出達(dá)到所希望的亮度電平，改變機(jī)械快門102的光圈值F，并根據(jù)需要控制攝像器件驅(qū)動(dòng)電路109，從而控制攝像器件103具有的電子快門的速度。
下面，簡單地說明電子快門。圖4是攝像器件103的電勢的示意圖。圖中，131是在攝像器件103上積蓄的電荷，132是讀出門，133是基板電壓，134是勢阱，135是溝道截?cái)喹h(huán)。由光電二極管121進(jìn)行了光電變換的電荷如圖所示的那樣積蓄在讀出門132與勢阱134之間。當(dāng)從攝像器件驅(qū)動(dòng)電路109向攝像器件103供給電荷清除脈沖時(shí)，基板電壓133的電勢下降。于是，如圖5所示的那樣，勢阱134的電勢以被拉進(jìn)基板電壓133內(nèi)的形式下降。這樣，電荷131就被清除到基板電壓133的部分上去了。溝道截?cái)喹h(huán)135用于阻止來自與相鄰的像素對應(yīng)的垂直CCD122的電荷漏入。
在該結(jié)構(gòu)中，通過按壓快門按鈕110，快門關(guān)閉的控制信號就從攝像機(jī)控制電路107輸入到機(jī)械快門控制電路108，機(jī)械快門102便在機(jī)械快門控制電路108的控制下在指定的時(shí)間后成為關(guān)閉狀態(tài)。在機(jī)械快門102成為關(guān)閉狀態(tài)之前，已輸入攝像器件103的光與上述動(dòng)作一樣，由設(shè)在攝像器件103上的光電二極管121進(jìn)行光電變換，并在機(jī)械快門102為關(guān)閉狀態(tài)的期間經(jīng)由垂直CCD122向水平CCD123傳送，與由攝像器件驅(qū)動(dòng)電路109供給的水平掃描脈沖同步地進(jìn)行電壓變換后輸出。這時(shí)，一旦攝像器件103從光電二極管121讀出信號時(shí)，由于在光電二極管121沒有留下信號，所以，若采用通常的讀取方法即將2行混合后讀出的讀取方法，就會(huì)丟失幀的信息。
下面，說明2行混合讀取的方法。在按壓快門按鈕110之前，攝像元件103如特開昭63-114487號公報(bào)記載的那樣，將垂直方向相鄰的2個(gè)像素信號混合后讀出，即以所謂的2行混合讀出方式讀出信號。
圖6是2行混合讀出時(shí)垂直傳送脈沖和垂直CCD122的信號電荷傳送的時(shí)序圖。圖中，在垂直傳送脈沖1的3值脈沖成為高電平時(shí)，從gr，mg行的光電二極管121向垂直CCD122傳送信號電荷，在垂直傳送脈沖3的3值脈沖成為高電平時(shí)，從cy，ye的行的光電二極管121向垂直CCD122傳送信號電荷。傳送給垂直CCD122的信號電荷如圖6所示的那樣，在垂直CCD122內(nèi)進(jìn)行混合后傳送給水平CCD123，然后從攝像器件103輸出。
在圖6中，V1垂直傳送脈沖1V3垂直傳送脈沖3Grgr濾色器的像素信號Mgmg濾色器的像素信號Cycy濾色器的像素信號Yeye濾色器的像素信號S1Cy+Gr/Ye+MgS2Cy+Mg/Ye+GrS3Cy+Gr/Ye+MgS4Cy+Mg/Ye+Gr但是，若在進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)進(jìn)行上述2行混合讀出，由于不能得到與攝像器件103垂直方向的像素?cái)?shù)相稱的分辨率，所以，在進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)，進(jìn)行下面所示的1行讀出。圖7是1行讀出時(shí)的垂直傳送脈沖和垂直CCD122的信號電荷傳送的時(shí)序圖。圖中，垂直傳送脈沖1和垂直傳送脈沖3的3值脈沖成為高電平的周期如圖7所示的那樣，是每隔1場的時(shí)間。所以，在垂直傳送脈沖1的3值脈沖成為高電平的場內(nèi)，信號電荷只從gr，mg的行的光電二極管121向垂直CCD122傳送，在下一場內(nèi)，垂直傳送脈沖3的3值脈沖成為高電平，信號電荷只從cy，ye的行的光電二極管121向垂直CCD122傳送。由于傳送給垂直CCD122的信號電荷在1場期間就全部傳送給水平CCD123，所以，不會(huì)像上述2行混合讀出方式那樣上下相鄰的光電二極管121的信號電荷發(fā)生混合，從而可以對1個(gè)光電二極管得到1個(gè)信號。
在圖7中，V1垂直傳送脈沖1V3垂直傳送脈沖3Grgr濾色器的像素信號Mgmg濾色器的像素信號Cycy濾色器的像素信號Yeye濾色器的像素信號傳遞給水平CCD123的信號電荷與由攝像器件驅(qū)動(dòng)電路109供給的水平掃描脈沖同步地從攝像器件103輸出。攝像元件103的輸出信號由放大器104放大后，由A/D變換器105變換為數(shù)字信號，并輸給圖像信號處理電路106。圖像信號處理電路106將輸入的信號變換為圖像信號后輸出。但是，當(dāng)進(jìn)行上述1行讀出時(shí)，為了使上述gr，mg行的光電二極管的曝光量與cy，ye行的光電二極管的曝光量相等，在從使用于靜止圖像攝像的曝光開始的時(shí)刻到至少讀取完上述信號為止的期間內(nèi)，必須使機(jī)械快門102處于全閉狀態(tài)。另外，對攝像器件103的曝光量，是從在前一場內(nèi)攝像器件103具有的光電二極管121將進(jìn)行過光電變換的信號電荷剛傳送給垂直CCD122之后到機(jī)械快門102成為全閉狀態(tài)之前入射到攝像器件103上的光量。
圖8是與機(jī)械快門102的光圈值對應(yīng)的攝像器件103的曝光量的曲線圖。在本實(shí)施例的攝像機(jī)的曝光控制中，直至按動(dòng)快門按鈕110，與通常的攝像機(jī)的動(dòng)作一樣。即，每1場都讀出在1場期間積蓄在攝像器件103上的電荷，根據(jù)電信號處理電路生成的亮度信號計(jì)算曝光量，并由機(jī)械快門控制電路109控制機(jī)械快門102的光圈，以使達(dá)到指定的曝光量。當(dāng)不使用電子快門時(shí)，由于攝像器件103的曝光分別從由光電二極管121向垂直CCD122進(jìn)行電荷傳送的時(shí)刻t1～t4開始，所以，假設(shè)在時(shí)刻t3～t4期間按下了快門按鈕110，就從時(shí)刻t4開始進(jìn)行用于生成靜止圖像的曝光。這時(shí)，假定由A所示的面積(曝光量)是對現(xiàn)在攝像的被拍攝體的合適的曝光量。為了獲得進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)合適的曝光量，只要控制機(jī)械快門102使在時(shí)刻t4～t5期間的曝光量即由B所示的面積大于由A所示的面積，就可以在進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)也能獲得合適的曝光量。
在上述第1實(shí)施例的圖2所示的攝像裝置中，進(jìn)行動(dòng)圖像攝像時(shí)信號中的噪音成分在每1場中位相不同，由于人眼將信號平滑了，所以對信號中的噪音成分感覺不明顯。但是，在靜止圖像的情況下，由于未進(jìn)行上述平滑處理，所以，在進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)，必須提高S/N比，使之大于以往對動(dòng)圖像進(jìn)行攝像的攝像裝置。
下面，參照圖4說明提高上述S/N比的方法。圖中，由光電二極管121進(jìn)行過光電變換的電荷如圖所示積蓄在讀出門132與勢阱134之間。在動(dòng)圖像讀出時(shí)，當(dāng)垂直傳送脈沖1和3的3值脈沖在1場內(nèi)出現(xiàn)1次高電平時(shí)，讀出門132的電勢便下降，上述電荷131傳送給垂直CCD122。這時(shí)，如果圖中所示的讀出門的電勢在垂直傳送脈沖1的3值脈沖成為高電平時(shí)下降，則使具有垂直方向相鄰的像素的讀出門的電勢隨著垂直傳送脈沖3的3值脈沖成為高電平而下降。按上述方法讀出的電荷131在垂直CCD122內(nèi)與由和上方或下方相鄰的光電二極管進(jìn)行過光電變換的電荷進(jìn)行混合。
在進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)，在開始進(jìn)行讀出的第1場內(nèi)，只使垂直傳送脈沖1的3值脈沖成為高電平，在第2場內(nèi)只使垂直傳送脈沖3的3值脈沖成為高電平，不進(jìn)行上述2行混合而讀出電荷131。這時(shí)，只要電荷133不從讀出門132與勢阱134之間溢出，對于1個(gè)像素，即使積蓄比動(dòng)圖像攝像時(shí)數(shù)量多達(dá)最好為1.5～3.0倍、具體說最好為2.0倍的電荷131，垂直CCD122和水平CCD123就可以傳送電荷。根據(jù)上述方法，通過在攝像器件103上積蓄更多的電荷來提高S/N比。
第2實(shí)施例下面，參照

本發(fā)明的第2實(shí)施例。
由于本發(fā)明第2實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)與上述第1實(shí)施例相同，所以，利用圖2進(jìn)行說明。另外，對于與第1實(shí)施例相同的部分，省略其說明。如上述實(shí)施例所示的那樣，對靜止圖像進(jìn)行攝像時(shí)，利用攝像器件103入射更多的光，積蓄更多的電荷，這對提高S/N比是有利的。下面，將攝像器件103上積蓄的電荷量取為動(dòng)圖像攝像時(shí)的1.5倍，對靜止圖像攝像時(shí)的曝光控制進(jìn)行說明。
圖9是與本發(fā)實(shí)施例的機(jī)械快門102的光圈值對應(yīng)的攝像器件103的曝光量和電荷從光電二極管121向垂直CCD122傳送的時(shí)序圖。在上述攝像裝置中，在進(jìn)入靜止圖像攝像之前，如在第1實(shí)施例中所述的那樣進(jìn)行與通常的攝像機(jī)一樣的曝光控制。這里，為了簡單起見，只示出了3場動(dòng)圖像攝像的時(shí)間，但是，動(dòng)圖像攝像的時(shí)間長度是直至上述曝光控制十分穩(wěn)定為止的任意長度，是直至其后按壓快門按鈕110為止的時(shí)間。上述動(dòng)圖像的曝光控制穩(wěn)定之后，假定在圖8的ts所示的時(shí)刻按壓了快門按鈕110，快門關(guān)閉的控制信號就從攝像機(jī)控制電路107輸給機(jī)械快門控制電路108，機(jī)械快門102便在快門控制電路108的控制下從下一場的開頭即時(shí)刻t4開始進(jìn)行閉鎖動(dòng)作。即，用于靜止圖像攝像的曝光從時(shí)刻t4開始。這時(shí)，機(jī)械快門102無慣性地以一定速度線性地改變光圈值，從現(xiàn)在的光圈量以3場的時(shí)間將其閉鎖。
如圖9所示，從時(shí)刻t4以后到機(jī)械快門102閉鎖之前，停止垂直傳送脈1和3的3值脈沖，從而停止從光電二極管121讀出電荷。
按照上述條件，與上述第1實(shí)施例一樣，靜止圖像攝像時(shí)的曝光量即由B所示的面積成為動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量即由A所示的面積的1.5倍，可以使攝像器件103獲得從圖9所示的時(shí)刻t3到t4期間的曝光量的1.5倍的曝光量。按上述方法在t4～t7期間入射到攝像器件103上的光經(jīng)過光電變換后，在機(jī)械快門102閉鎖后的t7和t8時(shí)刻分別各使垂直傳送脈沖1和3的3值脈沖成為1次高電平，并利用上述1行讀出從攝像器件103輸出。但是，由于采用1行讀出方式，所以，圖像信號處理電路106將在把信號處理切換為靜止圖像用時(shí)而輸入的信號變換為圖像信號后輸出。
另外，由于在上述t4～t7期間進(jìn)行攝像的圖像信號只能讀出一次，所以，一讀出來就記錄到圖中未示出的存儲(chǔ)器等記錄裝置上，必要時(shí)作為靜止圖像輸給計(jì)算機(jī)等設(shè)備。
第3實(shí)施例
下面，參照

本發(fā)明的第3實(shí)施例。
本發(fā)明第3實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)與上述第1和第2實(shí)施例相同，所以，使用圖2進(jìn)行說明。另外，對于和第1及第2實(shí)施例相同的部分，省略其說明。在本實(shí)施例中，也將在攝像器件103上積蓄的電荷量取為動(dòng)圖像攝像時(shí)的1.5倍，對靜止圖像攝像時(shí)的曝光控制進(jìn)行說明。
圖10是與本實(shí)施例的機(jī)械快門102的光圈值對應(yīng)的攝像器件103的曝光量和電荷從光電二極管121向垂直CCD122的傳送的時(shí)序圖。在本實(shí)施例中，與上述第2實(shí)施例不同的地方，在于被拍攝體的照度更高，撮像器件103的曝光量是上述第2實(shí)施例的一半。
在上述攝像裝置中，在進(jìn)入靜止圖像攝像之前，如在第1實(shí)施例中所述的那樣，進(jìn)行與通常的攝像機(jī)一樣的曝光控制。動(dòng)圖像的曝光控制穩(wěn)定之后，假定在圖10的ts所示的時(shí)刻按壓了快門按鈕110，用于靜止圖像攝像的曝光從時(shí)刻t4開始。這時(shí)，機(jī)械快門102與上述第2實(shí)施例一樣無慣性地以一定速度線性地改變光圈值。即，機(jī)械快門102到閉鎖所需要的時(shí)間也是一半，成為1.5場。這時(shí)，與上述第1實(shí)施例一樣，若從按壓了快門按鈕110的下一場即時(shí)刻t4開始使機(jī)械快門102閉鎖，就不能使用于靜止圖像攝像的曝光量成為在時(shí)刻t3～時(shí)刻t4的動(dòng)圖像攝像時(shí)進(jìn)行的曝光控制的曝光量的1.5倍。因此，即使按壓快門按鈕110，攝像機(jī)控制電路107也不能在按下述方法確定的一定時(shí)間內(nèi)將快門關(guān)閉的控制信號輸給機(jī)械快門控制電路108。
圖11是從按壓快門按鈕110開始到攝像機(jī)控制電路107計(jì)算上述一定的時(shí)間并將快門關(guān)閉的控制信號輸給機(jī)械快門控制電路108為止的一系列動(dòng)作的流程圖。
當(dāng)按壓了快門按鈕110時(shí)，快門關(guān)閉的控制信號便輸給攝像機(jī)控制電路107，攝像機(jī)控制電路107判斷機(jī)械快門102現(xiàn)在的光圈值，并根據(jù)現(xiàn)在的機(jī)械快門102的光圈值計(jì)算到機(jī)械快門102閉鎖所需要的時(shí)間。并且，計(jì)算為了使靜止圖像攝像時(shí)獲得動(dòng)圖像攝像時(shí)進(jìn)行的曝光控制的曝光量的1.5倍的曝光量而使機(jī)械快門102的閉鎖動(dòng)作延遲多少為好。攝像機(jī)控制電路107從按壓快門按鈕110開始，經(jīng)過上述計(jì)算所得到的時(shí)間后將快門關(guān)閉的控制信號輸給機(jī)械快門控制電路108，使機(jī)械快門102閉鎖。另外，圖中雖然未示出，但是，攝像機(jī)控制電路107具有識別機(jī)械快門102的光圈值的電路，同時(shí)，還具有根據(jù)現(xiàn)在的曝光量和機(jī)械快門102閉鎖所需要的時(shí)間計(jì)算為了使攝像器件103的曝光量在靜止圖像攝像時(shí)為動(dòng)圖像攝像時(shí)的1.5倍時(shí)所需要的上述一定時(shí)間的電路。
在本實(shí)施例中，通過使上述一定時(shí)間為1場，就可以和上述第1實(shí)施例一樣，使圖10所示的靜止圖像攝像時(shí)的曝光量即由B所示的面積成為動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量即由A所示的面積的1.5倍，從而使攝像器件103能夠獲得從時(shí)刻t3到時(shí)刻t4期間的曝光量的1.5倍的曝光量。在上述方法中，從t4到機(jī)械快門102閉鎖為止入射到攝像器件103上的光經(jīng)過光電變換后，在機(jī)械快門102閉鎖后的t7和t8時(shí)刻分別各使垂直傳送脈沖1和3的3值脈沖成為1次高電平，并利用上述1行讀出從攝像器件103輸出。但是，由于采用1行讀出方式，所以，圖像信號處理電路106將在把信號處理切換為靜止圖像用時(shí)而輸入的信號變換為圖像信號后輸出。
另外，由于上述從t4到機(jī)械快門102閉鎖為止攝像的圖像信號只能讀出1次，所以，一讀出來就記錄到圖中未示出的存儲(chǔ)器等記錄裝置上，必要時(shí)作為靜止圖像輸給計(jì)算機(jī)等設(shè)備。在進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)，可以得到動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量的1.5倍的曝光量。再有上述一定時(shí)間在被拍攝體更亮以及曝光量更少時(shí)也隨之增長。另外，和上述第2實(shí)施例一樣，如圖10所示，在時(shí)刻t4以后到機(jī)械快門102閉鎖為止停止垂直傳送脈沖1和3的3值脈沖，從而停止從光電二極管121讀出電荷。
第4實(shí)施例下面，參照

本發(fā)明的第4實(shí)施例。
本實(shí)施例中有的部分與上述第2實(shí)施例相同，這里只對不同的部分進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，也將在攝像器件103上積蓄的電荷量取為動(dòng)圖像攝像時(shí)的1.5倍對靜止圖像攝像時(shí)的曝光控制進(jìn)行說明。
圖12是與本實(shí)施例的機(jī)械快門102的光圈值對應(yīng)的攝像器件103的曝光量和電荷從光電二極管121向垂直CCD122傳送的時(shí)序圖以及從攝像器件驅(qū)動(dòng)電路108供給的電荷清除脈沖的時(shí)序圖。在本實(shí)施例中，與上述第2實(shí)施例不同的地方在于被拍攝體的照度更低，攝像器件103的曝光量是上述第2實(shí)施例的2倍。在上述攝像裝置中，在進(jìn)入靜止圖像攝像動(dòng)作之前，如在第1實(shí)施例中所述的那樣進(jìn)行與普通的攝像機(jī)一樣的曝光控制。動(dòng)圖像的曝光控制穩(wěn)定之后，假定在圖12的ts所示的時(shí)刻按壓快門按鈕110，用于靜止圖像攝像的曝光量便從時(shí)刻t4開始。這時(shí)，機(jī)械快門102和上述第2實(shí)施例一樣無慣性地以一定速度線性地改變光圈值。即，到機(jī)械快門102閉鎖所需要的時(shí)間也為2倍，成為6個(gè)場的時(shí)間。這時(shí)，若從按壓了快門按鈕110的下一場即時(shí)刻t4使機(jī)械快門102閉鎖，則用于靜止圖像攝像時(shí)的曝光量成為時(shí)刻t3～時(shí)刻t4的動(dòng)圖像攝像時(shí)進(jìn)行的曝光控制的曝光量的3倍。因此，按壓快門按鈕110后，在機(jī)械快門102從時(shí)刻t4進(jìn)行閉鎖動(dòng)作的中間時(shí)刻，攝像機(jī)控制電路107在按下述方法確定的一定的時(shí)間內(nèi)利用攝像器件103具有的電子快門功能清除光電二極管121上積蓄的電荷。
圖13是從按壓快門按鈕110開始到攝像機(jī)控制電路107計(jì)算上述一定的時(shí)間并將快門關(guān)閉的控制信號輸給機(jī)械快門控制電路108為止的一系列動(dòng)作的流程圖。當(dāng)按壓了快門按鈕110時(shí)，快門關(guān)閉的控制信號便輸給攝像機(jī)控制電路107，攝像機(jī)控制電路107判斷機(jī)械快門102現(xiàn)在的光圈值，并根據(jù)現(xiàn)在的機(jī)械快門102的光圈值計(jì)算到機(jī)械快門102閉鎖所需要的時(shí)間。并且，計(jì)算為了使靜止圖像攝像時(shí)獲得動(dòng)圖像攝像時(shí)進(jìn)行的曝光控制的曝光量的1.5倍的曝光量而從時(shí)刻t4開始延長多長時(shí)間利用上述電子快門功能進(jìn)行電荷的清除為好。攝像機(jī)控制電路107在按壓快門按鈕110后為了使機(jī)械快門102從時(shí)刻t4開始閉鎖而將快門關(guān)閉的控制信號輸給機(jī)械快門控制電路108，同時(shí)，按照通過上述計(jì)算得到的時(shí)間控制攝像器件驅(qū)動(dòng)電路109，將電荷清除脈沖供給攝像器件103。
另外，雖然圖中未示出，但是，攝像機(jī)控制電路107具有識別機(jī)械快門102的光圈值的電路，同時(shí)還具有根據(jù)現(xiàn)在的曝光量和到機(jī)械快門102閉鎖所需要的時(shí)間計(jì)算為了使攝像器件103的曝光量在靜止圖像攝像時(shí)為動(dòng)圖像攝像時(shí)的1.5倍的曝光量所需要的上述一定時(shí)間的電路。在本實(shí)施例中，通過將上述一定時(shí)間取為約2場，便可在靜止圖像攝像時(shí)獲得動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量的1.5倍的曝光量。另外，上述一定的時(shí)間在被拍攝體更暗、以及曝光量更大時(shí)也隨之增長。
另外，從上述t4到機(jī)械快門102閉鎖為止，已攝像的圖像信號只能讀出1次，所以，一讀出來就記錄到圖中未示出的存儲(chǔ)器等記錄裝置上，必要時(shí)作為靜止圖像輸給計(jì)算機(jī)等設(shè)備。和上述第3實(shí)施例一樣，如圖12所示在時(shí)刻t4以后到機(jī)械快門102閉鎖為止停止垂直傳送脈沖1和3的3值脈沖，從而停止從光電二極管121讀出電荷。
第5實(shí)施例下面，參照圖14和圖15說明本發(fā)明的第5實(shí)施例。本實(shí)施例分別如圖14和圖15所示的那樣通過控制攝像器件的電子快門功能和光圈裝置的光圈，解決利用圖1A和圖1B已說明過的先有技術(shù)的問題。在以后的說明中，省略CCD的清除脈沖。
在圖14和圖15中，對于與圖1A及圖1B相同的內(nèi)容標(biāo)以相同的符號，并省略其說明。圖14和圖15的c1～c3和d1～d5分別是用于識別各場的符號。
tc1表示1場的時(shí)間，tc2表示場c3的靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間。假設(shè)靜止圖像攝像命令在圖14的場c2和圖15的場d4發(fā)出。另外，假設(shè)在圖15的場d2發(fā)出靜止圖像攝像準(zhǔn)備命令。在圖14和圖15中由TS1～TS4所示的期間表示利用電子快門清除信號電荷的期間。
在本實(shí)施例的圖14中，是將光圈全部打開，因?yàn)槭歉鶕?jù)利用電子快門功能進(jìn)行曝光控制的光圈值進(jìn)行靜止圖像攝像的，所以，可以利用足夠大的光圈的開口徑來確保曝光量，從而可以縮短靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間。
另外，在本實(shí)施例的圖15中，因?yàn)槭窃谶M(jìn)行靜止圖像攝像之前當(dāng)光圈向打開方向轉(zhuǎn)移時(shí)更新電子快門的速度的，所以，直至剛剛對靜止圖像進(jìn)行攝像之前都可以以合適的曝光狀態(tài)對動(dòng)圖像進(jìn)行攝像。另外，由于可以充分確保光圈的開口徑，所以，可以縮短靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間。
第6實(shí)施例下面，參照圖16和圖17說明本發(fā)明的第6實(shí)施例。圖16是在用于家用的攝像機(jī)等內(nèi)的光圈裝置的一個(gè)例子即在表頭式的光圈裝置中，從各光圈值到光圈閉鎖為止的光圈的閉鎖特性的1個(gè)例子的曲線圖。
在圖16中，縱軸表示開口面積S，橫軸表示時(shí)間t。在圖14和圖15中，是假定光圈的開口面積是線性地減小直至閉鎖的，但是，實(shí)際的光圈多數(shù)情況是如圖16所示的那樣，具有逐漸地加速進(jìn)行關(guān)閉的特性。
這與光圈裝置的光圈葉片的部件移動(dòng)的量相比，多數(shù)情況是開口面積S與其平方成正比，所以，光圈的開口面積S從開始閉鎖起隨時(shí)間而急劇地減小。因此，越是接近剛完全閉鎖之前的時(shí)刻，開口面積S的變化率越大，從而，利用光圈很難對曝光量進(jìn)行正確的控制。
圖17是本實(shí)施例進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)曝光控制的情況圖。在本實(shí)施例中，是當(dāng)使用閉鎖速度比第5實(shí)施例使用的光圈慢的光圈時(shí)的應(yīng)用例子。在圖17中，縱軸為開口面積S，橫軸為時(shí)間t。41，42，43表示各場，V41和V42分別表示靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間和靜止圖像攝像時(shí)的曝光量。t41，t42表示各種控制處理的時(shí)刻。TS41～TS43表示利用電子快門清除攝像器件中的已經(jīng)過光電變換的信號電荷的期間。
這里，若在t41發(fā)出靜止圖像攝像命令，則光圈在場43的開始時(shí)刻t42開始閉鎖動(dòng)作。在光圈的閉鎖動(dòng)作過程中的TS43期間，進(jìn)行信號電荷的清除，以使靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間的曝光量V41與靜止圖像攝像時(shí)的曝光量V42一致。另外，這里，為了說明簡便，取V41與V42相等，但是，如前所述，最好是取V42＝2×V41。
如上所述，按照本實(shí)施例，即使對于光圈的閉鎖需要時(shí)間的情況下，通過在光圈的閉鎖動(dòng)作開始以后即與閉鎖動(dòng)作同步地進(jìn)行電荷的清除，便可縮短靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間。在本實(shí)施例的靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間，由于輸出動(dòng)圖像，所以，也可以作為進(jìn)行動(dòng)圖像攝像的期間。另外，靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間的曝光量V41也可以利用攝像系統(tǒng)之外的別的測光電路的輸出而求出。或者，也可以根據(jù)攝像裝置的光圈和快門速度的曝光控制狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。另外，是使靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間的曝光量V41與靜止圖像攝像時(shí)的曝光量V42相等來進(jìn)行圖示的，但是，也可以將兩者之比例如按n倍改變。
第7實(shí)施例下面，參照圖17、圖18和圖19說明本發(fā)明的第7實(shí)施例。圖18是本實(shí)施例和以后第8及第9實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖。
在圖18中，201是透鏡，202是光圈，203是攝像器件，204是用于生成動(dòng)圖像和靜止圖像的信號處理電路，205是光圈驅(qū)動(dòng)電路，206是電子快門控制電路，207是輸出端子，208是釋放按鈕，209是進(jìn)行系統(tǒng)總體控制的微處理器。這里，微處理器209進(jìn)行本結(jié)構(gòu)的攝像裝置的控制處理。
上述信號處理電路204、光圈驅(qū)動(dòng)電路205和電子快門控制電路206分別根據(jù)從微處理器209傳送來的控制信號即信號增益控制信號212、光圈值控制信號210和電子快門速度控制信號211進(jìn)行控制。
在圖18中，經(jīng)過透鏡201和光圈202入射到攝像器件203上的光變換為電信號后，輸入信號處理電路204。由信號處理電路204將輸入的電信號變換為廣播制式即NTSC等圖像信號后輸給輸出端子207，同時(shí)，將信號量信息213輸給微處理器209。由微處理器209根據(jù)該信號量信息213輸出電子快門速度控制信號211、信號增益控制信號212和光圈值控制信號210來控制快門速度、信號增益和光圈值。這些在以下的各實(shí)施例中都是一樣的。
圖19是本實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制特性圖。圖中，縱軸表示電子快門速度和光圈值，橫軸表示照度。電子快門速度和光圈值是具有同一方向的軸，但是單位不同，照度可以根據(jù)CCD的曝光量通過運(yùn)算而求得。另外，也可以另外設(shè)置照度計(jì)。
在圖19的控制特性中，當(dāng)被拍攝體的照明條體從低照度向高照度變化、入射光量為增加方向時(shí)，光圈值控制信號210不變，首先是電子快門的速度隨電子快門速度控制信號211逐漸地變?yōu)楦咚?。?dāng)光量進(jìn)一步增加、超過電子快門速度控制信號211的快門速度控制范圍時(shí)，光圈202的光圈值便增加，從而成為由光圈202進(jìn)行的曝光控制。相反，當(dāng)入射光量從在高照度下利用光圈202的變化進(jìn)行曝光控制的狀態(tài)開始減少時(shí)，首先使光圈202向打開方向轉(zhuǎn)移，當(dāng)光圈202成為打開狀態(tài)后，利用電子快門速度控制信號211進(jìn)行使快門速度成為低速的曝光控制。
即，在本實(shí)施例中，首先利用電子快門使光圈202成為打開的狀態(tài)，縮短靜止圖像攝像時(shí)的快門時(shí)間，同時(shí)為了使由電子快門控制的快門時(shí)間不致變得很短，還要加上利用光圈202進(jìn)行的曝光控制。
圖17是本實(shí)施例的靜止圖像攝像時(shí)曝光控制的情況。圖中的各符號已在第6實(shí)施例中進(jìn)行了說明。但是，假定V41表示動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量。在本實(shí)施例中，為了縮短靜止圖像攝像時(shí)(場43)的曝光時(shí)間，動(dòng)圖像攝像時(shí)(場41，42)的曝光控制是通過使光圈202打開、利用電子快門速度控制信號211增減TS的期間來進(jìn)行曝光控制的。但是，當(dāng)為了獲得合適的曝光控制需要超過電子快門速度控制信號211的控制范圍的控制量時(shí)，就使光圈202向閉鎖方向轉(zhuǎn)移。
在微處理器的ROM內(nèi)，存儲(chǔ)著表示與從光圈202的各種光圈值到光圈202閉鎖為止的時(shí)間對應(yīng)的光圈202的開口面積變化的數(shù)據(jù)。以后，將與該時(shí)間對應(yīng)的光圈202的開口面積的變化數(shù)據(jù)稱為光圈202的閉動(dòng)作特性數(shù)據(jù)。
這里，當(dāng)微處理器209檢測到在場42的t41按動(dòng)了釋放按鈕208時(shí)，先根據(jù)光圈值控制信號210和電子快門速度控制信號211的信息計(jì)算現(xiàn)在的曝光量。
然后，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果和光圈202的閉動(dòng)作特性數(shù)據(jù)計(jì)算以使靜止圖像攝像時(shí)的曝光量成為動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量的n倍的光圈202的閉鎖開始時(shí)刻和利用電子快門速度控制信號211進(jìn)行的電荷清除期間。
在以下的實(shí)施例中，取n＝1，即，進(jìn)行使靜止圖像攝像時(shí)的曝光量與動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量相同的曝光控制。當(dāng)然，最好是n＝2。
微處理器209根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，使用電子快門速度控制信號211在場42期間對電子快門控制電路206設(shè)定快門速度。并且，微處理器209與場43同步地在t42時(shí)刻向光圈驅(qū)動(dòng)電路205輸出閉鎖光圈202的命令(以后，稱為光圈閉鎖命令)。光圈202根據(jù)該命令開始向閉鎖方向移動(dòng)。在場43中，僅在場42已設(shè)定的期間內(nèi)進(jìn)行從攝像器件203的像素上消除電荷，調(diào)節(jié)靜止圖像攝像的曝光時(shí)間。
結(jié)果，在本實(shí)施例中，動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量V41與靜止圖像攝像時(shí)的曝光量V42便相等。信號在光圈202閉鎖之后讀出，并通過信號處理電路204輸出。
如上所述，按照本實(shí)施例，由于因打開光圈202而利用電子快門速度控制信號211優(yōu)先使用電子快門來進(jìn)行曝光控制，所以，可以縮短靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間。結(jié)果，使用這樣簡便的攝像裝置便可提供抑制了分辨率降低的靜止圖像和動(dòng)圖像。另外，因?yàn)榧热徊恍枰蜷_光圈202的動(dòng)作，所以，可以縮短從按動(dòng)釋放按鈕208開始到對靜止圖像進(jìn)行攝像為止的時(shí)間滯后。
第8實(shí)施例下面，參照圖18、圖20、圖21和圖22說明本發(fā)明的第8實(shí)施例。攝像裝置的結(jié)構(gòu)與第7實(shí)施例一樣，如圖18所示。
圖20是本實(shí)施例的動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制特性圖。圖中，縱軸表示光圈值，橫軸表示電子快門速度。圖20的曝光控制特性是根據(jù)照度自動(dòng)地控制和設(shè)定光圈值和電子快門速度的所謂程序AE(AutoExposure自動(dòng)曝光)在圖20所示的例子中，是將光圈值固定在打開狀態(tài)(用Fopen表示)下利用電子快門進(jìn)行曝光控制，當(dāng)電子快門速度達(dá)到S1時(shí)，使光圈值轉(zhuǎn)移為Fa，當(dāng)照度進(jìn)一步上升，電子快門速度到達(dá)S3時(shí)，使光圈值轉(zhuǎn)移為Fmax。同樣，當(dāng)照度降低時(shí)，則在S2和S4時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。這時(shí)，動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制便優(yōu)先使用電子快門。但是，與圖19不同，即使在電子快門速度控制信號211的控制范圍內(nèi)也使光圈值轉(zhuǎn)移。進(jìn)行這樣的曝光控制是為了不致使靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間太短。
在圖20的例子中，設(shè)光圈值的最小值(光圈打開最大的狀態(tài))為Fopen，最大的光圈值為Fmax，將其中間所能取的光圈值設(shè)定為Fa，但是，可以在Fopen與Fmax之間設(shè)定2個(gè)以上的離散的光圈值。
假定已使靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間縮短，則在光圈值剛閉鎖之前進(jìn)行電荷的清除。所以，光圈值有效的曝光期間即電子快門從電荷清除結(jié)束的時(shí)刻到光圈202的閉鎖時(shí)刻為止的時(shí)間(稱為電子快門速度)變短，從而使用圖9所示的光圈202的閉鎖特性曲線的急劇變化的部分。
即，在光圈202的閉鎖動(dòng)作開始之后，隨著時(shí)間的經(jīng)過，光圈202的開口面積減小，但是如前所述，由于光圈開口部的面積隨著變小而加速度地急劇減小，所以，光圈202的閉動(dòng)作的微小響應(yīng)的延遲等都會(huì)對曝光量的誤差產(chǎn)生很大的影響。因此，照度越高，快門時(shí)間越短時(shí)，越容易受光圈202的閉動(dòng)作在時(shí)間上的偏離以及光圈202的閉動(dòng)作的動(dòng)作速度偏差等影響。
該狀態(tài)示于圖21。圖中，10a表示正常的閉鎖動(dòng)作的軌跡，當(dāng)如10d所示的那樣閉鎖動(dòng)作有延遲時(shí)，就會(huì)如10b所示的那樣形成曝光過度，由于姿勢差別等引起光圈的摩擦的變化，致使如10c所示的那樣提前閉鎖時(shí)，就會(huì)造成曝光不足。這些偏差很難預(yù)測。
因此，為了減少光圈202的閉鎖動(dòng)作造成的誤差并且成為很高速的快門從而可以得到合適的曝光時(shí)間，靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間必須利用光圈值控制信號210和電子快門速度控制信號211進(jìn)行曝光控制。
圖22是本實(shí)施例的靜止圖像攝像時(shí)曝光控制的情況。在本實(shí)施例中，使用和第6實(shí)施例使用的光圈一樣的光圈，在動(dòng)圖像攝像時(shí)使用光圈202和電子快門進(jìn)行曝光控制。
在圖22中，縱軸為開口面積S，橫軸為時(shí)間t。81，82，83表示各場，V81，V82分別表示動(dòng)圖像攝像時(shí)和靜止圖像攝像時(shí)的曝光量。t81，t82表示各種控制處理的時(shí)刻。TS81～TS83表示利用電子快門清除信號電荷的期間。在本實(shí)施例中，為了縮短靜止圖像攝像時(shí)(場83)的曝光時(shí)間，動(dòng)圖像攝像時(shí)(場81，82)的曝光控制根據(jù)照度如圖20所示的那樣進(jìn)行電子快門速度與光圈值的組合。
這里，當(dāng)微處理器209檢測到在場82的t81時(shí)刻按動(dòng)了釋放按鈕208時(shí)，先根據(jù)光圈控制信號210和電子快門控制信號221計(jì)算現(xiàn)在的曝光量，然后，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果和光圈202的閉動(dòng)作特性數(shù)據(jù)計(jì)算以使靜止圖像攝像時(shí)的曝光量與動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量相等的光圈202的開始閉鎖時(shí)刻和利用電子快門控制信號211進(jìn)行的電荷清除結(jié)束的時(shí)刻。
微處理器209利用電子快門控制信號211在場82的時(shí)間內(nèi)對電子快門控制電路206設(shè)定上述計(jì)算結(jié)果的電子快門速度。并且，在場83的起始時(shí)刻即t82，微處理器209向光圈驅(qū)動(dòng)電路205輸出光圈閉鎖命令。根據(jù)該命令，光圈202從與動(dòng)圖像攝像時(shí)相同的光圈值開始向閉鎖方向移動(dòng)。在場83中，僅在場82設(shè)定的期間內(nèi)進(jìn)行電荷的清除，調(diào)整靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間。結(jié)果，在本實(shí)施例中，動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量V81便與靜止圖像攝像時(shí)的曝光量V82相等。信號在光圈202閉鎖之后讀出，并經(jīng)過信號處理電路204而輸出。
如上所述，按照本實(shí)施例，在動(dòng)圖像攝像時(shí)，隨著照度升高使光圈202向閉鎖方向轉(zhuǎn)移，利用電子快門速度控制信號211進(jìn)行曝光控制，所以，可以縮短靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間，并且可以減少曝光量的誤差。
第9實(shí)施例下面，參照圖18，圖23說明本發(fā)明的第9實(shí)施例。攝像裝置的結(jié)構(gòu)和第7、第8實(shí)施例一樣，如圖18所示。
圖23是本實(shí)施例的曝光控制的情況?？v軸為開口面積S，橫軸為時(shí)間t。51～56表示各場，V51，V52分別表示動(dòng)圖像攝像時(shí)和靜止圖像攝像時(shí)的曝光量。t51，t52，t53表示各種控制處理的時(shí)刻。TS53～TS56表示利用電子快門清除信號電荷的期間。場51，52為動(dòng)圖像攝像期間，場53～55為靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間。但是，該靜止圖像攝像準(zhǔn)備期間仍繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)圖像攝像。場56為靜止圖像攝像期間。動(dòng)圖像攝像時(shí)輸出電荷清除脈沖，以使曝光時(shí)間成為場周期，并利用光圈202限制光量。在本實(shí)施例中，使用和在第6實(shí)施例中使用的光圈相同的光圈。
在上述第7實(shí)施例中，以縮短靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間為目的，在動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制中，將光圈202維持在打開附近，優(yōu)先使電子快門動(dòng)作。但是，這樣的曝光控制方法存在如下缺點(diǎn)①由于使光圈在打開附近進(jìn)行使用，所以，不能提高景深；②由于進(jìn)行優(yōu)先使用電子快門的曝光控制，所以，在熒光燈下由于圖像信號的場頻率與電源頻率不同而發(fā)生閃爍，特別是使用高速的電子快門時(shí)，閃爍將更為加劇，所以，對動(dòng)圖像的攝像很不利。
因此，在本實(shí)施例中，為了解決上述問題，動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制是將電子快門速度維持為低速使光圈202優(yōu)先動(dòng)作的。這樣，便可進(jìn)行與家庭用的攝像機(jī)一樣的動(dòng)圖像攝像。
下面，說明靜止圖像攝像時(shí)的曝光控制。在進(jìn)行動(dòng)圖像攝像的過程中當(dāng)檢測到在圖23的t51時(shí)刻按動(dòng)了釋放按鈕208時(shí)，微處理器209先根據(jù)光圈值控制信號210和電子快門速度控制信號211計(jì)算現(xiàn)在的曝光量。然后，微處理器209根據(jù)現(xiàn)在的光圈值通過計(jì)算求出到使光圈202打開為止的時(shí)間和光圈202的轉(zhuǎn)移量。并且，微處理器209根據(jù)通過計(jì)算得到的上述曝光量和在下一場53內(nèi)光圈202的轉(zhuǎn)移量等求場53的電子快門速度，并利用電子快門速度控制信號211在場52的時(shí)間內(nèi)對電子快門控制電路206設(shè)定計(jì)算結(jié)果的電子快門速度。
在場53，54內(nèi)，和場52的情況一樣，根據(jù)該場的曝光量和光圈202的轉(zhuǎn)移量計(jì)算下一場中的電子快門速度，并對電子快門控制電路206進(jìn)行設(shè)定。光圈202經(jīng)過場53，54，55的3場期間后逐漸地向打開一側(cè)轉(zhuǎn)移。當(dāng)微處理器209在t52檢測到光圈202已成為打開狀態(tài)時(shí)，先根據(jù)現(xiàn)在的光圈值控制信號210和電子快門速度控制信號211計(jì)算現(xiàn)在的曝光量，并根據(jù)該計(jì)算結(jié)果和光圈202的閉動(dòng)作特性數(shù)據(jù)計(jì)算使靜止圖像攝像時(shí)的曝光量與動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量相等的光圈202的閉鎖開始時(shí)刻和利用電子快門控制信號211進(jìn)行的電荷清除結(jié)束時(shí)刻。
微處理器209利用電子快門速度控制信號211在場55的時(shí)間內(nèi)對電子快門控制電路206設(shè)定上述計(jì)算結(jié)果。并且，在場56的起始時(shí)刻t53微處理器209向光圈驅(qū)動(dòng)電路205輸出光圈閉鎖命令，光圈202開始向閉鎖方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在場56中，僅在場55設(shè)定的期間內(nèi)進(jìn)行信號電荷清除，調(diào)整曝光時(shí)間。結(jié)果，在本實(shí)施例中，便可使動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量V51與靜止圖像攝像時(shí)的曝光量V52相等。信號在光圈閉鎖之后讀出，并經(jīng)過信號處理電路204而輸出。
如上所述，按照本實(shí)施例，在發(fā)出靜止圖像攝像命令后，在一旦使光圈202向打開一側(cè)轉(zhuǎn)移的同時(shí)，控制電子快門速度以使其成為與動(dòng)圖像攝像時(shí)相同的曝光量，所以，在使光圈202向打開一側(cè)轉(zhuǎn)移的中間也可以維持合適的曝光狀態(tài)。另外，在發(fā)出靜止圖像攝像命令之后，使光圈202向打開方向移動(dòng)，然后進(jìn)行靜止圖像攝像，所以，可以使靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間縮短化與動(dòng)圖像攝像時(shí)優(yōu)先使光圈202動(dòng)作的曝光控制同時(shí)滿足。
然后，說明本實(shí)施例的變形例子。在上述第9實(shí)施例中，若在t51按動(dòng)了釋放按鈕208，則微處理器209將其識別為靜止圖像攝像命令，并在光圈202成為打開狀態(tài)后自動(dòng)地進(jìn)行靜止圖像攝像，但是，也可以將其識別為靜止圖像攝像準(zhǔn)備命令。這時(shí)，和上述第9實(shí)施例一樣，在一度使光圈202向打開一側(cè)轉(zhuǎn)移的同時(shí)，更新電子快門速度，并在光圈202成為打開或打開附近的狀態(tài)時(shí)等待靜止圖像攝像命令。這時(shí)，也可以使用發(fā)光二極管及液晶等顯示元件對攝影者顯示靜止圖像攝像已準(zhǔn)備就緒。等待靜止圖像攝像命令、將光圈202維持在打開或打開附近利用電子快門進(jìn)行曝光控制的狀態(tài)是與第7實(shí)施例等效的狀態(tài)。以后，當(dāng)再次按動(dòng)了釋放按鈕208時(shí)，就當(dāng)作發(fā)出了靜止圖像攝像命令以便與第7實(shí)施例一樣進(jìn)行靜止圖像攝像。
在第9實(shí)施例的變形例中，是利用釋放按鈕208發(fā)出靜止圖像攝像準(zhǔn)備命令和靜止圖像攝像命令的，但是，既可以是從外部向攝像裝置發(fā)出命令的多個(gè)按鈕或裝置，也可以是設(shè)在攝像裝置上的靜止圖像攝像準(zhǔn)備命令用的按鈕和釋放按鈕208。另外，發(fā)出靜止圖像攝像準(zhǔn)備命令的按鈕乃至裝置，通過按動(dòng)動(dòng)作，還可以作為使動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制方法為將電子快門速度維持為低速使光圈202優(yōu)先動(dòng)作而進(jìn)行曝光控制或者為將光圈202設(shè)在打開附近使電子快門優(yōu)先動(dòng)作而進(jìn)行曝光控制的選擇開關(guān)使用。
如上所述，按照第9實(shí)施例的變形例子，在發(fā)出靜止圖像攝像準(zhǔn)備命令后，在使光圈202一度向打開一側(cè)轉(zhuǎn)移的同時(shí)，更新電子快門速度，所以，可以使靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間縮短化與動(dòng)圖像攝像時(shí)使光圈202優(yōu)先動(dòng)作的曝光控制同時(shí)滿足，結(jié)果，使用簡便的曝光系統(tǒng)便可提供動(dòng)圖像和靜止圖像。
第10實(shí)施例下面，說明本發(fā)明的第10實(shí)施例。在使用同時(shí)進(jìn)行電荷的積蓄和讀出的CCD攝像裝置中，在掃描期間進(jìn)行電荷的清除時(shí)，由于對圖像信號有影響，所以，通常的方法是僅在回掃線期間內(nèi)進(jìn)行電荷的清除。這是因?yàn)?，若在回掃線期間以外即圖像在監(jiān)視器上顯示的期間內(nèi)進(jìn)行電荷的清除時(shí)，則該清除用脈沖的影響也容易在監(jiān)視器上出現(xiàn)，損壞畫面質(zhì)量。
因此，在上述各實(shí)施例中，雖然未特別說明，但是，都是將電荷的清除放在回掃線期間內(nèi)進(jìn)行的。但是，如果沒有這樣的弊端，則可在任何時(shí)刻進(jìn)行清除。例如，由于靜止圖像攝像時(shí)的圖像讀出與電荷的清除的時(shí)間完全不同，所以，顯然靜止圖像攝像時(shí)的電荷的清除可以在回掃線期間乃至掃描期間進(jìn)行。這樣，便可精細(xì)地調(diào)節(jié)靜止圖像攝像時(shí)的曝光時(shí)間。
這在攝像器件使用行間式CCD時(shí)，動(dòng)圖像時(shí)的電子快門動(dòng)作對于快門的打開動(dòng)作即開放動(dòng)作，利用泄漏作用在水平回掃線期間內(nèi)進(jìn)行電荷的清除；對于快門的關(guān)閉動(dòng)作即閉合動(dòng)作，在不產(chǎn)生圖像輸出的垂直回掃線期間內(nèi)使用將電荷從像素向垂直CCD傳送的傳送門進(jìn)行電荷的清除，從而精細(xì)地調(diào)整快門時(shí)間。另一方面，靜止圖像攝像時(shí)的電子快門動(dòng)作在任意的時(shí)刻利用泄漏作用進(jìn)行打開動(dòng)作，利用光圈的閉鎖進(jìn)行閉合動(dòng)作，從而精細(xì)地調(diào)整快門時(shí)間。
這樣，不論是動(dòng)圖像時(shí)還是靜止圖像時(shí)都可以進(jìn)行精密的快門時(shí)間控制。當(dāng)然，調(diào)整光圈的閉鎖時(shí)刻也可以獲得同樣的效果。
第11實(shí)施例下面，參照圖21、圖24和圖25說明本發(fā)明的第11實(shí)施例。圖24是本實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖中，對于與圖18相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)以相同的符號，為了避免重復(fù)，省略其說明。圖24的結(jié)構(gòu)用于上述第7、第8和第9實(shí)施例以外的各實(shí)施例，根據(jù)不同情況也可以應(yīng)用于第7、第8和第9實(shí)施例。
在圖24中，301是用于檢測光圈202的變化的光圈檢測電路，314是從光圈檢測電路301輸出的光圈檢測信號，輸送給微處理器309。
在光圈的閉鎖動(dòng)作過程中，如前面在圖21中說明的那樣，由于種種原因會(huì)在其閉鎖動(dòng)作中發(fā)生難于預(yù)料的偏差，從而造成曝光誤差。但是，只要知道了偏差的狀態(tài)即光圈的閉鎖過程中的狀態(tài)，就可以據(jù)此進(jìn)行修正，從而可以再現(xiàn)正確曝光(攝像)的靜止圖像。
圖25和圖21一樣，表示光圈的閉鎖動(dòng)作，e0～e3表示各場，10e是表示啟動(dòng)光圈閉鎖開始的光圈閉鎖信號輸出時(shí)刻，V11表示從光圈閉鎖信號輸出時(shí)刻10e到光圈閉鎖為止的光圈開口面積的時(shí)間積分即曝光量。現(xiàn)在，為了簡單起見，對作為曝光量使用從光圈閉鎖開始到閉鎖為止的全部的情況進(jìn)行說明。
由于光圈的閉鎖動(dòng)作的偏差，曝光量V11的量也會(huì)發(fā)生誤差，但是，這個(gè)量本身直接反映在圖像信號的電平上，所以，檢測該曝光量V11后對靜止圖像攝像信號進(jìn)行修正。圖26是該修正處理的1個(gè)例子的流程圖。該圖的步驟12a表示從光圈閉鎖信號輸出時(shí)刻10e剛開始光圈閉鎖之后，利用光圈檢測電路301開始進(jìn)行曝光量V11的測量的處理。在步驟12b，直至光圈閉鎖結(jié)束為止一直測量光圈的曝光量。在光圈閉鎖結(jié)束之后，在步驟12c，根據(jù)測量的曝光量V11求出曝光誤差，并據(jù)此對已攝像的圖像信號的電平進(jìn)行修正。即，由微處理器309對信號增益控制信號212進(jìn)行修正，在信號處理電路204中，改變攝像器件203的輸出信號，或者改變處理該信號后得到的圖像信號的放大量。
以上，是修正曝光量的基本處理，但是，對于實(shí)現(xiàn)這些處理的方式，還有各種方法。
作為光圈檢測電路301，可以根據(jù)從檢測光圈值的裝置輸出的光圈值算出開口面積，并通過對光圈閉鎖過程中的開口面積進(jìn)行積分而求出曝光量V11，但是，下面，利用以下的第12、第13和第14實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明這些方式。
第12實(shí)施例作為本發(fā)明的第12實(shí)施例，下面，利用圖27說明曝光量V11的檢測方法。圖27和圖25一樣表示光圈的閉鎖動(dòng)作，具有與圖25意義相同的內(nèi)容標(biāo)以相同的符號。如圖所示，假定在場e1內(nèi)光圈進(jìn)行閉鎖。
作為曝光量V11的檢測的1個(gè)方法，以用E11～E14表示的時(shí)刻將圖27的場e1分為n個(gè)期間，求出各時(shí)刻光圈的開口面積，通過求出各開口面積的總和便可求出曝光量V11。
另外，光圈的閉鎖特性多數(shù)情況只是由于閉鎖時(shí)刻的位置的不同而引起閉鎖的特性曲線本身僅在時(shí)間方向延伸，所以，也可以檢測由13a表示的閉鎖時(shí)刻后推算出曝光量V11。這時(shí)，假定檢測的閉鎖時(shí)刻13a與微處理器309中存儲(chǔ)的閉動(dòng)作特性數(shù)據(jù)的值變化了某一數(shù)量例如a％，由于曝光量V11的圖形只是沿時(shí)間軸方向延伸了該變化量，所以，表示曝光量V11的面積變化了a％，閉鎖時(shí)刻13a的變化量與曝光量V11的變化量對應(yīng)起來了。因此，由此可知，這時(shí)，可以只通過以檢測的閉鎖時(shí)刻13a的變化比例對攝像信號進(jìn)行修正就行了。
另外，也可以根據(jù)特定時(shí)刻的光圈值，例如檢出E14時(shí)刻的光圈值(光圈開口面積S13)來推算閉鎖時(shí)刻13a和曝光量V11。
作為光圈值的檢測方法，例如如前面所述的那樣當(dāng)采用表頭式的光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，可以在表頭上裝配磁阻元件等并根據(jù)其輸出檢測光圈驅(qū)動(dòng)量，然后根據(jù)該光圈檢測值利用上述方法求出曝光量V11。
第13實(shí)施例下面，作為本發(fā)明的第13實(shí)施例，利用圖24說明求出曝光量V11后的信號的修正方法的1個(gè)例子。
本實(shí)施例是利用信號增益控制信號212進(jìn)行信號的修正，首先，由微處理器309設(shè)定過渡的信號增益，以使不論曝光量V11的偏差出現(xiàn)在正方向還是負(fù)方向都可以吸收掉。接著，進(jìn)行靜止圖像攝像，并由微處理器309檢測曝光量V11。然后，計(jì)算檢測的結(jié)果與通常的曝光量變化了多少，并利用信號增益控制信號212改變增益，以使微處理器309對該變化進(jìn)行修正。改變增益之后，只要從攝像器件203讀出攝像信號，便可在輸出端子207得到正確曝光的靜止圖像信號。
即，如果曝光量V11過大，便使增益減小，如果曝光量V11過小，就使增益增大，以此進(jìn)行曝光量的偏差的修正。
第14實(shí)施例下面，參照圖28和表1說明本發(fā)明的第14實(shí)施例。本實(shí)施例是上述情況以外的其他曝光量的修正方法的1個(gè)例子。圖28表示與圖25相同的光圈的閉鎖動(dòng)作，具有和圖25相同意義的內(nèi)容標(biāo)以相同的符號。與圖25不同的是示出了所需要的曝光量比圖25的情況少的情況、即光圈202的閉鎖開始之后進(jìn)行攝像器件203的像素的電荷清除的情況的例子。
在圖28中，V141是對某一被拍攝體進(jìn)行攝像時(shí)動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光量；VX是對同一被拍攝體用于靜止圖像攝像的曝光量，這時(shí)，假定是可以得到與動(dòng)圖像攝像相同曝光量的合適的曝光量。TS141，TS142分別是對動(dòng)圖像進(jìn)行攝像時(shí)攝像器件的電荷清除期間(時(shí)間)和靜止圖像攝像時(shí)攝像器件的電荷清除期間(時(shí)間)。SV是動(dòng)圖像攝像時(shí)光圈202的開口面積，例如假定以在圖20中所示的Fa進(jìn)行動(dòng)作。
如圖17所示的那樣在光圈的閉鎖過程中進(jìn)行電荷的清除時(shí)，有時(shí)使用圖25所示的簡便的修正方法不能保證修正的精度。因此，采用進(jìn)一步詳細(xì)修正光圈202的閉動(dòng)作特性數(shù)據(jù)而進(jìn)行修正的方法。表1示出了閉動(dòng)作特性數(shù)據(jù)的1個(gè)例子。
〔表1〕

在表1中，利用以光圈值和曝光量為參量時(shí)的攝像器件的電荷清除時(shí)間TS、到用圖28的SC表示的光圈閉鎖時(shí)刻為止的光圈閉鎖時(shí)間SC和修正量E的數(shù)據(jù)列表示光圈的閉鎖動(dòng)作中曝光量的特性。修正量E是表示光圈閉鎖時(shí)間變化時(shí)曝光量的變化的量，根據(jù)該量進(jìn)行曝光量的修正。這些數(shù)據(jù)列通過預(yù)先對特定的被拍攝體等進(jìn)行測量而作成。
微處理器309的控制，首先根據(jù)動(dòng)圖像攝像的光圈值(這里，假定為SV2)和曝光量確定靜止圖像攝像的曝光量(這里，假定為VX22)，并根據(jù)該值求出清除時(shí)間TS22和光圈閉鎖時(shí)間SC22，便可確定攝像器件的驅(qū)動(dòng)條件。根據(jù)該條件進(jìn)行用于靜止圖像攝像的光圈的閉鎖動(dòng)作及攝像器件的電荷清除動(dòng)作等的驅(qū)動(dòng)控制。
同時(shí)，利用上述方法推算光圈的閉鎖時(shí)刻(圖27的13a)，并檢測光圈閉鎖時(shí)間。然后，求該檢測結(jié)果與光圈閉鎖時(shí)間SC22的變化，根據(jù)這些和修正量E22計(jì)算實(shí)際的修正量。當(dāng)使修正近似線性時(shí)，只要在作成數(shù)據(jù)列時(shí)把修正量作為相對于光圈閉鎖時(shí)間的單位時(shí)間的變化的曝光量的變化比例來定義和生成，就可以利用光圈閉鎖時(shí)間的變化量與修正量之積得到靜止圖像的修正比例，所以，便可據(jù)此利用上述方法進(jìn)行曝光量的修正。
第15實(shí)施例
下面，利用圖29說明本發(fā)明的第15實(shí)施例。本實(shí)施例是和前面利用圖20說明的第8實(shí)施例有相同的程序AE的另一實(shí)施例。圖29是動(dòng)圖像攝像時(shí)的曝光控制特性，縱軸表示光圈值，橫軸表示電子快門速度，根據(jù)照度控制和設(shè)定光圈值和電子快門速度。
在第8實(shí)施例中，是使快門速度不太高，但是，即使如此，有時(shí)在高照度下逐漸地提高快門速度難于獲得曝光精度。
另外，當(dāng)光圈從光圈直徑小的位置開始進(jìn)行閉鎖動(dòng)作時(shí)，光圈閉鎖時(shí)間短，不增長電荷的清除時(shí)間也可以提高靜止圖像的快門速度，因此，靜止圖像攝像的偏差在限度以內(nèi)，并且對于各光圈值存在可以獲得所需要的快門速度的靜止圖像攝像的快門速度范圍。這樣的對于各光圈值的動(dòng)圖像攝像的特性的1個(gè)例子示于圖29。
即，變成這樣的特性例子，當(dāng)光圈值增大到某種程度時(shí)，即使僅在光圈的閉鎖時(shí)間內(nèi)也可以確保最低的快門速度，另外，由于在高速一側(cè)使用光圈的開口徑小的部分，所以，難于提高快門速度的特性。
當(dāng)然，為了設(shè)計(jì)在該最佳條件下設(shè)定的程序路線圖，也可以在確定光圈的閉鎖動(dòng)作特性等各部分的設(shè)計(jì)事項(xiàng)后最后進(jìn)行確定。
上述程序路線圖是毫不勉強(qiáng)并且以獲得適度的高速快門速度為目的而設(shè)計(jì)的，但是，除此之外，還有應(yīng)根據(jù)照明條件等需要進(jìn)一步考慮的問題。這就是例如在熒光燈等照明光發(fā)生閃動(dòng)的情況下使電子快門速度為高速時(shí)，由于受動(dòng)圖像攝像的曝光時(shí)刻和曝光時(shí)間以及照明光的照明時(shí)刻和時(shí)間的影響在動(dòng)圖像輸出中發(fā)生閃爍。
例如，在歐洲供給熒光燈的電源的頻率是50Hz，并且當(dāng)本發(fā)明的攝像裝置為NTSC制式時(shí)，熒光燈的閃動(dòng)頻率為100Hz，另外，動(dòng)圖像輸出的場畫面的頻率為60Hz，所以，將發(fā)生為100與60的最大公約數(shù)即20Hz的閃爍，這是大家所熟知的。而且，如果積蓄時(shí)間變短，該閃爍則更大。
另外，在美國使用時(shí)，供給熒光燈的電源的頻率為60Hz，其閃動(dòng)頻率為120Hz，所以，通常不發(fā)生閃爍。
但是，當(dāng)動(dòng)圖像的電子快門速度提高而積蓄時(shí)間變短時(shí)，嚴(yán)格地說，場畫面的頻率與電源的頻率不同，所以，在攝像畫面上仍然重疊有閃爍成分。
雖然這種閃爍在靜止圖像上不出現(xiàn)，但是由于在靜止圖像以前攝像的動(dòng)圖像上出現(xiàn)，這對于攝像裝置的輸出圖像的畫面質(zhì)量來說是難以容忍的，所以應(yīng)該抑制掉。
根據(jù)這一觀點(diǎn)而構(gòu)成的攝像裝置的一個(gè)實(shí)施例的特性圖示于圖30。
該圖是程序路線圖，與圖29的程序路線圖相比，其特征是電子快門速度是以ssf為中心進(jìn)行設(shè)定的。當(dāng)熒光燈的電源頻率為50Hz、并且是攝像裝置為NTSC制式的動(dòng)圖像輸出時(shí)，雖然會(huì)發(fā)生15Hz的閃爍，但是，由于熒光燈的閃動(dòng)頻率為100Hz，所以，若使攝像器件203的積蓄時(shí)間為1/100秒，則每場的曝光量相同，從而可以抑制閃爍。該時(shí)間就是電子快門速度ssf。如果按照圖30的程序路線圖進(jìn)行控制，則電子快門速度隨被拍攝體的照度變化而變化。當(dāng)恰好成為ssf時(shí)，便可抑制閃爍，雖然隨著偏離該ssf而發(fā)生閃爍，但是，通過將偏離的量抑制到很小，便可抑制閃爍的發(fā)生量。
S1″與S2″的間隔也隨光圈的間隔究竟如何而定，但是，當(dāng)光圈變化1擋時(shí)，取S1″為1/50，取S2″為1/100，最好設(shè)定為小于0.015秒。
如果將間隔設(shè)定得較短，雖然可充分抑制閃爍，但是，必須將光圈的設(shè)定值進(jìn)一步增大為Fc，F(xiàn)d，...，所以，必須與考慮閃爍折衷地進(jìn)行設(shè)計(jì)。
根據(jù)圖30的程序路線圖進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)，電子快門速度慢，所以，靜止圖像的快門速度也不升高。
因此，由圖24的微處理器309判斷輸入微處理器309的信號量信息213是否發(fā)生周期性地變化的閃爍，如果不發(fā)生閃爍時(shí)使用圖29的程序路線圖進(jìn)行控制，當(dāng)發(fā)生閃爍時(shí)，使用圖30的程序路線圖進(jìn)行控制，則可不論在什么樣的照明條件下都可以獲得適度的快門速度的靜止圖像。
在這2個(gè)程序路線圖中，在特定的照度下，使用各程序路線圖確定特定的光圈值，所以，切換程序路線圖時(shí)，逐漸地改變光圈值以使之達(dá)到該光圈值，如果同時(shí)改變電子快門速度以使曝光量不變化，則可抑制畫面伴隨程序路線圖的切換而出現(xiàn)的紊亂。
另外，在熒光燈下，一旦利用圖30的程序路線圖進(jìn)行了控制，由于在攝像器件203輸出的信號中沒有閃爍成分，所以，難于判斷是不是由被拍攝體的照明引起的發(fā)生閃爍的狀況。
通常，多數(shù)情況開始都是在室內(nèi)或在室外進(jìn)行攝像的，所以，先根據(jù)圖29的程序路線圖開始控制之后，如果檢測到了閃爍，然后就切換為利用圖30的程序路線圖的控制，繼續(xù)進(jìn)行攝像，只要抑制了閃爍就行。
為了實(shí)現(xiàn)高性能化，一旦進(jìn)入了圖30的控制之后，就不必考慮抑制由于照明的變化等引起的閃爍，當(dāng)然，也可以再次利用圖29的程序路線圖進(jìn)行控制，以獲得更高速的快門速度的靜止圖像。
這時(shí)，必須可靠地進(jìn)行是否處于發(fā)生了閃爍的狀態(tài)的檢測。作為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一個(gè)實(shí)施例，有如下方法，即另外設(shè)置用于檢測照明光的周期性變化的傳感器，并讀入微處理器309內(nèi)，判斷是否為閃爍發(fā)生的狀況，并據(jù)此改變程序路線圖。
作為另一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)一旦進(jìn)入了利用圖30的程序路線圖進(jìn)行的控制時(shí)，將快門速度從ssf略改變一些，這時(shí)，可以根據(jù)是否檢測到了閃爍成分來判別照明光是否具有發(fā)生閃爍的條件。
這時(shí)，在程序路線圖上當(dāng)電子快門速度偏離ssf時(shí)，可以只檢測有無閃爍，但是，當(dāng)電子快門速度接近ssf時(shí)，則必須有意識地改變電子快門速度。因此，只要在照明的亮度發(fā)生變化時(shí)或每隔一定時(shí)間檢測因有意識地改變該電子快門速度而引起的閃爍，就可以對動(dòng)圖像的輸出沒有太大影響。
當(dāng)然，也可以在信號處理電路204本身內(nèi)設(shè)置可變增益電路，當(dāng)信號量多時(shí)使增益減小，信號量少時(shí)使增益增大，以此來抵消閃爍。但是，當(dāng)電子快門速度升高，閃爍量增大時(shí)，用于抵消閃爍的增益的變化量也增大，這樣，將使S/N比降低。因此，利用電路進(jìn)行閃爍抵消時(shí)，必須控制電子快門速度，預(yù)先將閃爍的發(fā)生量壓低些。
另外，將上述圖29和圖30的程序路線圖組合的實(shí)施例也是可能的，該實(shí)施例示于圖31。
因?yàn)榫哂惺拱l(fā)生閃爍的周期性閃動(dòng)的照明為人工照明，多數(shù)情況下其照度不高，所以，當(dāng)達(dá)不到某種程度的照度時(shí)以抑制閃爍的電子快門速度ssf為中心進(jìn)行控制，當(dāng)大于該照度時(shí)以電子快門速度sst為中心進(jìn)行控制，據(jù)此以期獲得高速的快門速度的靜止圖像，就是這樣的程序路線圖的例子。
sst約為_秒。
sst必須是不致使手晃動(dòng)的這種程度的快門速度，隨透鏡的f值和攝像機(jī)的規(guī)格而變，例如，約為1/200秒。
以上，列舉了根據(jù)光圈優(yōu)先的曝光控制的程序路線圖的實(shí)施例，但是，并不限于此，也可以進(jìn)行與實(shí)現(xiàn)利用照相機(jī)等實(shí)施的所謂程序AE(AutoExposure自動(dòng)曝光)的程序路線圖相同的動(dòng)圖像的曝光控制。
但是，在本攝像裝置的靜止圖像攝像時(shí)，通過增大光圈閉鎖開始后的攝像器件203的清除時(shí)間、僅利用光圈202閉鎖之前的曝光來實(shí)現(xiàn)超高速快門，由于光圈閉鎖時(shí)間的偏差，因此是困難的，所以，如前所述，不能過分提高電子快門速度。因此，在本攝像裝置中，必須考慮對電子快門速度的限制，于是，不可能和照相機(jī)一樣自由地進(jìn)行程序AE的設(shè)定。
本攝像裝置的程序AE的程序路線圖的一個(gè)實(shí)施例示于圖32。圖中，從適時(shí)選擇的電子快門速度ssx到ssy，按圖中的路線圖設(shè)定的光圈和快門速度進(jìn)行曝光控制。
這時(shí)的靜止圖像的曝光控制和迄今說明過的控制方法相同，根據(jù)程序路線圖上的數(shù)個(gè)點(diǎn)的光圈值預(yù)先測量光圈閉鎖特性，然后，求出攝像器件203的清除時(shí)間并進(jìn)行控制，其他點(diǎn)的清除時(shí)間等可以利用根據(jù)內(nèi)插法求出的值進(jìn)行控制。
另外，檢測到閃爍時(shí)的程序AE的程序線路圖示于圖23。圖33和圖32的切換等控制與在圖30中說明過的方法相同，所以，省略詳細(xì)說明。
當(dāng)然，和圖31一樣，將圖32與圖33合成的實(shí)施例也是可能的，該實(shí)施例示于圖34。程序路線圖的設(shè)定目標(biāo)與圖31相同，省略詳細(xì)說明。
另外，也可以預(yù)先準(zhǔn)備好各種程序路線圖，由攝像者選擇使用，這時(shí)的程序路線圖的實(shí)施例示于圖35。圖中，從P0到P4表示各種程序路線圖，如果其中包括圖33的程序路線圖即P1，只選擇該P(yáng)1即可毫無困難地對靜止圖像進(jìn)行攝像，所以，可以提高使用的方便性。
以上，根據(jù)各實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是人們可在不超出本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)可以作種種變形。例如，曝光量的修正是利用信號處理電路的增益的控制進(jìn)行的，但是，也可以暫時(shí)記錄到存儲(chǔ)器等裝置內(nèi)，然后進(jìn)行修正。
另外，光圈的閉鎖開始時(shí)刻是在圖上的每個(gè)垂直同步信號的期間，但是，光圈的閉鎖開始時(shí)刻也可以取為在沒有攝像器件的電子快門的電荷清除時(shí)的信號從像素剛讀出之后的時(shí)刻。在行間式的CCD的例子中，則是在剛向垂直CCD傳送之后開始進(jìn)行光圈的閉鎖。
另外，在詳細(xì)說明的描述中，為了表示光圈的狀態(tài)，根據(jù)光圈的開口面積進(jìn)行了說明，但是，這是為了動(dòng)作的說明方便，選擇了容易理解的量，只要采用與曝光量對應(yīng)的量，即使使用光圈值本身進(jìn)行說明，對于進(jìn)行控制沒有任何問題。
另外，可以將本發(fā)明的各實(shí)施例適當(dāng)?shù)亟M合后進(jìn)行實(shí)施。
如上所述，按照本發(fā)明，使用在通用的攝像機(jī)上使用的光圈，可以實(shí)現(xiàn)能進(jìn)行動(dòng)圖像攝像和靜止圖像攝像的小型并且廉價(jià)的攝像裝置。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，其特征是，設(shè)有機(jī)械快門；固體攝像器件，在每個(gè)像素對入射光作光電轉(zhuǎn)換，同時(shí)，具有隨時(shí)清除在所述像素中作光電轉(zhuǎn)換的電荷的電子快門的功能；信號處理部，把在所述固體攝像器件中作光電轉(zhuǎn)換了的信息作為影像信號輸出；存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)在該機(jī)械快門的關(guān)閉中所需的時(shí)間信息；曝光控制部，使用在所述存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的所述機(jī)械快門關(guān)閉所需時(shí)間的信息，根據(jù)控制所述固體攝像器件的所述電子快門功能，確定靜止圖像攝影的開始曝光時(shí)間，利用所述機(jī)械快門的關(guān)閉確定靜止圖像攝影的結(jié)束曝光時(shí)間，進(jìn)行控制靜止圖像攝影的曝光時(shí)間控制。
全文摘要
與動(dòng)圖像攝像時(shí)每1場的曝光量相比，增大靜止圖像攝像時(shí)的曝光量。最好使后者為前者的2倍。進(jìn)行靜止圖像攝像時(shí)，將光圈閉鎖，同時(shí)，利用電子快門清除攝像器件的電荷，調(diào)節(jié)曝光量。當(dāng)在光圈的閉鎖動(dòng)作中產(chǎn)生誤差時(shí)，靜止圖像攝像時(shí)的曝光量就成為與設(shè)計(jì)值不同的值。根據(jù)曝光量的設(shè)計(jì)值與實(shí)測值之差，修正圖像信號的增益。進(jìn)行動(dòng)圖像攝像時(shí)，調(diào)節(jié)光圈和電子快門速度，特別是通過使電子快門速度成為1/100秒，防止在進(jìn)行室內(nèi)攝像時(shí)熒光燈引起的閃爍。
文檔編號H04N5/235GK1534370SQ20041000544
公開日2004年10月6日 申請日期1995年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月8日
發(fā)明者井浦則行, 倉重知行, 山本直樹, 今出宅哉, 嘉見博章, 戶高義弘, 哉, 弘, 樹, 章, 行 申請人:株式會(huì)社日立制作所