JPH01177779A - 露光時間制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、露光時間制御方法、さらに詳しくは、撮像素
子の駆動に係わる素子シャッタ機能を有した電子カメラ
の露光時間制御方法に関する。

［従来の技術］ 電子カメラにおけるシャッタとしては、ＣＣＤ。

ＭＯＳ等、電荷蓄積型の固体撮像素子の電荷蓄積時間（
撮像面の露光時間）を電子的に直接制御するようにした
素子シャッタと、銀塩フィルムカメラの場合と同様にメ
カニカルなシャッタ（以下、メカシャッタと略記する）
とがある。メカシャッタとしてはレンズ鏡筒内に設けら
れたロータリ式のレンズシャッタが用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、固体撮像素子の電荷蓄積時間の制御による素
子シャッタ機能では、１フイールド毎に記録を行うフィ
ールド記録は可能であるが、画質の点でこれよりも遥か
に優れている、２フイールド毎、すなわち、１フレーム
毎に記録を行うフレーム記録は不可能である。その理由
は、固体撮像素子においては、垂直シフトレジスタの段
数が１フイ一ルド分しか設けられていないので、第１゜
第２の２つのフィールドの光電変換部に電荷を蓄積して
も、これを同時に読み出すことができないからである。

したがって、第１のフィールドの電荷を読み出している
期間、第２のフィールドの電荷は光電変換部にあるので
、第２のフィールドの電荷がそれ以上蓄積されないよう
にメカシャッタにより光電変換部を遮光する必要がある
。

一方、メカシャッタでは任意の露光時間を設定すること
ができるが、このメカシャッタにおけるシャッタ駆動は
、電子カメラでは電気エネルギーを基としているので、
省電力化の点で素子シャッタより劣っており、また、シ
ャッタ閉じ指令が出ても機械的な遅れのために必然的に
余剰露光が生じてしまう。そして、シャッタ秒時が高速
であればあるほど、この余剰露光による露光誤差は大き
くなる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
応答速度が極めて速い素子シャッタの特徴を活用してメ
カシャッタの特性に対応した極めて精度の高い露光時間
制御方法を提供することを目的とする。

［課届を解決するための手段および作用］本発明の露光
時間制御方法は、撮像素子の素子シャッタ機能によりシ
ャッタ開のタイミングを制御し、かつメカシャッタによ
りシャッタ開のタイミングを制御する露光時間制御方法
であって、上記素子シャッタ機能のシャッタ開動作のタ
イミングを上記メカニカルシャッタの閉動作に係わる遅
延特性に対応させることにより、この遅延特性に起因す
る露光時間の誤差を補償するようにしたものである。

［実　施　例］ 第１図に本発明を適用した電子カメラの一実施例のシス
テム構成を示す。

電子カメラのボディ１に着脱自在な交換式のレンズ鏡筒
として、第１図においてボディ１に装着された状態で示
されている、メカシャッタ３を有するレンズ鏡筒２と、
第２図に示すようにメカシャッタを有しないレンズ鏡筒
２Ａとがある。いずれのレンズ鏡筒２，２Ａにも、それ
ぞれの電気回路には、絞り４，４Ａを駆動するための駆
動回路５．５Ａと、これら駆動回路５．５Ａとボディ１
側のシステムコントロール回路１０との信号の授受を行
うマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略記する）
６．６Ａと、絞り４，４Ａ等のレンズ情報を記憶したリ
ードオンリーメモリ（以下、ＲＯＭと略記する）７，７
Ａが組み込まれているが、前者のレンズ鏡筒２に関して
は、さらに、駆動回路５はメカシャッタ３をも駆動する
ものであり、またＲＯＭ７にはメカシャッタ３を保有し
ている旨の情報と、このレンズ鏡筒２毎に固有のメカシ
ャッタ３の最高速シャッタ秒時の情報と、後述するα値
の情報が記憶されている。

電子カメラのボディ１側には、マイコンからなるシステ
ムコントロール回路１０と、ＣＣＤ撮像索子１１と、同
撮像素子を駆動するパルス駆動回路を含むクロックパル
ス発生回路１２と、上記撮像素子１１の出力を信号処理
して映像信号とする映像回路１３と、この映像信号を磁
気ディスクに記録するドライブユニット１４とが設けら
れている。上記システムコントロール回路１０には７１
１１１光回路が含まれている。

この電子カメラでは、リアルタイムでｎ１光を行う、い
わゆるダイレクト測光が採用されていて、測光用光学系
は第３図に示すように構成されている。第３図において
は、メカシャッタ３を有するレンズ鏡筒２がボディ１に
装着されている状態であり、同レンズ鏡筒２を通った撮
影光はファインダ用ハーフミラ−１６で一部が反射され
観察光とされてミラー１７を経て撮影者に観察される。

上記ハーフミラ−１６を通った光はさらに測光用ハーフ
ミラ−１８を通ってＣＣＤ撮像素子１１に結像され、ハ
ーフミラ−１８で反射した光は集光レンズ１９で集光さ
れ測光素子２０に入射する。測光素子２０の出力はシス
テムコントロール回路１０内の測光回路に送られる。シ
ステムコントロール回路１０はＲＯＭ７のレンズ情報に
基づき、クロックパルス発生回路１２によってＣＣＤ撮
像素子１１を駆動制御するとともに、駆動回路５によっ
てメカシャッタ３および絞り４を制御する。

次に、上記電子カメラの動作を第４図に示すフローチャ
ートによって説明する。

まず、第１．３図において、図示されない電子カメラの
スイッチをオンにすると、ＲＯＭ７内にストアされてい
るレンズ情報がボディ１側のシステムコントロール回路
１０へ転送される。この場合のレンズ情報は、絞り情報
とメカシャッタ３を有している旨の情報と、このメカシ
ャッタ３の最高速シャッタ秒時情報と、後述するα値で
ある。

したがって、第１．３図では、メカシャッタ３を有した
レンズ鏡筒２が装着されているので、この場合は、メカ
シャッタ３による露光制御とＣＣＤ撮像素子１１の素子
シャッタ機能による露光制御とが可能であるので、この
電子カメラがフィールド記録モードに選択されているか
、若しくはフレーム記録モードに選択されているかがチ
エツクされる。

フィールド記録モードに選択されている場合には、ＣＣ
Ｄ撮像素子１１による素子シャッタ機能の最高速シャッ
タ秒時の情報を用いてシステムコントロール回路１０に
おいて７１１１１光演算がなされて絞り値が決定される
。そして、絞り値の決定後、システムコントロール回路
１０からの指令に基づき、ＣＣＤ撮像素子１１の電荷蓄
積を開始することにより露光開始が行われる。つまり、
メカシャッタ３は露光開始前も含めて平生は開いた状態
にあるので、露光開始は素子シャッタ機能によって行わ
れる。システムコントロール回路１０は露光開始と同時
に測光素子２０の出力を積分開始することによりダイレ
クト測光を行い、適正光量に達したら、その積分出力に
基づいてクロックパルス発生回路１２を制御してＣＣＤ
撮像索子１１の光電変換部の蓄積電荷を垂直シフトレジ
スタに転送して露光動作を終了する。つまり露光終了も
素子シャッタ機能により行われる。そして、この１フイ
一ルド分の蓄積電荷の信号は映像回路１３に送られ、映
像信号として処理された後、ドライブユニット１４に送
られてフィールド記録が行われる。

また、フレーム記録モードが選択されている場合には、
ＲＯＭ７にストアされたメカシャッタ３の最高速シャッ
タ秒時の情報を用いてシステムコントロール回路１０に
おいて測光演算がなされて絞り値が決定される。このＲ
ＯＭ７にストアされたメカシャッタ３の最高速シャッタ
秒時を用いて測光演算がなされるのは、このメカシャッ
タ３が常に素子シャッタの最高速シャッタ秒時と一致す
るとは限らず、また、交換する、レンズ鏡筒２毎に最高
速シャッタ秒時が異なるからである。そして、この場合
も、絞り値の決定後の露光開始は、システムコントロー
ル回路１０からの指令に基づいてＣＣＤ撮像素子１１の
電荷蓄積を開始する素子シャッタ機能によって行われる
。７１１ｊ光素子２０の出力の積分によりダイレクト７
１１１Ｊ光が行われ、適正光量に達したら、システムコ
ントロール回路１０は積分出力に基づいて駆動回路５を
制御してメカシャッタ３を閉じ、露光動作を終了する。

この後、ＣＣＤ撮像素子１１の２フイ一ルド分の光電変
換部の蓄積電荷の信号は映像回路１３に送られ、映像信
号として処理された後、ドライブユニット１４に送られ
てフレーム記録が行われる。

上記電子カメラのボディ１に、メカシャッタを有してい
ないレンズ鏡筒２Ａを装着した場合は、システムコント
ロール回路１０がＲＯＭ７Ａ内のレンズ情報を読み取る
と、同レンズ情報にはメカシャッタ３を有しているとい
う旨の情報がない（若しくはメカシャッタ３を有してい
ないという旨の情報がある）ので、この場合には、フィ
ールド記録モードのみが一義的に設定され、上述した素
子シャッタ機能による露光制御動作が全く同様に行われ
てフィールド記録が行われる。

このように、電子カメラのボディ１にメカシャッタ３を
有するレンズ鏡筒２が装着されたときは、フィールド記
録モードとフレーム記録モードとを選択することができ
、フレーム記録モードを選択した場合は、素子シャッタ
機能により露光開始のタイミングが制御され、メカシャ
ッタ閉動作によって撮像素子への入射光が現実に遮断さ
れて露光終了タイミングが制御されフレーム記録が行わ
れる。そして、この場合、ＲＯＭ７に記憶された最高速
シャッタ秒時のデータに基づいて電子カメラ側で測光演
算がなされるので、このレンズ鏡筒２のメカシャッタ３
に最適な露出制御が可能となる。

ところで、メカシャッタ３を用いると、上述したように
フレーム記録が可能となる反面、露光終了のタイミング
パルスが発生してから完全にシャッタが閉じてしまうま
でに送れ時間があるので、露光誤差を生ずることになる
。

このことについて以下に説明すると、例えば、第５図に
示すように、時刻ｔ　から時刻ｔ　までＯａ の期間Ｔがダイレクト測光によって適正露光量が得られ
る積分期間であるとすると、時刻ｔ。でシャッタ開指令
のパルスが発せられ、時刻ｔ　でシャッタ閉指令のパル
スが発せられることになる。

すると時刻１０のシャッタ開指令のパルスにより、不要
電荷の高速読み出しの転送モードがここで打ち切られて
、撮像素子１１の光電変換部での電荷蓄積が開始され素
子シャッタによる露光開始が行われる。そして、時刻ｔ
　のシャッタ閉指令のパルスにより、これまで開状態に
あったメカシャッタ３が閉じる。メカシャッタ３が閉じ
ることにより、撮像素子１１への光の入射が遮断される
ので、素子シャッタが閉切でいなくとも電荷蓄積が停止
することになる。しかし、メカシャッタ３が時刻１０で
閉指令パルスを受けてから完全に閉じる時刻ｔ　までに
時間（以下、閉じ時間とする）τを要するので、この閉
じ時間τに撮像素子１１へ入射する光量が余剰露光量と
なり、露光オーバになってしまう。つまり、撮像素子１
１への入射光レベルをλとすると、余剰露光量は、第５
図中に斜メカシャッタ３の閉じ時間τは同メカシャッタ
３に固有の値であり、したがって、シャッタ秒時が高速
になればなるほど露光誤差が大きくなる。また、撮像素
子１１のダイナミックレンジは狭いので、上記余剰露光
量を無視することができない。

そこで、ここでは、上記メカシャッタ３による余剰露光
量と等しい素子シャッタによる露光量を考える。素子シ
ャッタでは上述のようにシャッタ開指令パルスにより時
間遅れゼロで立上り、シャッタ閉指令パルス（転送パル
ス）により時間遅れゼロで立ち下るので、上記メカシャ
ッタ３による余剰露光量に等しい露光量を素子シャッタ
によって与える時間をαとすると、 であるので、この（１）式によりαの値が求められる。

このαの値は、レンズ鏡筒２のＲＯＭにおいて絞り４の
絞り値に応じて、また、同じ絞り値であってもレンズ鏡
筒２によっては絞りリングの位置が異なるので、レンズ
構成の異なるレンズ鏡筒２毎に異なった値に設定されて
いる。

本実施例では、以上のことを考慮して、メカシャッタ３
は露光誤差のない動作を行うようになっている。次に上
記露光誤差のないメカシャッタ３の動作によるフレーム
記録を、第６図に示すタイムチャートおよび第７図に示
すフローチャートを参照して説明する。

電子カメラのスイッチをオンにすると、ボディ１側のシ
ステムコントロール回路１０はレンズ鏡筒２内のＲＯＭ
７より各絞り値に応じたα値を受ける。この後、絞り優
先式ＡＥの場合はユーザの選択によりシャッタ優先式Ａ
Ｅ若しくはプログラムＡＥの場合は測光素子２０の出力
を演算することにより絞り値が決定される。この後レリ
ーズスイッチをオンにすると、決定された絞り値まで絞
り４が絞り込まれたのち、ダイレクト７１Ｐ１光による
積分が開始されるが、本実施例では、ダイレクトＡｐｌ
先による積分期間の開始時刻ｔ。よりも、上記（１）式
によって求められた、絞り値に応じたαの時１ｆ、’１
だけ待機した後に時刻ｔ１でシャッタ開指令パルスを発
生させて素子シャッタによる露光を開始させる。つまり
、時刻ｔ。で積分を開始しても、積分開始直後の光量λ
αは撮像素子１１に露光させないようにする。シャッタ
閉指令パルスについでは上記と同様にダイレクト測光に
よる積分動作が終了する時刻ｔ　で発生させるようにす
る。すると、時刻ｔ　でメカシャッタ３が閉じ始める。

この場合も、メカシャッタ３が完全に閉じるのはとなり
、これは、上記光量τα、すなわち、時刻ｔ　からαだ
け経過した時刻ｔｂで素子シャッタを閉じることに等し
いが、ダイレクト測光による積分開始直後の光量λαに
ついてはＣＣＤ撮像索子１１へ露光させないようにして
いるので、結果的には、禎分時間Ｔに等しい露光時間が
得られ、ＣＣＤ撮像素子１１に露光オーバとならない正
確な露光量が与えられる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、応答速度の極めて速
い素子シャッタの特徴を活用してメカシャッタの特性に
対応した精度の高い露光時間の制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の露出時間制御方法を適用した電子カ
メラの一実施例を示すシステム構成図、第２図は、上記
電子カメラのボディに装着されるレンズ鏡筒の一例の概
略図、 第３図は、上記第１図の電子カメラにおいてダイレクト
測光のための光学系を示したシステム構成図、 第４図は、上記第１図の電子カメラにおけるフィールド
記録とフレーム記録との記録モード選択動作を示したフ
ローチャート、 第５図は、フレーム記録におけるメカシャッタ動作によ
る露光誤差を説明量るタイムチャート、第６図は、上記
第５図に示した露光誤差をなくすようにしたフレーム記
録における動作のタイムチャート、 第′７図は、上記第６図に示したフレーム記録における
動作のフローチャートである。 １・・・・・・・・・・・・電子カメラのボディ２・・
・・・・・・・・・・レンズ鏡筒３・・・・・・・・・
・・・メカシャッタ７・・・・・・・・・・・・ＲＯＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子の素子シャッタ機能によりシャッタ開の
   タイミングを制御し、かつメカニカルシャッタによりシ
   ャッタ閉のタイミングを制御する露光時間制御方法であ
   って、 上記素子シャッタ機能のシャッタ開動作のタイミングを
   上記メカニカルシャッタの閉動作に係わる遅延特性に対
   応させることにより、この遅延特性に起因する露光時間
   の誤差を補償するようにした露光時間制御方法。