JPH02117275A

JPH02117275A - 電子スチルカメラ

Info

Publication number: JPH02117275A
Application number: JP63269477A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Ogura; 栄夫小倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1990-05-01
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3072517B2

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）本発明は電子スチルカメラ、特に、固体撮像素子を用い
た電子スチルカメラに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、ＣＣＤ　（電荷結合素子）、ＭＯＳ（金属酸化膜
半導体）等の固体撮像素子を用いた電子スチルカメラが
実用化されつつある。以下、図面に基づいて従来のこの
種の電子スチルカメラの一例について説明する。

第６図に、従来の電子スチルカメラの露出機槽の一例の
概略図を示す。１はＣＯＤ、３１は絞りシャッタで、不
図示のステップモータ等により開閉し、撮影前後は完全
に閉鎖されている。３２は測光素子であり、この測光素
子３２で測光して、絞りシャッタ３１の開閉タイミング
を決定する。

第７図は、上記露出機構でＪｅｔ影した時、ＣＣＤ　ｉ
上における露光ｆｌＢの時間的変化を表わした特性図の
一例である。

絞りシャッタ３１が遮光されている閉鎖状態から図示ａ
点で開き始め、ｂ点に至ると一転して閉じ始め、０点で
閉じ終る。直線ａ−ｂの傾きをｍ、直線ｂ−ｃの傾きを
ｎとすると、各傾きｍ。

ｎは絞りシャッタ５１の開閉速度（シャッタスピード）
に対応しており、例えば開閉速度が速くなると、傾きは
ｍ′、ｎ’　になり、逆に開閉スピードが遅くなると傾
きはｍ　　、ｎ″となって、ＣＣＤ　１への露出ｉＢが
変化することになる。さらに、各点ａ、ｂ、ｃの位置は
、−数的に機械的、電気的要因により、時間軸Ｔ方向へ
ばらつく傾向があり、これらがすべて誤差要因となって
、露出粒度を悪化させていた。

そこで、ＣＣＤ　１による出し直し測光を行うことによ
って、露出鯖度を向上させることが試みられている。第
８図に、この種のＣＣＤ出し直し測光を含んだ従来の電
子スチルカメラの露光動作シーケンスフローチャートの
一例を示す。

すなわち、ステップＳｌｌにおいて、撮影者がレリーズ
１をオンすると、外部測光素子３２によって外部測光を
行う（ステップ５１２）。この外部測光により得られた
情報で絞りシャッタの開閉のタイミングを決定し、ステ
ップＳ１３てのレリーズ２をオンで絞りシャッタ３１を
開閉し、ステップＳ１４でＣＣＤ　１に露光させる（“
露光１″）。つぎに、ステップＳ１５でＣＣＤ　１から
読出された情報を基に、絞りシャッタ３１開閉のタイミ
ングを演算／補正し、ステップＳ１６で再び絞りシャッ
タ３１を開閉させ（本露光、“露光２“）、ステップＳ
１７で露光を終了して、その映像情報をステップ３１８
で、フロッピーディスク等に記録するようにしたもので
ある。

つきに、以上の従来例の撮影シーケンスのタイミングチ
ャートの一例を第９図に示す。

（１）は垂直同期パルスＶＰで、次のパルスＶ、・まで
をＩＶ期間と称し、１／６０秒とする。

（２）は、この垂直同期パルスＶＰに同期している垂直
転送パルスＰＳであり、（３）は、第７図に示したＣＣ
Ｄ　１の露光ｉＢを表わす。（４）は、ＣＣＤ　１から
読出された信号である。ＣＣＤ１で露光されて蓄積した
電荷は、露光直後の垂直同期パルスｖＰに同期して、“
フィールド１！２”の場合、次の１ｖ期間に読出される
。■Ｖ期間は１／６０秒であるため、“フレーム撮影”
の場合は、１　／　６０　ｘ　２　＝　１　／　３０秒
の間に２フイ一ルド分読出される。

（５）、（６）は、記録ゲート１．２（以下、ＲＧＩ、
ＲＧ２と略称する）であって、フィールド撮影の場合、
垂直同期パルスＶ、に同期して立上がり、１フイ一ルド
分の映像情報か記録される。フレーム撮影の場合は、Ｒ
ＧＩとＲＧ２の両方が順次立上がり、２フイ一ルド分の
映像情報が記録される。（７）は、レリーズ２のオン、
オフを表わす。

つぎに、これらのタイミングチャートに沿って（７）の
レリーズ２オン後の各パルスのタイミングを説明する。

（３）における４１は、レリーズ１で外部測光された結
果、決定したタイミングで絞りシャッタ３１が開閉され
て１１すられた露光（露光１）である。−１光１か終了
した後、（１）において、次の組直同期パルスＶＰＩか
ら、その次の垂直同期パルス■２．′の間に、（４）で
ＣＣＤ　１から読出される。この読出された４３号を基
に漕算された結果、絞りシャッタ５１開閉のタイミング
が補正され、（３）における４２、すなわち露光２か行
わわ、フィールド撮影の場合は、次の重み量＋１１１パ
ルス■１□からその次のパルスＶ　Ｐ２’　との間に読
出され、かつ、同じタイミングで（５）の記録ケートＪ
　　ＲＧＩが立上がって、１／６０秒の間に記録する。

また、フレーム撮影！影の場合は、奇数・偶数のフィー
ルドの片フィールドの信号が（１）の組直同期パルスＶ
Ｐ□−Ｖｐ２’間に読出し、記録された後、パルスＶｐ
２′　から次のパルスＶｐ２″までの間に他の片フィー
ルド分の信号が読出し記録される。

つぎに、第１０図にＣＣＤをインタラインＣＣＤとした
構成の一例の概要図を示す。

５１は、光電変換素子としての各フォトダイオード、５
２は、各垂直転送レジスタ、５３は、信号読出しゲート
、５４は各水平レジスタ、５５は電荷検出部であり、転
送されてきた信Ｊ＋電荷を信号電圧に変換する。５６は
信号出力端子、また、５７は各クリーニングドレインで
あり、信号電荷以外の不要の電荷を捨てるために使用さ
れる。

つぎに動作を説明する。

フォトダイオード５１は、被写体からの入射光を光電変
換し信号電荷を得る。この信号電荷は、信号読出しゲー
ト５３を介して図中右方向、垂直転送レジスタ５２に移
った後、水平レジスタ５４へ順次転送され、電荷検出部
５５で電圧に変換され、信号出力端子５６から点順次信
号として得られる。その点順次信号は、信号処理によっ
てテレビジョン信号となる。

さらにまた、既述のような露出積度及びコスト的問題を
解決する目的で、機械的シャッタを用いず、ＣＣＤから
読出す電荷の蓄積時間を電気的にｉ制御する′奮″「子
シャッタによって露出を制御する手段が提案されている
（例えば、特開昭６２＝１６６６６１号公報など）。

第１１図に、この種の電子シャッタのタイミングチャー
トの一例を示す。

（１）の垂直同期パルスＶｐ３から蓄積された電荷は、
（３）のクリアパルスＥＳによって第１０図のクリーニ
ングドレイン５７に捨てられ、第１１図の斜線を施した
部分で示したＣＣＤ上に電荷６１がクリアされる。その
後、ＣＯＤに蓄積された電荷６２（第１１図の交差斜線
部分）は垂直同期パルスＶＰ３の次の垂直同期パルスＶ
　Ｐ３’　に同期した垂直転送パルスＰＳ３によって垂
直レジスタに転送されてから、次の１ｖ期間内に読出さ
れる。したがって、クリアパルスＥＳから垂直転送パル
スＰＳ１までがシャツタ秒時Ｔｖとなり、クリアパルス
ＥＳの位置を制御することによって、シャツタ秒時Ｔｖ
を変化させることができるようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記最初の従来例で示した機械的な絞り
シャッタによって露出制御を行った場合、あるいは、上
記の電子シャッタによって露出制御を行った場合におい
ても、いずわも下記のような問題点を生している。すな
わち：（１）機械的な絞りシャッタを用いた場合ＣＣＤの要求
する露出粒度が非常に高いため、絞りシャッタ各部材間
の遊び（ガタ〉及び摩擦によって１シヨツト毎の露出量
が変化する。いわゆる“切りむら”が発生する６また、前述のように出し直し測光することにより、測光
粒度は改善されるが、機械的な動作精度は改善されない
。

（２）電子シャッタを用いた場合ＣＣＤ上には常に光像が照射されているため。

ＣＣＤに蓄積された電荷を読出す動作中、すなわち垂直
転送レジスタ５２上を転送中、フォトダイオード５１に
蓄積され始めた電荷が回り込み、特に明るい像の上下に
白く糸を引く“スミア”と称する現象が起こり、著しく
画像を劣化させる。

この問題を解決するために、例えば特願昭６２−２９８
２８２号等に示すように、電子シャッタ動作の期間以外
の殆ど全ての期間、ＣＣＤの撮像部を遮光するための遮
光手段を備えるという提案がなされている。しかしなが
ら、遮光手段としての液晶シャッタやＰＬＺＴ（ジルコ
ン酸チタン酸鉛ランタン）などでは、遮光性、応答性、
コスト等の問題によって、未だ実用化されておらず、ま
た、機械的シャッタにおいては、機械的なばらつきがあ
るため、遮光を開始するまでの時間的おくれをある程度
見込まざるをＩ！ないことと、遮光を開始してから完全
に遮光するまで時間が必要であることとにより、電荷転
送中にフォトダイオード５１上に電荷は蓄積されており
、このため、萌記スミア発生の問題は部分に解決されて
いない。

本発明は、以−ヒのような従来例の問題点を解決するた
めになされたもので、露出開度が高く、スミア現象等を
伴わないスチル画像を得ることのできるこの種の電子ス
チルカメラの提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

このため、本発明においては、前述出し直し測光時の露
光（ｔＸ光１）は、電子シャッタにて行うことにより、
露出精度に与える機械的要因を排除して高精度な測光を
行い、本露光（露光２）は、固体撮像素子の垂直転送レ
ジスタへの電荷転送またはクリアパルスによる電荷クリ
アから蓄積を開始し、機械的なシャツタ開閉部材によっ
て閉じ速度を閉じ開始時刻に応じて変化させつつ、本露
光を終了させるよう構成することにより、前記目的を達
成しようとするものである。

（作用）以上のような構成による撮影動作により、極めて高い露
出精度で、かつスミア現象を伴わないスチル画像を撮影
することができる。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図〜第４図に、本発明による電子スチルカメラの一
実施例の説明図を示す。

（構成）第１図は、その露出機構の説明斜視図である。

直線ｌは光軸、１は撮像素子であるＣＯＤ、２はステッ
プモータ、３は、ステップモータ２の軸上に取付けられ
たピニオンギヤ２ａと噛合って図示矢印３ａ方向に可動
し得るラックギヤ、４ａは、ラックギヤ３に固着してあ
り、後述の５及び６の各部材を連結している棒、４ｂは
、同様に５及び７の各部材を連結している棒、５は、光
軸１を中心に回動可能のリング、６，７は、そわぞれ６
棒４ａ、４ｂと嵌合し、それぞれ絞りのための各アパー
チャ（開口）６ａ、７ａを有する絞り部材、８はフォト
リフレクタで、絞り部材７上の縞模様７Ｃのコントラス
トを読取るための部材である。

（動作）つぎに、上記構成における動作を説明する。

システムを制御するための不図示のマイクロコンピュー
タ（以下、マイコンと略称する）からの露光命令によっ
てステップモータ２が回転を開始するとラックギヤ３は
矢印３ａ方向に移動し、棒４ａで連結された絞り部材６
は矢印６ｂの方向に移動する。また、棒４ａの動きによ
ってリング５が矢印５ａ方向に回動するため、リング５
と絞り部材７とを連結している棒４ｂによって、絞り部
材７が矢印７ｂ方向に移動し、アパーチャ６ａ／７ａ部
は大きく開いていく。絞り部材７の移動によって、絞り
部材７上の縞模様７ｃも同時に矢印７ｂ方向に移動する
ため、それを読取るフォトリフレタ８の出力が変化し、
検出したパルスの数及びパルス間隔によって前記マイコ
ンは、絞り部材６及び７の現在位置と移動速度とを読取
ることができる。

上記と逆にアパーチャ６　ａ　／　７　ａを閉じる時は
、ステップモータ２を逆回転させればよい。

（露光動作）第２図に、本実施例の露光動作のタイミングチャートの
一例を示す。（１）は垂直同期パルスｖＰ、（２）は垂
直転送パルスＰＳで、このパルスによってＭ禎された信
号７に荷が読出される。

（３）は、第１図におけるステップモータ２の動作を制
御するためのパルスＳＰ、（４）は、各絞り部材６．７
の開閉によるシャッタの開き状態を示す。（５）は、フ
ォトリフレクタ８の出力パルスＰＲ１（６）は、電子シ
ャッタの露光開始のトリガとなるＣＣＤのクリアパルス
ＥＳ、（７）は、ＣＣＤ　１　ニ８　ａ　サｈ　タｎ光
ｆｆｔＢ、（８）は、ＣＣＤ　１から読出された信号で
ある。

′：ＪｒＪＺ図のタイムチャートを、第１図の露出機構
及び第３図に示す露光動作シーケンスフロチャートに基
づいて説明する。

ステップＳ１において、操作者によりカメラのレリーズ
１が押されると、ステップＳ２で、不図示の測光素子に
よって外部測光が行われる。その結果、露光１での絞り
の大きさとシャッタスピードＴｖ＋（第２図（７））と
が決定され、第１図のステップモータ２に所定のパルス
ＳＰが与えられる。最初のパルスが出た時刻をｔ。（第
２図（３））とすると、時刻ｔ。から、各絞り部材６及
び７がそれぞれ６ｂ及び７ｂ方向に動き出すまで機械的
なタイムラグが必要である。

第２図（４）において、各絞り部材６．７がそれぞれ６
ｂ及び７ｂ方向に動き始めてＣＣｐ　１に露光が開始さ
れる時刻をｔｌ、所定の絞り値まで開いた時刻をｔ２と
すると、時間（ｔｏ”ｔ＋）が機械的なタイムラグであ
り、時間（１＋〜ｔ２）が各絞り部材６．７が動作して
いる時間である。したがって、時間（１＋〜ｔ２）では
、フォトリフレクタ８の出力パルスＰＲが変化する。

外部測光により決定されたシャッタスピードＴｖ＋＝　
（ｔ４　　ｔ３）となるように、電子シャッタのトリガ
となるクリアパルスＥＳを時刻ｔ３に立ち上げる。する
と、第２図（７）のＣＣＤ　１に蓄積された斜線を施し
た２１の部分の電荷は、クリーニングドレインを通って
クリアされる。そして、時刻ｔ２の次に表われる垂直同
期パルスＶＰ（１（第２図（５））に同期して垂直転送
パルスＰＳを時刻ｔ４に立上げることで、時間（ｔ３〜
ｔ４）の間に蓄積された交差斜線２２の部分の電荷が転
送、読出される。カメラのマイコンは、この読出された
情報を基に再び測光を行い、絞りシャッタを閉じる方向
に、ステップモータ２の制御パルスＳＰを発生するタイ
ミングｔ６を決定する（第２図（３））。

つぎに、露光２、すなわち本露光時、ＣＣＤは時刻ｔ５
において蓄積していた電荷をクリアして再び蓄積を開始
する。この時、絞りシャッタは、開いたままである。そ
して時刻ｔ６でステップモータ２に閉じ方向のパルスが
与えられ、時間（１１〜ｔａ）の間で、各絞り部材６及
び７が、それぞれ６ｂ及び７ｂとは逆方向に移動し、絞
りシャッタは閉鎖される。したがフて、各絞り部材６及
び７という機械的な部材が光像を遮閉することによって
、ＣＣＤ　１の露光が終了するため、以７ｆｉＣＣＤｉ
上へ光像は照射されず、既述のようなスミア現象は発生
しない。

露光終了後の垂直同期パルスＶｐｏ’　　（第２図（１
））に同期して出された垂直転送パルスＰＳによって、
露光２の際、蓄積された電荷２３（交差斜線部）か読出
される（第２図（７））。

（絞りシャッタの動作速度の制御）なお、ここで第２図及び第３図において、露光１（第３
図ステップＳ５）で測光／演算された結果、ステップモ
ータ２へのパルス出しのタイミングｔｓ　　（第２図（
３））が決定し、タイムラグを持った後、時間（ｔ７〜
ｔａ）の間に各絞り部材６．７が移動し、シャッタが閉
３ｎするわけであるが、絞りシャッタ各部材間の遊び及
びｆ′Ｊ擦によって、各絞り部材６．７の動き出す時刻
１１　　（第２図（４））が１シヨツト毎に変化するた
め、１シヨツト毎に露光量がばらつくという問題が発生
する。

以下に、この露光量を補償するための絞りシャッタ速度
制御について説明する。

第１図の絞りシャッタにおいて、ステップモータへのパ
ルスＰＳとＣＣＤへの露光量とのタイミングチャートを
第４図に示す。

（Ｂｓｐ及び（２）ＳＰ’　は、第２図における（３）
ＳＰ、すなわち、ステップモータ２駆動のためのパルス
列を表わし、（３）Ｂ光量Ｂは、第２図（４）と同様で
ＣＣＤの露光量特性線図を表わす。

時刻ｔ　ａにステップモータ２ヘパルスＳＰが送られ、
各絞り部材６．７が動き始めると、同時に絞り部材７上
の縞模様７ｃのコントラストの移動によって、フォトリ
フレクタ８の出力ＰＲが変化し、カメラのマイコンは、
各絞り部材６，７の動作開始の時刻ｔ７°を検知する。

時刻ｔ７°がマイコンにあらかじめ登録してあった設定
値ｔ、と合致していれば、第４図（１）に示すように、
同一のパルスレートにてステップモータ２を動作させ、
（３）の露光線図は、Ａ−Ｂを経由してシャッタか閉３
ｎシていく。

また、各絞り部材６．７の動作開始が、時刻ｔ７より遅
れて、点Ａになると、その時刻ｔ７゛を検知したマイコ
ンは、第４図（２）に示すように途中でステップモータ
２へのパルスレートを上げて、各絞り部材６．７の動作
速度を速め、（３）の露光線図は、図のＡ’　−８’　
を経由するようにして、全露光量を前記Ａ−Ｂを経由し
た場合と実質的に等しくすることができる。各絞り部材
６゜７の動作開始が、時刻ｔ７より速い場合には、ステ
ップモータ２へのパルスレートを下げることにより、同
様の効果を得ることができるのは明らかである。

さらに、絞りシャッタの開閉が露光を行う場合では、各
絞り部材６．７の開き開始時刻によって開き速度を変化
させることによって、絞りシャッタの開く側においても
、また露出積度を向上させることができることは自明で
ある。

（他の実施例）なお、本実施例においては、“フィールド画”の場合に
ついて説明したが、“フレーム画”の場合でもまったく
同様である。

また、第２図（７）において、時刻ｔ５より本露光のた
めのＣＣＤ　１’Ｂ禎を開始しているため、シャツタ秒
時が短い場合、次の垂直転送パルスまでの時間が長くな
り、ＣＣＤ　１に暗電流ノイズが混入して画質を劣化さ
せる場合がある。そこで、ＣＣＤ　１の蓄積時間を次の
垂直転送パルスｐｓにぎりきりまで近寄せわば、−Ｆ記
昭電流の影響を軽減することができる。その方法を実施
した例を、第５図のタイミングチャートで説明する。＜
Ｎは垂直同期パルスｖＰ、（２）はＣＣＤクリアパルス
ＥＳ、（３）は、ＣＣＤ　１の蓄積された露光、！ｉｔ
　Ｂ、（４）は、ＣＣＤ　１から読出された信号である
。

ここにおいて、面記実施例第２図（７）の２３で表わし
た露光量を得られれば、本撮影について適正露光となる
ので、まず、絞りシャツタ閉し完が信号読出しの直航と
なるようにステップモータ２ヘパルスを出す。その後、
露光量が２３の面積となるようにＣＣＤのクリアパルス
ＥＳを時刻ｔ９に立上げることにより、時刻ｔ９にて蓄
積か始まり、絞りシャッタにて信号読出しの直面に露光
が終了するため、暗電流の影響が少なく、スミア現象を
伴わないＷＬ影が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の電子スチルカメラによれ
ば、（１）“露光１“、すなわち、出し直し測光時の露光は
、電子シャッタで行うことにより、測光積度を向上させ
、（２）”露光２”、すなわち、本露光時は、撮像素子の
垂直転送トレインへの電荷転送または電荷クリアを電荷
蓄積の開始とし、機械的なシャツタ開閉部材でシャッタ
を閉し、露光を終了するよう構成することにより、スミ
アのないスチル画が撮影できる。

（３）さらに、上記機械的なシャツタ開閉部材の速度を
シャツタ開閉部材の動作開始時刻との関係で変化させる
よう構成したため、１シヨツト毎の露出量のばらつきを
減少させることができる。

すなわち、以４二のような本発明の露出制御によって、
従来のローコスト露出機横並みのコストで、高露出粒度
でスミア現象のないスチル画像を撮影することかできる
ようになった。

（４）さらにまた、出し直し測光及び本露光と、１回の
撮影に２回の露光を行っているにもかかわらず、絞りシ
ャッタの開閉は１回だけで済むため、耐久撮影数の面か
らも極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電子スチルカメラの実施例の露
出機構の斜視図、第２図は、第１図の露光タイミングチ
ャートの＝−例、第３図は、同上露光動作シーケンスフ
ローチャートの一例、第４図は、第２図のステップモー
タへのパルスとＣＣＤへの露光状態のタイミングチャー
トの例、第５図は、本露光時のタイミングチャートの他
の一実施例、第６図は、従来の電子スチルカメラの露出
機構の一例の概略図、第７図は、従来の露光量の時間的
変化特性図の一例、第８図は、従来の電子スチルカメラ
の露光動作シーケンスフローチャートの一例、第９図は
、同上露光タイミングチャートの一例、第１０図は、イ
ンダラインＣＣＤの構成図の一例、第１１図は、電子シ
ャッタの動作タイミングチャートの一例である。１はＣＣＤ、２はステップモータ、６及び７は各絞り部
材、８はフォトリフレクタである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子シャッタ機能を備え、１回の撮影において測
光のための露光である露光１と、撮像のための露光であ
る露光２とを行うよう構成された露光装置において、前
記露光１は電子シャッタにより露光制御を行うとともに
、前記露光２の電荷蓄積開始は電気的に、また、該電荷
蓄積終了は機械的にそれぞれ露光制御を行うよう構成し
たことを特徴とする電子スチルカメラ。
（２）前記電荷蓄積開始は、光電変換素子に蓄積された
電荷を垂直転送ドレインへ転送する電気的制御によって
行うよう構成したことを特徴とする請求項１記載の電子
スチルカメラ。
（３）前記電荷蓄積開始は、前記電子シャッタにより制
御するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の電
子スチルカメラ。
（４）前記電荷蓄積終了時の機械的制御は、絞り兼用シ
ャッタにより行うよう構成したことを特徴とする請求項
１記載の電子スチルカメラ。