JPH0432381A - 電子的撮像装置 - 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］ 本発明は電子的撮像装置、詳しくは連続して多重露光す
る際の特性か優れた電子的撮像装置に関する。

［従来の技術］ 従来の電子的撮像装置で多重露光する第１の手段は、メ
カニカルシャッタを有する電子的撮像装置に適用可能な
もので、該シャッタ機構を多重露光回数だけ連続して作
動することにより画像を多重する方式である。また第２
の手段は、ブリ測光により、あるいは撮像装置からの映
像出力によりシャッタスピードを予め求めておき、その
シャッタスピードで多重露光回数だけシャッタ動作させ
ることにより、多重露光する方式である。更にまた第３
の手段は、メモリ用のＩＣを実装した電子的撮像装置に
適用可能なもので、該メモリ用ＩＣに多重露光口数分の
画像情報を逐次加算しながら書き込むことにより多重画
像を得る方式である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、メカニカルシャッタ機構を多重露光回数
だけ作動する上記第１の手段では、装置の規模が大きく
且つ複雑になるからコストアップになってしまう。また
、予めシャッタスピードを求め、そのシャッタスピード
で多重露光回数だけシャッタ動作させるようにした上記
第２の手段では、シャッタスピードが一定なので、例え
ば被写体が移動するに従って明るさが時々刻々に変化す
るような被写体を多重露光する場合、多重露光された各
シーンの明るさがばらつくので見苦しい多重画像となっ
てしまう。更にまた、メモリ用ＩＣに多重露光口数分の
画像情報を加算した上で書き込むように１．た第３の手
段では、電子的撮像装置にメモリ用ＩＣを実装しなけれ
ばならず、このための入出力制御を含めて回路の規模が
大きくなるからコストアップになってしまう。加えて、
メモリ用ＩＣに書き込むタイミングあるいは読出すタイ
ミングをビデオレートに同期して行う必要があり、それ
によりシャッタタイミングが制約されるという間勝ち生
じる。

そこで本発明の目的は、上記問題点を解消し、多重露光
モードにおける複数回のシャッタ動作に伴う画像情報を
、特別なメモリ手段を設けることなく加算し保持するこ
とができ、且つ被写体の明るさが変っても安定な露光レ
ベルが得られる電子的撮像装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電子的撮像装置は、記録開始信号が与えられた
ときに光電荷蓄積部の不要電荷を排出して、光電荷蓄積
部への電荷蓄積を開始する手段と、ダイレクト測光によ
り決定された時間、有効画像電荷を蓄積し、その電荷を
垂直転送１ノジスタヘ読み出し、その後不要光蓄積電荷
を排出することを設定回数だけ繰り返し行う手段と、垂
直転送レジスタに蓄積された有効画像電荷を読み出す手
段と、を具備することを特徴とするものである。

［作　用］ この電子的撮像装置では、多重露光モードにおける複数
回のスチルシャッタ動作において、ダイレクト測光によ
り決定された時間、光電荷蓄積部に蓄積された有効画像
電荷を、転送りロックを停止した垂直転送レジスタに読
み出して加算している。

［実　施　例］ 以下、図示の実施例により本発明を説明する。

先ず、本発明の詳細な説明するのに先立って本発明の詳
細な説明する。即ち、外部測光素子によりビデオ信号と
非同期でダイレクト測光し、このシャッタ動作で得られ
た撮像素子の光電荷蓄積部の蓄積電荷を、転送りロック
を停止した垂直転送レジスタに保持しておき、再びダイ
レクト測光による電子シャッタ動作を行い、これで得ら
れた電荷を上記垂直転送レジスタにて混合させる。これ
らの動作を多重露光回数だけ連続して繰り返すことによ
り、多重露光された画像が得られる。以上が本発明の概
要である。次に、本発明の第１実施例を第１，２図によ
り以下に説明する。

第１１図は、本発明の第１実施例を示す電子的撮像装置
のブロック構成図である。被写体光は、レンズ１と絞り
機構２を介し、撮像素子３の受光面上に結像される。同
素子３で光電変換された映像信号は、映像信号処理部５
でカメラ・プロセス処理された後、記録部６に供給され
て例えばＳｖ（スチルビデオ）フロッピディスク等の記
録媒体に記録される。

被写体照度を測光し、後記測光露出制御部１４から供給
される積分リセット信号により測光を開始する外部測光
素子１１．同素子１１の測光出力の積分値が所定のスレ
ッショルドレベルを超えると“Ｌ′→“Ｈ“となり、こ
れによってシャッタの終了タイミングを検出するコンパ
レータ１３は、測光制御、露出演算並びにシャッタ速度
制御等を行う測光露出制御部１４で制御される。この制
御部１４は、上記絞り機構２に絞り制御を指令し、その
結果として得られた絞り情報を取込む他、上記撮像素子
３に所定シャッタ速の電子シャッタ動作を行わせる撮像
素子駆動信号発生部４に向はシャッタ速制御を指令する
。また、ストロボ制御部８を介しストロボ発光部７の発
光開始・停止等の制御を行う。

この電子的撮像装置全体の動作シーケンスを司どるシス
テムコントロール部１５は、シャッタトリガスイッチ１
６からシャッタトリガ信号を受信すると、映像信号の垂
直同期信号に非同期のスチルシャッタ指令、および多重
モードと通常モードとを切り換える露光モード指令を、
それぞれ上記測光・露出制御部１４と撮像素子駆動信号
発生部４に向は送出する。また、上記コントロール部１
５には、露光モードとして多重露光モードか、通常露光
であるワンショットモードかを設定する露光モード操作
部１７からのモード切換指令と、多重露光モード時の露
光回数を設定する多重露光回数操作部１８からの露光回
数設定指令とがそれぞれ入力され、この露光モードと露
光回数を表示部１９でモニタ表示すると共に、上記記録
部６に向はスチル記録用のスチル記録信号を送出する。

次に、このように構成された本実施例に係る電子的撮像
装置における多重露光動作を、第２図のタイミングチャ
ートに基づいて以下に説明する。

なお、この第２図では、撮像素子としてオーバーフロー
ドレインを有するＣＣＤ撮像素子を想定し、光電荷蓄積
部の不要電荷をオーバーフロー　ドレインに排出するも
のと１．て説明する。

時刻ｔ１にて、露光モード操作部１７によって通常露光
であるワンショットモードから多重露光モードにモード
切換えを行う。時刻ｔ２でトリがスイッチ１６が全押し
操作されてトリガ信号がシステムコントロール部〕５に
取込まれると、同コントロール部１５はダイレクト測光
方式による非同期式のスチルシャッタ動作をこの装置の
各部に指令し、これによって多重露光モードにおける一
連のシャッタ動作の１回目が開始される。即ぢ、上記コ
ントロール部１５から測光露出制御部１４と撮像素子駆
動信号発生部４に供給されている信号の論理レベルをＬ
２→“Ｈ２にし、これによって多重露光モードの１回目
のスチルシャッタ指令２３を送出する。そして、測光素
子出力１ノベルが積分リセット信号２４により直線１２
に示すようにリセットされると共に、撮像素子３がその
光電荷蓄積部からの不要電荷排出２５を実行するが、こ
の排出動作は垂直転送レジスタを介することなく、光電
荷蓄積部からオーバーフロードレインに向って直接行わ
れる。つまり、測光素子１］と撮像素子３とが同時に初
期状態にリセットされたことになって、この時刻ｔ２よ
り測光素子１コがダイレクト測光による被写体光の光量
積分を、撮像素子３が非同期式シャッタによる１回目の
露光動作をそれぞれ開始する。

測光素子１］では次第に光量が積分されてその出力レベ
ルが直線１！３に示すように上昇し、時刻ｔ３でコンパ
レータ１３（第１図参照）のスレッショルドレベルに達
すると、コンパレータ出力信号２６がアクティブ″Ｈ″
となり、これによって多重露光モードの１回目のスチル
シャッタ指令２３がノンアクティブ”Ｌ″となって１回
目のスチルシャッタ指令による露光動作を終了する。す
ると、撮像素子１１の光電荷蓄積部から垂直転送レジス
タへの有効画像の電荷読出し２７が開始されるので、非
同期式シャッタによる１回目のスチルシャッタ露光時間
ＴＩは上記時刻ｔ２からｔ３までとなる。

こうして多重露光モードにおける１回目のスチルシャッ
タ露光時間Ｔ１で撮像素子３の光電荷蓄積部に蓄積され
、時刻ｔ３で垂直転送レジスタに転送された有効画像電
荷Ｑ　は、同時刻ｔ３で垂直転送りロック２８が停止す
るので、上記垂直転送レジスタ中にホールドされること
になる。なお、この垂直転送りロック２８のオン・オフ
は、システムコントロール部１５からの指令により撮像
素子駆動信号発生部４で制御される。

多重露光モードにおける１回目のスチルシャッタ動作が
終了すると、システムコントロール部１５は時刻ｔ４で
多重露光モードにおける２回目のスチルシャッタ動作の
開始を指令する。この２回目のスチルシャッタ動作は上
述した１回目のスチルシャッタ動作と同じで、時刻ｔ４
にて測光素子積分リセット信号２４ａによる測光素子出
力レベルのリセット、および撮像素子の不要電荷排出２
５ａがそれぞれ同時に行われる。そして、測光素子出力
レベルが所定のスレッショルドレベルに達する時刻ｔ５
になると、２回目のスチルシャッタ動作を終了する。

さて、上記時刻ｔ４からｔ５までの２回目のスチルシャ
ッタ露光時間Ｔ２は、測光素子１１に入射する被写体光
の総露光量か所定値に達した時点で露光動作を終了する
ダイレクト測光により求めているので、当然のことなが
ら被写体照度が変れば１回目の露光時間Ｔ１と異なって
くる。そして、上記露光時間Ｔ２で撮像素子３の光電荷
蓄積部に蓄積された有効画像電荷Ｑ２は、撮像素子から
の有効画像電荷読出し２７ａによって垂直転送レジスタ
に転送される。この垂直転送■ノジスタ中には、」−述
したように１回目の有効画像電荷Ｑ１が既にホールドさ
れているので、これに２回目の有効画像電荷Ｑ２が加算
され、結果と１７てを動画像電荷（Ｑｌ＋Ｑ２）がホー
ルドされることになる。

このようなスチルシャッタ動作を、多重露光回数操作部
１８で設定された多重露光回数ｎだけ繰返すことにより
、多重露光モードの終了時にはＱ、＋Ｑ２＋−−−−−
−＋Ｑｎ なる有効画像電荷（以下、多重露光画像の電荷と呼称す
る）が撮像素子３の垂直転送レジスタ中にホールドされ
ることになる。このような多重露光モードによる一連の
スチルシャッタ動作が完了するど、システムコントロー
ル部１５はビデオレートの垂直ブランキング信号２９に
同期（７て撮像素子の垂直転送レジスタに向けて垂直転
送りロック３０を再送出し、これによって多重露光画像
の電荷 Ｑ１＋Ｑ２＋・・・・・・Ｑｎ を撮像素子出力３１と１．て読み出す。この撮像素子出
力３〕２は、映像信号処理部５（第１図参照）を介して
記録部６に印加され、このタイミングでシステムコント
ロール部１５から送出されるスチル記録信号３２により
図示しない記録媒体に、多重露光モードにおける１回目
からｎ回目迄のスチルシャッタ動作で得られた多重露光
画像の電荷が記録されることになる。なお、このタイミ
ングチャート中では、垂直ブランキング信号をこのよう
な長い時間レートで書いであるが、もっと短い時間レー
ト、つまり１フイ一ルド期間内に上記多重露光モードに
おけるスチルシャッタ動作が何回も行われるようなタイ
ミングの動作であってもよいことは言うまでもない。

以上が本発明の第１実施例で、これによれば、被写体が
、例えば移動しているために、その照度が、時々刻々変
化しても、多重露光モードの各コマ毎にダイレクト測光
によりシャッタ動作しているので、濃淡のバラツキのな
い多重露光画像を得ることができる。しかも、各コマ毎
の有効画像電荷を加算してホールドするのに、転送りロ
ックの供給を停止した垂直転送レジスタを用いているの
で、例えばメモリ手段のような追加の部材を同等必要と
しない。

しかしながら、この第１実施例では、被写体の明るさに
より、シャッタスピードが多重露光モードにおける各コ
マ毎に変るので、毎秒何コマのシャッタ速で多重露光で
きるかが被写体により異なることになってしまう。そこ
で、次に述べる第２実施例では、シャッタ動作に先立っ
て、多重露光時の撮影可能枚数の目安を、前記第１図に
示す多重露光回数操作部１８２表示部１９によって予め
モニタ表示するようにしている。以下、第３図のフロー
チャートに従って第２実施例の動作を説明する。

第３図において、多重露光回数操作部１８に多重露光回
数の所望値を設定すると（ステップＳ１）、この所望回
数値はシステムコントロール部］５に取り込まれる。す
ると、システムコントロール部１５は、コンパレータ１
３に指令して多重露光回数が多ければ該コンパレータの
スＩ／ツショルドレベルを低目に、また回数が少なけれ
ば高目にそれぞれ設定する（ステップＳ２）。その後、
測光素子１１でプリ測光して（ステップＳ３）被写体の
明るさを予め求め、この測光値と先程の多重露光回数と
から毎秒向コマ撮れるかをシステムコントロール部１５
で予測し、表示部１９に表示する（ステップＳ４）。そ
１２て、シャッタトリガ信号を受信するまで待機しくス
テップＳ５）、）リガオンになれば上記第２図で説明し
た多重露光モードにおける各コマ毎のダイレクト測光に
よるシャッタ動作を設定回数だけ行った後（ステップＳ
６）、上記記録部６でスチル記録する（ステップＳ７）
。

この第２実施例によれば、撮影者は多重露光モ−ド時に
毎秒前コマのシャッタスピードで多重露光することがで
きるかを、カメラボディに装着された多重露光回数操作
部］８と表示部１９とにより、予め認識することができ
る。

次に、ストロボ光照射下における多重露光モードを本発
明の第３実施例とｊ−で以下に説明する。

一般に、ストロボの発光精度はかなりばらつくので、ス
トロボを連続ｊ７て一定時間間隔で発光させてもストロ
ボ発光量はその都度具なる。そこで、ストロボ光に同期
させて多重露光する際、ストロボの発光、停止をダイレ
クト測光により行うと、個々のシーンにおける露光レベ
ルがばらつかない、連続ストロボ多重露光撮影が可能に
なる。このための具体的手段は、」１記第１実施例にお
ける第１゜２図と同じなので、その作用・効果において
異なるところがないから、その説明を省略する。

上記各実施例では、撮像素子と１７でオーバーフロード
レインを有するＣＣＤ撮像素子を想定して説明した。こ
れは、光電荷蓄積部から垂直転送レジスタに転送された
有効画像電荷を乱すことなく、他の経路であるオーバー
フロードレインから不要電荷を排出できるためである。

一般に、ＣＣＤ撮像素子には、インターライン・トラン
スファタイプ、あるいはフレームトランスファタイプ、
更にはフ１ノームインターライン・トランスファタイプ
（以下、ＦＩＴと略記する）等がある。これらのうち上
記ＦＩＴと呼称されるＣＣＤ撮像素子では、オーバーフ
ロードレインに不要電荷を排出しなくてもこのような多
重露光モードにおけるシャッタ動作を行うことができる
。

即ち、ＦＩＴのデバイス構成のあらましを示す第４図を
用いて簡単に説明すると、このＦＩＴは、光電荷蓄積部
４６ど、被写体光が遮光されている垂直転送レジスタ４
７とが２次元に配置された撮像部４１と、垂直転送レジ
スタ４７ａが配置された、被写体光が遮光されているメ
モリ部４２と、不要電荷を排出する不要電荷排出ドレイ
ン４３と、有効電荷を外部回路に導出する水平転送レジ
スタ４４およびバッファ回路４５とから構成されている
。このような構成のＦＩＴに、多重露光モードにおける
１回目のスチルシャッタ指令による露光動作が行われる
と、光電荷蓄積部４６で光電変換された有効画像電荷Ｑ
１は、垂直転送レジスタ４７から、メモリ部４２に一時
退避されてホールドされる。その後、光電荷蓄積部４６
に生じた不要光蓄積電荷は、上記垂直転送レジスタ４７
を図における上方に高速で転送され、不要電荷排出ドレ
イン４３を介（５て外部に排出される。その後、メモリ
部４２に一時退避されていた有効画像電荷Ｑ１を、再度
撮像部４１の垂直転送レジスタ４７に逆転送し、多重露
光モードにおける２回目のスチルシャッタ動作を行う。

すると、同レジスタ４７中には、１回目のシャッタ動作
による有効画像電荷Ｑ１に加えて２回目のシャッタ動作
による有効画像電荷Ｑ２が加算され、結果として（Ｑ１
十０２）の有効画像電荷が蓄積される。その後、前回シ
ャッタ時と同じようにこの有効画像電荷（Ｑ１＋Ｑ２）
を、メモリ部に一時退避させた後、前回と同様の動作を
行うことにより、オーバーフロードレインを使わずに垂
直転送路を介した排出動作によっても本発明の多重露光
が可能になる。

上述の各実施例によれば、外部測光素子によるダイレク
ト測光により撮像素子の光電荷蓄積部への有効画像電荷
の蓄積を制御しているので、被写体の移動や光源の光量
の変化によって被写体の明るさが変化しても、多重露光
モード時の各シーンにおりる露光量を常に最適値に保持
することができ、これによって最適露光レベルの撮像が
可能になる。また、ストロボと同期した使い方もできる
ので、ストロボを用いた状態でも最適露光での撮像が可
能になる。更にまた、撮像素子の垂直転送レジスタを用
いて多重するので、メモリ等を外部に設けて多重する必
要がなく、コスト的にも、規模的にもメリットがある。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、ダイレクト測光によ
り決定された時間先電荷蓄積部に有効画像電荷を蓄積し
、蓄積された該有効画像電荷を垂直転送レジスタに読み
出し、その後不要蓄積電荷を排出し、これら一連の動作
を多重撮影の設定回数だけ繰返し実行している。従って
、有効画像電荷を蓄積して加算するのに、特別なメモリ
手段を用いることなく、転送りロックを停止した垂直転
送レジスタで行うことができる。また、被写体の明るさ
が変っても安定な露光レベルが得られるという顕著な効
果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す電子的撮像装置の
ブロック構成図、 第２図は、上記第１実施例における多重露光動作のタイ
ミングチャート、 第３図は、本発明の第２実施例を示す電子的撮像装置に
おける多重露光動作のタイミングチャート、 第４図は、フレームインターライントランスファタイプ
のＣＣＤ撮像素子のデバイス構成の概略を示す平面図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録開始信号が与えられたときに光電荷蓄積部の
   不要電荷を排出して、光電荷蓄積部への電荷蓄積を開始
   する手段と、 ダイレクト測光により決定された時間、有効画像電荷を
   蓄積し、その電荷を垂直転送レジスタへ読み出し、その
   後不要光蓄積電荷を排出することを設定回数だけ繰り返
   し行う手段と、 垂直転送レジスタに蓄積された有効画像電荷を読み出す
   手段と、 を具備することを特徴とする電子的撮像装置。