JPH0440761A - 電子スチルカメラ - 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、撮像素子を利用して被写体の瞬時画像を電子
シャツ少を用いて撮影記録する電子スチルカメラに関す
るものである。

従来の技術 ＣＣＤなどの撮像素子とフロッピーディスクに記録を行
う記録装響とを組み合わせて被写体の瞬時画像を撮影記
録する電子スチルカメラが実用化されている。このよう
な電子スチルカメラでは、従来のフィルムカメラとは異
なり、現像、焼付は処理が不要であり、そして、撮影し
た画像を瞬時にモニ脅テレビなどにより確認することが
できるというメリットを有している。

ところで、この種の電子スチルカメラでは、光学式フィ
ルムカメラと同様、撮影時の像面露光量を制御するいわ
ゆる露出制御が必要で、絞も、シャッタを用いて撮像素
子への露光量を制御している。このシャフタの開閉時開
Ｃシャッタ速度）を制御する方法として、■メカニカル
シャッタによる方法と、■電子シャッタによる方法とが
広く用いられている。

このウチ、メカニカルシャッタによる方法とは、周知の
レンズシャッタやフォーカルブレーンシャッタの如きも
ので、所定の時間だけ機械的にシャッタ幕を開いて露光
を行わせるようにするものである。

一方、電子シャッタによる方法では、露光直前までの撮
像素子の受光部（フォトダイオード）に蓄積した電荷を
掃ぎ出し、この掃き出し動作後、所定時間（シャッタ速
度に相当）経過後に蓄積電荷を転送して読み出すように
している。この電子シャッタは、機械的要素を用いない
ことがち、上記のメカニカルシャッタに比べ、寸法的に
小型化できる点、さらにシャッタ速度の精度を格段に高
くできるという利点を有している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のメカニカルシャフタによる方
法では、レンズシャッタの場合は、シャッタ羽根の開放
動作の途中で急激にシャッタ羽根を閉じようとするため
、シャッタ羽根の慣性や摩擦の影響により、シャッタ速
度の精度の向上が望めず、また、経時変化も大きいため
、露出制園時、電子スチルカメラで要求される±Ｑ、３
　（ＥＶ）以内の露出精度を確保することが難しかった
。また、フォーカルブレーンシャッタの場合では、シャ
ッタ速度の精度はレンズシャッタよりもよいかやはｂ機
械的要素があるため高速側では上記露出精度の達成が難
しく、さらに、経時変化の問題も有しているし、また、
露出機構として考えた場合、他に絞り機構もいることか
ら、寸法が大無くなりコストも高くなるという問題も有
する。

次に従来の電子シャッタによる方法であるが、シャッタ
機構に機械的要素がないことから、メカニカルシャフタ
に比べてシャッタ精度は十分高くとれ、上記の露出精度
を達成することは可能であるが、以下の問題を有してい
る。

すなわち、インターライントランスファ型の撮像素子を
使った電子シャフタでは、露光直前までの撮像素子の受
光部（フォトダイオ−Ｆ）に蓄積した電荷を掃き出し、
この掃き出し動作後、所定時間Ｃシャフタ秒時に相当す
るもので、シャッタ秒時の終了点は略垂直同期信号に合
わせている）経過直後に蓄積電荷を垂直転送レジスタに
転送して読み出すようにしている。このような機成では
、重置転送レジスタでの電荷転送中において、光が撮像
素子に照射され続けると垂直転送レジスタの部分の遮光
が完全でないため【この遮光を完全にすることは現状の
技術では非常に難しい）、スミアが発生し、特に、被写
体に高輝度の部分Ｃたとえば木漏れ日や太陽光の反射、
スポットライトなど）があると、周知の如くこのスミア
電荷によって再生画面上でこの高輝度の部分から画面下
方に向かって、信号電荷にスミア電荷がプラスされて転
送されることによる白い尾引きが現れるという問題があ
った。この解決策として、垂直転送レジスタ信号電荷を
転送直後に撮像素子への光を遮ることが考えられるが、
完全に遮光するまでにはある程度時間を要し、その時間
分だけの上記尾引きが現れるので、完全な解決策とはな
らない。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、メカニカル
なシャッタ機構をなくし、固体撮像素子の電子シャッタ
機能を用いて高精度の露出制御を行うとともに、電荷転
送時に発生するスミアによる尾引き現象のない電子スチ
ルカメラを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の電子スチルカメラは
、光電変換による電荷蓄積部と電荷転送部を有する撮像
素子と、撮像時シャッタ秒時に相当する露光開始直前ま
での前記電荷蓄積部に蓄積された不要電荷を前記電荷転
送部に移送させる移送手段と、前記所定露光時間内に前
記電荷転送部の、前記移送手段により移送された不要電
荷を通常の８波数よりも高い周波数の転送クロックで高
運転送される電荷転送手段と、前記露光後前記撮像素子
への入射光を遮光する遮光手段と、少なくとも前記電荷
転送手段による不要電荷の高運転送後から前記遮光手段
により略遍光されるまでの時間は前記電荷転送部の電荷
転送を停止させる電荷転送停止手段とを備えたものであ
る。

さらに、本発明の電子スチルカメラは上記構成に加えて
、電荷転送手段による不要電荷の高運転送の終了をシャ
ッタ秒時に相当する露光時間の終了の時間に酪一致させ
、移送手段を、前記露光時間内に撮像素子の電荷蓄積部
に蓄積された信号電荷を前記菖速転送後直ちに電荷転送
部に移送させる構成としたものである。

作用 上記構成により、撮像時、まず移送手段で露光關始直前
までの、ｗＬ電荷蓄積部蓄積された不要電荷を電荷転送
部に移送させ、その後の露光に要する所定時間内の任意
のタイミングで、電荷転送手段により電荷転送部の不要
電荷を高運転送でることによって不要電荷を排出させ、
さらに、この高運転送終了から露光後透光手段により少
なくとも撮像素子への入射光の遮光が行われるまでは電
荷転送停止手段により電荷転送を停止させるとともに、
不要電荷の高運転送終了と電光終了時間とを略一致させ
て露光後直ちに電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を電荷
転送部に移送させるので、遍光後再び所定のタイミング
で転送機能を動作させれば、信号電荷が読み出され、電
荷転送時に発生するスミアによる尾引き現象はなくなり
、また、撮像素子の電子シャッタ機能で高精度に露出制
御されることになる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

ＩＩＩ図は本発明の一実施例における電子スチルカメラ
の構成を示すブロック図である。第１図において、１は
撮影レンズ、２は後述する複数個の異なる直径の穴が設
けられた絞り羽根Ｃ本実施例では３１１）、３はインタ
ーライントランスファー型ＣＣＤ　（以下、単にＣＣＤ
という）、４は所望の絞りを選択するために絞り羽ＩＲ
２を回転駆動させるためのステッピングモータ、５はス
テッピングモータ４を駆動するための主にスイッチング
トランジスタから構成されるＩＲ知のステッピングモー
タＷ７１勘回路、６はＣＣＤ　３を駆動するため各種パ
ルスや電荷転送のためのクロックなどを発生するＣＣＤ
駆動回路、７はＣＣＤより得られた信号を処理して輝度
信号と色差線順次信号を得る信号処理回路、８は信号処
理回路７で得られた信号を周波数変調し、磁気ヘッド１
０を介してビデオフロッピ９に記録するため十分なレベ
ルにまで増幅する記録回路、１１はビデオフロッピ９を
回転駆動するためのモータ、１２はモータ１１１ｔ−一
定回転数・一定の回転位相で回転させるように駆動制量
する周知の速度制卸および位相制御回路やモータ駆動回
路からなるモータ駆動制御回路、１３はビデオフロッピ
９のセンタコアに設けられた回転の位相を示すＰＧビン
、１４はＰＧビン１３からビデオフロッピ９のセンタコ
ア部に配置されその回転位相を検出するためのフィル状
に構成されるに１ンす、１５はＰＣセン＋１３から磁気
ヘラＹ１４を介して得られる信号を増幅して矩形波に波
形整形する増幅回路、１６は増幅回路１５から出力され
る信号を所定値遅延するための位相シフタ、１７はこれ
らシステムをフントロールするものでマイクロコンビエ
ータとその周辺回路からなるシステム制御回路、１８は
撮影のトリガを与えるレリーズ謂である。

第２図（ａ）〜第２図（ｈ）は本実施例の撮影から記録
までのタイミングを示すタイミング図である。第２図（
龜）〜第２図（ｈ）において、ａは位相シフタ１６の出
力であるＰＣ信号、ｂは■信号で！［！直同期信号を含
め前後３Ｈ（Ｈは水平同期信号の１８期）の期間のパル
ス幅Ｃすなわち９Ｈ）を持つ、ここでＰＧｎＡ号ａと■
信号すの位相関係は酪４Ｈ期１’１ｌＰＧ信号ａが先行
するように位相シフタ１６でｍ整さねている６・は絞り
羽根２の作動時間を表すタイミング図で。

傾斜部分Ｃ１が絞り羽根２が動作していることを示し、
平坦な部分Ｃ２で所定絞りの位習で停止していることを
示している。Ｌｌは垂直転送クロックを後述する高運転
送の後停止する指令を与える垂直転送５ＴＯＰ信号、・
は露光時間（シャブタ秒時）を決めるシャッタパルス、
ｆは後述する垂直転送レジスタ３０３の信号電荷の転送
を行うための垂直転送クロックで、１通常駆動′と書い
たところは通常の転送周期のクロックｆｌであることを
示し、Ｘ印のところのクロック周期は通常転送周期より
短いこと、すなわち高い周波数クロックｆ２を示し、高
運転送Ｃ駆動）を行う部分であり、また、このクロック
が止まると信号電荷の転送は停止する。

ｇはＣＣＤ　３の後述するフォトダイオード３０１．３
０２に蓄積された信号電荷を後述する垂直転送レジスタ
３０３に移送させる移送ゲートパルス％１は撮影によっ
て得られた被写体の瞬時画像をビデオフロッピ９に記録
するための記録ゲートである。

第３図は本実施例の絞り羽根２の構造および動作を説明
するための動作図である。１９は鏡筒（不図示）の一部
を示しこの穴を通って光はＣＣＤ　３に導かれ、また、
当然のことながらこの穴を塞ぐことによってＣＣＤ　３
への入射光は遮られる。２０．２１．２２は絞り羽根２
にそれぞれ所定の絞り値になるような直径値で設けられ
た丸穴状の固定絞りである。

絞り羽根２はステッピングモータ４によって矢印−さら
に、矢印（イ）の方向に回転駆動される。

第４図は本実施例の電子スチルカメラに使用するＣＣＤ
　３で、３０１．３０２は電荷を蓄積するフォトダイオ
ード、３０３はフォトダイオード３０１．３０２に蓄積
さねた信号電荷を垂直転送する垂直転送レジスタ、３０
４は水平転送レジスタ、３０５．３０６は移送ゲートで
ある。

移送ゲートパルスｇによって各移送ゲート３０５．３０
６が開かれるとフォトダイオード３０１．３０２に蓄積
された信号電荷は垂直転送レジスタ３０３に移される。

垂直転送レジスタ３０３に移さねた信号電荷は通常水平
同期信号に同期した垂直転送クロックｆによって水平転
送レジスタ３０４にＩＨ毎に一水平ライン分ずつ垂直転
送され、水平転送レジスタ３０４ではＩＨの間に一水平
ライン分の電荷をＣＣＤ　３の出力端子に転送する。

このようにフォトダイオード３０１，３０２に蓄積され
た信号電荷は上記のようにして順次読み出される。

ところで、露光開始直前までに、フォトダイオード３０
１．３０２に蓄積されていた不要電荷は、移送ゲートパ
ルスｇで移送された後、通常より高い周波数の垂直転送
クロックで垂直転送レジスタ３０３を介して高速で排出
できる構造になっている。

この周波数はＣＣＤ　３の転送効率から決定され、本実
施例では約８００　（ＫＨｚ　）程度に設定している。

以上のように構成された本実施例の電子スチルカメラに
ついて、以下、その動作を説明する。

まず、各回路に電源が供給されＣＣＤ駆動回路６から垂
直転送クロックｆ、水平転送用のクロック（不図示）が
出力されると、ＣＣＤ　３のフォトダイオード３０１．
３０２に発生する不要電荷である暗電荷は重置周期Ｃ垂
直同期信号の周期）毎に発生する移送ゲートパルスｇに
よって垂直転送レジスタ３０３に移送され、垂直転送レ
ジスタ３０３、水平転送レジスタ３０４に発生する暗電
荷とともにそれぞれの転送動作によってＣＣＤ　３の外
部に逐次排出されろ、また、システム制御回路１７は不
図示の測光用セン＋（被写体の輝度を測光する）の出力
に応じて撮影時の絞りの値とシャッタ速度（シャッタ秒
時）を演算し決定する。演算の結果、絞りの値として絞
り２１がシャッタ秒時としてＴｌが決定されたとして以
下説明する。

電源の投入に続き、レリーズ５Ｗ１Ｂが押されると、シ
ステム制御回路１７はモータ駆動制御回路１２をオンし
てモータ１１を通じてビデオフロッピ９を回転させる。

ビデオフロッピ９の回転が所定の回転数に安定したら、
次に、システム制御回路１７はステッピングモータ駆動
回路５を介してステッピングモータ４を駆動し絞り羽根
２を初期位置（１１３図（ａ））から矢印力の方向へ絞
り羽根２を回転させる。さらに、絞り羽根２が第３図（
ｂ）に示すように所定位置に回動して停止すると、シス
テム側割回路１７はＣＣＤ駆動回路６にシャッタ秒時Ｔ
ｌより後述する高運転送に要する時間Ｔａｘだけ短い時
間Ｔｌに相当するパルス幅のシャッタパルス・を出カオ
ろ、　ＣＣＤ駆動回路６はこのシャブタパルスｅの立ち
上がりエツジのタイミングで移送ゲートパルスｇ１を出
力してＣＣＤ　３の移送ゲート３０５，３０６を開き、
フォトダイオード３０１，３０２に蓄積された不要電荷
を垂直転送レジスタ３０３に移送する。

この不要電荷は移送されるとシャッタパルス・が立ち下
がるまでは通常の垂直転送クロックｒでＣＣＤ　３の外
部に排出される１時開Ｔｌが経過するとシステム制御回
路１７はシャッタパルス・を立ち下げ、これと同時に垂
直転送５ＴＯＰ信号ｄを出力するＣ立ち上げる）、ＣＣ
Ｄ駆動回路６はシャッタパルスＣが立ち下がる（垂直転
送５ＴＯＰ信号ｄが立ち上がる）と垂直転送クロックｆ
の周波数を高くして通常駆動から高速駆動に切り換え、
垂直転送レジスタ３０３の不要電荷を高速で排出した後
垂直転送クロックｆを停止する。

ところで、ＣＣＤ　３のフォトダイオード３０１゜３０
２の部分では移送ゲートパルスｇｌによって不要電荷が
垂直転送レジスタ３０３に転送された直後から、光電変
換による被写体像に対応した信号電荷の蓄積が開始され
る。そして、この蓄積は上記不要電荷の高運転送が終了
した後ＣＯＤ駆動回路６が移送ゲートパルスｇ２を出力
するまで行われる。

すなわち、この移送ゲートパルスｇ２によって時間Ｔｓ
ｍ丁Ｓ１十丁−１の間の露光によってフォトダイオード
３０１．３０２に蓄積された信号電荷が垂直転送レジス
タ３０３に移送される。

上記の動作で、絞り羽根２の回転動作中、正規の絞り値
に達するまで、また完全に遮光されるまでにＣＣＤ　３
に入射光が照射されるが、シャッタパルス・の直前まで
はフォトダイオード３０１　、３０２の不要電荷をり信
号に同期する移送ゲートパルスｇｏによって垂直転送レ
ジスタ３０３に移送して通常駆動により排出しており、
さらに、シャッタパルス・の立ち上がりのタイミングで
フォトダイオード３０１，３０２にそれまでに蓄積され
た不要電荷を移送ゲートパルスｇｌによって垂直転送レ
ジスタ３０３に移送していること、また、時間Ｔｓｓ経
過後シャッタパルスｅの立ち上がりから上記したように
高速駆動によって不要電荷を排出する時開Ｔａｘ経過後
、移送ゲートパルスｇ２によって垂直転送レジスタ３０
３に直ちに信号電荷は転送されることにより、実際、こ
のレヤツタバルス魯のパルス幅〒ＩＩと高速駆動時開Ｔ
Ｓ３の和がシャフタ秒時Ｃ露光時間）Ｔｓに相当するこ
とになる。

次に、システム制御回路１７はシャツｊ　ｔ＜ルス・を
立ち下げると、ＣＣＤ　３への入射光を遜るべくステッ
ピングモータ駆動回路５を介してステッピングモータ４
を駆動させ、第３図（ｂ）の状態から第３図に＋）の状
態にするべく絞り羽根２を矢印（イ）の方向に回動させ
る。１！３図（６）は絞り穴２０と絞り穴２１の間の部
分でＣＣＤ　３への入射光を遣っている状態を示してい
る。この遮光に要する時間は短ければ短いほどよく、許
容できる長い方の時開範囲は転送停止中にＣＣＤ　３の
垂直転送レジスタ３０３に発生する暗電流などのノイズ
源になる電荷の許容量で決ってくる。

絞り羽根２によりＣＣＤ　３への光が問題のない程度に
遮光されるとシステム制御回路１７は垂直転送５ＴＯＰ
信号ｄを”Ｌ”レベルにする。垂直転送５ＴＯＰ信号ｄ
がＬ”レベルになるとＣＣＤ駆動回路６は、第２図に示
すように、次のり信号すに同期して通常周期による垂直
転送クロックｆを発生させて垂直転送レジスタ３０３を
動作させ、信号電荷を順次垂直転送して、水平転送レジ
スタ３０４を介して出力する。このとき、この■信号す
の直前のｐａａ１号畠の立ち上がりのタイミングでシス
テム制御回路１７はビデオフロフビ９０１回転周期に相
当する時間の記録ゲートｈを出力するので、この読み出
された信号は信号処理回路７、記録回路８で処理され、
磁気ヘラ）１０を介してビデオフロッピ９に記録される
。この場合、絞り羽根２は初期位置戻っているので、Ｊ
：紀記録によって一連の撮影シーケンスが終了すること
になる。

以上のように本実施例によれば、撮影直前までの不要電
荷を通常駆動プラス高速駆動によって排出し、露光後、
信号電荷の垂直転送レジス々３０３による垂直転送動作
中は、ＣＣＤ　３が絞り羽根２によって遮光された状態
であり、また、ＣＣＤ　３に光が入射している状態では
垂直転送レジスタ３０３を停止しているので、従来のよ
うに、転送中に垂直転送レジスタ３０３へ、光が入射し
続けて起こるスミア電荷による尾引き現象の発生しない
信号の記録が可能となる。

さらに、本実施例のように絞り羽根２によって、絞り機
能と遮光機能を有することによって、光学部の構成を非
常に簡単にすることができる。

ただし−絞り・遮光手段に、従来のように、複数の絞り
羽根によって絞り径を変えていく、いわゆる絞り兼用レ
ンズシャッタのような構成〔ただし、絞りと遮光機能の
みで本来のシャッタ機能はない）を用いても本発明の目
的が達成されることは言うまでもないことである。

また、本実施例では、露光後の絞り羽根２による透光終
了のタイミングを、第２図に示すように、垂直転送クロ
ックｆを再び動作させる■信号すの立ち上がりに略一致
させるべく近付けている。このことは垂直転送レジスタ
３０３の停止している時間Ｔｌをより短くできるので、
垂直転送レジスタ３０３の暗電荷の発生量が少なくてす
みＳ／Ｎの上で有利となる利点を有する。

しかしながら、垂直転送レジスタ３０３の暗電荷の発生
が問題にならないＣＯＤでは、特に、このような動作タ
イミングはとる必要はない。

また、本実施例ではＣＣＤ　３の駆動に関し、ＣＯＤ駆
動回路６のＶレートの基準を■信号を使った場合として
説明したが、これがＶＳＹＮＣ（垂直同期信号）もしく
はこのｖＳＹＮＣに関連した同一周期の信号であっても
、り信号がＶＳＹＮＣもしくはこのＶＳＹＮＣに関連し
た同一周期の信号に代わるだけで本発明に回答問題はな
い。

また、本実施例では、絞り羽根２の初期位置を遮光状態
としたが、露光Ｃシャッタ秒時）開始直後にフォトダイ
オード３０１．３０２に蓄積された不要電荷は垂直転送
レジスタ３０３を介して高速排出されるので、上記初期
位置はＣＣＤ　３に光が照射される位置に設定しても回
答問題はない。

ところで、本実施例では不要電荷の高速排出の終了をシ
ャッタ秒時Ｔ−の終了のタイミングに略−致するように
合わせたが、この高速排出はシャッタ開Ｃシャッタ秒時
）、すなわち、移送ゲートノ（ルスｇ１と移送ゲートパ
ルスｇ２の闇のタイミングであればどこで行っても本発
明の目的を達成できることは言うまでもないことである
が、この場合、本実施例の場合より垂直転送レジスタ３
０３に発生する暗電荷の量およびスミア量が多くなるこ
とは避けられない。このとき、当然のことながらシャッ
タパルス・はＴｓはＴＳ１≦Ｔａの範囲で長く設定され
ろことになる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、メカニカルシャッタによ
って露出制御を行うのではなく、電子シャブタによって
露出の制御を行うので、シャッタ機構の精度の影響は受
けず、精度のよい露出制御が行えるとともに、被写体に
高輝度の部分があってもスミアによる尾引き現象の発生
しない瞬時画像の記録が行える電子スチルカメラを提供
することができ、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の電子スチルカメラの
概略構成を示すブロック図、第２図（ｍｌ−ｆｆ１２図
（１１）は同電子スチルカメラにおける動作タイミング
を示すタイミング図、第３図は同電子スチルカメラにお
ける絞り羽根の動作を説明するための動作図、第４図は
インターライントランスファ型ＣＣＤの模式図である。 ２−絞り羽根、３・−インターライントランスファ型Ｃ
ＣＤ、４・−ステッピングモータ、５・・・ステッピン
グモータ駆動回路、６−・・ＣＣＤ　ｌ［動回路、１７
・・・システム制初回路、３０１・３０２・・・フォト
ダイオード、３０３・・・垂直転送レジスタ、３０４・
・・水平転送レジスタ、３０５・３０６・・・移送ゲー
ト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光電変換による電荷蓄積部と電荷転送部を有する撮
   像素子と、 撮影時シャッタ秒時に相当する露光の開始 直前までの前記電荷蓄積部に蓄積された不要電荷を前記
   電荷転送部に移送させる移送手段と、 前記所定露光時間内に前記電荷転送部の、 前記移送手段により移送された不要電荷を通常の周波数
   よりも高い周波数の転送クロックで高速転送させる電荷
   転送手段と、 前記露光後前記撮像素子への入射光を遮光 する遮光手段と、 少なくとも前記電荷転送手段による不要電 荷の高速転送後から前記遮光手段により略遮光されるま
   での時間は前記電荷転送部の電荷転送を停止させる電荷
   転送停止手段とを備えた電子スチルカメラ。 ２、電荷転送手段による不要電荷の高運転送の終了をシ
   ャッタ秒時に相当する露光時間の終了時間に略一致させ
   、移送手段を、露光時間内に電荷蓄積部に蓄積された信
   号電荷を前記高速転送後直ちに電荷蓄積部に移送させる
   構成とした請求項１記載の電子スチルカメラ。