JP3673359B2 - ストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、デジタルスチルカメラに関し、更に詳しくは、ストロボ発光によるブルーミングやスミアをなくすようにしたストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラには、機械シャッターを有するものと電子シャッターを有するものがある。機械シャッターを有するものは、機械シャッターを閉じることによりCCDなどの受光部に入射される光を完全に遮断することができる。電子シャッターを有するものは、物理的に光を遮断するものがなく、CCDなどの受光部に入射された光を露光時間と比べて非常に短いフォトダイオード読み出しパルス印可時間でフォトダイオード蓄積電荷を読み出し、信号処理をすることにより後続の光の影響を受けないようにして電子シャッターを閉じる効果を出している。
【0003】
機械シャッターを有するデジタルカメラにストロボを設けた場合、ストロボ発光停止以後またはストロボ発光期間中に機械シャッターを閉じることができ、機械シャッターを閉じて完全に遮光状態にした後に、CCDの読み出し、転送等の全ての動作を開始することができるため、ストロボ発光後の残光や不必要な後半のストロボ発光を遮断することができ、ストロボ発光後の残光等による影響を受けることはない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子シャッターを有するデジタルカメラにストロボを設けた場合、ストロボ発光後の残光等による影響を受け、ブルーミングやスミア等の映像劣化が生ずる。
【0005】
そこで、この発明の目的は、ブルーミングやスミア等の映像劣化の生じないストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第1の発明に係るストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラは、ストロボの発光停止信号が出力されてから、前記ストロボの残光が0ではないが弱くなるのに要する時間遅延して露光終了信号を出力する遅延回路と、該露光終了信号により読み出しパルスを出力する読み出しパルス発生手段と、該読み出しパルスによりフォトダイオードに蓄積された電荷を転送部に読み出し、前記フォトダイオードに対して放電用の放電パルスを与えるための線が接続される構造であるCCDからなることを特徴とする。
【0007】
上記構成によれば、所定時間経過後はストロボ発光後の残光がほとんどなくなり、ブルーミングのない映像を得ることができる。
【0008】
第2の発明に係るストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラは、ストロボの発光停止信号が出力されてから露光終了信号を出力する遅延回路と、該露光終了信号により読み出しパルスを出力する読み出しパルス発生手段と、該読み出しパルスによりフォトダイオードに蓄積された電荷を転送部に読み出すCCDと、前記転送部に読み出された電荷を順次転送するための転送パルスを生成する転送パルス発生手段と、上記読み出しパルスが出力されてから少なくとも2水平期間転送パルスの出力を停止する転送パルス停止手段とを設けたことを特徴とする。
【0009】
上記構成によれば、読み出しパルスが出力されてから2水平期間以上転送パルスを停止することによりストロボ発光後の微小残光がなくなるまで転送パルスを発生することがなく、スミアのない映像を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0011】
図1は、本発明に係るストロボ付き電子シャッタ式デジタルカメラの回路図である。図1において、1はシャッタボタン、2は信号処理回路、3はクロック発生器、4は転送パルス停止部、5はドライブパルス発生器、6はCCD、7はレンズ、8はストロボ、9は受光素子、10は比較器、11は基準電圧発生器、12は遅延回路、13はコンデンサ、14は放電スイッチである。
【0012】
ここで、図1に示す回路の動作を簡単に説明する。
【0013】
シャッターボタン1が押されると、信号処理回路2から露光開始指令信号が出力され、クロック発生器3から露光に必要なパルスがドライブパルス発生器5に出力され、CCD6により露光が開始される。露光が開始されてから所定時間経過後、クロック発生器3からストロボ発光のための発光開始信号STOが出力され、ストロボ8が発光を開始する。受光素子9はストロボの反射光を受光し、受光量に応じた電荷をコンデンサ13に蓄積する。比較器10はコンデンサ13に蓄積された電荷量、すなわち充電電圧を、基準電圧発生器11からの所定の基準電圧と比較し、充電電圧が基準電圧に達すると発光停止信号STPを出力する。発光停止信号STPは、ストロボ8に入力され、発光は停止される。また、発光停止信号STPは、遅延回路12に送られ、所定時間、たとえば35μs遅延され、露光終了信号STIを出力する。露光終了信号STIは、クロック発生器3に入力される。これにより、クロック発生器3は蓄積電荷読み出しのための読み出しパルスCH1を出力すると共に、所定時間経過後、CCD6に蓄積された電荷を順次送り出すために必要な転送パルスを出力する。
【0014】
本発明の特徴は、発光停止信号STPが出力されてすぐCCD6の蓄積電荷が読み出されるのではなく、所定時間遅延してから蓄積電荷が読み出される点と、蓄積電荷が読み出されてからすぐ転送パルスにより蓄積電荷が順次送り出されるのではなく、転送パルスを所定時間(転送パルス停止時間)遅らせて発生させ、遅らせて発生された転送パルスにより蓄積電荷を順次送り出す点である。以下、係る特徴について更に説明する。
【0015】
図2は、CCD6の拡大概略図である。図2において、P1,P2,P3…P9は画素に相当するフォトダイオードである。好ましい実施の形態においては、マトリックス状に横方向に 659個、縦方向に 489個配列されている。縦方向に並んだフォトダイオードの各列と平行に転送素子C1,C2,C3,C4,C1,C2,C3,C4…が配列されている。1つのフォトダイオードに対し、4つの転送素子C1,C2,C3,C4が設けられている。全てのフォトダイオードに対し、放電用の放電パルスφSUBを与えるための線21が接続される構造が設けられていると共に、蓄積電荷を読み出すための線22が接続されている。線22は更に、最初の転送素子C1に接続されている。転送素子C1,C2,C3,C4にはそれぞれ線23,24,25,26が接続され、転送パルスφV1,φV2,φV3,φV4を受けることにより、フォトダイオードから転送素子C1に読み出された蓄積電荷を順次転送素子C1,C2,C3,C4に転送する。図2においては、左端縦一列のフォトダイオード列および転送素子列についてのみ接続関係を示したが、他のフォトダイオード列および転送素子列についても同様な接続がなされている。
【0016】
このようにして、縦方向に並んだ転送素子C1,C2,C3,C4,C1,C2,C3,C4…(以下、垂直転送部という)に沿って蓄積電荷が転送され、最後に水平転送部27に出力される。水平転送部27は、更に細かい転送パルスを受け、1水平期間において1ライン分の蓄積電荷を出力する。
【0017】
図3は、図1に示す回路において用いられる種々のパルスの波形図を示す。
【0018】
シャッターボタン1を押すことにより信号処理回路2から指令が発生され、クロック発生器3は負方向の放電パルスSUBを出力し、この負方向放電パルスSUBはドライブパルス発生器5により正方向の放電パルスφSUBに変換されて出力される。ここで、φは反転を意味する。図2で説明したように、全てのフォトダイオードは放電パルスφSUBにより放電され、その時点から電荷の蓄積がゼロから開始され、この時点で電子シャッターが開かれた事となる。すなわち、図3において、最後の放電パルスSUBの時点で露光が開始されたこととなる。信号処理回路2及びクロック発生器3は、最後の放電パルスSUBから所定時間(以下、本露光期間という)カウントする。シャッタボタンが押される直前までデジタルカメラは準動画(5コマ/秒)生成しており、この準動画を生成している際に本露光期間が決定される。
【0019】
本露光期間が経過した後、上述したように、クロック発生器3は発光開始信号STOを出力し、ストロボ8を発光する。基準電圧発生器11からの基準電圧で定まる量の光が発生された後、発光停止信号STPが比較器10より出力される。この発光期間をストロボ露光期間という。
【0020】
図3に示したように、発光停止信号STPが出力された後もストロボ8から残光が出されている。本発明においては、発光停止信号STPが出力されてから、この残光が大幅に減衰するまでの読み出し遅延期間が経過するまで蓄積電荷の読み出しは行わない。この読み出し遅延期間は、発光停止信号STP後に露光が行われている期間でもあるので、後露光期間とも言う。好ましい実施の形態においては、読み出し遅延期間は、35μsに設定され、遅延回路12でカウントされる。読み出し遅延期間が経過した後、遅延回路12から露光終了信号STIが出力され、この露光終了信号STIに応答してクロック発生器3は負方向の読み出しパルスCH1を出力する。ドライブパルス発生器5は、この負方向の読み出しパルスCH1を正方向の読み出しパルスφCH1に反転し、更に読み出しパルスφCH1を負方向に反転された転送パルスφV1に重畳する。読み出しパルスφCH1により全てのフォトダイオードに蓄積された電荷は、対応する転送素子C1に転送され、読み出しが行われる。この読み出しの時点で電子シャッタが閉じられ、露光が終了したこととなる。
【0021】
このように、読み出しパルスφCH1の出力を発光停止信号STPから所定の読み出し遅延時間、たとえば35μs遅延させているので、残光によるブルーミング(図5(a))を防止することができる。これについては、更に後で説明する。
【0022】
本発明においては、更に読み出しパルスφCH1の出力後、初めての水平パルスHDから数えて少なくとも2水平期間、図3の例においては、17Hから19Hまでの2水平期間、転送パルスの発生を停止させている。この転送パルス停止時間のカウントは、図1における転送パルス停止部4において行われる。この転送パルス発生の停止により、ストロボ8の微小残光によるスミア(図5(b))を防止することができる。これについても、更に後で説明する。
【0023】
次に、読み出しパルスφCH1および転送パルスφV1−φV4について説明する。図3に示すように、読み出しパルスφCH1はハイレベルHIを有する一方、転送パルスφV1−φV4は中間レベルMIDまたはローレベルLOを有する。読み出しパルスφCH1を受けた転送素子C1は、図4(c)に示すように、ハイレベルパルスにより深いP井戸が形成され、対応するフォトダイオードに蓄積された電荷を取り込む。
【0024】
もし、ここで読み出し遅延期間なしで、発光停止信号STP後、直ちに読み出しパルスφCH1を出力するものとすれば、読み出しパルスφCH1出力時に、比較的強い残光(特に、鏡などによりストロボ8の残光を直接受けた場合)により、フォトダイオードから多くの電荷が転送素子C1のP井戸に流れ込む。本発明にかかるデジタルカメラは、機械的シャッターを有していないので、フォトダイオードはいつも光を受けて蓄積可能状態にあるからである。フォトダイオードが強い残光を受ければ、P井戸は満杯になり、溢れ出た電荷は上方向に隣接する転送素子C4,C3,…へ流れ込む一方、下方向に隣接する転送素子C2,C3,…にも流れ込む。このように上下方向に流れ込んだ過剰電荷が、図5(a)に示すようなブルーミングを発生させる。
【0025】
ところが、本発明においては、発光停止信号STP後、読み出し遅延時間遅れて読み出しパルスφCH1を出力するようにしているので、係るブルーミングの発生を防ぐことができる。これは、読み出し遅延時間において残光が比較的弱くなるからである。
【0026】
読み出しパルスφCH1で読み出された電荷は、まず転送素子C1に蓄積される。読み出しパルスφCH1はハイレベルHIを有し、図4(c)に示すように深いP井戸を呈するので強制的にフォトダイオードからの電荷を引き込む。読み出しパルスφCH1後は、中間レベルMIDに保たれ、図4(b)に示すように中間的に深いP井戸に引き込まれた電荷が蓄積保持される。読み出しパルスφCH1後、初めての水平パルスHD(図3の例においては、水平パルス17H)から数えて2水平パルス期間、転送パルスは停止状態に保たれる。停止が解除されれば、公知の順番にしたがって転送パルスφV1〜φV4が中間レベルMIDまたはローレベルLOに変化し、転送素子C1に蓄積された電荷が順次転送素子C2,C3,C4へと転送されていく。
【0027】
図3に示された例にしたがって説明すれば、水平パルス19Hの立ち上がり時点まで転送パルスが停止され、ほぼ水平パルス19Hの立ち下がり時点で転送パルスφV3がローレベルLOから中間レベルMIDに変化する。これにより、転送素子C3のP井戸が図4(b)に示すように中間的な深さまで深くなり、転送素子C1,C2と2素子にまたがって存在している電荷が転送素子C1,C2,C3と3素子にまたがって存在するように移行する。
【0028】
続いて、水平パルス20Hのほぼ中間において、転送パルスφV1が中間レベルMIDからローレベルLOに変化する。これにより、転送素子C1のP井戸が図4(b)の状態から図4(a)の浅い状態に変化する。したがって、転送素子C1,C2,C3と3素子にまたがって存在するように蓄積されていた電荷が転送素子C2,C3と2素子にまたがって存在するように転送される。
【0029】
その後、水平パルス20Hのほぼ立ち下がり時点で転送パルスφV4がローレベルLOから中間レベルMIDに変化する。これにより、転送素子C4のP井戸が図4(a)の状態から図4(b)の深い状態に変化する。したがって、転送素子C2,C3と2素子にまたがって存在するように蓄積されていた電荷が転送素子C2,C3,C4と3素子にまたがって存在するように転送される。
【0030】
その後、水平パルス20Hの後、転送パルスφV2,φV1により上述と同様な動作により転送素子C2,C3,C4と3素子にまたがって存在するように蓄積されていた電荷が転送素子C3,C4,C1と3素子にまたがって存在するように転送される。そして更に同様な動作が繰り返され、電荷が転送素子C3,C4,C1と3素子にまたがって存在する状態から転送素子C4,C1,C2と3素子にまたがって存在するように転送される。したがって、電荷は転送素子が縦方向に配列された転送部に沿って順次転送され(この縦方向の転送をV転送という)、最後に水平転送部27に送り出される。水平転送部27に送り出された電荷は、1水平パルス毎に水平転送部27を一掃する形で横方向に転送される(この横方向の転送をH転送という)。
【0031】
もし、ここで転送パルスの停止がなく、水平パルス17H後、直ちに転送パルスの動作が開始されたとすれば、スミアが発生する問題が生じる。水平パルス17Hから水平パルス19Hあたりまでの微小残光期間においては、微小残光によりフォトダイオードに電荷が蓄積されると同時に転送素子C1に漏出される。この微小残光期間において、V転送を行えば、転送素子C1を通過する電荷にフォトダイオードから漏出されてきた電荷が加算され、これにより、図5(b)に示すようなスミアが発生する。
【0032】
ところが、本発明においては、係る微小残光期間にはV転送を行わないように、転送パルスを停止しているので、微小残光期間においてフォトダイオードから漏出された電荷は転送素子C1のみに加えられる。したがって、図5(b)に示すようなスミアが発生することはない。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラは、遅延回路12を設け、発光停止信号STPの後、読み出し遅延を行っているので、ストロボの残光によるブルーミングを防止することができる。
【0034】
また、本発明に係るストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラは、転送パルス停止部4を設け、読み出しパルスφCH1の後、転送パルスの発生を2水平期間以上停止させているので、ストロボの微小残光によるスミアを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るストロボ付き電子シャッター付きデジタルカメラのブロック図。
【図2】 図1に示すCCDの詳細説明図。
【図3】 図1のブロック図において用いられる信号の波形図。
【図4】 転送素子のP井戸の変化を示す説明図。
【図5】 ブルーミングおよびスミアを示す説明図。
【符号の説明】
1…シャッターボタン
2…信号処理回路
3…クロック発生器
4…転送パルス停止部
5…ドライブパルス発生器
6…CCD
7…レンズ
8…ストロボ
9…受光素子
10…比較器
11…基準電圧発生器
12…遅延回路
Claims (3)
- ストロボの発光停止信号が出力されてから、前記ストロボの残光が0ではないが弱くなるのに要する時間遅延して露光終了信号を出力する遅延回路と、該露光終了信号により読み出しパルスを出力する読み出しパルス発生手段と、該読み出しパルスによりフォトダイオードに蓄積された電荷を転送部に読み出し、前記フォトダイオードに対して放電用の放電パルスを与えるための線が接続される構造であるCCDからなることを特徴とするストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラ。
- ストロボの発光停止信号が出力されてから露光終了信号を出力する遅延回路と、該露光終了信号により読み出しパルスを出力する読み出しパルス発生手段と、該読み出しパルスによりフォトダイオードに蓄積された電荷を転送部に読み出すCCDと、前記転送部に読み出された電荷を順次転送するための転送パルスを生成する転送パルス発生手段と、上記読み出しパルスが出力されてから少なくとも2水平期間転送パルスの出力を停止する転送パルス停止手段とを設けたストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラ。
- ストロボの発光停止信号が出力されてから35μ s 遅延して露光終了信号を出力する遅延回路と、該露光終了信号により読み出しパルスを出力する読み出しパルス発生手段と、該読み出しパルスによりフォトダイオードに蓄積された電荷を転送部に読み出すCCDからなることを特徴とするストロボ付き電子シャッター式デジタルカメラ。
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