JPH02109476A - 電子シャッターの駆動方法 - 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］ 本発明はスチルビデオカメラ等に用いられる電子シャッ
ターの駆動方法に関する。

［従来の技術］ 固体撮像素子であるＣＣＤを用いた、いわゆる電子シャ
ッターがスチルビデオカメラ等のシャッターとして一般
に使用されているが、従来の電子シャッターの駆動方式
は、蓄積信号電荷の垂直転送部への読み出しを、映１象
処理回路の垂直同期信号に同期して行なっている（例え
ば「テレビ技術」′８７年８月号、第３７〜３９頁参照
）。

ところが、このように信号電荷を垂直転送部に読み出す
のに、ビデオの垂直同期信号に同期させていたのでは、
シャッター閉に相当するタイミングが固定されることか
ら、適正露光を得るためのシャッター開のタイミングは
該垂直同期信号に拘束されることになる。このため、レ
リーズの任意のタイミングからシャッター開のタイミン
グまでの時間にばらつきを生じ、さらには、プリ測光デ
ータに基いてシャッター開の時間を演算にて求めること
になるため、シャッター開の実時間での露光量の測光に
ならず、また、特にフラッシュ発光を必要とした場合な
どでは霧光制御にばらつきを生じ易いことから、測光精
度の向上には限界があつた。

また、レリーズスイッチに同期して電子シャッターを駆
動する方式も知られているが（例えば特開昭６０−５２
１．７３号公報参照）、シャッター開のタイミングをい
つでも出せるようにするための考慮は全くなされていな
い。

［発明が解決しようとした課題］ 本発明は、上記従来の問題点を解消するもので、電子シ
ャッターの開閉をビデオの垂直同期信号のタイミングと
関係なく任意に行なうことができ、その結果、実時間測
光を可能として、測光精度、すなわち露光精度の向上を
図ることができる電子シャッターの駆動方法を提供する
ことを目的とした。

１：課題を解決するための手段］ 本発明は、撮像素子の露出量が適正露出量より所定の量
だけ低いレベルに達した時点で、撮像素子の不要電荷を
掃き出すための高速逆転送を停止させ、次いで、同ｔｌ
ｌ像素子の垂直転送部のポテンシャルが信号電荷を受け
入れる状態になるに要する一定時間の後に、信号電荷を
垂直転送部に読み出すようにした電子シャッターの駆動
方法である。

［作用〕 この駆動方法によれば、適正露出レベル以下の所定レベ
ルで撮像素子の不要電荷掃き出しの高速逆転送が停止さ
れ、垂直転送部のポテンシャルが電荷を受け入れ得る状
態になるまでの一定時間を待って、垂直同期信号との同
期に関係なく、適正露出に達した信号電荷が垂直転送部
に読み出される。

［実施例］ 第１図は本発明の駆動方法が実施されるスチルビデオカ
メラにおける電子シャッター制御装置の一実施例構成を
示す。

同図において、電子シャッターの中核部は、光電変換を
行なう撮像素子であるＣＣＤ　１と、このＣＣＤ　１を
駆動制御するための垂直転送および水平転送の各駆動パ
ルスを発生させる■タイミング回路２およびＶドライバ
３と、Ｈタイミング回路４とからなる。

上記ＣＣＤ１は、第２図に示すごとく、多数のフォトダ
イオードでなる光電変換（撮像）部１１と、メモリ部１
２と、水平読み出しＣＣＤ１．３と、掃き出しドレイン
１４とを有し、光電変換部１１の垂直転送ＣＣＤ１５と
メモリ部１２のＶ転送ＣＣＤ１６などに駆動パルスが与
えられることにより駆動制御される。

■タイミング回路２は、垂直転送Ｃ０Ｄ１５゜１６を駆
動（不要電荷の掃き出しドレインへの高速逆転送と信号
電荷のメモリ部への高速転送）するための互いに位相の
異なる４相のパルスφＶＮ（以下、単にφＶＮという）
と、光電変換部１１の電荷を垂直転送ＣＣＤ　１５へ移
すためのパルスＦＳＰＮ　（以下、単にＦＳＰＮという
）と、ＣＣＤ１に信号電荷の蓄積開始を与える、すなわ
ち、シャッター開のタイミングを与える信号ＥＸＰ　１
（以下、単にＥＸＰＩという）と、φＶＮに対する垂直
同期パルス”５ＹＮＣをそれぞれ発生する回路部を有す
る。

■ドライバ３は、φＶＮ、ＦＳＰＮに基きＣＣＤＩにφ
Ｖ十ＦＳＰを供給し、また、Ｈタイミング回路４は水平
読み出しＣＣＤ　１３を駆動するφＨを出力する。ＥＸ
ＰＩはレリーズスイッチＳＷからのＯＮ信号によりｒＨ
，となり、所定のＦＳＰＮに同期して「ＬＪとなる。

測光部５は、ＣＣＤ１の露光に先立ってプリ測光を行う
ａ能と、シャッター開の実時間測光を行う機能とを有し
、後述するように、ＥＸＰｌのｒＨＪ→「Ｌ」のタイミ
ングで、プリ測光から実時間測光に切換わり、その後に
不要電荷の掃き出すしドレインへの高速逆転送を停止さ
せるタイミングを与える信号ＥＸＰ２　（以下、単にＥ
ＸＰ２という）を出力する。

そして、この測光部５は、図示のように、プリ測光用素
子Ｄ１とオペアンプ５１と抵抗Ｒと補正電圧部５２とス
イッチＳ１とコンデンサＣ１からなるプリ測光部と、実
時間測光用素子Ｄ２とオベオング５３とコンデンサＣ２
とスイッチＳ２からなる実時間測光部と、オペアンプ５
４と、比較器５５とからなる。

フランシュを駆動するフラッシュ制御部６は、ＥＸＰ　
１のタイマ７を経た信号とＥＸＰ２を受けて動作する。

映１ｇ！処理回路８はＣＣＤ１の水平読み出しＣＣＤ１
３から読み出した信号電荷を受け、磁気ディスクなどの
記録部９に画像記録するための信号に変換処理する。

電源部１０はレリーズスイッチＳＷのＯＮ信号を受けて
回路各部に電源を供給する４ 次に、五記構成でなる電子シャッターの動作を第３図の
タイムチャートとともに説明する。

（１）不要電荷を吊き出し期間 レリーススイッチＳＷがＯＮされると、回路各部に電源
が供給されるとと６に、ＦＳＰＮ、φＶＮがドライバ３
に与えられ、ＣＣＤＩを駆動する。

ずなわち、ＦＳＰＮでＣＣＤ　１に蓄積されている不要
電荷を垂直転送（’：　ＣＤに移し、φＶＮでこれを掃
き出しドレインへ高速逆転送する。掃き出し＋１０がな
いようにφＶＨによる措き出しを数回（０回）！ｌｌり
返す、このとき、ＥＸＰ　１はｒＨ」であり、スインチ
Ｓｌ、Ｓ２はＯＮ状態にある。

（２）信号電荷蓄積期間 ｎ回目のＦＳＰＮに同期して、Ｂ　Ｘ、　Ｐ　］をｒ　
ＨＪ→ｒ　ｌ、　、にし、φＶＮで不要電荷を垂直転送
ＣＣＤに移し、ｆ８号電荷の蓄積を開始する（シマツタ
開）。筆画転送ＣＣＤに移された不要電荷は高速逆転送
して措き出しドレインへ掃き出す。

このとき、垂直転送ＣＯＤに発生ずるスミア成分（不要
電荷）をできるだけ掃き出すため、Ｊ−、記高速転送は
続ける。

ところで、その後、蓄積された信号電荷を垂直転送ＣＣ
Ｄに読み出すには、垂直転送ＣＣＤのポテンシャルを、
電荷を受け収れる状態にしておかなければならない。

いま、高速逆転送の停止から信号電荷を垂直転送ＣＣＤ
へ読み出し得る状態になるまでの所要時間をＴ（一定）
とした。

ところで、シャッター開の実時間測光で′Ｉ！ｉＪＦ露
出になった時に、信号電荷を垂直ＣＣＤへ読み出すよう
に指令したとしても、時間］゛の間は電荷の蓄積か続く
ことになり、露出はこの分だけ適正値よりオーバーして
しまう、しかしながら、実時間測光の光量が分っていれ
ば、Ｔの間の露光量は分る。

そこで、Ｔの間の露光量分だけ、低いレベルで逆転送停
止指令を出せば、信号電荷の垂直転送ＣＣＤへの読み出
しは、それから１゛時間の後であるので、読み出される
信号は適正露出となり得る。

上記のＥＸＰＩの「Ｈ」→「Ｌ」のタイミングで、スイ
ッチＳｌ、＄２はＯＦＦとなるが、それよりも向の状態
でプリ測光用素子Ｄ１で光量をプリ測光し、補正電圧部
５２を介して時間Ｔの露光量分だけ適正レベルより低い
電圧を発生してコンデンサｃｉに保持させ、ＥＸＰｌの
ｒＨ，→「Ｌ」のタイミングによる信号電荷８Ｍ開始直
前の値を保持させておく。

一方、信号電荷蓄積開始と同時にスイッチＳ２のオープ
ンにより、実時間測光用素子Ｄ２およびコンデンサＣ２
による実時間測光がスタートする。

そして、この測光値が、時間Ｔの間の露光量分だけ低い
レベルに達したところで、比較器５４の出力すなわちＥ
ＸＰ２が「■１」→「Ｌ」となる。

このＥＸＰ２の「ＨＪ−＋「Ｌ」の信号により、高速逆
転送を停止し、時間１゛後にＦＳＰＮを発生させ、信号
電荷を垂直転送ＣＯＤへ移ずくシャッター閉）。

（３）メモリ部へ高速転送した後の待機期間Ｖ転送ＣＯ
Ｄへ移された信号電荷を、φＶＮによりメモリ部へ高速
転送する。そこで、垂直同期信号■５ＹＮＣが入力され
るまで待機する。

（４）信号処理、記録期間 Ｖ８ＹＮｃが入力されたとき以後、従来の方法と同様、
テレビ同期で、ＣＣＤ　１の水平読み出しＣＣＤから信
号電荷を映像処理回路８に読み出し、信号処理し、記録
部９に記録する。

次に、最短シャッタースピードについて説明する。

ＥＸＰｌがｒ　Ｉ（、→「Ｌ」となって、不要電荷が垂
直転送ＣＣＤに移されるが、この不要電荷を全てｔｆｆ
ｉき出すまでは、信号電荷を垂直転送ＣＯＤに移すこと
ができない、したがって、１回だけ掃き出してしまうの
に要する時間をＴｒとしたと、Ｔｒ十Ｔが最短シャッタ
ースピードとなる。もし、ＥＸＰ２が、このＴｒの間に
ｒＨＪ　−ｒＬ、となった場合は、自動的に最短シャッ
タースピードになる。

次に、フラッシュ使用時について説明するフラッシュは
、ＥＸＰＩの「Ｈ」→「Ｌ」のタイミングから、Ｔｒ待
時間け遅らせて発光させる。

これは、Ｔｒの間にＥＸＰ２がｒ　ＨＪ　−＊　ｒ　ｌ
、　」とならないようにするためである、また、フラッ
シュの発光停止は、ＥＸＰ２がｒ　ＨＪ→ｒＬ、になる
タイミングとした。

第４図は第２の実施例構成を示す。

本実施例は、測光部５の構成と測光のタイミング動作が
前述のものと相違する。

測光部５は、測光素子Ｄｏと、オペアンプ５６と、適正
露光レベルに相当する電圧源Ｅと、信号ＥＸＰＯ′Ｃ−
開閉し電圧源Ｅを接だするスイッチＳＯと、電圧源Ｅに
より充電されるコンデンサＣＯと、コンデンサＣＯの電
荷をオペアンプ５５の出力に応じて放電するトランジス
タＱと、コンデンサＣＯの電圧により作動しＥＸＰ２を
出力する比較器５５からなる。

前述の実施例では適正露光となるよりも時間Ｔに相当す
る露光量だけ低い露光レベルの時点で高速逆転送を停止
させていなか、本実施例では測光を、ＣＣＤへの電荷蓄
積の開始よりもＴだけ先にスタートさせ、測光により適
正露光となった時点で高速逆転送を停止させている。こ
の場合でも、ＣＣＤへの電荷蓄積は、測光開始よりＴだ
け後で開始させているので、高速逆転送停止時には、時
間Ｔに相当する分だけ露光不足となっているか、実際の
信号電荷の蓄積終了は、ＥＸＰ２のｒ　Ｉ−１Ｊ、　ｒ
　Ｌ、よりＴ時間だけ後であるので、蓄積終了時点では
適正露光となる。

この第２実施例よる電子シャッターの、主として測光部
５の動作を第５図のタイムチャートと共に説明する。

（１）不要電荷掃き出し期間 レリーズスイッチＳＷがＯＮされた時点で、Ｅｘｐｏは
ｒ　Ｌ　Ｊ　−ｒ　ＨＪとなり、スイッチＳＯはＯＮす
る。したがってコンデンサＣＯは適正露光レベルに相当
する電圧源Ｅで充電される。ｎ回目のＦＳＰＮによるＥ
ＸＰｌの「Ｈ」→「Ｌ」のタイミングでの信号電荷の蓄
積開始よりも、′ｒ時間だけ前にＥＸＰＯをｒＨ，→「
ＬＪとし、以ってスイッチＳＯをＯＦＦとし、測光を開
始させる。

測光中は、素子ＤＯに当る光量に応じてコンデンサＣＯ
の電荷はトランジスタＱを通して放電されていく。

（２）信号電荷蓄積期間 ｎ回目のＦＳＰＮすなわち、ＥＸＰＯのｒ）（Ｊ→［Ｌ
ＪのタイミングからＴ時間だけ後にＥＸＰｌはｒ　ＨＪ
　−ｒ　Ｌ　Ｊとなり、ＣＣＤ　１で信号電荷の蓄積が
始まる（シャッター開）。

コンデンサＣＯが完全に放電された時点で、ＥＸＰ２は
ｒＨ，、ｒＬ、となり、φＶＮによるＣＣＤＩの不要電
荷掃き出しのための高速逆転送を停止する。

その後、ＣＣＤ　１は、さらにＴ時間だけ信号電荷をＮ
積し、ＦＳＰＮで垂直転送ＣＯＤへ電荷を転送するくシ
ャッター閉）。

以降の動作は前述と同様であるので説明を省略する。

なお、上記動作での測光素子ＤＯの露光量とＣＣＤＩの
露光量の関係を説明すると、ＥＸＰＯの「ＨＪ−＋「Ｌ
」のときからＥＸＰＩのｒＨ，−「シ」（シャッター開
）までの時間Ｔは、測光素子ＤＯのみが露光し、ＥＸＰ
２のｒＨ」−’　ｒｌ、。

のときからＦＳＰＮ　（シャッター閉）までの時間Ｔは
、ＣＣＤ１のみが露光する。

したがって、これら両時間での露光量は等しくなければ
ならない、このため、フラッシュはＥＸＰｌのｒＨ」→
「Ｌ」からＥＸＰ２のｒＨＪ→「Ｌ」の間で発光させる
こととした。

上記各実施例は、ＣＣＤ１の電荷蓄積中に別の測光素子
による受光量で蓄積時間を制御したものであるが、Ｎ積
を開始する前に受光出力に応じて適正となる時間を演算
により求めて制御するようにしでもよい。

すなわち、この場合、測光部の受光出力に応じＴｖ て適正露出となる時間２　　　（ただし、Ｔｖは露出時
間すなわち蓄積時間のアペックス値）を演Ｔｖ 算し、蓄積時間から２　　　の時間が経過した時点で、
蓄積停止信号を出力するようにしている。

なお、この場合で、フラッシュ撮影を行うときＴ　ｖ は、２　　　の時点でフラッシュが完全に全発光を終了
するように、前に遡ったタイミングで発光を開始させ、
フラッシュ発光による被写体からの反射光はＣＣ，Ｄと
は別の受光素子で受光して、この受光量が予定レベルに
達した時点で、発光停止信号を出力するようにすればよ
い。

このようにした第３の実施例による測光部の構成を第６
図に示す。

この測光部は、撮影画面の中央部の被写体輝度を測定す
るスポット測光部６１と、周辺部の被写体輝度を測定す
る周辺測光部６２と、各測光輝度値Ｂｖｓ、Ｂｖａが与
えられる演算部６３と、演算部６３の演算出力が与えら
れＥＸＰ２を出力するタイマ■と、同演算出力とＥＸＰ
Ｉが与えられるタイマ■と、フラッシュ発光制御用測光
回路部６４などからなる。

この測光回路部６４は、受光素子６５、コンデンサ６６
、スイッチ６７、オペアンプ６８および比較部６つより
なる。そして、演算部６３からのフラッシュ・エネーブ
ル（ＥＮ）信号と、タイマ■の出力のＡＮＤ出力が発光
スタート信号となり、この出力でもって、スイッチ６７
を開とし、コンデンサ６６の充電を開始する。また、オ
ペアンプ６８の出力と演算部６３からのＤ／Ａ変換出力
とが比較部６つにて比較され、発光ストップ信号が出力
されるようになっている。

上記演算部６３による演算の手順を第７図のフローチャ
ートに示す、この手順を説明すると、まず、中央輝度値
Ｂｖｓと周辺輝度ｆｆ１Ｂ　ｖ　ａの苓α［アペックス
値］を求め（＃１）、αが２より小さければ、順光であ
るとして、＃３以下の処理を行い、αが２より小さくな
けければ、逆光であるとして＃１４以下の処理を行う。

順光時には、ＢｖｓとＢｖａから平均値を求め、それを
Ｂｖｓとしく＃３）、Ｂｖｃ十Ｓｖｃ　−Ａｖｃを露出
時間Ｔｖ［アペックス値］とした。

ここに、ＳｖｓはＣＣＤの感度、Ａｖｃは撮影光学系の
絞り値［いずれもアペックス値］である。

次に、Ｔｖと手振れ限界時間Ｔｖｈを比較し、前者が後
者より小さければ、＃６〜＃１０の低鐸度順光の処理を
行い、小さくなければ、＃１１〜＃１３の高輝度順光の
処理を行う。

低輝度順光時には、上記Ｔｖｈを露光時間の制御値Ｔｖ
ｃとして用い（＃６）、かつ、フラッシュを発光させて
（＃７）、適止露光を得るようにする。そして、シャッ
ター閉のＥＸＰ２を決めるタイマＩには２−ＴＶｏ−Ｔ
をセットしく＃８）、フラッシュ発光タイミングを決め
るタイマ■には２−ＴＶｃ−Ｔ−Ｔｆ　（ただＬ、Ｔｆ
はフラッシュの全発光時間）をセットする（＃９）、ま
た、ＳｖｃのＤ　、／　Ａ変換出力（＃１０）を比較器
６９の一方の入力端に与え、受光素子６５による受光量
が一定レベルになった時点で発光をストップさせる。

高輝度順光時には、＃４にて求めた平均測光値に基づ（
Ｔ　ｖの値で時間制御しく＃１１）、フラッシュは非発
光としく＃１２）、タイマ■に、２−″”−’Ｔ’ヲ（
ット’ｊル（＃１３）。

次に、逆光時には、周辺がＩＥｖオーバーになる時間制
御を行うように、Ｂ　ｖ　ａ　＋　Ｓ　ｖ　ｃ　−、Ａ
、　ｖｃ−１をＴｖとした（＃１４）、次いで、Ｔｖに
手振れ限界時間Ｔ　ｖ　ｈの制限を与え（＃１５〜＃１
７）、フラッシュ発光とした（＃１．８）、さらに、タ
イマ１．］Ｉは前述の＃８．＃９と同様にセットしく＃
１９．＃２０＞、Ｔｖｃ＋Ａ、ｖｃＳｖｃ−Ｂｖｓを補
正値βとしく＃２１）、ＳｖＣ十βのＤ／Ａ変換出力（
＃２２）を前述と同様に比較器６９に与える。これによ
って、フラッシュは中央部の輝度Ｂｖｓを考慮し、この
中央部が適正となる量だけ発光されることになる。

［発明の効果］ 以上のように本発明の電子シャッターの駆動方法によれ
ば、適正露光量より所定量だけ低いレベルで高速逆転送
を停止し、垂直転送部のポテンシャルが信号電荷を受け
入れる状Ｂまでの一定時間を待って、信号電荷を垂直転
送部に読み出すようにしているので、垂直同期信号に同
期しなくても、いつでも、撮像素子に適正しベルまで蓄
積された信号電荷を垂直転送部に読み出すことができ、
実時間測光が可能となり、露出精度の高いシャッターを
得ることができる。

また、信号電荷の蓄積期間（露出期間）も垂直転送部内
の不要電荷の掃き出１．を行っているので、低スミアと
したことができる。

さらには、フラッシュ便用に際しては、スミアが発生し
易いフラッシュ発光部に常に不要電荷の掃き出しを行う
ようにしているので、低スミア化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子シャッターの駆動方法を実行する
ための第１実施例によるビデオカメラの電子シャッター
の構成図、第２図は同シャッターの中核となる撮像素子
の一例を示す構成図、第３図は第１実施例の動作を示す
タイムチャーＪ、、第４図は第２実維例を示す構成図、
第５図は第２実施例の動作を示すタイムチャート・、第
６図は第３実例における測光部の構成図、第７図は第３
実施例における演算手順を示すフローチャートである。 １・・・ＣＣＤ　（撮像素子）ニン・・垂直タイミング
回路、５・・・測光部、６・・・フラッシュ制御部、１
５１６・・・垂直転淳ＣＣＤ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子の露出量が適正露出量より所定の量だけ
   低いレベルに達した時点で、撮像素子の不要電荷を掃き
   出すための高速逆転送を停止させ、次いで、同撮像素子
   の垂直転送部のポテンシャルが信号電荷を受け入れる状
   態になるに要する一定時間の後に、信号電荷を垂直転送
   部に読み出すことを特徴とした電子シャッターの駆動方
   法。
2. （２）フラッシュ使用時には、上記高速逆転送を停止し
   た時点でフラッシュの発光を停止させることを特徴とし
   た請求項１記載の電子シャッターの駆動方法。