JPH02149078A - 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〕 本発明は撮像装置、特に被写体の静止画を記録するため
の撮像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、被写体の静止画を入力するための撮像装置が、い
わゆる電子スチルカメラとして、あるいは工業用検査カ
メラ等として種々の用途に使用されている。このような
カメラにおいては、それぞれ広範囲の光量ならびに露光
秒時間に対応すべく、メカニカルシャッタが利用されて
おり、また、カメラの小形／軽量化、高信頼性等の要求
から撮像デバイスとしてはＣＣＤ等の固体撮像素子が使
用されている。

第５図に従来のこの種のスチルビデオカメラの一例の構
成ブロック図を示す。１は、撮像用の光学レンズ、２は
、半開式のメカニカルシャッタ、３は、ＣＯＤ等の固体
撮像素子、４は、適正露出を決定するための測光回路、
５は、ホワイトバランスを決定するための潤色回路、６
は、固体撮像素子３のゲートパルスを発生するためのド
ライブ回路、７は、本装置全体の動作タイミングパルス
を発生したり制御を行うためのシステムコントロール回
路、８は、固体撮像素子３の出力信号から色差信号（Ｒ
−ＹおよびＢ−Ｙ）とｒｉ度信号十同期信号（Ｙ＋５ｙ
ｎｃ）とを作り出すための撮像信号処理回路、９は、撮
像信号処理回路８よりの信号をＦＭ変調するための変調
回路、１０は、変調回路９より信号を増幅するためのＲ
ＥＣ（記録）アンプ、１１は、ＲＥＣアンプ１０よりの
信号を電磁変換するための磁気ヘッド、１２は、磁気ヘ
ッド１１よりの磁気信号を記録するための磁気シート、
１３は、磁気シート１２を回転させるためのモータ、１
４は、モータ１３の回転を制御するためのサーボ回路で
ある。

このような半開式のメカニカルシャッタ２を使用した撮
像装置の動作タイミングの一例を第６図に示す。ΦＴは
、固体撮像素子３の転送パルスである。ＴＩは、固体撮
像素子３の蓄積エレメントに蓄積された電荷を排出し、
蓄積エレメントを空の状態にして被写体に応じた光信号
を電気信号に変換し蓄える準備をするためのクリア動作
を行う時間を示す。Ｔ３は、シャッタの有効露光時間、
Ｔ５は、固体撮像素子３に蓄積されて信号を読出すため
の時間である。

ΦＳ１は、シャッタ開口命令のパルスであり、メカニカ
ルシャッタ２は、このパルスΦＳ１よりＴ２の時間遅れ
の後に開き始める。この時間Ｔ２はメカニカルシャッタ
２の構造上の遅れ時間の他に、機構の精度により生ずる
個々のばらつき、シャッタ２を駆動さ廿るモータ１３、
マグネット等の電圧による速度変動等のすべての要素を
含めて決定され、実質的に約１０ｍ５以上となる。ΦＳ
２は、シャッタ閉口命令のパルスであり、メカニカルシ
ャッタ２の構造上の遅れ時間、個々のシャッタの動作時
間のばらつき等を含んだ時間で、これも実質的に約１０
ｍｓ以上となる。

ΦＲは、読出しタイミングを知らせめためのパルスであ
り、Ｔ５は、シャッタ２が閉じてから読出しまでの時間
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような従来例にあっては、メカニ
カルシャッタ２の動作の遅れ時間、機構精度のばらつき
より生ずる個々のシャッタの動作時間のばらつき、シャ
ッタ駆動のためのモータ、電磁石などの電圧変動による
ばらつき分などの時間を含めて、固体撮像素子３の蓄積
動作を行うため、固体撮像素子３の蓄積時間が極めて長
くなってしまう。

この種の固体撮像素子３の欠点として暗電流や、固定パ
ターンノイズと称される白（点）きすといフたものが知
られているが、これらに特性は固体撮像素子３の蓄積時
間に比例して増加する。

暗電流、白きすは、電荷量がある量以上になると、出力
画像を著しく悪化させる。一方、記述のように、メカニ
カルシャッタを使った従来例においては、固体撮像素子
の蓄積時間が一般的に極めて長くなるため、暗電流、白
きすにより出力画像がざらついた感じになったり、白点
が画像のいたるところに表われて、画像品質を損ない、
視る者に不快感を与えるという難点があった。

本発明は、以上のような従来例の問題点を解消するため
になされたもので、固体撮像素子の電荷蓄積時間を短縮
して、前記暗電流や白点さずのレベルを低下させて、高
品質な出力画像が得られるこの種の撮像装置の提供を目
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、画像の入力手段として固
体撮像素子を用い、露光量の調整にはメカニカルシャッ
タを有する撮像装置において、シャッタにはシャッタ幕
開口以面より、シャッタ幕の動きに応じて電気的パルス
を発生するための手段を設けるとともに、固体撮像素子
の電荷排出動作は、前記シャッタ幕の動きに応じた電気
的パルス信号を検出することにより、シャッタ開口直前
において行い、また、この電気的パルス信号の何番目で
固体撮像素子の排出動作を開始するかを、例えば、シス
テムコントロール回路と連動した記憶装置に記憶すると
いう手段を採用することにより、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り、本発明による撮像装置は、固
体撮像素子の電荷排出動作を、メカニカルシャッタ開口
直前に行うことによって固体撮像素子の蓄積時間を減少
させることができるため、暗電流が白点きず等による画
像劣化が防止され、高画質な出力画像を得ることができ
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図に本発明を用いた電子スチルカメラの一実施例の
構成ブロック図を示し、前記従来例第５図におけると同
一構成要素１〜１４は同一符号で表す。

（構成） 符号１〜１４を重複説明すると、１は撮影用の光学レン
ズ、２ａは、本発明により、開口以前で絞り羽根の動作
が始まったことを示す信号と絞りの開口径に準するパル
ス信号とを発生する手段とを有するメカニカルの半開式
シャッタユニット、３は、ＣＣＤ等の固体撮像素子、４
は適正露出を決定するための測光回路、５は、ホワイト
バランスを決定するための潤色回路、６は、固体撮像素
子３のゲートパルスを発生するためのドライブ回路、７
は、本装置全体の動作タイミングパルスを発生したり制
御を行うためのシステムコントロール回路、８は、固体
撮像素子３の出力信号から色差信号（Ｒ−ＹおよびＢ−
Ｙ）と輝度信号十同期信号（Ｙ＋５ｙｎｃ）とを作り出
すための撮像信号処理回路、９は、撮像処理信号８より
の信号をＦＭ変調するための変調回路、１０は、変調回
路９よりの信号を増幅するためのＲＥＣ（記録）アンプ
、１１は、ＲＥＣアンプ１０よりの信号を電磁変換する
ための磁気ヘッド、１２は、磁気ヘッド１１よりの磁気
信号を記録するための磁気シート、１３は、磁気シート
１２を回転させるためのモータ、１４は、モータ１３の
回転を制御するためのサーボ回路である。１５は、本発
明原理により設けられたＥＥＰＲＯＭ　（電気的消去可
能半固定記憶装置）で、シャッタ２ａよりのパルスｊｔ
Ｓ号の何番目のパルスを得たら固体撮像素子３の電荷排
出動作を行わせるかを記憶するための記憶装置である。

（シャッタ動作） 第２図は、本実施例に使用される半開式メカニカルシャ
ッタ２の動作を示すタイミングチャートである。第２図
（ａ）は、横慟をシャッタ幕の動作開始からの時間Ｔ（
ｓ）、縦軸は絞り値Ｆ−Ｎｏ、を示すものである。表中
の曲線は、本シャッタ２の最長秒時での動作を表すが、
たとえば、被写体の輝度によっては、仮にＦ５，６が適
正露出であるとすると、Ｆ５，６に達した後、急速に閉
じる。第２図（ｂ）は、（ａ）図の横軸に対応するもの
で縦線は該シャッタの動作に応じて発生するパルスΦＦ
を示す。

ここで、第３図に、この半開式シャッタ構造の分解斜視
図を示し、本図によりこのシャッタ２ａの構成／動作と
パルス発生機構について説明する。２１は、シャッタ２
ａを駆動するための正／逆回転モータ、２２．２３は、
モータ２１の回転を減速するギヤ列、２４は、モータ２
１の正転により図中右方向に移動し、不図示の固定部に
設けたストッパにより動作範囲を規制されたラックギヤ
、２８は、該ラックギヤ２４に設けた軸受部２４ａに嵌
挿されて、軸受部２４ａを軸とし、図中の上下方向に回
転可能に保持され、ねじりコイルばね２９により、図中
下方に付勢されたクラッチである。

３０は、該クラッチ２８の先端部２８ａに当接する突起
３０ａを有し、軸受部３０ｄを軸として回転可能に保持
された制御板、３１は、制御板３０に一体的に構成され
た複数の光線透過用スリット３１ａを有するパルス板、
３２は、制御板３０を右回転方向に不図示のストッパに
当接するまで付勢するためのシャッタばね（引張りコイ
ルばね）、３３は、パルス板３１が制御板３０の回動す
る時、パルス板３１のスリット部を検出しパルスとして
出力するためのフォトインタラプタ、３４と３５とは、
先頃を調整する各開口部３４ｂ、３５ｂをそれぞれ有し
、制御板３０から突出した軸３０ｂ、３０ｃが嵌挿され
る満３４ａ、３５ａを有する絞り羽根、３６は各絞り羽
根３４．３５に設けられた各長溝と、制御板３０の軸受
部３０ｄを貫通する軸、３８は、回転軸４０を中心とし
て回動可能に保持されコイル３９に通電されたとき、コ
イル３９に吸着されることにより、図中上方に回動し、
クラッチ２８を押−ヒげるためのアーマチュアである。

上記構成においてシャッタ動作を行うべく、モータ２１
に正転方向に通電されると、ラックギヤ２４はギヤ列２
２．２３を介して固定軸２５゜２６にガイドされ図中右
方向に移動する。この時クラッチ２８もラックギヤ２４
と一体的に移動しながら、先端部２８ａが制御板３０の
突起３０ａを押出す。このため、制御板３０は、軸３６
を中心として左回転させられる。制御板３０から突出し
た各軸３０ｂ、３０ｃにより各軸３６．３７にガイドさ
れ絞り羽根３４は左方向へ、絞り羽根３５は右方向へ移
動させられる。この時開口部３４ｂと３５ｂは、初め互
いに両開口部をふさぎ合ったクローズの状態から各開口
部の尖った部分から接近し、開口部３４ｂ、３５ｂが重
ね合わされた形状に対応して開口部を透過する光量が制
御される。この時の絞り羽根３４゜３５の移動量、すな
わち制御板３０の回転量に応じて任意の絞り値が決定さ
れることになる。よって、シャッタ２の動作開始からの
時間、絞り値の関係はパルス板３１に設けられた各スリ
ット３１ａがフォトインタラプタ３３の検出部を通過す
る時に発生するパルスを検出することにより、第２図（
ａ）、（ｂ）に示す関係として表現される。

ここで、先に述べたような、仮に適正露出と判断される
適正な絞り値Ｆ５，６に対応したパルス数を検知した時
にコイル３９に一定期間通電してやると、アーマチュア
３８が吸引され、クラッチ２８が図中上方にはね上げら
れるため、制御板３０はシャッタばね３２により右回転
方向に急速に回動され絞り羽根はクローズの状態に戻さ
れてシャッタ動作が完了する。その後、モータ２１を一
定期間逆回転させることにより、ラックギヤ２４、クラ
ッチ２８を初期状態に復帰させることによって、一連の
シャッタ動作が完了する。

（撮像装置・動作） 第４図は、本実施例の撮像装置の動作を示すタイミング
チャートである。

以下に、第１図、第２図、第３図及び第４図に基づいて
本実施例撮像装置の動作を説明する。

第４図において、ΦＳＳは、シャッタの動作命令で、第
１のパルスは“シャッタを開け”の命令、第２のパルス
は“シャッタを閉じよ”の命令である。ΦＳＳの第１の
パルスでシャッタの機構は動作し、モータ、マグネット
、ギヤ等機械的構造による遅れ時間Ｔｄにシャッタ幕は
動き出す。

Ｔｄは、シャッタを構成する各部品の精度ばらつき等に
より、個々のシャッタによって異なる。

シャッタ羽根は動きを開始して時間Ｔ。の後に光の入射
窓が開き出す。この時間Ｔ。は、シャッタを構成する各
部品の精度ばらつき等により個々のシャッタによって異
なり、したがって時間Ｔ。の間にシャッタの発生するパ
ルスΦＦの数は、シャッタ個々によって異なる。

固体撮像素子３の電荷排出のための所要時間は、素子構
造により決定され、大きなばらつきはない。本実施例に
おいては、電荷排出のためにシャッタ２より発生するパ
ルスΦＦで４発弱の時間がかかるものとする。そして、
第４図に示されるシャッタにおいては、時間Ｔ０までの
間にシャッタのパルスΦＦは７発発生する。そこで、第
１図におけるＥＥＰＲＯＭ１５には、このシャッタ２が
７発目のパルスΦＦより開口を開始することを記憶して
おく。

もし、使用するシャッタがパルスΦＦの６発目で開口す
るのであれば、６発目で開口することをＥＥＰＲＯＭ１
５に記憶させればよい。システムコントロール７は、Ｅ
ＥＰＲＯＭ１５に記憶されたシャッタ開口開始パルス数
ｎ番目より、固体撮像素子３の電荷排出にかかるパルス
間隔分前のパルスΦＦの（ｎ−４）パルレス目のパルス
がシャッタ２ａより発せられると同時に、固体撮像素子
３の電荷排出のためのパルスを固体撮像素子３に印加す
る。

このように動作させることにより、シャッタ２ａは、固
体撮像素子３の電荷排出完了直後に開口を開始すること
になる。また、シャッタ２ａの個々のばらつきは、実際
にシャッタが開「ｌするのが何発口であるのかをＥＥＰ
ＲＯＭ１５に記憶するので、固体撮像素子３の電荷排出
は必ずシャッタ開口直前に完了となり、シャッタ開口後
に固体撮像素子３の排出が行われスミア現象等を発生す
るような怖れもあり得ない。

シャッタ開口後は従来例の動作に従うので、ここでは説
明を省略する。

なお、以上の実施例はメカニカルシャッタが半開式シャ
ッタ２ａの場合について説明したが、フォーカルプレー
ンシャッタの場合でも同様の手段で本発明原理を通用す
ることが可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、固体撮像素子の
電荷排出動作をメカニカルシャッタ開口直航に行うよう
構成したため、メカニカルシャッタを使用た撮像装置の
固体撮像素子の電荷蓄積時間を短縮することができ、暗
電流、白点きずのレベルを低下させて、高画質・な出力
画像を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるスチルビデオカメラの一実施例
の構成ブロック図、第２図（ａ）。 （ｂ）は、その半開式シャッタの動作タイミングチャー
トの一例、第３図は、上記半開式シャッタ構造の分解斜
視図、第４図は、実施例撮像装置の動作タイミングチャ
ートの一例、第５図は、従来のスチルビデオカメラの一
例の構成ブロック図、第６図は、第５図例の動作タイミ
ングチャートの例である。 ２．２ａ・・・・−半開式メカニカルシャッタ３−−−
−−・固体撮像素子 ７・・・・−システムコントロール回路１　５−−−−
−ＥＥＰＲＯＭ ３１／３３−・・・・・パルス板／フォトインタラプタ
（パルス発生手段） ΦＦ　−−−−−−パルス状電気信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像入力手段として固体撮像素子を用い、該固体
   撮像素子に必要な露光量を与えるための手段として、絞
   り及びシャッタ機能を同時に有する半開式シャッタ、ま
   たは、シャッタ機能のみのフォーカルプレーンシャッタ
   と絞りとの組合せのいずれかを備えた撮像装置において
   、前記半開式シャッタもしくはフォーカルプレーンシャ
   ッタのいずれかが、該シャッタの開口する以前よりシャ
   ッタ幕の動きに応じてパルス状の電気信号を発生するた
   めの信号発生手段を設けるとともに、前記固体撮像素子
   の蓄積動作前の電荷排出動作を、前記パルス状電気信号
   を検出することにより該シャッタ開口直前において行う
   よう構成したことを特徴とする撮像装置。
2. （２）前記固体撮像素子の電荷排出動作を、前記パルス
   状電気信号の任意のパルス数において行うよう命令する
   ことを可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の
   撮像装置。