JPH0412066B2

JPH0412066B2 -

Info

Publication number: JPH0412066B2
Application number: JP57037375A
Authority: JP
Inventors: Akira Kato; Masatoshi Ida; Koichi Shizuma; Makoto Ooishi; Akihiko Hashimoto; Shinya Takahashi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1992-03-03
Also published as: JPS58154974A; US4641215A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はCCD等の電荷転送素子からなる固体
撮像素子を用いて潜像の形成を行ない、その画像
情報を電気信号として取り出して磁気デイスク等
の記録媒体に記録しかつ再生可能なようにした電
子写真装置に関するものである。

従来、電子カメラあるいはビデオカメラとし
て、CCD，BBD等の電荷転送素子からなる固体
撮像素子を用いて潜像の形成を行ない、その画像
情報すなわち素子に蓄積された信号電荷を取り出
して磁気デイスクやビデオテープレコーダVTR
などの記録媒体に静止画あるいは動画として記録
する装置が知られている。しかしながら従来のビ
デオカメラに関して言えばVTR側でスチール再
生可能とは言うものの、その主たる機能は動画の
撮像であり、現行のテレビジヨン方式（日本にお
いてはNTSC方式）に準拠してCCD等の固体撮
像素子を駆動するものであるため、スチールカメ
ラにおけるシヤツタースピードと対応関係にある
トランスフアゲートのスイツチングパルスは1/30
secまたは1/60secの間隔で出力されている。すな
わちシヤツタースピードはたとえば1/30secに固
定された状態で撮像を行ない、露出調整はすべて
絞りまたは感光フイルタによつて行なつている。
従つて高速で動いている被写体を撮影したのち静
止画の再生を行なつたとしても鮮明な静止画を得
ることができないという欠点を有している。

一方、電子カメラにおいて、その主たる機能は
静止画の撮影であり、高速及び低速シヤツタ機能
を備える目的で信号電荷の積分時間を可変するこ
とによつてシヤツター機能と対応関係にある諸機
能が発揮されるようにした先例がある。しかしな
がら、このようにシヤツター機能それ自体を
CCD側に受け持たせると、素子には常に光を入
射させておかねばならない。その結果過剰の入射
光量があつた場合にはブルーミング等の不具合を
生じる。かかる不具合いを防ぐためには受光部と
垂直シフトレジスタ以外にオーバフロードレイン
等余剰電荷を逃がすための余分な部材を必要とす
る。したがつて受光部として取りうる面積もおの
ずから制限を受けることになる。このことは高感
度、高解像度の固体撮像素子を容易には得難いこ
とを意味する。

また従来のインターライン転送形CCDの場合
には固体撮像素子の垂直シフトレジスタに転送さ
れた信号電荷を水平シフトレジスタから全部読み
だすためには1/60secを要する。すなわちNTSC
モードでの蓄積、転送動作中にこの撮像素子に対
して1/60sec以下のシヤツター速度を得るために、
あるタイミングで一旦トランスフアーゲートを
「開」にして受光部の電荷をはき出し、所定のシ
ヤツター速度に対応した蓄積時間、例えば1/50
secで蓄積を行ない、再びトランスフアーゲート
を開き、この電荷を垂直シフトレジスタに転送し
て適正露出を得るということはできない。なぜな
らば従来の構成のものでは1/500secの蓄積時間後
に再びトランスフアーゲートを開にした時点で
は、シヤツターを開にする以前に掃き出した信号
電荷の読みだしが終了しておらず垂直シフトレジ
スタ内で以前の信号電荷の上にさらに新しい信号
電荷を加えてしまうことになるからである。した
がつて従来の積分時間を可変してシヤツター機能
をもたせるようにした装置の場合、1/60sec以上
の長い積分時間を設定する場合には有効である
が、 1/60sec以下の短かい積分時間を設定する場合
には積分を開始する以前に受光部の信号電荷を掃
き出すだけでなく垂直シフトレジスタ内の信号電
荷もクリアしておくことが必要である。そのため
には遮光が必要であることから結局光を遮るため
の従来のシヤツター機構は不可欠となる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
のである。その目的は従来のNTSCモードで駆動
されフインダー用とムービー撮影用の両方に利用
でき、かつ静止画撮影時の露出決定用の測光素子
としても利用できる第１の固体撮像素子と、結像
光学系と撮像素子との間に挿入され高速から低速
までのシヤツター速度の設定を可能にしたシヤツ
ターと、オーバフロードレイン等の余分な機能を
省くことにより受光部の面積を大きく取つた高解
像、高感度なスチール撮影用の第２の固体撮像素
子とを用いることによつて、一台のカメラでビデ
オカメラおよびスチールカメラ双方の機能を兼ね
備え、しかもスチール撮影時にも高速シヤツター
を使用でき鮮明で良質な画像の記録が可能な電子
写真装置を提供することにある。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す基本的なブ
ロツク図である。１は被写体像を結像するための
結像光学系である。なお、図示はしてないがこの
光学系中には光量を調整するための絞り機能等が
含まれている。２は従来の一眼レフカメラに使用
されているものと同じクイツクリターンミラーで
通常全反射鏡で構成されており、ムービーモード
の場合には実線の位置にあり、結像光学系１を通
つて入射した光を第１の固体撮像素子３に導く。
またスチールモードの場合には実線の位置で上記
第１の素子３に光を導いて測光を行ない、その後
直ちに破線の位置に回動しスチール撮影を可能と
する。なお光量のロスを無視するならば上記ミラ
ー２としていわゆるハーフミラーを用い、実線位
置に固定化して使用し得るようにしてもよい。

第１の固体撮像素子３は、結像光学系１および
クイツクリターンミラー２を含む光学系の像面近
傍に配置されている。この素子３はカラービデオ
カメラに利用されているストライプ等の色フイル
ターを有した単板のものでよい。４はシヤツター
であり、いわゆる電子シヤツター、あるいは固体
光シヤツター等でよいが、必要とされるだけ、光
をしや断でき、また開放時には十分な光透過率が
あり、かつ必要とされる応答速度が得られるもの
が望ましい。５は第２の固体撮像素子であり、第
１の固体撮像素子３と同じ物でもよい。なおこの
素子５にはスチール撮像時において前記クイツク
リターンミラー２が破線の如く回動した状態でシ
ヤツター４が開閉することにより適正な光量が入
射する。したがつて、通常は遮光状態となつてい
るので、素子５上にオーバーフロードイン等を設
ける必要はなく、その分画素数を増したり、受光
面積を拡大させることができる。つまり高感度、
高解像度の素子を用いることが可能である。な
お、第２の固体撮像素子５は結像光学系１の結像
面近傍に配置される。

６は露出制御信号発生回路で、第１の固体撮像
素子３によつて得られた画像信号電荷とオーバフ
ロー電荷の両方を加算した信号から適正露出レベ
ルを決定して、シヤツター駆動機構７に適正露出
制御信号を送出する。シヤツター駆動機構７は上
記露出制御信号発生回路６からの信号に応じて前
記シヤツター４を適正露光となるシヤツター速度
で開閉駆動する。

第２図は第１の固体撮像素子３の構成例で、イ
ンターライン型のCCDを用いた場合を示してい
る。図に示す如くこの素子３にはブルーミング抑
制のためオーバフロードレインODを設けてお
り、ここから前述したオーバフロー出力を送出す
る。この撮像素子３はNTSCのTVモードで駆動
されるが、その場合トランスフアーゲートTGの
スイツチング信号VG₁，VG₂は、それぞれ1/30
secの間隔で発生される。このため従来のスチー
ルカメラのシヤツター速度と対応関係にある信号
電荷の蓄積時間は1/30secとなる。受光部に強い
光が入射した時、受光部に発生した過剰な信号電
荷はオーバフロードレインODに流れこみ、これ
によつてブルーミングの制御を行なつている。こ
の固体撮像素子３はスチール撮像時には適正露出
量を決定しシヤツター速度を制御するための測光
用素子として使われるが、その場合1/30sec以下
で受光部が飽和してしまう場合が起りうる。この
ような場合に信号電荷のみから露出決定はできな
い。そこで被写体が明るすぎ、高速シヤツターを
使用するような場合においては、信号出力とオー
バフロー出力とを加算した信号を前記露出制御信
号発生回路６へ与えて露出を決定させる。また上
記固体撮像素子３は二次元に配設した撮像素子か
らなるものであるため、測光情報として二次元画
像情報を使用できる。つまり、二次元画像情報を
処理することにより、平均測光あるいは部分測光
等の単純な測光モードの選択を行なえるほか、適
当な画像処理を加えることによつて撮影者の意図
に沿つた撮像モードの選択やアラームの発生等も
行なえる。

第１図において、画像信号処理回路８は、固体
撮像素子３および５から読み出される画像信号を
受けてこれをNTSC信号に変換する回路である。
この回路８でNTSC信号に変換された信号は、モ
ニター１１に供給されると共に、外部出力端子Ｘ
を経由してVTR等の外部記録媒体１２に供給さ
れる。また画像信号処理回路８の出力信号はビデ
オ記録信号処理回路９にも入力する。上記ビデオ
記録信号処理回路９は図示しないシヤツターレリ
ーズボタンを押すと、前記処理回路８の出力信号
をビデオ信号に変換し磁気ヘツド１３に供給す
る。なお、上記ビデオ記録信号処理回路９は
NTSC信号をビデオ信号に変換する公知の回路で
あり、色信号と輝度信号とを分離し、色信号を低
域変換すると共に輝度信号をFM変調する。そし
て低域変換色信号とFM変調輝度信号とを混合し
て適当なレベルに増幅したのち、磁気ヘツド１３
に供給する。かくして磁気デイスク１４に画像信
号が記録される。磁気デイスク１４はモータ駆動
回路１５で回転制御されるモータ１６によつて所
定の角速度（同心円状のトラツクで１トラツク１
フレーム分の画像信号を記録する場合には
1800rpm）で回転駆動され、特定のトラツクに画
像信号の記録を行なう。磁気デイスク１４にはト
ラツクが同心円状に形成されており、次の画像を
記録する際には磁気ヘツド１３をヘツドアクセス
機構１７により所定のトラツクピツチでデイスク
１４の半径方向に駆動する。

一方シヤツターレリースボタンが押されない時
には、前記画像信号処理回路８は固体撮像素子３
から出力をNTSC信号に変換してモニター１１に
信号を送り出す。モニター１１は電子ビユーフア
インダや液晶テレビ、ELパネルなどNTSC信号
で駆動できる画像モニターである。なおこのモニ
ター１１への出力を外部出力端子から取り出して
VTR等の外部記録媒体に記録するためのビデオ
カメラとして使用できるものとなつている。

第１図において、１０は同期信号発生回路であ
り、前記画像信号処理回路８に必要な各種パルス
や映像信号に混合する複合同期信号を発生し、こ
れを画像信号処理回路８、ドライバ１８，１９に
供給する。画像信号処理回路８へ供給される同期
信号はデイスク１４へ記録される情報が各トラツ
ク間で揃つた状態となるようモータ１６の回転を
制御するための信号等として用いられる。またド
ライバ１８，１９へ供給される同期信号はドライ
バ１８，１９が前記固体撮像素子３および５を駆
動するときの基準となるパルスとなる。ドライバ
１８および１９は駆動する固体撮像素子に応じて
所定の駆動パルスを発生する。第１の固定撮像素
子３を駆動する場合には、いわゆるテレビ動作
（NTSCモード）となる。この場合、前述の如く
インターライン転送形のCCDを用いた場合には
第２図示の受光部Ｒに蓄積された信号電荷はトラ
ンスフアーゲートTGにより受光部Ｒから転送部
としての垂直シフトレジスタVSに垂直ブランキ
ング期間に移される。この場合インターレスの蓄
積動作では各フイールドのブランキング期間に垂
直方向に一つ置きごとの画素から垂直シフトレジ
スタVSに転送される。したがつてシヤツター速
度と対応関係にある信号電荷の蓄積時間は1/30
secとなる。垂直シフトレジスタVSに転送された
信号電荷は、水平ブランキング期間に一水平走査
線の信号が順次水平シフトレジスタHSに送られ、
15.75KHzの水平ライン期間で水平方向へ転送が
行なわれ、映像信号として取り出される。

一方、第１図において第２の固体撮像素子５は
スチール撮影用の素子であるので、その動作は固
体撮像素子３とは多少異なる。すなわちその動作
はシヤツターレリーズボタンに連動して行なわれ
る。以下その動作を第３図、第４図及び第５図を
参照して説明する。

第３図においてドライバ１９に前記同期信号発
生回路１０よりNTSC同期信号が入力すると、固
体撮像素子５を駆動するための駆動パルスが作ら
れゲート回路２０に入力する。第４図Ｂ，Ｃはト
ランスフアーゲート駆動のためクロツクVG₁及び
VG₂を示しており、垂直帰線消去期間に受光部に
蓄積された信号電荷を垂直シフトレジスタVSに
転送するためのパルスである。なお第３図、第４
図、第５図示の態様では低レベルの時にトランス
フアーゲートを開とする。このパルスはTV信号
で言うVDパルスと対応したパルスであり、fVG₁
＝fVG₂＝1/2fVDで、VG₁およびVG₂は互いに位
相が130゜異なつている。ドライバ１９から送出さ
れる垂直シフトレジスタ駆動用クロツクVφV１，
VφV２は垂直シフトレジスタVSに転送された信
号電荷と水平帰線消去期間に一水平走査線にあた
る信号電荷を水平シフトレジスタHSに転送する
ためのパルスで、TV信号のHDパルスに対応す
るパルスとして供給される。同じくドライバ１９
から送出される水平シフトレジスタ駆動用クロツ
クVGφH１，VφH２は水平帰線消去期間に水平
シフトレジスタHSに転送された一水平走査線分
の信号電荷を順次呼び出して水平走査線に対応し
た信号を形成する。

ゲート回路２０にはドライバ１９からのVG₁，
VG₂および前記シヤツタ駆動回路７からのシヤツ
タ駆動パルスSDが入力する。

なお、この例でシヤツター４は駆動パルスSD
が入力している時間だけ入射光に対する透過率が
低下すなわちシヤツター閉となるタイプの電子シ
ヤツター、固体光シヤツターである。

ゲート回路２０はシヤツター駆動パルスSDが
入力している期間VG₁，VG₂の出力を禁止し、固
体撮像素子５には送らないようにする。また、シ
ヤツター駆動パルスSPが低レベルになつた時、
最初にゲート回路に入力したトランスフアーゲー
ト駆動パルスがVG₂であつた場合にはそのパルス
も禁止する。

シヤツター駆動回路７は露出制御回路６より出
力される露出制御信号によつてシヤツター駆動パ
ルスSDのパルス幅を適正露光量が得られるよう
に可変して出力する。

シヤツター駆動パルスSDの出力タイミングは
以下のように定められる。図示していないシヤツ
ターレリーズボタンの押圧に連動して第４図Ａの
シヤツターパルスSPがワンシヨツト回路２１か
ら発生されると、このシヤツターパルスSPはシ
ヤツター駆動回路７に入力する。シヤツター駆動
回路７はこれを受けてゲート回路２０を経由して
シヤツター駆動回路７に入力する最初のVG₂パル
スの立上りエツジでシヤツター駆動パルスSDを
出力する。

スチール撮影モードにおいては、単発撮影モー
ドと連続撮影モードがあり、二つのモードは切換
えてスイツチによつて切換可能とされている。先
ず単発撮影モードの動作について第４図のタイミ
ングチヤートを用いて説明する。固定撮像素子５
はシヤツター４が閉じている間も動作しており、
暗電流によつて受光部に蓄積される電荷を掃き出
している。第４図の時刻t1においてシヤツターレ
ーリーズボタンの押圧操作に連動して第４図Ａの
シヤツターパルスSPが発生すると、前述のよう
にシヤツター駆動回路７からSPパルス発生後最
初のVG₂パルスの立上りエツジでシヤツター駆動
パルスSDが発生し時刻t2においてシヤツター４
は開となる。このため第２の固体撮像素子５の信
号電荷の蓄積を開始する。したがつてシヤツター
レリーズボタンを押しさげてから最大1/30sec遅
れてシヤツター４が動作し始めることになる。所
定のシヤツター時間が経過してシヤツター４が閉
となると、信号電荷の蓄積は終了し、次のゲート
パルスVG₁によつて時刻t3から先ず第１フイール
ドの信号電荷の読み出しが開始され、続いてVG₂
パルスによつて第２フイードの信号の読み出しが
開始される。このインターライン動作によつて画
像信号処理回路８から出力されるNTSC信号は第
４図Ｅに示す状態を呈する信号となる。さらに時
刻ｔ４においてシヤツターボタンの押下があり二
つ目のSPパルスが出力されると、前回と同様に
して時刻t5においてSDパルスが発生する。前回
のシヤツター速度は1/60sec以下であつたが今回
は1/60sec以上の場合を示す。第４図Ｄに示すよ
うにシヤツターパルスSDが出力されている間に
ゲート回路２０に入力したVG₁パルスは同図Ｂに
破線で示す如く禁止されて出力されない。またシ
ヤツター４が閉じた後、最初にゲート回路２０に
入力したパルスがVG₂パルスあつた場合にも出力
は禁止される。かくして時刻t6のVG₁パルスによ
つて初めて信号電荷が垂直シフトレジスタVSへ
転送開始され以下同様にインターライン動作によ
る信号電荷の読み出しが行なわれる。

このように単一撮影モードにおいて、一回のシ
ヤツター押圧操作に対して一回のシヤツター開閉
動作が行なわれる。

次に連続撮影モードについて第５図のタイミン
グチヤートを適時参照して説明する。時刻t1にお
いて第５図Ｆに示す如くシヤツターレリーズボタ
ンが押されると、同図Ａの如くシヤツターパルス
SPが発生する。時刻t2に至ると、単発撮影モー
ドの場合と同様に同図Ｄに示す如くSDパルスが
発生しシヤツター４が開となる。時刻t2から蓄積
を開始した信号電荷は、時刻t3においてゲートパ
ルスVG₁によつて第１フイールドの信号電荷の読
み出しが開始され、時刻t4においてゲートパルス
VG₂によつて第２フイールドの信号電荷の読み出
しが開始される。また時刻t4においてシヤツター
ボタンが押されている場合、つまり連続撮影モー
ドが選択されている場合には、次のゲートパルス
VG₂の立上りで次のSDパルスが発生し、以下同
様に信号電荷の蓄積、読み出しが行なわれる。こ
のようにしてシヤツターレリーズボタンが押され
ている間、ゲート回路２０を経由して出力される
VG₂パルスの立上りで3Dパルスが発生し連続撮
影が行なわれるのである。第５図ではシヤツター
速度が1/60sec以下の場合を図示したが、この場
合には1/30secごとにシヤツター４が開閉し30コ
マ／secの高速撮影が行なわれる。シヤツター速
度が1/60secより低速な場合には、シヤツター速
度をTsecとすると、（2n＋１）／60＜Ｔ≦（2n＋３）／60 ｎ＝（０、１、２、…）の範囲内で、毎秒30／（ｎ＋２）コマの連続撮影
が可能となる。

なおアスチール撮影モードにおいてはシヤツタ
ーレリーズボタンが押下げられミラー２の回動を
開始すると同時に画像信号処理回路８の切換スイ
ツチが作動して第１の固体撮像素子３の出力信号
にかえ、第２の固体撮像素子５の出力信号を
NTSC信号形成用の入力信号となす。このように
してミラー２の回動を行なつて高速連続撮影を行
なつている期間中、モニター１１にはスチール画
像が写し出される。

なお本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではない。たとえば前記実施例においては、
NTSC標準TV規格について述べたが、他の規
格、例えば高品位TV規格、PAL等でもよい。ま
た第１の固体撮影素子は電荷転送素子からなる二
次撮像素子としたが次のように素子であつてもよ
い。

１例えばフオトダイオードのような単１セルの
通常の測光素子（この場合の素子の取付位置は
任意である。）２複数の独立の測光素子を二次元的に配置した
もの（この場合の素子の取付位置は前記実施例
の場合と同一位置。）また記録媒体として磁気
デイスクを示したが、たとえば光磁気デイスク
等の他の記録媒体であつてもよい。

以上説明したように本発明によればフアインダ
ー光学系と、この光学系により導かれる光を受光
しムービー撮影用の素子として機能し、かつスチ
ール撮影用の露出時間の決定を行なうための測光
素子としても機能する第１の固体撮像素子と、前
記フアインダー光学系を介さずに導びかれる光を
受光しスチール撮影用の素子として機能する第２
の固体撮像素子と、同素子を含む光学系に挿入さ
れるとシヤツターとを備えているため、ムービー
の撮影とスチール撮影とを行なうことができ、し
かもムービー撮影から瞬時にスチール撮影に切換
えることが可能であると共にシヤツターを設けた
ことにより、スチール撮影用の前記第２の固体撮
像素子にオーバフロードレインを設けなくともよ
くなり、その結果上記素子を高感度、高解像度な
撮像素子となし得る電子写真装置を提供できる。

なお、実施例の如くスチール撮影時のシヤツタ
ーの開閉を、固体撮像素子の受光部から垂直シフ
トシスタへの電荷転送用トランスフアーゲートパ
ルスと連動して行なうようにすれば、NTSCテレ
ビモードで駆動する撮像素子を用いて高速から低
速までのシヤツター速度が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示す図
で、第１図は装置全体の構成を示すブロツク図、
第２図は第１図の固体撮像素子の構成を示すブロ
ツク図、第３図は第２の固体撮像素子を駆動制御
する系の構成を示すブロツク図、第４図は単発撮
影モードの動作説明用タイミングチヤート、第５
図は連続撮影モードの動作説明用タイミングチヤ
ートである。１……結像光学系、２……クイツクリタンミラ
ー、３……第１の固体撮像素子、４……シヤツタ
ー、５……第２の固体撮像素子、６……露出制御
信号発生回路、７……シヤツター駆動回路、８…
…画像信号処理回路、９……ビデオ記録信号処理
回路、１０……同期信号発生回路、１１……モニ
ター、１２……外部記録媒体、１３……磁気ヘツ
ド、１４……記録媒体、１５……モータ駆動回
路、１６……デイスク駆動モータ、１７……ヘツ
ドアクセス機構、１８……ドライバ、１９……ド
ライバ、２０……ゲート回路、２１……ワンシヨ
ツトマルチ回路、SP……シヤツターパルス、
VG₁……第１のトランスフアーゲートパルス、
VG₂……第２のトランスフアーゲートパルス、
SD……シヤツター駆動パルス。

Claims

【特許請求の範囲】１被写体からの入射光を分割して、各別の被写
体像を得るための光学手段と、上記光学手段による各別の被写体像に各対応す
る電気的信号を得るためにそれぞれ設けられた第
１の撮像手段および第２の撮像手段と、上記第１の撮像手段および第２の撮像手段の各
出力信号に関する切換え処理が可能な信号処理手
段と、を具備して成ることを特徴とする電子写真装置。