JPH0533587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は電子カメラやTVカメラなどの電子的
撮像装置に関し、特にシヤツタ機構の改良に関す
る。

〔従来技術〕

一般に、電子カメラやTVカメラなどの電子的
撮像装置にはNTSC、PAL、SECAMなどの規格
が適用されており、たとえばNTSC規格の場合は
光学像を撮像管に1/30秒間あるいは1/60秒間光蓄
積を行ない、蓄積された電荷を電子ビーム走査に
よりデイスチヤージして光学像に対応した映像信
号を取出す如く構成されている。したがつて被写
体が動きの速い移動物体等の場合、あるいはカメ
ラをパンニングする場合、さらには手ぶれを生じ
た場合等において画像がぼけてしまい画質低下を
きたすという問題がある。上記「動きによる画像
のぼけ」の原因はNHK技研月報（昭和52年３月
号．P100〜104）に記載されているように、いわ
ゆる蓄積効果と残像である。

蓄積効果は１フレーム間（NTSCでは1/30秒）
の光の量を撮像素子の光電変換面に蓄積すること
による効果であり、撮像感度で上げ、SN比を向
上させるための有効な手段ではあるが、等価的に
１／30秒の低速シヤツタを用いた撮像ともいえる
ので移動物体や手ぶれ等により画像がぼけてしま
い画質低下をきたすことになる。

一方、残像は一度の電子ビーム走査ではデイス
チヤージしきれない場合の残存電荷によつて生じ
るものであるが、最近は固体撮像素子による低残
像化が進んでおり、またサチコン（商標：
NHK）などの低残像撮像管の使用によつて残像
は大幅に減少しており、ほぼ解決済みの問題とい
える。

したがつて前記「動きによる画像のぼけ」を解
決するためには蓄積効果の影響を除去する必要が
ある。蓄積効果の影響を除去するには光蓄積時間
を短くすることが有効であり、その目的で次のよ
うな各種シヤツタが考えられている。

［１］ 撮像素子シヤツタ 特開昭50−62518号公報に記載されているよ
うに、固体撮像素子自体に蓄積時間を任意に可
変し得る機能をもたせ、蓄積時間の短縮をはか
るようにしたものである。しかるにこのシヤツ
タは開発途上にあるものであり、製造技術的あ
るいはコスト的に種々の問題があるため現状で
は実用は供し得ない。また静止画用と動画用と
に共用できるように構成することが難しいとい
う問題もある。

［２］ 物性シヤツタ 特開昭58−31525号公報あるいは特開昭58−
33368号公報に示されている如く、レンズ前面
あるいはレンズ瞳位置さらには撮像素子前面等
に電子光学素子や液晶素子等を設置し、その透
光性を可変制御するものである。しかしこの物
性シヤツタは光透過効率に問題があり、充分な
透過光量が得られない難点がある。また周囲条
件等によつて偏光特性や分光特性には変化がお
こるという問題もある。

［３］ メカニカルシヤツタ シヤツタ板を機械的に開閉するものであり、
ソレノイドを用いたスライド式のものとモータ
を用いたロータリー式のものとがある。しかり
スライド式のものは応答速度および応答精度に
問題があり、映像信号系との同期をとり難い。
このため、フレームトランスフアー型の固体撮
像素子にしか適用できないという難点がある。
またロータリー式のものはシヤツタ機能が不要
な場合にシヤツタ機能を解除することができな
いといつた問題がある。さらにロータリー式の
シヤツタにおいては、毎秒30回あるいは60回の
露光が行なえる利点があるが、長時間露光が難
しいうえ、シヤツタ速度を連続可変制御し難い
という欠点もあつた。

〔目的〕

本発明の目的は、メカニカルシヤツタによる露
光時間を連続無段階に可変制御できるとともに、
そのメカニカルシヤツタによる露光時間の限界を
越える長時間の露光も得られ、TVカメラのよう
な動画撮像にも、電子カメラのような静止画撮像
にも使用できるとともに、特に動きの早い被写体
に関してもブレの少ないフレーム画を得ることが
できる電子的撮像装置を提供しようとするもので
ある。

〔概要〕

本発明は、第１のモータの出力軸に取り付けら
れ所定の回転位置にあるときレンズ系から撮像素
子に到る光路を妨げない開口部が設けられた第１
のシヤツタ円板と、第１のモータの出力軸に同軸
状に嵌挿されたフランジに取り付けられかつ第２
のモータによつて回転駆動されて第１のシヤツタ
円板との相対的回転位置を変え得るように設けら
れ所定の回転位置にあるときレンズ系から撮像素
子に到る光路を妨げない開口部が設けられた第１
のシヤツタ円板と相似的な第２のシヤツタ円板
と、第１のシヤツタ円板の回転位相を検出する第
１のセンサと、第２のシヤツタ円板の回転位相を
検出する第２のセンサと、垂直同期信号と第１の
センサの出力信号とに基づいて第１のシヤツタ円
板が該垂直同期信号と同期して回転するように第
１のモータを駆動する第１の駆動回路と、垂直同
期信号を所定時間遅延してなる信号と第２のセン
サの出力信号とに基づいて第２のシヤツタ円板が
第１のシヤツタ円板と所定の回転位相差をもつて
該垂直同期信号と同期して回転するように第２の
モータを駆動する第２の駆動回路とを設け、第１
のセンサの出力信号と垂直同期信号とに基づいて
第１のシヤツタ円板を垂直同期信号に同期させて
回転させるとともに、垂直同期信号を所定時間遅
延してなる信号と第２のセンサの出力信号とに基
づいて第２のシヤツタ円板を第１のシヤツタ円板
と所定の回転位相差をもつて該垂直同期信号と同
期して回転するように制御することで所定の露光
時間を得るようにしている。

さらに、第１のモータの出力軸に固定されたフ
ランジよりも小径のロツクホイールと、ロツクホ
イールの周縁所定部から中心部に向けて底部が狭
くなる形に形成された第１の溝と、フランジの周
縁所定部から中心部に向けて底部が狭くなる形に
形成された第２の溝と、第１のシヤツタ円板の開
口部及び第２のシヤツタ円板の開口部がともにレ
ンズ系から撮像素子に到る光路を妨げない回動位
置にあるとき自己の可動コアが突出して第２の溝
に案内され該第２の溝と第１の溝とに同時に嵌合
して第１のシヤツタ円板及び第２のシヤツタ円板
の回動を阻止するソレノイド機構とを設けて、シ
ヤツタ機能の解除時、第１のシヤツタ円板及び第
２のシヤツタ円板の回動を確実に阻止するように
している。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す系
統図であり、第２図は第１図における主要部を取
出して示す斜視図である。第１図、第２図におい
て、１は開口部２ａ，２ｂを180°異なる位置に形
成した第１のシヤツタ円板あり、第１のモータ３
の駆動軸３ａに取付けられ、上記モータ３により
回転駆動されるものとなつている。４は開口部５
ａ，５ｂを180°異なる位置に形成した第２のシヤ
ツタ円板であり、第２のモータ６の駆動軸６ａに
取付けられたプーリ７とベルト８を介して接続さ
れているフランジ９に取付けられ、上記第２のモ
ータ６により回転駆動されるものとなつている。
そして上記第１のシヤツタ円板１と第２のシヤツ
タ円板４は同軸上に位置するものとなつている。
１０はレンズ系であり、このレンズ系１０と前記
第１、第２のシヤツタ円板１，４を挟んで対向す
る位置には撮像素子１１が設けられている。

第１図において、１２は前記第１のシヤツタ円
板１の回転位相を検出する第１のセンサとしての
光学センサ、１３は前記第２のシヤツタ円板４の
回転位相を検出する第２のセンサとしての光学セ
ンサである。１４，１５は位相制御回路であり、
上記光学センサ１２，１３の検出信号S1、S2と
端子１６から供給される垂直同期信号Vsとの同
期をとるものとなつている。１７は遅延回路であ
り、前記位相制御回路１５に供給される垂直同期
信号Vsの位相をずらすものである。１８，１９
は駆動回路であり、前記第１、第２のモータ３，
６の回転制御を行なうものとなつている。ここ
に、位相制御回路１４及び駆動回路１８は、垂直
同期信号Vsと前記第１のセンサとしての光学セ
ンサ１２の出力信号とに基づいて前記第１のシヤ
ツタ円板１が該垂直同期信号Vsと同期して回転
するように前記第１のモータ３を駆動する第１の
駆動回路を構成する。また、位相制御回路１５及
び駆動回路１９は、垂直同期信号Vsを遅延回路
１７にて所定時間遅延してなる信号と前記第２の
センサとしての光学センサ１３の出力信号とに基
づいて前記第２のシヤツタ円板４が前記第１のシ
ヤツタ円板１と所定の回転位相差をもつて該垂直
同期信号Vsと同期して回転するように前記第２
のモータ６を駆動する第２の駆動回路を構成す
る。

次に本実施例の動作を説明する。端子１６に垂
直同期信号Vsが供給されると、位相制御回路１
４、駆動回路１８を介して第１のモータ３が駆動
され、第１のシヤツタ円板１を回転駆動させる。
また同時に遅延回路１７、位相制御回路１５、駆
動回路１９を介して第２のモータ６が駆動され、
第２のシヤツタ円板４を回転駆動させる。このと
き上記第１、第２のシヤツタ円板１，４の回転位
相がずれているため、開口部２ａ，５ａおよび２
ｂ，５ｂは相互にずれて、実質的には幅の狭いス
リツトとなつている。したがつて撮像素子１１に
到達するレンズ系１０からの光の遮断速度は上が
る。

一方、光学センサ１２，１３によつて上記第
１、第２のシヤツタ円板１，４の回転の位相はそ
れぞれ検出される。そしてこの検出信号S1、S2
は位相制御回路１４，１５にフイードバツクさ
れ、垂直同期信号Vsとの同期がとられる。その
結果、前記第１、第２のモータ３および６の回転
速度が制御される。

なお本実施例では第１、第２のシヤツタ円板
１，４にそれぞれ形成した開口部の数を２個とし
たが１個でもよい。

第３図は本発明の第２の実施例の構成を示す側
面図であり、第４図は第３図に対応した部分を示
す斜視図である。なお第１図、第２図と同一部分
には同一符号を付して詳しい説明は省略する。本
実施例が前記第１の実施例と異なる点は第１、第
２のシヤツタ円板１，４にロツク機構を設け、シ
ヤツタ機能を解除させるようにした点である。

第３図、第４図において２０は第１のモータ３
の駆動軸３ａに嵌挿固定されたロツクホイールで
ある。このロツクホイール２０はフランジ９より
小径なものとする。そして上記ロツクホイール２
０にはその周縁所定部から中心部に向けて底部が
狭くなる形にＶ溝（第１の溝）２０ａが形成され
ており、前記フランジ９にもその周縁所定部から
中心部に向けて底部が狭くなる形にＶ溝（第２の
溝）９ａが形成されている。２１は可動コアであ
り、ソレノイドコイル２２の作用により、第３図
において上下方向に移動するものとなつている。

次に本実施例の作用について説明する。第１の
実施例にて示したようにシヤツタ機能を発揮させ
る場合には、ソレノイドコイル２２の励磁を行な
う。そうすると可動コア２１は第３図に示す位置
に引き上げられる。

一方、シヤツタ機能を解除する場合には、第
１、第２のモータ３，６への通電を断つた状態で
ソレノイドコイル２２への励磁を断つ。そうする
と可動コア２１が第３図において下方に下がつ
て、上記可動コア２１の先端がまずフランジ９の
Ｖ溝９ａと嵌合し、第２のシヤツタ円板４の開口
部５ａもしくは５ｂが撮像素子１１の正面に位置
するように第２のシヤツタ円板４は位置決めされ
る。しかるのに可動コア２１の先端はロツクホイ
ール２０のＶ溝２０ａと嵌合し、第１のシヤツタ
円板１の開口部２ａもしくは２ｂが撮像素子１１
の正面に位置するように第１のシヤツタ円板１は
位置決めされている。

かくしてシヤツタ機能は解除され、上記撮像素
子１１への長時間露光が可能となる。

なお本実施例では位置決め部材として可動コア
２１およびソレノイドコイル２２からなるプラン
ジヤを用いたが、手動マニユアル部材を用いても
よい。

次に本装置に制御系全体を第５図を参照して説
明する。第５図は制御系全体の構成を示すブロツ
ク図である。なお第１図と同一部分には同一符号
を付してある。

撮像光学系のレンズ１０Ａ，１０Ｂにより捉え
られた被写体（不図示）の光像は、レンズ系１０
の焦点位置に設置されている固体撮像素子１１の
光電変換面上に結像する。固体撮像素子１１は上
記結像した被写体の光像を電気信号に変換し、そ
の出力Voutを後述する回路を介して色分離回路
２３に与える。色分離回路２３は与えられた電気
信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに分
離し、FM変調器２４に供給する。FM変調器２
４は輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをそれ
ぞれの周波数帯域においてFM変調し、記録アン
プ２５に供給する。記録アンプ２５はFM変調さ
れた各信号を増幅して磁気ヘツド２６に与える。
磁気ヘツド２６は供給された信号を磁気デイスク
２７の記録トラツクにFM記録する。

同期パルス発生器２８は前記撮像素子１１に対
し、後述する回路を介して垂直転送クロツクφV、
水平転送クロツクφH、リセツトパルスSGを与え
ると共に、色分離回路２３およびFM変調器２４
に対しタイミングパルスを与える。また同期パル
ス発生器２８は撮像系の動作タイミングと記録系
の動作タイミングおよび位相を合わせるための同
期パルスを同期検出器２９に一方の入力として与
える。

同期検出器２９の地方の入力としては磁気デイ
スク２７に付設した回転位相検出用パルスジエネ
レータ３０からPGパルスが与えられる。かくし
て同期検出器２９は上記PGパルスを同期パルス
発生器２８からの同期パルスと比較し、磁気デイ
スク２７の回転速度および位相が常に撮像系の動
作タイミングに一致するような信号をモータ駆動
回路３１に与える。モータ駆動回路３１は上記検
出器２９から与えられた信号に基いてデイスク駆
動モータ３２を駆動制御する。その結果、磁気デ
イスク２７は定常状態において、3600RPMの定
速回転をし、１回転する間に１フイールドの画像
記録を行なうものとなる。

記録ゲート回路３３は電子スチルカメラのレリ
ーズボタンに連動する記録指令スイツチ３４がＯ
とになつたときに発生するトリガパルスTGによ
つてトリガされ、同期パルス発生器２８からの同
期パルスに基いて１フイールド期間に相当する幅
の書込みパルスWGを前記記録アンプ２５に与え
て、その期間だけ記録アンプを作動状態となす。

なお第５図において３５はエンコーダであり、
色分離回路２３の出力である輝度信号Ｙと色差信
号Ｒ−Ｙ、Ｂ−ＹとをたとえばNTSC信号に変換
し、これをビユーフアインダ３６へ送る。かくし
てビユーフアインダ３６により撮像の内容をモニ
タすることができるものとなつている。

また第５図において３７は絞り機構であり、光
学系のレンズ１０Ａ，１０Ｂの間に介挿されてい
る。絞り機構３７はアイリスドライバー３８によ
り駆動されるものとなつている。上記アイリスド
ライバー３８は後述する露光制御回路４８からの
制御信号により作動制御される。

固体撮像素子１１はたとえばCCDからなり、
同期パルス発生器２８からのパルスに応動する
φVドライバー３９、φHドライバー４０、SGド
ライバー４１からそれぞれ出力される垂直転送ク
ロツクφV、水平転送クロツクφH、リセツトパ
ルスSGによつて駆動されるものとなつている。
上記撮像素子１１の出力はアンプ４２、サンプリ
ングホールド回路４３、アンプ４４、LPF４５
を経て色分解回路２３に供給されると共に、
CCD測光回路４６へ供給される。CCD測光回路
４６の出力は、フオトダイオードなどからなる外
部測光回路４７からの出力と共に露光制御回路４
８に供給される。

露光制御回路４８は、記録指令スイツチ３４が
ONとなることによつて記録指令が与えられる
と、CCD測光回路４６あるいは外部測光回路４
７などにて得られる測光情報に基いて決定される
露光時間に応じて素子シヤツタ制御回路４９を介
して同期パルス発生器２８に制御信号を送ると共
に、遅延回路１７に対し所定の遅延制御信号を送
るものとなつている。なお露光制御回路４８には
シヤツタ速度マニユアル設定器５０による手動の
シヤツタ速度設定信号が適時与えられるものとな
つている。

今、第５図において、カメラのメイン電源を
ONとすると撮像素子１１にパワーが供給され、
ビデオ信号が撮像素子１１から出力される。この
ときソレノイド２２（第５図中には不図示）は励
磁されていないのでシヤツタは開放であり撮像素
子１１の光電変換部には光が連続して入つてい
る。撮像素子１１の出力は測光回路４６に出力さ
れ、適当な自定数で検波され、測光信号として露
光制御回路４８に出される。したがつてシヤツタ
機能解除のときは従来のTVカメラと同様に光蓄
積時間は１／60secまたは１／30secであり、絞り
３７によつて最適露光レベルが得られる。

次にスイツチ３４がONすると、ソレノイド２
２が励磁され、シヤツタ円板１，４の回転ロツク
が解除される。そしてシヤツタの２つのモータ
３，６がONとなり、第１、第２の円板１，４は
高速回転し、かつ速度制御される。速度制御は光
学センサ１２，１３により円板のスリツト部のエ
ツジを検出することにより行なわれる。

第１、第２の円板１，４は第６図に示すように
開口角θ０が80°のスリツトがそれぞれ２箇所に
設けられている円板であり、それぞれ1800RPM
に速度制御される。速度制御が終了し２つの円板
がそれぞれ1800RPMに立ち上がると、次に円板
は位相制御を受ける。位相制御は垂直同期信号
Vsと光学センサの出力と測光信号とによつて行
なわれる。第６図において第１、第２の円板１，
４は矢印で示す如く時計方向にそれぞれ回転して
おり、光学センサ１２，１３すなわちスリツト位
置検出用の反射型フオトセンサが図示の位置に配
置されている。なお円板１，４上の適当な位置に
反射部材を設けるようにしてもよいが、ここでは
スリツト検出方式としてある。また円板１，４は
薄手の灰色プラスチツクであり、それぞれ他の円
板に対向する面を黒色塗装したものを用いる。

第５図に説明を戻す。レンズ側に置かれた第１
の円板１は次の如く位相制御される。位相制御回
路１４にはVs信号と光学センサ１２の出力が入
力され、Vs信号の立ち下がりとスリツトの前縁
とが同位相となるようにモータ駆動回路１８に対
して制御出力を出す（第７図参照）。したがつて
第１の円板１はVs信号から若干（１〜２ｍｓ）
遅れて撮像素子１１上に開口前縁が達するように
制御されている。これはVs近傍にCCDの転送パ
ルスがあり、このときに露光をかけると画質不良
が発生するからである。したがつてこれを避ける
ために光学センサ１２はCCDから若干角度をず
らした位置に設けてある。第１の円板１は測光情
報によつては全く影響を受けずに位相制御されて
いる。

一方、第２の円板４は光学センサ１３の出力と
Vsのデイレイ信号との位相同期がとられる。た
だし光学センサ１３の出力が第２の円板４のスリ
ツト後縁を検出したタイミング、すなわち光学セ
ンサ１３の出力が「Ｌ」から「Ｈ」に立ち上がる
タイミングとデイレイされたVs信号の立ち下が
りとが同一位相となるように位相制御回路１５は
モータ駆動回路１９に出力を与えるものとなつて
いる。

遅延回路１７のデイレイ量は測光回路４６また
は４７の出力を基準に演算される。デイレイ時間
は撮像素子上の１点での部分露光時間に対応して
いる。また第６図における開口度φ１にも対応し
ている。すなわち、デイレイ時間Ｔ＝１ｍｓとす
ると、部分露光時間も1mｍである。したがつて
外部設定器により所定のデイレイ時間を与えるこ
とによつてシヤツタ速度のマニユアル設定も容易
にできる。

ところでデイレイ時間には上限がある。すなわ
ちデイレイ時間を増加していくと、第１の円板１
と第２の円板４との開口が重なるときがあり、こ
れが最大露光時間となるからである。最大露光時
間すなわち最大デイレイ時間Tmaxは次式で求め
られる。円板上に設られたスリツト数をｎとし、
円板の回転数をＮ［RPS］とし、スリツト開口角
をθ０とすると Tmax＝（露光インターバル時間） ×（スリツト開口率） ＝｛１／（Ｎ＋ｎ）｝× ｛（ｎ×φ0）／360°｝ ＝φ0／（Ｎ×360°） 第６図において回転数1800RPM（30RPS）、φ0
＝80°、スリツト数ｎ＝２とすると、Tmax＝7.4
ｍｓとなり、部分露光時間は最大7.4ｍｓ（１／
135sec）となる。さらに長時間露光を行ないたい
場合はφ0を80より大きくとればよい。たとえば
１／２５５secであればφ0＝86.4°となる。

第７図のタイミングチヤートには上記の関係が
示されている。

シヤツタ使用時のシヤツタ制御は、CCD出力
変化→測光回路４６の出力変化→デイレイ量変化
→円板位相変化（シヤツタ開時間変化）→露光量
変化→CCD出力変化、なる閉ループ制御となる。
したがつて常に最適露光レベルが選択されること
になる。また入射光量が不足し、デイレイ時間Ｔ
がTmaxになつた場合には、デイレイ時間は
Tmaxに固定されて、測光出力は露光制御回路４
８に供給され、アイリスを開放時に移し、露光量
を調整する。またストロボ使用時にはθ１は
CCD面積より大なる開口角をもつように設定さ
れ、同時に外部測光回路４７が制御系に接続され
る。

オーストロボ発光光量制御用の信号は外部側光
素子から受けてもよいし、光学センサ１２，１３
とほぼ同一の場所に設けた測光素子で、ストロボ
光のシヤツタ円板からの反射光を受けるダイレク
ト測光方式を用いてもよい。この場合、θ２はで
きるだけ小さい方が望ましい。

以上撮像素子としてCCDを用いたときの露光
方式、露光タイミングを示したが、本発明の可変
速シヤツタはCCD以外の撮像管、MOS、CPDな
どにも使用できる。しかし前記３種の素子を用い
る場合には第７図に示す部分露光タイミングを
Vsを含む垂直ブランキング時間の前後とする必
要があるので、タイミングは若干異なつてくる。
またこれら３種の素子の場合は、最大部分露光時
間を３ｍｓ以内とする必要があるため、若干可変
速シヤツタの使用可能範囲が小さくなる難点があ
る。

以上のようにシヤツタを解除すれば、1/60sec
または1/30secの露光時間が得られ、シヤツタを
ONとすれば1/125〜1/1000の露光時間を有する
高速シヤツタが得られる。なお1/60secあるいは
１／３０secより長時間の露光が必要な場合には、撮
像素子自体にシヤツタ機能をもたせる素子シヤツ
タが有効となる。

長時間素子シヤツタはインターライン型CCD
を用いることによつて表現できる。次にその方法
を述べる。なおこの種のCCDについては下記文
献に詳述されている。

(1) 「高抵抗MCZ基盤を用いたMOS型センサ
CCD撮像素子」松本他 TV学界技術報告TPBS87−５（ED693）
（S58.3.18） (2) 水平510画素CCD撮像素子」寺川他 TV学界技術報告TEBS94−４（ED773） 第８図は上述した観点に基いて本装置で採用し
た固体撮像素子１１の具体例であり、インターラ
イン転送型CCD６０を示している。図中６１は
それぞれ色フイルターＲ、Ｇ、Ｂを表面にもつ光
電変換素子であり、各々１画素を形成している。
上記光電変換素子６１に隣接してCCDからなる
垂直シフトレジスタ６２が設けてある。これらの
垂直シフトレジスタ６２は、光電変換素子６１に
蓄積された光電荷を受取り、CCDからなる水平
シフトレジスタ６３に順次転送する。水平シフト
レジスタ６３は１水平走査線単位に、光電荷を出
力部６４に転送する。出力部６４はプリアンプを
内蔵しており、微小電流を増幅して出力端子
Voutから出力する。なお上記インターライン転
送型CCD６０の各入力端子には、リセツトパル
スであるセンサーゲート信号SG、垂直レジスタ
転送クロツクφV１，φV２、水平レジスタ転送ク
ロツクφH１，φH２などがCCD駆動回路（第５
図の３９〜４１）から供給される。

上記各光電変換素子６１における光電荷蓄積時
間は、光電変換素子６１から垂直シフトレジスタ
６２へ電荷を移すタイミングに基いて決定されて
いる。

第９図は上記第８図の一部を取出して示した図
である。この第９図から明らかなようにセンサー
ゲート６５は、各光電変換素子６１に対し共通に
形成した共通電極である。また垂直シフトレジス
タ６２は細矢印で示す如く奇数フイールド時に有
効に働くものと、太矢印で示す如く偶数フイール
ド時に有効に働くものとが交互に配置されてお
り、それぞれのグループ毎に転送クロツクφV１，
φV２を共通に供給されるものとなつている。

かくして光電荷一括転送は次のように行なわれ
る。すなわち第９図における各部の電位が下記の
ように設定されたとき、光電変換素子６１内に蓄
積された光電荷が垂直シフトレジスタ６２に転送
される。

奇数フイールドのとき センサーゲート信号SGが「Ｌ」でφV１が
「Ｈ」であるとき 偶数フイールドのとき センサーゲート信号SGが「Ｌ」でφV２が
「Ｈ」であるとき したがつてセンサーゲート信号SGがＨレベ
ルからＬレベルに変化する変化点が蓄積された
光電荷の一括転送開始時点であり、同時にあら
たな光蓄積の開始点でもある。

第１０図は上記インターライン型CCD６０の
タイミングを示すタイムチヤートである。第１０
図においてVDは垂直ドライブパルス、HDは水
平ドライブパルスである。HDに書込んである数
字「１〜525」は水平走査線番号に対応している。
センサーゲート信号SGは１フイールドに１回
「Ｈ」、「Ｌ」が変化する。上記「Ｌ」の変化のタ
イミングで光電変換素子６１の光電荷は、垂直シ
フトレジスタ６２に移送される。つまりこのタイ
ミングで、フイールドの全画素の情報が垂直シフ
トレジスタ６２内に移されるわけである。φV１，
φV２は２相の垂直レジスタ転送クロツクである
と同時に、画素から垂直シフトレジスト６２への
電荷移送にも関係している。すなわち第１フイー
ルドでは、第11HでSGが「Ｌ」となつたときφV
１が「Ｈ」となるため、この時点で第１フイール
ドに出力される画像に関係する全画素の電荷が垂
直シフトレジスタ６２に移送される。この電荷は
CCD出力信号の第1Hからビデオ信号として16ｍ
ｓ間出力される。一方、第２フイールドでは、
275H目にセンサーゲート信号SGが「Ｌ」となつ
たタイミングでφV２が「Ｈ」であるため、この
時点で第２フイールドにて出力される画像に関係
する全画素の電荷が垂直シフトレジスタ６２に移
送される。移送された信号電荷は、垂直シフトレ
ジスタ６２および水平シフトレジスタ６３の転送
動作により、CCD出力信号として第１０図中、
「Ｖレジスタ空送り」のあとの第1Hからビデオ出
力として出力される。

第１０図の例はフレーム蓄積モードのときを示
すものである。上記CCDはSGが「Ｌ」のときに
φV１およびφV２を共に「Ｈ」とすることによ
り、フイールド蓄積モードの素子としても使用で
きるように構成されている。フイールド蓄積モー
ドのときはφV１，φV２が共に「Ｈ」となるた
め、奇数フイールド用の画素内の電荷と、偶数フ
イールド用の画素内の電荷とか、同時に垂直シフ
トレジスタ６２内に転送される。したがつてSG
パルス毎にφV１，φV２を共に「Ｈ」とすること
によつて１／60secのフイールド期間で光蓄積が
可能となり、1/60secのシヤツタ時間をもつ素子
が構成できる。

第１１図は通常のフレーム蓄積モードで動作さ
せたときのSG、φ１，φV２、ビデオ出力のタイ
ムチヤートである。SGの1n以前の33ｍｓで蓄積
された奇数フイールドの光電荷は、ビデオ出力の
1nの時点で奇数フイールドのビデオ信号として
読み出される。SGの2nおよび1n＋１の期間で蓄
積された光電荷は、ビデオ出力の1n＋１のタイ
ミングでやはり奇数フイルードビデオ信号として
は読みだされる。したがつてこのモードでは1/30
secのシヤツタ時間であるといえる。このモード
では1/30sec毎にメカシヤツタを開口することに
よつて、奇数フイールドおよび偶数フイールド間
でブレすなわち時間ずれが発生しないビデオ出力
が得られる。1/60sec毎にシヤツタ動作させると
奇数フイールドと偶数フイールドでそれぞれ２回
のシヤツタを切つてしまうことになるので、フレ
ーム像としては２重像となることである。

第１２図は前記第５図に示すような制御系にて
長時間素子シヤツタを動作させたときのタイムチ
ヤートである。この例ではφV１，φV２がそれぞ
れSGが「Ｌ」のタイミングで転送を行なわない
ように制御している。したがつてビデオ信号のｎ
フレームまでは通常モード時の出力であるが、ビ
デオ信号のｎ＋１フレームではビデオ出力が得ら
れず、ｎ＋２フレームで２倍のビデオ出力が得ら
れている。したがつてこのモードでは４フイール
ド光蓄積後の読みだしであるので、シヤツタ時間
としては（1/60）×４＝1/15secが選択できたこと
になる。転送の省略はCCDの暗電流が画質劣化
を引きおこさないかぎり（約1sec）断続すること
ができるので、1/30secの整数倍の長時間シヤツ
タが可能となる。すなわち、1/30、1/15、1/10、
２／１５、1/6、1/5、7/30……の各長時間シヤツタ速
度が得られる。したがつて外部指令により上記シ
ヤツタ時間をマニユアルで設定することができ
る。

第１３図の他のモードであり、読み出し途中で
φV１とφV２をSGの「Ｌ」と同期して同時に
「Ｈ」とすることによつて、奇数フイールド画素
と偶数フイールド画素とを同時に読み出したもの
である。フレーム記録を行なわないフイールド記
録用の電子カメラでは、このような長時間シヤツ
タ制御モードも可能となる。

以上述べたように、1/125secより高速のときに
はメカニカルシヤツタで任意のシヤツタ時間が得
られ、長時間シヤツタ機能は素子シヤツタで得る
ことにより、すべての時間の範囲でシヤツタ動作
を行なうことが可能となる。

次に本発明のメカニカルシヤツタを電子カメラ
に適用する場合の応用例について説明する。たと
えば画像信号を3600RPMで回転する磁気デイス
クに記録する方式の電子カメラにおいては、同心
円状に50本の記録トラツクが形成されており、１
つのトラツクに１フイールドの画像を記録するフ
イード記録モードが基本となる。さらにこの発展
形として、隣接するトラツクを２個使用して奇数
フイールドと偶数フイールドを連続して記録する
フレーム記録モードも可能である。フイールド記
録モードでは50コマの記録が可能となるが、垂直
解像度は若干劣る。一方、フレーム記録モードは
２フイールドを記録するので垂直解像度は向上す
るが、記録可能なコマ数は1/2の25コマとなる。

本発明のメカニカルシヤツタは上記２つの記録
モードに対応できる。

第１４図は垂直画素が480以上であるフレーム
蓄積方式のCCD撮像素子に、本方式のメカニカ
ルシヤツタを適用した場合のタイムチヤートであ
る。SGパルスは各フイールド毎（16.6ｍｓ毎）
に繰返し出力されている。SGパルスの前後約１
ｍｓは垂直ブランキング期間である。SGが「Ｌ」
のときにφV１が「Ｈ」であれば、奇数フイール
ドの光電荷が垂直シフトレジスタ６２に転送され
る。またSGが「Ｌ」のときφV２が「Ｈ」であれ
ば、偶数フイールドの光電荷が垂直シフトレジス
タ６２に転送される。図示したようにφV１，φV
２がSGの「Ｌ」と同時に「Ｈ」になるのは33ｍ
ｓに１度である。したがつてこの撮像素子では、
奇数フイールド用の各画素の光蓄積時間は33ｍｓ
であり、偶数フイールド用の各画素の光蓄積時間
は、奇数フイールドの蓄積時間から16.6ms位相
ずれのある33msである。

第１４図のSGに示した〜を光蓄積時間で
あるとすると、ビデオ出力のｎ＋１フレームの奇
数フイールド1n＋１は＋の時間に露光され
た信号であり、偶数フイールド2n＋１は＋
の時間に光蓄積された信号である。したがつてこ
のCCDを用いてフレーム記録を行う場合には、
各フイールド毎にシヤツタ露光を行なうフイール
ドメカニカルシヤツタ［Ｅ］を組み合せると、奇
数フイールドと偶数フイールドにてそれぞれ１回
ずつシヤツタ露光が行なわれてしまうため、移動
物体は２重像として記録されてしまうことにな
る。したがつてフレーム記録時のメカニカルシヤ
ツタは33ｍｓに１回のシヤツタ露光を行なうフレ
ームメカニカルシヤツタ［Ｆ］でなければならな
い。上記フレームメカニカルシヤツタ［Ｆ］の露
光タイミングは図に示すようになる。すなわち、
第２フイールド（偶数フイールド）の転送が終了
し、次の第１フイールド（奇数フイールド）の転
送が行なわれるまでの期間にシヤツタ露光動作を
完了させればよい。つまりビデオ出力のｎ＋フレ
ーム露光は［Ｆ］＋「２」で行なわれ、ｎ＋２フレ
ームの露光は［Ｆ］の「３」で行なわれる。した
がつて円板は1800RPM回転のときにはスリツト
１個でよい。

前述のタイミングで露光動作を行なつているフ
レームシヤツタを用いて、ビデオ出力の1n＋１、
2n＋１をそれぞれ連続的に２つのトラツクに記
録すれば、フレーム記録が完了したことになる。
したがつて本シヤツタはロータリーシヤツタであ
るので、毎秒30コマのフレーム記録が可能とな
る。

一方、全重のフレームシヤツタを動作させてビ
デオ出力の1nあるいは1n＋１、1n＋２などの奇
数フイールドのみをトラツクに記録することによ
つて、毎秒30コマのフイールド記録にも対応でき
る。

またフイールド記録しか行なわれない電子カメ
ラであれば、円板を1800RPMの２スリツト構成
として、［Ｅ］のようなタイミングでシヤツタ動
作を行なわせればよい。この場合は毎秒60コマの
フイールド記録が可能となる。

素子シヤツタのフイールド記録対応の制御方式
であれば、第１５図に示すような方式も可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、第１のシ
ヤツタ円板の回転位相を検出するセンサの出力信
号と垂直同期信号とに基づいて上記第１のシヤツ
タ円板を該垂直同期信号に同期させて回転させる
とともに、上記垂直同期信号を所定時間遅延して
なる信号と第２のシヤツタ円板の回転位相を検出
するセンサの出力信号とに基づいて上記第２のシ
ヤツタ円板を第１のシヤツタ円板と所定の回転位
相差をもつて該垂直同期信号と同期して回転する
ように制御することで、メカニカルシヤツタによ
る露光時間を連続無段階に可変制御できるととも
に、シヤツタ機能の解除時、第１のシヤツタ円板
及び第２のシヤツタ機能の解除時、第１のシヤツ
タ円板及び第２のシヤツタ円板の回動を確実に阻
止することでそのメカニカルシヤツタによる露光
時間の限界を越える長時間の露光も取得でき、
TVカメラのような動画撮像にも、電子カメラの
ような静止画像にも使用できるとともに、特に動
きの早い被写体に関してもブレの少ないフレーム
画を得ることができる電子的撮像装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例の
構成を示す系統図および斜視図、第３図および第
４図は本発明の第２の実施例の構成を示す系統図
および斜視図、第５図は本発明の制御系の構成を
示すブロツク図、第６図ａ，ｂは本発明における
シヤツタ円板の説明をするための図、第７図は制
御タイミングチヤートを示す図、第８図〜第１０
図は撮像素子の具体例としてインターライン型
CCD構成および動作を示す図、第１１図〜第１
５図は各種蓄積・転送モードにおけるタイミング
チヤートを示す図である。 １……第１のシヤツタ円板、２ａ，２ｂ，５
ａ，５ｂ……スリツト部、３……第１のモータ、
４……第２のシヤツタ円板、６……第２のモー
タ、１１……撮像素子、１２，１３……光学セン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レンズ系により捉えた光像を撮像素子に結像
   し、電気信号に変換して記録する電子的撮像装置
   において、 前記撮像素子として素子シヤツタ機能を有する
   ものを使用するとともに、この撮像素子の素子シ
   ヤツタ機能を制御する素子シヤツタ制御手段と、 第１のモータの出力軸に取り付けられ所定の回
   転位置にあるときレンズ系から前記撮像素子に到
   る光路を妨げない開口部が設けられた第１のシヤ
   ツタ円板と、 前記第１のモータの出力軸に同軸状に嵌挿され
   たフランジに取り付けられかつ第２のモータによ
   つて回転駆動されて前記第１のシヤツタ円板との
   相対的回転位置を変え得るように設けられ所定の
   回転位置にあるとき前記レンズ系から前記撮像素
   子に到る光路を妨げない開口部が設けられた第１
   のシヤツタ円板と相似的な第２のシヤツタ円板
   と、 前記第１のシヤツタ円板の回転位相を検出する
   第１のセンサと、 前記第２のシヤツタ円板の回転位相を検出する
   第２のセンサと、 垂直同期信号と前記第１のセンサの出力信号と
   に基づいて前記第１のシヤツタ円板が該垂直同期
   信号と同期して回転するように前記第１のモータ
   を駆動する第１の駆動回路と、 前記垂直同期信号を所定時間遅延してなる信号
   と前記第２のセンサの出力信号とに基づいて前記
   第２のシヤツタ円板が前記第１のシヤツタ円板と
   所定の回転位相差をもつて該垂直同期信号と同期
   して回転するように前記第２のモータを駆動する
   第２の駆動回路と、 前記第１のモータの出力軸に固定された前記フ
   ランジよりも小径のロツクホイールと、 前記ロツクホイールの周縁所定部から中心部に
   向けて底部が狭くなる形に形成された第１の溝
   と、 前記フランジの周縁所定部から中心部に向けて
   底部が狭くなる形に形成された第２の溝と、 前記第１のシヤツタ円板の開口部及び前記第２
   のシヤツタ円板の開口部がともに前記レンズ系か
   ら前記撮像素子に到る光路を妨げない回動位置に
   あるとき自己の可動コアが突出して前記第２の溝
   に案内され該第２の溝と前記第１の溝とに同時に
   嵌合して前記第１のシヤツタ円板及び第２のシヤ
   ツタ円板の回動を阻止するソレノイド機構とを具
   備し、 所要に応じて前記ソレノイド機構を動作させて
   前記第１、第２のシヤツタ円板によるシヤツタ機
   能を解除し、かつ前記素子シヤツタ制御手段によ
   り前記撮像素子の素子シヤツタ機能を動作させて
   前記第１、第２のシヤツタ円板のシヤツタ機能に
   よる最長露光時間を越えた露光時間を得るように
   することを特徴とする電子的撮像装置。