JPH0570976B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子スチルカメラに関し、更に詳しく
は、メカニカルシヤツタの開閉動作を正確に制御
できるようにした電子スチルカメラに関する。

（従来の技術） 近年、半導体技術の進歩発展により、撮像手段
としてCCD等の固体撮像素子を用いた電子スチ
ルカメラが脚光をあびてきている。

第４図は固体撮像素子としてCCDを用いた電
子スチルカメラの一実施例を示す構成図である。
図において、１，２はレンズ、３は光量を調節す
る絞り、４はレンズ１，２の中間に配されたメカ
ニカルシヤツタ、２１は光量を測定する検出手
段、５は被写体OBJからの画像情報を受け受光
量に応じた電気信号を発生する固体撮像素子であ
る。該固体撮像素子としては例えばCCDが用い
られ、CCDとしては、ブルーミングやスミア現
象を除去するため、例えば縦形オーバーフロード
レイン構造のものが用いられる。この種のCCD
では、オーバーフローコントロールゲート
（OFCG）へ印加する電圧の値を変えることによ
り、受光部で発生する電荷を蓄積したり、オーバ
ーフロードレイン（OFD）へ流し込んだりする
ことができる。撮像動作では、一定時間（電荷蓄
積時間）蓄積した電荷を伝送ゲートパルスで転送
シフトレジスタに移している。

６は該CCD５の光電変換信号出力を受けて、
光の３原色毎に色信号を分離する他、各種の信号
処理を行う信号処理回路、７は検出手段２０から
の信号を受けて、絞り３に最適な絞り量とシヤツ
タ制御回路１５に最適な露出時間を与える露出制
御回路である。８は信号処理回路６から送られて
くる画像信号をFM変調するFM変調回路、９は
該FM変調回路８の出力を磁気デイスク等の画像
記録装置１０に記録する記録ヘツドである。画像
記録装置１０として磁気デイスクを用いた場合、
記録ヘツド９としては例えば磁気ヘツドが用いら
れる。１１は同期信号パルスを発生する同期信号
発生回路、１２は該同期信号発生回路１１の出力
を受け、CCD５に水平方向及び垂直方向の転送
パルスを与える駆動回路、１３は同じく同期信号
発生回路１１の出力を受けてモータ１４に回転信
号を与えるサーボ回路である。モータ１４は磁気
デイスク１０を回転させるように構成されてい
る。１５はモータによるシヤツタのチヤージのコ
ントロールがシヤツタ４の開閉時間を決めるシヤ
ツタ制御回路、１６は磁気ヘツド９を磁気デイス
ク１０の所定の位置に移動させるヘツド送り手段
である。該ヘツド送り手段１６としては例えばプ
ランジヤが用いられる。このように構成された電
子カメラの動作を説明すれば、以下の通りであ
る。

露出制御回路７により適当な大きさに絞りを開
き、シヤツタ制御回路１５により、所定時間遮光
手段４を開くと、その間に被写体OBJからの光
画像情報は、レンズ１、絞り３及びレンズ２を介
してCCD５に入射する。CCD５は、入射光に応
じた画像情報を電荷として蓄積する。蓄積された
画像信号は、駆動回路１２から送られてくる駆動
パルスにより、順次外部に画像信号として出力さ
れる。出力された画像信号は、信号処理回路６で
赤、青、緑の３原色に分離される。色分離された
画像信号は、FM変調回路８に送られてFM変調
される。

FM変調回路８で各原色毎に変調された画像信
号は、磁気ヘツド９から一定速度で回転している
磁気デイスク１０上に磁気記録される。ヘツド送
り手段１６は磁気ヘツド９を磁気デイスク１０の
所定の位置に移動させヘツドを磁気デイスク１０
の記録面に近接させる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上述したような従来の電子スチルカ
メラにおいて、シヤツタ４を開く場合、必要な露
光時間に応じてシヤツタ制御回路１５からシヤツ
タ４の開閉信号を該シヤツタ４に入れると、それ
に応じてマグネツトが動き、シヤツタ羽根が開き
（閉じ）始めるようになつている。第５図はシヤ
ツタ４の動作を示すタイミングチヤートで、イは
シヤツタ制御回路１５から出力されるシヤツタ制
御信号を、ロはシヤツタ４の開度をそれぞれ示し
ている。イにおいて、“Ｈ”レベルが開に、“Ｌ”
レベルが閉にそれぞれ対応する。時刻t₁において
シヤツタ制御信号がイに示すように立上つても、
実際にシヤツタ４が開き始めるのは、t₁から時間
T₁だけ経過した時刻t₂からである。又、時刻t₃に
おいて、シヤツタ制御信号が“Ｈ”から“Ｌ”に
立下つても、シヤツタ４が実際に閉じ始めるのは
t₃から時間T₂だけ経過した時刻t₄からである。

シヤツタ開の信号を入れてからシヤツタが実際
に開き始めるまでの時間T₁と、シヤツタ閉の信
号を入れてからシヤツタが実際に閉じ始めるまで
の時間T₂にはばらつきがあり一定しない。この
ため、特に高速シヤツタ時の露出精度を悪くして
いるが、シヤツタの動作自体がメカニカル動作で
あるため、ある程度のばらつきは避けられないも
のである。特にシヤツタを閉じるときの遅れ時間
T₂は、高速で開いている羽根に対して、急激に
逆向きの閉じる動作をさせるのであるからばらつ
きが大きい。尚、シヤツタが開き始めてから開き
きるまでの領域（図のＡ領域）と、シヤツタが閉
じ始めてから閉じきるまでの領域（図のＢ領域）
の動作は安定であり、傾きも一定している。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、メカニカルシヤツタの動作
タイミングのずれの影響を少なくして露出精度を
向上させた電子スチルカメラを実現することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、撮像手段として固体撮像素子を用
い、メカニカルシヤツタの開閉により固体撮像素
子への露出を行う電子スチルカメラにおいて、メ
カニカルシヤツタのシヤツタ動作中における安定
したタイミングを検出する検出手段と、検出手段
で検出されたシヤツタ動作中の安定したタイミン
グを起算点として、この安定したタイミングの期
間内で固体撮像素子での電荷蓄積タイミングを制
御する制御手段とを備えたことを特徴とするもの
である。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。第４図と同一のものは、同一の番号を付して
示す。図において、２０はシヤツタ４の動作が安
定したときのタイミングを検出する検出手段であ
る。該検出手段としては、例えばフオトセンサが
用いられる。そして、この検出手段２０の出力は
駆動回路１２及びシヤツタ制御回路１５に入つて
いる。このように構成された装置の動作を説明す
れば、以下の通りである。

シヤツタ４のシヤツタ羽根の重なり合つている
部分を大きくすれば、羽根が動き始めてもしばら
くは開口部は開き始めない。羽根の動きは動き始
めは前述したように不安定であるが、動き始めて
しばらくしてからの動きは安定している。そこで
開口部が開き始めるのは羽根の動きが安定してか
らになるようにし、その開き始めのタイミングは
フオトセンサ２０で検出する。このフオトセンサ
２０で検出したタイミングを起算点とし、そこか
ら設定露出時間だけ経つた時に駆動回路１２から
CCD５に信号を送り、画像信号をCCD５の転送
用CCDに移し、同時にシヤツタ制御回路１５か
らシヤツタ４にシヤツタ閉じ信号を送つてシヤツ
タ４に加える。

このようにすると、露光は開口部が開き始めて
から、画像信号が転送用CCDへ移されるまでの
間となるが、露光開始点は羽根の動きが安定して
からであり、しかもそのタイミングはフオトセン
サ２０で検出しているのでばらつきが非常に少な
くなる。露光終了点は起算点から水晶クロツクを
所定数だけカウントさせてつくるようにすると、
操作は電気的に画像信号を受光部から転送用
CCDへ移すだけであるからその精度は極めて高
い。しかも転送用CCDを信号を移した直後にシ
ヤツタ４が閉じるためスミアも非常に少なくな
る。画像信号を転送CCDへ移すタイミングは任
意でよいが、画像信号を読み出すタイミングは同
期信号発生回路１１でつくられる垂直同期信号に
同期していなければならない。従つて、シヤツタ
４の動きがばらついても、転送のタイミングが垂
直同期信号を越えないようにシヤツタ開のパルス
を加える必要がある。例えばシヤツタ４の動作が
±５ｍsecばらつく場合は典型的な場合で垂直同
期信号の５ｍsec前に転送のタイミングが来るよ
うにシヤツタ開のパルスを加えるようにする。画
像信号を転送用CCDに移すタイミングが、垂直
同期信号を越えると、次の垂直同期信号まで読み
出すタイミングを遅らせなければならないので信
号のＳ／Ｎ、シーケンスの速度等の面で不利とな
る。

第２図は、上述の方式における各部の動作を示
すタイミングチヤートである。図において、イは
シヤツタ羽根の動きを、ロは開口部の開度を、ハ
はフオトセンサ２０（第１図参照）の出力を、ニ
はシヤツタ開信号を、ホはシヤツタ閉信号を、ヘ
はCCDの転送ゲートパルスを、トは垂直同期信
号をそれぞれ示す。ニに示すようにシヤツタ開信
号が立上つてから、一定時間経過した後、開口部
がロに示すように開き始める。フオトセンサ２０
は開口部が開き始めたことを検知してハに示すよ
うな検知パルスを出力する。

フオトセンサ２０出力が立上つてから、所定時
間T₁₁だけ経過した後、ヘに示すようにCCD転送
ゲートパルスを出力する。この転送ゲートパルス
は、トに示す垂直同期信号をまたぐことのないよ
うに、しかも垂直同期信号の直前に位置するよう
に調整する必要がある。このため、T₁₀＋T₁₁及
びT₁₀のばらつきを考慮して、垂直同期信号トと
シヤツタ開信号ニのパルスとのタイミングを調整
し、T₁₁は水晶発振クロツクを所定数だけカウン
トさせてつくつている。水晶発振クロツクは高精
度且つ高安定であるので、T₁₁は高精度に設定で
き、又、ハのフオトセンサ出力後のシヤツタの動
作は安定なので、高精度な露出制御が可能とな
る。

上述の方式では、フレーム撮影の場合、転送パ
ルスで転送用CCDへ移された画像信号には正確
な露光が与えられているが、他方のフイールドの
信号は第２図ロに示すT₁₂の時間だけ余分に露光
され、しかもT₁₂が不安定なため、フレーム画像
として見た場合フリツカのある見づらい画像とな
つてしまう。そこでフレーム撮影の場合は第３図
のようにする必要がある。

図において、イはシヤツタ閉信号を、ロはシヤ
ツタ羽根の動きを、ハはシヤツタの開口度を、ニ
はフオトセンサ２０の出力を、ホはCCD中の電
荷蓄積状態を、ヘは転送ゲートパルスを、トは垂
直同期信号をそれぞれ示す。この図ではシヤツタ
４（第１図参照）は全開の状態から閉じる動作だ
けを行い、フオトセンサ２０の出力はこの動作が
安定した状態を検出する。図だけシヤツタ４の開
口度がハに示すように変化し始めたタイミングに
一致してフオトセンサ２０から検出パルスが発生
しているが、シヤツタ４の動作が安定さえしてい
ればこのタイミングより早くても遅くてもよい。
フオトセンサ２０の出力後のシヤツタ動作は安定
しているので、図に示すT₂₁＋T₂₂は一定してい
る。そこでT₂₁を高精度な測定方法（例えば水晶
発振クロツクをカウントする）を用いてコントロ
ールすれば露出時間T₂₂を高精度にコントロール
することができる。この場合シヤツタ４は開口部
が閉じきつたときもまだ安定した動作をしてお
り、その後ブレーキがかかつて止まる（この時、
動作がばらつく）というような構造になつている
必要がある。

シヤツタ４が閉じきつた後、垂直同期信号に同
期して画像信号を転送し転送ゲートパルスTP₁で
読み出し記録する。それをもう１回転送ゲートパ
ルスTP₂で行つてフレーム記録とする。シヤツタ
４が閉じきるタイミングはできるだけ垂直同期信
号が生起される直前がよいが、垂直同期信号を越
えてしまうと、転送は次の同期信号が生起される
まで待たなければならない。図でいうとシヤツタ
４が閉じきるタイミングがV₃パルスを少しでも
越えると転送ゲートパルスTP₁は次のV₄パルス
までずらさなければならなくなる。そこでシヤツ
タ４の閉じきるタイミングはばらついても垂直同
期信号を越えず、しかもできるだけ垂直同期信号
に近いところになるようにシヤツタ４の動作開始
のタイミングをコントロールする必要がある。

第２フイールドめを転送用CCDに移した後で
あればCCDの蓄積はいつオフにしてもよい。第
２フイールドめを記録した後であればシヤツタ４
はいつ開いてもよい。開く動作に関しては速度・
精度等何も要求されないのでその構成は簡単なも
のですむ。

上述の説明においては検出手段としてフオトセ
ンサを用いた場合を例にとつて説明したが、これ
に限る必要はなく、シヤツタの開き始め或いは閉
じ始めを正確に検出できる構成のものであればど
のようなものであつてもよい。又、検出手段の取
付位置も第１図に示す位置に限るものではなくシ
ヤツタの動作を確実且つ正確に検出できるもので
あれば、任意の位置であつてよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
シヤツタ動作が安定した時のタイミングを検出す
る検出手段を設けて、該検出手段の出力を撮像手
段への露出制御の時間基準点として用いるように
することにより、メカニカルシヤツタの動作タイ
ミングのずれの影響を少なくして露出精度を向上
させた電子スチルカメラを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図、第３図はそのシヤツタの開閉動作を示すタイ
ミングチヤート、第４図は従来装置の構成例を示
す図、第５図はそのシヤツタの開閉動作を示すタ
イミングチヤートである。 １，２……レンズ、３……絞り、４……遮光手
段、５……固体撮像素子、６……信号処理回路、
７……露出制御回路、８……FM変調回路、９…
…記録ヘツド、１０……画像記録装置、１１……
同期信号発生回路、１２……駆動回路、１３……
サーボ回路、１４……モータ、１５……シヤツタ
制御回路、１６……ヘツド送り手段、２０……検
出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撮像手段として固体撮像素子を用い、メカニ
   カルシヤツタの開閉により固体撮像素子への露出
   を行う電子スチルカメラにおいて、 メカニカルシヤツタのシヤツタ動作中における
   安定したタイミングを検出する検出手段と、 検出手段で検出されたシヤツタ動作中の安定し
   たタイミングを起算点として、この安定したタイ
   ミングの期間内で固体撮像素子での電荷蓄積タイ
   ミングを制御する制御手段とを備えたことを特徴
   とする電子スチルカメラ。