JPH0687582B2

JPH0687582B2 - 電子スチルビデオカメラ

Info

Publication number: JPH0687582B2
Application number: JP62051488A
Authority: JP
Inventors: 淳高山; 芳夫村井; 成一磯口; 勝也永石
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPS63217882A

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ビデオカメラに関し、更に詳しく
は、固体撮像素子の電子シャッタ機能を利用してストロ
ボ発光時の露光量を制御できるようにした電子スチルビ
デオカメラに関する。

（従来の技術）電子スチルビデオカメラは、CCD等の固体撮像素子を受
光素子として用いて画像情報を電気信号として磁気ディ
スク等の情報記憶媒体に記憶させるカメラである。銀塩
フィルム等を用いていないので現像が不要であり、しか
も、画像情報を遠隔地に転送することができる等の画像
処理の多様性というメリットから、脚光をあびてきてい
る。初期の電子スチルビデオカメラに使われていた固体
撮像素子は、VTRカメラ用に開発されたものが多く、フ
ォーカルプレーンジャッタのような機械式シャッタを必
要としていた。

この種の電子スチルビデオカメラを用いて、ストロボを
発光させて被写体を撮影する場合、露光量を高精度にコ
ントロールする必要がある。その理由はCCDの場合、少
しでも露光量が最適量より増えると画像の明部が白くと
び、逆に少しでも露光量が最適量より減ると画像の暗部
が黒くつぶれてしまう。従来の銀塩フィルムの場合、多
少露出が最適値よりずれても現像時又は焼き付け時に補
正することができる。従って、従来のスチルカメラの場
合、ガイドナンバ＝距離×絞りの式に基づいて、先ずオートフォーカス（自動焦点調
整）により被写体までの距離を求め、その後上式から絞
りを求めることで、露光制御を比較的簡単に行うことが
できた（フラッシュマチック制御という）。しかも、距
離の段数も∞（（無限遠）〜1mまでを８段程度に設定す
ればよかった。

受光素子としてCCDを用いた電子スチルビデオカメラの
場合は、前述したようにフラッシュマチック制御ではCC
Dのラチチュードが狭いため最適露光制御は不可能であ
る。そこで、電子スチルビデオカメラの場合には露光を
高精度にコントロールする必要がある。例えば、調光ス
トロボを用いてストロボの発光量をコントロールするこ
とが行われる。

第５図は、従来の電子スチルビデオカメラの露光制御シ
ステムの構成例を示す図である。トリガ（発光スタート
信号）が発光制御部１に入ると、該発光制御部１はスト
ロボ２を発光させる。ストロボ２の発光により、被写体
３は照射され、該被写体３の反射光は受光レンズ４を介
して受光素子５に入射する。積分回路６はストロボ発光
と同時に受光素子５の光電変換出力を積分する。積分回
路６の出力が、CCDの感度と選択された絞りから決定さ
れる調光レベルに達すると、コンパレータ７は発光制御
部１にストップ信号を印加する。これにより、該発光制
御部１はストロボ２の発光動作を停止させる。

第６図は、このときのストロボ発光量の変換特性を示す
図である。図において、縦軸はストロボ発光量、横軸は
時間ｔである。時刻t₁においてトリガが印加され、図に
示すようにストロボ発光量が急激に増加する。そして、
時刻ｔ_ｓにおいて積分回路６の積分値が調光レベルに達
すると、ストロボ２の発光は停止する。この間の斜線領
域が実際の発光量となる。図の破線はフル発光時のスト
ロボの発光曲線である。フル発光時の発光量がゼロにな
る時刻をt₂とすると、t₁からt₂まではt₂がｔ_ｓよりも遅
ければよく、カメラによって一定時間（例えば1/60秒）
に設定されている。そして、t₁〜t₂が積分回路６の最大
積分時間となる。

（発明が解決しようとする問題点）ストロボとしては、例えばキセノン管が用いられてお
り、第６図に示すように、ストロボ２の発光を途中で停
止させるような制御を行わせようとすると、発光制御部
１の回路構成が極めて複雑なものとなり、発光停止信号
の出力から実際に発光停止するまでの時間のずれが生じ
る。そのため、ストロボの発光途中でストロボ発光を精
度よくオフすることは困難であり、特に発光の立ちあが
り部で、ストロボ発光を精度よくオフすることは極めて
困難であった。その結果、自動調光ストロボを使用した
場合でも、特に近距離で絞りを開放にしたストロボ撮影
においては、できあがった画像が白くとんでしまってい
ることがよくあった。又、複雑な回路構成のため、シス
テムが大きくなり、装置がコスト高になるという問題点
もあった。

ところで、最近、光センサ部，該光センサ部の出力を垂
直に転送する垂直転送部，該垂直転送部の出力を記憶す
る記憶部とにより構成された固体撮像素子（フレームイ
ンターラインCCD−略してFIT−CCD）が開発された。第
７図はFIT−CCDの構成概念を示す図である。図におい
て、10は画像信号を電気信号に変換する光センサ部、11
は該光センサ部10からの電気信号を垂直に転送する垂直
転送部、12は該垂直転送部11から転送されてくる電気信
号（電荷）を記憶する記憶部である。記憶部12の出力は
水平転送部13を介して出力される。

光センサ部10は入力画像情報に応じた電荷を発生し、垂
直転送部11に送る。垂直転送部11では光センサ部10から
送られてくる電荷を一時的にホールドし、シフトクロッ
クによりホールドされた電荷を記憶部12に転送する。記
憶部12では、転送されてきた電荷をアナログ量のままで
蓄える。垂直転送部11に転送された画像情報に応じた電
荷は、もはや外光の影響を受けず、転送された時点の画
像情報を記憶することになる。この意味で第７図に示す
FIT−CCDは電子シャッタ動作をするといえる。そして、
その露光量は電荷を光センサ部10から垂直転送部11に移
すシフトパルスのタイミングを変えることで調整するこ
とができる。FIT−CCDのこのような特性をうまく用いる
と電子スチルビデオカメラのストロボ発光時の調光制御
へも適用できそうである。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、ストロボ発光時に露光量を高精度にコント
ロールすることができる電子スチルビデオカメラを実現
することにある。

（問題点を解決するための手段）前記した問題点を解決する本発明は、光センサ部と、該
光センサ部の電荷を垂直に転送する垂直転送部と、該垂
直転送部の電荷を外部に出力する水平転送部とにより構
成され、露光時間を可変できる固体撮像素子の光センサ
部の電荷を垂直転送部へ転送終了してから露光を開始
し、予め設定されたシャッタ速度に基づいて、所定時間
経過後にストロボを発光させ、被写体からの反射光量が
所定値に達した時点で前記固体撮像素子の光センサ部の
電荷を垂直転送部に転送することで露光終了とするよう
に構成したことを特徴とするものである。

（作用） FIT−CCDの光センサ部10（第７図参照。以下同じ）の露
光を開始してから、つまりFIT−CCDの電子シャッタを開
いてから所定時間経過後にストロボを発光させ、露光量
が所定値に達した点で光センサ部10にチャージされた電
荷を垂直転送部11に転送する。

（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５図
と同一のものは同一の符号を付して示す。図において、
24は通常光測光用受光レンズ,25は通常光測光用受光素
子,26は通常光測光用受光素子25からの光電変換出力に
より、明るさを測光する測光回路。27は測光回路26から
の信号によって、絞りやシャッタ速度を決定したり、各
種回路に制御信号を出力するCPU,20はCPU27からのトリ
ガ信号（発光スタート信号）を受けてストロボ２を発光
させる発光回路、21は被写体３からの反射光を集光する
撮影レンズ、28はストロボ光用受光レンズ、29はストロ
ボ光用受光素子、22は第７図に示すような光センサ部，
垂直転送部及び記憶部，水平転送部とにより構成された
露光時間を可変できる、つまり電子シャッタ機能を有す
る固体撮像素子である。該固体撮像素子22としては、例
えば前述したようなFIT−CCDが用いられる。23はコンパ
レータ７からのストップ信号を受けて固体撮像素子22の
露光量制御を行う固体撮像素子制御回路である。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。

第６図と同様にして、第２図に示すようなストロボ発光
特性図を参照しながら説明する。第２図に示す曲線ｆが
ストロボをフル発光させた時のストロボ発光曲線であ
る。本発明では、予め設定されているストロボモード時
のシャッタ秒時（例えば1/60秒で図のt₁〜ｔ_ｓに相当）
に基づいて、シャッターが閉じる時刻ｔ_ｓよりストロボ
の最長発光時間T₂（通常50μｓ〜500μｓ）だけ短かい
時刻txにストロボを発光させる（発光量はコントロール
せず、フル発光でよい。）。但し本発明では、先ず、通
常測光用受光レンズ24を通して通常測光用受光素子25に
入射した通常光を、測光回路26によって明るさを測定
し、CPU27によって絞りとシャッタ秒時を決めている。
今、時刻t₁において固定撮像素子制御回路23より固体撮
像素子22に信号を与えて、光センサ部10（第７図参照）
の電荷を垂直転送部に転送終了し、画像情報を受光でき
る状態（つまりシャッタが開いた状態である）になり光
センサ部10は露光を開始し、電荷のチャージが開始され
る。

次に所定時間経過後、時刻txにおいてCPU27からトリガ
が入ると、発光回路20はストロボ２を発光させる。スト
ロボ発光により被写体３が照射される。被写体３からの
反射光はストロボ用受光レンズ28を介してストロボ光用
受光素子29に入射すると共に、撮影レンズ21を介して固
体撮像素子22に入射する。この間、ストロボ発光量は第
２図に示すように急激に増加する。又、時刻txにおい
て、CPU27からのストロボ発光信号と同時に、積分開始
信号が積分回路６に入る。

積分回路６は、ストロボ光用受光素子29の出力を積分
し、その出力は時間と共に増加する。そして、その出力
が予め定められた基準の調光レベルに達した時刻ｔ_ｓ′
でコンパレータ７が動作し、ストップ信号を出力する。
ストップ信号はコンパレータ７からCPU27を通して出力
してもよい。

固体撮像素子制御回路23は、このストップ信号を受ける
と固体撮像素子22内の光センサ部10（第７図参照）にシ
フトクロックを印加しチャージされていた電荷を垂直転
送部11に転送する。垂直転送部11の電荷は速やかに記憶
部12に移される。これにより、最適な露光状態における
被写体３の画像情報が記憶部12に記憶される。この時、
固体撮像素子22の積分時間はt₁〜ｔ_ｓ′となり最初の設
定（t₁〜ｔ_ｓ）より（ｔ_ｓ−ｔ_ｓ′）だけ短くなるが、
この量は非常に短く、（ｔ_ｓ−t₁≫ｔ_ｓ−ｔ_ｓ′）であ
るため問題にならないし、もともとストロボモード時の
シャッタ秒時（例えば1/60秒t₁〜ｔ_ｓ）も、意味のある
数字ではないため全く問題にならない。

一方、ストロボ２は時刻ｔ_ｓ′経過後も発光を続け、時
刻ｔ_ｓ後消光する（ストロボ２が発光している時間はT₂
である）。ここで、txからｔ_ｓまでは、実際の積分回路
６の積分時間である。領域Ａは固体撮像素子22に積分さ
れて画像となった分の露光量、領域Ｂは画像形成には寄
与しなかった分の露光量である。このように、本発明に
よれば制御の困難なストロボ発光を途中で停止する方法
を取らないで、FIT−CCDのもつ電子シャッタ機能を利用
して最適露光量に達した時点のチャージ電荷量を記憶部
に記憶する方法をとった。この結果、簡単な構成でスト
ロボ発光時に露光量を高精度にコントロールすることが
できる。

前述の露光制御の考え方は日中シンクロ時（被写体が逆
光の時などストロボを発光させることで美しい像がとれ
る）にも適用でき、この時は、最初設定するシャッタ秒
時（前記例の1/60秒に相当）が被写体の明るさにより変
わる点を除けば、前述の例と同じである。但し、この時
あまりシャッタ秒時が短くなると前記ｔ_ｓ−t₁≫ｔ_ｓ−
ｔ_ｓ′が成り立たなくなり露光精度に影響を与えるの
で、この時は絞りを小さくし、シャッタ秒時がある程度
長くなるようにする等の工夫が必要である。実施例をあ
げて説明する。例えば、ストロボが発光した直後に設定
された露光量に達して、シャッタが閉じたとする。つま
りほぼ、ストロボの最長発光時間だけシャッタ秒時のず
れ（ｔ_ｓ−ｔ_ｓ′）があったとする。

シャッタ秒時のずれを−0.2EV以内にするには、ストロ
ボ発光時間をy ms、ストロボ撮影可能なシャッタ速度x
msとすれば、ｙ＜（１−２^−0.2）ｘとなる。よってシャッタ秒時 1/250までを可能にするにはストロボ発
光時間は517μｓ以下 1/500までを可能にするにはストロボ発光時間は258μｓ
以下 1/1000までを可能にするにはストロボ発光時間は129μ
ｓ以下又、シャッタ秒時のずれを−0.4EV以内にするには、同
様にｙ＜（１−２^−0.4）ｘよって 1/250までなら 968μｓ以下 1/500までなら 484μｓ以下 1/1000までなら 242μｓ以下 1/2000までなら 121μｓ以下シャッタ秒時のずれが大きいと、ストロボがあたってい
る被写体は適正露光であるが、ストロボ光がとどかない
部分は露光不足、又は露光オーバーになってしまう。

又、前記ストロボ最長発光時間（50μｓ〜500μｓ）を
固定ではなく、図示しないAF（オートフォーカス）シス
テムからの距離情報に連動させることができる。例え
ば、設定絞りと考えあわせて（被写体距離）×（絞り）
が小さければ、発光量が少なくてすむので、ｔ_ｓ−txを
小さく見積もることができる。これと逆に（被写体距
離）×（絞り）が大きければ発光量は多く必要になり、
ｔ_ｓ−txを長く見積もることができる。

第３図は（被写体距離）×（絞り）が小の時のストロボ
発光特性を、第４図は（被写体距離）×（絞り）が大の
時のストロボ発光特性をそれぞれ示している。前述した
ように、（被写体距離）×（絞り）が小さい時には発光
量は少なくてすむので、第３図に示すようにＡ領域は小
さくなる。これに対し、（被写体距離）×（絞り）が大
きい場合には発光量が多く必要になり、第４図に示すよ
うにＡ領域は大きくなる。

このような方法を用いれば、前述したような日中シンク
ロの時にシャッタ秒時が短くなっても、ｔ_ｓ′−txを見
積もってあるのでｔ_ｓ−ｔ_ｓ′を短くすることができ、
前記例よりも誤差を少なくすることができる。従って、
より高速の日中シンクロが可能となる。勿論、ｔ_ｓより
もｔ_ｓ′が後になった場合には、最初に設定されたｔ_ｓ
は無視され、ｔ_ｓ′まで、つまりストップ信号が出力さ
れるまで固体撮像素子の積分は続行される。但し、図で
は示されていないが、発光量が足りなくてストップ信号
が出ない場合には、ｔ_ｓかｔ_ｓ′のどちらかで光センサ
部の蓄積された電荷を垂直CCDに移す。つまりシャッタ
を閉じる。又はｔ_ｓかｔ_ｓ′よりも更に長い時間が経過
した後手ぶれ限界のシャッタ秒時（例えば1/60秒）、或
いは、最も遅いシャッタ秒時（例えば1/8秒）などで強
制的に光センサ部の蓄積された電荷を垂直CCDに移して
もよい。

本実施例では、通常測光用と、ストロボ光測光用の受光
素子を独立させてあるが、通常測光と、ストロボ光積分
のための測光を切り換える切り換え手段を設ければ兼用
することも当然可能である。又、積分開始を、光センサ
部の電荷を垂直CCDに転送終了し、画像情報を受光でき
る状態にしてから行ってもよい。

上述の説明では固体撮像素子としてCCDを用いた場合を
例にとったが、CCDに限るものではなくその他の素子で
あってもよい。又、露光時間が可変できる固体撮像素子
もFIT−CCDに限るものではなく、その他のもの（例えば
特開昭60−125082号記載のCCD）であってもよい。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によればFIT−CCDの
持つ電子シャッタ機能を利用することにより、最適露光
量になった時点のチャージされた電荷を記憶部に転送す
ることができるので、ストロボ発光を途中で停止させる
ような面倒な制御を行わなくてもストロボ発光時に露光
量を高精度にコントロールすることができる電子スチル
ビデオ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図乃至第
４図は本発明によるストロボ発光特性を示す図、第５図
は従来装置の構成例を示す図、第６図は従来例によるス
トロボ発光特性を示す図、第７図はFIT−CCDの構成概念
図である。１……発光制御部、２……ストロボ３……被写体、４……受光レンズ５……受光素子、６……積分回路７……コンパレータ、10……光センサ部 11……垂直転送部、12……記憶部 13……水平転送部、20……発光回路 21……撮像レンズ、22……固体撮像素子 23……固体撮像素子制御回路 24……通常測光用受光レンズ 25……通常測光用受光素子 26……測光回路、27……CPU 28……ストロボ光用受光レンズ 29……ストロボ光用受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永石勝也東京都八王子市石川町2970番地小西六写真工業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−19478（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−129980（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−243483（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光センサ部と、該光センサ部の電荷を垂直
に転送する垂直転送部と、該垂直転送部の電荷を外部に
出力する水平転送部とにより構成され、露光時間を可変
できる固体撮像素子の光センサ部の電荷を垂直転送部へ
転送終了してから露光を開始し、予め設定されたシャッ
タ速度に基づいて、所定時間経過後にストロボを発光さ
せ、被写体からの反射光量が所定値に達した時点で前記
固体撮像素子の光センサ部の電荷を垂直転送部に転送す
ることで露光終了とするように構成したことを特徴とす
る電子スチルビデオカメラ。