JPS58181369A - 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】 この発明は固体撮像素子を用いた撮像装置、特に静止画
像の撮影に適した撮像装置に関する。

従来より知られているＣＯＤ又はＭＯＳ型などの固体撮
像素子はそれまでのビジコン等の撮像管との置換を主眼
に開発され設計されており、その構造も当然のことなが
ら通常のテレビジョン画像に適したインターレース走査
が容易となるものと寿っているので、これをスチル撮影
すなわち静止画撮影に用いようとすると、シャッタータ
イム、記録方式などを含めて種々の間部を生じ、実用化
の障害と々っている。第１図はビデオカメラ用に造られ
た２相駆動インターライン転送型ＣＯＤの構成の概略を
示しており、行列配置された多舷のＰＮ接合受光部（１
）と、トランスファーゲート（２）を介して前記各受光
部（１）に１：１で対応して設けられた垂直転送電極（
３）と、水平転送電極（４）とを主要構成とし、その他
のオーバーフロードレイン等は図示を省略しである、こ
のＣＯＤでは図示の如き構成のため２：１インターレー
ス走査の場合、受光部（１）から垂直転送電極（３）へ
の電荷転送を垂直方向にひとつとびの受光部について行
ない、これがテレビジョン画像走査の奇数（又は偶数）
フィールドに対応づけられ、残された受光部の信号電荷
の転送は、前記奇数（又は偶数）フィールドに関する信
号電荷が全て外部に堰り出された後に先程とは別のひと
つとびの受光部についての電荷転送により果され、これ
がテレビジョン画像走査の偶数（又は奇数）フィールド
に対応づけられる。この動作を１／６０秒毎に繰り返し
て、奇数および偶数の２・フィールドよりなる１フレー
ムの画像信号を得、従ってこのＣＯＤの信号電荷蓄積時
間は１／６０秒であり、しかも奇数フィールドの受光部
と偶数フィールドの受光部とでは電荷転送が１／ＳＯ秒
ずつ互いにずれることになる１、 このようなテレビジョン画像のインターレース走査に適
合させた素子構造は転送電極の集積度の点でも有利とな
り、垂直走査線本数と同数の転送電極で素子を実現でを
る利点が得られるものであり、もしも受光素子と同じ垂
直走査線本イタを順次走査方式で実現しようとすれば２
倍の垂直転送電極を必要とするのは明らかであるが、こ
のような利点をもつ素子構造でもスチル撮影すなわち静
止画を得ようとする場合には以下のような問題を生じる
、 すなわち、前記のようなビデオカメラ用の固体撮像素子
を用いて得られる静止画像としては、撮影時期が１／６
０秒だけずれた２つのフィールド画像を合成した１フレ
一ム画儂か、この２フイールドのうちいずれか一方のみ
を使ったフィールド画像のどちらかであり、前者では被
写体の動きが速い場合に再生画像がプレで見え、後者で
は再生画像の解儂度がフレーム画像より劣化する欠点が
避けられない この発明の目的は、固体撮像素子の受光部の全てを利用
したフレーム画像と、垂直方向走査−の半数を用いたフ
ィールド画像とを同一露光条件で、しかも任意の幅広い
シャッタータイムを選択可能にしてフィールド画像とフ
レーム画像とを任意に選択し撮影できる撮像装置を提供
することである。

この目的を達成するために、本発明の撮像装置において
は、 インターレース走査可能なＣＯＤ等の固体撮像素子と、 前記固体撮像素子の前方に配置され撮像光学系から前記
固体撮像素子へ入射される光に対する前記固体撮像素子
の露出時間を調節するシャッタと、第１と第２のモード
に切換可能であって第１のモードでは撮影開始信号の発
生に伴って前記シャッタを開放させると共に前記固体撮
像素子の電荷蓄積を開始査せ予じめ設定された時間の経
過の後に前記シャッタを閉じると共に前記固体撮像素子
に蓄積された電荷をインターレース走査により２フイー
ルド・１フレームの画像信号として続出させ、第２のモ
ードでは前記シャッタを全開放状態に保持すると共に撮
影開始信号の発生に伴って前記固体撮像素子の電荷蓄積
を開始させ、予じめ設定された時間の経過の後に前記固
体撮像素子に蓄積された電荷のうちの一方のフィールド
分だけを画像信号として読出させる制御回路とを備えて
おり、任意のシャッタースピードでブレのない画像を得
ると共にフレーム画像とフィールド画像の任意選択もで
き、どちらの画像の再生も同じ信号処理操作で果し得る
ような画像磁気記録に適した画像信号を出力し得るもの
で。ある。

この発明を実施例図面と共に詳述すれば、第２図はこの
発明に係る撮像装置の一実施例の構成を示すブロック図
、第６図はこの発明の撮像装置に組合せて好適な画像信
号の磁気記録装置の構成例を示すブロック図である。

第２図において、この発明の撮像装置は、撮影レンズ（
２０１）によって被写体像の結像されるインターレース
走査可能な固体撮像素子、ここではＣ０Ｄ（２０５）と
、このＣＯＤ　（２０５）の前（３）に配置されたシャ
ッタ（２０２）と、これらＣＣＤ　（２０５）とシャッ
タ（２０２）の作動を制御する制御回路・２１６）とを
主要構成として備えている。前記ｃ　ＣＤ（２０５）は
以下の説明においてインターライン転送式ＣＣＤとして
述べるが、これは勿論フレーム転送式ＣＣＤ或いはＭＯ
８型固体撮像素子等であってもよく、レンズ（２０１）
からの光を光電変換し、それによって生じた電荷を蓄積
し、さらに蓄積電荷をインターレース走査で転送して読
出すことのできる固体撮偉素子なら何を用いてもよい。

前記シャッタ（２０２）は、機械的シャッタ、或いは液
晶素子やエレクトロクロミック素子や透明セラミクスな
どの電気光学効果を利用した電子的シャッタ等を用い、
その開閉を電気信号で行なえるようにしてＣ０Ｄ（２０
５）へのレンズからの入射光に対するＣ０Ｄ（２０５）
の露出時間、換言すればｃ　ｃ　ｏ　（２０５）の電荷
蓄積時間を任意に調節できるようにしである。

制御回路（２１３）は、ＣＣＤ　（２０５）の駆動パル
スを生じる駆動パルス発生回路（２０６）と、シャッタ
（２０２）の駆動回路（２０３）と、基準クロックとし
ての同期信号発生回路（２０８）と、露出時間すなわち
シャッタスピード設定回路（２１２）と、画面抜取り用
のパルス発生回路（２０４）と、第１および第２のモー
ドへのモード切換回路（２１４）　、！：、タイミング
コ路（２１４）で第１のモードに切換られたときには、
撮影者のレリーズ操作によって生じる撮影開始信号をタ
イミングコントローラ（２０７）で受けると同時にこの
タイミングコントローラ（２０７）からの制御信号でシ
ャッタ駆動回路（２０３）がシャッタ（２０２）を開い
てｃ　ＣＤ　（２０５）の電荷蓄積を開始させ、シャッ
タスピード設定回路（２１２）で予じめ設定された時間
の経過の後にシャッタ駆動回路（２０３）によりシャッ
タ（２０２）を閉じると共に駆動パルス発生回路（２０
６）によってＣＯＤ　（２０５）の蓄積電荷を２：１イ
ンターレース走査により２フイールド・１フレームの画
儂信号と１．て読出させるようになされており、またモ
ード切換回路（２１４）で第２のモードに切換えられた
ときには前記シャッタ駆動回路（２０３）によってシャ
ッタ（２０２）を全開放状鞄に保つと共に撮影者のレリ
ーズ操作によって生じる撮影開始信号に基づいて駆動パ
ルス発生回路（２０６）によりＣＣＤ（２０５）の電荷
蓄積を開始させ、シャッタスピード設定回路（２１２）
で予じめ設定された時間の経過の後にＣＣＤ　（２０５
）の蓄積電荷のうち片方のフィールド分だけを画偉信号
として読出させるようになされている。タイミングコン
トローラ（２０７）はこれらの各部の動作タイミングを
制御するものであり、このタイミング制御の基準となる
クロック信号は同期信号発生回路（２０８）から供給さ
れている。

前述のようにｃ　ＣＤ　（２０５）から読出された１フ
レーム又は１フイールドの画儂信号は、プリアンプ（２
０９）を介してプロセスアンプ（２１０）へ人力すれ、
ここで例えばＮＴＳＣ方式等の標準テレビジョン方式の
映像信号に処理されてビデオスイッチ（２１１）を介し
出力端子（２１５）へ送られるようになっている。尚、
前述の画面抜取り用のパルス発生回路（２０４）は、レ
リーズ操作による信号を受けて１画面分の画儂信号をＣ
ＯＤ　（２０５）から抜取り、出力させるだめの信号を
発生する回路であり、出力端子（２１５）に接続される
磁気記録装置（第６図）での１画面分の記録時に作動す
る。さらに第２図において端子（２１６）は磁気記録装
置への同期信号出力端子である、 今、撮影者が適当なシャッタスピードを選択するか或い
は図示しない自動露出制御回路によりシャッタスピード
が選定されるとそれに応じた時間情報を含む信号がシャ
ッタスピード設定回路（２１２）から出力される。撮影
者がレリーズ操作をすると駆動パルス発生回路（２０６
）が作動開始し、先ずＣＯＤ　（２０５）の各受光部に
蓄積されている余分な電荷を全て排出させ、その完了後
にパルス発生回路（２０４）が作動してタイミングコン
トローラ（２０７）によりシャッタ駆動回路（２０３）
が起動され、これによりシャッタ（２０２）が開かれる
。このシャッタ（２０２）の開放と同時に駆動パルス発
生回路（２０６）によりＣＯＤ　（２０５）がレンズ（
２０１）を介して入射結像した被写体光に対応した電荷
の蓄積を開始（−２、これが前記選択又は選定された時
間だけ継続する。

この時間の長さすなわちシャッタースピードは任意に設
定可能でアリ、その経過後に第１の七−ドが選択されて
いる場合はシャッタ（２０２Ｍが閉じられ、引き続きＣ
ＯＤ　（２０５）の電荷転送が開始される。この電荷転
送はタイきングコントローラ（２０７）による駆動パル
ス発生回路（２０６）の制御によってｃ　ＣＤ　（２０
５）の蓄積電荷を２：１インターレース走査で読出すよ
うに行なわれ、第１のモードでは奇数２フイールドの１
フレ一ム画偉信号が、第２のモードではいずれか一方の
１フイ一ルド画像信号がプリアンプ（２０９）およびプ
ロセスアンプ（２１０）を介してビデオスイッチ（２１
１）に入力される。ビデオスイッチ（２１１）は各々の
モードに応じてタイミングコントローラ（２０７）によ
って１画面分の画像信号の転送時間だけ入力信号を出力
端子（２１５）へ送り、従って出力端子には記録すべき
１画面分の静止画のｉｉｉｉｇｌ信号が現れ、これが第
３図の如き磁気記録装置によって磁気ディスクへ記録さ
れる尚、モード切換回路（２１４）は前述のようにフレ
ーム画像を選択する第１のモードとフィールド画像を選
択する第２のモードとを切換えるもので。

例えば設定されたシャッタスピードがシャッタ（２０２
）の動作ｏＴ能限界（例えば１／４０００秒）以下のス
ピードであるときには第１のモードに、それ以上ノシャ
ッタ動作不能な高速シャッタスピードのときには第２の
モードに、という王台に自動的に切換え、また当然のこ
とながら手動切換可能でちってもよい。

また以上の動作とは別に、ｃ　ＣＤ　（２０５）自体の
シャッタ機能を利用してスチル撮影を行なう場合やビデ
オカメラとして用いる場合には、前日己シャッタ（２０
２）を開状態にロックするような機構を付加してもよい さて、出力端子（２１５）に接続される磁気記録装置と
しては、出力端子（２１５）に現われる画像信号を同期
信号出力端子（２１６）に生じる同期信号に従って１画
面分ずつ磁気記録媒体に記録するものであればよいが、
特に第５図に示した磁気ディスクへの記録を行々う磁気
記録装置はこの発明の撮像装置と組合せてコンパクトな
一体化が計れる等、好適である。

第６図において入力端子（３０１）は第２図の出方端子
（２１５）と接続され、同期入力端子（３０２）は第２
図の同期信号出力端子（２１６）と接続される。記録信
号処理回路（３０，３）は入力端子（！＋０１）に受け
た１ＩＩｉｉ儂信号に対してＡＧＣ増幅、プリエンファ
シス、ホワイト・ダーククリップ、クランプおよびＦＭ
変調等の処理を施し、スイッチ（３０４）　（３０５）
　（３０７：或いは１／２Ｈ遅延回路（３０６）などを
選択的に経由してＦＭ変調画像信号を記録アンプ（３０
８）又は（３０９）へ送り込み、ビデオヘッド（３１２
）又は（３１３）により磁気ディスク（３１１）に記録
させるものである。（３１０）は磁気ディスクのケース
であり、磁気ディスク（３１１）の回転動作は、同期入
力端子（５０２）に与えられた同期信号に基づくサーボ
制御モータ（６１５）によって行なわれ、このため回転
数および位相のセ／す（３１４）および検出回路（３１
６）と、検出結果と同期信号との比較によってサーボ制
御信号を出力する位相比較回路（３１７）と、起動停止
入力端子（３１９）に外部から与えられる信号に基づい
てサーボ制御°信号に応じてモータ（３１５）を動作さ
せるサーボ増幅器（３１８）とが設けられている。

前記スイッチ（３０４）　（３０５）　（３０７）は前
述のモード切換回路（２１４）によるモード切換に応じ
て動作し、また同期信号に従って図示しない回路により
タイミングコントローラ（２０７）で制御される。

第１のモード、すなわち入力端子（３０１）に与えられ
る画像信号が２フイールド・１フレームの画像信号であ
る場合、先ずはじめにスイッチ（３０４）は閉成し、ス
イッチ（３０５）は開成し、スイッチ（３０７）は接点
（３０７ｍ）側に接続されている。記録信号処理回路（
５０５）で処理されて出てくるＦＭ変調画ｇＩＩ信号は
スイッチ（３０４）を通って先ず奇数フィールドの画像
信号が磁気アンプ（３０９）を介してビデオヘッド（５
１３）により磁気ディスク（，５１１）の記録トラック
に記録される。画像信号の垂直帰線消去期間中にスイッ
チ（３０４）が開、成し、スイッチ（３０５）が閉成に
切換えられ、これにより引き続く偶数フィールドの画像
信号はスイッチ（３０５）と接点（３０７ｍ）を経由し
て記録アンプ（３０８）に人力され、前記ビデオヘッド
（３１３）に並置された別のビデオヘッドによって磁気
ディスク（３１１）上の別の記録トラックに記録される
　つまりこの場合は奇数フィールドの画像信号と偶数フ
ィールドの画像信号とがそれぞれ別の１トラツクずつに
記録されることになり、従って再生に際してはビデオヘ
ッド（３１３）のトラックを先に再生し、次にビデオヘ
ッド（３１２）のトラックを再生することによ抄１フレ
ームの画像が映し出されることになる。

一方、第２のモード、すなわち入力端子（３０１）に奇
又は偶のいずれか一方のフィールド画像信号が入力され
た場合は、スイッチ（３０４）とスイッチ（３０５）は
共に閉成し、スイッチ（３０７）は接点（２）７ｂ）側
に接続される。遅延回路Ｃ５０６）は入力された画像信
号を水平同期期間の手分の時間だけ遅延させて出力する
１／２■遅延回路である。この場合、記録信号処理回路
（３０３）で処理された１フイールドのＦＭ変調画像信
号は、スイッチ（５０４）を通って記録アンプ（３０９
）を介しビデオヘッド（３１３）で直ちに磁気ディスク
（３１１）の記録トラックへ記録されると共に、スイッ
チ（３０５）を介して１／２■遅延回路（３０６）へ入
力され、１／２Ｈだけ遅延されて接点（３０７ｂ）を通
り記録アンプ（！１０８　）からビデオヘッド（６１２
）により磁気ディスク（３１１）の別のトラックに記録
される。つｔｂビデオヘッド（３１３）のトラックに記
録される１フイ一ルド画偉信号と同じ信号が別のビデオ
ヘッド（３１２）のトラツク１／２■分の時間だけ遅延
されて記録されるわけで、このような記録を打力うこと
により再生の際に前述の第１のモードにおけるフレーム
画像の再生と全く同じ再生掃作でテレビジョン静止画像
を映すことが可能となる。この場合の映宙画面の構成は
、先ずビデオヘッド（３１３）のトラックが読出されて
テレビジョン画面上にインターレース走査され、次に垂
直帰線消去期間中にヘッドが切換ってビデオヘッド（３
１２）のトラックが読出されるが１／２■分遅延されて
いるのでビデオヘッド（３１３）のトラックによる走査
線と画像の位相が合うようにインターレース走査が行な
われ、フィールド画像による１画面が合成表示される。

以上に述べたようにこの発明の撮像装置では一般的なビ
デオカメラ用の固体撮像素子をン用して任意のシャッタ
スピードで静止画の撮影ができ、またその際にフレーム
画像又はフィールド画像の選択が可能であってその再生
の際にいずれの画像でも同じ再生信号処理で画像再生が
果せる記録方式に適合でき、従って低コストで用途の広
い撮像装置の提供が果し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はビデオカメラ用に造られた２相駆動インターラ
イン転送型ＣＯＤの構成を示す模式図、第２図はこの発
明に係る撮像装置の一実施例の構成を示すブロック図、
第６図はこの発明の撮像装置に組合せて好適な画像信号
の磁気記録装置の構成を例示するブロック図である。 （２０１）　：撮影レンズ、（２０２）　：シャツタ、
（２０３）：シャツタ駆動回路、（２０４）　：抜取り
用パルス発生回路、（２０５）　：固体撮像素子（ＣＣ
Ｄ　）、（２０６）駆動パルス発生回路、（２０７）　
：タイミングコントローラ、（２０８）　：同期信号発
生回路、（２０９）　：プリアンプ、（２１０）　：プ
ロセスアンプ、（２１１）　：ビデオスイッチ、（２１
２）　：シャッタスピード設定回路、（２１３）　：制
御回路、（２１４）　：モード切換回路、（２１５）　
：出力端子、（２１６）　：同期信号出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インターレース走査可能な固体撮像素子と、前記固体撮
   像素子の前方に配置され撮影光学系から前記固体撮像素
   子へ入射される光に対する前記固体撮像素子の露出時間
   を調節するシャッタと、第１と第２のモードに切換可能
   であって第１のモードでは撮影開始信号の発生に伴って
   前記シャッタを開放させると共に前記固体撮像素子の電
   荷蓄積を開始させ予じめ鰻定された時間の経過の後に前
   記シャッタを閉じると共に前記固体撮像素子に蓄積され
   た電荷をインターレース走査によ抄２フィールドー１フ
   レームの画像信号として読出させ、第２のモードでは前
   記シャッタを全開放状態に保持すると共に撮影開始信号
   の発生に伴って前記固体撮像素子の電荷蓄積を開始させ
   、予じめ設定された時間の経過の後に前記固体撮像素子
   に蓄積された電荷のうちの一方のフィールド分だけを画
   像信号として読出させる制御回路、とを備えたことを特
   徴とする撮像装置。