JPS5986977A - 電子スチルカメラ - 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】 本発明は、メカニカルシャッターを用いないで固体撮像
素子自体のシャッター機能を利用する電子スチルカメラ
に関するものである。

従来よシ、固体撮像素子により撮像し、得られた映像信
号を磁気シートメモリの如き記録手段に記録する形式の
電子スチルカメラか知られている。

このような電子スチルカメラにおいては、撮像素子とし
て、インターライン転送ＣＯＤあるいはフレーム転送Ｃ
ＯＤの如き受光部以外に１画面分の記憶転送領域のある
素子を用いることによってシヤツター機能が実現され、
別にメカニカルシャッターを用いる必要が無くなること
も知られている。

第１図は、このようなシャッター機能を有する固体撮像
素子と、磁気シートメモリのような記録手段とを組合せ
て構成される電子スチルカメラの一例を示す構成ブロッ
ク図である。

このカメラにおいて、光学系の結像面に位置する撮像素
子１から得られた映像信号は、プリアンプ、プロセスア
ンプ等の信号処理回路２を経た後ＦＭ変調器６で変調さ
れ、記録増巾器４を通して磁気ヘッド５によシ、記録手
段たる磁気シートメモリ６上に記録される。磁気シート
メモリ６は、一定の回転速度（例えばろ６００ｒ、　ｐ
、　ｍ　）で回転するよう回転サーボ回路７で制御され
ている。

このような構成の電子カメラにおけるひとつの問題点は
、一旦撮影を行ない映像信号を記録してしまうと、それ
が操作上の誤シ、例えばマニュアル動作時の露出不適正
等による失敗であっても、あるいはカメラ本体の構成上
の原因による失敗であっても、いずれもその撮影記録が
失敗として残るという点にある。更に具体的には、記録
手段に磁気シートメモリを用いた第１図に示す装置にお
いて、回転サーボ回路７は、同期信号発生回路８から供
給される一定の基準周波数と、回転駆動モータに連結さ
れた回転速度や位相検出手段ＰＧの出力とが位相的にロ
ックするように動作しているが、何んらかの原因（例え
ば走行車上での撮影の際の振動等）でロックがはずれた
場合、磁気シートメモリ６は、記録不可能な回転状態に
おちいる。

この場合、その撮影記録は、単に失敗であったという表
示警告を行なう程度にとどまり、再撮影しようとしても
、せっかくのシャッターチャンスを逃がしてしまうとい
う重大な問題点があった。

本発明は、このような振動等の外乱に弱い記録手段を有
するスチルカメラにおける前記したような問題点を解決
し、その構成に起因する撮影の失敗を少なくした電子ス
チルカメラを提供しようとするものである。

本発明に係る装置は、記録装置に対する記録が正しくな
されたか否かを検出する手段を設け、記録が正しく行な
われなかった場合に再び撮影、記録を所定回数を限度と
して記録が正しくなされる１で繰り返し行なえるように
した点に特徴がある。

第２図は本発明に係る電子スチルカメラの基本的なブロ
ック図である。第２図ブロック図において、第１図ブロ
ック図と異なる点は、記録装置２１に、当該記録装置２
１に対する記録が正しく行なわれたか否かを検出する記
録可否検出手段２２を設け、この検出手段２２がらの記
録が正しくなされたか否かの信号を、撮像素子１の駆動
回路９に、カメラシーケンス制御回路１０を介して伝達
させるように構成した点である。この構成において、検
出手段２２から、記録装置２１に対する記録が正しく行
なわれてい々いことを示す信号が出力されると、駆動回
路９は、直ちに連続した撮影によって得た映像信号を撮
像素子１より出力させ記録しようとする動作をなす。こ
の動作は、繰シ返し、所定の限度回数まで行ない、それ
でも記録できない場合に、そこで始めて撮影が失敗とな
る。

なお、ここでは、記録装置２１として、磁気シートメモ
リを、また記録可否検出手段２２として、ジッター幅検
出回路をそれぞれ用いることを想定して説明するが、本
発明は、その他の記録装置やその他の記録可否検出手段
を用いても適用できることは勿論である。

第６図は、本発明において用いられるシャッター機能を
有するＣＯＤ固体撮像素子のひとつであるフレームイン
ターライン転送ＣＯＤ　（受光部のインターライン転送
構造の他に一画面分の蓄積部を有するＣＣＤ）の−例を
示す構成説明図である。

この図において、中央の水平に引かれた２点鎖線の上方
が受光部、下方が蓄積部である。受光部にハ、フォトタ
イオード６１が規則正しく配置されるとともに、フォト
ダイオード３１の左側にオーバーフローコントロールゲ
ー）３２を介して、オーバーフロードレイン３６が、ｌ
ｌｌにハトランスファーゲート６４を介して受光部の垂
直転送ＣＣＤ３５がそれぞれ配置されている。垂直転送
ｃｃＤ３５及び６６は、受光部と蓄積部にまたがって設
けられておシ、各々が一画面分の信号電荷を蓄積できる
ようになっている。また、フォトダイオード６１を除く
他の部分は遮光がなされている。

このような構成のＣＣＤ固体撮像素子によシ、電子シャ
ッター機能を実現しようとする時の手順は次の通りであ
る。

（ｉ）有効な露光の前に不要な電荷を素子外へ排出する
。

■　露光による信号電荷の蓄積を所要時間（シャッター
タイム）行なう。

■　信積した信号電荷を受光部の垂直転送ＣＣＤ３５に
移ず。

■　信号電荷と蓄積部の垂直転送ＣＣＤ３６に移し、逐
次水平転送ＣＣＤ３７及び読み出しアンプ６Ｂを介して
読み出す。

なお、この素子では、不要電荷の排出は通常の信号電荷
の読み出し経路、即ち、フォトダイオード６１かラドラ
ンスファーゲート６４を介して受光部の垂直転送ＣＣＤ
３５へ、続いて、蓄積部の垂直転送ＣＣＤ３６から、水
平転送ＣＣＤ３７へと転送しても良いし、或いは、フォ
トダイオードを完全に空乏化できる場合には、オーバー
フローコントロールゲート６２を用いてオーバーフロー
ドレイン６６へと転送し、排出してもよい。

信号電荷が蓄積される領域（フォトダイオード或いはそ
れに近接するＣ　ＣＤ　Ｔ４極下のポテンシャル井戸ン
より、排出のために電荷が取シ出された時点が露光の開
始時点となる。シャッタータイムに相当する所定時間の
信号電荷の蓄積の後、信号電荷は受光部の垂直転送ＣＣ
Ｄ３５に移され、更に蓄積部の垂直転送ＣＣＤ３６に移
されてシャッター動作は完了する。

フォトダイオード６１の信号電荷が垂直転送ＣＣＤ３５
に転送された後、オーバーフローコントロールゲート６
２の下のポテンシャル障壁は、トランスファーゲート６
４下のポテンシャル障壁よシも低く設定されるため、ブ
ルーｉングは発生しない。また、受？、部の垂直転送Ｃ
ＣＤ３５から蓄積部の垂直転送ＣＣＤ５６への電荷転送
も、高速に行なわれるためスミアも生じない。また、フ
ォトダイオード６１から垂直転送ＣＣＤ３５への信号電
荷転送の直前には、垂直転送ＣＣＤ３５に発生する暗電
流電荷も排出されているものとする。

なお、第６図において、φｖＩ＋φＶ、は各々受光部。

蓄積部の垂直転送ＣＣＤの転送電極パルスを、またφＨ
は水平転送ＣＣＵの転送電極パルスをそれぞれ示してい
る。

第４図は、第６図に示したＣＣＤ固体撮像素子において
、フォトダイオードが完全に空乏化でき、従ってオーバ
ーフロードレインへ電荷を一括排出できる場合を例にと
って示した、ＣＣＤ固体撮像素子の駆動及び記録のタイ
ピングチャートである。

第４図（、）に示すＶ、Ｂは、垂直帰線消去信号であっ
て、Ｖ、Ｂがノ・イレベルの間の映像信号は無効となっ
ている。

いま、このＶ、Ｂ信号と無関係にカメラのし１７−ズ釦
が時刻ｔ１で押下されるものとすると、この時刻ｔ、で
、レリーズＯＮ信号が（ｂ）に示すように発生し、カメ
ラの撮影動作が続く最初のＶ、Ｂ信号の立上シ時刻ｔ、
よシ始まる。

時刻１．よシ、やや遅れた時刻ｔ、において、（Ｃ）に
示−ｉＪ：’）Ｋオーバーフローコントロールケート信
号φ０ＦＣＧがハイレベルとなシ、その間不要電荷はフ
ォトダイオード６１よジオ−バーフロードレイン６６に
排出され続ける。それと同時に、（、）。

（ｆ）に示すように、垂直、水平転送ＣＯＤに対する駆
動パルスφｖ１＋φｖｔ＋φＨが動作を開始し、これら
ＣＯＤに蓄積されてきた不要電荷を信号転送径路より素
子外部に排出する。時刻ｔ、では、更にセンサー面の照
度をモニタリングする別に設けた測光素子１２（第１図
参照）の出力を測光回路１１に記憶且つ演算し、露光時
間を求め、次のＶ、Ｂ信号に同期する一定時刻ｔ６にど
れだけさかのぼってφ０ＦＣＧ信号をローレベルに下げ
たら良いか、即ち、信号電荷の蓄積を開始すべき時刻ｔ
４をどの時点に設定したら良いかを決定する。

時刻ｔ６では、トランスファーゲート信号φＴＧが（ｄ
）に示すようにハイレベルとなシ、この結果、シャッタ
ータイムは第４図に示した時刻ｔ４から、時刻ｔ６に至
る時間Ｔｏとなる。次のＶ、Ｂ信号の立上シ、時刻ｔ、
では、記録ゲート信号を（ｈ）に示すようにハイレベル
にセットする。この記録ゲート信号は、記録装置６に対
して撮影により得られた信号をゲートし、記録するのに
用いられる。

時刻ｔ、と時刻Ｌ６、更に時刻ｔ、はほとんど同時であ
り、時刻ｔ、からは、フォトダイオードよシトランスフ
ァーゲート信号中φＴＧを介して受光部の垂直転送ＣＯ
Ｄに移された信号電荷を蓄積部に高速で転送し始める。

この動作は、スミア現象の抑制に有効であるばかシでな
く、受光部の垂直転送ＣＣＤを空にして、記録が失敗し
た際の予備の蓄積（Ｔｅ’）による信号電荷の受は入れ
準備を行なうことになっている。この動作が完了した後
、信号電荷は読み出され、記録が行なわれるが記録中側
の障害もなければ記録完了が撮影動作の完了となる。

しかし、もしも記録中に何らかの外乱（振動等）で記録
装置が異常な動作状態に陥り、これを検出する信号φＪ
か第４図（ｇ）に示すように発生すると、この時刻ｔ、
において直ちに記録ゲート信号が（ｈ）に示すようにロ
ウレベルに領帰して以後の記録を行なわせなくする。

この間も改めて時刻ｔ、の測光値に基づき制御が行なわ
れ、時刻ｔ９より時刻ｔ１１の時間ｔｅ’の信号電荷蓄
積がなされている。この予備の信号電荷の蓄積はその前
の記録が失敗に終った時のみ、トランスファーゲート信
号φＴＧで垂直転送ＣＯＤに読み取られ有効に用いられ
る。

時刻ｔｉｔよｌ！ｌ’　ｔ１４までは、　再記録の動作
時間となシ、ここでは記録装置は正常動作を行なってお
シ、従って記録時間中記録ゲート信号はハイレベルを保
っている。時刻ｔ’ｓからは、更に予備の信号電荷蓄積
がなされるが、これは用いられずに撮影が完了する。

ここでは、シャッタータイムが１／６０秒を含み、それ
より短い高速側についてこの動作が実現されるよう実施
例について説明したが、１／６０秒より低速シャッター
となった場合には、手ぶれその他による画質劣化要因が
本質的に生じ、手ぶれ警告等でカメラを静止状態におく
様にするなどの対応がとれるので、実用上の問題は無く
、それ故に、１／６０秒よシ低速においては、本発明に
おける特徴ある動作を行なわせる必要は必ずしも無い。

また、予備の動作の繰シ返し回数としては、時間遅れに
対する人間の検知限を０．２秒程度と考えても、１２回
は可能となり、この間に撮影が成功する確率は極めて高
くなる、 尚、前述の実施例では映像信号が記録されている間に固
体撮像素子は予備の信号電荷蓄積を行なっているが、記
録が不成功であることを検出装置が検出した場合に限っ
て固体撮像素子が信号電荷蓄積を開始する様にしてもよ
い。但しこの場合信号電荷蓄積に１／６０秒、記録に１
７６０秒必要なので１／３０秒周期で再撮影、記録が可
能となり０．２秒間に６回の操り返しが可能となる。

第５図は、本発明に係る装置において、記録装置として
磁気シートメモリを用いた時の記録可否の信号φＪを発
生させるだめの回路の一例を示す構成ブロック図、第６
図は′ｆ＄５図回路の主要部分の動作タイミングチャー
トである。

第５図において、５０は磁気シートメモリ６を回転させ
るモータ、５１はモータ５０とともに回転する回転速度
検出手段で、例えば１周にわたって磁気パターンがＮ個
形成されている円板が用いられ、磁気検出ヘッド５２か
らモータ５０の回転数に対応した信号（ＦＣ信号）が出
力される。

５３はＦ／Ｖ変換器で、ＦＧ悟号の周波数を電圧に変換
する。５４はＦＧ倍信号周波数を１／Ｈに分周する分周
器、５５は位相比較器５５で、分周器５４からの周波数
信号と、同期信号発生回路８から得られるＶ、ｎ信号と
の各位相比較を行なう。

５６は加算増巾器で、Ｆ／ｖ変換器５′５からの信号と
、位相比較器５５からの信号とを加算し、七−タ５００
回転がＶ、ｎ信号に同期して回転するように制御してい
る。

５７はＶ、ｎ信号をＮ逓倍する回路、５８は位相比較器
で、ＦＧ倍信号Ｎ逓倍したｖ、ｎ信号の位相比較を行な
い、位相のＡ（み、遅れに対応して、そのＶ、Ｄ出力端
からパルス巾変調された信号をそれぞれ出力する。すな
わち、第６図（イ）〜に）は、この位相比較器５８の動
作波形であって、０）に示すようなＮ逓倍したＶ、ｎ信
号がＲ入力に、←）に示すようなＦＧ有信号Ｖ入力にそ
れぞれ印加された場合、Ｕ出力は（・）に、またＤ出力
はに）に示すようにそれぞれ位相の進み、遅れに対応し
たパルス＋１３変調信号となる。

５９は、（ハ）、に）に示す位相比較器５８からのパル
ス中変調信号の和をとるＮＡＮＤ回路、６０はこのＮＡ
ＮＤ回路５９の出力信号と、同期信号発生回路８からの
高周波基準クロックとを入力とするゲート回路で、ＮＡ
ＮＤ回路５９からの信号に応じて（ホ）に示すような信
号を出力し、これが、Ｍ段のカウンタ６１に印加される
。

このカウンタ６１は、ゲート回路６０から出力される（
ホ）に示す信号（パルス）を計数するとともに、逓倍回
路５７の出力（Ｎ逓倍されたＶ、Ｂ信号）でリセットさ
れ、そのカウント値は（へ）に示すように変化し、この
カウント値は、ＦＧ有信号間隔ごとに、モータ５０の回
転位相の変動量を表わすこととなる。なお、この検出精
度は、基準クロックの周波数で決する。この場合、許容
ジッタ量に対応した閾値をＶｔｂ（＝２　　）とし、こ
の閾値ｖｔｈよシも位相変動量が大きくなった場合、（
ト）に示すように記録不可信号φＪを出力する。

以上説明したように、本発明によれば外乱等に弱い磁気
シートメモリのような記録装置を用いているにもかかわ
らず、撮影の失敗を極めて少なくすることのできる電子
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図は電子シャッター機能を有する固体撮像素子と磁
気シートメモリとを組合せて構成される電子スチルカメ
ラの一例を示す構成ブロック図、第２図は本発明に係る
装置の基本構成ブロック図、 第６図は本発明装置に用いられるシャッター機能を有す
る固体撮像素子の一例を示す構成説明図、１筋４図はそ
の駆動及び記録動作を示すタイミングチャート、 第５図は記録装置に磁気シートメモリを用いた場合の記
録可否検出回路の一例を示す構成ブロック図、 しく与６図はその主安部分の動作タイミングチャートで
ある。 １・・・撮像素子　　２１・・・記録装置２２・・・記
録可否検出回路　　６・・・磁気シートメモリ 代理人弁理士　　木　村　三　朗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ンヤツター機能を有する固体撮像素子と、該
   固体撮像素子から得られる映像信号を記録する記録装置
   とを具備した電子スチルカメラにおいて、 前記記録装置に対する記録が正しくなされたか否かを検
   出する検出手段と、記録が正しくなされなかった場合に
   新らたな映像信号の記録を所定回数を限度として記録が
   正しくなされるまで繰り返し行なえるようにした手段と
   を設りたことを特徴とする電子スチルカメラ。
2. （２）撮影により得られた映像信号が記録されている間
   に固体撮像素子は予備の信号電荷蓄積を行なっているこ
   とを特徴とする特許請求のＩ１１η囲第１項記載の電子
   スチルカメラ。
3. （３）　　撮影により得られた映像信号が記録装置に正
   しく記録されてないことを前記検出装置が検出した場合
   に前記固体撮像素子が信号電荷蓄積を開始することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電子スチルカメ
   ラ。
4. （４）記録装置は磁気シートメモリであシ、記録が正し
   くなされたか否かの検出手段は前記磁気シートメモリを
   駆動する回転サーボ回路のジッター検出回路である特許
   請求の範囲第１項記載の電子スチルカメラ。