JPS60130973A

JPS60130973A - 撮像装置

Info

Publication number: JPS60130973A
Application number: JP58240508A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yunoki; 裕柚木; Masayuki Takahara; 正幸高原
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1985-07-12

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】〔技術分野〕本発明は電子カメラやＴＶカメラなどの撮像装置に関し
、特に光学系と、この光学系によって得られた像を電気
信号に変換する固体撮像素子との間の光路中に設けられ
、上記固体撮像素子への露光を行なうスリット付シャツ
タ板を有するシャッタ機構等の改良に関する。

〔従来技術〕

一般に電子カメラやＴＶカメラなどの撮像ａ置にはＮＴ
ＳＣ，ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭなどの規格が適用されており
、たとえばＮＴＳＣ規格の撮像装置では光学像を撮像素
子に１／３Ｏ秒問あるいは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ィスチャー
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。

したがって被写体が動きの速い移動物体等の場合、ある
いはカメラをバンニングする場合等において画面に「尾
を引く現象」等が生じ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。このような画質低下の原因とし
ては、蓄積効果と残像があげられる。

蓄積効果は１フレ一ム間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、撮像感度を上げ、
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秒程度の低速シャッタを用いた撮像ともい
えるので高速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操作ではディスチャージ
しきれない場合の残存電荷によっ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、は
ぼ解決済みの問題といえる。

したがって前記画質低下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。そのためには光蓄積時間を
短くすることが有効であり、その目的で従来法のような
シャッタを用いた装置が知られている。

すなわち、このシャッタは撮像管の前面に光を遮蔽する
回転円板を設置し、この回転円板に設けた１〜複数個の
開口部もしくは切欠部が撮像面を横切る速度と画像走査
速度（通常１画面につき１／６０秒）を同期させること
により、尾を引く画面の尾の部分をＷＩｆｊｊＩシない
ようにしてｍ間の静止画を得るようにしたものである。

しかし、上記シャッタは静止画を得るという目的にのみ
開発されたものであり、かつ特殊業務用として採用され
ているにすぎず、高コストでかつ大型な装置になる欠点
があった。またシャッタ機能が不要な場合においてもシ
ャッタ機能を解除することができず通常の動画撮影を行
なえない欠点もあった。

この点、すなわちシャッタを解除する手段として実開昭
５７−１５５７２Ｍ公報に示されているように、朋ロス
リットを光電変換面の面積より大きくしておき、開口が
光電変換面に重なる位置に、開口を固定しておく手段が
ある。しかしながら、この手段では、円板上の開口スリ
ットを十分大きくしておく必要がある。例えば２／３イ
ンチの撮像管または撮像素子を使用する場合には、スリ
ット開口を８Ｘ１０ｍ＜らいにする必要がある。

その結果、シャッタ円板の直径が大きくなり、小型の実
装ができないことになる。またシャッタ円板回転駆動用
のモータのパワーも大きくする必要がある。さらにシャ
ツタネ使用時においても、モータに電力を供給しておか
なければならないため、バッテリー駆動のボータプル型
撮像装置には適さない。他のシャッタ解除手段として、
モータ駆動により円板のスリット部をシャッタＯＦＦ位
置に位置させたのちに、メカニカルな方法でスリット部
をその位置に固定する手段もあるが、この場合には１８
００ＰＰＭで回転している円板を短時間で低速回転にも
っていき、スリット部の位置決めを行なったのち、固定
する必要があり、その構造が複雑で高精度な動作が期待
できない。

さらに前記構成の従来の装置では撮像素子の種別に応じ
たシャッタ速度およびタイミングで露光が行なうように
なっていないため、画質劣化をきたすおそれがあった。

（目的）本発明の目的は、たとえ被写体が動きの速いものであっ
ても「尾を引く現象」による画像のぼけがなく、ぶれの
少ない鮮明な静止画を得ることができるようにした装置
において、必要に応じてシャッタを解除できるうえ、＊
ｉ素子の種別に応じた適正な露光を行なうことのできる
ロータリーシャッタ機構を備えた撮像装置を提供するこ
とにある。

〔概要〕

本発明は上記目的を達成するために次の如く構成したこ
とを特徴としている。すなわち撮像装置に装着された光
学系と、この光学系によって得られた像を電気信号に変
換する固体撮像素子との間の光路中に、上記固体撮像素
子への露光を行なうスリット付シャツタ板を有するシャ
ッタ機構を適時介挿可能に設けると共に、上記スリット
付シャツタ板を、例えばその回転方向に応じて第１の幅
と第２の幅の二連りにスリット幅が変化する二枚のスリ
ット付円板等で構成することにより、複数のシャッタ速
度を選択設定可能でかつ所定のタイミングで露光を行な
える如く構成したことを特徴としている。なお固体Ｒ像
素子としては、各光電変換画素の光信号電荷を光電変換
画素外に一括転送する構造の二次元固体撮像素子を用い
ると共に、上記二次元固体撮像素子への露光は、撮像装
置本体の垂直ブランキング期間およびその近傍を除くｗ
Ｊ間内に行なうように構成することが望ましい。

〔実施例〕

第１図〜第２３図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図はビデオカメラの外観斜視図である。

第１図中１は撮像装置としてのビデオカメラ本体。

２は複数の光学レンズを含む光学系、３はグリップ、４
はケーブル、５はビューファインダー、６はマイクロホ
ン、７は操作パネルである。上記操作パネル７の側壁に
は後述する手動ノブ８が取付けである。撮影時において
、光学系２がとらえた被写体は上記光学系２と同軸上の
カメラ本体１内に収納されている後述する固体撮像素子
によって電気信号に変換されたのち、ケーブル４を介し
て図示しないビデオモニタあるいはＶＴＲなどに送られ
映出される。

第２図は第１図に示すビデオカメラの要部を切断して示
す図である。図中１０はビデオカメラのフレームであり
、このフレーム１Ｏに前記光学系２が固定されている。

そしてこの光学系２の最終端マスターレンズ２ａに所定
間隔をおいて受光面１１ａが対向するように撮像素子１
１が配設されている。１２はロータリーシャッタ機構で
あり、このロータリーシャッタ機構１２は、レバー板１
３の先端部位に対してモータ、スリット付シャツタ板等
からなる本体部分を取付けたものとなっている。レバー
板１３は後述するように中央部位をフレーム１Ｏに対し
て回転自在に軸支されており、基端部を前記手動ノブ８
で操作することにより前記本体部分を取付けた先端部位
が所定角度範囲で回動するものとなっている。モータ１
４は上記レバー板１３の先端部位の一側面に固定されて
おり、その回転軸１５がレバー板１３の他側面に突出し
ている。上記回転軸１５にはボス１６．１７が嵌込まれ
ており、これらのボス１６．１７により軸心部を支持さ
れた状態でスリット付シャツタ板２Ｏが取付けられてい
る。スリット付シャツタ板２０は第１．第２のスリット
付円板２１．２２にて構成されており、前記レバー板１
３の回動に応じてロータリーシャッタ機構１２が第１の
位置へ回動した際には図示の如くそのスリット部が前記
光学系２のマスターレンズ２ａと撮像素子１１の受光面
１１ａとの間の光路中に介挿され、スリット部による露
光動作を行なうものとなっている。またレバー板１３の
回動に応じてロータリーシャッタ機構１２が第２の位置
へ回動した際には上記光路中から外部へ脱出するものと
なっている。なお第１のスリット付円板２１はボス１６
に対し回転自在に嵌込まれており、第２のスリット付円
板２２はボス１７に対し回転不能な状態に嵌込まれてい
る。

第３図および第４因は前記第１のスリット付円板２１お
よび第２のスリット付円板２２の平面図である。第３図
に示すように、第１のスリット付円板２１は遮光部材か
らなる円板部のｉ　ｓ　ｏ’＠なる相対向する位置にそ
れぞれ同一形状の扇形をなす切欠部２１ａ、２１ｂを有
していると共に、上記切欠部２１ａ、２１ｂにおける各
一方の側縁部の付根部分に円板部の平面に対し垂直に折
曲された係止片２１ｃ、２’ｌｄを設けたものとなって
いる。また第４図に示すように、第２のスリット付円板
２２は遮光部材からなる円板部の１８０゛異なる相対向
する位置に前記第１のスリット付円板２１の扇形の切欠
部２１ａ、２１ｂと同一形状の切欠部２２ａ、２２ｂを
有すると共に、上記切欠部２２ａ、２２ｂにおける各一
方の側縁部の付根部分にシャツタ板２ｏが正転方向の回
転時に前記係止片２１ｃ、２１ｄと当接可能な第１の当
接部としての突片２２Ｃ，２２ｄを設けたものとなって
いる。なお突片２２ｃ、２２ｄと対向する切欠部２２ａ
、２２ｂの各他方の側縁部はシャツタ板２Ｏが逆転方向
の回転時に係止片２１ｃ、２１ｄと当接する第２の当接
部となっている。

第５図および第６図は前記第１および第２のスリット付
円板２１．２２を第１のスリット付円板２１を下にして
重ねた状態を示す図である。

第５図は上記第１のスリット付円板２１の係止片２１ｃ
、２１ｄに対し第２のスリット付円板２２の突片２２ｃ
、２２ｄがそれぞれ当接した状態を示している。この状
態では切欠部２１ａと２２８および切欠部２１ｂと２２
ｂとは係止片２１ｃ。

２１ｄの厚みと突片２２ｃ、２２ｄの幅との和に相当す
る比較的幅の狭い第１の幅を有するスリットＭ１．Ｍ２
を形成する。

第６図は第５図の状態から第１のスリット付円板２１の
みを反時計方向に回転させることにより第１のスリット
付円板２１の係止片２１ｃに対し第２のスリット付円板
２２の切欠部２２ａの図中左側縁部が当接すると共に、
第１のスリット付円板２１の係止片２１ｄに対し第２の
スリット付円板２２の切欠部２２ｂの図中右側縁部が当
接した状態を示している。この状態では各切欠部２１ａ
と２２ａおよび２１ｂと２２ｂとがそれぞれ重なり合い
、撮像素子１１の受光面１１ａ全体を包含し得る比較的
幅の広い第２の幅を有するスリットＮ１．Ｎ２を形成す
る。

なお第５図に示す状態とした場合のスリットＭ１、Ｍ２
の幅および第６図に示す状態とした場合のスリットＮ１
．Ｎ２の幅の設定の仕方については後述する。

次に上記シャツタ板２０を、上述したように光路中に介
挿し静止画を得るための間欠露光を行なったり、光路中
から脱出させ通常の動画撮影を行なったりするための切
換機構およびスリット幅・可変機構について説明する。

第７図および第８図はその切換機構およびスリット幅可
変機構の構成と動作を示す図である。第７図、第８図に
おいて図中左端に示、しである手動ノブ３Ｏは円盤状基
体の一側面中央部に操作用突起３０ａを有すると共に、
図中上下両端面に係止用突起３０ｂ、３０ｃを有してい
る。また上記手動ノブ３０は円盤状基体の他側面中央部
に係合溝３０ｄを有している。そして上記手動ノブ３Ｏ
の操作用突起３０ａおよび係止用突起３０ｂ、３０Ｃは
操作パネル７に設けられた穴７ａ、７ｂ、７Ｃに対し選
択的に係入し得るものとなっている。

すなわち第７図に示すように穴７ａに対し操作用突起３
０ａと係止用突起３０ｃが係入し、穴７ｂに対し係止用
突起３０ｂが係入する状態と、第８図に示すように穴７
ａに対し操作用突起３０ａと係止用突起３０ｂが係入し
、穴７Ｃに対し係止用突起３０ｃが係入する状態、との
二状態を選択しうるちのとなっている。上記手動ノブ３
０の他側面は保持カバー３１で覆われている。この保持
カバー３１の内底面と手動ノブ３０の円盤状基体の底面
との間にはスプリング３２ａ、３２ｂが圧縮状態で介挿
されており、手動ノブ３Ｏを常時操作パネル７の内壁面
へ押圧している。なお上記スプリング３２８．３２ｔ）
は手動ノブ３Ｏ側に固定されており、保持カバー３１の
内底面とはスライド可能な状態に設けられている。

前記手動ノブ３０の円盤状基体の底面中央部に設けであ
る係合溝３０ｄには前記レバー板１３の基端に設けたビ
ン３３が係合している。レバー板１３は図示の如く扇形
をなしており、その中央部位を枢軸３４により軸支され
ており、この枢軸３４を中心に回動しうるものとなって
いる。レバー板１３の先端部近傍には既に述べたように
モータ１４、シャツタ板２０などのロータリーシャッタ
機構１２の本体部分が固定されている。またレバー板１
３の最先端部には一対の角穴３５ａ、３５ｂが設けであ
る。これらの穴３５ａ、３５ｂはレバー板１３の回動時
において前記フレーム１Ｏに設けた係止用ボール３６に
対して選択的に係合し、レバー板１３の回動位置を特定
化しうるちのとなっている。なお上記係止用ボール３６
はガイド３７により支持されかつスプリング（不図示）
によりレバー板１３に対し圧接するものとなっている。

なお図示はしてないが、レバー板１３が第７図の状態に
回動したときにＯＮとなっ−てモータ１４を回転させ、
レバー板１３が第８図の状態に回動したときにＯＦＦと
なってモータ１４の回転を停止させるマイクロスイッチ
が設けである。また操作パネル７にはモータ１４を正転
方向に回転させるか逆転方向に回転させるかを指定する
回転方向指定スイッチが設けである。

かくして間欠露光撮影を行なう場合において、被写体の
照度等に応じて回転方向指定スイッチを切換えると共に
手動ノブ３０を第７図の位置に設定すると、すなわち手
動ノブ３Ｏの操作用突起３０ａを押込んだ状態にしたの
ち、図中上方へスライドさせると、これに伴いレバー板
１３は図中時計方向へ回動し、レバー先端に設けである
角穴３５ａが係止用ボール３６に係合する。この係合に
よりクリック感を感じたところで手動ノブ３０から手を
離すことにより、手動ノブ３０はスプリング３２ａ、３
２ｂの力により復帰し、係止用突起３０ｂがパネル７の
穴７ｂに係入し、係止用突起３０ｃがパネル７の穴７ａ
に係入する。その結果、シャツタ板２Ｏは第７図中矢印
すようにスリット部が光路中に介挿される。これと同時
に、マイクロスイッチなどがＯＮとなる。今、回転方向
指定スイッチにより正転方向が指定されているものとす
ると、モータ１４が正回転を始めるので、シャツタ板２
Ｏは第７図中矢印で示す方向へ回転を始める。このとき
第１のスリット付円板２１は回転軸１５に対しほぼフリ
ーな状態に取付けであるため、ボス１６との摩擦抵抗弁
だけの回転力しか与えられない。しかも係止片２１ｃ、
２１ｄが空気抵抗を受けるのでこれが回転制動力として
働く。したがって第１のスリット付円板２１は第２のス
リット付円板２２より回転が遅くなり、相対的に第７図
中時計方向へ回動し、第１のスリット付円板２１の係止
片２１Ｃ，２１ｄが第２のスリット付円板２２の突片２
２ｃ、２２ｄに対し安定に当接した状態を呈する。した
がってスリット部は第５図に示したような幅の狭いスリ
ットＭ１．Ｍ２となる。

両スリット付円板２１．２２の１回転に要する時間は、
スリットが撮像管１１の受光面１１ａの前面を横切り、
次のスリットが同一箇所を横切るまでの時間が１６．６
７ｍ５であり、本装置の場合は上記スリットが２か所に
設けであるので、１回転所要時間は１６．６７Ｘ２＝３３．３４ｍｓ（１８００ｐｐｍに相当）となる。

また、回転方向指定スイッチにより逆転方向が指定され
ているものとすると、モータ１４は逆回　転をはじめる
。そうすると、シャツタ板２０は第７図中矢印とは反対
の方向へ回転をはじめる。したがって前述の場合とは逆
に第１のスリット付円板２１は第２のスリット付円板２
２に対し相対的に第７図中反時計方向へ回動する。この
ため、係止片２１ｃ、２１ｄが第２のスリット付円板２
２の切欠部２２ａ、２２ｂの他側縁部に当接した状態と
なる。その結果、第６図に示したような幅の広いスリッ
トＮ１．Ｎ２となる。

このようにモータ１４の回転方向を正転または逆転させ
ることにより、その回転方向に応じて狭広二連りの幅を
有するスリットＭ１．Ｍ２またはＮｌ、Ｎ２を呈するも
のとなり、各々のスリットを通して通過する光を撮像素
子１１の受光面１１ａに対して入射させることができる
。つまり２種類の露光量をもつ間欠露光撮影を行なえる
。なお上述した回転時間は図示しない回転センサにより
検出される。そして図示しない制御系によりシャツタ板
２Ｏは安定に回転制御される。

次に、通常の連続露光撮影を行なう場合は手動ノブ３０
を第８図の位置に設定する。すなわち手動ノブ３０を押
込んだ状態で図中下方へスライドさせる。そうすると、
これに伴いレバー板１３は図中反時計方向へ回動し、レ
バー先端の穴３５ｂが係止用ボール３６に係合する。こ
の係合によりクリック感を受けたところで手動ノブ３０
から手を離すことにより、手動ノブ３Ｏはスプリング３
２ａ、３２ｂの力により復帰し、係止用突起３０ｂがパ
ネル７の穴７ａに係入し、係止用突起３０Ｃがパネル７
の穴７Ｃに係入した状態となる。その結果、シャツタ板
２０は第８図に示す如く図中上方へ移動し、前記光路中
から完全に脱出した状態となる。この状態になると、図
示しないマイクロスイッチが働き、モータ１４への通電
が断たれる。このためシャツタ板２Ｏの回転も停止する
。

かくして撮像素子１１の受光面１１ａには連続的に１０
０％の光が入射することになり、連続露光による通常の
動画撮影を行なえる。

以上の操作を逆に行なえば、ロータリーシャッタ機構１
２が第８図の状態から第７図の状態に移行すると共にマ
イクロスイッチがＯＮとなるので、第７図の状態におい
てモータ１４が正または逆方向に回転する。かくして二
枚のスリット付円板２１．２２が正または逆回転し、二
種類のスリット幅にて再び間欠露光による静止画撮影を
行なえる。

次に前述したスリットＭ１．Ｍ２およびＮ１゜Ｎ２の幅
の設定のしかたについて説明する。

先ずスリットＭ１．Ｍ２の幅は次のような観点に基いて
設定される。ビデオカメラにおいて動作の速い被写体の
動作途中における鮮明な静止画を得るためには、前記光
学系２と撮像素子１１との間に、第９図に示すように幅
の狭いスリットＭｌ。

Ｍ２を有するシャツタ板２Ｏを介在させ、これを時計方
向または反時計方向に回転させ、前記撮像素子１１の画
像走査速度より充分速い速度で受光面１１ａに露光する
必要がある。露光の速度を速くすれば速（する程鮮明な
静止画像を得ることができるが、その反面露光量は減少
することになる。

総露光量が少なくなりすぎると、撮像素子１１の感度が
能力以下になり実用的でなくなる。一方、総露光量を増
大させるために露光の速度を落とすと、撮像素子１１の
ビーム読み出しと露光が同時に行われ、露光速度が遅く
なるにつれＴＶ画面の上下の外側から次第に筋状の模様
が現われ画質不良をきたすことになる。

そこで、シャツタ板２０を使用する場合の適正な露光時
間ｔを次のように設定する。第９図、第１０図に示すよ
うに１フイールドの期間Ｔ（１／６０＝１６．５７ｍ５
）をシャツタ板２ｏ上の円周方向の長さに対応させると
、ＴはＡ＋Ｂとなる。

Ａは暗部長であり、Ｂは受光面１１ａの幅とスリットＮ
１またはＮ２の幅との和である。今、ＴＶ画面の実効面
積を８０〜８５％とすると、Ｂ／　（Ａ十Ｂ）＝８／１
６．６７＝　（１００−（８０〜８５））／１００となる。つま
り実効面積８０％の場合にはＢ−３゜３３ｍ５、実効面
積８５％の場合にはＢ−２，５ｍｓとなる。したがって
露光時間ｔは撮像手段が撮像管のような場合にはブラン
キング時間内に露光を完了する必要があることから、約
２．５〜３ｍｓとすることが妥当である。

上述に基づいて構成したロータリーシャッタ装置を備え
たビデオカメラにて撮影した画像は通常の撮影に比べて
露光量不足となるが、例えば高感度な撮像管を使用する
ことにより、太陽光の下で撮影した画像に関しては十分
に実用できる鮮明な静止画が得られる。

次にスリットＮ１．Ｎ２の幅は次のような観点に基づい
て設定される。前述したように第５図の状態とした場合
には露光不足をきたす場合がある。

そこで多少画質が劣っても露光量を増加させる必要があ
る場合に対応できるように例えば第１１図（ａ）の状態
から（ｂ）の状態へ、つまりスリット幅を８１から８２
へ広げることが考えられる。

しかるに上記（ｂ）の場合では、二次元光電変換面全体
が同時露光状態とはなり得ないので、シャッタ使用中に
おいてはストロボ撮影を行なえない。

そこで第１１図（Ｃ）に示すようにスリット幅を撮像素
子１１の受光面の幅Ｗよりも若干大きなものとなす。つ
まり撮像素子１１の有効受光面全体を包含し得る形状・
寸法を有するものとなす。

かくしてスリットＮ１またはＮ２が第１１図（Ｃ）のよ
うな状態となった時点でストロボ発光を行なえば、受光
面全体が同時に照明され、ストロボ露光による撮影が可
能となる。ただし、既に述べたように結露光時間は第１
１図（ａ）、（ｂ）に比べて長くなり、静止化特性は悪
化し画質が劣化するおそれがある。

ところで撮像素子１１として例えばＸ−Ｙアドレス型の
ＭＯ８固体撮像素子を使用した場合には、これはいわゆ
る点順次読出し方式のものであるため、線露光時間Ｅｔ
が３ｍｓを越えると、かなりの画質劣化が生じる。すな
わち、Ｘ−Ｙアドレス型のＭＯ８型固体撮像素子の場合
には第１２図（ａ）のように露光可能時間Ｔ１が垂直ブ
ランキング時間内あるいはその前後のみに限られる。従
って、スリットの幅と線露光時間Ｅｔには上限があり、
この上限を越えた場合は、画面に露光時間の不均一性に
基く画質の劣化部分が発生する。しかしながら、フレー
ムトランスファー型や、インクライン型のＣＯＤのよう
な一括電荷転送機能と遮光された転送シフトレジスタを
内蔵する撮像素子の場合には、被写体の動きによる画質
の劣化を除けば、露光時間の不均一性は生じない。しか
もこのような素子を用いれば第１２図（ｂ）のように露
光可能時間をＴ２となし得る。

なお上記のように撮像素子の種別に応じた゛露光可能時
間以外で露光を行なった場合には画質の劣化をきたすこ
とになる。以下この点について説明する。

第１３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）１．ｔｌｉｌ像素子
として例えばＭＯ８型Ｘ−Ｙアドレス方式の固体撮像素
子等の光信号電荷・点順次転送方式のものを使用した場
合における露光可能時間以外での露光による画質劣化の
模様を示す図である。また第１４図（ａ）（ｂ）（ｃ）
（ｄ）Ｇ；を撮像素子トシてフレームトランスファ型Ｃ
ＯＤあるいはインタライン型ＣＯＤのような光信号電荷
・一括転送方式の固体撮像素子を用いた場合における霧
光可能時間以外での露光による画質劣化の場合を示す図
である。なお第１３図（ａ）〜（ｄ）および第１４図（
ａ）〜（ｄ）はいずれの場合もシャッタによって光路を
遮断している状態から１回だけシャッタ露光を行ない、
白色面を撮像した場合において、撮像素子の動作タイミ
ングとシャッタのタイミングとの関係によって画質劣化
が発生する様子を示している。

第１３図（ａ）（ｂ）に示すように、光電変換面４１に
対しシャツタ開口４２が位置している場合において、素
子の駆動タイミングが図中破線で示すように丁度垂直ブ
ランキング期間と、次の垂直ブランキング期間との中間
にある時点ｔＡでシャッタ露光を行なうと、読出した画
像信号は第１３図（Ｃ）のようになり、モニタ画面上で
は同図（ｄ）のようにみえる。この理由は読出し中の位
置を境として、露光によって発生する光蓄積電荷がニフ
ィールドに分割されるためである。したがって光信号電
荷・点順次方式の撮像素子を用いる場合には、シャッタ
の露光タイミングを垂直ブランキング期間内に収めるこ
とが必要となる。しかしながら、垂直ブランキング期間
は約１ｍｓであり、この期間内に露光を完了させること
は、メカニズムの応答性の問題や総露光量の問題から難
しい。そこで実用的には、垂直ブランキング期間の約１
ｍｓを挟んで前のフィールドの尾端的１ｍｓ。

次のフィールドの先端的１ｍｓを加えた計３ｍｓをシャ
ッタ露光可能時間として使用すればよい。

すなわち垂直ブランキング期間の前後の１ｍｓの期間は
、一般のモニタ用ＴＶなどでは表示領域として使用され
ないし、またかりに表示に用いられたとしても、画面の
端部となるため、その影響が極めて少ない。

一方、第１４図（ａ）（ｂ）に示すように、光電変換面
５１に対しシャツタ開口５２が図示の位置にあった場合
において、破線で示すように素子の駆動タイミングが垂
直ブランキング期間内の時点ｔＢにあるとき、読出され
た画像信号の各水平期間における波形は第１４図（Ｃ）
のようになり、モニタ画面は同図（ｄ）のようになり、
画質劣化が発生する。この原因は時点ｔＢの線を境にし
て光電変換面５１の右半分は露光が完了しているのに対
して、左半分は露光が未完了であり、この状態で光信号
電荷の一括転送が行なわれてしまったためである。した
がって上記光信号電荷・一括転送方式の撮像素子を用い
る場合にはシャッタの露光タイミングを垂直ブランキン
グ期間およびその近傍を除いた期間となす必要がある。

一般的にいえば、インタライン型ＣＯＤの場合には、露
光中に転送パルス（ＳＧパルス）が出力された場合に画
質劣化が発生するし、フレームトランスファ型ＣＯＤの
場合には、露光中にフレームシフトを行なえば画質劣化
が発生する。したがってインクライン方式でもフレーム
トランスファ方式でも垂直ブランキング期間およびその
前後を含む数ｍｓの時間帯は、シャッタによる露光を行
なえないことになる。例えば全画素の露光完了に３ｍｓ
を要するシャッタを使用する場合には垂直ブランキング
期間を挟む３ｍ’ｓは露光禁止時間となる。

上記の説明で明らかなように、シャッタによる露光タイ
ミングは使用される撮像素子の種類によって変える必要
がある。

次にシャッタと光信号電荷・一括転送方式の固体撮像素
子との関係について説明する。このタイプのｗｉ像素子
に関しては、例えばＣＡＲＬＯＨ。

５ＥＱＵＩＮ著の［電荷転送デバイス］（近代科学社　
１９７Ｂ）のＰ１４０〜Ｐ１４４に示されるようなフレ
ーム転送型ＣＯＤ、あるいはインクライン転送型ＣＯＤ
などがある。

第１５図（ａ）はフレームトランスファ型ＣＣＤ１ｌ像
素子６０を示す図である。この素子６０においては、フ
レーム時間あるいはフィールド時間において光蓄積部６
１にて積分された光信号電荷は、垂直ブランキング時間
内に遮光された信号蓄積部６２へ一括転送される。そし
て一括転送された光信号電荷は水平シフトレジスタ６３
により出力アンプ６４へ送られる。したがって垂直ブラ
ンキング時間内の一括転送時以外の期間すなわち第１２
図（ｂ）のＴ２期間において、シャッタによる露光を行
なうことができる。

一方、第１５図（ｂ）はインターライントランスファ型
ＣＣＤ撮像素子７Ｏを示す図である。この素子７０にお
いては、フレーム時間あるいはフィールド時間において
光電変換素子７１にて積分された光信号電荷は、トラン
スファーゲート７２に印加されるゲート信号で、垂直ブ
ランキング期間に、ＣＯＤからなる遮光された垂直転送
部７３に一括転送される。そして一括転送された光信号
電荷は水平シフトレジスタ７４により出力アンプ７５へ
送られる。したがってこの素子７０においても一括転送
時以外の期−すなわち第１２図（ｂ）のＴ２期間におい
て、シャッタによる露光を行なうことができる。

すなわち一括転送方式の固体撮像素子においては、Ｘ−
Ｙアドレス型固体撮像素子のように光蓄積時間と読出し
時間が画面内で混在する点順次読出し方式でないため、
光蓄積時間が、１画面単位で時間的に独立している。し
たがってブランキング時間以外の期間Ｔ２（約１５ｍ５
）を露光のために使用しても画質劣化が発生しない。こ
のため一括転送方式の撮像素子を用いた場合には、小型
の円板上に相対的に大面積のスリットを設けても画質の
劣化は少ない。

次に、たとえばディライトシンクロ撮影時に使用できる
最高速シャッタ速度を具体的な数値例にてめてみる。

第１６図においてシャッタ円板２Ｏの半径をｒｌ、上記
円板２Ｏの中心から撮像素子１１の中心までの半径をｒ
２．上記円板２０の中心からスリット底部までの半径を
ｒ３．半径ｒ２の点でのスリット幅をｓ、ｍ機素子１１
の積寸法をＤとし、円板の回転数をｎ　（ＲＰＳ）とす
ると、総置光時間ＥｔはＥｔ−（Ｄ＋８）／（２πｒ２ｘｎ、）（但しＤ≦Ｓ）となる。ここで２／３インチの素子を考えると、Ｄ−８
，８ａｍである。スリットを２個設けるとしてｎ−３０
ＲＰＳ、ｒ２−２３ｍｓ＋、Ｓ−１２ｔｔｍと仮定する
とＥｔ−４，８ｍｓとなり、約１／２００ｓｅｃのシャッタとなる。

つまり１／２００ｓｅｃのシャッタでディライトシンク
ロ撮影を行なうことが可能となる。スリット幅Ｓを上記
の場合よりも大きくすれば、より低速のシャッタが得ら
れる。通常の銀塩カメラのフォーカルブレーンシャッタ
のストロボ同調可能シャッタ速度がＭＡＸＩ／６０ｓｅ
ｃであることを考えると、充分な性能といえる。

第１７図は本装置で使用される撮像素子１１の具体例で
あり、インターライン転送型ＣＣＤ８０を示している。

図中８１はそれぞれ色フイルタ−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８１に隣接してＣＯＤからなる垂直シフ
トレジスタ８２が設けである。これらの垂直シフトレジ
スタ８２は、光電変換素子８１に蓄積された光信号電荷
を受取り、ＣＯＤからなる水平シフトレジスタ８３に順
次転送する。水平シフトレジスタ８３は１水平走査線単
位に、光信号電荷を出力部８４に転送する。出力部８４
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。なお上記撮像素子１１の各
入り端子にはセンサーゲート信号ＳＧ、垂直レジスタ転
送りロックφＶ１．φＶ２．水平レジスタ転送りロック
φＶ１、φＶ２などがＣＯＤ駆動回路（不図示）から供
給される。

上記各光電変換素子８１における光蓄積時間は、光電変
換素子８１から垂直シフトレジスタ８２へ電荷を移すタ
イミングに基いて決定されている。

第１８図は上記第１７図の一部を取出して示す図である
。この図から明らかなようにセンサーゲート８５は、各
光電変換素子８１に共通して形成しである共通電極であ
る。また垂直シフトレジスタ８２は、奇数フィールド時
に細矢印で示す如く−有効に働くものと、偶数フィール
ド時に太矢印で示す如く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りロックφＶ
１゜φＶ２を共通的に供給されるものとなっている。

かくして光信号電荷・一括転送は次のように行なわれる
。すなわち第１８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８１内に蓄積された光信
号電荷が垂直シフトレジスタ８２に転送される。

■奇数フィールドのときセンサーゲート信号ＳＧがｒＬＪで φＶ１がｒＨＪであるとき ■偶数フィールドのときセンサーゲート信号ＳＧが「し」で φＶ２がｒＨＪであるときしたがっ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信号電荷の一括転
送開始特点であり、またあらたな光蓄積の開始点でもあ
る。

第１９図は上記のタイミングを示したタイムチャートで
ある。第１９図においてＶＤは垂直ドライブパルス、Ｈ
Ｄは水平ドライブパルスである。

ＨＤに書込んである数字は「１〜５２５」の水平走査線
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「ＨＪ、ｒＬＪが変化する。上記ｒＬＪの
変化のタイミングで光電変換素子８１の光信号電荷は、
垂直シフトレジスタ８２に移送される。つまりこのタイ
ミングで、フィールドの全画素の情報が垂直シフトレジ
スタ８２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りロックであると同時に、画素か
ら垂直シフトレジスタ８２への電荷の移送にも関係して
いる。すなわち第１フイールドでは、第１１ＨでＳＧが
ｒＬＪとなったときφＶ１がｒＨＪとなるため、この時
点で第１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８２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１
６ｍ５Ｒ出力される。一方、第２フイールドでは、２７
５Ｈ目にセンサーゲート信号ＳＧがｒＬＪとなったタイ
ミングでφＶ２がｒＨＪ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８２に移送される。移送された光信
号電荷は、垂直シフトレジスタ８２および水平シフトレ
ジスタ８３の転送動作により、ＣＣＤ出力信号として第
１９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。

なお第１９図では撮像素子８０を２フイールド１フレー
ムモードの読出しモードにて駆動する場合を示している
が、他の読出しモードでも一括転送を同様に行なえる。

かくして、第１７図〜第１９図に示すような二次元固体
撮像素子８０を用いれば、前述したように第１２図（ｂ
）のＴ２期間内で露光を行なうことが可能となる。

次にディライトシンクロ撮影を行なうための制御系につ
いて説明する。

第２０図は２、ディライトシンクロ撮影のための制御回
路を示す図で、第２２図はそのタイミングチャートであ
る。第２０図の８０は第１７図〜第１９図に示したイン
ターライン型ＣＯＤである。また２Ｏは第２図〜第８図
に示した回転円板方式の毎フィールドシャッタ円板であ
り、そのスリットはシャッタ円板２０の１８０’異なる
位置に２側設けである。上記シャッタ円板２０の回転数
は１８００ＲＰＭである。

第２０図において９１はＨＤ、ＶＤなどの同期信号と、
系のクロックを発生する同期信号発生回路である。ＣＯ
Ｄ駆動回路９２は上記同期信号発生回路９１からの同期
信号を受けて作動し、φＶ１、φＶ２．φＨ１，φＨ２
，センサーゲートパルスＳＧをＣＣＤ８０に供給しＣＣ
Ｄ８０を駆動する。ＣＣＤ８０の出力はプリアンプ９３
にて増幅されたのち、ビデオ信号処理回路９４によりビ
デオ信号出力とされ、端子９５から送出される。

前記同期信号のうちＶＤパルスは、モータサーボ回路９
６にも出力される。モータサーボ回路９６は、シャッタ
速度設定回路９７からの正転・逆転指令信号を含む設定
信号と、スリット位置検出回路９８からのＰＧパルスを
受け、シ゛ヤッタ円板駆動モータ１４の連続サーボを行
なうと同時に第２２図に示すようにＶＤパルスとＰＧパ
ルスの時間間隔Ｔが一定となるように位相サーボを行な
っている。スリット位置検出回路９８は、スリット位置
センサ９９の出力信号を受け、これを微分することによ
り変化点をとらえ、シャッタ全開パルス（ＰＧパルス）
をつくり、サーボ回路９６およびストロボ制御・測光回
路１００へ出力する。ストロボ制御や測光回路１００は
、ＰＧパルスが入力されると一定タイミング後に、スト
ロボ点灯回路１０１にストロボ点灯回路を出力する。ス
トロボ点灯回路１０１はストロボランプ１０２を点灯さ
せる。ストロボ制御・測光回路１００につながれている
測光素子１０３はストロボ点灯中の被写体１０４からの
反射光を積分し、その積分出力をストロボ制御・測光回
路１００に出力する。ストロボ制御・測光回路１００で
は積分出力が適正露光邑レベルＴＨをこえると、ストロ
ボ点灯回路１０１にＯＦＦ信号を出力する。またストロ
ボ制御・測光回路１００にはダイレクト測光素子１０５
もつながれている。ダイレクト測光素子１０５はＣＣＤ
８０からの反射光およびシャッタ円板２Ｏの遮光部に設
けた分光的にニュートラルな反射面１０６からの反射光
を受光し、その積分出力をストロボ制御・測光回路１０
０に与える。ストロボ制御・測光回路１００はダイレク
ト測光素子１０５の出力がＴＨをこえると、ストロボ点
灯回路１０１にＯＦＦ信号を出力する。ストロボ制御・
測光回路１００の端子１０７．１０８からは、ＡＧＣ回
路あるいはオートアイリス回路への出力信号も出力され
る。

なおダイレクト測光方式を採用する場合、ＣＣＤ８０の
表面からの反射光を直接とる代りに、ＣＣＤ８０のパッ
ケージ枠からの反射を利用してもよい。測光素子として
は、通常の測光素子を用いてもよいし、あるいは撮影に
必要な光束外におかれたダイレクト測光素子を用いても
よい。また、ストロボ制御・測光回路１０Ｏには、ビデ
オ信号処理回路９４から一つ前のフィールドのビデオ出
力信号が供給されるので、これを測光信号として用いる
こともできる。

第２１図はストロボ露光を行なわない通常撮影時の制御
系の構成を示す図であり、第２３図はそのタイミングチ
ャートであ・る。第２１図の回路が第２０図の回路と異
なる点は、ストロボ制御・測光回路１００を単なる測光
回路となし、その出力信号をシャッタ速度設定回路９７
に供給するようにした点であり、ストロボ点灯回路１０
１．ストロボランプ１０２は省略されている。第２０図
から第２１図への回路変更またはその逆の変更は切換ス
イッチなどを用いれば簡単に行なうことができる。第２
１図の回路においても基本的動作は第２０図の場合と同
様であるので説明は省く。

このように本装置によれば、シャッタ使用時においてス
トロボ撮影を行なうことができる。また一台のビデオカ
メラによって通常の動画撮影だけでなく、二種類の間欠
露光による静止画撮影が可能となる。またシャッタ円板
が停止していない状態であっても、シャッタの軸はずし
を機械的に行なえるため、シャッタ使用状態から、１秒
以内でシャッタの解除が可能である。また実施例では手
動メカニカルな解除方式であるが、ソレノイドなどを用
いた自動解除方式を用いればざらに短時間（例えば１０
０ｍ５）で解除できる。同様に、先にシャッタ円板２Ｏ
を回転させておいて、光軸にシャッタを入れることもで
きるため、シャツタネ使用状態から使用状態への切換も
短時間で確実にできる。したがって屋内から屋外または
その逆、あるいは強制照明の０Ｎ−ＯＦＦなどの光量の
大幅な変化にも敏速に対応できる。また強制照明ＯＮと
同時にシャッタ機能をＯＮさせることも可能である。ま
た小形で簡単な構造であるから安価に製作でき、家庭用
ビデオカメラとして好適である。

なお本発明は上記一実施例に限定されるものではない。

たとえば上記実施例においてはスリットを円板上の２か
所に形成したが、使用条件に応じて１か所または３か所
以上形成してもよい。また上記スリット付円板の枚数も
１枚または３枚以上としてもよい。ただし１枚だけの場
合にはスリット幅を局部的に可変しうる如く微小な遮蔽
板等を摺動可能に設ける必要がある。ざらにモータから
の動力の伝達手段として、上記実施例ではシャツタ板の
軸をモータの軸と兼用するいわゆるダイレクトドライブ
機構を用いたが、ブーりとベルトあるいは歯車等を使用
した機構により動力の伝達を行なってもよい。このよう
にすればレバー板１３による回動対象をシャツタ板だけ
となし得、モータ１４は固定化できるので、操作性にす
ぐれたものとなる利点がある。ざらに撮像装置としては
ビデオカメラ以外の装置であってもよいのは勿論である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光学系と、この光学系によって得られ
た像を電気信号に変換する二次元固体撮像素子との間の
光路中に、上記二次元固体撮像素子への露光を行なうス
リット付シャツタ板を有するロータリーシャッタ機構を
適時介挿可能に設けると共に、上記スリット付シャツタ
板を、たとえばその回転方向に応じて第１の幅と第２の
幅の二連りにスリット幅が変化する第１．第２の円板等
で構成することにより、複数のシャッタ速度を選択設定
可能でかつ所定タイミングで露光を行なう如く構成した
ので、たとえ被写体が動きの速いものであっても「尾を
引く現象」による画像のぼけがなく、またぶれの少ない
鮮明な静止画を得ることができるようにした装置におい
て、必要に応じてシャッタを解除できるうえ、撮像素子
の種別に応じた適正な露光を行なうことのできるロータ
リーシャッタ機構を備えた撮像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２３図は本発明をビデオカメラに適用した一
実施例を示・す図で、第１図はビデオカメラの外観斜視
図、第２図は第１図の主要部を切断して示した側面図、
第３図および第４図は第１゜第２のスリット付円板の構
造を示す平面図、第５因および第６図は第１．第２のス
リット付円板を組合わせたシャツタ板の平面図、第７図
および第８図は間欠的露光と連続的露光の切換機構の構
成およびスリット幅可変手段を示す図、第９図および第
１０図および第１１図（ａ）（ｂ）（ｃ）はシャツタ板
のスリット幅設定のしかたの説明図、第１２図（ａ）（
ｂ）はＩｌ像手段の種類に応じた露光可能時間の説明図
、第１３図（ａ）〜（ｄ）および第１４図（ａ）〜（ｄ
）は露光可能時間以外において露光を行なった場合の画
質劣化のもようを示す図、第１５図（ａ）（ｂ）は一括
転送型固体撮像素子の例を示す図、第１６図はディライ
トシンクロ撮影時に使用できる最高速シャッタ速度をめ
る手段の説明図、第１７図〜第１９図は本装置に使用さ
れる固体撮像素子の具体例を示す図、第２０図および第
２１図は制御系の構成を示すブロック図、第２２図およ
び第２３図はそれぞれ第２０図および第２１図の回路の
タイミングチヤードを示す図である。１・・・ビデオカメラ本体、２・・・光学系、８・・・
手動ノブ、１１・・・撮像素子、１２・・・ロータリー
シャッタ機構、１３・・・レバー板、２０・・・シャツ
タ板、２１・・・第１のスリット付円板、２２・・・第
２のスリット付円板、２１　ａ、２１　ｂ、２２ａ、２
２ｂ・・・切欠部、２１ｃ、２１ｄ・・・係止片、２２
ｃ、２２ｄ・・・突片、３３・・・ビン、３５ａ、３５
ｂ・・・角穴、３６・・・ボール、３７・・・ガイド、
４１．５１・・・光電変換面、４２．５２・・・スリッ
ト開口、６０，７０゜８０・・・固体撮像素子。出願人代理人　弁理士　坪井　淳第１図第２図０第３図第４図２ｂ第５図Ｍｌ第６図１第７図第８図１第９図第１０図（ｂ）第１１図フｎＩＩ− １０第１２図第１３図第１４図第１６図１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮像装置本体と、この本体に装着され被写体から
の入射光を集光する光学系と、この光学系による像を光
電変換する固体撮像素子と、前記光学系から前記固体ｉ
ｉ’ｌ像素子に至る光路中に介挿可能に設けられ前記固
体撮像素子への露光を行なうためのスリット付シャツタ
板を有するロータリーシャッタ機構とを具備し、前記ロ
ータリーシャッタ機構は複数のシャッタ速度を選択設定
可能でかつ所定タイミングで露光を行なう如く構成され
たものであることを特徴とする撮像装置。
（２）前記スリット付シャツタ板は、回転方向が第１の
回転方向であるときスリット幅が所定の第１の幅になり
、第２の回転方向であるときスリット幅が第２の幅にな
るように二枚のスリット付円板にて構成されたものであ
る特許請求の範囲第（１）項記載のｍ像装置。、
（３）前記固体撮像素子は、多数の光電変換画素からな
る二次元固体撮像素子であって、各充電変換画素の光信
号電荷を光電変換画素外に一括同時に転送する構造であ
る特許請求の範囲第（１）項記載の撮像装置。
（４）前記固体撮像素子への露光は、前記撮像装置本体
の垂直ブランキング期間およびその近傍を除く期間内に
て行なうものである特許請求の範囲第（３）項記載の撮
像装置。