JPS63260368A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、液晶やＥＣ等の電気光学絞り素子を用いて露
出制御を行なう電子スチルカメラに関する。

（従来の技術） 近年、被写体像を銀塩フィルムを用いずに固体ｌｉ像素
子で光電変換し、電気的メモリ或いは磁気的メモリに記
録する電子スチルカメラの実用化が押し進められており
、この種の電子スチルカメラにあっても、銀塩カメラと
同様に電子化の傾向にあり、機械的連結機構がなく、動
作時のショックやそれに伴う発生音が全くない電気光学
素子による絞りと固体撮像素子自身で純電気的に制御で
きるセンサーシャッターを用いることが考えられている
。

第４図は従来の電気光学素子（液晶）を用いた絞り（液
晶絞り）を示したもので、同心円状に電極を設け、この
電極の０Ｎ−ＯＦＦ面積を制御す　　　゛ることによっ
て光の透過率を変化させ、絞りの効果をもたせるもので
ある。ここで、１００は電極の引き出し線、１０２（斜
線部）は表電極パターン、半径ｒの白い円板部は裏電極
板１０４を示す。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の電気光学絞り素子、例
えば液晶絞りを用いてカメラの絞りを制御しようとする
場合、例えば１／８段ずつの中間段を出すとして７段分
の絞りを考えると、８Ｘ７＝５６ステツプ の絞りが必要となり、これを実現するには多数の電極数
が必要となり、実装上極めて困難となる。

一方、電極数を少なくするために特開昭５６−７８８１
８号ではマトリックス駆動を行なうことが提案されてい
るが、この方法では駆動回路が複雑となってしまい、現
在のところ露出誤差をほとんど生じない多段階の絞り制
御ができる液晶絞りを用いた電子スチルカメラは実現が
困難である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、液晶やＥＣ等で成る電気光学絞り素子の絞り段数
をほとんど増加させることなく、実質的に無段階で絞り
が制御できるようにした電子スチルカメラを提供するこ
とを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、電子スチル
カメラにおける固体陽像素子の受光面側に、電気的な制
御により透過面積を段階的に可変するＥＣや液晶等で成
る電気光学絞り素子、例えば液晶絞りを使用して１／２
段づつ中間段を出すとして、７段分の絞りで２Ｘ７＝１
４ステツプの絞り制御を行なう電気光学絞り素子を設け
、この電気光学絞り素子による絞り誤差、例えばシャッ
タースピード優先ＡＥ、プログラムＡＥの場合に演算さ
れる絞り値と前記電気光学絞り素子の設定絞りとの誤差
を演算する演惇手段と、この演詐手段で得られた絞り誤
差を補正するように映像信号出力回路のゲインを変える
ゲイン可変手段とを設けるようにしたものである。

（作用） このような構成を備えた本発明の電子スチルカメラによ
れば、次の作用が得られる。

まず銀塩カメラと同様、電子スチルカメラの自動露出に
も次のアペックス条件式が用いられる。

ＢＶ＋５Ｖ＝ＡＶ＋ＴＶ　　　−−−（１）ここで、Ｂ
Ｖは被写体輝度、Ｓｖは感度、ＡＶは絞り値、ＴＶはシ
ャッタースピードであり、それぞれ２を底とする対数で
表わされる。

また、感度Ｓｖは銀塩フィルムとは異なり、固体撮像素
子固有のものではなく、電子スチルカメラとしての感度
であり、この感度Ｓｖは映像信号出力回路のゲインを変
化させることによって可変できる。

従来の電子スチルカメラはこの感度Ｓｖを固定あるいは
２種類切換えで行なっていたが、本発明では電気光学絞
りとして例えば１／２段づつ中間段を設定できるように
した場合、±１／２段の範囲で感度Ｓ■を無段階で可変
できるようにしている。

このため、液晶絞りを例えば１／２段精度とすることで
液晶の電極パターンを簡単にし、シャッタースピード優
先ＡＥまたはプログラムＡＥの場合には、設定シャッタ
ースピードＴＶより前記（１）式の条件式に基づく ＡＶ＝ＢＶ＋５Ｖ−ＴＶ　　　−−−（２＞によって絞
りＡＶ（理論値）を求め、このＡＶ値に最も近い１／２
段きざみでの液晶絞りを設定する。この設定絞り値をＡ
Ｖ”とすると、前記第（２）式から求めた理論値ＡＶと
の間には、ＡＶ＝ＡＶ−±α　・・・（３） （但し、−１／　２＜α＜　１／　２）の関係が成り立
つ。この上αの露出誤差（絞り誤差）は電子スチルカメ
ラの感度Ｓｖを（ＳＶ±α）とすることで前記第（２）
式を満足させることができる。

即ち、映像信号記録時に映像信号出力回路のゲインを±
α分可変することによって（ＳＶ±α）とし、これによ
って理論値ＡＶと設定値ＡＶ＝とが一致しない場合の露
出誤差を補正し、前記（２）式の条件式を満すようにす
る。

尚、絞り優先ＡＥの場合は、シャッタースピードＴＶが
純電気的に無段階で設定できるセンサシャッターである
ので、撮影者が１／２段きざみで任意に設定した設定絞
りＡＶを用いて、前記（１）式の条件式に基づく ＴＶ＝ＢＶ十５Ｖ−ＡＶ　　　−−−（４）によってシ
ャッタースピードＴＶを求め、絞り値ＡＶが１部２段精
度とあらい分、シャッタースピードＴＶがセンサーシャ
ッターで純電気的に無段階で選定できるので、このシャ
ッタースピードで補って前記（４）式の条件式を満すこ
とができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロック図であ
り、この実施例の電子スチルカメラは電気光学絞り素子
として第４図に示したような液晶絞りを使用し、且つ固
体撮像素子の持つセンサシャッターとしての機能により
自動露出制御を実現することができる。

第１図に於いて、２は液晶絞りであり、絞り制御機構１
２によって絞りが設定されるようになっている。具体的
には液晶絞り２は第４図に示す電極構造を持ち、この液
晶絞り２を１部２段づつ中間段を出すとすると、７段分
の絞りで ２Ｘ７＝１４ステツプの絞り制御を行うことができる。

被写体からの光はレンズ１、液晶絞り２及び光学系３を
介して固体Ｒ画素子としてのイメージセンサ４、及び受
光素子５に照射される。光学系３はハーフプリズム、ハ
ーフミラ−１あるいはビームスプリッタ等によって構成
されており、レンズ１からの光を２分割し、２分割した
光の大部分をイメージセンサ４に導くと共に残りの１部
を受光素子５に導く。

イメージセンサ４はそれ自体がシャッター機能を有する
、例えばインターライン型ＣＯＤによって構成されてお
り、イメージセンサ駆動回路６の駆動制御に従って動作
し、被写体からの光を光電変換して得た映像信号を出力
する。イメージセンサ４から出力された被写体像に対応
する映像信号は自動利得制御機能を有するＡＧＣアンプ
８を介して映像信号記録部９に入力して記録される。Ａ
ＧＣアンプ８は測光演算回路７からのゲインコントロー
ル電圧によってゲインを可変することができる。

尚、イメージセンサ４としては、前述したインターライ
ン型ＣＯＤ以外にシャッター機能を有するフレームイン
ターライン型ＣＯＤを用いてもよい。

一方、光学系３によって２分割された被写体からの光の
一部が照射される受光素子５は、この照射光を光電変換
して得た信号を輝度信号として測光演算制御回路７に出
力する。測光演算制御回路７は絞り設定機構１３からの
設定絞り値ＡＶ”、シャッタースピード設定機構１４か
らのシャッタースピードＴＶ、及び受光素子５からの輝
度信号が入力され、これらの入力信号に基づいて露出条
件の演算を行い、演算によって得られた絞り信号及びシ
ャッタースピード信号を出力し、絞り信号は絞り制御機
構１２に加えられ、又、シャッタースピード信号はイメ
ージセンサ駆動回路６に加えられる。

レリーズ機構１５はカメラとしてのレリーズ動作等を設
定するものであり、設定されたレリーズ動作情報はシー
ケンス制御回路１１に伝えられる。

シーケンス制御回路１１は各部の動作制御を行うもので
、適宜のタイミングにイメージセンサ駆動回路６、映像
信号記録部９、及び測光演算制御回路７に制御信号を出
力し、これらを制御する。又、同期信号発生回路１０は
イメージセンサ駆動回路６、映像信号記録部９及びシー
ケンス制御回路１１に同期タイミング信号を出力し、こ
れらの動作の同期をはかる。

次に瞳影モードとしてシャッタースピード優先ＡＥが選
択された場合の絞り制御機構１２、液晶絞り２、イメー
ジセンサ駆動回路６、イメージセンサ４及びＡＧＣアン
プ８の動作を説明する。

まずレリーズ釦の半押し操作が行われると絞り制御機構
１２から液晶絞り２に液晶絞り開放信号が出力され、液
晶絞り２が開放となってカメラの測光状態となる。又、
シャッタースピード設定機構１４によりシャッタースピ
ードＴＶが設定され、測光演算回路７は設定されたシャ
ッタースピードＴＶと受光素子５から得られた被写体輝
度信号に基づき、前記第（２）式のアペックス条件式よ
り適性絞り値ＡＶを演算し、この演算された適性絞り値
ＡＶに一番近い液晶絞り値ＡＶ−を選定する。

レリーズ釦が更に押込まれてレリーズ動作が行われると
、測光演算制御回路７はアペックス条件式に基づく適性
絞り値より選択された絞り値ＡＶ＝を絞り制御機構１２
に出力し、液晶絞り２の絞りをＡＶ−とする。同時にイ
メージセンサ駆動回路６よりイメージセンサ４にビデオ
動作スタート信号を出力し、イメージセンサ４のビデオ
動作を開始させる。

液晶絞り２が設定絞りＡＶ”になり、ミラーアップが完
了すると、設定されたシャッタースピードに応じてイメ
ージセンサ駆動回路６がイメージセンサ４を駆動制御し
て被写体からの光に応じて信号電荷を蓄積する。このと
きイメージセンサ４は信号電荷を蓄積する前に不要電荷
の排出を行っている。

そして設定されたシャッタースピード時間に亘る電荷蓄
積を終了するとトランスファゲートをオンし、信号電荷
を垂直転送部に転送して保持し、液晶絞り２を絞り制御
機構１２により疎開状態とする。その後、垂直転送部で
保持していた信号電荷（映像信号）をＡＧＣアンプ８を
介して映像信号記録部９へ出力して記録する。

このときＡＧＣアンプ８のゲインは測光演算制御回路７
で演算された適性絞り（理論値）ＡＶと液晶絞り２の絞
り位置ＡＶ”（設定値）との絞り誤差 ±α−ＡＶ　”　−ＡＶ に基づき測光演算制御回路７からのゲインコントロール
電圧で可変され、アペックス条件式に於ける感度ＳＶを
（ＳＶ±α）とするＡＧＣアンプのゲインコントロール
による信号増幅で補正して適性露出を満足する映像信号
を映像信号記録部９に記録するようになる。

尚、撮影モードとしてプログラムＡＥが選択された場合
にも同様な露出演算に基づ＜ＡＧＣアンプ８のゲインコ
ントロールで適性露出を得るようになる。

次に躍影モードとして絞り優先ＡＥが選択された場合の
動作を説明する。

躍彰者が絞り設定機構１３により１／２段ステップで任
意の絞りを設定し、この状態でレリーズ釦の半押し操作
が行われると、液晶絞り２が開放となり、カメラが測光
状態となる。続いて測光演算制御回路７が受光素子５で
測光された輝度信号と絞り設定機構１３によって設定さ
れた１／２段ステップの絞り位置ＡＶとに基づいて測光
演算を行って適性シャッタースピードＴＶを算出する。

ここで絞りは１／２段ステップとあらくなっているが、
シャッタースピードがセンサーシャッター機能により純
電気的に無段階に可変できるため、絞りのあらい分をシ
ャッタースピードで補うことによって適性露出を得るこ
とができる。

そしてレリーズ釦の押込みによりシャッターレリーズが
行われると、躍彰者が設定した絞りＡＶを測光演算制御
回路７が絞り制御機構１２に出力し、液晶絞り２を設定
絞りＡＶとすると同時にイメージセンサ駆動制御回路６
よりイメージセンサ４ヘビデオ動作スタート信号を出力
し、イメージセンサ４のビデオ動作を開始させる。

液晶絞り２が設定絞りＡＶとなってミラーアップが完了
すると、演算されたシャッタースピードＴＶに応じてイ
メージセンサ駆動回路６がイメージセンサ４を駆動制御
し、被写体からの光に応じて信号電荷を蓄積する。

そして演算により得られたシャッタースピード時間に亘
って電荷を蓄積するとトランスファーゲートをオンし、
信号電荷を垂直転送部に転送して保持し、液晶絞り２を
絞り制御機構１２により疎開状態とし、その後に垂直転
送部で保持していた信号電荷（映像信号）をアンプ８を
介して映像信号記録部９へ出力して記録する。

このときＡＧＣアンプ８のゲインは一定としており、即
ち感度Ｓｖは一定となっている。

第２図は第１図の実施例に於けるシャッター優先ＡＥ１
絞り優先ＡＥに於けるインターライン型ＣＯＤ　（イメ
ージセンサ４）のセンサーシャッター機能を実現するた
めの回路実施例を示した回路図であり、第３図にそのタ
イミングチャートを示す。

第２図の回路は、２人力のＡＮＤゲート２０゜２２．２
４，２５．２７及び３３．３人力のＡＮＤゲート２１，
２３、Ｄフリップフロップ２９゜３０、クリア一端子付
のＤフリップ７０ツブ３４゜３５及び３６、立上りエツ
ジでトリガされるワンショットマルチバイブレータ３１
、立下がりエツジでトリガされるワンショットマルチバ
イブレータ３２．２人力のＮＡＮＤゲート２６．２人力
のＯＲゲート２８により構成される。

そこで第２図の実施例によるインターライン型ＣＯＤの
センサーシャッター機能の動作を第３図のタイミングチ
ャートを参照して説明する。

時刻ｔＱで液晶絞り２が絞り完了となって液晶絞り完了
信号（ｄ）がＬからＨとなると、続いて時刻ｔ１でミラ
ーアップが完了してミラーアップ完了信号（ｅ）がＬか
らＨとなり、この２つの信号（ｄ）、（ｅ）によってＡ
ＮＤゲート２０の出力は時刻ｔ１以後Ｈとなる。

このＡＮＤゲートの日出力と、イメージセンサ４の信号
電荷の垂直転送部への転送を制御するトランスファゲー
トＴＧＯ信号（ｂ）と、更に同期信号発生回路１０より
出力される垂直同期ＶＤ信号（ａ）がＡＮＤゲート２１
に入力し、ＡＮＤゲート２１の出力をＡＮＤゲート２２
を介してＤフリップフロップ２９へ出力する。

このＤフリップ７０ツブ２９の出力（ｆ）は垂直転送用
のトランス７７ゲートＴＧＯ信号（ｂ）の立上りエツジ
となる時刻ｔ２でＨとなり、このＤフリップフロップ２
９の出力信号（ｆ）の日への立上りが露光スタート信号
となる。

続いてＤフリップ７０ツブ２９が日出力となる露光スタ
ート信号（ｆ）の立上りエツジでワンショットマルチバ
イブレータ３１がトリガされ、約５００μｓに亘ってＨ
となる信号（ｑ）を出力し、この信号１）と同期信号発
生回路１０より出力されるサブキャリア４ｆＳＣ信号（
Ｃ）をＡＮＤゲート２４に入力し、高速掃き出し信号、
（ｈ）を出力する。

これによって時刻ｔ２にトランスファゲートがオンし、
それ以前に蓄積された不要電荷は高速掃き出し信＠（ｈ
）で高速掃き出しされる。その結果、イメージセンサ４
は時刻ｔ２より信号電荷の蓄積を開始する。

このように時刻ｔ２で信号電層の蓄積が開始されると、
シャッタースピード時間だけ露光した時刻ｔ３で露光終
了信号（ｉ）がＨからＬとなる。

即ち、このときのシャッタースピードによる露光時間は
（ｔ３−ｔ２）となる。

この露光終了信号（ｉ）と露光スタート信号（ｆ）はＡ
ＮＤゲート２５に入力されており、ＡＮＤゲート２５の
出力の時刻ｔ３に於けるＬへの立上りエツジでワンショ
ットマルチバイブレータ３２がトリガされ、その出力が
数μｓのあいだＨとなる。このように時刻ｔ３に於いて
トランスファゲートをオンすることによって、（ｔ３〜
ｔ２＞時間に亘って蓄積された信号電荷が垂直転送部へ
転送される。

そして時刻ｔ３以降で液晶絞り２を疎開し、疎開完了後
の時刻ｔ４でＬからＨになる絞り遮蔽完了信号ＮＬ）と
垂直同期ＶＤ信号（ａ）がＤフリップフロップ３０へ入
力することによって、時刻ｔ５に於ける垂直同期ＶＤ信
号（ａ）の立上りエツジでＨからしとなるＤフリップフ
ロップ３０のｄ出力信号（ｍ＞を得る。

このＤフリップフロップ３０の出力信号（ｍ＞と露光ス
タート信号（ｆ）はＡＮＤゲート３３に入力され、ＡＮ
Ｄゲート３３は続出制御信号（ｎ＞を出力する。この続
出制御信号（ｎ＞の時刻ｔ２からｔ５までのＨとなって
いる期間がイメージセンサ４の信号電荷続出停止期間と
なる。

またＤフリップフロップ３０のＱ出力はクリア端子付Ｄ
フリップフロップ３４．３５．３６のクリア端子に入力
されており、時刻ｔ５でＤフリップフロップ３０のＱ出
力はＬからＨとなるため、Ｄフリップ７０ツブ３４，３
５．３６のクリアが解除される。このようにクリアが解
除されたＤフリップフロップ３４，３５．３６のそれぞ
れは、垂直同期ＶＤ信号（ａ）を受は付けるようになり
、時刻ｔ７に於いてＤフリップフロップ３６がＨからＬ
となる信号（ｐ＞を出力する。このＤフリップフロップ
３６からの出力信号（ｐ）とＤフリップフロップ２９か
らの露光スタート信号（ｆ＞はＮＡＮＤゲート２６に入
力され、更にＮＡＮＤゲート２６の出力と垂直転送用の
トランスファゲートＴＧＯ信号（ｂ）はＡＮＤゲート２
７に入力し、最終的にＡＮＤゲート２７の出力とワンシ
ョットマルチバイブレータ３２の出力（ｋ）をＯＲゲー
ト２８に入力してＯＲゲート２８よりＴ　Ｇ　（ｑ）信
号を得る。このＴＧ（ｑ）信号によりイメージセンサ４
の信号電荷の垂直転送部へのタイミングが制御される。

即ち、時刻ｔ２にトランスファゲートをオンして不要電
荷を垂直転送部に掃き出し、（ｔ３−ｔ２＞のシャッタ
ースピード時間の間に亘って信号電荷を蓄積し、蓄積を
終了する時刻ｔ３で信号電荷を垂直転送部に転送し、液
晶絞り２を疎開するまで電荷を垂直転送部で保持し、液
晶絞り２が疎開完了した後の時刻ｔ５より信号電荷の読
出しをスタートさせる。

このようなイメージセンサ４の駆動制御によってセンサ
ーシャッターとしての機能が実現される。

尚、上記の実施例は液晶絞りとして１／２段づつ中間段
を出すとして７段分の絞りで ２Ｘ７＝１４ステツプの絞り制御を例にとるものであっ
たが、本発明はこれに限定されず、中間段を出さず、７
段分の絞りに１対１に対応した７ステツプの絞り制御で
あっても良いし、１／３段づつ中間段を出す３Ｘ７＝２
１ステツプであっても良く、液晶絞りの電極パターンを
大幅に変更しない範囲で絞りのステップ数を適宜に定め
ることができる。

また上記の実施例は電気光学絞り素子として液晶絞りを
例にとるものであったが、同様に電気的な制御で透過面
積を可変することのできるＥＣを用いても良いことは勿
論である。

（発明の効果） 以上説明して−きたように本発明によれば、電気光学絞
り素子、例えば液晶絞りを１／２段づつの中間段精度で
７段分（１４ステツプ）と絞り段数をあらくとっても、
固体撮像素子から出力された映像信号を増幅するゲイン
をコントロールして適性露出条件を満足するため、液晶
絞りの電極数が少くとも実質的に無段階の絞り制御によ
る露出条件を実現でき、メカニカルな絞りを不要として
純電気的な絞り制御を実現した電子スチルカメラを得る
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した回路ブロン。 り図、第２図は第１図の実施例におけるイメージセンサ
（固体撮像素子）のセンサシャッター機能を実現する回
路例を示した回路図、第３図は第２図の動作を示したタ
イミングチャート、第４図は従来の液晶絞りの一例を示
した説明図である。 １：レンズ ２：液晶絞り ３：光学系 ４：イメージセンサ ５：受光素子 ６：イメージセンサ駆動回路 ７：測光演算制御回路 ８：ＡＧＣアンプ ９：映像信号記録部 １０：同期信号発生回路 １１ニジ−ケンス制御回路 １２：絞り制御機構 １３：絞り設定機構 １４：シャッタ−スピード設定機構 １５ニレリーズ機構 ２０．２２，２４，２５，２７．２Ｂ、３３　：　Ａ　
Ｎ　Ｄゲート（２人力）２１．２３　：　Ａ　Ｎ　Ｄゲ
ート（３人力）２９．３０：Ｑフリップフロップ ３４．３５．３６　：　Ｄフリップ７０ツブ（クリア端
子付き）３１．３２：ワンショットマルチバイブレータ
２６：ＮＡＮＤゲート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体像を結像する光学手段と、露出条件を設定する露
   出設定手段と、前記光学手段によって結像された被写体
   像に対応する映像信号を出力するシャッター機能を有す
   る固体撮像素子と、該固体撮像素子からの映像信号を記
   録する記録手段を備えた電子カメラにおいて、 前記固体撮像素子の受光面側に設けられ、電気的な制御
   により透過面積を段階的に設定するＥＣや液晶等で成る
   電気光学絞り素子と、 露出演算から求めた理論値に対する該電気光学絞り素子
   の設定絞りの誤差を演算する演算手段と、該演算手段の
   絞り誤差に基づいて映像信号出力回路のゲインを可変さ
   せるゲイン可変手段とを設けたことを特徴とする電子ス
   チルカメラ。