JPS60143073A - 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】

（技術分野） 本発明は、電子シャッタと時間と共に徐々に閉じるよう
な機能をもったメカニカルシャッタ庖併用してフレーム
画像処理ができるようにし／ｊ電子スチルカメラに関づ
る。 （従来技術） 近年、半導体技術の進歩発展により撮像素子として固体
撮像素子を用いた電子スプルカメラが脚光をあびてきて
いる。これは、電子スチルカメラが小形軽量、低温ｉ￥
電力、高信頼性、長スｒ命、出産性、均一性等固体撮像
素子のもつ特徴を最大限に生かせるからである。固体１
市像素子としては、人別して光ダイオードの光電変換信
号をスイッチマトリクスで順次読み出ずＭＯＳ形と、画
素の信号をＣＯＤシフトレジスタで送り出ｔ　ＣＣＤ形
と、水平走査のみＣＣＯにしたＣ　ｆｉ）　Ｉ）形があ
る。このうち、ＣＣＤ形はＭＯ８電極のみでメモリと走
査の両機能を持つため、走査回路がいらず回路的には非
常に簡単なデバイスであることから多用されるようにな
ってきている。 ところで通常のインターライン形ＣＯＤを用いた電子ス
ヂル／Ｊメラでは垂直方向転送ＣＯＤにフィールド分の
ｌ１ＩＩｉ素数しかポテンシャルの井戸をもっていない
。このため、オーバーフローコントロールゲート（ＯＦ
ＣＧ＞に印加する電圧及び印加時間を制御Ｉ　Ｌ’ｔシ
ャッタ動作を行わせる電子シャッタでは、転送パルスで
画像信号を移す場合片方のフィールド分だけの画素の信
号にするか或いはフレーム分の画素を２つずつ混ぜ合わ
せてフィールド分の数にし−（からＣＣＤに移１ように
しでいる。このため、オーバーフロードレイン（ＯＦＤ
）に流入する電荷の量を制御して行う電子シャッタでは
フィールド分の囮影しかできない。フィールド撤影しか
できないことどなると、走査線数が粗くなるので画質が
悪くスミノアも大きい。一方、メカニカルシャッタのみ
の場合、その開閉動作のみで露出制御の精度が決まるの
で構造が複雑になる。 又、メカニカルシャッタでは高速動作が不可能である。 （発明の目的） 本発明は、このような点に鑑みてなされたちので、その
目的は、電子シャッタとメカニカルシャッタとを併用づ
ることにより通常のインターラ・イン形ＣＣＤを用いて
もフレーム画像処理ができるようにした電子スチルカメ
ラを実現づることにある。 （発明の構成） このような目的を達成する本発明は、光画像情報を受け
て受光量に応じた電気信号を発生づる固体撮像素子と、
該固体＠色素子の受光部前段に設置され時間の経過と共
に徐々に（■しるような（幾能をもったメカニカルシャ
ッタと、同じく該固体撮像素子のオーバーフローコン「
−１」−ルゲーｌ〜への電圧印加時間を制御する手段と
、同じく該固体撮像素子のオーバーフ［１−ドレインに
流れ込む電流を検出してディジタルデータに変換する手
段と、該ディジタルデータを受けて各種演算制御を行う
ｃｐｕとで構成され、前記Ａ−バー７０−＝１ン［−ロ
ールゲートへ印加される電圧の立上がりを露光開始どし
、前記メカニカルシャッタが完全′に閉じたときを露光
終了とするようにしたことを特徴とづるものである。 （実施例） 以下、図面を参照し本発明の実施例を詳細に説明づる。 第１図は本発明の一実施例を示り４１４成図である。 図において、１，２はレンズ、３は被写体４の光Ｇ１に
応じた絞り■を与える絞り、５はメカニカルシャッタで
ある。第２図（イ）は本発明に用いるメカニカルシャッ
タの動作特性を示１図である。 図におい（、縦軸は開腹（単位％）を、横軸は時間ｔを
それぞれ示している。図より明らかなように、当初令聞
Ｃ１時刻［菫でシャッタ動作が開始りると時間の経過ど
共に徐々に閉じてぎて、ついには時刻

【２で全開になる
。このよ・うな特性は、従来の羽根シ１７ツタ等を利用
づれば容易に得られる。尚、従来の一般のメカニカルシ
ャッタの動作特性を第２図（ロ）に示１゜時刻ｔ１でシ
ャツタ１ｊ作が開始すると、はじめ全開であったシ１＝
ツタは瞬間的に全問となる。然る後、一定露出時間経過
しｌζ時刻ｔ２で瞬間的に全開となるように構成されて
いる。 ６は被写体４からの光画像情報を受けて受光量に応じた
電気信号を発生するＣＣＤである。ＣＯＤとしては、例
えばインターライン形相り向Ａ−バー７０−ドレイン構
造のものが用いられる。ＣＯＤの受光部としては、７１
〜リクス１ｆ％　３Ｍｊの光ダイオード素子が用いられ
、画素数としては例えば３８４Ｘ４９０個程度が用いら
れる。７はＣＣＤ６のオーバーフローコントロールゲー
トに印加する電圧の印加時間（蓄偵時聞）を制御する蓄
積時間制御回路、８は受光部からＡ−バーフロードレイ
ンに流れ込む電流の電流値を検出してイの対数値に変換
づる対数変換回路である。対数変換回路を用いて流入電
流値を対数に圧縮Ｊるのは、受光ｍの変化のダイナミッ
クレンジが広ずぎて通常の増幅回路では処理しきれない
からである。９は対数変換回路８の出力をディジタルデ
ータに変換づるＡ／Ｄ変換器、１０は該Δ／Ｄ変１９！
器の出力を受けて各種演算制御を行うＣＰｔＪである。 該ＣＰ　Ｕとしては、例えばマイクロコンピュータが用
いられる。１１は図に示１ｖｉ置にスター１へ信号を与
えるレリーズ、１２はＣＰ　Ｕ　１０からの制御信号を
受りるストＬ１ボ制御回路、１３はＣＰＵ１０からのａ
ｌｌＪ　ｉｌ＋信号を受りてメカニカルシ１１ツタ５の
開閉を制御−づるシャッタ制御回路、１４はＣＰＵ１０
からの制御信号を受（Ｊて絞り倒を制御づる絞り制ｔｉ
！１回路である。尚、本発明の場合、絞り３【よ電子シ
ャッタで兼ねることができるので、必ずしら心安ではな
い。 このＪ、うに構成された装置の動作を説明づれば、Ｊス
Ｆの通りである。 レリーズ１１よりＣＦ）　ｔＪ　１０にスタート１５号
が入ると、ＣＩ’　ＵはまずＣＣＤ６のオーバーフロー
＝１ント日一ルゲートへ印加する電圧の値を制御して、
受光部に北生じた電荷を一定時間だ（′ＯＪＭ損する（
このとき、メカニカルシャッタ５は問いたままである）
、、然る後、Ａ−バーフローコントロールグー１へに印
加する電圧を変えてその電荷がづべてオーバー７０−ド
レインに流れ込むようにするこのどき、Ａ−バー７［ｊ
−ドレインに流れ込む電流は受光量に比例りる。この電
流を検出（〕“Ｃ１対数変換回路８で対数圧縮し１．：
後、△／［〕変換器９でディジタルデータに変換して（
ＣＰ　ｔＪ　１０に送る。 ＣＰｔＪ、１０は受け取ったディジタルデータを対数逆
変換し、流入電流をめる。流入電流が算出でさ・ると、
それに対応した受５１を弾出りることかできる。受光量
がわかると、受光ｍに応じに露出時間（電荷蓄積時間）
を算出づることができる９゜ＣＰＬＪｌｏは、絞り制御
回路１４に制６１１　（ムロを与えて絞り３を最適な絞
りに設定りると共に、蓄積時間制御回路７に制御信号を
与えて、Ａ−バーフローコント・ロールゲートに印加す
る時間（蓄積時間）を決定する。以上で自動露出制御モ
ードが終了し、次に実際のｌｌ！ｉｉ像処理（画像取込
み）モードに移る。画像処理モードに移行Ｊると、まず
ＣＰｔＪｌｏはシャッタ制御回路１３に指令信号を与え
る。これにより第２図（イ）に示すような特性を有する
メカニカルシャッタは時刻ｔ１から徐々に閉じ始める。 次にＣＰ　Ｕ　１０は蓄積時間制御回路７に制御信号を
与えて、オーバーフローコン］−ロールグー１−に印加
する電圧の中加時偶を決める。 Ａ−バーブ［：］　−＝】ン］・ロールグー］−に電圧
が印加されると、受光部は被写体４からの受光量に応じ
た電荷を発生し蓄積する。一方、前記メカニカルシャッ
タ５は徐々に閉じてきている。 第ζ３図は各部の動作波形を示Ｊタイミングチレート℃
・ある。図において、Ｐ＋はメカニカルシャッタ５の動
作を、Ｐ２はＡ−バー７０−コント［］−ルグートへの
電圧印加状態を、１〕３は転送グー１〜パルスを・でれ
ぞれ示づ。ト）Ｉの斜線部は露光量を示している。Ｐｌ
とＥノ２参照４ればわかるように、メカニカルシャッタ
５が１用いているだけではＣＯＤは電６１１を蓄積ぜず
、Ａ−バーブ［１−コントロールゲートに印加づる電圧
Ｐ？が立上がって初め−（霞光汀艷に応じた電荷を蓄積
づる。そして、Ａ−バーブｒｆｌ　−］ントロールグー
ｌ−へ電圧が印加されｌζ助刻ｔ２から、メカニカルシ
ャッタ５が完全に閉じる時刻（３までの時間１−８ｌｆ
ｉｎ光時間（電荷蓄積時間）となる。 メカニカルシャッタ５が完全に閉じると、ＣＣＤ６には
光が入射しない状態になる。この状態で、転送ゲート・
パルスＰ３によって、まず一方のフィールドを読み出し
、それが終った後他プｊのフィールドを垂直方向転送Ｃ
ＯＤに移すという操作を行う。メカニカルシ１１ツタ５
が閉じてからΔ１．だけ遅れて、転送ゲートパルス［）
３が立上がる。、立上がり時間をこのように遅らＶるの
は、２つのフィールドの画素が受１ノる光量を等しクシ
（フリッカが生じないようにするためｒある。転送ゲー
トパルスＰ３の第１Ｒ目で、一方のフィールドの画像信
号が垂直方向転送ＣＯＤに転送さ壜′篭、それから一定
時間１−ｄだけ経過してから第２Ｒ目のパルスが立上が
る。そして、この第２Ｒ目のパルスで他方のフィールド
の画像信号が重置ｔｉ向転送ＣＣ１〕に転送される。こ
の間、メカニカルシャッタ５は閉じているので、光が受
光部に当Ｉ、：り発生した電荷がＣＯＤ基板の深いとこ
ろを伝わり、画ｉｇＡ信号に悪影響を及ばづ゛こと（ス
ミノア現象）がない。 第１Ｒ目のパルスが立上がってから第２Ｒ目のパルスが
立上がるまでの時間Ｔｄは、例えば１／６０秒程麿に設
定される。そして、第２発註のパルスがｔｒ、下がつ（
から所定時間Δ（２が経過し丈からＡ−バー７し１−−
］ントロールゲートへの印加電圧１）２が立１・る、、
第２発註のパルスが立ＦがつでからＡ−パーツｒ’ｌ　
−：］ントロールグー１〜への印加電圧を立下げるよう
にしているのは、受光部に蓄伯されＣいる画像信号がオ
ーバーフ［１−ドレインにｃ’Ａすれ込むのを防止づる
ためである。、以上の操作の繰り返しによりフレーム画
像処狸が行えることになる。 本発明によれば、メカ二）Ｊルシ１１ツタどして、徐々
に閉じるような特性の６のを用い（いるので、シＩ７ツ
タが完全に閉じる時刻ｔ３のバラツキが露出制御に対し
−（さほど誤差にならない。従って、高速動作ｌうに、
露出量の精度が保てる。更に、シャッタを急激に閉じさ
１士る（１構が不要となるので構成ｈ（簡単になる。更
に、スト日ボ発光のどきには、カイトナンバ、被写体と
の距離に応じた適当なシャッタ間口度の時にス］−ロボ
を発光させるようにηるだけで、露出制御を行うことが
できる。 第３図のＰ４どト）５（よストロボ５で光のタイミング
を示している３、即ち、Ｐ４は被”ｉ本が近用Ｎ（のど
きを、Ｐ５は被写体が遠距部のどさをそれぞれ示してい
る。一般的に、高速動作シ髪・ツタの場合、露出制御範
囲が狭くなるの”Ｃ露出制御は［ＩＩ　ｍｌｌである。 本発明によれば、時間ど共に光量が減少づるような特性
のメカニカルシャッタを用い−（いるので、ストロボ発
光時の露出６Ｉ（制御も容易に行える。 尚、以上説明はＣＯＤについて行ってきたが、オーバー
フロートレインを持ち、Ａ−パーツ［Ｊ−」ン１〜「１
−ルゲートが−」ン１〜［１−ルで′きる構造であれば
他の固体撮像素子でも同様（゛ある。 （発明の効果） 以」−詳細に説明したように、本発明によれば、時間と
共に光量が徐々に閉じるよ−うな（１能をしったメカニ
カルシャッタと電子シャッタとをイ）１川づることによ
り、通常のインターライン形ＣＣＤを用いてもフレーム
画像処理ができる電子スチルカメラ実現づることかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示１構、成図、第２図はメ
カニカルシャッタの動作特性を示す説明図、第３図は各
部の動作波形を示す波形図である。 １．２・・・レンズ　３・・・絞り ４・・・被写体　５・・・メカニカルシャッタ６・・・
ＣＣ［）　７・・・Ｍ積時間制御回路８・・・対数変換
回路　９・・・Ａ／Ｄ変換器１０・・・ＣＰｔＪ　１１
・・・レリーズ′１２・・・ス］〜ｌ］ボ制御回路 ′１３・・・シ（ジッタ制御回路 １４・・・絞り制御回路 特許出願人　小西六写真工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光画像情報を受【ブー（受光量に応じた電気信号を発生
   ずる固体撮像素子と、該固体ｍ＠素子の受光部前段に設
   置され時間の経過と共に徐々に閉じるｊ；うな１幾能を
   もったメカニカルシャッタと、同じく該固体撮像素子の
   Ａ−バーフＣ＋　−＝＋ント［Ｉ−ルゲー１−への電圧
   印加時間を制御する手段と、同じく該固体撮像素子のＡ
   −バーフロードレインに流れ込む電流を検出してディジ
   タルデータに変１！！［！−Ｊる手段と、該ディジタル
   データを受【）て各種演算制御を行うＣＰＬＪとで構成
   され、前記Ａ−バーフローコントロールゲートへ印加さ
   れる電圧の立上がりを露光開始とし、前記メカニカルシ
   ャッタが完全に閉じたどきを露光終了とするようにした
   ことを特徴とする電子スチルカメラ。