JPS6143877A - 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】 （技術分野） 本発明はシャッターによる露光制御を行なう撮像装置に
関する。

（従来技術） 従来シャッターを用いて露光時間を制御し得るようにし
たビデオカメラが考えられているが、一般にビデオカメ
ラにおいては標準テレビジョン方式に同期したタイミン
グで走査を行なう必要がある為シャッター動作とビデオ
カメ２走査との同期をとらなければならない。

このようなシャッターとカメラとの同期を得る為の方法
としてシャッターレリーズ信号とビデオカメ２の走査に
係る垂直同期信号との論理積から成るタイミングでシャ
ッターを動作させるという４Ｏが知られている。

しかし、この方法には多くの問題が存在する。

即ち、第１図（ａ）　Ｋ示すよりに２枚の羽根１，２か
ら成るシャッター拡最初靜止した状態にあシ、シャッタ
ー羽根１が撮像素子３への被写体像の入射を阻止してい
る。

次に第１図（１）＞の如く、シャッター羽根１が走行を
開始し素子３へ被写体からの光が入射していき、更Ｋ　
（Ｑ）の如くシャッター羽根１が走行完了する。又、シ
ャッター羽根１０走行開始後所定時間経つと（ｄ）の如
くシャッター羽根２が走行開始し、素子３が遮光され始
め、（ｅ）の如く最終的にはシャッター羽根２によシ素
子３は完全に遮光される。

ここでシャッター羽根１，２の動作タイミングについて
第２図により考えてみると時刻ｔ１にレリーズスイッチ
をＯＮすると、例えばその直後の垂直同期信号Ｖ、に同
期して時刻ｔ２にシャッター羽根１が動作を開始する。

しかし、シャッター羽根は最初加速度運動をした彼等速
度運動に移っていく為、露出秒時を正確に制御する為に
は等速度となってから撮像素子の受光面を開放する事が
望ましい。

しかしこのようにすると、シャッター羽根が動作開始し
た後、実質的に撮像素子の受光面を開放し始める時刻ｔ
５迄に（ｔ５−　ｔ２）だけ遅凰時間がある。との遅蔦
時間はシャッターの応答性に依存するものであるから機
械的シャッターの場合にはおよそＢｍｓｅｃＱ度見込ま
れごしかも温度や部品のバラツキによ）変動を発生しヤ
サい。

又、このように遅蔦時間が１フイ一ルド期間９％にも及
ぶようになると露光時間がフィールド期間に近い値にな
った場合にフィールド期間的にうまく収まらず、穐々の
不都合を生じる問題がある。又、第２図における読み出
し用の垂直同期信号Ｖａは時刻ｔ５から時刻ｔ５１まで
の範囲に位置してはならない。その為、特に時刻ｔ５１
を決めるシャッター羽根についてはそのスタート位置ｔ
４のタイミングが重要なものとなってくる。

又、機械的なシャッターを構成する部品の精度及び温度
、湿度等の諸環境に応じてｔ４からｔ５１までの時間に
大きなバラツキが生じるので、たトエシャッター羽根の
スタート時刻ｔ４ヲｆｆ＆ｊく設定したとしても、必要
な時刻ｔｓ＋の精度が出るかどうか不安定なものとなっ
てくる場合がわる。又、シャッターによる霧出時間を短
かくしていくと、Ｓ　／　Ｎが相対的に劣化していく問
題がある。

これは１フイールドの蓄積時間中に生じる暗電流成分は
温度が一定であれば、はぼ一定で、露出時間とは無関係
である為である。

（目的） 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し得る撮像装
置を提供する事を目的としている。

又、露出時間を短かくした場合にもＳ／Ｎが劣化しない
撮像装置を提供する事を目的としている。

（実施例） 以下実施例に基づき本発明を説明する。

第３図は本発明の撮像装置の構成例を示す図で図中４は
撮儂光学爪５は数少、１，２は前記シャッター羽根でシ
ャッター手段を構成スる。

３は前記撮像素子であって例えばＣＯＤ　−？　Ｍ２Ｓ
等のイメージセンサ−或いは撮像管等の、光学像を電気
信号に変換する為０撮像手段を構成するものである。６
唸撮像素子３からの出力をγ変換したシ、輪部補償した
）、黒レベルクランプ等する事によシ処理するプロセス
回路、７はこのプロセス回路の出力を記録媒体８に記録
するのに適した信号にする為の記録変調回路、Ｇ１゜Ｇ
２はゲート回路、９は回転記録媒体８上に信号を記録す
る為のヘッド、１０線媒体８を回転駆動する為のモータ
ー等を含む媒体駆動回路、１１は前記絞夛５の開閉を制
御する絞夛駆動回路、２０１　、２０２はシャンク−羽
根１，２を夫々駆動する第１．第２のシャッター駆動回
路であってシャッター駆動手段を構成する。１５は撮像
素子３を駆動する撮像素子駆動回路、１４はとの撮像素
子駆動回路に所定の周期的な周期信号としてのクロック
パルスＶＤ＋ＨＤ等を供給する周期信号発生手段として
のクロックジェネレータ回路である。ここでＶＤ＋”Ｄ
は夫々垂直、水平同期信号である。１５はシーケンスコ
ントロール回路であって絞夛駆動回路１１、第１．第２
のシャッター駆動回路２０１．２０２、クロックジェネ
レータ回路１４、媒体駆動回路１０、ゲー）Ｇ１，０２
等をシーケンス制御する為の回路である。１６はシャッ
ター手段の作動を指示する事によシ静止画撮像を開始さ
せるスイッチである。

第４図は撮像素子３の構造の模式図であシ、フレーム・
トランスファー型ＣＣＤの例について説明したものであ
る。３１は撮像部で受光可能となっておシ、光学系４、
絞夛５を介して入射する被写体像を電気信号に変換する
為の複数の垂直シフトレジスタを含む。５２は記憶手段
としての記憶部であって、遮光されておシ、撮像部の複
数の垂直シフトレジスタから垂直転送される電荷を蓄積
する為の複数の垂直シフトレジスタを含む。３３は水平
シフトレジスタであって、記憶部３２の各垂直シフトレ
ジスタの内容を１ビツトずつ同時に収納し、その後水平
転送する事によって読み出すものである。３４は出力ア
ンプであって電荷信号を電圧に変換する。

又、φ、〜φ５は夫々撮像部３１、記憶部５２、レジス
タ５３を駆動する為のパルスである。

第５図はシャッター羽根１．２の構成を示す図で、１０
１はシャッター地板、１０２ａ　〜１０２０は第１のシ
ャッター羽根を構成する先羽根で先羽根アーム１０４，
１０５に回動可能に枢支されている。

先羽根アーム１０５は不図示バネによ）矢印方向に附勢
されているが、その一端部１０５ｂは城１０１に回動可
能に枢支された先羽根緊定し／（−１０８の一端と係合
する事によって係止されている。

また先羽根アーム１０５には突起部１０５ａがあるが、
これは先羽根走行終了直前に先羽根走行完了スイッチｓ
ｗ５を押しＯＮさせる為の突起である。先羽根緊定レバ
ー１０８にはアーマチュア１０９が枢支され、磁石１１
１によジョーク１１０に）（ネ１１３の時計方向への附
勢に抗して吸着されている。１０３ａ〜１０３（！　ハ
ｓ　２のシャッター羽根２を構成する後羽根で、これら
は後羽根アーム１０６　、１０７に回動可能に枢支され
ている！後羽根アーム１０７は不図示バネによシ矢印方
向に附勢されているかその一端１０７ａが後羽根緊定レ
バー１１４に係止され回動を止められている。後羽根緊
定レバー１１４にはアーマチュア１１５が枢支され、バ
ネ１１９による時計方向への附勢に抗して磁石１１７に
よジョーク１１６に吸着されている。又、３００は地板
１０１に設けられた開口部である。また１０７ａ部は後
羽根走行終了直前に閉成検出手段としての走行完了信号
スイッチＳＷ４を押しＯＮにするよう構成されている。

またＭＧｌ、ＭＧ２はコイルで通電時には磁石１１１，
１１７の磁束を打消す方向に巻かれている。

尚、走行完了信号スイッチＳＷ４は第２図中の時刻ｔ５
１以降にＯＮするものである。

第６図は本実施例におけるシーケンスコントロール回路
１５の構成例を示す図である。１７はアンドゲート、１
Ｂ、１９は第１．第２のタイマー手段としてのタイマー
回路、２０〜２３．２６はワンショット回路、２４はプ
ログラマブル・ロジック・アレイ、２５はＲ−Ｓフリッ
プ・フロップである。

次に第７図はクロックジェネレータ１４の構成例を示す
図で図中４０は発振器、４１は分周器、４２はデコーダ
ー、４５．４４はクリア手段とし一’（］ＯＲゲート、
４５．４６ハＡＮＩｌ’−）”ｔ”ｉｊ５、発振器４０
で形成された基準信号は分局器４１によって各種の分局
信号に分周され、これらの複数の分周信号をデコーダー
４２で組み合わせる事によってパルスφ、〜φ３等を形
成する。

ここでｘｌは垂直ブランキング期間に所定期間ハイレベ
ルとなる信号で撮像部３１の信号を記憶部３２に垂直転
送する為の信号である。又、ｘ２は垂直走査期間中の水
平ブランキング中に所定期間ハイレベルとなる信号でこ
れは記憶部３２の信号を１行ずつレジスタ３３に垂直転
送させる為の信号である。

Ｘｏはシーケンスコントロール回路から供給されるパル
スで任意のタイミングで撮像部３１の信号をクリアする
為の信号である。又、φ。１．φｏ２は夫々φ４．φ２
と同じ周波数のパルスであって常に出力されている。

従ってパルスφ。、は信号Ｘｏ又はｘｌが７１イレベル
の時パルスφ、として出力される。又、パルスφ。２は
信号Ｘ口又はｘｌ又はｘｌがハイレベルの時パルスφ２
として出力される。

第８図は本実施例のタイミングチャートであル、以下、
このタイミングチャートを用いて第１図〜第７図示構成
の動作を説明する。

不図示のメイン電源をＯＮする事によって撮像装置全体
がスタンバイ状態となる。

この状態ではクロックジェネレータ１４及び撮像素子駆
動回路１３の出力により第８図示のパルスφ、〜φ５が
周期的に出力される。即ち、標、こ−の垂直転送線標準
テレビジョン方式の垂直ブランキング期間内に行なわれ
る。これによシ撮像部３１の電荷は記憶部３２に転送さ
れる。

その後パルスφ２を水平ブランキング期間毎に１回供給
する事によ）記憶部３２内の電荷は垂直方向に１行ずつ
１水平周期間隔で転送され水平レジスタに収納さ五る。

又、このパルスφ２に対し高速のパルスφ３をレジスタ
３３に供給する事によシ、記憶部から垂直転送されて来
た電荷はビデオ信号としてアンプ３４を介して読み出さ
れる。

又、媒体駆動回路１０もこの標準テレビジョン周期で媒
体８を回転するようサーボ制御される。

尚、この状態ではグー）　Ｇｊは閉じたままとなってお
シ、記録回路７０出力信号はヘッド９には供給されてい
ない。

又、この状態では７リツグ・フロップ２５はセット状態
とな）そのｑ出力がハイレベルとなってグー）　Ｇ２を
開いているより初期設定されている。

次に時刻ｔ１に不図示のレリーズボタンを操作するとレ
リーズ回路１６からパルスが出力され、これによ）ワン
ショット回路２６からは１垂直期間よシ若干長いハイレ
ベルパルスが出力される。一方、クロックジェネレータ
からは１ｆｔ直期間（１ｖ）毎に垂直同期信号ＶＤが出
力されるので、と（ＤＶＤとワンショット回路２６の出
力の論理積をアンドゲート１゛７で得て、これをタイマ
ー回路１８．１９に夫々入力する。タイマー回路１８は
Ｔ１だけ計時を行ない時刻ｔ６にパルスを出力する。こ
れによってワンショット回路２０かラバ所定レベル、所
定巾のパルスが形成され出力される。

このワンショット回路２０の出力は信号Ｘｏとして第７
図示ＯＲグー）　４３．４４に入力されるので第８図示
の如くφ１．φ２が供給され撮像部３１の信号はレジス
タ５５に向けて除去される。

従って時刻ｔ５〜ｔ６までの間に撮像部３１１Ｃおいて
生じた暗電流は完全く除去され８／Ｎを向上させる事が
できる。

又、ワンショット回路２０の出力によってシャッター駆
動回路２０１が駆動され、第５図示コイ／Ｉ／ＭＧ１が
通電される・ 従って、先羽根緊定レバー１０８に枢支されたアーマチ
ュア１０９は磁石１１１による吸着を解かれ、バネ１１
５によｐ右旋する。これによってアーム１０５仕不図示
のバネによシ右旋を開始し先羽根１０２ａ〜１０２Ｃは
第５図中下方向に移動を開始する。そして、コイルＭＧ
１への通電が開始されてからＴ３だけ経過した時点にお
いて先羽根１０２ａの第５図示上端が開口部３００の上
端よルも下がＪ７実質的な露光を開始する。

本発明の実施例ではタイマー１８の計時時間Ｔ１を遅れ
時間Ｔ３を見込んだ適当な時間に設定するだけでみかけ
上の応答時間を無視し得るよりになる。更に本実施例で
は実際の露出時間が読み出しの直前に行なわれるよう設
定しているので露出後の暗電流ノイズを砥ぼ無視できる
。

具体的には５例えば時間Ｔ２は固定しておき、露出時間
（Ｔｚ　　Ｔ１）から逆算するようにすれば良い。又、
この霧光開始後暫くして先羽根が完全に走行を終了する
と時刻ｔ８でスイッチｓｖ５がＯＮする。従ってワンシ
ョット回路２２を介してフリラグ・フロッグ２５はリセ
ットされ、ｑ出力はローレベルとなル、グー）　Ｇ２は
閉じる。これにより駆動回路１３から撮像素子６へのク
ロックパルスφ、は遮断される。従って（Ｔ２−Ｔ１）
のシャッター時間が２フイールドにかかる場合でも蓄積
途中でパルスφ、が供給される事がない。

一方、パルスφ２．φ、はそれと同様に周期的に供給さ
れておシ、撮像素子の記憶部の内容は常時読み出されて
いる。

さて、時刻ｔ２においてアンドゲート１７の出力端子か
らハイレベル信号が出力されるとタイマー回路１９の計
時がＴ２だけ行なわれる。こむで（Ｔ２−ＴＩ）は露光
時間に相当し、この（Ｔ２−Ｔ１）はマニュアル、或い
は被写体の輝度等によ）自動的に設定される。時刻ｔ２
よシ時間Ｔ２が経過し九時刻ｔ７においてタイマー回路
１９からパルス出力が出力され、このパルスはワンショ
ット回路２１によって所定のレベル、所定の巾のパルス
に変換されてシャッター駆動回路２０２に供給される。

これＫより、コイルＰＩ（）２　Ｋ通電が為され、磁石
１１７の磁界はキャンセルされるので、アーマ。−テユ
ア１１５及びレバー１１４はバネ１１９によシ右旋し、
アーム１０９の右方向の回動が開始する。

従って後羽根１０３ａ〜１０３Ｃが走行し、開口部００
は開成される。開口部３００が完全に閉成された直後の
時刻ｔ９においてスイッチ８Ｗ４がＯＮする。

これによシワンショット回路２３を介してフリップ・７
０ツブ２５がセットされＱ出力がノ１イレベルとなる。

従ってグー）　Ｇ２は再び開き、φ、を撮像素子に供給
可能となる。

次に時刻ｔ１ｏにおいてφ１．φ２が供給されると（Ｔ
２−Ｔ１）だけ霧光された撮像部３１の電荷は記憶部３
２に記憶され、時刻ｔ１（１”ｔｌｌにかけてパルスφ
２．φ、によシ水平レジスタ５Ｓから読み出される。

一方、予め定めたシーケンスをプログラムされたＰＬＡ
２ｊ！からの制御信号によシグー）　Ｇ１が時−Ｎｔｓ
ｏ−ｔｌｔの間開くのでこの映像信号はヘッド９を介し
て媒体８上の所定の位置に記録される。

本実施例はとＯよ５にタイマーの計時時間Ｔ１、Ｔ２を
、露出終了タイミングが読み出しタイミングの直前にな
るよりに設定しているので露出後の暗電流はほぼ無視で
き、しかも露出開始塩の暗電流は前述のクリア動作によ
シ除去しているので極めて８／Ｎの良い画像信号が得ら
れる。

又、本実施例は後羽根が完全に閉成された後でないと転
送が行なわれないように構成されているのでシャッター
後羽根起動後の動作バラツキに伴なう露光の誤動作を防
止でき、スミアや露光ムラを確実に防止できる。

又、本実施例ではレリーズスイッチの作動後の周期信号
によってタイマーを作動させ、このタイマー出力で露光
動作を開始させているのでシャッター機構の応答性に依
存する動作遅れの影響を抑制する事ができる。

又、本実施例では、先羽根と後羽根とによ）構成される
シャッター機構を用いた撮像装置に訃いてレリーズスイ
ッチ作動後の周期信号に応答する２つのタイマー出力に
よ）先羽根、後羽根を走行間違するよ５ＫＬ、ているの
で先羽根と後羽根との走行間隔スは重な夛を調整し易い
。

（効果） 以上説明した如く本発明によれば露出時間を短かくして
いった場合にもＳ　／Ｎ　の劣化が少々い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜第１図（ｅ）は従来のシャッター機構の
動作を説明する図、第２図は第１図の動作のタイミング
図、第３図は本発明の撮像装置の構成側図、８４図は撮
像素子の構成例を示す図、第５図はシャッター機＃Ｏ＊
成例を示す図、第６図はシーケンスコントロール回路の
構成を示す図、第７図は第３図示撮像装置のクロックジ
ェネレータ回路１４の構成例を示す図、第８図は実施例
のタイミングチャートである。 １．２・・・シャッター手段としてのシャッター羽根 ３・・・撮像手段としての撮像素子 ３１・・・撮像部 ３２・・・記憶部 １４・・・周期信号発生手段としてのクロックジェネレ
ータ回路 １６・・・スイッチとしてのレリーズ回路１８．１９・
・・第１．第２のタイマー手段としてのタイマー回路 ２０１．２０２・・・シャッター駆動手段としての第１
、第２のシャッター駆動回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学像を電気信号に変換する撮像手段、該撮像手
   段への光入射を阻止するシャッタ ー手段、 前記撮像手段の電気信号を周期的に読み出 す為の周期信号を形成する周期信号発生手段、シャッタ
   ー手段の作動を指示するスイッチ、該スイッチの作動後
   の周期信号に応じて作 動する第１のタイマー手段、 該第１のタイマー手段による所定時間の計 時後に前記シャッター手段による露出制御を行なうシャ
   ッター駆動手段、 該シャッター駆動手段による露出制御の開 始に関連して前記撮像手段内の電気信号をクリアするク
   リア手段、を有する撮像装置。
2. （２）前記第１のタイマー手段は露出制御期間を前記周
   期的読み出しの直前になるよう設定されている事を特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の撮像装置。