JP2664577B2 - ビデオカメラ - Google Patents

ビデオカメラ

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JP2664577B2 JP3358975A JP35897591A JP2664577B2 JP 2664577 B2 JP2664577 B2 JP 2664577B2 JP 3358975 A JP3358975 A JP 3358975A JP 35897591 A JP35897591 A JP 35897591A JP 2664577 B2 JP2664577 B2 JP 2664577B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の可変速
電子シャッタ機能を利用して通常撮影時のアイリス(絞
り)制御を電子的に行うビデオカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CCD等の固体撮像素子構成のビ
デオカメラにおいては、撮像素子の限られたダイナミッ
クレンジを有効に活用して撮影し、適正な画像を再現す
るため、動画状態の連続撮影を行う通常撮影時、アイリ
ス制御により撮影光量を自動的に適正値に制御すること
が行われる。
【0003】この撮影光量の制御は、従来はオートアイ
リスレンズ等を用いた機械的なアイリス制御で行われて
いたが、現在は、価格,信頼性等の種々の面で機械的な
アイリス制御より著しく優れた電子的なアイリス制御で
行われる。
【0004】この電子的なアイリス制御は、雑誌「日経
マイクロデバイス,1987年10月号」(日経BP社
発行)の63〜64頁及び雑誌「テレビ技術,1988
年11月号(通巻448号)」(電子技術出版株式会社
発行)の49〜54頁等に記載の固体撮像素子の可変速
電子シャッタ機能を利用し、フィールド毎に水平走査期
間単位で不要電荷の掃き出し期間を変え、信号電荷蓄積
時間を可変調整して行われる。
【0005】つぎに、固体撮像素子をインターラインC
CDとし、不要電荷を水平ブランキング期間毎に縦形オ
ーバーフロードレイン(VOFD)と同様にCCD基板
に掃き出す可変速電子シャッタ機能によりアイリス制御
を行う従来のビデオカメラにつき、図2,図3を参照し
て説明する。
【0006】図2に示すように、CCD1により受光形
成された毎フィールドの撮影画信号(CCD出力)は、
サンプル/ホールド回路2により不要成分が除去された
後、AGCアンプ3を介して映像処理回路4に供給さ
れ、この回路4により映像信号に加工されて映像出力端
子5から後段の記録回路等に供給される。
【0007】また、サンプル/ホールド回路2のCCD
出力の信号はアイリス信号処理回路6にも供給され、こ
の処理回路6の信号増幅,反転,検波等によりCCD1
の撮影光量(入射光量)に応じた電圧レベルのアイリス
信号が形成される。なお、前記反転の処理に基づき、ア
イリス信号は撮影光量の逆にレベル変化する。
【0008】このアイリス信号はアイリス出力端子7及
び電子アイリス制御回路8に供給され、この制御回路8
はアイリス信号とタイミング制御回路9の垂直ブランキ
ングパルス,水平ブランキングパルス等のタイミングパ
ルスとに基づき、毎フィールドに撮影光量の適正範囲か
らの過不足を検出してシャッタ速度の過大(速過ぎ),
過小(遅過ぎ)を判別する。
【0009】さらに、この判別の結果に基づき制御回路
8はシャッタ速度を決定(補正)し、毎フィールドの不
要電荷掃き出しの各水平ブランキング期間毎に電子シャ
ッタパルスの1パルスを形成して出力する。このパルス
はIC構成の制御回路8の出力定格等に基づき、通常は
+5V程度になる。
【0010】そのため、制御回路8の電子シャッタパル
スは電子シャッタ駆動回路10によりCCD駆動に必要
な十数V程度に増幅されてCCD1に供給される。そし
て、CCD1はCCD駆動回路11の垂直,水平のシフ
トレジスタ駆動,リセットゲート駆動及び駆動回路10
の電子シャッタパルスにより、毎フィールドの撮影画信
号が取出される。
【0011】すなわち、毎フィールドの不要電荷掃き出
し期間には電子シャッタパルスによりCCD1の受光電
荷が水平走査期間単位で掃き出され、掃き出し期間後の
残りの期間(信号蓄積期間)のCCD1の受光電荷が撮
影画信号として取出される。
【0012】そして、電子シャッタパルスが供給される
不要電荷掃き出し期間の長短により、例えばNTSC方
式の場合、シャッタ速度が1/60秒(1フィールド)
〜63.5μ秒(1水平走査期間)の範囲で1フィール
ド毎に水平走査期間単位でステップ状に可変され、撮影
光量が適正量になるように閉ループ制御で通常撮影時の
アイリスが自動制御される。なお、有効映像期間の水平
ブランキング期間外に電子シャッタパルス(掃き出しパ
ルス)が発生するとその部分に固定パターンのノイズが
生じるため、電子シャッタパルスの発生タイミングは各
水平ブランキング期間及び垂直ブランキング期間に限ら
れる。
【0013】ところで、従来の電子アイリス制御回路8
は図3に示すようにレベル判定回路12A及びシャッタ
パルス発生回路13により形成され、処理回路6の撮影
光量の逆に変化する電圧Viのアイリス信号は判定回路
12Aの適正光量範囲の下限側の比較器14の非反転入
力端子(+),上限側の比較器15の反転入力端子
(−)に並列供給される。
【0014】また、正直流電源端子+Bとアースとの間
に適正光量範囲の下限値,上限値の基準電圧を設定する
分圧抵抗R1,R2,R3が直列に設けられ、抵抗R
1,R2の接続点の電圧Vr1の下限基準信号が比較器1
4の反転入力端子(−)に供給され、抵抗R2,R3の
接続点の電圧Vr2の上限基準信号が比較器15の非反転
入力端子(+)に供給される。なお、電圧Vr1,Vr2
差ΔVが適正光量範囲に相当する。
【0015】そして、シャッタ速度が速過ぎて撮影光量
が適正光量範囲より小さくなり、黒くつぶれた撮影画像
になるときは、Vi>Vr1(>Vr2)になるため、比較
器14の出力信号が”1”の速度過大の判定出力にな
り、シャッタ速度が遅過ぎて撮影光量が適正光量範囲よ
り大きくなり、光量が飽和して白くつぶれた画像になる
ときは、(Vr1>)Vr2>Viになるため、比較器15
の出力信号が”1”の速度過小の判定出力になる。な
お、シャッタ速度が適当で撮影光量が適正光量範囲内の
ときは、Vr1≧Vi≧Vr2 になるため、比較器14,
15の出力信号は共に”0”になる。
【0016】さらに、比較器14,15の出力信号が供
給されるシャッタパルス発生回路13は、例えばシャッ
タ速度決定用のアップ/ダウンカウンタ及び電子シャッ
タパルス発生用のダウンカウンタからなる。
【0017】そして、アップ/ダウンカウンタはタイミ
ングパルス発生回路9の垂直ブランキングパルスをクロ
ックパルスとし、このパルスの供給毎に比較器14,1
5の”1”の出力信号をアップ,ダウンの計数信号とし
て取込み、出力のバイナリデータを1だけ増,減可変し
てシャッタ速度を決定する。なお、バイナリデータは例
えば撮影開始時のリセットにより、初期設定された規定
速度のデータにセットされる。
【0018】そして、直前のフィールドの撮影光量に基
づくバイナリデータの1の増減可変により撮影光量を適
正光量範囲に引込むように、シャッタ速度がフィールド
毎に1水平走査期間単位で可変調整される。
【0019】さらに、アップ/ダウンカウンタのバイナ
リデータがダウンカウンタに供給され、このカウンタは
タイミングパルス発生回路9の垂直ブランキングパルス
をプリセットパルスとしてバイナリデータを取込む。
【0020】この取込み後、ダウンカウンタはタイミン
グパルス発生回路9の水平ブランキングパルスをクロッ
クパルスとし、毎フィールドのバイナリデータ数の連続
する水平ブランキング期間に電子シャッタパルスの1パ
ルスを電子シャッタ駆動回路10を介してCCD1に供
給する。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のビデオカメ
ラの場合、レベル判定回路12Aの適正光量範囲が分圧
抵抗R1〜R3により固定されているため、とくに高速
シャッタ側でアイリス制御がハンチング動作して不安定
になり易い。すなわち、シャッタ速度の1ステップ(1
段)の可変によりCCD1の信号蓄積時間Tは数1の式
に示すように1水平走査期間(=63.5μ秒)単位で
離散的に変化する。
【0022】
【数1】T=(63.5×10-6)×N+α〔秒〕
【0023】なお、Nはシャッタのステップを示す自然
数、αは信号取出し位置を示す定数であり、NTSC方
式の場合、N<525/2,0≦α≦63.5×10-6
になる。そのため、Nが0に近い高速シャッタ側では、
シャッタ速度の1ステップ当りの信号蓄積時間Tの変化
率,すなわち撮影光量の変化率が低速シャッタ側より極
度に大きくなり、極端な場合はシャッタ速度の1ステッ
プの変化で撮影光量が2倍に増加したり半減したりす
る。
【0024】そして、シャッタ速度の1ステップ可変で
撮影光量が適正光量範囲より大きく変化すると、1フィ
ールド毎にシャッタ速度の高速側への補正と低速側への
補正とが交互にくり返され、アイリス制御のハンチング
動作が生じる。
【0025】そこで、従来は適正光量範囲をかなり広く
設定して前記のハンチング動作を防止しているが、この
場合、低速シャッタ側では、適正光量範囲の不必要な拡
大に伴ない黒くつぶれかけた画像或いは明るくなり過ぎ
て白くつぶれかけた画像のいずれもを許容することにな
り、明るさのばらつきが大きくなって撮影画質が低下す
る問題点がある。本発明は、撮影画質を劣化することな
くアイリス制御のハンチング動作を防止することを目的
とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のビデオカメラにおいては、シャッタ速度
のずれを判別するための適正光量範囲を低速側より高速
側で広くなるようにシャッタ速度に応じて可変する適正
範囲補正手段を備える。
【0027】
【作用】前記のように構成された本発明のビデオカメラ
の場合、シャッタ速度に応じて適正光量範囲が変化し、
シャッタ速度の高速側では適正光量範囲が広くなってア
イリス制御のハンチング動作が防止され、シャッタ速度
の低速側では適正光量範囲が不必要に広がらず、撮影画
の明るさが一定してそのばらつきが防止される。
【0028】
【実施例】1実施例について、図1を参照して説明す
る。図1において、図3と同一符号は同一もしくは相当
するものを示し、図3の構成と異なる点は、つぎのa,
bの点である。a.図3のレベル判定回路12Aの代わ
りにレベル判定回路12Bを設けた点。b.シャッタパ
ルス発生回路13からレベル判定回路12Bに高速シャ
ッタ識別信号Scを発行するようにした点。
【0029】そして、判定回路12Bは常閉のスイッチ
16,補正抵抗R4の直列回路が形成する適正範囲補正
手段を分圧抵抗R2に並列に設けて構成される。また、
高速シャッタ識別信号Scは例えば発生回路13のアッ
プ/ダウンカウンタのバイナリデータと予め設定された
高速シャッタの基準データとをデジタル比較し、バイナ
リデータが基準データ以上になる高速シャッタ時のみ形
成されてスイッチ16を開放する。
【0030】そして、低速シャッタ時はスイッチ16が
閉成保持されて分圧抵抗R2,補正抵抗R4が並列接続
されるため、スイッチ16が開放される高速シャッタ時
に比し、下限基準信号の電圧Vr1が下るとともに上限基
準信号の電圧Vr2が上り、適正光量範囲に相当する差Δ
Vが減少する。そのため、低速シャッタ側より高速シャ
ッタ側で広がるように、適正光量範囲がシャッタ速度に
応じて2段階に可変補正される。
【0031】したがって、分圧抵抗R1〜R3により定
まる高速シャッタ側での差ΔVをハンチング動作が生じ
ないように大きくして適正光量範囲を広くしても、低速
シャッタ側では差ΔVが小さくなって適正光量範囲が不
必要に広がらず、黒くつぶれかけた画像や白くつぶれか
けた画像を許容することがなく、撮影画の明るさが一定
してそのばらつきが防止される。
【0032】そして、前記実施例ではスイッチ16,補
正抵抗R4を用いて両基準信号の電圧Vr1,Vr2を可変
したが、例えばトランジスタ等によりバイアス電圧を印
加制御して両基準信号の電圧Vr1,Vr2を可変してもよ
い。
【0033】また、前記実施例では適正光量範囲をシャ
ッタ速度に応じて2段階に切換えたが、例えば、スイッ
チ16,補正抵抗R4の直列回路に相当する直列回路を
複数個分圧抵抗R2に並列接続するとともに、各直列回
路のスイッチをシャッタ速度に応じて順次に,択一的に
又は選択的に開放し、適正光量範囲をシャッタ速度に応
じて多段階に切換えたり、適正光量範囲をシャッタ速度
に応じて連続的に可変したりすることも可能であり、こ
れらの場合は、アイリス制御が一層滑らかに行える。
【0034】そして、前記実施例のように不要電荷を水
平ブランキング期間毎に縦形VOFDと同様にCCD基
板に掃き出すVOFD式インターラインCCD型の可変
速電子シャッタ機能によりアイリス制御を行う場合だけ
でなく、擬似フレームインターラインCCD型の可変速
電子シャッタ機能等の種々の可変速電子シャッタ機能に
よりアイリス制御を行う場合に適用できるのは勿論であ
る。なお、シャッタパルス発生回路13等の構成は実施
例に限定されるものではない。
【0035】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。適正範囲補
正手段によりシャッタ速度のずれを判別するための適正
光量範囲をシャッタ速度の低速側より高速側で広くなる
ようにシャッタ速度に応じて可変したため、低速側での
撮影光量のばらつきを防止して高速側でのアイリス制御
のハンチング動作を防止することができ、撮影性能を著
しく向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のビデオカメラの要部のブロック図であ
る。
【図2】可変速電子シャッタ機能を搭載したビデオカメ
ラの撮影回路部のブロック図である。
【図3】従来例の要部のブロック図である。
【符号の説明】
1 CCD 8 電子アイリス制御回路 12B レベル判定回路 13 シャッタパルス発生回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子の信号蓄積時間を可変調整
    する可変速電子シャッタの機能を有し、 前記固体撮像素子の撮影画信号に基づくアイリス信号と
    適正光量範囲の上,下限値との比較によりシャッタ速度
    の高速側,低速側へのずれを判別し、 該判別の結果に基づくシャッタ速度のステップ可変によ
    り、前記信号蓄積時間を可変調整して撮影光量を前記適
    正光量範囲に引込み、 通常撮影のアイリス制御を行うビデオカメラにおいて、 前記適正光量範囲を低速側より高速側で広くなるように
    シャッタ速度に応じて可変する適正範囲補正手段を備え
    たことを特徴とするビデオカメラ。
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