JPH0477068A - ビデオカメラ - 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、ビデオカメラの露出制御に関し、更に詳しく
は、屋外などの高照度な環境に対応することが可能なビ
デオカメラの露出制御に関する。

（発明の背景） 通常、ビデオカメラの露出制御は、アイリス（虹彩絞り
）によって行なっている。

この様子を第６図により説明する。レンズ１を通過した
光は、アイリス２により光量が絞られ、ＣＣＤ３に結像
する。そして、ＣＣＤ３で充電変換された信号は、信号
処理回路４てビデオ信号に変換される。ここで、信号処
理回路４から得られるアイリス制御信号（明るさに対応
した信号）により、アイリス制御回路５がアイリス２の
開口径を制御し、ＣＣＤ３がほぼ一定の光量を受光でき
るようにしている（アイリス制御）。

ところで、電子シャッター機能を有するＣＣＤがビデオ
カメラに使用されることがあるが、電子シャッター機能
が露出制御に用いられることはなかった。即ち、シャッ
ター速度を変更することにより得られる効果（例えば、
シャッター速度を速くすることで動きの速い被写体をも
シャープに撮影できる等）を目的としている。この場合
、操作パネル７からの設定により、シャッター速度をｌ
／６０秒からｌ／１００００秒まで変更することができ
る。

一方、一般のスチルカメラのような、絞りとシャッター
速度とを連動させたプログラム制８（プログラムＡＥ）
も考えられるが、専用の制御プログラムが必要になるな
ど構成が複雑になる問題がある。また、動画を撮影する
ビデオカメラの場合、蛍光灯照明に起因するフリッカの
問題もあり、シャッター速度を頻繁に変更することは望
ましくない。

このために、第６図に示すように、操作パネル７からの
手動の選択操作により、ＣＣＤ駆動回路６がＣＣＤ３の
シャッター速度を制御している。

また、通常の使用状態では、操作パネルからのシャッタ
ー速度の変更を行なわないかぎり、所定のシャッター速
度（例えば、１７６０秒等）になるように設定されてい
る。

例えば、本件出願の出願時点て一般に使用されているＣ
ＣＤ駆動回路用のタイミング発生１ｃでは、３ビツトパ
ラレルのシャッター速度切り替え端子を有しており、こ
の端子に印加する信号の組み合わせにより１ノロ０秒か
ら１／１００００秒までシャッター速度を可変すること
ができる（第７図参照）。

（発明が解決しようとする課題） ところて、近年ＣＣＤの感度が向上しており、低絆度へ
の対応が容易になってきている。反面、高照度域では、
アイリスを更に絞り込む必要が生じてきている。

これに加え、ＣＣＤのチップサイズが小さくなってきて
おり、アイリスも小型化する必要かある。

これらの要因により、高照度条件下でアイリスを絞る場
合に、従来より小径に絞ることが可能なように構成する
ことが要求される。また、小径であれば、精度も要求さ
れる。

例えば、従来と同し精度で最小絞り径を小さくした場合
、最小絞りの付近で相対的に誤差が大きくなるため、ア
イリス制御が安定せず、発振を起こす可能性もある。ま
た、発振を抑えるために、アイリス制御回路のゲインを
低下させると、照度の変化に対する追従が遅くなるとい
った問題もある。

本発明は上記した課題を解決するためになされたもので
あって、その目的は、従来と同様なアイリス機構を使用
しつつ、応答が速く、構成度な露出制御を高照度条件下
でも行なえる機能を６ｍえたビデオカメラを実現するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記した課題を解決する第一の手段は、ｍ　ｒ・シャッ
ター機能を備えた固体撮像素ｒと、シャッター速度切り
替え端子に与えられる信号に応じて固体撮像素子のシャ
ッター速度を変更する機能をイイする固体撮像素子駆動
部とを使用したビデオカメラにおいて、 被写体の照度を検出する受光素子と、 受光素子の出力レベルと予め定められた所定のレベルと
を比較し、得られた比較出力を固体撮像素子駆動部のシ
ャッター速度切り替え端子に供給するコンパレータとを
備えたことを特徴とするものである。

また、上記した課題を解決する第二の手段は、電子シャ
ッター機能を備えた固体撮像素子と、シャッター速度切
り替え端子に与えられる信号に応じて固体撮像素子に電
荷掃きすてパルスを与えることによりシャッター速度を
変更する機能を有する固体撮像素子駆動部とを使用した
ビデオカメラにおいて、 被写体の照度を検出する受光素子と、 垂直周期に応したのこぎり波を発生するのこぎり波発生
回路と、 受光素子の出力レベルとのこぎり波発生回路が発生した
のこぎり波のレベルとを比較して、被写体の照度に応じ
たパルス幅信号を生成するコンパレータと、 コンパレータて生成されたパルス幅信号により電荷掃き
すてパルスによる電荷掃きすて時間を変化させる電荷掃
きすて時間調節手段とを備えたこと特徴とするものであ
る。

（作用） 上記した構成において、被写体の照度が受光素子により
検出され、この検田値に応じて固体撮像素子のシャッタ
ー速度が変更される。この場合において、このシャッタ
ー速度を変更する処理は、アイリスの制御とは独立して
行なわれる。

（実施例） 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の第一の実施例のビデオカメラの概略構
成を示す構成図である。

レンズ（図示せず）を通過した光は、アイリス２により
光量が絞られ、ＣＣＤ３に結像する。そして、ＣＣＤ３
で光電変換された信号は、信号処理回路４でビデオ信号
に変換される。ここで、信号処理回路４から得られるア
イリス制御信号（明るさに対応した信号）により、アイ
リス制御回路５がアイリス２の開口径を制御し、ＣＣＤ
３がほぼ一定の光量を受光できるようにしている。

尚、同期信号発生部１１が発生する同期信号に基づいて
ＣＣＤ駆動部１２が水平転送パルスを生成し、ＣＣＤ３
に印加している。また、ＣＣＤ駆動部１２からの信号を
受けて垂直ドライバ１３が垂直転送パルスを生成し、Ｃ
ＣＤ３に印加している。

ところで、ＣＣＤ駆動部１２はシャッター速度を切り替
えるために、シャッター速度切り替え端子に印加される
信号により、シャッター速度が変化するようになってい
る。従来からのビデオカメラでは、このシャッター速度
切り替え端子に操作パネルからでのシャッター速度選択
に応じた信号を与えることで、シャッター速度を変更し
ていた。

本実施例では、このシャッター速度切り替え端子に、シ
ャッター速度制御手段１４の制御出力が接続されている
。このシャッター速度制御手段〕４は、被写体方向の照
度を検出する受光素子１４ａ、受光素子１４ａの出力を
受けるバッファ１４ｂ　バッファ１４ｂの出力を所定の
レベルと比較するコンパレータ１４ｃとから構成されて
いる。

この場合、被写体周囲の照度に応じてバッファ１４ｂの
出力レベルも上昇する。また、コンパレータ１４ｃは、
抵抗Ｒ１及びＲ２て分圧された電圧とバッファ１４ｂの
出力電圧とを比較している。

ここで、抵抗Ｒ１及びＲ２て分圧生成される電圧を、受
光素子１４ａが所定の照度（例えば、晴天の屋外の照度
に相当するレベルの１００００ルクス等）を受光したと
きのバッファ１４ｂの出力電圧と等しく設定しておく。

これにより、被写体周囲の照度が所定の照度を超えたと
きに、露出制御手段１４からＨレベルの信号が、ＣＣＤ
駆動部１２のシャッター速度切り替え端子に印加される
。

従って、前述の例では、被写体周囲の照度が１００００
ルクス未満の時は通常のシャッター速度（例えば、１７
６０秒）であり、１００００ルクスを超えたときに高速
のシャッター速度（例えば、１７１０００秒等）に瞬時
に変更される。この場合、アイリスの制御は独立して動
作しているので、従来通りで良い。

この結果、ある一定の照度以上になると、シャッター速
度が自動的に高速になるので、アイリスは開放される方
向に制御される。従って、従来と同じアイリスを使用し
た場合でも、アイリスの制御が不安定になることはなく
、高照度域の撮影範囲（ダイナミックレンジ）が拡張さ
れる。また、ＣＣＤ駆動部１２のシャッター速度切り替
え端子に露出制御手段１４の出力を接続するだけでよい
ので、構成が複雑になることはない。

尚、抵抗Ｒ１，Ｒ２の比率を変えるだけで、シャッター
速度が切り替わる際の照度を変更することができる。ま
た、ＣＣＤ駆動部１２のシャッター速度切り替え端子と
、露出制御手段１４との接続を変更すると、高速時のシ
ャッター速度を１／１０００秒以外に設定することもて
きる。

第２図は本発明の第二の実施例のビデオカメラの概略構
成を示す構成図である。

レンズ（図示せず）を通過した光は、アイリス２により
光量が絞られ、ＣＣＤ３に結像する。そして、ＣＣＤ３
で光電変換された信号は、信号処理回路４てビデオ信号
に変換される。ここで、信号処理回路４から得られるア
イリス制御信号（明るさに対応した信号）により、アイ
リス制御回路５がアイリス２の開口径を制御し、ＣＣＤ
３かほぼ一定の光量を受光できるようにしている。

尚、同期信号発生部１１が発生する同期信号に基づいて
、ＣＣＤ駆動部１２が水平転送パルスを生成し、ＣＣＤ
３に印加している。また、ＣＣＤ駆動部１２からの信号
を受けて垂直ドライバ］３が垂直転送パルスを生成し、
ＣＣＤ３に印加している。

また、電子シャッター機能を有するＣＣＤ駆動部１２は
、電荷掃きすてパルスＸ５ｔｌｌｌを生成し、垂直ドラ
イバ１３を介してＣＣＤ　３に供給している。

即ち、第３図（ａ）〜（Ｃ）に示すように、１フイ一ル
ド期間内で電荷掃きすてパルスが発生している期間は、
ＣＣＤ３に発生した電荷はオーバフロードレイン（ＯＦ
　Ｄ）に枯山される。従って、１フイールド内の残余の
時間（ＳＧパルスまで）がシャッターが開いている時間
に相当する。このため、電荷掃きすてパルスＸ５ＵＢの
パルス幅を調整することで、可変電子シャッターを実現
している。

本実施例では、この電荷掃きすてパルス幅出力のパルス
幅を、被写体の照度に応じて連続的に変更し、シャッタ
ー速度を連続可変するように構成している。

この図に示すシャッター速度決定手段１５は、シリコン
・フォトセルで構成された受光素子１５ａ、受光素子１
．５　ａの出力を受けて被写体照度に応した信号を出力
するバッファ１５ｂ、バッファ１５ｂの出力を垂直周期
ののこぎり波と比較するコンパレータ１５ｃ、同期信号
発生部１１からの垂直周期の信号を受けて垂直周期のの
こぎり波を発生するのこぎり波発生回路１５ｄ、コンパ
レータ１５ｃのパルス幅出力とＣＣＤ駆動部］２からの
ｘｓｕｎとから電荷掃きすて時間に相当するパルスを生
成する電荷掃きすて時間調節手段（ＯＲゲト）１５ｅと
から構成されている。

この場合、被写体周囲の照度に応じてバッファ１４ｂの
出力レベルも第４図に示すように上昇する。また、コン
パレータ１５ｃは、垂直周期ののこぎり波とバッファ１
５’ｂの出力電圧とを比較している。

これにより、被写体の照度に応したパルス幅の信号が得
られる（第５図（ｂ）、　　（Ｃ））。このコンパレー
タ１５ｃの出力パルスと、ＣＣＤ駆動部１２からのＸ５
ＵＢとの論理和を加算回路１５ｅでとることにより、被
写体の照度に応じて連続的にパルス幅が変化する電荷掃
きすてパルスＸ５Ｕ１１’が得られる。このＸ５Ｕ１１
’　を垂直ドライバ１３を開始てＣＣＤ３に供給するこ
とで、被写体照度に応（。

てシャッター速度を連続的に可変にすることができる。

この場合の使用方法としては、ｘｓｕｎをＩ／ｌ０００
ｆ１秒にしておいて、コンパレータ１５ｃの出力てＸ５
ｕｎ’を制御（１／８０〜ｌ／１００００秒）すればヨ
イ。（口し、実際には、スミア等の特性も考慮し、Ｘ５
ＵＩ（を１／２０（ｉｆ）秒程度に設定しておいて、コ
ンパレータ１５ｃの出力でｘｓｕｎ’　を制御（＋／６
０〜Ｉ／２０００秒）するのが望ましい。

この場合、アイリスの制御は独立して動作しているので
、従来通りで良い。

この結果、被写体の照度に応じてシャッター速度が連続
的に変化するので、高照度域の撮影範囲（ダイナミック
レンジ）が拡張される。また、ＣＣＤ駆動部１２から出
力される電荷掃きすてパルスｘｓｕｎのパルス幅をシャ
ッター速度制御手段１５の出力に応じて変更するだけで
よいので、構成が複雑になることはない。

尚、上記第一の実施例及び第二の実施例において、受光
素子１４ａ、１５ａによる測光（外部測光）は、スポラ
１１光、平均測光のいずれであってもよい。この場合、
最終的には、ＣＣＤ３の出力を用いたアイリス制御系で
測光エリアが決められているため、露出制御としては何
ら問題はない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明では、従来からのア
イリスによる露出制御とは別に、受光素子によるシャッ
ター速度制御手段により電子シャッターを制御するよう
に構成した。

このような構成において、被写体の照度が受光素子によ
り検出され、この検出値に応じて固体撮像素子のシャッ
ター速度が変更される。この場合において、このシャッ
ター速度を変更する処理は、アイリスの制御とは独立し
て行なわれる。

この結果、従来と同様なアイリス機構を使用しつつ、応
答が速く、高精度な露出制御を高照度条件下でも行なえ
る機能を備えたビデオカメラを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例のビデオカメラの構成を
示す構成図、 第２図は本発明の第２の実施例のビデオカメラの構成を
示す構成図、 第３図は電子シャッターを説明するための説明図、 第４図は第二の実施例の動作説明のための説明図、 第５図は第二の実施例の動作説明のための説明図、 第６図は従来のビデオカメラの露出制御の様子を示す構
成図、 第７図は電子シャッターによるシャッター速度制御の様
子を説明する説明図である。 ２・・・アイリス　　　　３・・ＣＣＤ４・・・信号処
理回路 １１・・・同期信号発生部 ］２・・ＣＣＤ駆動部　１３・・・垂直ドライバ１４．
１５・・・シャッター速度制御手段１４ａ・・受光素子
　　１４ｂ・・・バッファ１４ｃ・・・コンパレータ １５ａ・・・受光素子　　１５ｂ・・・バッファ１５Ｃ
・・・コンパレータ １５　ｄ・・・のこぎり波発生回路 １５ｅ・・ＯＲゲート 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子シャッター機能を備えた固体撮像素子（３）
   と、シャッター速度切り替え端子に与えられる信号に応
   じて固体撮像素子（３）のシャッター速度を変更する機
   能を有する固体撮像素子駆動部（１２）とを使用したビ
   デオカメラにおいて、 被写体の照度を検出する受光素子（１４ａ）と、 受光素子（１４ａ）の出力レベルと予め定められた所定
   のレベルとを比較し、得られた比較出力を固体撮像素子
   駆動部（１２）のシャッター速度切り替え端子に供給す
   るコンパレータ（１４ｃ）とを備えたことを特徴とする
   ビデオカメラ。
2. （２）電子シャッター機能を備えた固体撮像素子（３）
   と、シャッター速度切り替え端子に与えられる信号に応
   じて固体撮像素子（３）に電荷掃きすてパルスを与える
   ことによりシャッター速度を変更する機能を有する固体
   撮像素子駆動部（１２）とを使用したビデオカメラにお
   いて、 被写体の照度を検出する受光素子（１５ａ）と、 垂直周期に応じたのこぎり波を発生するのこぎり波発生
   回路（１５ｄ）と、 受光素子（１５ａ）の出力レベルとのこぎり波発生回路
   （１５ｄ）が発生したのこぎり波のレベルとを比較して
   、被写体の照度に応じたパルス幅信号を生成するコンパ
   レータ（１５ｃ）と、 コンパレータ（１５ｃ）で生成されたパルス幅信号によ
   り電荷掃きすてパルスによる電荷掃きすて時間を変化さ
   せる電荷掃きすて時間調節手段（１５ｅ）とを備えたこ
   と特徴とするビデオカメラ。