JPH0543231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、発生されたビデオ信号において人
工照明に起因する輝度変動（フリツカ）及びその
他の変動を抑制するビデオ・カメラの構成に関す
る。

〈発明の背景〉 ビデオ・カメラのイメージヤ、即ち、撮像管や
電荷結合装置（CCD）のようなソリツド・ステ
ート（固体）装置は、通常、光学的集積期間と称
される期間にその光感知表面に入射した光映像に
応答して周期的に反復して電荷パターンを生成す
る。例えば、テレビジヨンに適用した場合、大
体、光学的集積期間はテレビジヨンのフイール
ド・トレース期間と一致する。光阻止シヤツタを
ビデオ・カメラのレンズとイメージヤとの間に設
けて、集積期間をフイールド・トレース期間の小
部分に制限することが知られている。このように
光がイメージヤに入射する時間を短くすることに
より、映像表示信号の各フイールドから再生され
た映像は、動きによつて誘導されるぼけが非常に
少なくなる。従つて、シヤツタを有するようなビ
デオ・カメラは、スポーツ行事に使用するのに良
く適しており、スローモシヨン映像再生中にぼけ
の減少した映像を提供することができる。

シヤツタを持たないビデオ・カメラには生じる
可能性が比較的少なく、シヤツタを持つビデオ・
カメラを使用する場合に生じる可能性のある問題
は、イメージヤから得られたビデオ信号中のフイ
ールドごとの輝度の変動（フリツカ）である。こ
のフリツカは、スポーツ競技場におけるような人
工照明により照らされた領域における輝度の変動
に起因する。このような輝度の変動は、通常、照
明用電源の交流電圧のピーク・ピーク値の振れが
原因となる。例えば、人工照明が60Hzの交流電源
により付勢される蛍光灯による照明から成る場
合、その照明の輝度は120Hzの周波数で変動する。
ビデオ・カメラのフイールド周波数は照明用電源
に同期していないため、カメラにより発生された
信号中にフリツカが起こり得る。照明に関するそ
の他の変動、例えば、色温度の変動によつても、
カメラ信号出力中に同様の不都合な結果が生じ得
る。

更に、ビデオ・カメラにシヤツタが設けられて
いる場合、例えば、シヤツタにより各フイールド
期間中に1/500秒間だけ露光すると、シヤツタの
動作が照明用電源に同期していないため、シヤツ
タは、照明の輝度変動にさらに密接して追随する
光をイメージヤに送る。従つて、カメラにより発
生されるビデオ信号には、フイールド周波数と照
明の輝度変動周波数との間の周波数差（即ち、ビ
ート）に相当する周波数の顕著な輝度変動が生じ
る。第１図はこの作用を示し、波形１０は、例え
ば蛍光灯による照明のような人工光源の平均値Ａ
を中心とする照明の変動に相当する。カメラ・シ
ヤツタが照明の変動の周波数に同期していないた
め、連動するシヤツタ開放期間（T₁，T₂，T₃な
ど）中にシヤツタの開孔により通された光の量
は、照明の変化に追随する。

シヤツタを持たず、（NTSCテレビジヨン標準
方式に従つて）60Hzのフイールド周波数で動作す
るテレビジヨン・カメラにおいてさえ、交流電源
が60Hzの場合に、輝度変動が上述した同期の欠如
により比較的低いがそれでも不都合である周波数
で生じる。更に、シヤツタを持たない60Hzのテレ
ビジヨン・カメラを（例えば、ヨーロツパの多く
の国々におけるように）照明が50Hzの電圧で行わ
れる地域で使用すると、更に高い周波数で、更に
不都合なフリツカが生じることになる。

従つて、ビデオ・カメラが使用される所では、
特にそのビデオ・カメラがシヤツタ形式である場
合には、人工照明用としてしばしば３相AC電源
が使用される。照明用の３相電源により、より均
一な照明が得られ、それ故、ビデオ信号にフリツ
カが生じる可能性が大幅に減少する。

しかし、小型軽量で、持ち運びにより便利なビ
デオ・カメラ、特に、ソリツド・ステート・イメ
ージヤを使用したビデオ・カメラの出現に伴つ
て、ビデオ・カメラは照明が制御されていない
様々な状況下で使用される。従つて、このような
状況下においてもビデオ・カメラにより発生され
たビデオ信号にフイールド周波数のフリツカが生
じる可能性を減少させる装置を設けることが望ま
しい。輝度変動は、カメラにビデオ自動利得制御
（AGC）回路を設けることにより除去できるが、
このようなAGC回路は狭い領域の照明ハイライ
トにより簡単に誤動作して、場面照明の正確な再
生を妨げるため、殆んどの商業用（放送用品質）
ビデオ・カメラにはAGC回路は含まれていない。
一般消費者用のビデオ・カメラには、AGC回路
と、自動絞り、即ち、場面の照明に応答して開閉
するレンズの絞りとが含まれることがある。しか
し、これらによつてフリツカの問題は十分に解決
されない。それは、AGC及び自動絞り回路の代
表的な時定数が、映像輝度の不快感のある急激な
変動を避けるために１秒程度である一方、人工照
明源により誘発される輝度変動によるビデオ信号
フリツカが、例えば、1/10秒程度（例えば、
NTSC方式のテレビジヨン・カメラをヨーロツパ
の国々で使用する場合）であるため、一般消費者
用のカメラのAGC或いは自動絞り回路ではこの
フリツカを十分に制御することができないからで
ある。

〈発明の概要〉 この発明に従う装置は、反復して生ずる期間
に、場面から受けた光に応答して映像表示信号を
発生するイメージヤと、この映像表示信号からビ
デオ信号を生成する信号処理手段とを有するカメ
ラに含まれる。この装置は、上記反復して生ずる
期間の各々において上記イメージヤから受けた光
のパラメータに関する制御信号を発生して、上記
カメラ信号処理回路により発生されたビデオ信号
の大きさを制御する。

〈詳細な説明〉 以下、図示の実施例によつてこの発明を詳細に
説明する。

第２図のビデオ・カメラにおいて、光学装置１
２が、場面からの光（赤外線を含むこともある）
をソリツド・ステート・イメージヤ１４の映像領
域上に導く。このソリツド・ステート・イメージ
ヤ１４としては、例えば、アメリカ合衆国 ペン
シルバニア州 ランカスタにあるアールシーエー
コーポレーシヨンのニユー プロタクツ デイ
ビジヨン（New Products Division）から発売
されているSID504フレーム転送CCDイメージヤ
を用いることができる。簡単に言うと、フレーム
転送CCDイメージヤには、場面から反射された
光を表わす電荷パターンを生成（集積）する光感
知領域レジスタＡと、場面の照射から遮蔽され、
Ａレジスタの電荷パターンが各テレビジヨン・フ
イールド毎に１回転送される蓄積領域レジスタＢ
と、次のテレビジヨン・フイールド期間中に一度
に一本のラインをＢレジスタに蓄積された電荷か
ら読み出すライン・レジスタＣとが含まれる。Ｂ
レジスタに蓄積されたラインが読み出される間、
次の電荷フイールドがＡレジスタで生成（集積）
される。信号電圧が、従来構造の信号再生回路１
６を介してイメージヤ１４のＣレジスタ出力電荷
から取出される。この再生回路１６は、例えば、
周知の相関２重サンプリング回路で構成される。
信号電圧は、次に、従来構造のカメラ信号処理回
路網１８により処理されてビデオ信号が生成され
る。この信号処理回路網１８には、最終的にカメ
ラ出力信号が取り出される修正されたビデオ信号
を発生する増幅器２０が含まれる。この発明によ
るフリツカ抑制装置２２が、場面の照明に起因す
るビデオ信号中のあらゆる変動、例えば、輝度の
変動を抑制するために、増幅器２０の利得制御入
力２４に供給されて増幅器２０の利得を制御する
利得制御信号を生成する。

フリツカ抑制装置２２は、ビデオ・カメラの内
側に配置された光感知ダイオード２６を具備し、
このダイオード２６は、カメラ・ハウジング（図
示せず）の開口部に配置された光学拡散器２８を
介して被撮像場面からの光を受光する。拡散器２
８は、ダイオード２６の視野をイメージヤ１４の
視野とほぼ同じになるように制限し、かつ、小領
域の照明の激しい変動、即ち、点光源、反射等に
よる場面照明の誤つた読み取りを防ぐために、ダ
イオード２６に送られる光を拡散する。従つて、
ダイオード２６の出力信号は、第１図の波形１０
に示されるような照射された場面からの光を受光
している時は、上記波形１０に似ていて、人工照
明用AC電源の使用による変動のある場面の瞬間
的照明状態をリアルタイムで表わす。光感知ダイ
オード２６は、イメージヤ１４と同じスペクトル
反応特性を持つのが望ましい。

ダイオード２６の出力は、時定数が予期される
照明のフリツカより相当長く、例えば、約１秒の
時定数であるような帯域幅を有する低域通過フイ
ルタ３０に供給され、これにより、場面の長期間
（平均）の照明の明るさ（輝度）を表わすDC信号
電圧に似た非常に緩慢な充電出力電圧が生成され
る。このDC電圧は、第１図の平均レベルＡに対
応する。ダイオード２６の出力は、また、スイツ
チ３４を含む積分回路網３２にも供給される。ス
イツチ３４は、ゲート信号に応答してダイオード
２６からの信号を積分器３６の入力に選択的に供
給する。このゲート信号は、イメージヤ集積期間
の持続時間に等しいパルス幅を持ち、これによ
り、積分器３６の出力の信号の振幅は、イメージ
ヤ１４により集積された電荷平均量に追随させ
る。積分器３６の出力は、この積分器３６に供給
されるリセツト・パルスにより、各テレビジヨ
ン・フイールド期間に一度、零にリセツトされ
る。各ビデオ・フイールド期間の終了時点に発生
するサンプル・タイミング信号Ｓによりサンプ
ル／ホールド回路３８が、積分器３６の出力を、
積分器３６が次のテレビジヨン・フイールドの準
備のためにリセツト信号によりリセツトされる前
にサンプルする。

第３図を参照すると、波形ａはゲート信号を表
わし、この信号は、波形ｂにより表わされるビデ
オ信号のフイールド・トレース（EF）期間中に
発生するように調時されたパルスを含む。垂直消
去（VB）期間が、各FT期間の終了時点で発生
する。波形ｃは積分器３６の出力を表わし、この
出力は、ゲート信号の持続期間中に増加し、ゲー
ト信号の終了時点において到達した出力振幅を、
積分器３６が波形ｆにより表わされるまで維持す
る。波形ｅにより表わされるサンプル・パルスＳ
は、リセツト・パルスの直前に発生するように調
時されていて、このパルスＳにより、波形ｄで表
わされるサンプル／ホールド回路３８の出力は、
V₀（前のビデオ・フイールド・トレース期間中の
積分器３６の最大出力）からV₁（現存のフイール
ド期間中の積分器３６の最大出力）に変化する。
サンプル／ホールド回路３８はV₁出力の大きさ
を、次のＳパルスが発生する次のフイールド期間
まで維持する。従つて、サンプル／ホールド回路
３８の出力信号は、前のテレビジヨン・フイール
ドにおけるイメージヤ１４により集積された電荷
の量を表わす。従つて、サンプル／ホールド回路
３８の出力における信号の大きさは、ソリツド・
ステート・イメージヤ１４により集積された電荷
量に対応するように時間と共に変化する。即ち、
この信号の大きさは、イメージヤのフイールド周
波数と照明用電源の周波数との間のビート周波数
に関連するAC信号成分を持つ。積分器３６に対
する時定数は、低域通過フイルタ３０の時定数よ
り相当短いこと、例えば、0.01秒であることが望
ましい。

アナログ信号分割器４０が、サンプル／ホール
ド回路３８の出力信号の大きさと低域通過フイル
タ３０の長時間平均出力信号の大きさとの比に対
応する出力修正信号を供給する。アナログ信号分
割器４０は従来型のものであり、周知のように２
個の対数増幅器、減算回路、および真数（アン
チ・ロツグ）回路を含む。分割器４０からの修正
信号は、個々のビデオ・フイールドに対する変動
を抑制するために増幅器２０に供給される利得制
御信号である。フイールド転送イメージヤはフイ
ールド蓄積レジスタを含むため、イメージヤから
供給されるビデオ信号は１ビデオ・フイールド分
だけ遅延する。従つて、サンプル／ホールド回路
３８により与えられる前述の遅延により１フイー
ルド分だけ遅延した利得制御信号は、信号処理回
路網１８の増幅器２０に供給されると適切に調時
されている。増幅器２０の利得は、利得制御信号
に応答して、フリツカ抑制装置２２により検出さ
れた変動を補償する方向で各フイールド中に調節
され、これにより、カメラ・ビデオ出力信号中の
上記の変動が抑制される。

第４図には、ビデオ・カメラがシヤツタを含む
場合に、第２図における積分回路網３２のスイツ
チ３４を必要としないフリツカ抑制装置２２の一
部の別の実施例が示されている。第４図では、長
期間DC電圧成分は、第２図の実施例と同様に、
即ち、光感知ダイオード２６、拡散器２８及び低
域通過フイルタ３０を介して発生される。しか
し、積分器３６から交流電圧成分を得るために、
追加の光感知ダイオード５０が、カメラ・ハウジ
ング内に、光学拡散器２８と同様の光学拡散器５
２の後方に配置される。ダイオード５０は、開口
部以外は光を阻止する回転円板シヤツタ５６の開
口５４を介してカメラ光学路から光を受光する。
回転シヤツタ５６は第２図の光学装置１２に組み
込まれてもよく、ビデオ・フイールド周波数に同
期した速度で回転する。これによりシヤツタ開口
５４は、イメージヤ１４の集積時間をビデオ・フ
イールド期間より幾分短くなるように制限する。
具体的に言うと、シヤツタ５６の開口５４は、シ
ヤツタ５６がイメージヤ・フイールド周波数と同
期した速度で回転する時に光を例えば1/500秒間
だけ通過させてイメージヤ１４に送るような寸法
になつている。光感知ダイオード５０が受光する
唯一の光は回転シヤツタ５６の後方の光学通路か
ら来るものであるため、ダイオード５０もまた各
フイールド期間において1/500秒間だけ光を受け、
イメージヤ１４に送られた光と同じ態様で時間と
共に変化する振幅変動を呈する信号を発生する。
第４図の積分器３６により発生された交流電圧
は、第２図の積分回路網３２により発生された交
流電圧と同じであり、それ故、出力信号の変動を
抑制する信号処理回路網１８に供給される利得制
御信号を発生するのに使用できる。

ビデオ・カメラに第４図に示された形式のシヤ
ツタが含まれる場合、第２図に関して説明したよ
うなゲート信号は、シヤツタ５６のリムと整列し
て配置された追加の光検出器（図示せず）を使用
することにより発生できる。このような場合、シ
ヤツタ５６のリムに沿う穴５８は開口５４の前縁
部と整列して形成されており、これにより追加の
光検出器は、ゲート信号を供給するワンシヨツ
ト・マルチバイブレータのような回路（図示せ
ず）をトリガする出力を発生する。

第２図の実施例では、信号処理回路網１８は自
動利得制御（AGC）ビデオ信号増幅器を含まな
いものとしている。前述したように、AGCビデ
オ信号増幅器は、場面の照明状態の正確な再生を
妨げるので、大抵の放送用テレビ・カメラには含
まれていない。しかし、一般消費者用のビデオ・
カメラには、通常このAGCビデオ信号増幅器が
使用されている。第５図には、利得制御信号が
AGCビデオ増幅器を有する信号処理回路の利得
を制御するのに使用される構成が示されている。

第５図の信号処理回路網６２には、信号再生回
路（例えば、第２図の回路１６に対応する）から
のビデオ信号に応答する第１の利得制御ビデオ増
幅器６４が含まれる。従来構造のAGC検波器６
６（例えば、ピーク検波器）が増幅器６４の出力
の信号レベルに応答してAGC制御信号を発生し
て、この制御信号をAGC動作のための、約１秒
の時定数を設定する抵抗値を持つた抵抗Ｒと容量
値を持つキヤパシタＣとを介して増幅器６４の利
得制御入力に供給する。変動を抑制するために、
第２図に示されるようなアナログ分割器４０から
の利得制御信号は、増幅器６４の出力からの入力
信号を受ける第２の増幅器６８の利得制御入力に
供給される。抵抗R′及びキヤパシタC′は、利得制
御信号に応答する増幅器６８の利得の変化を比較
的速いものにするために、例えば、0.01秒といつ
た比較的短い時定数を設定する値を持つている。
従つて、第２図における増幅器２０の利得制御と
同様に、第５図の増幅器６８の利得制御により、
場面照明による不都合な変動が抑制される。

この発明の原理は、電子管形式のイメージヤを
有するカメラにも適用できる。電子管形式のイメ
ージヤの集積時間は比較的長い（例えば、1/30
秒）ため、場面の人工照明による不都合な変動は
起こらない。しかし、光阻止シヤツタを有する
か、例えば180Hzのような非標準フイールド周波
数を持つ電子管形式のカメラでは、人工照明によ
る不都合な輝度変動やその他の変動、例えば、色
温度の変動などは、この発明に従う装置によつて
抑制できる。更に、ソリツド・ステート・イメー
ジヤを有するカメラは、通常のテレビジヨンの標
準よりも高いフイールド周波数で動作させること
が出来、即ち、そのイメージヤの光学集積時間を
電気的に短かく出来る。このようなカメラにもこ
の発明の装置は有効である。また、この発明は、
インターライン転送型イメージヤのような他の形
式のソリツド・ステート・イメージヤにも使用で
きることも明らかである。最後に、これまでに記
載したこの発明の実施例では、第２図のアナログ
分割器４０への信号入力は、光感知ダイオードを
用いて生成したが、イメージヤの出力信号を適切
に処理することにより、イメージヤが各集積期間
中に応答する光の量を表わす信号と、幾らかの集
積期間に亘つてイメージヤが応答する光の平均量
を表わす信号とが得られることも明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は人工照明に起因する場面の輝度変動を
表わす波形を示す図、第２図はこの発明に従う信
号変動抑制装置を含むビデオ・カメラをブロツク
図の形で示す図、第３図は第２図の装置の動作を
説明するための各部の波形を示す図、第４図は第
２図に示された信号変動抑制装置の一部の別の実
施例を示す図、第５図はこの発明に従つて得られ
た信号変動制御信号を、自動利得制御が施された
テレビジヨン・カメラのビデオ信号処理路へ供給
する回路構成を示す図である。 １２……光学手段、１４……イメージヤ、｛１
６……信号再生回路、１８……信号処理回路網｝
信号処理手段、２２……制御信号発生手段、２６
……光感知装置、３０……第１の信号発生手段
（低域通過フイルタ）、３２……第２の信号発生手
段、３６……積分器、３８……サンプル／ホール
ド回路、４０……信号処理手段に信号を供給する
手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 照射された場面からの光をイメージヤに導く
   ための光学手段と、 反復して生ずる期間中上記導かれた光に応答し
   て映像表示信号を反復して発生する上記イメージ
   ヤと、 上記映像表示信号からビデオ信号を発生する信
   号処理手段と、 上記場面の平均輝度を表わす第１の信号を発生
   する手段と、 上記反復して生ずる各期間中上記イメージヤが
   応答する上記導かれた光の瞬時強さを表わす第２
   の信号を発生する手段と、 上記第１の信号および第２の信号に応答して、
   これら第１の信号と第２の信号との比に関連する
   大きさの変動をもつた制御信号を発生する手段
   と、 上記ビデオ信号の大きさを制御するために上記
   信号処理手段に上記制御信号を供給する手段と、 からなるビデオ・カメラ。 ２ 上記場面からの光を受光して電気的出力を発
   生する光感知装置を具備し、 上記第１の信号を発生する手段は上記光感知装
   置の電気的出力に応答する低域通過フイルタを含
   み、 上記第２の信号を発生する手段は上記光感知装
   置の電気的出力を受信するように結合されていて
   上記反復して生ずる期間中積分するように動作す
   る積分器と、該積分器の出力に結合されたサンプ
   ル／ホールド回路とを含む、特許請求の範囲１記
   載のビデオ・カメラ。