JPH0698219A - ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子シャッタ機能を持たない固体撮像素子を
用いて外部トリガが与えられたときに撮像を行なう、周
囲光の影響を確実に除外できて画質を向上できる小形の
ビデオカメラを実現する。 【構成】 外部トリガが与えられたときにのみ行なう撮
像を、電子シャッタ機能を持たない固体撮像素子を用い
て可能なようにパルス発光によって行なう。被写体の周
囲光には赤外成分がないことに着目し、被写体からの赤
外光による光学像を固体撮像素子４で撮像する。そのた
め、被写体からの光学像の赤外光のみを透過させる光学
フィルタ３と、被写体への照明光として赤外光又は赤外
光を含んだ光を発光する照明手段９とを設けた。

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を用いた小
型のビデオカメラに関し、例えば移動物体又は回転体を
定位置にて撮像するものに適用して好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、対物レンズや撮像素子を有するカ
メラヘッド部と、撮像素子をドライブする構成や撮像素
子からの映像信号を処理する構成等を有するカメラコン
トロール部とを、カメラコードで接続したビデオカメラ
がある。

【０００３】このようなビデオカメラにおいては、カメ
ラヘッド部をカメラコントロール部の位置にほぼ無関係
に位置させることができるだけでなく、カメラコントロ
ール部からカメラヘッド部が切り離されている分カメラ
ヘッド部を小型、軽量なものとできて、狭空間や密室空
間に挿入したり、許容荷重が小さい支持体に取り付けた
りすることができる。従って、カメラヘッド部を直接で
はなくカメラコードを介してカメラコントロール部に接
続したビデオカメラは、工業用内視鏡や医療用内視鏡に
用いられるだけでなく、例えば、カメラヘッド部をロボ
ットアーム先端に取り付けてそのカメラヘッド部が撮像
した映像によってロボットの動作を制御したり、被加工
物の近隣にカメラヘッド部を設けてその撮像画像を被加
工物の位置合わせに利用したりする際にも用いられる。

【０００４】このような用途に用いられるビデオカメラ
においては、カメラヘッド部が小型、軽量なものほど好
ましく、そのためカメラヘッド部内に設けられている撮
像素子は、固体撮像素子特にＣＣＤ（電荷接合素子）が
ほとんどである。周知のように、ＣＣＤ（２次元ＣＣ
Ｄ）は走査方式によって、フレーム転送方式、インター
ライン転送方式及びライン転送方式に大別される。この
うち、蓄積部が不要なライン転送方式に従うＣＣＤが最
も小型でカメラヘッド部を最も小型にし得る。

【０００５】上述したように、カメラヘッド部を直接で
はなくカメラコードを介してカメラコントロール部に接
続したビデオカメラは、例えば、カメラヘッド部をロボ
ットアーム先端に取り付けてそのカメラヘッド部が撮像
した映像によってロボットの動作を制御したり、被加工
物の近隣にカメラヘッド部を設けてその撮像画像を被加
工物の位置合わせに利用したりする際にも用いられる。
従って、高速運動している移動物体や回転体を撮像する
こともあり、また、被写体は固定又は遅く運動していて
もカメラヘッド部側が移動しながら撮像することがあ
る。

【０００６】このように、被写体とカメラヘッド部とが
相対的に移動しながら撮像する場合には、移動に伴う画
質低下を防止すべく、被写体を瞬間的に撮像して静止画
とほぼ同等なクリアな画像を得るようにすることが行わ
れている。例えば、ストロボ撮影を行なったり、照明を
制御することなくシャッタ機能によって瞬間像を撮像し
たりしている。

【０００７】シャッタ機能によって被写体の瞬間像を撮
像する場合には、機械的なシャッタ機構によればカメラ
ヘッド部が大形化するため、一般に電子シャッタ機能を
有するＣＣＤを用いる。フレーム転送方式やインターラ
イン転送方式のＣＣＤには電子シャッタ機能を有するも
のが多い。電子シャッタ機能を持ったＣＣＤでは、電荷
を感光部から蓄積部に転送する際には、各受光素子毎に
設けられたオーバーフロードレインによってそれまでに
蓄積された全ての電荷を外部へ掃き出して感光部の電荷
を一旦空にし、その後、必要となる期間（シャッタが開
いている時間）だけ再度電荷を感光部に蓄積させた後、
蓄積部への電荷転送を行なう。このような操作を行なう
ことにより感光期間（電荷蓄積期間）を短くでき、被写
体とカメラヘッド部とが相対的に移動や回転をしていて
も、出力画像をブレのないクリアなものとすることがで
きる。

【０００８】ＣＣＤが有するこのような電子シャッタ機
能を用れば、外部トリガ機能を具備したビデオカメラを
構成することが可能である。すなわち、ビデオカメラの
外部から入力されたトリガ信号により任意のタイミング
で上述の電荷の掃き出し、電荷の再蓄積、電荷の転送を
行なって、トリガ信号が与えられた直後のほぼ瞬間的な
被写体像に応じた標準テレビジョン信号を出力すること
ができる。

【０００９】実際上、ビデオカメラを電子的な目として
用いるようなシステムでは、移動体や回転体の定位置で
の画像が求められことが多く、移動体や回転体の位置検
出信号を撮像トリガとすることも多い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カメラ
ヘッド部の形状を最も小型にすることができる前述のラ
イン転送型ＣＣＤは、一般に電子シャッタ機能を具備し
ておらず、外部トリガによって撮像することができな
い。仮に、ライン転送型ＣＣＤに電子シャッタ機能を搭
載した場合には各受光素子毎に設けるオーバーフロード
レインのため、構造が複雑となるため小型化が困難で、
更にオーバーフロードレインをコントロールするための
入力ピンが必要となるために、パッケージから外に出る
リード線の本数が多くなるため、やはり小型化の観点か
ら見た場合には好ましくない。

【００１１】従って、移動体や回転体の定位置での撮影
を実現するため外部トリガ機能をライン転送型ＣＣＤを
有するビデオカメラに搭載しようとしてもそれは困難で
あり、仮に実現できたとしてもビデオカメラ全体又はカ
メラヘッド部が大形化してしまう。

【００１２】同様な問題は、電子シャッタ機能を備えて
いないフレーム転送方式やインターライン転送方式に従
うＣＣＤや他の固体撮像素子を用いたビデオカメラにつ
いても生じている。

【００１３】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、電子シャッタ機能を具備していない固体撮像
素子を用いて外部からのトリガ信号により任意のタイミ
ングで被写体を撮像できる小型のビデオカメラを提供し
ようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、電子シャッタ機能を持たない固
体撮像素子を用いたビデオカメラにおいて、被写体から
の光学像の赤外光のみを透過させる光学フィルタと、被
写体への照明光として赤外光又は赤外光を含んだ光を発
光する照明手段と、当該ビデオカメラの外部から与えら
れたトリガ信号によって任意のタイミングで上記照明手
段をパルス発光させる照明制御手段とを備え、外部から
のトリガ信号に基づいて被写体からの赤外光による光学
像を撮像することとした。

【００１５】ここで、照明手段が発光待機中の期間にも
固体撮像素子から受光した光学像に係る電荷を転送さ
せ、照明手段が発光待機中の期間に固体撮像素子の蓄積
電荷を空にするようにすることが好ましい。

【００１６】また、固体撮像素子がライン転送方式に従
う電荷結合素子であることは好ましい。

【００１７】さらに、照明制御手段が、照明手段の発光
時間を連続的又は段階的に設定できることは好ましい。

【００１８】さらにまた、照明制御手段が、照明手段の
発光強度を発光期間に対応させて制御することが好まし
い。

【００１９】また、固体撮像素子から出力された映像信
号の強度を検出する映像強度検出手段を備え、照明制御
手段が、照明手段の発光強度を映像強度検出手段による
検出出力に応じて制御することが好ましい。

【００２０】さらに、照明手段が、赤外発光ダイオード
又は赤外レーザダイオードであることが好ましい。

【００２１】さらにまた、固体撮像素子を有するカメラ
ヘッド部がカメラコードを介してカメラコントロール部
に接続されていることが好ましい。

【００２２】カメラコードを有するビデオカメラにおい
て、照明手段をカメラコントロール部に対するカメラコ
ードの接続用コネクタに設け、照明手段からの照明光を
導くライトガイドをカメラコードに設けることが好まし
い。

【００２３】また、カメラコードを有するビデオカメラ
において、照明手段をカメラヘッド部に設けることが好
ましい。

【００２４】さらに、カメラコードを有するビデオカメ
ラにおいて、照明手段をカメラコントロール部に設け、
照明手段からの照明光を導くライトガイドを設けること
が好ましい。このようなライトガイドが、カメラコード
内に設けられることが好ましい。

【００２５】さらにまた、照明手段をカメラコントロー
ル部及びカメラヘッド部とは別に設け、照明手段への電
気信号を、カメラコントロール部又はカメラヘッド部よ
り供給することは好ましい一態様である。

【００２６】

【作用】電子シャッタ機能を持たない固体撮像素子はそ
れ自体が小形であるので、小形化が求められるビデオカ
メラに用いられる。このような電子シャッタ機能を持た
ない固体撮像素子を有するビデオカメラにおいて、外部
トリガ信号が与えられたときのみ撮像させようとすると
ストロボ撮像と同様にパルス発光によって撮像すること
が考えられる。しかしながら、パルス発光によって撮像
させようとしても、周囲光による悪影響を受けてしま
う。すなわち、発光期間においてはパルス発光光と周囲
光との双方による像を撮像するという問題があり、発光
期間以外でも周囲光が存在するためパルス発光以前にお
いて光学像が固体撮像素子の感光部に蓄積されてしまっ
ているという問題がある。

【００２７】本発明は、蛍光灯や放電灯を室内灯として
いる工場や実験室においては、被写体の周囲光には赤外
領域の成分がほとんどないことに着目してなされたもの
であり、赤外光又は赤外光を含む光で被写体をパルス照
明し、その反射光のうち赤外光による光学像を撮像する
ことにより、外部トリガに基づくパルス発光で撮像した
画像から被写体の周囲光の影響を確実に除去できるよう
にして、回転や移動をしている被写体を定位置に撮像す
るようなことにも応じられるようにした。

【００２８】すなわち、被写体からの光学像の赤外光の
みを透過させる光学フィルタと、被写体への照明光とし
て赤外光又は赤外光を含んだ光を発光する照明手段と、
当該ビデオカメラの外部から与えられたトリガ信号によ
って任意のタイミングで上記照明手段をパルス発光させ
る照明制御手段とを備え、外部からのトリガ信号に基づ
いて被写体からの赤外光により光学像を撮像することと
した。

【００２９】ここで、パルス発光時による撮像画像から
発光期間以外の赤外光による画像の影響を除去してパル
ス発光時による撮像画像をクリアにするため、照明手段
が発光待機中の期間にも固体撮像素子から受光した光学
像に係る電荷を転送させ、照明手段が発光待機中の期間
に固体撮像素子の蓄積電荷を空にするようにすることが
好ましい。

【００３０】また、固体撮像素子がライン転送方式に従
う電荷結合素子であると、ビデオカメラ全体又はカメラ
ヘッド部を他の固体撮像素子を用いる以上に小形なもの
とできて好ましい。

【００３１】また、撮像環境に応じた適切な状態で撮像
できるように、照明制御手段が、照明手段の発光時間を
連続的又は段階的に設定できることは好ましい。

【００３２】この際、照明制御手段が、照明手段の発光
強度を発光期間に対応させて制御することにより発光期
間が短い場合でも十分な受光量を実現するにすることが
好ましい。このように制御すれば、光量が過度になって
照明手段の寿命を短くしたり消費電力が大きくなること
も防止できる。

【００３３】また、受光量を所望のものとすべく、固体
撮像素子から出力された映像信号の強度を検出する映像
強度検出手段を備え、照明制御手段が、照明手段の発光
強度を映像強度検出手段による検出出力に応じて制御す
るフィードバック系を構成することは好ましい。

【００３４】さらに、照明に係る構成が小形、安価、長
寿命になるように、照明手段として赤外発光ダイオード
又は赤外レーザダイオードを用いることは好ましい。な
お、赤外発光ダイオードや赤外レーザダイオードは、発
光時間を制御し易い照明手段である。

【００３５】さらにまた、被写体近傍にビデオカメラを
設置する十分な空間がないような場合には、固体撮像素
子を有するカメラヘッド部がカメラコードを介してカメ
ラコントロール部に接続されているビデオカメラが好ま
しい。

【００３６】カメラコードを有するビデオカメラにおい
て、カメラコントロール部の小形化が必要な場合には、
照明手段をカメラコントロール部に対するカメラコード
の接続用コネクタに設け、照明手段からの照明光を導く
ライトガイドをカメラコードに設けることが好ましい。

【００３７】また、カメラコードを有するビデオカメラ
において、カメラコントロール部の小形化が必要でカメ
ラコードの可撓性を向上させる要求がある場合には、照
明手段をカメラヘッド部に設けることが好ましい。

【００３８】さらに、カメラコードを有するビデオカメ
ラにおいて、照明手段のメインテナンスを考慮すると、
照明手段をカメラコントロール部に設け、照明手段から
の照明光を導くライトガイドを設けることが好ましい。
このようなライトガイドが、カメラコード内に設けられ
ることは引き回しに係るコード類が少ないことから好ま
しい。

【００３９】さらにまた、照明手段をカメラコントロー
ル部及びカメラヘッド部とは別に設け、照明手段への電
気信号を、カメラコントロール部又はカメラヘッド部よ
り供給することは、被写体を適切に照明できることから
好ましい一態様である。

【００４０】

【実施例】（Ａ）第１実施例 以下、本発明の第１実施例を図面を参照しながら詳述す
る。ここで、図１が第１実施例の全体構成を示すもので
ある。

【００４１】図１において、この第１実施例のビデオカ
メラは、大きくはカメラヘッド部１と、カメラコントロ
ール部８と、カメラコード７とから構成されている。カ
メラヘッド部１は、カメラコード７の先端部に設けられ
ている。カメラコード７の基端部はコネクタ６となって
おり、このコネクタ６によってカメラコード７がカメラ
コントロール部８に接続されている。

【００４２】カメラコントロール部８は、光源ランプ
９、映像信号増幅回路１０、タイミング発生回路１１、
ＣＣＤドライブ回路１２、ランプドライブ回路１３、テ
レビジョン信号出力端子１４、外部トリガ入力端子１５
及びパルス幅設定回路１６を備えている。

【００４３】このビデオカメラにおいては、撮影の起動
を指令する外部トリガ信号ＴＲが外部装置から外部トリ
ガ入力端子１５に与えられるようになされており、この
入力端子１５に入力された外部トリガ信号ＴＲはタイミ
ング発生回路１１に与えられる。例えば、移動体や回転
体の定位置の画像を得てその画像を利用するシステムで
は、移動体や回転体の位置検出装置から外部トリガ信号
ＴＲがこの実施例のビデオカメラに与えられる。

【００４４】タイミング発生回路１１は、後述するＣＣ
Ｄ４に対する電荷転送タイミング信号Ｃ１及び光源ラン
プ９に対するランプタイミング信号Ｃ２を発生し、電荷
転送タイミング信号Ｃ１をＣＣＤドライブ回路１２に与
えると共に、ランプタイミング信号Ｃ２をランプドライ
ブ回路１３に与える。

【００４５】パルス幅設定回路１６は、通常のカメラで
のシャッタスピードに対応する、ランプタイミング信号
Ｃ２のパルス幅（感光時間）を設定するための回路であ
り、例えばオペレータが撮像環境に応じて設定するもの
である。なお、パルス幅設定回路１６は、ボリューム等
を有して連続的にパルス幅を設定できるものであっても
良く、多接点のロータリスイッチ等を有して段階的にパ
ルス幅を設定できるものであっても良い。

【００４６】上述したタイミング発生回路１１は、後述
するように、例えばトリガ信号ＴＲの立上りエッジから
パルス幅設定回路１６によって設定されている期間の間
発光を指示するランプタイミング信号Ｃ２を発生する。
タイミング発生回路１１は、後述するように、トリガ信
号ＴＲが与えられていないときには、電荷転送タイミン
グ信号（クロック信号）Ｃ１を所定期間内で繰返し発生
してはその後所定期間発生を中断し、この繰返し発生及
び中断を周期的に繰返す。タイミング発生回路１１は、
トリガ信号ＴＲが与えられたときには、ランプタイミン
グ信号Ｃ２の発生期間電荷転送タイミング信号Ｃ１の発
生を停止し、ランプタイミング信号Ｃ２を発生から非発
生に戻した時点以降、電荷転送タイミング信号Ｃ１の発
生を最初からやり直す。

【００４７】ランプドライブ回路１３は、タイミング発
生回路１１からランプタイミング信号Ｃ２が与えられた
ときに、それを増幅して光源ランプ９に対してランプド
ライブ信号Ｄ２として与える。光源ランプ９は、例え
ば、赤外発光ダイオード又は赤外レーザダイオードから
なり、ランプドライブ回路１３からランプドライブ信号
Ｄ２が与えられたときに発光して赤外光又は赤外光を含
んだ光を射出する。カメラコード７は、基端から先端に
貫通している光ファイバ製ライトガイド５を備えてい
る。光源ランプ９はこのライトガイド５の基端部側端面
に近接して設けられており、光源ランプ９から射出され
た光線はこのライトガイド５に直接入射され、このライ
トガイド５を通過してライトガイド５の先端部端面（カ
メラヘッド部１の端面）から出射される。なお、実際
上、カメラコード７は可撓性を有し、その外径は４〜５
ｍｍ程度である。

【００４８】カメラヘッド部１は図示しない被写体に向
けられており、ライトガイド５の先端部側端面から出射
された光線は被写体に照射される。カメラヘッド部１
は、被写体側から順に対物レンズ２、赤外透過フィルタ
３及びＣＣＤ４を備えている。被写体からの反射光は対
物レンズ２によって集光され、ＣＣＤ４の感光部には被
写体像が結像される。この際には赤外透過フィルタ３を
透過しているので、ＣＣＤ４の感光部には赤外光による
被写体像が結像される。なお、実際上、カメラヘッド部
１の外径は、５．５ｍｍの円形上下を切り取った小判型
のＣＣＤ４を有する場合には７〜９ｍｍ程度である。

【００４９】一般に、被写体がある室内の照明手段とし
ては蛍光灯や放電灯が用いられているが、これら室内灯
は赤外領域の光成分を射出せず、そのため、ＣＣＤ４の
感光部に結像された被写体像は、光源ランプ９から射出
された光線（赤外光）の被写体からの反射光による像だ
けである。

【００５０】この第１実施例の場合、カメラヘッド部１
の小型、軽量化を意識してＣＣＤ４としてライン転送方
式のものを適用している。すなわち、ＣＣＤ４は電子シ
ャッタ機能を有しておらず、そのため、上述したよう
に、外部トリガ信号ＴＲに応じた撮像をパルス発光によ
って行なうこととしている。上述したタイミング発生回
路１１は、ランプタイミング信号Ｃ２を所定のパルス幅
で発生した後電荷転送タイミング信号（クロック信号）
Ｃ１をＣＣＤドライブ回路１２に出力し、ＣＣＤドライ
ブ回路１２はこれを増幅してＣＣＤドライブ信号Ｄ１と
して、カメラコード７内の信号線を介してＣＣＤ４に与
える。これにより、ＣＣＤ４は、感光部において被写体
像を光電変換した蓄積電荷を順次転送し、転送処理によ
って得られた映像信号Ｓを信号線を介してカメラコント
ロール部８の増幅回路１０に与える。増幅回路１０は、
映像信号Ｓを増幅して増幅信号Ｖ０をテレビジョン信号
（但し同期信号成分を含んでいない）として出力端子１
４から次段の装置に与える。

【００５１】次に、以上の構成を有するビデオカメラの
動作を図２を参照しながら説明する。なお、図２は、以
上の構成を有するビデオカメラの各部タイミングチャー
トである。

【００５２】タイミング発生回路１１は、外部トリガ入
力端子１５から図２（Ａ）に示すトリガ信号ＴＲが与え
られると、その立上りで図２（Ｃ）に示すように電荷転
送タイミング信号Ｃ１の発生を中断し、また、図２
（Ｂ）に示すようにランプタイミング信号Ｃ２を発生し
始める。電荷転送タイミング信号Ｃ１の発生中断期間及
びランプタイミング信号Ｃ２の発生期間は、パルス幅設
定回路１６による設定期間である。ランプタイミング信
号Ｃ２は、ランプドライブ回路１３によって増幅されて
ドライブ信号Ｄ２として光源ランプ９に与えられ、これ
により光源ランプ９が発光、射出する。射出された光
（赤外光）は、ライトガイド５を通過して被写体に照射
され、被写体からの反射光は対物レンズ２及び赤外透過
フィルタ３を順次介してＣＣＤ４に結像される。

【００５３】図３は、この第１実施例のビデオカメラに
設けられている各種光学素子の相対分光特性を示すもの
である。光源ランプ９は、相対分光放射率特性曲線２１
に示すように７８０〜９００ｎｍの波長範囲の赤外光を
放射するものである。赤外透過フィルタ３（例えばホー
ヤ株式会社製、商品名ＩＲ８０）は、光源ランプ９の照
射光の波長範囲を含む、赤外領域を広くカバーする相対
分光透過率特性２２を有するものであり、可視光領域は
透過させないものである。従って、周囲光が室内用螢光
灯や放電灯による赤外領域を含まないものであると、赤
外透過フィルタ３を透過するものは、光源ランプ９から
放射されて被写体から反射された赤外光だけとなる。Ｃ
ＣＤ４は、相対分光感度特性曲線２０に示すように、可
視光領域だけでなく赤外領域の一部においても感度を有
し、光源ランプ９から放射されて被写体から反射された
赤外光領域に対しては０．５以上の相対分光感度を有す
る。すなわち、赤外光による被写体像だけを撮像する。

【００５４】タイミング発生回路１１は、図２（Ｃ）に
示すように、ＣＣＤ４に対して赤外像が結像されて光電
変換が行われた後で、水平走査期間の映像期間毎に電荷
転送タイミング信号（クロック信号）Ｃ１を出力する。
この電荷転送タイミング信号Ｃ１は、ＣＣＤドライブ回
路１２を介して増幅されてＣＣＤ４に供給され、これに
よりＣＣＤ４は図２（Ｄ）に示すように、感光部に蓄積
した電荷を１次元の信号列、すなわち映像信号Ｓとして
出力する。この映像信号Ｓは、増幅回路１０によって反
転増幅され、円滑化されて、図２（Ｅ）に示すテレビジ
ョン信号Ｖ０として出力端子１４から出力される。

【００５５】１画像分の蓄積電荷を転送させるための電
荷転送タイミング信号（クロック信号群）Ｃ１は、トリ
ガ信号ＴＲが与えられていない状況においても、図２
（Ｃ）に示すように周期的に発生される。しかし、この
ような電荷転送タイミング信号（クロック信号群）Ｃ１
の発生期間Ｔの直前においては、図２（Ｂ）に示すよう
にランプタイミング信号Ｃ２は発生されない。従って、
この期間Ｔで転送される蓄積電荷に係る画像は、周囲光
の被写体からの反射光のうちの赤外成分による像であ
る。上述したように、周囲光が室内用螢光灯や放電灯に
よる場合には赤外領域を含まないので、図２（Ｄ）に示
すようにＣＣＤ４からは映像信号Ｓがほとんど送出され
ることがない。仮に、周囲光に赤外領域が僅かにあった
場合でも、このような転送動作によって蓄積電荷が掃き
出されるため、トリガ信号ＴＲを待機中の状態において
は、ＣＣＤ４を常時電荷が空の状態とでき、トリガ信号
ＴＲに基づいて光源ランプ９を駆動して撮像した像（蓄
積電荷）は、光源ランプ９を駆動する前の蓄積電荷の影
響を受けることがない。

【００５６】従って、第１実施例によれば、カメラヘッ
ド部１の小型、軽量化を意識して撮像素子としてライン
転送方式のＣＣＤ４を適用しても、パルス発光によって
赤外像を得るようにしたので、外部トリガによる任意の
タイミングで被写体像を得ることができる。

【００５７】ここで、パルス発光がない状態においても
転送動作を実行させ、ＣＣＤ４の不要な蓄積電荷を排出
させるようにしたので、パルス発光による撮像画像の画
質を高めることができる。従って、移動体や回転体の定
位置での撮像に好適なビデオカメラを実現できる。

【００５８】このような効果を得る方法として、紫外光
をパルス発光させて紫外像を結像させることも考えられ
るが、これは実際的ではない。すなわち、ＣＣＤは図３
に示すように紫外光に対する感度が悪く、また、紫外光
を発光する光源ランプやそれを透過させる光学フィルタ
が高価のものであるためである。

【００５９】また、上述した第１実施例によれば、光源
ランプ９として赤外発光ダイオード又は赤外レーザダイ
オードを適用しているので、放電ランプや螢光ランプを
適用する場合に比べて、カメラコントロール部８の構成
を小型のものとすることができる。すなわち、光源ラン
プ９自体が小さくなっただけでなく、光源ランプ９から
放射された光をライトガイド５に入射させるための光学
系を不要とできる分、小形化することができる。光源ラ
ンプ９として赤外発光ダイオード又は赤外レーザダイオ
ードを適用した場合には、放電ランプや螢光ランプを適
用した場合に比べて、カメラコントロール部８の大きさ
を１／４〜１／５程度にすることができた。

【００６０】さらに、光源ランプ９として赤外発光ダイ
オード又は赤外レーザダイオードを適用しているので、
カメラコントロール部８における消費電力（放熱量）を
少なくでき、寿命を長くでき、コストを安いものとでき
る。

【００６１】さらにまた、光源ランプ９として赤外発光
ダイオード又は赤外レーザダイオードを適用しているの
で、光量及び発光時間を所定のものとするコントロール
が適切に行なうことができる。すなわち、従来多くのビ
デオカメラで使用されていたキセノンランプは、光量及
び発光時間の相対的な制御可能範囲が狭いものである
が、赤外発光ダイオード又は赤外レーザダイオードのこ
れら制御可能範囲は広く、これにより撮像対象や撮像環
境に応じた適切な光量や発光時間のコントロールを実行
できるようになった。

【００６２】因に、赤外発光ダイオード又は赤外レーザ
ダイオードは、白熱ランプや放電ランプに比べて絶対的
な放射光量は少ないものであるが、この実施例の場合、
周囲光に存在しない赤外光によって撮像を行なっている
ので、周囲光の光量レベルを考慮する必要はなく、これ
らダイオードによる放射光量で十分に撮像を行なうこと
ができる。

【００６３】（Ｂ）第２実施例 図４は、本発明の第２実施例の構成を示すものであり、
図１との同一、対応部分には同一符号を付して示してい
る。

【００６４】第２実施例は、図４に示すように、赤外発
光ダイオード又は赤外レーザダイオードでなる光源ラン
プ９を、カメラコントロール部８に対するカメラコード
７のコネクタ６部分に内蔵した点が第１実施例とは異な
る。なお、光源ランプ９が赤外発光ダイオード又は赤外
レーザダイオードであるために、このような位置に設け
ることが実現できる。

【００６５】この第２実施例によっても、第１実施例と
同様な効果を得ることができると共に、さらに以下の効
果を得ることができる。すなわち、第１実施例の場合、
カメラコード７とカメラコントロール部８との接続は電
気的な接続及び光学的な接続の２種類があるため、その
接続構造が複雑になっていたが、この第２実施例の場
合、電気的な接続だけであるので接続構造を簡単なもの
とすることができる。但し、第１実施例に比較して、コ
ネクタ６の大きさが大きくなり、また、１個のカメラコ
ントロール部８を複数のカメラコード７で共通に用いる
場合に、必要な光源ランプ９が増える。

【００６６】（Ｃ）第３実施例 図５は、本発明の第３実施例を示すものであり、図１と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。

【００６７】第３実施例は、図５に示すように、光源ラ
ンプ９をカメラヘッド部１の端面に設けた点が第１実施
例とは異なり、そのため、ライトガイド５に代ってラン
プドライブ信号Ｄ２の信号線がカメラコード７内に設け
られている。この第３実施例でも、光源ランプ９が赤外
発光ダイオード又は赤外レーザダイオードであるため
に、このような位置に設けることが実現できるようにな
っている。

【００６８】この第３実施例によっても、第１実施例と
同様な効果を得ることができると共に、さらに以下の効
果を得ることができる。すなわち、ライトガイド５がな
いのでカメラコード７の外径をさらに小さくできると共
に、カメラコード７の可撓性が増して引き回しをさらに
容易にできる。また、電気的信号線より破損し易いライ
トガイド５がないので、カメラコード７の信頼性を高め
ることができる。さらに、第１及び第２実施例ではカメ
ラコード７が長い場合にはライトガイド５による伝送損
失が問題となるが、この実施例ではこのような問題は生
じない。但し、第１実施例に比較して、被写体に照射す
る必要光量が大きい場合には光源ランプ９として高光量
のものを適用するので、カメラヘッド部１が大きくな
る。

【００６９】（Ｄ）第４実施例 図６は、本発明の第４実施例を示すものであり、図１と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。

【００７０】第４実施例は、図６に示すように、光源ラ
ンプ９を搭載した照明手段搭載部１７をカメラコントロ
ール部８やカメラヘッド部１とは別個に設け、カメラコ
ントロール部８及び照明手段搭載部１７を信号線１８に
よって接続したものである。

【００７１】この第４実施例によっても、第１実施例と
同様な効果を得ることができると共に、さらに以下の効
果を得ることができる。すなわち、光源ランプ９をより
被写体に近付けて設置することができ、少ない光量で十
分に被写体を照射することができる。なお、第１実施例
に比較して、引き回すコード類（信号線やカメラコー
ド）が多くなる。

【００７２】なお、この第４実施例の変形例として、照
明手段搭載部１７に対して、ランプドライブ信号Ｄ２を
カメラヘッド部１を介して与えるものが考えられる。

【００７３】（Ｅ）第５実施例 図７は、本発明の第５実施例を示すものであり、図１と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。第
５実施例のビデオカメラは、カメラコードがないビデオ
カメラに本発明を適用したものである。上述したよう
に、カメラヘッド部１及びカメラコントロール部８を共
に小形化できるので、これらを直接接続したビデオカメ
ラも小形化でき、支持体に容易に取り付けられる。

【００７４】（Ｆ）第６実施例 図８は、本発明の第６実施例におけるカメラコントロー
ル部８の内部構成を示すものであり、図１との同一、対
応部分には同一符号を付して示している。なお、第６実
施例におけるカメラヘッド部１及びカメラコード７の構
成は第１実施例と同一である。

【００７５】この第６実施例のパルス幅設定回路１６
は、設定されているパルス幅の情報をタイミング発生回
路１１に与えると共に、そのパルス幅に応じた（すなわ
ち発光時間に応じた）ドライブ電流設定信号ＤＩをラン
プドライブ回路１３に与える。ドライブ電流設定信号Ｄ
Ｉは設定されたパルス幅が大きいときには小さいドライ
ブ電流を指示し、設定されているパルス幅が小さいとき
には大きいドライブ電流を指示するものである（但し、
線形関係に限定されるものではない）。ランプドライブ
回路１３は、ランプタイミング信号Ｃ２が発光を指示し
ている期間に設定されているドライブ電流値のランプド
ライブ信号Ｄ２を光源ランプ９に与えてパルス発光させ
る。従って、発光時間に対応させて発光強度を制御して
いるということができる。

【００７６】パルス発光期間に関係なくドライブ電流値
が固定である場合には、以下のような問題が生じる恐れ
がある。ドライブ電流値を小さめに設定している場合に
おいて、パルス発光期間が短いと、ＣＣＤ４での受光量
が少なくなってテレビジョン信号Ｖ０が全体的に暗くな
って画質が低下する恐れがある。これに対して、ドライ
ブ電流値を大きめに設定している場合において、パルス
発光期間が長いと、光源ランプ９からの発熱が多くなっ
たり光源ランプ９の寿命を短くしたりという問題を生じ
させる恐れがある。

【００７７】この第６実施例によれば、第１実施例と同
様な効果を得ることができいだけでなく、このような不
都合を有効に回避することができる。なお、第１実施例
よりカメラコントロール部８の構成は複雑となる。

【００７８】（Ｇ）第７実施例 図９は、本発明の第７実施例におけるカメラコントロー
ル部８の内部構成を示すものであり、図１との同一、対
応部分には同一符号を付して示している。なお、第７実
施例におけるカメラヘッド部１及びカメラコード７の構
成は第１実施例と同一である。

【００７９】この第７実施例は、第６実施例と同様に発
光時間（パルス幅）に対応させて発光強度を制御すると
共に、さらに、ＣＣＤ４の受光量が画質上十分であるか
否かによっても発光強度を制御するようにしたものであ
る。

【００８０】パルス幅設定回路１６は、設定されている
パルス幅の情報をタイミング発生回路１１に与えると共
に、そのパルス幅に応じた（すなわち発光時間に応じ
た）ドライブ電流設定信号ＤＩをドライブ電流制御回路
１９に与える。この第７実施例でも、ドライブ電流設定
信号ＤＩは設定されたパルス幅が大きいときには小さい
ドライブ電流を指示し、設定されているパルス幅が小さ
いときには大きいドライブ電流を指示するものである。

【００８１】映像輝度検出回路１８は、パルス発光によ
って得られた画像のテレビジョン信号Ｖ０の輝度情報
（例えば、１フレーム期間の輝度平均値や、ピーク値
や、平均値及びピーク値を重付け合成した値）を求め、
次に、予めボリューム等によって設定されている基準輝
度情報と求めた輝度情報との差を求めてその差を輝度誤
差信号ＹＥとしてドライブ電流制御回路１９に与える。
ここで、基準輝度情報は、ＣＣＤ４の受光量が画質上十
分であると判断できる値に設定される。

【００８２】ドライブ電流制御回路１９は、パルス幅設
定回路１６から与えられたドライブ電流設定信号ＤＩ
を、輝度誤差信号ＹＥに応じてこの輝度誤差信号ＹＥが
０になる方向に補正して、それをドライブ電流制御信号
ＤＣとしてランプドライブ回路１３に与える。なお、ド
ライブ電流設定信号ＤＩの電流値を上限として制御して
も良い。

【００８３】ランプドライブ回路１３は、ランプタイミ
ング信号Ｃ２が発光を指示している期間にドライブ電流
制御信号ＤＣが指示しているドライブ電流値のランプド
ライブ信号Ｄ２を光源ランプ９に与えてパルス発光させ
る。

【００８４】従って、第７実施例によっては、画質低下
を引き起こすことがなくしかも光源ランプ９について各
種の問題を生じさせない程度の適切な発光強度でパルス
発光させることができる。また、第６実施例において
は、例えば、被写体の反射率や、被写体とカメラの距離
等の特性を発光強度に反映させることができなかった
が、この第７実施例によれば、撮像によって得られたテ
レビジョン信号Ｖ０の輝度情報を発光強度に反映させて
いるので、このような特性も発光強度に反映でき、常に
最適な撮像条件で被写体の映像を得ることができる。

【００８５】勿論、第１実施例と同様な効果が得られ
る。なお、第１実施例よりカメラコントロール部８の構
成は複雑となる。

【００８６】（Ｈ）他の実施例 上記実施例においては、赤外透過フィルタ３を対物レン
ズ２及びＣＣＤ４間に位置させたものを示したが、赤外
透過フィルタ３を対物レンズ２の前（被写体側）に設け
るようにしても良い。

【００８７】上記実施例においては、カメラヘッド部１
の対物レンズ２等が外部に露出したものであったが、カ
メラヘッド部１の被写体側の前面に、光源ランプ９や対
物レンズ２等を保護する透明な保護ガラスを設けるよう
にしても良い。

【００８８】上記実施例においては、固体撮像素子がラ
イン転送方式に従うＣＣＤであるものを示したが、電子
シャッタ機能を持たないフレーム転送方式やインターラ
イン転送方式に従うＣＣＤを適用しても良い。また、赤
外領域にも感光するＣＣＤ以外の固体撮像素子を適用し
ても良いことは勿論である。

【００８９】また、上記各実施例のように、光源ランプ
９としては赤外発光ダイオード又は赤外レーザダイオー
ドが好ましいが、赤外成分を含む光線を放射する放電ラ
ンプや白熱ランプを光源ランプとして適用しても良い。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被写体
からの光学像の赤外光のみを透過させる光学フィルタ
と、被写体への照明光として赤外光又は赤外光を含んだ
光を発光する照明手段と、当該ビデオカメラの外部から
与えられたトリガ信号によって任意のタイミングで上記
照明手段をパルス発光させる照明制御手段とを備え、外
部からのトリガ信号に基づいて被写体からの赤外光によ
り光学像を撮像するようにしたので、外部トリガ信号に
基づいたパルス発光によってその発光中の光学像のみを
撮像することができる、周囲光の影響を確実に除外でき
る、小形のものであって、移動又は回転している被写体
の定位置での撮像にも容易に対応できるビデオカメラを
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のビデオカメラを示すブロック図で
ある。

【図２】第１実施例の各部タイミングチャートである。

【図３】第１実施例の各種光学素子の相対分光特性を示
す特性曲線図である。

【図４】第２実施例のビデオカメラを示すブロック図で
ある。

【図５】第３実施例のビデオカメラを示すブロック図で
ある。

【図６】第４実施例のビデオカメラを示すブロック図で
ある。

【図７】第５実施例のビデオカメラを示すブロック図で
ある。

【図８】第６実施例のビデオカメラを示すブロック図で
ある。

【図９】第７実施例のビデオカメラを示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１…カメラヘッド部、３…赤外透過フィルタ、４…ライ
ン転送方式のＣＣＤ（電荷結合素子）、５…ライトガイ
ド、６…コネクタ、７…カメラコード、８…カメラコン
トロール部、９…光源ランプ（赤外発光ダイオード又は
赤外レーザダイオード）、１１…タイミング発生回路、
１２…ＣＣＤドライブ回路、１３…ランプドライブ回
路、１５…外部トリガ入力端子、１６…パルス幅設定回
路。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子シャッタ機能を持たない固体撮像素
   子を用いたビデオカメラにおいて、 被写体からの光学像の赤外光のみを透過させる光学フィ
   ルタと、被写体への照明光として赤外光又は赤外光を含
   んだ光を発光する照明手段と、当該ビデオカメラの外部
   から与えられたトリガ信号によって任意のタイミングで
   上記照明手段をパルス発光させる照明制御手段とを備
   え、外部からのトリガ信号に基づいて被写体からの赤外
   光による光学像を撮像することを特徴としたビデオカメ
   ラ。
2. 【請求項２】 上記照明手段が発光待機中の期間にも上
   記固体撮像素子から受光した光学像に係る電荷を転送さ
   せ、上記照明手段が発光待機中の期間に上記固体撮像素
   子の蓄積電荷を空にすることを特徴とした請求項１に記
   載のビデオカメラ。
3. 【請求項３】 上記固体撮像素子がライン転送方式の電
   荷結合素子であることを特徴とした請求項１又は２に記
   載のビデオカメラ。
4. 【請求項４】 上記照明制御手段が上記照明手段の発光
   時間を連続的又は段階的に設定できることを特徴とした
   請求項１〜３のいずれかにに記載のビデオカメラ。
5. 【請求項５】 上記照明制御手段が、上記照明手段の発
   光強度を発光期間に対応させて制御することを特徴とし
   た請求項４に記載のビデオカメラ。
6. 【請求項６】 上記固体撮像素子から出力された映像信
   号の強度を検出する映像強度検出手段を備え、上記照明
   制御手段が、上記照明手段の発光強度を上記映像強度検
   出手段による検出出力に応じて制御することを特徴とし
   た請求項１〜５のいずれかに記載のビデオカメラ。
7. 【請求項７】 上記照明手段が、赤外発光ダイオード又
   は赤外レーザダイオードであることを特徴とした請求項
   １〜６のいずれかに記載のビデオカメラ。
8. 【請求項８】 上記固体撮像素子を有するカメラヘッド
   部がカメラコードを介してカメラコントロール部に接続
   されていることを特徴とした請求項１〜７のいずれかに
   記載のビデオカメラ。
9. 【請求項９】 上記カメラコントロール部に対する上記
   カメラコードの接続用コネクタに上記照明手段を設け、
   上記照明手段からの照明光を導くライトガイドを上記カ
   メラコードに設けたことを特徴とする請求項８に記載の
   ビデオカメラ。
10. 【請求項１０】 上記照明手段を上記カメラヘッド部に
    設けたことを特徴とする請求項８に記載のビデオカメ
    ラ。
11. 【請求項１１】 上記照明手段を上記カメラコントロー
    ル部に設け、上記照明手段からの照明光を導くライトガ
    イドを設けたことを特徴とする請求項８に記載のビデオ
    カメラ。
12. 【請求項１２】 上記ライトガイドが、上記カメラコー
    ド内に設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の
    ビデオカメラ。
13. 【請求項１３】 上記照明手段を上記カメラコントロー
    ル部及び上記カメラヘッド部とは別に設け、上記照明手
    段への電気信号を、上記カメラコントロール部又は上記
    カメラヘッド部より供給することを特徴とする請求項８
    に記載のビデオカメラ。