JPS63250979A - スチル・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】 発明の要約 露光量はシャッタ速度および絞り値によって決るが、必
ずしも・適切に設定されず誤差が生ずる場合がある。撮
像素子の出力映像信号を増幅する増幅回路としてゲイン
制御可能なものを用いる。露光量を測定し、露光量を表
わす信号をブランキング・パルスに同期して上記増幅回
路に与え、ブランキング・パルスに同期する増幅回路の
出力信号成分を所定の基準レベルと比較して、この出力
信号成分のレベルか一定となるように増幅回路のゲイン
をフィードバック制御する。

発明の背景 この発明は、被写体を電子撮（粂索子（たとえばＣＣＤ
）で撮像し、その出力映像信号をたとえば磁気ディスク
に記録するスチル・ビデオ・カメラ（電子スチル・カメ
ラ）に関する。

スチル・ビデオ・カメラにおいて、撮像素子から出力さ
れる映像信号は、良好なＳ／Ｎ比の信号を得る必要上と
りうるレベル範囲（ダイナミック・レンジ）が定められ
ており、その誤差許容度は小さい。

一方、映（源信号のレベルは撮像素子への露光量によっ
て決まり、露光量はンヤッタのシャッタ速度および絞り
の絞り値によって決まる。このため、シャッタおよび絞
りは高精度であることが要求される。従来のシャッタ付
スチル・ビデオ・カメラでは、高精度につくられた特別
のシャッタおよび絞りが用いられていたので、高価にな
ることか不可避であった。

従来の電子カメラに使用されているような比較的安値な
絞、り兼用シャッタ（いわゆるプログラム・シャッタ）
は露光精度があまり高くなく、スチル・ビデオ・カメラ
に使用できないのが現状であった。

発明の概要 この発明は、精度の低いシャッタや絞りも使用すること
のできるスチル・ビデオ・カメラを提供することを目的
とする。

この発明によるスチル・ビデオ・カメラは、撮像素子の
出力映像信号を増幅するゲイン制御可能な増幅回路、測
光素子を備え、上記撮像素子への露光量を表わす信号を
出力する露光■測定回路。

水平ブランキング・パルスに同期して上記露光量を表わ
す信号を上記増幅回路に与える同期化回路、および上記
増幅回路の出力を上記水平ブランキング・パルスに同期
して所定の値を表わす基準信号と比較して、上記水平ブ
ランキング・パルスに同期する信号の増幅後のレベルが
所定の一部レベルになるように、上記撮像素子の少なく
とも露光中に、上記増幅回路のゲインを調整するための
信号を出力する手段を備えていることを特徴とする。

好ましくは、上記同期化回路を、上記露光量を表わす信
号の上記ブランキング・パルスに同期する信号成分を取
出すゲート回路と、このゲート回路の出力と上記撮像素
子の出力信号とを混合する混合回路とから構成する。

撮像素子への露光時間帯にその露光量を表わす信号を検
出し、これを水平ブランキング・パルスに同期して上記
増幅回路に与え、増幅させる。上記増幅回路の出力のう
ち上記水平ブランキング・パルスに同期する成分と所定
の基準信号との差を検出し、この差に基づいて、上記増
幅回路の出力のうち上記水平ブランキング・パルスに同
期する成分かほぼ一定値になるように、上記増幅回路の
ゲイン（増幅率）をフィードバック制御する。

たとえば、露光不足であれば上記露光口を表わす信号の
レベルは相対的に低いから上記増幅回路のゲインを増大
し、過露光の場合にはゲインが自勘的に低下する。

このようにしてこの発明によると、たとえンヤノタ速度
、絞り値か適切でなく露光誤差があっても、映像信号の
増幅回路においてこの誤差に基づく映像信号のレベル変
動が補償されている。したがって、従来から用いられて
いる絞り兼用シャッタのような精度は必ずしも高くはな
いが比較的安価なものを使用することも可能となる。

また、上記増幅回路のゲインを調整するために露光量を
表わす信号を上記増幅回路を通してフィードバック制御
しているので、制御系が安定化するとともに回路のドリ
フトの影響をなくすることができる。さらに、上記露光
量を表わす信号は水平ブランキング・パルスに同期して
サンプリングされており、このブランキング期間におい
ては映像信号は存在しないので、映像信号に悪影響を与
えるおそれは全くない。

実施例の説明 第１図はスチル・ビデオ・カメラの電気的構成の一部を
示している。

スチル・ビデオ・カメラの全体的な動作は制御装置１０
によって統括される。この制御装置１０は。

ＣＰＵ、　メモリ、インターフェイス等から構成される
装置 撮像光学系は、被写体像を結像させるための撮像レンズ
系２１．および絞り兼用シャッタ（いわゆるプログラム
・シャッタ）２２から構成されている。この光学系の光
路の一部には入射光の一部を分割して取出すためのハー
フ・ミラー（ビーム・スプリッタ）２３が設けられてお
り１分割された光はフォト・ダイオード（測光素子１６
）に入射する。このフォト・ダイオード１６の出力信号
はシャッタ制御回路１１に人力する。シャッタ制御回路
１１は、制御装置１０の指令に応答して、フォト・ダイ
オード１６から入力する受光信号から入射光照度を測定
し、この測定値に基づいてあらかじめ与えられたプログ
ラム線図にしたがってシャッタ速度および絞り値を決定
し、かつ絞り兼用シャッタ２２を制御する。

上記撮像光学系の焦点面にはＣＣＤなどの固体撮像素子
２４が配置されている。同期信号発生回路１３は水平、
垂直同期信号５ＹＮＣを発生し撮像索子駆動回路１２お
よび制御装置１０にこの同期信号５ＹＮＣを与える。同
期信号発生回路１３はまた。

同期信号５ＹＮＣに同期した水平ブランキング・パルス
ＨＢＬを水平走査周期（ＩＨ）ごとに発生する（第３図
参照）。撮像索子２４の撮像面上に結像した被写体の映
像データは、駆動回路１２によって与えられる同期信号
に周期して読出され、前置増幅回路２５．混合回路２６
．可変利得増幅回路（ゲイン制御可能な増幅回路）２７
を経てプロセス・マトリクス回路２８に人力する。

一般にはカラー撮影が行なわれるので、撮像索子２４は
３原色、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の撮像面を
もっており、３色の映像信号が読出されるが、説明を簡
素化するために第１図では１つの映像信号のみか示され
ている。

カラー撮影の場合には、入力する３色の映像信号に基づ
いてプロセス・マトリクス回路２８は輝度信号Ｙおよび
２つの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを作成する。これらの信
号は次に記録信号処理回路（図示略）に入力する。この
処理回路は、線順次化回路、プリエンファシス回路、Ｆ
Ｍ変調回路。

合成回路等を含み、ＦＭ変調された合成映像信号がこの
処理回路から出力され、磁気ヘッドに与えられる。そし
て１回転する磁気ディスクの所定のトラックにこの合成
映像信号が書込まれる。

シャッタ・レリーズ・ボタン１５は２段ストローク・タ
イプのもので、第１段階の押下でスイッチＳ１が、ボタ
ン１５をさらに押下する第２段階によってスイッチＳ２
がそれぞれオンとなる。

フォト・ダイオード１６の出力信号はさらに積分回路１
４にも送られ、ここで露光量を測定するために露光して
いる間積分される。積分回路１４の積分出力りは、ゲー
ト回路１７を経て上記の混合回路２Ｂに与えられる。ゲ
ート回路１７は水平ブランキング・パルスＨＢＬが入力
したときのみこの積分出力りの通過を許す。

したがって、混合回路２６において、水平ブランキング
・パルスに同期した積分出力りを表わすパルス状の信号
と、前置増幅回路２５の出力信号Ａ（撮像索子２４から
の読出しが行なわれていない場合には零レベルの信号）
とが混合され、信号Ｂとなって増幅回路２７に与えられ
る。増幅回路２７の出力信号Ｃは上述のようにプロセス
・マトリクス回路２８に入力するとともに、ゲート回路
２９を経て比較回路３０の一方の入力端子に与えられる
。このゲート回路２９もまた水平ブランキング・パルス
ＨＢＬによって制御される。増幅回路２７の出力信号Ｃ
のうち水平ブランキング・パルスＨＢＬに同期した信号
成分は、比較回路３０において、基準電圧発生回路３１
から与えられる所定の基票電圧と比較される。この比較
回路３０の出力は、各比較ごとに次の比較動作までの間
保持回路３２で保持され。

上記の増幅回路２７のゲインを、要務するために用いら
れる。発生回路３１によって与えられる基準電圧は、撮
像素子２４に対する適切な露光ゴに対応している。

制御装置１０は１合成された映像信号の磁気ディスクへ
の書込み等の制御の他に、後述するように、シャッタ・
レリーズ・ボタン１５のスイッチＳｌ、Ｓ２からの入力
信号に応答して、シャッタ制御回路１１による照度測定
、絞り兼用シャッタ２２の動作等のタイミング、駆動回
路１２の動作タイミング、積分回路１４のリセット等の
制御を行なう。

次に第２図を参照して、撮像処理の全体的な動作につい
て説明する。

絞り兼用ンヤッタ２２は通常は全開状態にある。

シャッタ・レリーズ・ボタン１５か押されてスイッチＳ
１かオンとなると、シャッタ制御回路１１はフォト・ダ
イオードＩ６の受光信号に基づいて入射光の照度を測定
し、上述のようにこの照度に応じたシャッタ速度および
絞り値を決定する。また。

撮像索子２４における不要電荷の吐出しが行なわれる。

これはシャッタ２２か一旦閉じたのち次に開くまで続け
られる。

次にスイッチＳ２がオンとなると、シャッタ制御回路１
１によってシャッタ２２が一旦閉じられたのち、決定さ
れた絞り値の開度て決定されたシャッタ速丈に応じた時
間だけンヤソタ２２か開かれる。

これにより撮像素子２４への露光か行なわれ２撮像索子
２４には被写体像を表わすデータ（電荷）が一時的にス
トアされる。この露光の前に（たとえばスイッチＳ２の
人力信号に同期して）積分回路１４はリセフトされ、露
光の間、フ第１・・ダイオード１Ｇから人力する信号を
積分する。露光か終るとシャッタ２２は閉じられる。し
たがって、積分回路１４は露光時間の間に積分した電圧
値を保持する。

これは露光量を表わしている。

後に詳しく示すように、この露光時間帯の間に増幅回路
２７のゲインかほぼ適切な大きさに調整される。

露光が終ってシャッタ２２が閉じられたのち、露光によ
って撮像素子２４に蓄積されている映像データの読出し
が行なわれ、これに同期して、処理された映像信号の磁
気ディスクへの書込みも行なわれる。撮像索子２４から
読出された映像信号は、増幅回路２７を経てプロセス・
マトリクス回路２８に送られるか２増幅回路２７のゲイ
ンが既に調整されているので、この増幅回路２７ら出力
される映像信号はほぼ一定のレベル範囲に収まっている
。

増幅回路２７のゲイン調整の様子か第３図に示されてい
る。前置増幅回路２５の出力信号Ａは撮像素子２４の読
出しが開始されるまで零のレベルに保持されている。積
分回路１４の出力りは露光時間帯においてしだいに増大
してい（。この信号りはデー１−回路１７において水平
ブランキング・パルスＨＢ　Ｌに同期した成分のみか取
出され、混合回路２６を経て増幅回路２７に入力する。

増幅回路２７の出刃信号Ｃの水平ブランキング中パルス
ＨＢＬに同１す１する成分はゲート回路２９を経て比較
回路３０において基準電圧と比較され、その差が小さく
なるように増幅回路２７のゲインが調整される。上述の
ように積分回路１４の出力信号りは増大する傾向にある
から、増幅回路２７のゲインは小さくなる方向に調整さ
れ、その出力Ｃも小さくなっていく。

露光時間帯が終ると、積分回路１４の出力信号りは一定
値になるから、増幅回路２７のゲインもある一定値に落
ちついていく。

撮像素子２４からのデータの読出しか開始されると、撮
像素子２４の出力映像信号は混合回路２６においてゲー
ト回路２９から与えられるパルス状信号とｍ畳され増幅
回路２７に入力する。ゲート回路２９の出力は水平ブラ
ンキング・パルスＨＢＬに同期しているから映像信号成
分の存在しない期間に現われるので、映像信号成分は歪
み等の悪影響を受けない。増幅回路２７の出力信号Ｃに
はプロセス・マトリクス回路２８において上述した処理
が加えられるが、このとき水平ブランキング・パルスＨ
ＢＬに同期した成分Ｃ１はこの回路２８に入力する水平
ブランキング・パルスＨＢＬを用いて除去される。

出力信号Ｃ中の水平ブランキング・パルスＨＢＬに同期
した成分はなおも比較回路３０に入力するので増幅回路
２７のゲインのフィードバック制御はなおも続行される
。

撮像素子２４から３色の映像信号か出力される構成の場
合には、混合回路２６．増幅回路２７．比較回路３０を
含むフィードバック制御回路をこれら３つの映像信号の
それぞれについて設けるようにしてもよいし、増幅回路
２７のみを３つ設け、これらの増幅回路２７のゲインを
１つの比較回路３ｏの出力によって制御するようにする
こともできる。一般にこれらの映像信号に対して色バラ
ンス調整のための可変利得増幅回路か設けられる。上記
の増幅回路２７を色バランス調整のだめの可変利得増幅
回路と兼用することもてきる。

上記実施例では、増幅回路２７のケインをアナログ的に
調整しているが、ディジタル的に制御することもてきる
。増幅回路２７に曵数師類のティンを選択できるように
設定しておく。たとえばこれは、ゲインを決定する素子
（抵抗など）をスイッチによって選択するようにすれば
よい。比較回路３０の比較結果を表わす出力は制御装置
１０に取込まれ、この比較結果に応じて上記の複数種類
のゲインの１つを制御装置１０が選択する。

第４図は撮像索子２４の特性とプロセス・マトリクス回
路２８から出力される輝度信号Ｙとの関係を示している
。

撮像素子２４の出力映像信号のレベルは入射光量に対し
てほぼ比例する範囲（動作レンジ）をもち、入射光量が
この範囲を超えると出力信号は飽和する。撮像素子２４
を使用するレンジはこの動作レンジの１７３程度に設定
されている。そして、この使用レンジの範囲内のレベル
をもつ信号か増幅回路で増幅されたのちにプロでス・マ
Ｉ・リクス回路２８に与えられると、プロセス・マトリ
クス回路２８からは白（ホワイト）ピーク・レベルの範
囲内に収まるｆ１ｇ度信号Ｙが得られる。

佼り値またはンヤッタ速度が適切でなく撮像素子２４へ
の入射光量が多すぎた場合には破線で示すようにより大
きな映像信号が撮像索子２４から出力される。この映像
信号か同じケインをもつ増幅回路で増幅されるとプロセ
ス・マトリクス回路２８に入力する信号はより大きなレ
ベルをもっ二とになる。この回路２８は、白ピークを超
えるレベルの信号をクリップするように働くので、白ピ
ークを超えるレベル部分は同し輝度を表わすことになる
。

このようにして、映像信号の輝度成分が歪められてしま
う。

この発明によると、撮像素子２４からより大きなレベル
をもつ映像信号が出力された場合には、」−述のように
増幅回路２７のゲインが小さくなり、増幅後の映像信号
がプロセス・７トリクス回路２８の、　クリップ・レベ
ル内に収まるようになっている。

したかって、輝度信号の歪みかなくなる。また。

露光不足のために映像素子２４から出力される映像信号
のレベルが小さいときには、増幅回路２７のゲインか増
大し、映像信号のピークが上記クリップ・レベルと同程
度になるように増幅されるから。

適切な露光が行なわれた場合と同じような輝度信号Ｙか
得られる。このような映像信号を磁気ディスクに記録し
たのち、再生したときに画面が暗くなるような再生信号
が得られるということはなく、適切な明るさの画像が得
られるようになる。

第５図は変形例を示している。フォト・ダイオード１６
は露光全を測定するためにのみ用Ｃ）られている。カメ
ラの外面にもう１つのフォト・ダイオード１８が設けら
れ、このフォト・ダイオード１８の出力信号はシャッタ
制御回路１１に入力し、このフォト・ダイオード１８の
出力信号に基づいてシャッタ速度および絞り鎖が決定さ
れる。この例では、第２図に示すようにンヤッタ速度、
絞り値決定のためにシャッタ２２を開く必要はない。他
のＪ１４成は第１図に示すものと同じである。

第６図はさらに他の例を示している。ここでは、フォト
・ダイオード１６は撮像素子２４の撮像面の反射光を受
光するように配置されており、ハーフ・ミラー２３が不
要となる。他は第４図に示すものと同じである。

固体撮像素子としてノンメカニカル・シャッタ機能を何
するものを用いた場合にはシャッタ２２およびンヤッタ
制御回路１１は不要となる。このような撮像素子はたと
えば露光される受光領域と遮光された一時蓄積領域とか
ら構成され、これらの領域間に転送電極が配置されたフ
レーム転送（ＦＴ）方式のＣＣＤで実現可能である。

ンヤソタの開閉動作との対比の上でこのＦＴ方式のＣＣ
Ｄの動作を説明すると次のようになる。

まず、転送電極に高速のクロック・パルスを与え、受光
領域のすべての画素の電荷をすみやかに一時蓄積領域に
転送する（第１の転送）。この第１の転送がシャツタ開
に対応する。

これにより受光領域は光信号の蓄積を始める。

一時蓄積領域の信号電荷は出力端子を経て外部に吐き出
しておく。シャッタ速度に対応する時間が経過したのち
、転送電極に再び高速のクロック・パルスを与え、受光
領域に蓄積された信号電荷を一時蓄積領域に転送する（
第２の転送）。この第２の転送がシャッタ閑に対応する
ことになる。

積分回路１４は第１の転送時にリセットされ、この時点
から第２の転送の時点までフォト・ダイオード１６の出
力信号を積分する。フォト・ダイオード１６と積分回路
１４との間にゲート回路を設け、第２の転送後はこのゲ
ート回路を閉じてフォト・ダイオード１６の出力信号が
積分回路１４に人力しないようにする。したがって、第
２の転送後は積分回路１４の出力信号は一定値に保たれ
る。第１の転送から第２の転送までの露光時間帯の間に
。

上述したように、積分回路１４の出力信号を用いて増幅
回路２７のゲイン調整か行なわれる。この後。

上記の第２の転送によって一時蓄積領域に転送された信
号電荷の読出しが行なわれる。

インターライン転送（ＩＬＴ）方式のＣＣＤを用いても
同じような動作が可能である。

この発明は、シャッタの開閉と実質的に等価な動作を行
なわせることの可能な上述のような特殊な撮像素子を用
いたスチル・ビデオ・カメラにも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すもので、スチル・ビデ
オ・カメラの電気的構成の一部を示すブワック図、第２
図はその全体的な動作を示すタイム・チャート、第３図
はゲイン調整動作を示すタイム・チャー１・、第４図は
撮像素子の特性と輝度信号とを示すグラフである。 第５図および第６図は変形例を示すブロック図である。 」０・・制御装置。 １３・同期信号発生回路。 １４・・積分回路。 １６・・・フォト・トランジスタ。 １７、２９・・・ゲート回路。 ２４−・・撮像素子。 ２Ｇ・・混合回路。 ２Ｉ・・可変利得増幅回路。 ３０・・・比較回路。 ３１・・・基準電圧発生回路。 以　　上 特許出願人　　富士写真フィルム株式会社代　理　人　
　弁理士　加蒋　朝道（外１名）第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子の出力映像信号を増幅するゲイン制御可
   能な増幅回路、 測光素子を備え、上記撮像素子への露光量を表わす信号
   を出力する露光量測定回路、 水平ブランキング・パルスに同期して上記露光量を表わ
   す信号を上記増幅回路に与える同期化回路、および 上記増幅回路の出力を上記水平ブランキング・パルスに
   同期して所定の値を表わす基準信号と比較して、上記水
   平ブランキング・パルスに同期する信号の増幅後のレベ
   ルが所定の一定レベルになるように、上記撮像素子の少
   なくとも露光中に、上記増幅回路のゲインを調整するた
   めの信号を出力する手段、 を備えたスチル・ビデオ・カメラ。
2. （２）上記同期化回路が、上記露光量を表わす信号の上
   記ブランキング・パルスに同期する信号成分を取出すゲ
   ート回路と、このゲート回路の出力と上記撮像素子の出
   力信号とを混合する混合回路とから構成されている、特
   許請求の範囲第（１）項に記載のスチル・ビデオ・カメ
   ラ。