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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen.
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Für eine Videokamera ist beispielsweise ein
Mechanismus bekannt, um die Lichtmenge, die durch den CCD-Bildsensor
empfangen wird, einzustellen, d.h. ein Mechanismus, um eine
Iris in einem Linsenteil der Kamera einzustellen, der
anschließend als Auto-Irismechanismus bezeichnet wird, wie er
beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung
Kokai JP-A 63/82067 offenbart ist.
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Nach Figur 5 weist eine Videokamera 60 einen
Linsenteil 50 und einen Hauptkörper auf. Der Linsenteil 50 weist
eine Linse 51, eine Iris 52, eine Ermittlungsschaltung 53 zur
Ermittlung des Pegels der Bildaufnahmesignale, die vom
Hauptkörper der Videokamera 60 übertragen werden, eine
Komparatorschaltung 54 zum Vergleichen eines Ausgangssignals der
Ermittlungsschaltung 53 mit einer Referenzspannung sowie eine
Iris-Ansteuerschaltung 53 auf, um das Öffnen und Schließen
der Iris auf der Basis eines Ausgangssignals der
Komparatorschaltung 54 zu steuern.
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Der Hauptkörper der Videokamera 60 weist einen CCD-
Bildsensor 61, der aus Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen
besteht, einen Verstärker 62 zur Verstärkung von Bildsignalen
vom Bildsensor 61, eine Regelschaltung (AGC) 63 zur
Verarbeitung der verstärkten Bildsignale vom Verstärker 62 mit Hilfe
der AGC, sowie eine Signalverarbeitungsschaltung 64 auf, um
die Bildaufnahmesignale von der AGC-Schaltung 63 in
Videosignale entsprechend dem NTSC- oder PAL-System umzusetzen.
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Der Auto-Trismechanismus ist so aufgebaut, daß ein
Ausgangspegel des Bildsensors 61 zur Iris 52, die im
Linsenteil 50 untergebracht ist, zurückgeführt wird.
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Das helßt, daß das Öffnen und das Schließen der Iris
52 automatisch eingestellt wird, so daß ein Ausgangspegel des
Bildsensors 61, der durch den Verstärker 62 und die
Ermittlungsschaltung 53 erhalten wird, die Referenzspannung sein
wird, oder, daß das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 54
gleich Null sein wird.
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Auf der anderen Seite ist weiter als
Belichtungseinstellmechanismus, der von einer Iris keinen Gebrauch macht,
ein Mechanismus bekannt, bei dem die Ladungs-Ansammlungszeit
eines sogenannten Ladungs-Ansammlungs-CCD-Bildsensors
gesteuert wird. Dieser wird anschließend als elektronischer Shutter
bezeichnet.
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Insbesondere werden bei einem Feld-Ansammlungs-CCD-
Bildsensor, der die Funktion eines elektronischen Shutters
hat, ein Bildleseimpuls SG, wenn ein Signal mit einem Pegel,
das in Fig. 6B gezeigt ist, geliefert, wenn ein Signal mit
einem niedrigen Pegel, das eine vertikale Austastperiode
anzeigt, wie in Fig. 6A gezeigt ist, geliefert wird, der
anschließend als verzikales Austastsignal bezeichnet wird,
sowie Ladungen geliefert, die nach dem Bildleseimpuls SG für
ein gegebenes Feld angesammelt wurden, bis eine Lieferung des
Bildleseimpulses für das nächste Feld auf der Basis des
Bildleseimpulses SG des nächsten Feldes gelesen wird.
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Was die Funktion des elektronischen Shutters
betrifft, so werden Reset-Impulse SUB mit einem hohen Pegel zu
einem Substrat des CCD-Bildsensors während der horizontalen
Abtastperiode nach dem Bildleseimpuls SG eines gegebenen
Feldes geliefert, wie in Fig. 6C gezeigt ist, um die
Ladungen, die bis dahin angesammelt wurden, abzuziehen, und dann
wird die Zeitperiode seit des letzten Reset-Impulses SUB bis
zum Bild-Lese-Impuls SG des nächsten Feldes gesteuert, um die
Ladungsansammlungszeit TCHG zu steuern. Beim NTSC-System
beträgt beispielsweise die maximale Ladungsansammlungszeit
TCHG 16,7 ms, die durch die Feldfrequenz bestimmt wird,
während beim PAL-System die maximale Ladungsansammlungszeit TCHG
20 ms beträgt, die durch die Feldfrequenz festgelegt ist.
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Die EP-A 0 296 682 beschreibt eine
Bildaufnahmevorrichtung mit einer Bildaufnahmeeinrichtung für eine
Ansammlungsladung, wobei die angesammelte Ladung in Abhängigkeit
von Entladungsimpulsen entladen wird, sowie eine Shutter-
Geschwindigkeits-Steuerschaltung, um eine
Shutter-Geschwindigkeit
der Bildaufnahmeeinrichtung zu steuern, wobei die
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung aufweist:
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eine Einrichtung zur Erzeugung eines Zeittaktimpulses
durch Vergleichen eines Spannungspegels in Abhängigkeit von
einem Ausgangsbildaufnahmesignal der Bildaufnahmeeinrichtung
mit einem Sägezahnimpuls, der in Abhängigkeit von einem
vertikalen Abtastzeittaktsignal erzeugt wird.
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Bei einer industriellen Videokamera werden
beispielsweise mehrere austauschbare Linsen des sogenannten
C-Befestigungssystems (C-mount system) verwendet, so daß der
Hauptkörper (Gehäuse) der Videokamera für freiauswählbare Linsen
verwendet werden kann. Bei einem Auto-Iris-Linsensystem, bei
dem der oben erwähnte Auto-Irismechanismus verwendet wird,
entstehen Schwierigkeiten bezüglich der Schnittstelle
zwischen dem Linsensystem und dem Gehäuse der Videokamera. Diese
Schwierigkeiten bestehen u.a. darin, daß mit der
Austauschbarkeit einer Verbindung, die das Auto-Iris-Linsensystem und
das Gehäuse der Videokamera verbindet, und das auf die Norm
für den Rückführungssignalpegel trifft, der Strom und die
Spannung vom Gehäuse der Kamera zum Auto-Iris-Linsensystem
geliefert wird.
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Da außerdem die Ermittlungsschaltung 53, die
Komparatorschaltung 54 usw. im Linsenteil 50, wie in Fig. 5 gezeigt
ist, untergebracht sind, ist es notwendig, die
Referenzspannung usw. im Linsenteil 50 einzustellen, und zwar jedesmal,
wenn der Linsenteil 50 ausgewechselt wird, um eine optimale
Belichtungszeit bereitzustellen.
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Andererseits ist das Auto-Iris-Linsensystem im
allgemeinen teuer und weist komplizierte Kabelverbindungen
verglichen mit einem manuellen Iris-Linsensystem auf, bei dem die
Iris manuell eingestellt wird.
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Weiter müssen bei der Einstellung der
Belichtungszeit, wobei der obige elektronische Shutter verwendet wird,
die Reset-Impulse SUB, die die angesammelten Ladungen
absenken, während der horizontalen Austastperiode angelegt werden,
um entgegengesetzte Wirkungen bei den laufend ausgelesenen
Bildsignalen zu vermeiden. Aus diesem Grund wird die
Ladungsansammlungszeit TCHG innerhalb einer 1H-Zeitperiode
gesteuert,
das heißt, innerhalb von 64 us, entsprechend einer
Periode der horizontalen Abtastperiode als Block. Während keine
Schwierigkeit bei der schrittweisen Steuerung der
Ladungsansammlungszeit TCHG für einen unteren
Shutter-Geschwindigkeitsbereich auftritt, der einem dunklen Objekt entspricht,
wird die Breite der schrittweisen Steuerung für eine
praktische Anwendung für einen hohen
Shutter-Geschwindigkeitsbereich, der einem hellen Objekt entspricht, jedoch zu grob.
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Erfindungsgemäß wird eine Bildaufnahmevorrichtung mit
einer Bildaufnahmeeinrichtung zur Ansammlung einer Ladung
bereitgestellt, wobei die angesammelte Ladung in Abhängigkeit
von Entladungsimpulsen entladen wird, und einer
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung, um eine
Shutter-Geschwindigkeit der Bildaufnahmeeinrichtung zu steuern, wobei die
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung umfaßt:
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eine Einrichrung zur Erzeugung eines Zeittaktimpulses
durch Vergleichen eines Spannungspegels in Abhängigkeit von
einem Ausgangsbildaufnahmesignal der Bildaufnahmeeinrichtung
mit einem Sägezahnimpuls, der in Abhängigkeit von einem
vertikalen Abtastzeittaktsignal erzeugt wird, gekennzeichnet
durch:
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eine Einrichtung zur Erzeugung von Entladungsimpulsen
in Abhängigkeit von Reset-Impulsen, die mit horizontalen
Abtastzeittaktsignalen, einem vertikalen Austastimpuls und
dem Zeittaktimpuls verknüpft sind, so daß
Entladungsimpulszeittakte für die Bildaufnahmeeinrichtung durch jeden Reset-
Impuls diskret bis zu einem letzten Reset-Impuls gesteuert
werden, wenn dieser Zeitaktimpuls außerhalb einer
Austastperiode des vertikalen Austastimpulses endet, und fortlaufend
gesteuert werden, wo sich der Zeittaktimpuls innerhalb der
Austastperiode des vertikalen Austastimpulses erstreckt.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
können eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung bereitstellen,
bei der eine automatische Belichtungszeiteinstellung durch
eine preiswerte manuelle Irislinse erzielt werden kann, und
bei der die elektrische Verbindung zwischen dem Linsensystem
und dem Gehäuse der Videokamera entbehrlich ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, die eine
Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung aufweist, deren
Ladungsansammlungszeit durch Steuern der Stromentnahmedauer der
angesammelten Ladungen gesteuert werden kann, eine
Pegelermittlungseinrichtung, um einen Ausgangspegel der
Bildaufnahmeeinrichtung zu ermitteln, und eine Steuereinrichtung, um die
Ladungsansammlungszeit der Bildaufnahmeeinrichtung auf der
Grundlage eines Ausgangssignals der
Pegelermittlungseinrichtung zu steuern, wobei, wenn die letzte Stromentnahmedauer
der angesammelten Ladungen in der Bildaufnahmeeinrichtung
innerhalb einer Bildaufnahmeperiode liegt, die
Steuereinrichtung die Ladungsansammlungszeit der Bildaufnahmeeinrichtung
mit der Zeit steuert, die einer Periode eines horizontalen
Synchronisationssignals als Block entspricht, und, wenn die
letzte Stromentnahmedauer der angesammelten Ladungen in der
Bildaufnahmeeinrichrung innerhalb der vertikalen
Austastperiode liegt, die Steuereinrichtung die Ladungsansammlungszeit
in der Bildaufnahmeeinrichtung fortlaufend steuert.
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Bei einer derartigen Bildaufnahmevorrichtung wird,
wenn das Objekt dunkel ist und die letzte Stromentnahmedauer
der angesammelten Ladungen der Bildaufnahmeeinrichtung
innerhalb der Bildperiode liegt, die Ladungsansammlungszeit für
die Bildaufnahmeeinrichtung mit der 1H-Periode als Block
gesteuert, um die Ladungen aus zugeben, die in der
Bildaufnahmeeinrichtung angesammelt wurden. Wenn das Objekt hell ist
und die letzte Stromentnahmedauer der angesammelten Ladungen
innerhalb der vertikalen Austastperiode liegt, wird die
Ladungsansammlungs zeitdauer der Bildaufnahmeeinrichtung ständig
gesteuert, um die Ladungen aus zugeben, die in der
Bildaufnahmeeinrichtung angesammelt wurden.
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Die Ladungsansammlungszeit kann im hohen
Shutter-Geschwindigkeitsbereich genau und fortlaufend eingestellt
werden, bei dem eine Einstellung der Ladungsansammlungszeit auf
der Grundlage von 1H nicht praktikabel ist- so daß Effekte,
die mit denen des Öffnens oder des Schließens der Iris
vergleichbar sind, erhalten werden können. In anderen Worten
ausgedrückt kann die Funktion einer automatischen
Belichtungseinstellung
realisiert werden, wobei eine preiswerte
manuelle Irislinse verwendet wird, so daß auf eine
Kabelverbindung zwischen dem Gehäuse der Videokamera und der
Linseneinheit verzichtet werden kann. Da eine optimale
Belichtungszeit im Gehäuse der Videokamera vorher eingestellt werden
kann, braucht eine nochmalige Einstellung der Belichtungszeit
nicht jedesmal durchgeführt werden, wenn die Linse
ausgetauscht wird.
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Die Erfindung wird nun durch ein Ausführungsbeispiel
mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Teile
mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und in denen:
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Fig. 1 ein Blockschaltungsdiagramm einer Videokamera
mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 2 eine schematische Ansicht ist, die eine
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung der Kamera von Fig. 1
zeigt;
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Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm von verschiedenen
Signalen in der Steuerschaltung von Fig. 2 ist;
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Fig. 4 ein Blockschaltungsdiagramm einer Videokamera
mit einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung entsprechend
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 5 eine Blockschaltungsdiagramm einer bekannten
Videokamera ist; und
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Fig. 6 eine Zeitablaufdiagramm von verschiedenen
Signalen ist, um die Steuerung der Ladungsansammlungszeit eines
bekannten CCD-Bildsensors zu zeigen.
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Gemäß Fig. 1 weist die Videokamera eine Festkörper-
Bildaufnahmeeinrichtung 11, die eine steuerbare
Ladungsansammlungszeit hat, eine Signalverarbeitungsschaltung 14, um
die Bildaufnahmesignale von der
Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung in Videosignale entsprechend beispielsweise des
NTSC-Systems oder des PAL-Systems umzusetzen, eine
Ermittlungsschaltung 15, um einen Ausgangspegel der Festkörper-
Bildaufnahmeeinrichtung 15 zu ermitteln, und eine Shutter-
Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18 auf, um die
Ladungsansammlungszeit in der Bildaufnahmeeinrichtung 11 auf der Basis
eines Ausgangssignals von der Ermittlungsschaltung 15 zu
steuern.
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Als Bildaufnahmeeinrichtung wird ein sogenannter
Feldansammlungs-CCD-Bildsensor verwendet, der aus einer
Matrixanordnung von photoelektrischen Umsetzungselementen
besteht, in denen die Ladungen, die in diesen
Umsetzungselementen angesammelt sind, gelesen werden, wobei ladungsgekoppelte
Einrichtungen verwendet werden. Die Bildaufnahmeeinrichtung
ist dazu bestimmt, daß ein Impuls mit einem hohen Pegel
zum Substrat während einer horizontalen Austastperiode
geliefert wird, um die angesammelten Ladungen abzuziehen, und daß
die Ladungsansammlungszeit extern gesteuert werden kann. Das
heißt, daß ein CCD-Bildsensor, der die Funktion eines
sogenannten elektronischen Shutters hat, als
Bildaufnahmeeinrichtung 11 verwendet wird. Die Bildaufnahmesignale von der
Bildaufnahmeeinrichtung 11 werden durch einen Verstärker 12
verstärkt und dann zu einer AGC-Schaltung 13 geliefert. Die
Bildaufnahmesignale von AGC-Schaltung 13 werden zur
Signalverarbeitungsschaltung 14 übertragen, wo sie in Bildsignale
entsprechend beispielsweise dem NTSC- oder PAL-System
umgesetzt werden. Diese Bildsignale werden an einem
Ausgangsanschluß 1 ausgegeben.
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Die Ermittlungsschaltung 15 ermittelt einen
Ausgangspegel der Bildaufnahmeeinrichtung 11 durch beispielsweise
eine Spitzenwert- oder Mittelwertermittlung der Bildsignale,
die von der Bildaufnahmeeinrichtung 11 über den Verstärker 12
geliefert werden. Die Ermittlungsschaltung 15 ermittelt den
Pegel der Bildaufnahmesignale unter Hinzufügung einer
sogenannten Wichtung, und mit dem Abbilden von Signalen des
Gesamtbildes oder in der Mitte des Bildes als Gegenstand der
Ermittlung. Das Ausgangssignal der Ermittlungsschaltung 15
wird zu einem Differenzverstärker 16 geliefert.
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Der Differenzverstärker 16 vergleicht den
Ausgangspegel der Bildaufnahmeeinrichtung 11, der durch die
Ermittlungsschaltung 15 ermittelt wird, mit einer Referenzspannung,
die von einem Referenzspannungsgenerator 17 erzeugt wird,
wobei eine Differenz als Shutter-Steuerspannung zur Shutter-
Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18 geliefert wird.
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Die Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18
überträgt Reset-Impulse SUB zur Bildaufnahmeeinrichtung 11 über
eine Ansteuerschaltung 19 auf der Basis der
Shutter-Steuerspannung vom Differenzverstärker 16, um die
Ladungsansammlungszeit der Bildaufnahmeeinrichtung 11 so zu steuern, daß
die Shutter-Steuerspannung vom Differenzverstärker 16 gleich
Null wird, wie oben beschrieben wurde.
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Es wird nun der Aufbau der Shutter-Geschwindigkeits-
Steuerschaltung 18 erklärt.
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Gemäß Fig. 2 weist die
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18 einen Sägezahn-Schwingungsgenerator 21 auf, um
Sägezahnsignale zu erzeugen, die zeitlich mit dem Bild-Lese-
Impuls in Zusammenhang stehen, der über einen Anschluß 2
geliefert wird, elnen Komparator 22, um die Sägezahnsignale
mit der Shutter-Steuerspannung zu vergleichen, ein UND-Gate
23, um einen Reset-Impuls RP, der über einen Anschluß 4
geliefert wird, auf der Basis des Ausgangssignals vom
Komparator 22 freizugeben, ein UND-Gate 24, um das negative
Logiksignal des vertikalen Austastsignals VBLK, das zum Anschluß 5
geliefert wird, auf der Basis des Ausgangssignals vom
Komparator 22 freizugeben, sowie ein ODER-Gate 25, das ein ODER
des Ausgangs des UND-Gates 23 und des Ausgangs des UND-Gates
24 annimmt. Das Ausgangssignal des ODER-Gates 25 wird am
Anschluß 6 als Reset-Impuls SUB für die
Bildaufnahmeeinrichtung 11 hergeleitet. Die Anschlüsse 2 bis 6 entsprechen den
Anschlüssen 2 bis 6 in Fig. 1.
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Die Arbeitsweise der
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18 ist wie folgt.
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Gemäß Fig. 3B ist das Ausgangssignal des
Sägezahnsignalgenerators 21 das Sägezahnsignal, das zeitlich mit dem
Bildleseimpuls SG für die Bildaufnahmeeinrichtung 11, die in
Fig. 1 gezeigt ist, verknüpft ist. Das Ausgangssignal des
Komparators 22 wird hoch, wenn der Pegel des Sägezahnsignals
niedriger ist als die Shutter-Steuerspannung, wie in Fig. 3C
gezeigt ist. Damit wird die Breite des H-Pegels des
Ausgangssignals vom Komparator 22 entsprechend der
Shutter-Steuerspannung laufend gesteuert, so daß die Breite breiter wird,
wenn das Objekt heller und die Shutter-Steuerspannung höher
wird.
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Nach Fig. 3D läuft der Reset-Impuls RP, der über den
Anschluß 4 geliefert wird, zeitlich zum horizontalen
Synchronisationssignal, und er wird hoch während der horizontalen
Austastperiode, so daß er nicht den laufenden Lesevorgang des
Bildaufnahmesignals beeinträchtigt, wie oben erklärt wurde.
Das UND-Gate 23 erlaubt dem Reset-Impuls RP, daß dieser
durchlaufen kann, wenn das Ausgangssignal des Komparators 22
hoch liegt, um ein Signal auszugeben, das in Fig. 3F gezeigt
ist. Das UND-Gate 24 erlaubt es dem negativen logischen
Signal des vertikalen Austastsignals VBLK, das in Fig. 3E
gezeigt ist, das über den Anschluß 5 geliefert wird, daß es
durchläuft, wenn der Ausgang des Komparators 22 hoch ist, um
ein Signal auszugeben, das in Fig. 3G gezeigt ist. Folglich
gibt das ODER-Gate 25 den Reset-Impuls RP als den
Reset-Impuls SUB, wie in Fig. 3H gezeigt ist, während der Periode
aus, wenn das Ausgangssignal des Komparators 22 hoch liegt,
und zwar solange, wie die Shutter-Steuerspannung niedrig ist
und die Hochpegelperiode des Ausgangs des Komparators 22
kürzer als die Hochpegelperiode der vertikalen Austastperiode
VBLK ist, das heißt während der sogenannten
Bildaufnahmeperiode. Dieser Zustand wird anschließend als unterer Shutter-
Geschwindigkeitsbereich bezeichnet. Folglich gibt für den
unteren Shutter-Geschwindigkeitsbereich das ODER-Gate 25 den
Reset-Impuls SUB aus, der mit der 1H-Periode als Block
gesteuert wird. Andererseits gibt das ODER-Gate 25 den Reset-
Impuls RP während der Bildaufnahmeperiode aus, wenn die
Shutter-Steuerspannung hoch und die Hochpegelperiode des Ausgangs
des Komparators 22 länger als die Bildaufnahmeperiode ist,
wie in Fig. 3H gezeigt ist. Dieser Zustand wird anschließend
als hoher Shutter-Geschwindigkeitsbereich bezeichnet. Während
der vertikalen Austastperiode gibt das ODER-Gate 25 den Hoch-
Pegel-Reset-Impuls SUB während der Periode aus, wenn der
Ausgang des Komparators 22 hoch liegt. Somit gibt das ODER-
Gate 25 laufend den gesteuerten Reset-Impuls SUB für den
hohen Shutter-Geschwindigkeitsbereich aus.
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Folglich überträgt im unteren
Shutter-Geschwindigkeitsbereich, wenn das Objekt dunkel ist und ermittelt wird,
daß der Ausgangspegel der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
11 in der Ermittlungsschaltung 15 niedrig ist, die Shutter-
Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18 die Reset-Impulse SUB,
die während der Bildaufnahmeperiode mit der 1H-Periode als
Basisblock des Ausgangspegels der Bildaufnahmeeinrichtung 11
gesteuert werden, zum Substrat der Bildaufnahmeeinrichtung 11
über die Ansteuerschaltung 19, um die Ladungsansammlungszeit
TCHG zu steuern, die die Periode seit der Lieferung des
letzten Reset-Impulses SUB bis zur Lieferung des Bildleseimpulses
SG ist, mit der 1H-Periode als Einheit, wie in Fig. 3F
gezeigt ist. Auf der anderen Seite liefert im hohen Shutter-
Geschwindigkeitsbereich, in welchem das Objekt hell ist und
in der Ermittlungsschaltung 15 ermittelt wird, daß der
Ausgangspegel der Bildaufnanmeeinrichtung 11 hoch ist, die
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18 die Reset-Impulse
SUB, welche ständig auf der Basis des Ausgangspegels der
Bildaufnahmeeinrichtung 11 während der vertikalen
Austastperiode gesteuert werden, zum Substrat der
Bildaufnahmeeinrichtung 11 über die Ansteuerschaltung 19, um laufend die
Ladungsansammlungszeit TCHG zu steuern, welche die Periode seit
der Lieferung des letzten Reset-Impulses SUB bis zur
Lieferung des Bildleseimpulses SG ist.
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Auf diese Weise werden die Bildaufnahmesignale von
der Bildaufnahmeeinrichtung 11, die bezüglich der
Ladungsansammlungszeit gesteuert werden, das heißt die
Bildaufnahmesignale, die automatisch bezüglich der Belichtung als Funktion
der Helligkeit des Objekts gesteuert werden, in Videosignale
entsprechend NTSC- oder PAL-System umgesetzt, bevor sie am
Anschluß 1 ausgegeben werden. Die Anstiegszeit des
Sägezahnsignals kann feldweise so geändert werden, daß die
Ladungsansammlungszeit von Feld zu Feld gleich wird, wodurch ein
Flakkern im hohen Shutter-Geschwindigkeitsbereich vermieden wird.
Die oben beschriebene Videokamera weist eine
Bildaufnahmeeinrichtung 11 auf, deren Ladungsansammlungszeit durch
gelieferte Reset-Impulse SUB gesteuert werden kann, eine
Ermittlungsschaltung 15, um den Ausgangspegel der
Bildaufnahmeeinrichtung
11 zu ermitteln, und eine
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18, um die Ladungsansammlungszeit in
der Bildaufnahmeeinrichtung 11 mit der 1H-Periode als Block
im unteren Shutter-Geschwindigkeitsbereich zu steuern, in
welchem das Objekt dunkel ist, wobei in der
Ermittlungsschaltung 15 ermittelt wird, daß der Ausgangspegel der
Bildaufnahmeeinrichtung niedrig ist. Die Videokamera steuert laufend
die Ladungsansammlungszeit in der Bildaufnahmeeinrichtung 11
im hohen Shutter-Geschwindigkeitsbereich, in welchem der
letzte Reset-Impuls SUB in der vertikalen Austastperiode
liegt, das heißt, wenn das Objekt hell ist und in der
Ermittlungsschaltung 15 ermittelt wird, daß der Ausgangspegel der
Bildaufnahmeeinrichtung 11 hoch ist, um schließlich laufend
die Ladungsansammlungszeit im hohen Shutter
Geschwindigkeitsbereich zu steuern, in welchem die 1H-Basisteuerung der
Ladungsansammlungszeit nicht praktikabel ist. Dies hat
Wirkungen zur Folge, die denen eines Öffnens und eines Schließens
einer Iris gleichwertig sind. Anders ausgedrückt kann die
Funktion einer automatischen Belichtungseinstellung dadurch
realisiert werden, daß eine preiswerte manuelle Irislinse
verwendet wird, wobei eine Kabelverbindung zwischen dem
Hauptkörper der Videokamera und dem Linsensystem vermieden
werden kann, wodurch die Größe des Hauptkörpers der
Videokamera reduziert werden kann. Da die optimale Belichtungszeit
im Hauptkörper der Videokamera vorher eingestellt werden
kann, muß eine Neueinstellung nicht jedesmal dann
durchgeführt werden, wenn die Linse ausgetauscht wird.
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Es wird nun eine zweite Ausführungsform der
Festkörperbildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
mit Hilfe von Fig. 4 erklärt.
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Die vorliegende Videokamera, die mit der oben
beschriebenen Funktion einer automatischen
Belichtungseinstellung versehen ist, ist zusätzlich so ausgelegt, daß
gewünschte Shutter-Geschwindigkeiten, beispielsweise 1/60,
1/100, 1/250 oder 1/500 s gewählt werden können.
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Wendet man sich nun der Fig. 4 zu, so weist dort die
vorliegende Videokamera eine
Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 31 auf, deren Ladungszeit gesteuert werden kann, eine
Signalverarbeitungsschaltung 34, um die Bildaufnahmesignale
von der Bildaufnahmeeinrichtung 31 in Videosignale
entsprechend beispielsweise dem NTSC-System oder dem PAL-System
umzusetzen, eine Ermittlungsschaltung 35, um den
Ausgangspegel der Bildaufnahmeeinrichtung 31 zu ermitteln, und eine
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38, um die
Ladungsansammlungszeit der Bildaufnahmeeinrichtung auf der Basis des
Ausgangssignals der Ermittlungsschaltung 35 zu steuern. Die
Videokamera weist weiter eine Steuerschaltung 42 auf, um die
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38 auf der Basis von
Daten zu steuern, die von einem Modusschalter 43 geliefert
werden, um eine feste Shutter-Geschwindigkeit oder
dergleichen einzustellen, um feste Shutter-Geschwindigkeiten wie
gewünscht auswählen zu können.
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Ein CCD-Bildsensor, dessen Ladungsansammlungszeit
durch den gelieferten Reset-Impuls SUB gesteuert werden kann,
wird als Bildaufnahmeeinrichtung 31 ähnlich wie die
Bildaufnahmeeinrichtung 11 von Fig. 1 verwendet. Die
Bildaufnahmesignale der Bildaufnahmeeinrichtung 31 werden durch einen
Verstärker 32 verstärkt, bevor sie zu einer AGC-Schaltung 33
geliefert werden. Die Bildaufnahmesignale von der
AGC-Schaltung 33 werden zur Signalverarbeitungsschaltung 34 geliefert,
wo sie in Videosignale entsprechend beispielsweise dem NTSC-
System oder PAL-System umgesetzt werden, bevor sie am
Ausgangsanschluß 1 ausgegeben werden.
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Ahnlich wie die Ermittlungsschaltung 15 ermittelt die
Ermittlungsschaltung 35 den Ausgangspegel der
Bildaufnahmeeinrichtung 31. Das Ausgangssignal der Ermittlungsschaltung
35 wlrd zu einem Differenzverstärker 36 geliefert.
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Die Differenzverstärker 36 vergleicht den
Ausgangspegel der Bildaufnahmeeinrichtung 31, der durch die
Ermittlungsschaltung 35 ermittelt wird, mit der Referenzspannung,
die von einem Keferenzspannungsgenerator 37 geliefert wird,
und überträgt eine Differenz als Shutter-Steuerspannung zu
einem A/D-Umsetzer 41. Die Differenz, die in digitale Daten
umgesetzt wird, wird als Shutter-Steuerspannungsdaten zur
Steuerschaltung 42 geliefert.
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Die Steuerschaltung 42 weist beispielsweise einen
Mikrocomputer auf und überträgt die
Shutter-Steuerspannungsdaten zu einem D/A-Umsetzer 44 auf der Basis der Shutter-
Steuerspannungsdaten vom A/D-Umsetzer 41 sowie die Daten vom
Modusschalter 43. Wenn insbesondere die Daten vom
Modusschalter 43 einen automatischen Belichtungseinstellmodus anzeigen,
überträgt die Steuerschaltung 42 die
Shutter-Steuerspannungsdaten vom A/D-Umsetzer 41 unmittelbar zum D/A-Umsetzer 44.
Wenn die Daten vom Modusschalter 43 Daten anzeigen, die die
Shutter-Geschwindigkeit von 1/100 s anzeigen, überträgt die
Steuerschaltung 42 Shutter-Steuerspannungsdaten entsprechend
der Shutter-Geschwindigkeit von 1/100 s zum D/A-Umsetzer 44.
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Die Daten vom D/A-Umsetzer 44 werden durch
D/A-Umsetzer 44 in analoge Signale umgesetzt, die als
Shutter-Steuerspannung zur Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38
geliefert werden.
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Ähnlich wie die
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 18 von Fig. 1 überträgt die Shutter-Geschwindigkeits-
Steuerschaltung 38 Reset-Impulse zur Bildaufnahmeeinrichtung
31 über eine Ansteuerschaltung 39 auf der Basis der Shutter-
Steuerspannung vom D/A-Umsetzer 44, um die
Ladungsansammlungszeit in der Bildaufnahmeeinrichtung 31 zu steuern, wie
oben beschrieben wurde. Der Aufbau der
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38, der in Fig. 4 gezeigt ist, ist
ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau.
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Beim automatischen Belichtungseinstellmodus wird
beispielsweise die Differenz des Ausgangssignalpegels der
Bildaufnahmeeinrichtung 31 von der Referenzspannung vom
Differenzverstärker 36 als Shutter-Steuerspannung zur Shutter-
Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38 über den A/D-Umsetzer 41,
die Steuerschaltung 42 und den D/A-Umsetzer 44 geliefert. Im
unteren Shutter-Geschwindigkeitsbereich, bei dem das Objekt
dunkel ist und wo in der Ermittlungsschaltung 35 ermittelt
wird, daß der Ausgangssignalpegel der Bildaufnahmeeinrichtung
31 niedrig ist, überträgt die
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38 die Peset-Impulse SUB, die auf der 1H-Basis
gemäß dem Ausgangspegel der Bildaufnahmeeinrichtung 31
während der Bildaufnahmeperiode gesteuert werden, zum Substrat
der Bildaufnahmeeinrichtung 31 über die Ansteuerschaltung 39,
wodurch die Ladungsansammlungszeit in der
Bildaufnahmeinrichtung 31 auf der 1H-Basis gesteuert wird. Im hohen Shutter-
Geschwindigkeitsbereich, bei dem das Objekt hell ist und wo
in der Ermittlungsschaltung 35 ermittelt wird, daß der
Ausgangspegel der Bildaufnahmeeinrichtung 31 hoch ist, überträgt
die Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38 die Reset-
Impulse SUB, die laufehd während der vertikalen
Austastperiode auf der Basis des Ausgangspegels der
Biidaufnahmeeinrichtung 31 gesteuert werden, über die Ansteuerschaltung 39 zum
Substrat der Bildaufnahmeeinrichtung 31, wodurch die
Ladungsansammlungszeit der Bildaufnahmeeinrichtung 31 ständig
gesteuert wird.
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Im festen Shutter-Geschwlndigkeitsmodus werden die
Shutter-Steuerspannungsdaten von der Steuerschaltung 42, die
der Shutter-Geschwindigkeit von beispielsweise 1/100 s
entsprechen, durch den D/A-Umsetzer 44 umgesetzt und zur
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38 übertragen. Die
Shutter-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 38 überträgt den Reset-
Impuls SUB, der über die Ansteuerschaltung 39 an die
Bildaufnahmeeinrichtung 31 ausgegeben wird.
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Auf diese Weise werden die Bildaufnahmesignale von
der Bildaufnahmeeinrichtung 31, die bezüglich der
Ladungsansammlungszeit gesteuert werden, das heißt, die
Bildaufnahmesignale, die automatisch gemäß der Helligkeit des Objektes
belichtet werden, oder die Bildaufnahmesignale, deren
Ladungsansammlungszeit bei der festen Shutter-Geschwindigkeit
fest ist, in Videosignale entsprechend dem NTSC- oder PAL-
System wie in Fig. 4 gezeigt ist, umgesetzt, bevor sie am
Anschluß 1 ausgegeben werden.
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Bei dieser Videokamera wird nicht nur eine
automatische Belichtungseinstellung wie bei der vorhergehenden
Ausführungsform realisiert, sondern es können feste Shutter-
Geschwindigkeiten, beispielsweise 1/60, 1/100, 1/250 oder
1/500 s frei gewählt werden.