JP2608163B2

JP2608163B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP2608163B2
Application number: JP2102036A
Authority: JP
Inventors: 正一杉原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH04882A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、例えば監視用撮像装置などに有用な撮像
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の撮像装置の一例の構成を示すブロック
図であり、この第６図において、１はレンズ、２は絞り
機構である。

この絞り機構２の後方に撮像素子３が配置され、撮像
素子３に被写体像が結像されて、光を電気信号に変換
し、その出力は前置増幅器４で増幅した後、検波回路５
およびカメラ信号処理回路８に送出するようになってい
る。

検波回路５の出力は電圧比較器６に出力するようにな
っており、この電圧比較器６は検波回路５の出力と基準
電圧源７の所定の基準電圧V_refとの比較を行って、その
比較結果に応じて絞り機構２の絞り値を制御するように
なっている。

また、カメラ信号処理回路８からγ補正などの信号が
出力端子９に出力されるようになっている。

一方、12は各フィールドにおける光蓄積時間選択回路
であり、1/60秒21,1/125秒22,1/250秒23の光蓄積時間が
設定されており、これらの光蓄積時間1/60秒21,1/125秒
22,1/250秒23をスイッチ20で選択して、タイミングパル
ス発生回路11に出力するようになっており、通常の場
合、NTSC方式では、1/60秒21の光蓄積時間が選択される
ようになっている。

タイミングパルス発生回路11の出力は駆動回路10に出
力され、駆動回路10の出力で撮像素子３の垂直と水平駆
動を行うようになっている。

次に、動作について説明する。図示しない被写体より
の光はレンズ１を通り、絞り機構２において、適切な光
量に調整され、撮像素子３に結像する。

この撮像素子３に結像した光は光電変換され、電気信
号として出力される。この電気信号は前置増幅器４によ
り増幅され、カメラ信号処理回路８によりγ補正などの
信号処理がなされ、出力端子９へ出力される。

一方、前置増幅器４の出力の一部は検波回路５に送ら
れ、この検波回路５で検波し、その検波出力電圧を電圧
比較器６で基準電圧源７の基準電圧V_refと比較される。

この電圧比較器６による比較結果に応じて、絞り機構
２の絞り値を制御し、それにより、撮像素子３に結像さ
れる被写体像の光量が一定光量となるように設定する。

かくして、絞り機構2,撮像素子3,前置増幅器4,検波回
路5,電圧比較器６は閉ループを構成し、常に一定の電気
信号が撮像素子３より取り出せるようにしている。

また、光蓄積時間選択回路12は、通常の場合、NTSC方
式では、スイッチ20により1/60秒21の光蓄積時間を選択
している。

光量が十分ある被写体の場合には、光蓄積時間を短く
して、動解像度を改善することも可能である。このよう
な光蓄積時間を変更することは周知である。

なお、光蓄積時間選択回路12で設定されている1/60秒
21,1/125秒22,1/250秒23の光蓄積時間はスイッチ20の切
換えで選択されることは上述したとおりであり、1/60秒
に対し、1/125秒は約半分の時間であり、同じ電気信号
を得るためには、絞りを開けて約２倍の光量が必要とな
る。

したがって、絞り機構2,撮像素子3,前置増幅器4,検波
回路5,電圧比較器６からなる閉ループにより、絞り機構
２の開度が変わることにより、撮像素子３から出力され
る電気信号を一定とすることができるように作動する。

同じ光量を得るには、光蓄積時間を1/60秒21から1/12
5秒22に切り換えれば、レンズ１の絞り機構２は約１絞
り開いたことになるが、映像の明るさには変化がない。

このように、光量が十分にある場合、使用者は光蓄積
時間を短くすることが可能である。

以上は一般的なテレビカメラについて述べたが、監視
用カメラについても同様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の撮像装置は、以上のように構成されているの
で、光蓄積時間選択回路12のスイッチ20を切り換えて、
光蓄積時間を調整することは可能であるが、撮像素子３
から出力されえる各フレームまたは各フィールドでの電
気信号出力は一定であり、映像信号の明るさは調整でき
ない。

特に、監視用カメラの場合、目的とする被写体の周囲
の状況により逆光あるいは過順光となって目的を果さな
い場合もある。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたものであり、被写体が逆光時，過順光時のいずれの
場合でも、光蓄積時間と映像信号の明るさを可変でき、
被写体を最適露出状態で撮影でき、監視用カメラシステ
ムなどに適用すると好適な撮像装置を得ることを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の請求項１の撮像装置は、被写体像を電気信
号に変換する撮像手段と、この撮像手段の光蓄積時間を
フィールド単位あるいはフレーム単位毎に可変するため
の，複数の光蓄積時間から所定の蓄積時間を独立に選択
し得る第1,第２の光蓄積時間選択手段と、この第1,第２
の光蓄積時間選択手段でそれぞれ選択された光蓄積時間
により上記撮像手段を垂直および水平駆動する駆動手段
とを備えるようにしたものである。

また、本発明の請求項２の撮像装置は、請求項１の撮
像装置において、上記所定の光蓄積時間のそれぞれの出
力信号に対応させてその絞りを調整するブランキング回
路を備えるようにしたものである。

〔作用〕

この発明の請求項１においては、２つの光蓄積時間選
択手段により、異なるフィールドまたはフレームにおい
て同一の被写体に対して光蓄積時間を独立に異ならせて
順次出力させ、この光蓄積に応じて、駆動手段は撮像手
段を垂直および水平駆動することにより、逆光時，過順
光時にも、被写体の周辺を含め、多くの情報が撮像手段
より出力される撮像装置を実現する。

また、この発明の請求項２においては、ブランキング
回路により、上記所定の光蓄積時間のそれぞれの出力信
号に対応して得られたいずれか一方の電気信号をブラン
キングさせ、他方の電気信号を有効にさせることによ
り、逆光時，過順光時にも、被写体の周辺を含め、多く
の情報が撮像手段より出力される撮像装置を実際に実現
する。

〔実施例〕

以下、この発明の撮像装置の実施例について図面に基
づき説明する。第１図はその一実施例の構成を示すブロ
ック図である。この第１図において、構成の説明に際
し、第６図と同一部分には同一符号を付して、その重複
説明を避け、第６図とは異なる部分を主体に述べる。

この第１図を第６図と対比しても明らかなように、第
１図における符号１〜11で示す部分は第６図と同様であ
り、符号13〜18で示す部分が第６図の構成に新たに付加
された部分であり、この第１図の実施例の特徴をなす部
分である。

すなわち、13はブランキング回路である。このブラン
キング回路13は前置増幅器４の出力端と検波回路５の入
力端間に設けられており、ブランキングパルス入力端子
14からfv/2（fvは垂直周期パルス）の周期のブランキン
グパルスが入力されるようになっており、このブランキ
ングパルスが入力されることにより、ブランキング回路
13はＡフィールドとＢフィールドのうち、この実施例で
は、Ａフィールドの撮像素子３の出力信号にブランキン
グをかけ、Ｂフィールドの撮像素子３の出力信号を有効
として、検波回路５に出力するようになている。

また、15はＡフィールドの光蓄積時間選択回路であ
り、1/60秒21,1/125秒22,1/250秒23の光蓄積時間が設定
され、これらの光蓄積時間、すなわち、1/60秒21,1/125
秒22,1/250秒23はスイッチ17で選択されて、タイミング
パルス発生回路11に入力されるようになっている。

また、16はＢフィールドの光蓄積時間選択回路であ
り、上記光蓄積時間選択回路15と同様に、光蓄積時間す
なわち、1/60秒21,1/125秒22,1/250秒23がスイッチ18で
選択されて、タイミングパルス発生回路11に入力される
ようになっている。その他の構成は第６図と同様であ
る。

次に動作について説明する。この第１図の実施例で
は、例えば、Ａフィールドの光蓄積時間を1/60秒21と
し、Ｂフィールドの光蓄積時間を1/250秒23とするごと
くにして、ＡフィールドとＢフィールドにおいて、光蓄
積時間を異にして、明るさの異なる映像信号を順次出力
する例を示している。第２図はこの第１図の実施例の動
作を説明するためのタイミング図である。

第２図（ａ）は垂直方向の周期を表すと同期に、撮像
素子３の信号を読み出すタイミングを示している。この
第２図（ａ）に示すように、垂直ブランキング期間（１
垂直期間を1Vで示す）内に撮像素子３の信号が読み出さ
れる。

また、第２図（ｂ）は、不要蓄積電荷を除去するため
のタイミングを示している。この場合、片側のフィール
ドについては、不要蓄積電荷の除去は行わず、他方のフ
ィールドについては、不要蓄積電荷の除去を行ってい
る。

不要蓄積電荷の除去を行わない場合の光蓄積時間は1/
60秒である。

また、他方のフィールドについては、第２図（ｃ）に
示す点線部分が不要蓄積電荷部分である。この第２図
（ｃ）において、有効蓄積電荷部分を実線で示してお
り、第２図（ｃ）における片側の光蓄積時間は1/250秒
を示している。

このため、二つのフィールド間においては、250/60≒
４倍の差が生ずることとなる。このことは、レンズ絞り
に換算した場合に、２絞り分の差となる。

この第２図（ｃ）の破線で示す不要蓄積電荷が除去さ
れて実線で示す有効蓄積電荷部分の信号は第２図（ｄ）
に示すように、Ａフィールド,Bフィールドにおいて、順
次撮像素子３から読み出されることになる。

このような不要蓄積電荷および有効蓄積電荷は、第１
図におけるブランキング回路13により、Ａフィールド,B
フィールドいずれかの信号を除去し、その除去された信
号は絞り機構2,撮像素子3,ブランキング回路13,検波回
路5,電圧比較器６からなる閉ループの絞り回路から全く
切り離される。

すなわち、入力端子14にfv/2周期のブランキングパル
スが入力され、このブランキングパルスがブランキング
回路13に入力されることにより、ブランキング回路13は
撮像素子３から出力され、前置増幅器４で増幅された信
号のうち、光蓄積時間の短い（1/250秒）Ｂフィールド
の信号を有効とし、光蓄積時間の長い（（1/60秒）Ａフ
ィールドの信号にブランキングをかける。

この場合、Ａフィールドの光蓄積時間選択回路15のス
イッチ17は1/60秒21の光蓄積時間を選択しており、また
光蓄積時間選択回路16のスイッチ18は1/250秒23の光蓄
積時間を選択しており、この1/60秒21と1/250秒23が交
互に切り換わって、タイミングパルス発生回路11に送ら
れる。

このタイミングパルス発生回路11は、1/60秒21の光蓄
積時間と1/250秒23が交互に入力されることに対応して
タイミングパルスを発生し、このタイミングパルスに応
じて駆動回路10は撮像素子３の垂直および水平駆動を行
う。

この駆動回路10により、Ａフィールドの被写体像に対
しては1/60秒21の光蓄積時間に対応して撮像素子３を駆
動し、Ｂフィールドの被写体像に対しては1/250秒23の
光蓄積時間に対応して撮像素子３を駆動する。

この撮像素子３で撮像される映像の明るさを設定する
絞り回路、つまり、絞り機構2,撮像素子3,前置増幅器4,
ブランキング回路13,検波回路5,電圧比較器６による閉
回路がいまＡフィールドの信号をブランキングし、Ｂフ
ィールドの信号を有効としている。

このことは、通常の状態を示す1/250秒の光蓄積時間
に対して、Ａフィールドは２絞りを開いたのと等価の明
るい映像信号をＡフィールドについては出力することに
なる。

第３図はこの様子を説明するための図であり、第３図
（ａ）はＢフィールドの映像であり、第３図（ｂ）はＡ
フィールドの映像であり、第３図（ｂ）はＡフィールド
の映像である。

通常の状態におけるＢフィールドの映像（第３図
（ａ））は上部における明るい窓101の影響により、目
的とする撮像対象の人物101,102が暗く写っている。

また第３図（ｂ）は２絞り分開いたのと等価のＡフィ
ールドの映像であり、人物102,103は、はっきりと写し
出されている。しかし、周辺における明るい部分は飽和
してしまい、写し出されていないことになる。

この第３図（ａ），第３図（ｂ）の映像二つを監察す
ることにより、多くの情報を得ることができ、第３図
（ａ）の映像において、周囲の状況を得ることができ、
また、第３図（ｂ）の映像においては、人物の情報、あ
るいは暗い部分の情報を得ることができ、このことは監
視用システムに応用することにより、非常に有効とな
る。

第４図はこの発明による撮像装置により撮像されて得
られた映像信号の再生システムのブロック図である。こ
の第４図に示すように、この発明の撮像装置を搭載した
カメラ201から出力される映像信号を直接テレビモニタ2
04で再生する場合には、一旦フィールドメモリ203でフ
ィールド単位で記憶させた後、テレビモニタ204に出力
して、このテレビモニタ204で再生する。

また、ビデオテープレコーダ202（以下、VTRという）
でカメラ201から出力される映像信号を一旦録画した
後、必要に応じてフィールドメモリ203を用いて、テレ
ビモニタ204で再生することができる。

なお、上記実施例では、ＡフィールドとＢフィールド
により、二つの異なる光蓄積時間の信号を撮像素子３か
ら取り出す場合について例示したが、ＡフィールドとＢ
フィールドに二つに分けて、それに対応する異なる二つ
の光蓄積時間の信号を取り出すのに限定されるものでは
ない。

第５図は４フィールド（２フレーム）に亘り、４つの
光蓄積時間で制御する場合のタイミング図であり、上記
第２図に対応している。

第５図（ａ）は垂直方向の周期と撮像素子の信号を読
み出すタイミングを示している。第５図（ｂ）は不要蓄
積電荷を除去するためのタイミングを示し、第５図
（ｃ）は不要蓄積電荷部（点線で示す部分）と有効蓄積
電荷部分（実線で示す部分）を示し、第５図（ｄ）はＡ
フィールド,A1フィールド,Bフィールド,B1フィールドに
おいて、有効蓄積電荷部分が順次読み出される状態を示
している。

この第５図の場合には、Ａフィールドを1/60秒,Bフィ
ールドを1/500秒,A1フィールドを1/250秒,B1フィールド
を1/125秒の光蓄積時間としており、この場合、A1フィ
ールドの1/250秒における撮像素子の信号のみを有効と
して、絞り機構を動作させた場合に、Ａフィールドでは
２絞り分,B1フィールドでは１絞り分それぞれ絞りを開
いたのと同等の映像が得られる。

また、Ｂフィールドにおいては１絞り分閉じたのと等
価の映像を得ることができる。このようにすれば、さら
に多くの情報を得ることができる。

さらに、フィールド単位において、光蓄積時間を可変
する場合について述べたが、フレーム単位においても同
様のことが可能である。

また、上記実施例において、自動絞り機構と特定の光
蓄積時間の信号のみを有効として動作させたが、全信号
を有効な信号としてもよい。そして、自動絞り機構のな
い固定絞りの場合においても、この発明の効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の請求項１の撮像装置によれ
ば、被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、この撮
像手段の光蓄積時間をフィールド単位あるいはフレーム
単位毎に可変するための，複数の光蓄積時間から所定の
蓄積時間を独立に選択し得る第1,第２の光蓄積時間選択
手段と、この第1,第２の光蓄積時間選択手段でそれぞれ
選択された光蓄積時間により上記撮像手段を垂直および
水平駆動する駆動手段とを備えるようにしたので、逆光
時，過順光時にも、被写体の周辺を含め、多くの情報が
撮像手段より出力される撮像装置を実現できる効果があ
る。

また、この発明の請求項２の撮像装置によれば、請求
項１の撮像装置において、上記所定の光蓄積時間のそれ
ぞれの出力信号に対応して得られたいずれか一方の電気
信号をブランキングさせ、他方の電気信号を有効にさせ
るようにしたので、逆光時，過順光時にも、被写体の周
辺を含め、多くの情報が撮像手段より出力される撮像装
置を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による撮像装置の構成を示
すブロック図、第２図は同上実施例の動作を説明するた
めのタイミング図、第３図（ａ）および第３図（ｂ）は
それぞれ同上実施例で得られる映像信号の説明図、第４
図は同上実施例で得られる映像信号の再生システムのブ
ロック図、第５図はこの発明の他の実施例における動作
を説明するためのタイミング図、第６図は従来の撮像装
置のブロック図である。１……レンズ、２……絞り機構、３……撮像素子、５…
…検波回路、６……電圧比較器、８……カメラ信号処理
回路、10……駆動回路、11……タイミングパルス発生回
路、15,16……光蓄積時間選択回路、17,18……スイッ
チ。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を電気信号に変換する撮像手段
と、この撮像手段の光蓄積時間をフィールド単位あるいはフ
レーム単位毎に可変するための，複数の光蓄積時間から
所定の蓄積時間を独立に選択し得る第1,第２の光蓄積時
間選択手段と、この第1,第２の光蓄積時間選択手段でそれぞれ選択され
た光蓄積時間により上記撮像手段を垂直および水平駆動
する駆動手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】請求項１に記載の撮像装置において、上記所定の光蓄積時間のそれぞれの出力信号に対応して
得られたいずれか一方の電気信号をブランキングし他方
の電気信号を有効にするブランキング回路を備えたこと
を特徴とする撮像装置。