JPH01146476A - 高感度テレビカメラ - 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】 〔産業上の利用分野〕 露光時間を制御可能な撮像素子を用いたテレビカメラに
おいて、特に高感度なテレビカメラに関する。

〔発明の概要〕

露光時間を制御出来る撮像素子を用い、露光時間をテレ
ビジョン信号の複数フィールド期間とし、信号取り出し
時間を１フイ一ルド期間とするスローシャッター制御回
路を設け、取り出した映像信号をメモリーに記憶させ、
次の露光時間中は前回メモリーに記憶させた同一映像信
号を繰返し読み出すことによって実現した高感度テレビ
カメラ。

〔従来の技術〕

標準テレビジョン方式を使ったテレビカメラ又はカメラ
一体型ＶＴＲにおいて、暗い所での感度を上げる手段と
して、次のものが知られている。

その第１の手段は撮影レンズの口径を大きくすることで
あり、その第２の手段は撮像素子の受光面積を大きくす
ることである。しかし、これらの技術によって、数倍の
高感度化を行うことは容易ではない。

また暗視カメラなどの特殊カメラでは撮像素子に電気信
号として取り出せるだけの光量が露光されるまで露光時
間を長くする手段が知られている。

露光時間を長くすれば雑音にうもれない限り暗い被写体
を撮影出来ることは自明であり、特殊カメラはこの考え
方によっている。しかるに、従来長時間露光機能付テレ
ビカメラを得ようとすれば、撮像管の偏向周波数を下げ
るか、固体撮像素子のクロック周波数を下げる方法が知
られているが、大幅な周波数変更は困難であり、さらに
標準のテレビジョン方式への変換が容易ではなかった。

例えば、ビデオテープレコーダー（ＶＴＲ）に−旦録画
して高速再生するか、Ａ／Ｄ変換して時間圧縮を行って
後、Ｄ／Ａ変換して取り出す等特殊な装置が必要であっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の技術によれば、高感度にするためにはテレビカメ
ラが重く大きくなるという欠点があった。

また、前記特殊カメラの方式によればＮＴＳＣなど標準
のテレビジョン信号を簡便には撮り出せない欠点があっ
た。また、長時間露光機能付テレビカメラを実現するた
めには特殊な装置を必要とし、−船釣には実施困難であ
った。

〔問題を解決するための手段〕 露光時間を制御可能な撮像素子（例えば、いわゆる電子
シャッター機能付の固体撮像素子）を用い、被写体が暗
い場合に動作させるスローシャッター制御回路を設ける
。該スローシャッター制御回路では、前記撮像素子を次
のように制御する。

即ち、テレビジョン信号の複数フィールド又は複数フレ
ーム期間連続して露光し、該露光により得た映像信号を
テレビジョン信号の１フィールド又は１フレーム期間に
取り出すものとする。前記映像信号は記憶装置に記憶さ
せるとともにテレビジョン信号として出力する。次の露
光時間中、即ち前記撮像素子が次の露光を完了して、次
の映像信号を出力するまでの期間、前回記憶させた同一
映像信号をテレビジョン信号のフィールド期間又はフレ
ーム期間ごとに繰返し読み出す。この操作を繰返すこと
により、〔発明が解決しようとする問題点〕で述べた渚
問題を解決した高感度テレビカメラを得る。

〔作用〕

露光時間を制御可能な撮像素子を用いてスローシャッタ
ー制御回路を設けているので、前記撮像素子の動作クロ
ック周波数を下げなくても複数フィールド期間の露光を
することが出来る。前記スローシャッター制御回路では
例えば、受光により生じた信号電荷を取り出すための電
荷転送パルスを通常撮影時の１フィールド当たり１回に
比べて間引くことにより、１フイ一ルド期間の整数倍の
時間連続して、前記信号電荷を前記撮像素子の受光部に
累積させる構成としている。また、前記信号電荷の取り
出しに際しては、前記動作クロック周波数を下げてない
ので、通常撮影時の１フイ一ルド分と同じ時間で取り出
すことが出来る。これに伴い、時間圧縮などの特殊な操
作をしないで、従来の周辺回路を用いてテレビジョン信
号１フィールド分を取り出すことが出来る。

さらに、前記１フイ一ルド分の信号を出力するとともに
、記憶装置に記憶させ、次の露光期間中、前記記憶装置
から１フイ一ルド期間ごとに同一映像信号を繰返し読み
出して補間している。従って、テレビジョン信号として
切れ目のない信号が得られる。特に暗い被写体の撮影に
際して、前記補間による映像の動きの不自然さは影響が
少ない場合が多いので、高感度で大口径レンズや特殊装
置を必要としない小型軽量のテレビカメラが得られる。

以上は１フイ一ルド単位で取扱うように述べたが、全体
又は１部が１フレーム単位であっても同様である。

〔実施例〕

第１図はカメラ一体型ＶＴＲに適用した実施例で、点線
で囲んだ部分が従来のカメラ一体型ＶＴＲに新たに附加
した部分である。第２図はタイミング図である。第１図
に基づき、はじめに構成を述べる。

固体撮像素子１はＭＯＳ型、ＣＣＤ型などが知られてい
るが、本実施例では受光により発生した信号の取り出し
タイミング又は余剰信号電荷の掃き出しタイミングなど
を操作することにより露光時間を制御出来る（いわゆる
電子シャンク−機能付の）ものを使用する。撮像素子制
御回路２、高速シャッター用タイミングジェネレータ３
、基準発振器４は、電子シャッター機能を具えた固体撮
像素子１の駆動及び制御のための回路である。固体撮像
素子１からの撮像信号出力はカメラ信号処理回路５にて
通常のＮＴＳＣなどのテレビジョン信号に変換される。

ここまでは電子シャッター付テレビカメラ部である。記
録用信号処理回路６にて録画のための信号処理を行って
ビデオヘッド７へ送られる。

次に第１図の本実施例において新たに附加した部分の構
成を述べる。まず、スローシャッター制御回路孔は従来
例の（高速）電子シャッターが１／６０秒から１／２０
００秒程度であったのに対して、被写体の暗さをレベル
検出して１７６秒から１／３０秒程度のシャッター速度
とするための回路である。該回路はレベル検出回路１１
、シャッター切換回路１２、低速シャッター用タイミン
グジェネレータ１３とから構成されている。被写体の明
暗をカメラ信号処理回路５の信号レベルを用いてレベル
検出回路１１にて検出し、被写体が暗い場合にはシャッ
ター切換回路１２にて、タイミングジェネレータを高速
シャンター用３から低速シャッター用１３へ切換える。

フィールドメモリーユニット１０２−はカメラ信号処理
回路５からの映像信号を記憶し、通常のテレビジョン信
号の１フィールド毎に必要回数読み出し出来るようにし
た回路である。該回路はＡ／Ｄコンバータ１０３、フィ
ールドメモリー１０４、メモリーコントローラー１０５
　、Ｄ／Ａコンバーター１０６等を含んで構成されてい
る。前記メモリーコントローラ１０５はフィールドメモ
リー１０４の書き込み又は読み出しのためのクロック及
びコントロール信号を制御する回路である。該回路から
は切換回路１０８の切換信号も発生している。

クロック及び制御信号発生回路１０７はスローシャッタ
ー制御回路１０１からタイミングパルスを得て、フィー
ルドメモリーユニット月滓工のメモリー書き込み又は読
み出しの時間制御等、スローシャッター動作時にも連続
したテレビジョン信号を取り出すためのクロック及び制
御信号の発生を受けもっている。なお、切替回路１０８
はカメラ信号処理回路５の出力を直接記録用信号処理回
路６に送るか、フィールドメモリーユニット肛からの出
力を送るかを切換えるためのスイッチ回路である。

以下に詳細な構成と動作について述べる。

固体撮像素子１は例えばインターライン型ＣＯＤを用い
た場合、１フイ一ルド単位の映像信号がフィールド帰線
期間を利用して出力されることが多い。そして通常のテ
レビジョン信号の１フィールドはＮＴＳＣ方式の場合、
１７６０秒であり、自ずとシャッタースピードは１７６
０秒が一般的となる。

電子シャンク−機能を持つ場合、高速シャッターでは固
体（最像素子１の受光部の信号電荷を一旦掃き出して空
にしてから転送開始するまでの信号電荷蓄積時間を１７
６０秒より短くして、余った電荷を捨て去ることで実現
することが多い。本実施例のスローシャッター制御回路
環υ−における低速シャンター用のタイミングジェネレ
ータ１３では高速シャッター用３と比べて、考え方とし
ては全く逆の操作をしている点が重要である。即ち、複
数フィールド期間電荷の転送をせずに受光部に電荷を複
数フィールド期間連続して蓄積してから信号取り出しの
ための電荷転送を行っている。　なお、露光時間の制御
方法として、余剰信号電荷の掃き出しタイミングを変え
て行っている撮像素子を用いる場合にも、読み出しのた
めの信号電荷転送パルスを間引くことによって、複数フ
ィールド期間連続して信号電荷の蓄積を行うことが出来
る。

これにより１７６０秒より遅いシャッターを切ることが
出来、固体撮像素子ｌの受光部の面積を広げたり大口径
の撮像レンズを用いた場合に比べても数倍、感度を上げ
ることが出来る。また、複数フィールド期間の露光を行
っても、信号取り出しのだめの電荷転送はテレビジョン
信号１フィールドの転送と同じ時間で行われるので、特
別の回路を附加することな（カメラ信号処理回路５を経
てテレビジョン信号１フィールド分の映像信号が取り出
される。

しかし、前述の手段によれば、次の１フイ一ルド分の映
像信号が出力されるまで空白期間が生じる。例えばｌＯ
フィールド期間（１７６秒）露光した場合、９フイ一ル
ド期間の空白期間が生じる。そこで、カメラ信号処理回
路５の出力は切換回路１０８を経て記録用信号処理回路
６へ送ると同時に、フィールドメモリーユニット１０２
へ送り、Ａ／Ｄコンバータ１０３を経てフィールドメモ
リー１０４に記憶させ、さらにＤ／Ａコンバータ１０６
を経て読み出し、前述の空白期間、ｌフィールド期間に
１回ずつ、同一の映像信号を切換回路ｌＯ８を経て記録
用信号処理回路６へ送り続ける。これにより、記録用信
号処理回路６には前記露光に要した連続時間中、同一の
映像信号の繰返しではあるが、前記空白期間が無いよう
に補間されたテレビジョン信号が得られる。第２図に以
上で述べたタイミング図を示す。

以上において、１フイ一ルド単位の電荷転送を行ったが
、１フレーム単位でもよく、その場合、−船釣なシャッ
タースピードはＮＴＳＣでは１／３゜となる。また、フ
ィールドメモリーユニット■を用いたがフレームメモリ
ーを用いた方が有利な場合があり、その場合はフィール
ドメモリー１０４をフレームメモリーに置換えればよい
。

なお、フィールドメモリーユニット１０２と切換回路１
０８はテレビカメラ部に配置したが、ＶＴＲ部に設けて
もよい。その場合、変速再生（スロー、スチルなど）等
の目的で設けたメモリーユニットを切換えて用いること
も出来る。

以上の実施により、被写体の明るさのレベルを検出して
被写体が暗い場合には自動的に低速シャッターに切換え
て従来の数倍の高感度撮影が出来るテレビカメラが得ら
れる。

〔発明の効果〕

本発明の実施により、即ち露光時間を制御可能な撮像素
子を用いてスローシャッター制御回路を設け、前記撮像
素子の信号出力を記憶させ、露光連続期間中繰返し読み
出して補間することにより、小型高感度のテレビカメラ
が得られる。該テレビカメラは大口径レンズや大面積逼
像素子を必要とせず、特殊装置を必要とせず、従来型の
テレビカメラに前述の附加回路を設けた構成にて、高速
シャッターによる通常楊影からスローシャッターによる
高感度撮影まで可能となる。このテレビカメラは特にカ
メラ一体型ＶＴＲに用いて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をカメラ一体型ＶＴＲに用いた実施例で
、点線部は従来例に比べて新たに附加された部分である
。第２図はタイミング図を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 露光時間を制御可能な撮像素子と、該撮像素子の出力を
   受けて１フィールド又は１フレーム分の映像信号を記憶
   する記憶装置とを有し、前記撮像素子により複数フィー
   ルド期間連続した露光動作が行われている間は前記記憶
   装置よりの同一の映像信号を出力するように構成された
   テレビカメラ装置。