JPH0281580A - フレームトランスファ形固体撮像素子を具えるテレビカメラ - 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） 本発明は受光部が光電変換と電荷転送とを兼ねるフレー
ムトランスファ形固体撮像素子を具えるテレビカメラに
関するものである。

（従来の技術） 上述したフレームトランスファ形固体撮像素子は構成が
簡単になるとともに駆動回路も簡単となるため、簡易な
テレビカメラとして広く用いられている。このようなフ
レームトランスファ形固体撮像素子（以下ＦＴＣＣＤと
略記する）においては、受光部が光電変換と電荷転送と
を兼ねているため、垂直転送期間中にも光を受光するよ
うにすると、垂直スミアが発生し、画質を低下させる欠
点がある。第８図はＦＴＣＣＤの機能的構成を示す線図
であり、受光部して蓄積された電荷を転送りロックパル
スにより高速でメモリ部Ｍへ転送し、さらに読み出しク
ロックパルスにより水平レジスタＲを経てメモリ部に記
憶されている信号電荷を読み出すようにしている。この
場合、信号電荷を受光部りからメモリ部Ｍへ転送する際
、画面中に強い光が当たっている部分があると、その部
分を通過する信号電荷にはこの光による偽信号が重畳さ
れて、垂直スミアが発生されることになる。今、第９図
において、受光部りの部分Ｌ１に強い光が当たっている
と、メモリ部Ｍ内のその部分に対応する部分Ｍ、の上側
に発生されるスミアは現フレーム転送時に発生されたも
のであり、下側に発生されるものは前フレームの転送時
に発生されたものである。

（発明が解決しようとする課題） 上述したようにフレームトランスファ形ＣＣＤを用いる
と、信号電荷の転送時にスミアが発生し、画質の低下を
招くが、このスミアを無くすためには転送時に受光部に
光が入射しないようにすればよい。このような観点から
、カメラユニットの入射窓の位置に回転円板等によるメ
カニカルシャッタを設け、ＣＣＤにおいて信号電荷を垂
直転送する期間は遮光する方法が採られている。しかし
、このような解決策では、メカニルシャッタをカメラユ
ニットの入射窓の近傍の収束光路内に配置しているため
防振、防塵、ケラレに対する配慮などメカニカルシャッ
タに高度な精度が要求される欠点がある。また、カメラ
ユニット内部に特別なメカニカルシャッタ機構を設ける
ため小型、軽量化に適していないという欠点もある。

本発明の目的は、上述した欠点を除去し、カメラユニッ
ト内にメカニカルシャッタ等の機械的可動部を設ける必
要がなく、したがって、防振、防塵、ケラレ等の問題が
生ずることなくスミアを除去することができ、しかも電
子シャッタとしての機能をも有するようにしたテレビカ
メラを提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明によるフレームトランスファ形固体撮像素子を具
えるテレビカメラは、撮像すべき物体の光学像を形成す
るレンズ系および電気的に制御可能なアイリス機構を有
するレンズユニットと、前記レンズ系によって形成され
る物体の光学像を受光して電気信号に変換するフレーム
トランスファ形固体撮像素子およびこの固体撮像素子を
駆動する駆動回路を有するカメラユニットとを具え、前
記アイリス機構を前記駆動回路の動作と同期して制御す
るように構成したことを特徴とするものである。

（作　用） 上述したフレームトランスファ形固体撮像素子を具える
本発明のテレビカメラによれば、レンズユニットに設け
た電気的に制御可能なアイリス機構を固体撮像素子の駆
動と同期して制御することにより信号電荷の転送中アイ
リス機構をクローズしてＦＴＣＣＤの受光部に光が入射
しないようにするため、シャッタと同様の機能を果たす
ことになり垂直スミアの発生を阻止することができる。

また、アイリス機構のクローズ期間を任意に制御して光
電荷蓄積時間を調整することができ、電子シャッタと同
様の機能が果たされることになり、動きの速い被写体に
対しても鮮明でブレの少ない映像を得ることができる。

（実施例） 第１図は本発明によるフレームトランスファ形固体撮像
素子を具えるテレビカメラの一実施例の構成を示すもの
である。レンズユニット１には、被写体２の光学像を形
成するレンズ系３と、このレンズ系を透過する光の光量
を調整するアイリス４と、このアイリスを駆動するアイ
リスドライブ回路５とを設ける。また、カメラユニット
１１には、レンズ系３によって形成される被写体２の光
学像を受光するフレームトランスファ形ＣＣＤ　（ＦＴ
ＣＣＤ）１２と、このＦＴＣＣＤの出力映像信号を処理
する信号処理回路１３と、この信号処理回路から出力さ
れる映像信号を増幅する映像出力回路１４と、ＦＴＣＣ
Ｄを駆動するＣＣＤドライブ回路１５と、信号処理回路
１３から出力される映像信号を受けてアイリス制御信号
を出力する反転増幅器を具えるアイリス制御回路１６と
を設ける。本発明においては、レンズユニット１のアイ
リス４にシャッタ機能を持たせるために、アイリスクロ
ーズ電圧発生回路１７を設けてアイリスクローズ電圧を
発生させ、これをスイッチ回路１８を介してレンズユニ
ット１のアイリスドライブ回路５に選択的に印加できる
ようにする。このためにＣＣＤドライブ回路１５から垂
直転送パルスをスイッチ回路１８に供給し、垂直転送期
間中はアイリスクローズ電圧をスイッチ回路１８を介し
てアイリスドライブ回路５に印加するようにし、それ以
外の期間は映像信号のレベルに対応したアイリス制御回
路１６からのアイリス制御電圧をスイッチ回路を介して
アイリスドライブ回路に印加するようにする。

第２図Ａ−Ｃは信号処理回路１３から出力される映像信
号、ＣＣＤドライブ回路１５から出力される垂直転送パ
ルス、およびスイッチ回路１８からアイリスドライブ回
路５に供給されるアイリス制御電圧をそれぞれ示す信号
波形図である。上述したように、垂直転送パルスがＣＣ
Ｄドライブ回路１５からＦＴＣＣＤ１２へ供給される垂
直転送期間中はアイリスクローズ電圧発生回路１７から
発生されるアイリスクローズ電圧がアイリスドライブ回
路５に印加され、アイリス４は閉じられ、したがってＦ
ＴＣＣＤには光は入射せず、垂直スミアは発生しない。

一方、光電荷の蓄積期間中は、アイリス制御回路１６か
ら出力され、映像信号のレベルに応じた振幅を有するア
イリス制御電圧がアイリスドライブ回路５に印加され、
アイリス４の透過光量は入射光の強さに応じて調整され
ることになる。

第３図は本発明によるテレビカメラの他の実施例の構成
を示すものであり、前例と同じ部分には同じ符号を付け
て示した。前例では、アイリス制御回路１６をカメラユ
ニット１１に設け、このアイリス制御回路およびアイリ
スクローズ電圧発生回路の出力電圧をスイッチ回路１８
により切換選択してレンズユニット１に設けたアイリス
ドライブ回路５に印加するようにしたが、本例ではアイ
リス制御回路１６をレンズユニット１に設け、映像処理
回路１３から出力される映像信号およびアイリスクロー
ズ電圧発生回路１７から出力されるアイリスクローズ電
圧をスイッチ１８を介して選択してアイリス制御回路１
６へ印加できるようにする。その他の構成は前例と同様
であり、その動作も同じであるから説明は省略する。

上述した実施例においては、ＣＣＤドライブ回路１５か
ら出力される垂直転送パルスをスイッチ回路１８に供給
して垂直転送中アイリス４を閉じるようにしたが、第４
図Ａおよび已に示すように垂直転送は垂直ブランキング
期間内に行われるため、垂直転送パルスの代わりに垂直
ブランキングパルスをスイッチ回路１８に供給し、垂直
ブラキング期間中アイリスを閉じるようにしてもよい。

本発明のテレビカメラによれば、上述したアイリス制御
を利用して電子シャッタ機構を持たないＦＴＣＣＤを用
いる場合にも電子シャッタ機能を持たせることができる
。次に、このことについて説明する。第５図Ａは光電荷
蓄積期間をほぼ１フイ一ルド期間としたときの垂直転送
パルスＦｉＩ　Ｐ２の発生タイミングを示すものである
。ＮＴＳＣ方式を採用した場合には、１フイ一ルド期間
は１／６０秒であり、はぼこの期間全体に亘って光電荷
の蓄積を行っている。上述したように垂直転送パルスＰ
ｌ＋Ｐ２が発生されている期間中はアイリス４は閉じら
れるので、垂直スミアの発生はない。一方、被写体の動
きが速いものに対しては、第５図已に示すように１フイ
一ルド期間内の任意の瞬時に追加の垂直転送パルスＰ３
を発生させ、１フイ一ルド期間よりも短い光蓄積時間を
任意に設定することができる。この場合、垂直転送期間
にも光電荷の蓄積が行われると垂直スミアが発生する。

一般に光電荷蓄積期間を短くすると、垂直転送に要する
時間は変わらないため相対的にスミア量は増大してしま
う。そこで、本発明においては、第５図Ｃに示すように
垂直転送パルスＰ、からＰ３までの期間中もアイリスを
クローズするようにするので、スミアは無くなるととも
に動きの速い被写体に対してもブレの少ない高品位の画
像を得ることができる。

第６図Ａ−Ｃは本発明のテレビカメラに用いるのに好適
なアイリスの一実施例を示すものである。

本例のアイリスは同心円状に配列した複数の液晶領域２
１＾〜２１Ｂを有する第１の液晶パネル２１と、同じく
同心円状に配列した複数の液晶領域２２Ａ〜２２Ｄを有
する第２の液晶パネル２２とを、光の進行方向に見て前
後に配列した構造とする。この場合、第１の液晶パネル
２１の順次の液晶領域の境界と第２の液晶パネル２２の
順次の液晶領域の境界とが互いにずれるように構成しで
ある。これらの液晶領域に設けた透明電極間に駆動電圧
を印加すると液晶は光を透過し得る状態となり、電圧を
印加しないと光を遮光する状態となる。第７図は第１液
晶パネル２１の中央の液晶領域２１Ａおよび第２液晶パ
ネル２２の中央の液晶領域２２Ａに駆動電圧を印加し、
その他の液晶領域には電圧を印加しない場合の光の透過
状況を示すものであり、光は中央部分でのみ透過し、周
辺部分では透過しない。このようにして、第１および第
２の液晶パネル２１．２２の液晶領域を選択的に駆動す
ることによりアイリスの透過光量を詳細に制御すること
ができ、また総ての液晶領域を遮光状態とすることによ
りアイリスをクローズ状態とすることができる。

（発明の効果） 上述した本発明のテレビカメラによれば、垂直スミアを
除去するためにカメラユニット内にメカニカルシャッタ
等の可動部を設ける必要がないため、防振、防塵等の対
策が容易であり、小形軽壷化が可能となる。また、レン
ズ系から射出する光束の平行光路内に設けられているア
イリス機構を制御するものであるから、視野のケラレを
生じない。さらに、レンズユニットに設けられたアイリ
ス機構はカメラユニットから容易に制御できるので、動
きの速い被写体に対する光電荷蓄積時間を制御する電子
シャッタ機能を有効に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるテレビカメラの一実施例の構成を
示すブロック図、 第２図Ａ−Ｃは同じくその動作を説明するための信号波
形図、 第３図は本発明によるテレビカメラの他の実施例の構成
を示すブロック図、 第４図Ａ、　　Ｂおよび第５図Ａ−Ｃは本発明によるテ
レビカメラの他の実施例における動作を説明するための
信号波形図、 第６図Ａ−Ｃは本発明によるテレビカメラに用いるのに
好適なアイリスの構成を示す図、第７図は同じくその動
作状態を示す図、第８図はフレームトランスファ形ＣＣ
Ｄの機能的構成を示す線図、 第９図は同じくスミアの発生状況を示す線図である。 １・・・レンズユニット　　２・・・被写体３・・・レ
ンズ系　　　　　４・・・アイリス５・・・アイリスド
ライブ回路 １１・・・カメラユニット　　１２・・・ＣＣＤ１５・
・・ＣＣＤドライブ回路 １６・・・アイリス制御回路 １７・・・アイリスクローズ電圧発生回路１８・・・ス
イッチ回路 ２１、２２・・・液晶パネル 第１図 Ａ 第２図 Ｂ央イ１に４１号 −一−−−−−−−−−−−−−−−−アイリスオー７
ン第４図 第５図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、撮像すべき物体の光学像を形成するレンズ系および
   電気的に制御可能なアイリス機構を有するレンズユニッ
   トと、前記レンズ系によって形成される物体の光学像を
   受光して電気信号に変換するフレームトランスファ形固
   体撮像素子およびこの固体撮像素子を駆動する駆動回路
   を有するカメラユニットとを具え、前記アイリス機構を
   前記駆動回路の動作と同期して制御するように構成した
   ことを特徴とするフレームトランスファ形固体撮像素子
   を具えるテレビカメラ。 ２、前記アイリス機構が、同心円状に配置した複数の液
   晶領域を有する液晶パネルを具え、これら複数の液晶領
   域を各別に駆動して透過光量を制御し得るように構成し
   た請求項１記載のフレームトランスファ形固体撮像素子
   を具えるテレビカメラ。