JPH0531351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はエレクトロクロミツク素子を用いた
撮像装置に関する。

ビジコン、CCD等を用いた小型ビデオカメラ
等の撮像装置の関発は、周辺技術の確立も手伝
い、著しく進歩し、実用の域に達している。これ
らビデオカメラは、主に使い易さを目的とされて
開発されている。スチルカメラでもそうであつた
ようにビデオカメラにおいてもレンズの絞り操作
は、良好の画像を得るためには、不可欠の要素で
ある。この操作を使用者が手動で行う場合、情景
の明かるさを何らかの形で表示して知らせない
と、最適絞りで撮影を行うことは極めて難しい
し、情景の明かるさに応じて逐次手動操作するこ
とは、ピント合せ、ズーム操作など他の動作との
関連を考えると事実上不可能に近くとても簡便で
あると云い難い。そこで通常は、この絞り操作を
手動ではなく、たとえば情景の映像信号の平均値
を一定に保つ様に絞りを制御する様なフイードバ
ツクループを用いて自動的に行つている。第１図
は、その基本的構成を示す。第１図において被写
体１０１の像はレンズ１０２を通り、絞り１０３
を通つて撮像素子１０４に結像し電気信号に変換
され、増幅器１０５で増幅されて、信号処理回路
１０６を通つてたとえばNTSC信号出力１０７と
なる。また映像信号の内、輝度信号に相当する分
は、絞り制御回路１０８に入つて増幅器１０５の
出力の平均映像レベルが一定となる様に絞り１０
３を制御する。絞り装置は、通常第２図に示す様
な遮光性を持つた金属、プラスチツク等の薄板で
作られた多葉の羽根状を呈した様なものでできて
おり、これとソレノイド等を組み合わせて羽根を
動かして、中心部の開口を機械的に変化させて通
過光量を制御している。このためレンズには絞り
装置としての機構が必ず必要であつた。この形の
絞り装置はスチルカメラにおいて非常に長年にわ
たつて使用されてきたものであるが、ビデオカメ
ラにおいては、スチルカメラと異り、常に情景に
応じて機械的に動く必要があり、支点部分羽根の
重なり部分での摩擦等の問題、接触部分での材料
の摩耗による粉の発生、可動部分の慣性による応
答遅れ、経時変化による応答特性の変化、駆動電
力が比較的大きいといつた問題、形状、重量が嵩
む、機械部分が故障しやすいといつた問題、先の
応答遅れのためにフイードバツクループの安定性
を保つことが難しいといつた様々の問題をもつて
いる。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、問題
となる可動部分を含まず、長寿命、小型低消費電
力で衝撃に強い絞り装置を有するビデオカメラを
与えることを目的とする。

以下本発明の実施例を図を参照しながら説明す
る。第３図は本発明の基本的構成を示すブロツク
図である。被写体１０１の像は、レンズ１０２を
通り、エレクトロクロミツクフイルタ３０１を通
つて撮像素子１０４に結像する。撮像素子１０４
で電気に変換された映像信号は増幅器１０５で増
幅され、信号処理回路１０６によつてたとえば
NTSC信号出力１０７として導出される。また増
幅器１０５により増幅された映像信号の一部はエ
レクトロクロミツクフイルタ制御回路３０２に導
かれる。ここでいうエレクトロクロミツクフイル
タとは、特開昭56−4679号公報に記載された固体
型のものを云う。これは、たとえば第４図の様な
断面構造を有するガラス薄膜４０６上に透明電極
４０１，４０５と絶縁層４０３を介して形成され
た２つの発色層を有した固体素子であり、電極に
電圧４０７を印加することにより第１、第２の発
色層４０４，４０２が各々酸化と還元により同時
発色もしくは同時消色して第５図に示す様な透過
特性を示す。電極間は見掛上、コンデンサとなつ
ており、発色の程度は、電圧印加時に注入された
電荷量で決まり、発所の状態は、次に外部から電
荷を加える或いは減らさない限り保持される。従
つてパルス状に駆動してやればよい。応答速度も
全コントラスト変化に際し、数10ｍｓと機械式よ
り速く、応答形式も、１次の遅れ応答であつて、
フイードバツクループ内に組み入れても安定性を
保つ易い。そしてエレクトロクロミツクフイルタ
制御回路３０２は、増幅器１０５の平均映像レベ
ルを参照電圧と比較し、一致している場合は出力
３０３を充分高インピーダンスにし、その差が高
の時は、たとえば正のパルスを出力して発色さ
せ、透過率を下げ、低の時は負のパルスを出力
し、減色させて透過率を上げることにより、撮像
素子１０４への入射光量を自動調節して常に最適
の光量を保つ。この時、撮像素子駆動回路３０４
からはたとえば垂直同期パルスを印加パルスとし
て用いることができるので、新規にパルス発生器
を作らなくて良い。

第６図は本発明をCCD単板式カラーカメラに
応用した例である。レンズ６０１から入つた光は
エレクトロクロミツクフイルタによる絞り装置６
０２を通り、CCD６０３に結像する。CCD６０
３は、たとえば第７図に示す様な色フイルタを具
備しており、被写体像は３原色成分に分けられ
る。CCDの出力は、増幅器６０４で増幅され、
色分離プロセス処理回路６０５〜６０７により
各々緑(G)、赤(R)、青(B)の３原色信号に分離され、
プロセス増幅されて、マトリクス回路６１８、カ
ラーエンコーダ６２０回路によりNTSC信号６２
１に形成される。この時、色分離プロセス処理回
路６０５の中の直流クランプされた緑映像信号６
０８は積分回路６０９により平均値が得られる。
この映像信号の平均値は参照電圧Ａと比較され
る。積分器６０９の出力はアナログスイツチ６１
０によりエレクトロクロミツクフイルタ６０２の
一端に接続されている。エレクトロクロミツクフ
イルタの他端には、映像平均レベルを設定するた
めの電圧６１１が印加されている。アナログスイ
ツチ６１０には、CCD駆動パルスと同期信号の
発生を行うドライブ回路６１２から得られる垂直
同期パルス６１３が加えられている。第８図に
CCD駆動パルスと同期パルスの関係を示す。な
お、用いたCCDは、フオトゲート付きインタラ
イン転送方式CCDである。第８図ａは、テレビ
ジヨン信号の垂直帰線消去パルスを示す。その周
期８０１は、NTSC信号の場合、約16ｍｓであ
る。第８図ｂ，ｃは、第７図に示すCCDのフオ
トダイオード７０４で感光、蓄積した信号電荷を
垂直転送レジスターに転送するための読出しパル
スである。第８図ｂは、奇数フイールド、同図ｃ
は、偶数フイールドの読出しパルスである。この
動作は、フレーム蓄積モードの動作を示している
が、フイールド蓄積モードでも構わない。垂直転
送レジスターに転送された信号電荷は、第８図ｄ
の垂直転送パルスにより１水平走査線分ずつ転送
されてCCDの水平転送レジスターに転送される。
水平転送レジスターに転送された信号電荷は、第
８図ｅに示す水平転送パルスにより高速転送され
て第８図ｆに示すタイミングの映像信号として読
み出される。CCDには、第７図に示すように赤、
青、緑の色フイルタ７０１，７０２，７０３がフ
オトダイオード上に配列されているので、第８図
ｇ，ｈ，ｉに示すタイミングの映像信号として
赤、青、緑信号が得られる。この後、放送方式に
あつた信号処理が施されて、カラーテレビジヨン
信号となる。

エレクトロクロミツクフイルタの両端には、垂
直同期パルスの幅を持ち、参照電圧Ａと映像信号
の平均値の差の電圧を持つたパルス電圧が加わ
る。ここで上記差電圧が、大きい時、エレクトロ
クロミツクフイルタの透過率が下がり、逆に差電
圧が小さい時に透過率が上がる向きに接続されて
いると、エレクトロクロミツクフイルタは入射光
を自動的に制限して平均映像レベルを一定に保
つ。なお、本実施例において、エレクトロクロミ
ツクフイルタの制御信号として緑信号を用いた
が、マトリクス回路で合成した輝度信号を直流ク
ランプしたものを用いても良い。

この様にエレクトロクロミツクフイルタを用い
ることによりビデオカメラは機械部分を持たず
に、入射光量の自動調節を行うことができるの
で、高寿命、高信頼性、耐衝撃性の点で従来のも
のとは比較にならない程すぐれている。同時にビ
デオカメラでは垂直同期パルス、水平同期パルス
等色々なパルスが用いられているので、エレクト
ロクロミツクフイルタのパルス駆動のための特別
のパルス回路を必要としないですむ。エレクトロ
クロミツクフイルタはパルス駆動されることによ
り、極めて低消費電力となるので、カメラ全体の
消費電力が下がり、ポータブル用としての用途に
は最適である。

以上の実施例において、垂直ストライプフイル
タを用いたフオトゲートはインタライン転送
CCDを用いた単板式カラービデオカメラについ
て説明してきたが、他方式の色フイルタ、他方式
の固体撮像素子を用いたものでも良いし、固体撮
像素子に限らず、単管式、２管式、３管式、４管
式カラービデオカメラ、白黒ビデオカメラでも良
いことは言う迄もない。またエレクトロクロミツ
クフイルタの制御信号として、映像信号の画面全
体の平均レベルを用いて説明したがこれに限るこ
となく、たとえば、画面中央部付近のみの映像平
均値を用いても、画面の一部の映像平均値を用い
ても良い。

以上詳述してきた本発明によれば、機械式絞り
装置を用いることなく、撮像素子への入射光量を
あらかじめ設定した適正レベルに常に自動的に制
御することが可能となり、ビデオカメラの高信頼
化、小形軽量化、低消費電力化に大いに寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は機械式入射光量自動制御回路の構成を
示す図、第２図は機械式しぼり装置を示す図、第
３図は本発明による撮像装置の構成を示す図、第
４図はエレクトロクロミツクフイルタの説明図、
第５図はエレクトロクロミツクフイルタの印加電
圧対透過率の特性例を示す図、第６図は本発明の
第１の実施例を示す図、第７図は第６図に用いた
CCDと色フイルタの関係を示す図、第８図ａは
垂直同期信号、ｂ，ｃはCCDのフオトゲート信
号、ｄはCCDの垂直転送信号、ｅはCCDの水平
転送信号、ｆは水平転送信号の拡大図、ｇ，ｈ，
ｉは緑、赤、青分離信号を示す図である。 ２０１……機械絞りの閉じた状態図、２０２…
…機械式絞りの開いた状態図、３０１，６０２…
…エレクトロクロミツクフイルタ、４０８……ス
イツチ、４０９……発色側、４１０……消色側、
６１４……、被写体、６１５……色分離回路、６
１６……直流クランプ回路、６１７……プロセス
処理回路、６１８……低域フイルタ並びにマトリ
クス回路、６１９……NTSCエンコードに必要な
パルス信号群、６２０……NTSCエンコーダ、６
２１……NTSCと信号出力、７０１……緑ストラ
イプフイルタ、７０２……赤ストライプフイル
タ、７０３……青ストライプフイルタ、７０４…
…CCDの受光部、８０１……垂直走査期間、８
０２……水平走査期間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同期信号発生回路と、 撮像手段を駆動する駆動信号を生成する駆動信
   号発生回路と、 前記撮像手段と被写体との間に設けられたエレ
   クトロミツクフイルタと、 前記撮像手段から得られた映像信号のレベルを
   検出するレベル検出手段と、 このレベル検出手段の検出出力に基づき前記エ
   レクトロクロミツクフイルタを前記同期信号発生
   回路又は前記駆動信号発生回路で得られる信号を
   用いてパルス駆動して該エレクトロクロミツクフ
   イルタの透過率を制御するフイルタ駆動制御手段
   と を具備したことを特徴とする撮像装置。