JPH0537844A - ビデオカメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 映像方式ＡＦ機能とスローシャッター機能を
用いた高感度機能の両機能を有するビデオカメラ装置に
関するものであり、両機能を同時に動作させることがで
きるビデオカメラ装置を提供することを目的とする。 【構成】 スローシャッター機能動作モード選択時に
は、スローシャッター制御回路１０５は撮像素子駆動回
路１０３を制御してスローシャッター機能を動作させる
と同時にＡＦ制御回路１１５に制御信号を出力し、ＡＦ
制御回路１１５は、この制御信号に基づいて、ＡＦ検波
回路１１４より出力される信号のうち有効な信号を判別
して取り込み、その信号より得られる焦点電圧が最大と
なるようフォーカシングレンズを駆動するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオートフォーカス手段を
有するビデオカメラ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲ一体型ビデオカメラ装置は
急速に普及が進み、その基本機能であるオートフォーカ
ス（以下、ＡＦと略す）の性能向上は重要な課題であ
る。ＡＦの方式はアクティブ方式とパッシブ方式に大別
され、それぞれ種々の方式が実用化されているが、近年
では、ビデオカメラ装置の小形軽量化，高画質化及びズ
ームレンズの高倍率化が進むにつれて、パッシブ方式の
内で、特別な光学系を必要とせず、映像信号から直接焦
点情報を取り出し、高精度の焦点調節を行なう映像方式
ＡＦが主流となりつつある。

【０００３】一方、ビデオカメラ装置の重要な性能の一
つに感度があり、その向上のために撮像素子の改善等が
なされてきたが、近年、デジタル回路技術の進歩と共に
ビデオカメラ装置の高機能化も進み、有効な高感度機能
として、スローシャッター機能によって撮像素子の光電
変換および電荷蓄積の時間を通常よりも長くせしめて映
像信号を出力させ、さらにその映像信号を、フィールド
メモリ等を用いて通常のフィールド数の映像信号に変換
して出力することにより高感度化を実現する機能が搭載
されるようになってきた。

【０００４】以下に、これら映像方式ＡＦ機能と、スロ
ーシャッター機能を用いた高感度機能の両方を搭載する
ビデオカメラ装置の従来例について説明する。

【０００５】図４は従来の映像方式ＡＦ機能とスローシ
ャッター機能を用いた高感度機能の両方を搭載するビデ
オカメラ装置のブロック図を示すものである。図４にお
いて、４０１は撮像レンズ、４０２は撮像素子、４０３
は撮像素子駆動回路、４０４は通常動作モードとスロー
シャッター機能動作モードのどちらかを選択する選択回
路、４０５は選択回路４０４の出力に基づいて撮像素子
駆動回路４０３を制御するスローシャッター制御回路、
４０６は同期信号発生回路、４０７は撮像素子４０２か
ら出力される信号を処理して所定の信号を得る信号処理
回路、４０８は信号処理回路４０７から出力される信号
をアナログからデジタルに変換するＡＤ変換器、４０９
はＡＤ変換器４０８の出力信号を１フィールド分記憶す
るフィールドメモリを含み、さらにスローシャッター制
御回路４０５の出力に基づいて、記憶した信号を出力す
るか、ＡＤ変換器４０８の出力信号をそのままバイパス
して出力するかを切り換える機能を有するメモリ回路、
４１０はメモリ回路４０９の出力信号をデジタルからア
ナログに変換するＤＡ変換器、４１１は信号処理回路４
０７の途中から出力される映像信号の高周波数成分を通
過させるバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと略す）、
４１２はＢＰＦ４１１から出力される信号をアナログか
らデジタルに変換するＡＤ変換器、４１３はＡＤ変換器
４１２から出力される信号に対して、合焦させるべき被
写体の領域に対応するゲートをかけ、その領域内の信号
のみを通過させるゲート回路、４１４はゲート回路４１
３から出力される信号を積算し映像信号の高周波成分の
量を示す信号を得るＡＦ検波回路、４１５はＡＦ検波回
路４１４より出力される信号から合焦に関する情報を
得、フォーカスモータの移動方向や駆動量等を演算して
ＡＦの制御を行なうＡＦ制御回路、４１６はＡＦ制御回
路４１５から出力される制御信号に基づいてフォーカス
モータを駆動するフォーカスモータ駆動回路、４１７は
フォーカシングレンズを駆動するフォーカスモータ、４
１８はオートフォーカスモードと手動フォーカスモード
のいずれかを選択しＡＦ制御回路４１５に出力する手動
フォーカス選択回路である。

【０００６】以上のように構成されたビデオカメラ装置
について、まずそのスローシャッター機能を用いた高感
度機能の動作について説明する。

【０００７】撮像素子４０２がＣＣＤである場合、撮像
素子駆動回路４０３は垂直及び水平転送に必要な各種の
クロックパルスやバイアス電圧を発生しＣＣＤの各端子
に印加しているが、さらにフォトダイオードに蓄積され
た電荷を、垂直ブランキング期間に一斉に垂直転送ＣＣ
Ｄに移動させるために、必要なタイミングパルス（以
下、チャージパルスと称する）を垂直転送クロックパル
スに重畳している。このチャージパルスが重畳されない
とフォートダイオードには光電変換された電荷が蓄積さ
れ続ける。スローシャッター機能は、このことを利用
し、チャージパルスを重畳する間隔を制御することによ
って光電変換および電荷蓄積の時間を通常よりも長くす
る。実際にはスローシャッター制御回路４０５から出力
されるチャージ制御パルスのレベルによって、チャージ
パルスを垂直転送クロックパルスに重畳するか否かを決
定する論理回路を構成することによって実現している。

【０００８】その動作の様子を図５を用いて説明する。
図５はスローシャッター機能の動作を示すタイミング図
である。図５（ａ）は通常モードの場合を示す。チャー
ジ制御パルスのレベルが“Ｈ”の時にはチャージパルス
を垂直転送クロックパルスに重畳するように構成されて
おり、図のようにチャージ制御パルスを常に“Ｈ”にす
ることによって毎Ｖチャージパルスが重畳され、従って
ＣＣＤからは毎フィールド連続して映像信号が出力され
る。

【０００９】図５（ｂ）はスローシャッター機能動作モ
ードの場合を示す。図のようにチャージ制御パルスを４
Ｖに１回の周期で１Ｖ期間だけ“Ｈ”にすると、チャー
ジパルスも４Ｖに１回だけ垂直転送クロックパルスに重
畳されるようになるため、ＣＣＤの光電変換および電荷
蓄積の時間は４Ｖとなり、その出力も４フィールドに１
回だけ有効な映像信号となり、他のフィールドは無効な
信号となる。また、この有効な映像信号は光電変換およ
び電荷蓄積の時間が通常の４倍であるため、等価的に４
倍の感度を有していることになる。図ではチャージ制御
パルスの周期を４Ｖとしたが、この周期を変えることに
よって、ＣＣＤの光電変換および電荷蓄積の時間を変え
ることができる。

【００１０】以上がスローシャッター機能の動作の説明
であるが、このままでは映像信号は不正規であり、無効
なフィールドを含んでいるため、有効な信号に置き換え
る必要がある。図４のメモリ回路４０９が置き換えを行
なう。スローシャッター制御回路４０５より前述のチャ
ージ制御パルスをメモリ回路４０９に出力し、メモリ回
路４０９では、チャージ制御パルスのレベルが“Ｈ”の
フィールド期間はＡＤは変換器４０８の出力信号をフィ
ールドメモリに記憶すると同時に、そのままバイパスし
て出力するようにし、また、チャージ制御パルスのレベ
ルが“Ｌ”のフィールド期間中はフィールドメモリに記
憶した信号を毎フィールド繰り返し出力するようにし
て、無効なフィールドを有効なフィールドで置き換えて
いる。以上、スローシャッター機能を用いた高感度機能
の動作について説明した。

【００１１】次に、図４のように構成されたビデオカメ
ラ装置について、そのＡＦ機能の動作について説明す
る。

【００１２】映像方式ＡＦは、撮像素子から得られる映
像信号を利用してＡＦ動作を行なうものである。撮像レ
ンズは撮像画像に対してローパスフィルタ特性を示し、
レンズがデフォーカスすることは、そのフィルタの遮断
周波数が、低域側に移ることに対応する。このことによ
り、映像信号の高周波成分の量（以下、焦点電圧と称す
る）は、撮影時の焦点調節の度合に対応したものとなっ
ている。すなわち、焦点電圧は、合焦点で最大値を示
し、レンズがデフォーカスするに従い、減少していく特
性を示す。この焦点電圧の特性と映像方式ＡＦの動作を
図６を用いて説明する。

【００１３】図６は映像方式ＡＦの原理図である。同図
において横軸はレンズのデフォーカス量を表わすフォー
カスレンズ位置、縦軸は焦点電圧を示す。フォーカスレ
ンズ位置に対して焦点電圧が描く曲線を山登り曲線と呼
ぶ。レンズを駆動し、焦点電圧が最大となる点まで、こ
の山登り曲線を登っていくことにより、焦点調節が行な
える。この山登り方式のＡＦでは、レンズが停止してい
る状態では、山の頂上の方向がわからないために、次の
方法により方向検出を行なっている。まずレンズを動か
してみて、その結果生じた焦点電圧の変化から、レンズ
の駆動方向を知る試行法である。すなわち、まずレンズ
を任意の方向に起動して焦点電圧を測定し、焦点電圧が
増加すればそのままレンズの駆動方向とし、減少すれば
その逆方向をレンズの駆動方向とする方法である。図中
デフォーカス状態にある位置Ａ点で、前述の方法により
レンズの駆動方向を求め、山の頂上に向けてレンズを駆
動する。山登り曲線の頂上Ｃ点を越えると焦点電圧は逆
に減少し始めるので、これをＢ点で検出した後レンズを
逆方向に駆動してＣ点近傍に止める。

【００１４】すなわち図４においては、ＡＦ制御回路４
１５は、まず、ＡＦ動作を起動させてモータ駆動回路を
制御し、試行法により山の頂上の方向を検出して、山登
りを開始する。次に、検波回路４１４より得られる焦点
電圧の変化から山の頂上を検出し、山の頂上までフォー
カシングレンズを戻して停止させる。フォーカシングレ
ンズを停止した後は、被写体の動きを、レンズの状態，
映像信号や焦点電圧の変動等で監視し、必要に応じて再
び起動に戻る。

【００１５】通常、映像方式ＡＦは、合焦速度の高速化
と合焦精度の高精度化をはかるために焦点電圧を毎Ｖ監
視する必要があり、検波回路４１４はＶ周期で検波し毎
ＶＡＦ制御回路に出力している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、これら映像方式ＡＦ機能とスローシャ
ッター機能を用いた高感度機能の両方を搭載することは
あっても、両機能を同時に動作させることは困難である
といった問題点を有していた。その理由は、高感度機能
動作時に無効なフィールドを有効なフィールドで置き換
えるメモリ回路等は、デジタル回路で構成されるため、
その回路やＡ／Ｄ変換器等のビット数を節約する都合
上、一般にガンマ処理等の非線形処理を施した後の映像
信号をＡ／Ｄ変換して処理しているのに対し、ＡＦ回路
は、より大きな高周波数成分を取り出す必要上、一般に
ガンマ処理等の非線形処理を施される前の映像信号を入
力するので、スローシャッター機能動作モード時には、
ＡＦ回路には通常の有効な映像信号以外に無効な映像信
号が入力されるからである。

【００１７】すなわち、ＡＦ制御回路には通常の有効な
映像信号以外に無効な映像信号によって得られた焦点電
圧が入力されるために、通常の信号処理では正規の処理
ができないことによる。このため、映像方式ＡＦ機能と
スローシャッター機能を用いた高感度機能の両方を搭載
する従来のビデオカメラ装置では、選択回路によってス
ローシャッター機能動作モードが選択されたときには、
ＡＦ制御回路は、手動フォーカス選択回路によって選択
されたモードの如何によらず、強制的に手動フォーカス
モードに切り換えるといった方法がとられていた。

【００１８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、映像方式ＡＦ機能とスローシャッター機能を用いた
高感度機能の両方を搭載するとともに、両機能を同時に
動作させることが可能なビデオカメラ装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のビデオカメラ装置は、被写体からの光を光学
的に結像させる光学部と、光学部によって結像された光
学像を光電変換して映像信号を出力する撮像素子と、ス
ローシャッター機能を有する撮像素子駆動回路と、撮像
方式オートフォーカス手段と、通常動作モードとスロー
シャッター機能動作モードのどちらかを選択する選択回
路と、前記選択回路の出力に基づいて前記撮像素子駆動
回路および前記映像方式オートフォーカス手段を制御す
るスローシャッター制御回路とを含む構成を有してい
る。

【００２０】

【作用】この構成によって、スローシャッター機能動作
モード時には映像方式オートフォーカス手段は、スロー
シャッター制御回路より出力される制御信号に基づいて
判別される有効な映像信号のみを用い、その映像信号中
の高周波数成分のレベルが最大となるようフォーカシン
グレンズを駆動するようにしたことにより、映像方式Ａ
Ｆ機能とスローシャッター機能を用いた高感度機能の両
機能を同時に動作させることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００２２】図１は本実施例におけるビデオカメラ装置
のブロック図である。同図において、１０１は撮像レン
ズ、１０２は撮像素子、１０３は撮像素子駆動回路、１
０４は通常動作モードとスローシャッター機能動作モー
ドのどちらかを選択する選択回路、１０５は選択回路１
０４の出力に基づいて撮像素子駆動回路１０３およびＡ
Ｆ制御回路１１５を制御するスローシャッター制御回
路、１０６は同期信号発生回路、１０７は撮像素子１０
２から出力される信号を処理して所定の信号を得る信号
処理回路、１０８は信号処理回路１０７から出力される
信号をアナログからデジタルに変換するＡＤ変換器、１
０９はＡＤ変換器１０８の出力信号を１フィールド分記
憶するフィールドメモリを含み、さらにスローシャッタ
ー制御回路１０５の出力に基づいて、記憶した信号を出
力するか、ＡＤ変換器１０８の出力信号をそのままバイ
パスして出力するかを切り換える機能を有するメモリ回
路、１１０はメモリ回路１０９の出力信号をデジタルか
らアナログに変換するＤＡ変換器、１１１は信号処理回
路１０７の途中から出力される映像信号の高周波成分を
通過させるバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと略
す）、１１２はＢＰＦ１１１から出力される信号をアナ
ログからデジタルに変換するＡＤ変換器、１１３はＡＤ
変換器１１２から出力される信号に対して、合焦させる
べき被写体の領域に対応するゲートをかけ、その領域内
の信号のみを通過させるゲート回路、１１４はゲート回
路１１３から出力される信号を積算し映像信号の高周波
成分の量を示す信号を得るＡＦ検波回路、１１５はスロ
ーシャッター制御回路１０５の出力に基づいて、ＡＦ検
波回路１１４より出力される信号のうち有効な信号を判
別し、その信号から合焦に関する情報を得、フォーカス
モータの移動方向や駆動量等を演算してＡＦの制御を行
なうＡＦ制御回路、１１６はＡＦ制御回路１１５から出
力される制御信号に基づいてフォーカスモータを駆動す
るフォーカスモータ駆動回路、１１７はフォーカシング
レンズを駆動するフォーカスモータ、１１８はオートフ
ォーカスモードと手動フォーカスモードのいずれかを選
択しＡＦ制御回路１１５に出力する手動フォーカス選択
回路である。

【００２３】以上のように構成されたビデオカメラ装置
において、映像方式ＡＦ機能およびスローシャッター機
能を用いた高感度機能の個々の基本動作は従来例で説明
したものと同様である。

【００２４】異なる点は、スローシャッター制御回路１
０５からＡＦ制御回路１１５に制御信号を出力し、スロ
ーシャッター機能動作モード時にはＡＦ制御回路１１５
は、この制御信号に基づいて、ＡＦ検波回路１１４より
出力される信号のうち有効な信号を判別して取り込み、
その信号より得られる焦点電圧が最大となるようフォー
カシングレンズを駆動するようにしたことである。

【００２５】具体的には、スローシャッター制御回路１
０５から出力されるチャージ制御パルスをＡＦ制御パル
スとし、そのレベルによって、ＡＦ制御回路１１５はＡ
Ｆ検波回路１１４より出力される信号を取り込むか否か
を決定するように構成する。

【００２６】図２を用いてその動作を説明する。図２は
スローシャッター機能および映像方式ＡＦ機能の動作を
示すタイミング図である。図２（ａ）は通常モードの場
合を示す。チャージ制御パルスのレベルが“Ｈ”の時に
はチャージパルスを垂直転送クロックパルスに重畳する
ように構成されており、図のようにチャージ制御パルス
を常に“Ｈ”にすることによって毎Ｖチャージパルスが
重畳され、従ってＣＣＤからは毎フィールド連続して映
像信号が出力される。また、チャージ制御パルスのレベ
ルが“Ｈ”の時には、ＡＦ制御回路は、ゲート回路が閉
じ検波回路の積算が終了した時点で検波回路より出力さ
れる信号を取り込むよう構成されており、通常モードの
場合には毎フィールド連続して信号を取り込み演算等の
処理を行なう。図中の波形は信号を取り込むタイミング
を示す。

【００２７】図２（ｂ）はスローシャッター機能動作モ
ードの場合を示す。図のようにチャージ制御パルスを４
Ｖに１回の周期で１Ｖ期間だけ“Ｈ”にすると、チャー
ジパルスも４Ｖに１回だけ垂直転送クロックパルスに重
畳されるようになるため、ＣＣＤの光電変換および電荷
蓄積の時間は４Ｖとなり、その出力も４フィールドに１
回だけ有効な映像信号となり、他のフィールドは無効な
信号となる。また、ＡＦ制御回路も同様に４フィールド
に１回だけ有効な信号を取り込み演算等の処理を行な
う。図中の波形は信号を取り込むタイミングを示す。

【００２８】次に、スローシャッター機能動作モード時
のフォーカシングレンズの駆動速度の制御について説明
する。上記のように、スローシャッター機能動作モード
時には、ＡＦ制御回路に検波回路出力信号を取り込む周
期は、通常モードに比べて長くなるため、フォーカシン
グレンズの駆動速度を通常モードのままの速度にしてお
くと合焦精度が低下する可能性がある。従って、スロー
シャッターの周期に応じてフォーカシングレンズの駆動
速度を遅くする必要がある。

【００２９】本発明の実施例では、ＡＦ制御回路は、合
焦位置近傍において、フォーカシングレンズの平均駆動
速度を遅くするようにモータ駆動回路を制御している。
フォーカシングレンズの平均駆動速度の制御方法を図３
に示す。まず、合焦位置近傍であるか否かを判別するた
めに、焦点電圧を監視し、設定したスレッシホルド電圧
Ｖ１以上の時には、合焦位置近傍であると判断する。通
常モードにおいても合焦位置近傍ではフォーカシングレ
ンズの平均駆動速度を遅くするように制御するが、スロ
ーシャッター機能動作モード時にはさらに遅くする。本
実施例によれば合焦位置近傍でのみフォーカシングレン
ズの平均駆動速度を遅くするので総合的な合焦速度があ
まり遅くならないようにすることができる。

【００３０】以上のように本実施例によれば、スローシ
ャッター制御回路からＡＦ制御回路に制御信号を出力
し、スローシャッター機能動作モード時にはＡＦ制御回
路は、この制御信号に基づいて、ＡＦ検波回路より出力
される信号のうち有効な信号を判別して取り込み、その
信号より得られる焦点電圧が最大となるようフォーカシ
ングレンズを駆動するようにしたことにより、スローシ
ャッター機能動作モード時においても映像方式ＡＦを動
作させることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明は、被写体からの光
を光学的に結像させる光学部と、光学部によって結像さ
れた光学像を光電変換して映像信号を出力する撮像素子
と、スローシャッター機能を有する撮像素子駆動回路
と、撮像方式オートフォーカス手段と、通常動作モード
とスローシャッター機能動作モードのどちらかを選択す
る選択回路と、選択回路の出力に基づいて撮像素子駆動
回路および映像方式オートフォーカス手段を制御するス
ローシャッター制御回路とを設け、スローシャッター機
能動作モード時には映像方式オートフォーカス手段は、
スローシャッター制御回路より出力される制御信号に基
づいて判別される有効な映像信号のみを用い、その映像
信号中の高周波数成分のレベルが最大となるようフォー
カシングレンズを駆動するようにしたことにより、映像
方式ＡＦ機能とスローシャッター機能を用いた高感度機
能の両機能を同時に動作させることができる優れたビデ
オカメラ装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるビデオカメラ装置の
ブロック図

【図２】同一実施例におけるスローシャッター機能およ
び映像方式ＡＦ機能の動作を示すタイミング図

【図３】同一実施例におけるフォーカシングレンズの平
均駆動速度の制御方法を示す動作原理図

【図４】従来のビデオカメラ装置のブロック図

【図５】従来のスローシャッター機能の動作を示すタイ
ミング図

【図６】従来の映像方式ＡＦ機能の動作原理図

【符号の説明】

１０１ 撮像レンズ １０２ 撮像素子 １０３ 撮像素子駆動回路 １０４ 選択回路 １０５ スローシャッター制御回路 １０６ 同期信号発生回路 １０７ 信号処理回路 １０８ ＡＤ変換器 １０９ メモリ回路 １１０ ＤＡ変換器 １１１ ＢＰＦ １１２ ＡＤ変換器 １１３ ゲート回路 １１４ ＡＦ検波回路 １１５ ＡＦ制御回路 １１６ フォーカスモータ駆動回路 １１７ フォーカスモータ １１８ 手動フォーカス選択回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体からの光を光学的に結像させる光学
   部と、前記光学部によって結像された光学像を光電変換
   して映像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子の光
   電変換および電荷蓄積の時間を通常よりも長くせしめて
   映像信号を出力させるスローシャッター機能とを有する
   撮像素子駆動回路と、前記撮像素子より得られる映像信
   号中の高周波数成分のレベルが最大となるようフォーカ
   シングレンズを駆動して自動的に焦点整合する映像方式
   オートフォーカス手段と、通常動作モードとスローシャ
   ッター機能動作モードのどちらかを選択する選択回路
   と、前記選択回路の出力に基づいて前記撮像素子駆動回
   路および前記映像方式オートフォーカス手段を制御する
   スローシャッター制御回路とを有し、スローシャッター
   機能動作モード時には前記映像方式オートフォーカス手
   段は、前記スローシャッター制御回路より出力される制
   御信号に基づいて判別される有効な映像信号のみを用
   い、その映像信号中の高周波数成分のレベルが最大とな
   るようフォーカシングレンズを駆動するようにしたこと
   を特徴とするビデオカメラ装置。
2. 【請求項２】スローシャッター機能動作モード時には映
   像方式オートフォーカス手段は、少なくとも合焦位置近
   傍においては通常よりもフォーカシングレンズの駆動速
   度が平均して遅くなるよう制御するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載のビデオカメラ装置。