JPH06233181A - ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 入射される光に応じて第１の電圧信号を生成
するための固体撮像素子１、固体撮像素子１に結合さ
れ、その第１の電圧信号のうち、予め決められた電圧レ
ベルを超える信号成分が抑圧された第２の電圧信号を生
成するための超高輝度抑圧回路７、超高輝度抑圧回路７
に結合され、その抑圧された第２の電圧信号に応じて、
露光量を調整するためのオートアイリスコントロール回
路６、超高輝度抑圧回路７に結合され、与えられた利得
に基づいてその抑圧された第２の電圧信号を増幅して第
３の電圧信号を得るためのＡＧＣ回路３を備えているビ
デオカメラ。 【効果】 超高輝度光が入射した場合に、目的とする被
写体が画面上のどこにあっても、その被写体を識別する
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子を有する
ビデオカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の白黒ビデオカメラの構成
を示す。固体撮像素子１は、光を受け取るための受光部
を有する。固体撮像素子１は、受光部に入射される光に
応じて、信号を出力する。

【０００３】図５は、固体撮像素子１に入射される光の
光量と固体撮像素子１から出力される電圧信号のレベル
との関係を示す。本明細書では、光量が飽和点以下の光
を「通常光」と呼び、光量が飽和点以上ブルーミング抑
圧設定レベル以下の光を「高輝度光」と呼び、光量がブ
ルーミング抑圧設定レベル以上の光を「超高輝度光」と
呼ぶ。図５に示されるように、固体撮像素子１から出力
される電圧信号のレベルは、光量に比例して増加する。
ただし、高輝度光及び超高輝度光の範囲における単位光
量あたりの電圧レベルの増分は、通常光の範囲における
単位光量あたりの電圧レベルの増分よりも小さい。な
お、ブルーミング抑圧設定レベルとは、固体撮像素子の
バイアス設定レベルであって、カメラで高輝度の被写体
を写した場合に信号あふれ（ブルーミング）が発生する
直前のレベルをいう。

【０００４】図８に戻って、固体撮像素子１から出力さ
れた信号は、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling)回路
２でサンプルホールドされ、ＡＧＣ(Auto Gain Contro
l)回路３に送られる。ＡＧＣ回路３は、ＡＧＣコントロ
ール信号に応じて入力された信号を増幅する。増幅され
た信号は、信号処理回路４に送られる。信号処理回路４
は、入力される信号に対してガンマ補正やホワイトクリ
ップ等の信号処理を行い、映像信号を生成するととも
に、ＡＧＣコントロール信号を生成してＡＧＣ回路３を
フィードバック制御する。信号処理回路４から出力され
た映像信号はモニタ５に送られる。このようにして、固
体撮像素子１により撮像された映像がモニタ５に写し出
される。また、ＣＤＳ回路２でサンプルホールドされた
信号は、オートアイリスコントロール回路６にも送られ
る。オートアイリスコントロール回路６は、この信号を
積分することによりオートアイリスコントロール信号を
生成する。オートアイリスコントロール信号は、固体撮
像素子１のレンズの絞りを調整するための信号である。

【０００５】次に、上記ビデオカメラに超高輝度光が入
射した場合について説明する。なお、固体撮像素子１が
受光する実際の光量はレンズの絞りによって調整される
ので、以降でいう通常光、高輝度光及び超高輝度光は、
例えばレンズの絞りが開放状態の場合にそれぞれ通常
光、高輝度光及び超高輝度光となるビデオカメラへの入
射光をいうものとする。

【０００６】超高輝度光が画面の広い範囲にわたってい
る場合には、オートアイリスコントロール回路６が生成
するオートアイリスコントロール信号Ｖ_iが高電圧レベ
ルとなり、固体撮像素子１のレンズのＦ値を大きくして
絞りを閉じると共に、ＡＧＣ回路３でも、ＡＧＣコント
ロール信号に応じて信号の増幅利得を低下させることに
より、この超高輝度光の部分に露光量を合わせた適正レ
ベルの映像信号を得るようになっている。

【０００７】また、超高輝度光がスポット光的に入射し
た場合には、信号処理回路４におけるホワイトクリップ
によってこのスポット光的な高電圧レベルをカットする
ことができる。

【０００８】しかし、画面中央に通常光の被写体があ
り、その周囲の広い範囲にわたって超高輝度光が入射す
るいわゆる逆光状態の場合には、上述のように超高輝度
光の部分に露光量を合わせるようにレンズの絞りが閉じ
られので、目的とする被写体の光量が不足し、この被写
体を画面上で識別することがほとんどできなくなる可能
性がある。

【０００９】このような逆光状態を検出した場合に、周
囲の超高輝度光に左右されずに、目的とする被写体のみ
に露光量を合わせた映像信号を得ることができるビデオ
カメラが知られている（特開平３−２７０４８９号公
報）。このビデオカメラは、逆光状態を検出した場合
に、ウインドウパルスをオートアイリスコントロール回
路に送ることによりゲートをかけて画面中央部のみの信
号を取り出す。その結果、オートアイリスコントロール
回路は、周囲の超高輝度光を除いた画面中央部の光量に
のみ依存してオートアイリスコントロール信号Ｖ_iを生
成する。レンズの絞りは信号Ｖ_iに応じて調整されるの
で、目的とする被写体に露光量を合わせた映像信号を得
ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ビデオカメラも、目的とする被写体が画面中央部にな
く、超高輝度光が画面中央部付近に入射している場合に
は、その被写体に露光量を合わせることができない。

【００１１】例えば、図７に示すように、被写体となる
人物Ａが画面中央から少し外れ、太陽や照明等による超
高輝度光Ｂが画面中央部付近に入射している場合、固体
撮像素子１の出力信号は、図１１に示すように、画面中
央部付近に超高輝度光Ｂによる電圧レベルの大きなピー
クＰ_Bを有すると共に、その側方に人物Ａによる電圧レ
ベルの小さなピークＰ_Aを有する。オートアイリスコン
トロール回路６は、この出力信号に基づいて高電圧のオ
ートアイリスコントロール信号Ｖ_i2を生成する。その結
果、レンズの絞りが閉じられる。また、超高輝度光Ｂが
画面中央部付近に入射しているため、逆光状態の検出は
行われず、たとえウインドウパルスによって画面中央部
の信号を取り出したとしても事情は変化しない。従っ
て、信号処理回路４から出力される映像信号は、図１２
に示すように、超高輝度光Ｂの映像Ｖ_Bのみが明るくな
り、人物Ａの映像Ｖ_Aは暗くなってほとんど画面上で識
別できなくなる。なお、固体撮像素子１の出力信号にお
ける電圧レベルの大きなピークＰ_Bは、１２０ＩＲＥの
レベルでホワイトクリップがかかり、これ以上の信号成
分がカットされた映像Ｖ_Bとなる。

【００１２】このため、従来のビデオカメラでは、目的
とする被写体が画面中央部になく、超高輝度光が画面中
央部付近に入射している場合に、この被写体の画面上で
の識別が困難になるという問題が生じていた。特に監視
カメラやドアホンカメラ等のようにビデオカメラを固定
して使用する用途では、目的とする被写体を常に画面中
央に位置させることができるとは限らず、太陽や照明等
が画面中央から入射して被写体が識別できなくなるとい
う問題が生じ易くなっていた。

【００１３】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、画面中央部付近に超高輝度光が入射し
た場合にも目的とする被写体の識別が可能となるビデオ
カメラを提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のビデオカメラ
は、入射される光に応じて第１の電圧信号を生成するた
めの固体撮像素子、該固体撮像素子に結合され、該第１
の電圧信号のうち、予め決められた電圧レベルを超える
信号成分が抑圧された第２の電圧信号を生成するための
抑圧手段、該抑圧手段に結合され、該抑圧された第２の
電圧信号に応じて、露光量を調整するためのオートアイ
リスコントロール手段、該抑圧手段に結合され、与えら
れた利得に基づいて該抑圧された第２の電圧信号を増幅
して第３の電圧信号を得るための増幅手段を備えてお
り、これにより、上記目的が達成される。

【００１５】前記ビデオカメラは、前記増幅手段に結合
され、前記増幅された第３の電圧信号に応じて映像信号
を生成するとともに、該増幅手段の利得を調整するため
信号を生成する信号処理手段をさらに備えており、前記
増幅手段は、該信号に基づいて、前記抑圧された第２の
電圧信号を増幅してもよい。

【００１６】前記予め決められた電圧レベルは、ブルー
ミング抑圧設定レベルであることが好ましい。

【００１７】前記ビデオカメラは、前記予め決められた
電圧レベルを設定するための設定手段をさらに備えてい
てもよい。

【００１８】

【作用】上記構成により、固体撮像素子から出力された
信号は、抑圧手段を通った後にオートアイリスコントロ
ール手段及び増幅手段に送られる。すなわち、ビデオカ
メラに超高輝度光が入射した場合には、抑圧手段によっ
て所定電圧レベルを超える信号成分を抑圧された信号が
オートアイリスコントロール手段及び増幅手段に送られ
ることになる。その結果、オートアイリスコントロール
手段は、この超高輝度光に対応する信号成分が抑圧され
た信号に基づいて、露光量を調整するためのオートアイ
リスコントロール信号を生成する。また、増幅手段も、
同様にして、この超高輝度光に対応する信号成分が抑圧
された信号を増幅する。

【００１９】従って、本発明のビデオカメラによれば、
超高輝度光が入射した場合でも、超高輝度光に対応する
信号成分が抑圧されるので、目的とする被写体が画面上
の中央部になくても、その被写体の露出が不足しすぎる
ようなことがない。その結果、その被写体を識別するこ
とが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例について説明する。

【００２１】以下では、監視カメラやドアホンカメラと
して利用され得る白黒ビデオカメラについて本発明を説
明する。白黒ビデオカメラと同様にして本発明をカラー
ビデオカメラに適用することも可能である。

【００２２】図１は、本発明の一実施例のビデオカメラ
の構成を示す。なお、図８に示す従来例と同様の機能を
有する構成部材には、同じ番号を付記する。

【００２３】固体撮像素子１は、入射される光に応じて
信号を出力する。固体撮像素子１は、例えば、ＣＣＤ(C
harge Coupled Device)であり得る。固体撮像素子１の
出力信号は、ＣＤＳ回路２でサンプルホールドされ、超
高輝度光抑圧回路７に送られる。超高輝度光抑圧回路７
は、図２に示すように、直列に接続されたダイオード７
ａ及び電圧源７ｂを介して信号線を接地したいわゆるリ
ミット回路によって構成される。ダイオード７ａは、信
号線の電圧レベルがダイオード７ａのアノード・カソー
ド間電圧ｖ_hと電圧源７ｂのバイアス電圧Ｖ_hとの和に等
しい抑圧電圧Ｖ _Hを超えるとＯＮになる。その結果、電
圧レベルが抑圧電圧Ｖ_Hを越える超高輝度光に対応する
信号成分は、ダイオード７ａを通して逃がされる。これ
により、超高輝度光抑圧回路７から出力される超高輝度
光に対応する信号成分は、超高輝度光抑圧回路７に入力
される超高輝度光に対応する信号成分のほぼ１０分の１
以下に抑圧される。電圧源７ｂの電圧Ｖ_hは、抑圧電圧
Ｖ_Hがブルーミング抑圧設定レベルとなるように、図１
に示す抑圧レベル設定回路８によって設定される。ブル
ーミング抑圧設定レベルは、ビデオカメラの通常の使用
状態において、高輝度の被写体に対してブルーミングが
発生しないレベルに設定される必要がある。例えば、ブ
ルーミング抑圧設定レベルは、ビデオカメラにおいて使
用するレンズの絞り開放時に蛍光灯や車のライト等を写
した場合にブルーミングが発生しないようなレベルに設
定される。

【００２４】超高輝度光抑圧回路７の出力は、ＡＧＣ回
路３とオートアイリスコントロール回路６とにそれぞれ
送られる。ＡＧＣ回路３は、ＡＧＣコントロール信号に
応じた利得で入力される信号を増幅する。ＡＧＣ回路３
で増幅された信号は、信号処理回路４に送られる。信号
処理回路４は、入力された信号にガンマ補正やホワイト
クリップ等の信号処理を施して最終的な映像信号を生成
する。また、信号処理回路４は、この映像信号に基づい
てＡＧＣコントロール信号（ＡＧＣ電圧）を生成し、Ａ
ＧＣコントロール信号をＡＧＣ回路３にフィードバック
することにより、ＡＧＣ回路３における増幅利得の調整
を行う。信号処理回路４から出力された映像信号は、モ
ニタ５に送られる。その結果、撮像された映像がモニタ
５に写し出される。

【００２５】オートアイリスコントロール回路６は、入
力された信号を積分することにより信号レベルの平均値
を示すオートアイリスコントロール信号を生成する。オ
ートアイリスコントロール信号は、固体撮像素子１のレ
ンズの絞りを調整するための信号である。この信号に応
じて、露光量が自動調整される。

【００２６】図６に示すように、被写体が暗くこの信号
電圧Ｖ_iが低い場合には、レンズの絞りを開放してＦ値
（レンズの口径比の逆数）を小さくし、被写体が明るく
なってこの信号電圧Ｖ_iが上昇すると、レンズの絞りを
閉じてＦ値を大きくするようになっている。従って、こ
のビデオカメラは、被写体の明るさに伴って露光量を自
動調整することができる。

【００２７】上記ビデオカメラによりグレースケールチ
ャートを撮像した場合には、固体撮像素子１から図９に
示すように水平走査線の位置によって電圧レベルが階段
状に右上がり又は右下がりに変化する信号が出力され
る。オートアイリスコントロール回路６では、ＣＤＳ回
路２でサンプルホールドされたこの信号を積分すること
により、電圧レベルの平均値を示すオートアイリスコン
トロール信号Ｖ_i0を生成する。その結果、固体撮像素子
１のレンズは、図６に示すように、Ｆ値がＦ₀となるよ
うに絞りを調整される。実際には、オートアイリスコン
トロール信号Ｖ_iが所定範囲内となるようにＦ値を相対
的に変化させるフィードバック制御となる。また、ＣＤ
Ｓ回路２でサンプルホールドされた信号は、ＡＧＣ回路
３において、ＡＧＣコントロール信号に応じて決定され
る利得で増幅され、信号処理回路４において信号処理が
施される。その結果、その信号は、図１０に示すよう
に、水平走査線の位置によってグレーの階調が右上がり
又は右下がりに変化する映像信号となりモニタ５に送ら
れる。モニタ５が７５Ωのモニタである場合には、１０
０ＩＲＥのレベルの映像信号が入力され得る。信号処理
回路４でのホワイトクリップは、１２０ＩＲＥのレベル
でかかるようになっている。

【００２８】上記構成のビデオカメラに通常光及び高輝
度光のみが入射した場合には、超高輝度光抑圧回路７が
ＣＤＳ回路２の出力信号をそのまま通過させる。この場
合の上記構成のビデオカメラの動作は、図８に示される
従来のビデオカメラの動作と全く同様である。しかしな
がら、このビデオカメラに超高輝度光が入射した場合に
は、超高輝度光抑圧回路７によって電圧レベルが抑圧電
圧Ｖ_H（ブルーミング抑圧設定レベル）を超える超高輝
度光に対応する信号成分が抑圧され、その抑圧された信
号がＡＧＣ回路３及びオートアイリスコントロール回路
６に送られる。その結果、オートアイリスコントロール
回路６は、この超高輝度光に対応する信号成分が抑圧さ
れた信号に基づいて、露光量を調整するためのオートア
イリスコントロール信号を生成する。また、ＡＧＣ回路
３は、この超高輝度光に対応する信号成分が抑圧された
信号を増幅する。

【００２９】例えば、上述したように、図７に示すよう
に超高輝度光Ｂが画面中央部付近に入射し被写体となる
人物Ａが画面中央から少し外れている場合、固体撮像素
子１の出力信号は図１１に示すように画面中央部付近に
電圧レベルの大きなピークＰ_Bを有するとともに、その
側方に電圧レベルの小さなピークＰ_Aを有する。超高輝
度光抑圧回路７の出力信号は、図３に示すように、この
ピークＰ_Bのうち電圧レベルが抑圧電圧Ｖ_Hを超える部分
をカットした信号とほぼ等しくなる。従って、オートア
イリスコントロール回路６は、電圧レベルが抑圧電圧Ｖ
_Hを超える信号成分が抑圧された出力信号に基づいて、
従来のオートアイリスコントロール信号Ｖ_i2よりも十分
に低電圧のオートアイリスコントロール信号Ｖ_i1を生成
する。その結果、レンズの絞りが従来ほどには閉じられ
ることがなくなり、人物Ａの露光量も比較的多くなる。
また、ＡＧＣ回路３も、電圧レベルが抑圧電圧Ｖ_Hを超
える信号成分が抑圧された出力信号に基づいて、従来よ
り高い利得で増幅を行い、人物Ａによる信号の小さなピ
ークＰ_Aも十分に増幅される。この結果、信号処理回路
４から出力される映像信号は、図４に示すように、超高
輝度光Ｂの映像Ｖ_Bが非常に明るくなる一方、人物Ａの
映像Ｖ_Aも比較的明るいものとなる。その結果、人物Ａ
の映像Ｖ_Aを十分に識別することが可能となる。

【００３０】以上説明したように、本実施例のビデオカ
メラによれば、超高輝度光が入射した場合に、目的とす
る被写体が画面上の中央部になくても、この被写体の露
出が不足しすぎるようなことがない。その結果、被写体
を十分に識別することが可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のビデオカメラによれば、超高輝度光が入射した場合
に、目的とする被写体が画面上のどこにあっても、その
被写体を識別することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであって、ビデオ
カメラの構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示すものであって、超高輝
度光抑圧回路の構成を示す回路図である。

【図３】本発明の一実施例を示すものであって、超高輝
度光抑圧回路の出力信号を示すタイムチャートである。

【図４】本発明の一実施例を示すものであって、映像信
号を示すタイムチャートである。

【図５】入射光量と固体撮像素子の出力電圧レベルとの
関係を示す特性図である。

【図６】オートアイリスコントロール信号と固体撮像素
子のレンズのＦ値との関係を示す特性図である。

【図７】超高輝度光が画面中央部付近に入射した場合の
映像を示す図である。

【図８】従来例を示すものであって、ビデオカメラの構
成を示すブロック図である。

【図９】グレースケールチャートを撮像した場合の固体
撮像素子の出力信号を示すタイムチャートである。

【図１０】グレースケールチャートを撮像した場合の映
像信号を示すタイムチャートである。

【図１１】従来例を示すものであって、超高輝度光が画
面中央部付近に入射した場合の固体撮像素子の出力信号
を示すタイムチャートである。

【図１２】従来例を示すものであって、超高輝度光が画
面中央部付近に入射した場合の映像信号を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 固体撮像素子 ３ ＡＧＣ回路 ６ オートアイリスコントロール回路 ７ 超高輝度光抑圧回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射される光に応じて第１の電圧信号を
   生成するための固体撮像素子、 該固体撮像素子に結合され、該第１の電圧信号のうち、
   予め決められた電圧レベルを超える信号成分が抑圧され
   た第２の電圧信号を生成するための抑圧手段、 該抑圧手段に結合され、該抑圧された第２の電圧信号に
   応じて、露光量を調整するためのオートアイリスコント
   ロール手段、及び該抑圧手段に結合され、該抑圧された
   第２の電圧信号を増幅して第３の電圧信号を得るための
   増幅手段を備えているビデオカメラ。
2. 【請求項２】 前記ビデオカメラは、前記増幅手段に結
   合され、前記増幅された第３の電圧信号に応じて映像信
   号を生成するとともに、該増幅手段の利得を調整するた
   め信号を生成する信号処理手段をさらに備えており、前
   記増幅手段は、該信号に基づいて、前記抑圧された第２
   の電圧信号を増幅する、請求項１に記載のビデオカメ
   ラ。
3. 【請求項３】 前記予め決められた電圧レベルは、ブル
   ーミング抑圧設定レベルである、請求項１に記載のビデ
   オカメラ。
4. 【請求項４】 前記ビデオカメラは、前記予め決められ
   た電圧レベルを設定するための設定手段をさらに備えて
   いる、請求項１に記載のビデオカメラ。