JPH07177427A - ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】撮像レンズに光学的絞り機構を備えなくとも、
広範囲な照度で良好な特性の得られるビデオカメラを与
える。 【構成】映像信号の絵柄期間では水平同期信号と一致
し、垂直ブランキング期間では水平同期信号の整数倍の
タイミングでＣＣＤドライバに排出パルスを発生させる
ワイドシャッタ手段２２と、必要に応じては輝度信号及
び色差信号をフィ−ルドを選択して積分する積分手段を
有する輝度及び色のフリッカ抽出手段２３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体照明用光源の強
さとその周期的な変動に対して、適切な利得調整及び補
正を行う様にしたビデオカメラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来のビデオカメラの映像信号系
の要部構成図である。ビデオカメラの映像信号系は図９
に示すように、図示せぬ被写体からの入射光が撮像レン
ズ１に入射し、図示せぬ画角調節用のズーム系レンズ、
焦点距離調節用のフォ−カス系レンズを経て撮像手段２
の撮像面に導かれる。撮像レンズ１は入射光の強さによ
って撮像手段２に導く光量を適宜制御するための絞り部
１４も備え、さらに、図示しないがズーム系レンズとフ
ォ−カス系レンズの位置に関する情報や絞り部１４の光
量制御状態に関する情報を必要に応じて出力できる構成
となっている。撮像手段（以下 ＣＣＤと記す）２では
撮像面に導かれた被写体像を後述のＣＣＤ駆動制御手段
（以下 ＣＣＤドライバと記す）１３に制御されて線順
次の映像信号に変換する。

【０００３】ここでＣＣＤ２は一般にもＣＣＤと呼ばれ
る固体撮像素子であり、その構造及び動作については公
知なので詳細は省略し、本発明を説明するに必要な事だ
けを簡単に説明する。ＣＣＤは、画面を多数の画素に分
割し画素毎に入射光に応じた量の電荷を誘起しそれを経
過時間分蓄積する光電変換素子（セル）と、セルに蓄え
た電荷を線順次の映像信号として取り出すための垂直及
び水平の転送路（ＣＣＤと呼ばれる一種のレジスタが用
いられる）で構成され、通常動作ではセルに蓄積された
電荷は線順次映像信号のフィ−ルド周期毎に外部からの
制御信号によって全て垂直の転送路に移し、その直後か
ら次のフィ−ルドに相当する被写体からの入射光に応じ
た量の電荷の蓄積を行うが、シャッタと呼ばれる機能を
内蔵したＣＣＤにおいて、シャッタ動作が選択される
（ＣＣＤドライバ１３から排出パルスが出力される）
と、セルに蓄積した電荷をフィ−ルド周期内の所定の時
期に供給するＣＣＤドライバ１３からの排出パルスによ
って、それまで蓄積した電荷を転送路以外の場所に放電
し（この放電はフィ−ルド周期内で複数回行う事も出来
る）、その放電直後からシャッタ時間に相当する時間分
の蓄積電荷を垂直の転送路に移すように構成されてい
る。なお、垂直の転送路に移された電荷は水平掃引周期
毎に水平方向に配列された画素列分毎に水平の転送路に
移され、線順次の映像信号として出力される。

【０００４】ＣＣＤ２によって変換された線順次の映像
信号は、ＣＣＤ特有の雑音信号を除去し所定の振幅の映
像信号に調整する信号処理手段（以下 ＣＤＳ／ＡＧＣ
と記す）３に送られ、その出力は輝度信号と色信号とに
分離抽出する輝度／色信号分離手段（以下 Ｙ／Ｃ分離
と記す）４に送られる。Ｙ／Ｃ分離４では、帯域分割や
同期検波によって輝度信号高域成分（Ｙｈ）と輝度信号
低域成分（Ｙｌ）と原色色信号の赤成分（Ｒ）・青成分
（Ｂ）が分離抽出される。そして、輝度信号高域成分
（Ｙｈ）は輝度信号処理手段（以下 Ｙ処理と記す）５
に送られ、直線性補正（ガンマ補正）や水平及び垂直の
輪郭補正等の所定の信号処理が施されて輝度信号（Ｙ）
を生成し出力する。一方輝度信号低域成分（Ｙｌ）と原
色色信号の赤成分（Ｒ）・青成分（Ｂ）は、ホワイトバ
ランス制御手段（以下 ＷＢ制御と記す）６に供給され
て、夫々の振幅を調整することによって白色の再現性を
制御し、色信号処理手段（以下 Ｃ処理と記す）７に供
給され、Ｃ処理７によって２つの色差信号（Ｒ−Ｙｌ）
及び（Ｂ−Ｙｌ）を生成し、さらにエンコ−ダ手段（以
下 ＥＮＣと記す）８によって、搬送色信号（Ｃ）の信
号形態に変換し出力する。

【０００５】以上がビデオカメラ基本的な構成動作であ
るが、次に、付加的な幾つかの機能に関する構成動作を
説明する。

【０００６】被写体からの入射光の強さによって絞り部
１４の開口面積を自動的に制御する機能付きのビデオカ
メラの場合には、Ｙ処理５の出力する輝度信号（Ｙ）
は、絞り制御手段１５に送られ、輝度信号（Ｙ）のレベ
ルが所定の範囲となるように絞り部１４の開口面積を自
動的に制御する。

【０００７】被写体照明光源に合わせて白色の再現性を
設定可能とする機能付きのビデオカメラの場合には、２
つの色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）はＷＢ制御
６に帰還されて白色の再現性の調整（白色の被写体を撮
影しながら（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）の値をほぼゼ
ロとする操作）時に制御対象信号として利用される。

【０００８】被写体照明光源の交流電源に起因して光源
の明るさが光源の駆動交流電源の周期の２倍の周期で周
期的に変化していて、この明るさの変動周期と映像信号
のフィ−ルド周期の差の周期（ビ−ト周期）で映像信号
の振幅変動が生じるフリッカと呼ばれる現象の補正を、
フリッカを自動的に検出し補正するようにした機能付き
のビデオカメラの場合には、Ｙ処理５の出力する輝度信
号（Ｙ）は、フリッカ判定手段１１に供給され、ここで
輝度信号Ｙの特定周期の振幅変動分を抽出し、その振幅
を所定の基準値と比較することによりフリッカの有無を
判定し、固定シャッタ手段１２に供給し、固定シャッタ
手段１２はあらかじめ定めた所定のシャッタ時間に対応
した信号をＣＣＤドライバ１３に送り、ＣＣＤドライバ
１３は所定のシャッタ時間に対応した排出パルスをＣＣ
Ｄ２に供給する。なお、この場合の所定のシャッタ時間
は、上記のビ−ト周期により定まるが、光源の駆動交流
電源周波数５０ヘルツ（明るさの変動周波数１００ヘル
ツ）で、映像信号のフィ−ルド周波数６０ヘルツであれ
ば、通常１／１００秒（０．０１秒）に設定されてい
る。

【０００９】動きの速い被写体を撮影するときに短時間
の蓄積電荷のみを取り出す事により、フィ−ルド単位の
静止画像のブレを無くす事を目的としたシャッタ機能を
有するビデオカメラでは、固定シャッタ手段１２が図示
しない操作部で選択されたシャッタ時間に対応した信号
をＣＣＤドライバ１３に供給し、ＣＣＤドライバ１３は
選択されたシャッタ時間に対応した排出パルスをＣＣＤ
２に供給する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のビ
デオカメラにおいては、以下のような問題があった。

【００１１】絞り部１４は、撮像レンズ１の性能を高め
るためには通常撮像レンズ１の光軸上であって被写体光
が光軸とほぼ平行になる位置を選んで設ける必要があ
り、撮像レンズ１の小形化の障害となり、さらに開口部
の外形形状が撮影条件によっては撮影画面上にいわゆる
ゴ−スト画像となって写し出されたり、光通過部の面積
が小さくなる（絞り量を大きくする）と、回折現象によ
って分解能が劣化するという問題があった。

【００１２】シャッタ機能付きの装置に於けるシャッタ
機能は、ＣＣＤ２が光電変換する実質的な入射光量を制
御可能とする点では絞り部１４の機能を代替え可能であ
り、特定の撮影条件下ではＣＣＤ２のシャッタ機能を絞
り部１４の代わりに用いた装置もあるが、高速度のシャ
ッタ時間ではシャッタ時間の可変ピッチが荒くなり被写
体からの入射光量の変化幅（ダイナミックレンジ）の全
てにおいて光学的な絞り部１４に相当して機能するよう
な手段は与えられていないという問題があった。 さら
に、フリッカが発生する要因のある撮影条件でかつ入射
光量が大きい場合には、実質的な入射光量を小さくする
ために高速度のシャッタ時間とすることから、詳しくは
実施例の項で説明するが、輝度信号（Ｙ）及び色信号
（Ｃ）のフリッカが増大する事から、ＣＣＤ２のシャッ
タ機能を絞り部１４の代わりに用いた装置は実用に供せ
ないという問題があった。

【００１３】さらに、被写体照明用光源の駆動電源に起
因するフリッカが検出されると、ＣＣＤ２を所定の速度
のシャッタ動作に切換えフリッカを除去する装置におい
ては、所定の速度のシャッタ動作時は通常動作時に比
べ、ＣＣＤ２のセルに蓄える電荷量が減少し、被写体の
明るさに対する感度が低下するという問題があった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために以下の手段を与える。

【００１５】光学レンズで撮像面に結像させた光学像
を、光電変換し線順次の映像信号として出力する撮像手
段のシャッタ動作によって、撮像手段から出力する映像
信号の振幅を制御して、被写体からの入射光量の変動に
対して映像信号の振幅を所定の範囲内に保持するように
構成されたビデオカメラにおいて、映像信号の水平同期
信号と同期しかつ水平ブランキング期間内の所定のタイ
ミングのパルス列を生成する通常排出パルス発生手段
と、少なくとも映像信号の垂直ブランキング期間内にお
いて、映像信号の水平同期信号の整数倍のパルス列を生
成するＮ倍排出パルス発生手段と、映像信号の輝度信号
のレベルに応じてシャッタ時間を決定するシャッタ時間
決定手段とを少なくとも備えてなり、シャッタ時間決定
手段によって決定された撮像手段の各画素に対応して設
けられた光電変換部に蓄積した不要な電荷を排出する排
出パルスのタイミングが、映像信号の絵柄期間にあると
きは通常排出パルス発生手段の出力パルスのタイミング
の１又は複数のタイミングで排出パルスを撮像手段に供
給し、映像信号の垂直ブランキング期間にあるときはＮ
倍排出パルス発生手段の出力パルスのタイミングの１又
は複数のタイミングで排出パルスを撮像手段に供給する
ようにした事を特徴とするビデオカメラ。

【００１６】光学レンズで撮像面に結像させた光学像
を、光電変換し線順次の映像信号として出力する撮像手
段のシャッタ動作によって、撮像手段から出力する映像
信号の振幅を制御して、被写体からの周期的な入射光量
の変動に対して映像信号の振幅を所定の範囲内に保持す
るように構成されたビデオカメラにおいて、映像信号の
フィ−ルド掃引周波数と被写体からの入射光量の変動周
期に対応した所定数のフィ−ルド積分手段と、輝度信号
をフィ−ルド毎に順次所定数のフィ−ルド積分手段に切
換え入力する入力切換手段と、所定数のフィ−ルド積分
手段の出力をフィ−ルド毎に順次切換え出力する出力切
換手段と出力切換手段の出力信号のレベルに応じてシャ
ッタ時間を決定するシャッタ時間決定手段とを少なくと
も備えてなり、各フィ−ルド積分手段は入力切換手段と
共同して所定数のフィ−ルド毎の輝度信号を所定の時定
数で積分することにより、所定数のフィ−ルド毎の輝度
信号の平均レベルを出力し、出力切換手段は所定数のフ
ィ−ルド積分手段の出力をフィ−ルド毎に順次切換え連
続した１の信号として出力し、シャッタ時間決定手段に
よって決定された撮像手段の各画素に対応して設けられ
た光電変換部に蓄積した不要な電荷を排出する排出パル
スのタイミングを制御するようにした事を特徴とするビ
デオカメラ。

【００１７】光学レンズで撮像面に結像させた光学像
を、光電変換し線順次の映像信号として出力する撮像手
段のシャッタ動作によって、撮像手段から出力する映像
信号の振幅を制御して、被写体からの入射光量の変動に
対して映像信号の色再現性を所定の範囲内に保持するよ
うに構成されたビデオカメラにおいて、映像信号のフィ
−ルド掃引周波数と被写体からの入射光量の変動周期に
対応した所定数のフィ−ルド積分手段の２組と、２つの
色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）が夫々入力され
所定数のフィ−ルド積分手段に切換え入力する２つの入
力切換手段と、所定数のフィ−ルド積分手段の出力をフ
ィ−ルド毎に順次切換え出力する出力切換手段とを少な
くとも備えてなり、各フィ−ルド積分手段は入力切換手
段と共同して所定数のフィ−ルド毎の色差信号（Ｒ−Ｙ
ｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）を夫々所定の時定数で積分するこ
とにより、所定数のフィ−ルド毎の色差信号（Ｒ−Ｙ
ｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）平均レベルを出力し、２つの出力
切換手段は夫々所定数のフィ−ルド積分手段の出力をフ
ィ−ルド毎に順次切換え連続した夫々１の信号として出
力し、２つの出力切換手段の出力する２つの色差信号
（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）のフィ−ルド毎の平均レ
ベルを夫々所定の基準レベルと比較し、その差に応じて
原色色信号の利得可変手段の利得を制御するようにした
事を特徴とするビデオカメラ。

【００１８】

【実施例】以下、本発明になるビデオカメラの実施例を
図を引用して説明する。なお、実施例の説明で従来の技
術と同一の手段及び構成については、同一符号を付して
詳細な説明は省略する。又以下の実施例の説明では、本
発明のビデオカメラは映像信号のフィ−ルド周波数が６
０ヘルツであって、被写体照明用光源の交流電源周波数
が５０ヘルツの条件で使用されている（例えばＮＴＳＣ
方式のビデオカメラを日本の関東地区で使用されてい
る）場合を主に説明するが、これらの組み合わせが変わ
っても同一の考え方で一部の構成を変えれば、本発明が
適用できる事は言うまでもない。

【００１９】図１は本発明の一実施例のビデオカメラの
映像信号系の要部構成図である。図１に示す本発明によ
るビデオカメラでは、図示せぬ被写体からの入射光が撮
像レンズ１０に入射し、図示せぬ画角調節用のズーム系
レンズ、焦点距離調節用のフォ−カス系レンズを経てＣ
ＣＤ２の撮像面に導かれ、線順次の映像信号に変換さ
れ、ＣＣＤ２によって変換された線順次の映像信号は、
従来例と同様ＣＤＳ／ＡＧＣ３，Ｙ／Ｃ分離４，Ｙ処理
５によって輝度信号（Ｙ）が生成出力され、ＷＢ制御１
１，Ｃ処理７によって２つの色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び
（Ｂ−Ｙｌ）が生成され、さらにＥＮＣ８によって搬送
色信号Ｃの信号形態に変換され出力される。そして、輝
度信号（Ｙ）はフリッカ抽出手段２１に送られ詳しくは
後述するようにして輝度レベル信号（ＹＳ）を生成し、
輝度レベル信号（ＹＳ）はワイドシャッタ手段２２に送
られる。又、２つの色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙ
ｌ）は色フリッカ抽出手段２３に送られ、詳しくは後述
するようにして２つの平均色差信号レベル（ＲＳ）及び
（ＢＳ）を生成し、これらはＷＢ制御１６に送られる。

【００２０】ここで最初にワイドシャッタ手段２２につ
いて、その要部構成図である図２を参照しながら説明す
る。ワイドシャッタ手段２２はシャッタ時間決定手段２
２１，通常排出パルス発生手段２２２，Ｎ倍排出パルス
発生手段２２３，排出パルス出力手段２２４から構成さ
れ、輝度レベル信号（ＹＳ）及び図示しない基準パルス
発生器からの映像信号の同期信号と同期の取れたクロッ
クパルス（ＨＤ）並びに映像信号の垂直同期信号（Ｖ
Ｄ）が供給され、図示のような信号の流れとなるように
接続されている。通常排出パルス発生手段２２２は、ク
ロックパルス（ＨＤ）を基に映像信号の水平同期信号と
一致しかつ水平ブランキング期間内の所定のタイミング
のパルス列を通常排出パルス（ＲＰ）として生成出力す
る。Ｎ倍排出パルス発生手段２２３は、映像信号の水平
同期信号の整数倍例えば２５倍の数のパルス列をＮ倍排
出パルス（ＮＰ）として生成出力する。シャッタ時間決
定手段２２１は、入力された輝度レベル信号（ＹＳ）
を、所定の輝度基準レベル（ＥＳ）と比較し、輝度レベ
ル信号（ＹＳ）が輝度基準レベル（ＥＳ）よりも大きけ
れば、直前のシャッタ時間に対してその差に応じてシャ
ッタ時間を短時間（高速）とし、輝度レベル信号（Ｙ
Ｓ）が輝度基準レベル（ＥＳ）よりも小さければ、直前
のシャッタ時間に対してその差に応じてシャッタ時間を
長時間（低速）となるように決定しシャッタ時間情報
（ＳＴ）として出力する。例えば、輝度基準レベル（Ｅ
Ｓ）を被写体照度で２０００ルクス相当のレベルに設定
してあるとして、直前のシャッタ時間が０．００５秒
（１／２００秒）の時に、被写体照度が大きくなる（明
るくなる）ように変化して輝度レベル信号（ＹＳ）がそ
れ迄の２０００ルクス相当のレベルから２５００ルクス
相当のレベルに変化した場合には、被写体照度が２５％
増加したのでシャッタ時間を２５％減じるような情報す
なわち、シャッタ時間を０．００４秒（１／２５０秒）
とするようなシャッタ時間情報（ＳＴ）を出力する。こ
の様にして決定されたシャッタ時間情報（ＳＴ）は排出
パルス出力手段２２４に送られるが、排出パルス出力手
段２２４には通常排出パルス（ＲＰ）及びＮ倍排出パル
ス（ＮＰ）並びに垂直同期信号（ＶＤ）も供給されてい
て、次のようにして排出パルス（ＰＰ）を出力する。

【００２１】図３はシャッタ時間と排出パルス（ＰＰ）
の関係を示す略式図である。図３（ａ）は垂直同期信号
（ＶＤ）を基に生成した映像信号の垂直ブランキング期
間と絵柄期間を表す波形図に水平同期信号位置を表示し
ている。図３（ａ）において、ＮＴＳＣ方式の映像信号
であれば１フィ−ルドは時間にして１／６０秒（約０．
０１６７秒）で、その間に水平同期期間は２６２．５期
間（以後の説明では２６２．５Ｈのように記す）あり、
垂直ブランキング期間は約１．２７ミリ秒でその間に水
平同期期間は２０Ｈある。一般に排出パルス（ＰＰ）は
不要電荷の排出動作に伴う画像信号の劣化の影響を避け
るために水平同期信号のブランキング期間内（水平ブラ
ンキング期間）に出力する必要がある。ここでは説明の
便宜上ＣＣＤ２の各画素からの有効電荷の読み出しは、
垂直ブランキングの終了点と一致しているものとする
と、シャッタ時間は垂直ブランキングの終了点から時間
軸をさかのぼって、そのフィ−ルドの排出パルス（Ｐ
Ｐ）点迄の水平同期期間数の時間換算値となる。１Ｈは
約６３．５マイクロ秒だから、例えば図３（ａ）のイ点
は垂直ブランキングの終了点から５２Ｈの点とすると、
イ点でそのフィ−ルド内の排出パルス（ＰＰ）が出力さ
れた時のシャッタ時間は約３．３ミリ秒（約１／３００
秒）となり、ロ点は９Ｈの点とするとロ点でそのフィ−
ルド内の排出パルス（ＰＰ）が出力された時のシャッタ
時間は約０．５７ミリ秒（１／１７５０秒）となる。排
出パルス（ＰＰ）が出力されなければ１フィ−ルド期間
全ての蓄積電荷が有効電荷として出力されるので、シャ
ッタ時間は１／６０秒となることはいうまでもない。

【００２２】さらにここで、シャッタ動作のみでダイナ
ミックレンジの広い被写体照度の変化に対応させる場合
のシャッタ時間の最小可変ピッチについて、被写体照度
とも関連付けて説明する。従来通常行われていたように
排出パルス（ＰＰ）は水平同期信号のブランキング期間
内にのみ出力される事を前提とすると、例えば１００ル
クスの被写体照度の時１／６０秒のシャッタ時間（シャ
ッタ動作しない事と等価）が最良の輝度信号レベルとな
るように調整されたビデオカメラは、被写体照度が５０
０ルクスとなった時にはシャッタ時間は１／３００秒と
する必要があり、前述のイ点すなわち５２Ｈの位置で排
出パルス（ＮＰ）を出力するシャッタ動作とすれば良
く、この近傍であれば１Ｈ相当シャッタ時間を変化させ
た時のシャッタ時間の最小可変ピッチは２％弱で切り換
えによる問題は生じないが、同じビデオカメラが被写体
照度が３０００ルクスとなった時にはシャッタ時間は１
／１８００秒とする必要があり、前述のロ点すなわち９
Ｈもしくは８Ｈの点とすることが必要で、この近傍で１
Ｈ相当シャッタ時間を変化させた時のシャッタ時間の最
小可変ピッチは１１％強となり、さらに、２００００ル
クスとなった時にはシャッタ時間は１／１２０００秒と
する必要があり、１Ｈ乃至２Ｈに相当し、この近傍で１
Ｈ相当シャッタ時間を変化させた時のシャッタ時間の最
小可変ピッチは５０％ともなるため、撮影中にシャッタ
時間を変化させた場合の輝度信号レベルの変化が大きす
ぎ実用に供せない。

【００２３】ここで本発明の説明に戻り、図３（ｂ）は
通常排出パルス（ＮＰ）のパルス列を示し、通常排出パ
ルス（ＮＰ）は水平ブランキング期間毎にパルスがある
パルス列である。図３（ｃ）はＮ倍排出パルス（ＮＰ）
のパルス列を示し、Ｎ倍排出パルス（ＮＰ）は通常排出
パルス（ＮＰ）のＮ倍の頻度のパルス列である。排出パ
ルス出力手段２２４は入力されるシャッタ時間情報（Ｓ
Ｔ）によって垂直ブランキングの終了点から排出パルス
（ＰＰ）を出力すべき時間を得て、排出パルス（ＰＰ）
を出力すべきタイミングが映像信号の絵柄期間内であれ
ば、通常排出パルス発生手段２２２からの通常排出パル
ス（ＲＰ）のパルス列から最も近いタイミングのパルス
を選択して排出パルス（ＰＰ）として出力し、排出パル
ス（ＰＰ）を出力すべきタイミングが映像信号の垂直ブ
ランキング期間内であれば、Ｎ倍排出パルス発生手段２
２３からのＮ倍排出パルス（ＮＰ）のパルス列から最も
近いタイミングのパルスを選択して排出パルス（ＰＰ）
として出力する。従って、排出パルス（ＰＰ）の採り得
るタイミングを示すパルス列は図３（ｄ）に示すように
なり、例えばＮ倍排出パルス（ＮＰ）を通常排出パルス
（ＲＰ）の２５倍のパルス数とすれば、前述の例のシャ
ッタ時間を１／１２０００秒とする場合であっても、１
Ｈの１／２５毎にシャッタ時間を設定（又は選択）する
ことができ、シャッタ時間の最小可変ピッチを４％とす
ることができる。

【００２４】次に、フリッカ抽出手段２１に於ける輝度
レベル信号（ＹＳ）の生成手段及び方法について説明す
るために、シャッタ動作時のフリッカ現象について説明
をする。図４はシャッタ動作時のフリッカ現象及びフリ
ッカ抽出手段２１の動作説明図である。そして、横軸は
時間軸で説明のため映像信号のフィ−ルド周期で区分
し、夫々の縦軸は各信号等のレベルを表している。冒頭
述べたようにビデオカメラは映像信号のフィ−ルド周波
数が６０ヘルツであって、被写体照明用光源の交流電源
周波数が５０ヘルツであるとして図示している。フリッ
カ現象が最も強く発生するのは従来例でも説明したよう
に被写体照明光源の交流電源に起因して、光源の明るさ
が光源の駆動交流電源の周期の２倍の周期で周期的に変
化する場合であり、図４（ａ）はその被写体照明光源の
照度変化を表している。図４（ａ）において斜線部の幅
はシャッタ時間を表し、ＣＣＤ２はその面積に比例して
画素毎の電荷を線順次の映像信号に変換して出力する。
ＣＣＤ２によって有効に映像信号に変換される入射光量
を、図４（ｂ）に示す。図４（ｃ）は、ＣＣＤ２から線
順次に出力される輝度信号（Ｙ）を実線で表し、各フィ
−ルド毎の平均値を点線で表していて、フィ−ルド内の
レベル変化は撮影されている画像によって生じている。
平均輝度レベルは、この場合３フィ−ルド毎の周期的な
変化をしていて、この平均輝度レベル変化がフリッカと
なる。図４は被写体照明光源の照度変化とシャッタ動作
の相対的な位相は一例であって、この位相関係及びシャ
ッタ時間の大きさでフィ−ルド毎の輝度レベル変化量が
変わる事はいうまでもない。

【００２５】次に、フリッカ抽出手段２１について説明
する。図４（ｃ）に点線で示すような平均輝度レベル変
化を抽出するための一般的な方法としては信号処理の過
程で時間軸での積分を行う事である。ところが図４
（ｃ）に実線で示す輝度信号（Ｙ）を時間軸で積分した
場合には、フィ−ルド間の本来の平均輝度レベルの変化
も平均化され、さらに積分によって時間遅れも発生し、
フィ−ルド単位の実時間での抽出は不可能である。本発
明のフリッカ抽出手段２１はこの点に鑑み成されたもの
で、図５にその構成を示す。図５において、フリッカ抽
出手段２１の要部構成は入力切換手段２１１及び３つの
輝度信号フィ−ルド積分手段（以下 ＹＦ積分と記す）
２１２乃至２１４並びに出力切換手段２１５から成り、
輝度信号（Ｙ）及び図示せぬ手段で生成された垂直同期
信号と同期したフィ−ルド切換信号（ＦＣ）が入力さ
れ、図示のような信号の流れとなるように接続されてい
る。次にフリッカ抽出手段２１の動作について図４をも
参照しながら説明する。入力された輝度信号（Ｙ）は入
力切換手段２１１でフィ−ルド切換信号（ＦＣ）によっ
て切換えられ、図示の最初の１フィ−ルド（１１Ｆ）の
輝度信号（Ｙ）はＹＦ積分２１２に、次の１フィ−ルド
（１２Ｆ）の輝度信号（Ｙ）はＹＦ積分２１３に、次の
１フィ−ルド（１３Ｆ）の輝度信号（Ｙ）はＹＦ積分２
１４に、そしてさらに次の１フィ−ルド（２１Ｆ）の輝
度信号（Ｙ）は再びＹＦ積分２１２にと順次切換え供給
し、以降同様な切換え供給を継続する。ＹＦ積分２１２
乃至２１４は、この様に選択的に入力された輝度信号
（Ｙ）をフィ−ルド周期に対して十分大きい所定の時定
数で積分し、図４（ｄ）乃至（ｆ）に示す信号を出力す
る。図４（ｄ）はＹＦ積分２１２の出力，図４（ｅ）は
ＹＦ積分２１３の出力，図４（ｆ）はＹＦ積分２１４の
出力を夫々示す。そして、ＹＦ積分２１２乃至２１４の
出力は、出力切換手段２１５によって、入力切換手段２
１１による切換えと同じ順番で切換える事によって連続
した信号とすることにより、図４（ｇ）に示すように図
４（ｃ）に点線で示すと等価な輝度レベル信号（ＹＳ）
を出力する。この様にして生成した輝度レベル信号（Ｙ
Ｓ）は、ワイドシャッタ手段２２に送られ、すでに述べ
たように所定の輝度基準レベル（ＥＳ）と比較し、フィ
−ルド毎に夫々の平均値に基づいて実時間でのシャッタ
時間の制御が行われる事により、フリッカが補正され
る。

【００２６】ここで輝度信号フィ−ルド積分手段の必要
数について補足すると、これまで述べた３個の例は被写
体照明用光源の交流電源周波数が５０ヘルツで照度変化
が１００ヘルツで発生し、ビデオカメラの映像信号のフ
ィ−ルド周波数が６０ヘルツだと３フィ−ルド周期でフ
リッカが発生する場合であって、このフリッカ周期は照
度変化の周期とフィ−ルド周期の最小公倍数となること
から、こうして算出したフリッカ周期をフィ−ルド周期
で除せば、輝度信号フィ−ルド積分手段の必要数が求め
られ、例えば別の例として、被写体照明用光源の交流電
源周波数が６０ヘルツで照度変化が１２０ヘルツで発生
し、ビデオカメラの映像信号のフィ−ルド周波数が５０
ヘルツだと５フィ−ルド周期でフリッカが発生するの
で、輝度信号フィ−ルド積分手段は５個必要となる。入
出力の切換手段がそれに対応しなければならないことは
言うまでもない。

【００２７】次に色フリッカの補正について説明する。
これまで説明した輝度信号のフリッカと同様に被写体照
明光源の交流電源に起因して色の濃度にについてもフリ
ッカ現象が生じる。この色の濃度のフリッカ（色フリッ
カ）は被写体照明光源の色温度変化が輝度変化とは異な
りフリッカ現象が強く出る波形となることにより、高速
のシャッタ動作時には輝度フリッカ以上に有害な現象と
なる。色フリッカの発生過程は輝度フリッカで説明に用
いた図４の縦軸を図４（ａ）では光源の色温度、図４
（ｂ）乃至（ｇ）では色信号のレベル（詳しくは２つの
色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）のレベル）と読
み替えると、輝度フリッカと同様にして説明が付くので
詳しい説明は省略するが、２つの色差信号（Ｒ−Ｙｌ）
及び（Ｂ−Ｙｌ）のフィ−ルド内の平均レベルが図４
（ｃ）に示すように周期的に変動して色フリッカとな
る。さらに、色フリッカについても輝度フリッカと同様
な理由から、色差信号（Ｒ−Ｙｌ）又は（Ｂ−Ｙｌ）を
時間軸で積分した場合にはフィ−ルド間の本来の平均色
信号レベルの変化も抽出し難くなる。

【００２８】本発明の色フリッカ抽出手段２３はこの点
に鑑み成されたもので、図６にその構成を示す。図６に
おいて、色フリッカ抽出手段２３の要部構成は入力切換
手段２３１及び３つの色信号フィ−ルド積分手段（以下
ＣＦ積分と記す）２３２乃至２３４並びに出力切換手
段２３５から成る手段が２組から成り、２つの色差信号
（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）及び図示せぬ手段で生成
された垂直同期信号と同期したフィ−ルド切換信号（Ｆ
Ｃ）が入力され、図示のような信号の流れとなるように
接続されている。次に色フリッカ抽出手段２３の動作に
ついては図４の縦軸を前述のように読み替える事によ
り、輝度信号（Ｙ）の場合と全く同一の動作をするので
詳しい説明は省略するが、２つの色差信号（Ｒ−Ｙｌ）
及び（Ｂ−Ｙｌ）について夫々独立にフィ−ルド内の平
均色差信号レベル（ＲＳ）及び（ＢＳ）を、図４（ｇ）
に示すような信号波形で抽出することができる。この様
にして生成した平均色差信号レベル（ＲＳ）及び（Ｂ
Ｓ）は夫々ＷＢ制御１６に送られ、ここで色フリッカの
補正動作のための信号として用いられるが、次にこれに
ついて説明する。

【００２９】ＷＢ制御６に於ける従来からの白色の再現
性の調整はすでに従来例の説明でも簡単には述べたが、
ここで本発明に関連する事を詳しく説明する。図７は従
来のＷＢ制御６の原理構成図で、白色の再現性の調整は
被写体照明光源が変わった場合に白色の被写体を撮影し
ている状態でＣ処理７の出力する色差信号（Ｒ−Ｙｌ）
及び（Ｂ−Ｙｌ）が夫々平均化手段６１及び６２に帰還
され、ここで夫々時間軸で積分することによって平均化
されて比較手段６３及び６４に送られ、ここで色差信号
（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）の値がゼロすなわち無彩
色と等価な信号レベルであるオ−トホワイト基準電圧
（ＥＷ）と比較され、その差に相当する信号がスイッチ
手段６５及び６６を経由して利得可変手段６７及び６８
に送られ、ここで差に相当する信号レベルが０となるま
で利得を調整する。この様にすることによって、Ｙ／Ｃ
分離４から入力される原色色信号の赤成分（Ｒ）及び青
成分（Ｂ）の利得可変手段６７及び６８からの出力レベ
ルは色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）の値がオ−
トホワイト基準電圧（ＥＷ）と一致するレベルとするこ
とができる。なおこの制御はスイッチ手段６５及び６６
を接続することにより開始され、差に相当する信号レベ
ルが０となったときスイッチ手段６５及び６６を解放し
て調整を完了させる。又この調整は通常は調整開始の合
図を手動入力すると実際の調整作業とスイッチ手段６５
及び６６の解放は自動的に行われるように構成されてい
ることが多い。

【００３０】次に図８は本発明のＷＢ制御１６の原理構
成図である。先の従来例との違いは色フリッカ抽出手段
２３からの平均色差信号レベル（ＲＳ）及び（ＢＳ）が
入力され、これに対応して比較手段６９及び７０を有
し、さらにスイッチ手段６５及び６６に変えて切換手段
７１及び７２を有している点である。本発明のＷＢ制御
１６の動作のうち、被写体照明光源が変わった場合に白
色の被写体を撮影している状態で行う調整動作は、切換
手段７１及び７２を夫々ａ接点側に接続することにより
開始され上に述べた従来例と同様に行われるが、調整動
作完了時には切換手段７１及び７２を夫々ｂ接点側に接
続し、調整動作完了後の通常撮影時には、色フリッカ抽
出手段２３からの平均色差信号レベル（ＲＳ）及び（Ｂ
Ｓ）が夫々比較手段６９及び７０に帰還され、そこでオ
−トホワイト基準電圧（ＥＷ）と比較され、その差に相
当する信号が切換手段７１及び７２を経由して利得可変
手段６７及び６８に送られ、ここで差に相当する信号レ
ベルが０となるように、Ｙ／Ｃ分離４から入力される原
色色信号の赤成分（Ｒ）及び青成分（Ｂ）との利得可変
手段６７及び６８からの出力レベルを調整ように動作す
る。このように動作することにより、各フィ−ルド毎の
平均化した色温度に応じて原色色信号の赤成分（Ｒ）及
び青成分（Ｂ）のレベルが調整され、色フリッカが補正
される。なお、図８に示す本発明のＷＢ制御１６の原理
構成図は一例であって、例えば平均化手段６１及び６２
への入力は色フリッカ抽出手段２３の出力としても良
く、切換手段７１及び７２の配置を比較手段６９及び７
０の入力側として比較手段６３及び６４を不要とするな
どしても良い事は言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上の構成のビデオカメラとしたことに
より被写体からの入射光量の広い変化幅（ダイナミック
レンジ）において光学的な絞り部の機能を代替え可能な
シャッタ動作として可能としたので、撮像レンズを小形
化し、光学的な絞り部の開口部の外形形状によるゴ−ス
ト画像や開口部の面積が小さくなったときの回折現象に
よる分解能の劣化を無くす事が出来る。又、被写体照明
用光源の駆動電源等に起因する輝度及び色のフリッカを
フィ−ルド毎にリアルタイムで抽出し、これを帰還して
輝度及び色のフリッカを補正したので被写体照明用光源
の輝度及び色温度が周期的に変化する条件下でも安定的
に使用出来るビデオカメラが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビデオカメラの映像信号系の要部構成
図

【図２】本発明のワイドシャッタ手段の要部構成図

【図３】本発明のシャッタ時間と排出パルスの関係を示
す略式図

【図４】フリッカ現象及びフリッカ抽出手段の動作説明
用波形図

【図５】本発明のフリッカ抽出手段の要部構成図

【図６】本発明の色フリッカ抽出手段の要部構成図

【図７】従来のホワイトバランス制御手段の原理構成図

【図８】本発明のホワイトバランス制御手段の原理構成
図

【図９】従来のビデオカメラの映像信号系の要部構成図

【符号の説明】

２ 撮像手段（ＣＣＤ）１０ 撮像レンズ１１ フリッ
カ判定手段１６ ホワイトバランス制御手段２１ フリ
ッカ抽出手段２２ ワイドシャッタ手段２３ 色フリッ
カ抽出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学レンズで撮像面に結像させた光学像
   を、光電変換し線順次の映像信号として出力する撮像手
   段のシャッタ動作によって、撮像手段から出力する映像
   信号の振幅を制御して、被写体からの入射光量の変動に
   対して映像信号の振幅を所定の範囲内に保持するように
   構成されたビデオカメラにおいて、 映像信号の水平同期信号と同期しかつ水平ブランキング
   期間内の所定のタイミングのパルス列を生成する通常排
   出パルス発生手段と、 少なくとも映像信号の垂直ブランキング期間内におい
   て、映像信号の水平同期信号の整数倍のパルス列を生成
   するＮ倍排出パルス発生手段と、 映像信号の輝度信号のレベルに応じてシャッタ時間を決
   定するシャッタ時間決定手段とを少なくとも備えてな
   り、 シャッタ時間決定手段によって決定された撮像手段の各
   画素に対応して設けられた光電変換部に蓄積した不要な
   電荷を排出する排出パルスのタイミングが、 映像信号の絵柄期間にあるときは通常排出パルス発生手
   段の出力パルスのタイミングの１又は複数のタイミング
   で排出パルスを撮像手段に供給し、映像信号の垂直ブラ
   ンキング期間にあるときはＮ倍排出パルス発生手段の出
   力パルスのタイミングの１又は複数のタイミングで排出
   パルスを撮像手段に供給するようにした事を特徴とする
   ビデオカメラ。
2. 【請求項２】光学レンズで撮像面に結像させた光学像
   を、光電変換し線順次の映像信号として出力する撮像手
   段のシャッタ動作によって、撮像手段から出力する映像
   信号の振幅を制御して、被写体からの周期的な入射光量
   の変動に対して映像信号の振幅を所定の範囲内に保持す
   るように構成されたビデオカメラにおいて、 映像信号のフィ−ルド掃引周波数と被写体からの入射光
   量の変動周期に対応した所定数のフィ−ルド積分手段
   と、 輝度信号をフィ−ルド毎に順次所定数のフィ−ルド積分
   手段に切換え入力する入力切換手段と、 所定数のフィ−ルド積分手段の出力をフィ−ルド毎に順
   次切換え出力する出力切換手段と 出力切換手段の出力信号のレベルに応じてシャッタ時間
   を決定するシャッタ時間決定手段とを少なくとも備えて
   なり、 各フィ−ルド積分手段は入力切換手段と共同して所定数
   のフィ−ルド毎の輝度信号を所定の時定数で積分するこ
   とにより、所定数のフィ−ルド毎の輝度信号の平均レベ
   ルを出力し、 出力切換手段は所定数のフィ−ルド積分手段の出力をフ
   ィ−ルド毎に順次切換え連続した１の信号として出力
   し、 シャッタ時間決定手段によって決定された撮像手段の各
   画素に対応して設けられた光電変換部に蓄積した不要な
   電荷を排出する排出パルスのタイミングを制御するよう
   にした事を特徴とするビデオカメラ。
3. 【請求項３】光学レンズで撮像面に結像させた光学像
   を、光電変換し線順次の映像信号として出力する撮像手
   段のシャッタ動作によって、撮像手段から出力する映像
   信号の振幅を制御して、被写体からの入射光量の変動に
   対して映像信号の色再現性を所定の範囲内に保持するよ
   うに構成されたビデオカメラにおいて、 映像信号のフィ−ルド掃引周波数と被写体からの入射光
   量の変動周期に対応した所定数のフィ−ルド積分手段の
   ２組と、 ２つの色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）が夫々入
   力され所定数のフィ−ルド積分手段に切換え入力する２
   つの入力切換手段と、 所定数のフィ−ルド積分手段の出力をフィ−ルド毎に順
   次切換え出力する出力切換手段とを少なくとも備えてな
   り、 各フィ−ルド積分手段は入力切換手段と共同して所定数
   のフィ−ルド毎の色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙ
   ｌ）を夫々所定の時定数で積分することにより、所定数
   のフィ−ルド毎の色差信号（Ｒ−Ｙｌ）及び（Ｂ−Ｙ
   ｌ）平均レベルを出力し、 ２つの出力切換手段は夫々所定数のフィ−ルド積分手段
   の出力をフィ−ルド毎に順次切換え連続した夫々１の信
   号として出力し、 ２つの出力切換手段の出力する２つの色差信号（Ｒ−Ｙ
   ｌ）及び（Ｂ−Ｙｌ）のフィ−ルド毎の平均レベルを夫
   々所定の基準レベルと比較し、その差に応じて原色色信
   号の利得可変手段の利得を制御するようにした事を特徴
   とするビデオカメラ。