JPH11101999A - リニアセンサカメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤリニアセンサに飽和白色信号を超える
光が入射すると映像信号レベル検出のための基準信号レ
ベルが異常となり、アイリス（絞り）が開放状態のまま
になる。 【解決手段】 ＣＣＤリニアセンサ近傍に光検知器を備
え、基準信号レベルの異常を検出したらこの光検知器に
よるアイリス調整に切替える。また、映像信号レベル検
出のために特化された基準信号レベル検出回路であるセ
ルフクランプ回路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＣＣＤを用いて一次
元の映像信号を得るリニアセンサカメラ装置のアイリス
（絞り）調整に利用する。本発明はアイリス調整に必要
な映像信号レベルの検出技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】被写体の一次元映像信号を得ることがで
きるＣＣＤリニアセンサを用いたリニアセンサカメラ装
置は、陸上競技などのゴールラインをスリット状に撮影
することによる着順判定装置に利用される。また、得ら
れた一次元映像信号を合成することにより切れ目のない
連続した二次元映像信号を得ることができることから、
道路などの長大な被写体の撮影に広く利用されている。

【０００３】このように屋外での撮影に広く利用される
リニアセンサカメラ装置は、天候の変化や撮影時刻の遷
移、あるいはリニアセンサカメラ装置自体の移動によっ
て被写体の照明条件がさまざまに変化する。

【０００４】このため、リニアセンサカメラ装置によっ
て撮像された映像信号レベルを検出し、これを電気およ
び機械装置などによるアイリス駆動装置にフィードバッ
クして映像信号レベルが一定となるようにアイリスを自
動コントロールすることが一般的に行われている。アイ
リスの具体的構成については既知の技術であり、ここで
は詳細な説明は省略する。

【０００５】この従来例を図６および図７を参照して説
明する。図６は従来のリニアセンサカメラ装置のブロッ
ク構成図である。図７はＣＣＤリニアセンサの走査期間
および非走査期間を示す図である。レンズ１による被写
体の光学像は、ＣＣＤリニアセンサ（以下、単にＣＣＤ
と記す）３に入射して映像信号出力となり、プリアンプ
６を介してクランプ回路７により直流再生クランプされ
てから、接続点９を介して次段の映像信号処理回路（図
示せず）に導かれる。ＣＣＤ３はクロック１５により動
作する走査回路１４により走査を行い、図７に示すよう
に、走査が行われる走査期間Ｔ１と走査が行われない非
走査期間Ｔ２とを交互に繰り返す。図７は負極性で示し
てあり、基準信号レベルは黒レベルを示す。

【０００６】ここで、直流再生クランプとは、図７に示
す非走査期間Ｔ２のＣＣＤ３の出力信号レベルは黒レベ
ルを示す基準信号レベルであるとしてこれをクランプ
し、接続点９以降の映像信号処理回路では、この基準信
号レベルにしたがって映像信号を処理する。また、レベ
ル検出回路１１でも、この基準信号レベルにしたがって
映像信号レベルを検出する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】非走査期間Ｔ２は図７
に示すように、走査が行われずに基準信号レベルとなる
べき黒レベルの映像信号レベルとなる期間である。とこ
ろが、ＣＣＤ３に飽和露光量の入射光があると、走査期
間Ｔ１は飽和白レベル信号となるが、さらに、入射光が
飽和露光量を超えると非走査期間Ｔ２までもこの飽和白
レベル信号がはみ出すように拡大される。これはＣＣＤ
３のブルーミング特性などによるものが顕著である。

【０００８】図８は非走査期間Ｔ２に飽和白レベル信号
がはみ出す状態を示す図である。図９は非走査期間Ｔ２
が飽和白レベル信号により埋め尽くされている状態を示
す図である。図８（ａ）または図９に破線で示すよう
に、非走査期間Ｔ２に飽和白レベル信号がはみ出してい
る。このとき、図８（ｂ）に示すように、クランプパル
ス発生回路８により発生されるクランプパルスがあると
きには、非走査期間Ｔ２にはみ出した飽和白レベル信号
をクランプ回路７がクランプする。すると、基準信号レ
ベルはこの飽和白レベル信号のレベルとなる。

【０００９】すなわち、レベル検出回路１１および接続
点９に接続された映像信号処理回路は、この飽和白レベ
ル信号のレベルを黒レベルの基準信号レベルとして用い
るため、どのような映像信号も全てこの基準信号レベル
以下となり、レベル検出回路１１の出力は零となる。ま
た、映像信号処理回路の出力は全て黒レベルとなる。

【００１０】実際にはこのときＣＣＤ３には飽和露光量
以上の光が入射しており、正しくはアイリス駆動装置１
３がアイリス２を至急に絞り込まなければならない状態
である。しかし、レベル検出回路１１の出力が零となっ
ているため、アイリス駆動装置１３はこのような状態を
把握することができず、正しいアイリス調整を行うこと
ができない状態に陥る。また、飽和露光量を超える入射
光による原因以外にもレベル検出回路１１にノイズが混
入し、一時的にレベル検出回路１１の出力が零になった
場合にもこのような状態は発生する。

【００１１】一度このような状態が発生すると、リニア
センサカメラ装置の電源を切るまでアイリス２は開放状
態を維持し、被写体を撮影することは困難になる。

【００１２】このような異常状態に陥ることを回避する
ためには、急激な照明条件の変化に対して高速に対応す
ることができるアイリス手段が必要になる。しかし、レ
ベル検出回路１１およびアイリス駆動装置２などの応答
速度は、すでに可能な限りの高速化が図られており、こ
れらの応答速度をこれまで以上に高速化することは困難
である。

【００１３】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、アイリス調整の誤動作を回避することができ
るリニアセンサカメラ装置を提供することを目的とす
る。本発明は、アイリス調整の遅延を補償することがで
きるリニアセンサカメラ装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＣＣＤ近傍に
アイリスを通過した光の光量を測定する測定点を設け、
映像信号レベルから検出される光量の情報の真偽を確認
するとともにこの情報が偽の場合には、この情報に替わ
る正しい情報をアイリス手段に供給することを最も主要
な特徴とする。さらに、映像信号レベルの検出用として
専用のクランプ回路を設けることを特徴とする。このク
ランプ回路は、少しでも正しい基準信号レベルの信号が
含まれていればこれを検出することができる。

【００１５】すなわち、本発明はリニアセンサカメラ装
置であって、被写体の光学像を一次元の映像信号として
出力するＣＣＤと、このＣＣＤの映像信号のレベルを検
出する手段と、制御入力にしたがって前記光学像の入力
光量を調整するアイリス手段とを備えたリニアセンサカ
メラ装置である。

【００１６】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記ＣＣＤ近傍に前記アイリス手段を通過した光の光量を
測定する手段を設け、この測定する手段の測定レベルと
前記検出する手段の検出レベルとを比較しいずれかレベ
ルの大きい方を前記制御入力として選択する手段を備え
るところにある。

【００１７】例えば、飽和露光量を著しく超える入射光
があるときには、前記検出する手段の検出レベルは、実
際の入射光の状況を正しく反映せずほぼ零になる。この
とき、前記測定する手段の測定レベルは入射光の光量を
ほぼ正確に反映しているため、大きな測定レベルとな
る。したがって、この検出レベルと測定レベルとを比較
してその大きい方を選択することにより、正しい光量の
情報をアイリス手段にフィードバックさせることができ
る。

【００１８】前記測定する手段は、前記ＣＣＤ近傍の複
数の測定点に配置された光検知器により実現することが
できる。このとき、複数配置するのは、局部的に強い入
射光であるか全体的に強い入射光であるかを判別するた
めであり、多くの場合には、局部的であれば、未だ前記
検出する手段の検出レベルによるアイリス調整によれば
よく、全体的であれば、前記測定する手段の測定レベル
によるアイリス調整に切替える必要がある。このために
は、前記複数の測定点についての測定結果を入力しその
平均値を演算する手段を備えたり、前記複数の測定点の
測定結果を入力しその最大値または最小値を除去する手
段を備えることがよい。

【００１９】さらに、前記光検知器によるレベル測定に
要する時間は、単に感光素子の感光時間だけであり、き
わめて短時間である。したがって、前記検出する手段の
レベル検出に要する時間よりも前記光検知器によるレベ
ル測定に要する時間の方が短時間であり、前記検出する
手段のレベル検出が完了するまでの期間に前記光検知器
によるレベル測定結果を用いることによって、照明条件
の急激な変化にも追従することができるアイリス手段を
実現することができる。

【００２０】また、前記ＣＣＤに与えられる走査信号に
同期して非走査期間毎にクランプされた前記ＣＣＤの出
力信号レベルを黒レベルを示す基準信号レベルとして出
力する第一のクランプ回路とは別に、さらに、前記非走
査期間毎にその期間にわたり前記ＣＣＤの出力信号レベ
ルの所定値を第二の基準信号レベルとする第二のクラン
プ回路を備え、前記検出する手段は、この第二の基準信
号レベルにしたがって映像信号のレベルを検出する手段
を含むことが望ましい。

【００２１】これにより、映像信号のレベルを検出する
ために特化したクランプを行うことができるため、飽和
露光量を超える入射光があるときでも、正しい基準信号
レベルを得ることができる。ただし、図１０に示すよう
に、非走査期間Ｔ２が飽和白レベル信号により埋め尽く
されている状態では、この第二のクランプ回路も前記第
一のクランプ回路と同じように正しい検出レベルを得る
ことができないので、前記測定する手段の測定レベルを
選択してアイリス手段に供給することがよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図１を参照し
て説明する。図１は本発明実施例のリニアセンサカメラ
装置のブロック構成図である。

【００２３】本発明はリニアセンサカメラ装置であっ
て、被写体の光学像を一次元の映像信号として出力する
ＣＣＤ３と、このＣＣＤ３の映像信号のレベルを検出す
る手段であるレベル検出回路１１と、制御入力にしたが
って前記光学像の入力光量を調整するアイリス手段であ
るアイリス２およびアイリス駆動装置１３とを備えたリ
ニアセンサカメラ装置である。

【００２４】ここで、本発明の特徴とするところは、Ｃ
ＣＤ３近傍にアイリス２を通過した光の光量を測定する
手段である光検知器４を設け、この光検知器４の測定レ
ベルとレベル検出回路１１の検出レベルとを比較しいず
れかレベルの大きい方を前記制御入力として選択する手
段である自動選択回路１２を備えるところにある。光検
知器４は、ＣＣＤ３近傍の複数の測定点に配置されたフ
ォトダイオードである。

【００２５】前記複数の測定点についての測定結果を入
力しその平均値を演算する手段である演算回路５を備え
ている。また、演算回路５は、前記複数の測定点の測定
結果を入力しその最大値または最小値を除去することも
できる。

【００２６】ＣＣＤ３に走査回路１４により与えられる
走査信号に同期して非走査期間毎にクランプされたＣＣ
Ｄ３の出力信号レベルを黒レベルを示す基準信号レベル
として出力する第一のクランプ回路７とは別に、前記非
走査期間毎にその期間にわたりＣＣＤ３の出力信号レベ
ルの所定値を第二の基準信号レベルとする第二のクラン
プ回路であるセルフクランプ回路１０とを備え、レベル
検出回路１１は、この第二の基準信号レベルにしたがっ
て映像信号のレベルを検出する。

【００２７】

【実施例】本発明実施例を図１ないし図５を参照して説
明する。図１は上記のとおりである。図２はセルフクラ
ンプ回路１０の具体例を示す図である。図３は基準信号
レベルを示す図である。図４は演算回路５の具体例を示
す図である。図５は自動選択回路１２の具体例を示す図
である。

【００２８】レンズ１による光学像はＣＣＤ３に入射
し、映像信号出力となってプリアンプ６を介してクラン
プ回路７に入力される。この映像信号は、クランプパル
ス発生回路８より出力されるクランプパルスによって動
作するクランプ回路７により、直流再生クランプされて
から接続点９を介して次段の映像信号処理回路（図示せ
ず）に導かれる。

【００２９】プリアンプ６の映像信号出力は、セルフク
ランプ回路１０にも入力される。セルフクランプ回路１
０は、図３（ｃ）に示すように、非走査期間Ｔ２に破線
で示すように飽和白レベル信号がはみ出している場合で
も、図３（ｄ）に示すように、基準信号レベル箇所が残
っていればその基準信号レベルをクランプすることがで
きる。

【００３０】セルフクランプ回路１０は、図２に示すよ
うに、コンデンサＣおよびダイオードＤにより構成され
る。ダイオードＤは図３（ｃ）に示した信号波形におけ
る最も電圧値が高いところ、すなわち、非走査期間Ｔ２
の基準信号レベルで順電流が流れて導通する特性を有す
る。したがって、走査期間Ｔ１および飽和白レベル信号
がはみ出している期間ではダイオードＤを不導通となっ
ている。このような特性を有するダイオードＤが図３
（ｄ）に示す基準信号レベルで導通状態になると、出力
には接地電位が現れる。これにより、基準信号レベルを
接地電位によりクランプすることができる。

【００３１】このようにしてクランプされた基準信号レ
ベルはレベル検出回路１１に入力され、ＣＣＤ３の映像
信号レベルを検出する際の基準信号レベルとして用いら
れる。これによりレベル検出回路１１からはＣＣＤ３の
映像信号レベルに対応した検出信号が出力されて自動選
択回路１２に入力される。この検出信号は、通常時には
自動選択回路１２を介してアイリス駆動装置１３に入力
されてアイリス２の開閉を自動的にコントロールする。

【００３２】ＣＣＤ３の近傍にはフォトダイオードを用
いた光検知器４が複数設置されており、ＣＣＤ３に入射
する光量とほぼ等しい光量を検知することができる。Ｃ
ＣＤ３は多数の感光素子が一列に並んだ構成であり、こ
の列に沿って複数の光検知器４を配置することにより、
ＣＣＤ３に入射する光量とほぼ等しい光量を検知するこ
とができる。

【００３３】演算回路５は、複数の光検知器４を配置し
た場合の各光検知器４の検出出力値についての平均値演
算および最大値除去演算を行うものである。図４は光検
知器４を３個配置した場合にその検出出力値についての
平均値演算および最大値（逆極性の場合は最小値）除去
演算を行う回路例である。ダイオードＤ１〜Ｄ３による
最大値の除去と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３による平均値演算を
行っている。ダイオードＤ１〜Ｄ３による最大値の除去
は、電源Ｖの電圧値を超える電圧値についてこれを制限
することにより行われる。この他にはメディアンフィル
タ、ランクオーダーフィルタを用いることもできる。

【００３４】このように、複数の光検知器４および演算
回路５を設置することにより、太陽などの光学像が一つ
の光検知器４にだけ入射するような極端にばらついた光
量検知結果を平均化または除去して誤差を少なくするこ
とができる。

【００３５】自動選択回路１２は演算回路５またはレベ
ル検出回路１１のいずれかの出力を選択する。自動選択
回路１２は図５に示す回路により実現することができ
る。入力ＡおよびＢは差動入力であり、いずれか電圧値
の高い方の入力値が選択されて出力Ｃとなり、電圧値の
低い方の入力はトランジスタのベース入力のバイアスが
逆バイアスとなるので出力されない。

【００３６】ここでは平常時には演算回路５の出力電圧
値をレベル検出回路１１の出力電圧値よりも低く設定す
ることにより、平常時にはレベル検出回路１１の出力が
選択される。このとき、図９に示したように、ＣＣＤ３
の映像信号が全面的に飽和白レベル信号となり、直流的
な平坦な信号となってレベル検出回路１１の出力が零に
近い状態となった場合は、演算回路５の出力の方が電圧
値が高いことになり、自動選択回路１２により演算回路
５の出力が自動的に選択されて光検知器４の検知出力が
アイリス駆動装置１３に供給される。

【００３７】これにより、アイリス駆動装置１３は常に
正常に動作し、アイリス２が開放状態のまま、元に戻ら
なくなるような状態は回避することができる。また、レ
ベル検出回路１１の動作が正常である場合でも、急激な
光量の変化に対してセルフクランプ回路１０およびレベ
ル検出回路１１の動作が追従できない場合がある。この
ような場合にも自動選択回路１２が演算回路５の出力を
選択することにより、セルフクランプ回路１０およびレ
ベル検出回路１１の動作遅延を補うことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アイリス調整の誤動作を回避することができるととも
に、アイリス調整の遅延を補償することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のリニアセンサカメラ装置のブロ
ック構成図。

【図２】セルフクランプ回路の具体例を示す図。

【図３】基準信号レベルを示す図。

【図４】演算回路の具体例を示す図。

【図５】自動選択回路の具体例を示す図。

【図６】従来のリニアセンサカメラ装置のブロック構成
図。

【図７】ＣＣＤリニアセンサの走査期間および非走査期
間を示す図。

【図８】非走査期間に飽和白レベル信号がはみ出す状態
を示す図。

【図９】非走査期間が飽和白レベル信号により埋め尽く
されている状態を示す図。

【符号の説明】

１ レンズ ２ アイリス ３ ＣＣＤ ４ 光検知器 ５ 演算回路 ６ プリアンプ ７ クランプ回路 ８ クランプパルス発生回路 ９ 接続点 １０ セルフクランプ回路 １１ レベル検出回路 １２ 自動選択回路 １３ アイリス駆動装置 １４ 走査回路 １５ クロック Ｃ コンデンサ Ｄ、Ｄ１〜Ｄ３ ダイオード Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗器 Ｖ 電源

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の光学像を一次元の映像信号とし
   て出力するＣＣＤと、このＣＣＤの映像信号のレベルを
   検出する手段と、制御入力にしたがって前記光学像の入
   力光量を調整するアイリス手段とを備えたリニアセンサ
   カメラ装置において、 前記ＣＣＤ近傍に前記アイリス手段を通過した光の光量
   を測定する手段を設け、 この測定する手段の測定レベルと前記検出する手段の検
   出レベルとを比較しいずれかレベルの大きい方を前記制
   御入力として選択する手段を備えたことを特徴とするリ
   ニアセンサカメラ装置。
2. 【請求項２】 前記測定する手段は、前記ＣＣＤ近傍の
   複数の測定点に配置された光検知器である請求項１記載
   のリニアセンサカメラ装置。
3. 【請求項３】 前記複数の測定点についての測定結果を
   入力しその平均値を演算する手段を備えた請求項２記載
   のリニアセンサカメラ装置。
4. 【請求項４】 前記複数の測定点の測定結果を入力しそ
   の最大値または最小値を除去する手段を備えた請求項２
   または３記載のリニアセンサカメラ装置。
5. 【請求項５】 前記ＣＣＤに与えられる走査信号に同期
   して非走査期間毎にクランプされた前記ＣＣＤの出力信
   号レベルを黒レベルを示す基準信号レベルとして出力す
   る第一のクランプ回路と、前記非走査期間毎にその期間
   にわたり前記ＣＣＤの出力信号レベルの所定値を第二の
   基準信号レベルとする第二のクランプ回路とを備え、 前記検出する手段は、この第二の基準信号レベルにした
   がって映像信号のレベルを検出する手段を含む請求項１
   記載のリニアセンサカメラ装置。