JPS60143076A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は被写体の明るさに対して広いダイナミックレン
ジを有する撮像装置に関する。

（従来技術） 従来オートアイリスな用いたビデオカメラ等の撮像装置
が知られている。

このようなカメラにおいてはイメージセンサ−の時系列
出力を平均化して、この平均値と基準信号との誤差を補
正する向きにサーボをかけて絞りを制御する事が行なわ
れている。

一方、絞りの限界値、即ち最大口径又は最小口径に達し
ても前記誤差が解消されない場合にはイメージセンサ−
の出力の利得をゲインコントロール回路により制御して
画像信号の劣化を防いでいた。しかし、この方法では８
／Ｎが劣化してしまうという致命的な欠点があり、あく
までも便宜的なものでしかなかった。

（目的） 本発明は従来技術のかかる欠点を解決し得る撮像装置を
提供する事を特徴とする 特に絞りにより制御不能な輝度範囲の像をも良好な８／
Ｎで撮像し得る撮像装置を提供することを目的としてい
る。

（実施例） 以下実施例に基づき一本発明の詳細な説明する。

第１図、第２図は本発明の撮像装置の夫々第１実施例、
第２実施例を示す図で図中、１は撮像光学系、２は絞り
、３はＣＯＤ、ＭＯＳ、撮像管等の撮像手段としてのイ
メージセンサ−で、入射した光学像を電荷信号に変換す
る。４はプリアンプ、５はプロセス回路、６は記録装置
、７はイメージセンサ−３を駆動するり四ツクドライバ
、８はクロックトライバに標準テレビジョン周期に対応
するタイミングパルスを供給するクロックジェネレータ
ー、９はプリアンプの出力を平均化する平均回路、１０
はこの平均回路出力を第１の基準電位１１と比較する誤
差増［１）　０ １２は誤差増巾器１０の誤差信号出力１０ａを第２の基
準電位１３と比較する誤差増ｒｌｊ器、１４は誤差信４
３１０８を第３の基準電位１５と比較する誤差増巾器で
ある。電位１３の極性は正、１５の挿ｉ性は負である。

１６は蓄積時間制御回路で誤差増ｒｆＪｇｆ１２゜１４
の出力１２ａ及び１４ａに応じてイメージセンサ−３に
おける電荷蓄積時間をクロックドライバフと共に制御す
る。

具体的には誤差信号１０ａのレベルが基準電位１３を上
まわると制御回路１６はイメージセンサ−３における電
荷蓄積時間を減少させるようにセンサー３を駆動する。

又、誤差信号１０ａのレベルが基準電位１５よりも小さ
くなると制御１ｊｉｌ路１６はセンサー３における電荷
蓄積時間を増大させるようにセンサー３を駆動する。

このように構成されているのでイメージセンサ−３は標
準テレビジョン周期で駆動され、その出力はアンプ４、
プロセス回路５を介して記録装置に導びかれる。

一方、センサ−３０時系列出力はアンプ４を介した後平
均回路９で平均化され、センサーのダイナミックレンジ
に合わせた値の基準電位１１と比較されて、その誤差が
止の［１１にあれば絞りを絞り込み、負の側にあれば絞
りを開くよう制御する。

この状態では通常の被写体輝度変化に対しては誤差信号
１０ａの絶対値が小さいので蓄積時間制御回路１６は゛
作動しない。

ところが、絞り２が例えば最小口径になっても誤差信号
１０ａのレベルがゼロにならず、基準電位１３で定まる
閾値を越えてしまうとこの基準電位１３との差に応じて
後述の如く蓄積時間を短くするよう制御信号１６ａが制
御回路１６から出力される。又、誤差信号１０ａが負の
極性であってしかも基準電位１５の値よりも小さい場合
には後述する如く蓄積時間を延ばすよう制御信号１６ａ
が制御回路１６から出力されると共にクロックドライバ
フからの出力も変化する。

このように本発明の実施例によればオートアイリスにお
いて絞りの限界値を越えた場合でも適正な信号レベルが
得られる。しかもＳ／Ｎの劣化は原理的にない。

第２図は本発明の撮像装置の第２実施例を示す因で、図
中第１図と同じ番号のものけ同じ“４素を示す。

１７．１８は第４．第５の基準電位である。

誤差項ｒｌＪ器１２．１４の動作は第１図と同じである
が、基準電位が異なる。又、誤差増巾器１２゜１４は平
均回路９の出力を直接入力している点に特徴を有する。

基準電位１７と１８の関係は極性が逆で１７がプラス、
１８がマイナスという点では電位１３．１５の関係と同
じである。

動作は同じであるので説明は省略する。

第３図は本発明の撮像装置の第３実施例を示す図で本実
施例は絞り２の限界値信号を絞り２から受け、これによ
り蓄積時間を所定１直にシフトするようにしたものであ
る。

即ち絞り２が最大値に達すると絞りのセクター上等に設
けたスイッチ２ａが作動してハイレベルの信号２　ａ　
／が得られる。この信号は制御回路１６及びクロックド
ライバフに入力され、蓄積時間を例えば２テレビジヨン
フイールドＵ　ｆｉｌｌ　Ｋなるよう延ばす。このとき
イメージセンサ−３からの読み出し速度は変えないよう
にする。従って読み出し信号は２フイールドにつき間欠
的に１フィールド分しか得られないことになる。

又、絞り２が最小値に達するとやはりこれを検出するス
イッチ２ｂが作動してハイレベルの信号２ｂ　／が得ら
れる。この信号が制御回路１６に入力されると、蓄積時
間を例えば１／２フィールド期間にする。

このように６′η成すれば構成が簡単になる効果が有る
。

次に第４図（ａ）はイメージセンサ−２の第１実施例を
示す図で受光部１９、メモリ一部２０、水平シフトレジ
スタ２１、出力アンプ２２より成る公知のフレームトラ
ンスファー型イメージセンサ−の例である。尚、図示は
してないが受光部１９はオーバー７０−ドレイン等の過
剰電動除去構造を有する。

馬は受光部の垂直シフトパルス、り、はメモリ一部の垂
直シフトパルス、メ、は水平シフトパルス、戸７は蓄積
時間制御パルスである。

メ、〜０３はクロックドライバフから与えられ、９６丁
は＆積時間制御回路から与えられる。又、戸。

とｙ、は同じ転送電極を制御する。

第４図（１））はクロックドライバフと制御回路１６の
出力を示す図で、同図は増ｒｌｊ器１２の誤差出力が得
られた場合でこのときグ、が回路１６より出力され、こ
れにより受光部１９の電荷は強制的に垂直転送される。

しかし、このときメモリ一部のシフトパルスゲ、はグ、
に対して極めて低周波なので電荷は受光部とメモリ一部
との境界近傍でオーバーフローする。そしてこのオーバ
ーフローした電荷は公知−のオーバーフロードレイン等
の過剰電荷除去機構により除去される。

又、信号１２ａのレベルに応じてレベルが大きければ大
きい程第４図（ｂ）示の時間Ｔｏが大きくなるよう制御
される。従って期間Ｔｏの間に蓄積された電荷はクリア
されるので蓄積時間は減少する。逆に１２ａが小さけれ
ば小さい程Ｔｏは類かくなる。

又、誤差増巾器１４の出力１４ａが得られると第４図（
Ｃ）の如く垂直転送パルス籟、ダ２が１フイールドおき
になり、蓄積時間が２フィールド期間になる。

このように本実施例によれば汎用のイメージセンサ−に
よって簡単な構成で蓄積時間制御をする事が可能となる
という効果も有する。

又、第５図（ａ）はイメージセンザー２のｍ２実施例で
、２３は画素、２４はシフトゲート、２５は垂直シフト
レジスタ、２６はオーバー７０−ドレインゲート、２７
はオーバーフロードレインでこの配列が水平方向につい
て周期的に繰り返し配列されている。２８は水平シフト
レジスタ、２９社出力アンプである。又、グ。は画素電
荷を垂直シフトレジスタにシフトするパルス、ｌ、は垂
直転送パルス、ダ。は水平転送パルス、メ。

は画素電荷をオーバーフロードレインに排出するパルス
である。このようなセンサーを使った場合に信号１２ａ
が得られるとこの１２８のレベルに応じて第５図＜ｂ）
のようなりリアパルス９ｉｔが制御回路１６より出力さ
れ、１２ａのレベルが大きい程期間ＴＯが長くなるよう
対応刊けられている。

従って絞りが最小値の場合にセンサー２の蓄積時間が短
かくなり、適正なレベルの映像信号が良好なＳ／Ｎで得
られる。

又、誤差信号１４ａが得られた時にはＪ２’７は出力さ
れず、クロックドライバフからのパルスズ４〜グ、が１
フイールドおきに出力されるようになる。

これにより読み出される信号が１フイールドおきになる
が、各画素における蓄積時間が増大し、映像信号レベル
が適正になる。

尚、以上のようなイメージセンザー３のタイミング関係
は第３図示の撮像装置についても同様に当てはまるので
説明は省ｊｉ＋ｉする。

次に第６図は本発明の撮像装置の第４実施例を示す図で
第１〜第５図と同じ番号のものは同じ要素を示す。

３０は開角可変ロータリーシャッター等のシャッター、
３１は開角を変化させる為の開角駆動回路、３２はシャ
ッター回転）駆動する為の回転駆動回路である。本実施
例では一差増ｒｆＪ器１４゜１５の出力状態に応じて′
「在荷のクリア期間や、クリアタイミングを変化させる
かわりに、入射光自体の入射時間を変化させる午によっ
て電荷の実質的な蓄積時間を制御するものである。本発
明の蓄積時間制御はこのようなシャッターによるものも
含む。

即ち、具体的には増巾器１２の出力１２ａが大きくなれ
ばなる程開角が小さくなるように開角駆動回路３１を制
御し、出力信号１４ａが大きくなると開角を例えば全開
状態として回転駆動回路を停止させてイメージセンサ−
３を完全にｉに光状態にすると共にクロックドライバフ
を第４図（Ｃ）又は第５１図（Ｃ）の如く制御すること
により、？、＞　ｆｉ１時間を２フィールド期間にする
。

勿−第１〜第３実施例についても同様であるが、誤差増
１１」器１４の出力１４ａのレベルが大きい（１ｊ！蓄
積時間を３フィールド期間、４フィールド期間・・・・
・・の如く増大さゼても良いし、又、静止画像を記録す
る事を目的とする場合には蓄積時間をフィールド期間の
整数倍とせず連続的に延ばすようにしても良い事は言う
までもない。

又、このように蓄積時間を１フイールドよりも長くした
場合にもクリアパルスやシャッター機ＩＶ’／により蓄
積時間を連続的に変化させる事も可能である。

（効果） 以上説明した如く、本発明によれば所定範囲の絞り値外
ではイメージセンサ−における亀（Ｉｆ蓄積時間がイメ
ージセンサ−出力に応じて制６（υされるからダイナミ
ックレンジが広く、Ｓ／Ｎの優れた撮像装置を得る事が
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の撮像装置ｒイの第１実施例図、第２図
は同第２実施例図、第３図は同第３実施最大値の場合の
タイミングチャート、第６図は本発明の撮像装置の第４
実施例図である。 ２・・・絞り、 ３・・・撮像手段としてのイメージセンサ−１１６・・
・制御手段としての蓄積時間制御回路。 第４図（Ｉ）） 第４図（Ｃ） ｉ　ｒｖ　ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学像を電荷信号に変換する撮像手段、撮像手段の出力
   に応じて撮像手段への入射光鼠を制御する絞り、所定の
   絞り値の範囲外で前記撮像手段における電荷の蓄積時間
   を制御する制御手段を有する撮像装置。