JPS60180380A - テレビジヨンカメラ - 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】 〔発明の背景〕 この発明は、露出時間制御手段を持つカメラ、特に露出
時間を変えるだめの自動制御式可変開口度シャッタ（幾
構を有するカメラに関する。

真空管型のカラーカメラでは、有効露出時間が１７３０
秒で、それぞれ１／６０秒の２つの飛越しフィールドか
ら成っている。この真空管型カメラの欠点の１つは、高
速で運動する被写体を撮像するときの解像度が悪いこと
である。この様なカメラで露出時間を短くするために光
学的シャッタの利用が検討されたことがあるが、真空管
型感知器の遅延特性のため、その結果はそれ程優れたも
のではなかった。

固体カメラは零遅延のため高速運動の被写体の撮像には
良好な感知器である。現在ではこの様な零遅延装置のた
めに光学的シャッタを用いてカメラの動的解像度を容易
に向上することができる。

フレーム転送型（フィールド転送型としても知られてい
る）の電荷結合装置（ＣＣＤ）では、その装置の結鐵領
域に累積した電荷が七の蓄積領域に転送される間（垂直
ブランキング期間）、撮像器を光学的に遮断する必要が
あると一般に考えられている。この期間中遮光を行わな
いと、ハイライトを含む被写体を撮像するとき最も目障
りな垂直方向の画像はけを生ずる。水平素子４０３個の
フレーム転送型ＣＣＤでは、信号読取りの方法により有
効露出時間が１／６０秒である。主カメラレンズとプリ
ズム系の間に機械的（回転円板型）／ヤソタを挿入する
とフレーム転送はけがすくすって、付随的に限られた量
の光学的遮光が達せられる。２連シヤツタの様なカメラ
の露出時間を制御するためのシャッタ構成を持つカメラ
は知られている。

可変／ヤノタ露出制御方式によると、カメラ操作員が芸
術上または特殊効果の目的で異った露出技法を選択する
ことができる。本来すべてのテレビジョンカメラには絞
り調節があり、この絞り調節は通常画像の中央部の（赤
、緑または青チャンネルの）最高信号の測定に基いてい
て、カメラの出力が一定のピーク信号レベルに保たれる
ように絞り駆動電動機のサーボが行われる。この方法に
よると、ンヤソタの露出時間制御が手動で行われ、自動
絞り調節によって出力信号が一定に保たれる。

寸だ、絞りを一定の位置に固定しておいてカメラの出力
信号が一定になるようにンヤツクの露出時間を変える様
にカメラ系を運転する方法もある。

この様な２重方式は最近の単玉レフレックス型フイルム
カメラに用いられるものと同様で、「開口度優先型」ま
たは「露出優先型」と呼ばれる。

〔発明の概要」 この発明によりカメラの自励露出時間制御のできるシャ
ッタ方式が提供される。

この発明の原理は、被写体を表わすテレビジョン信号を
供給する画像変換手段を有するカメラで例証される。こ
の画像変換手段は被写体からのふく射エネルギを受けて
信号を発生する感光面を含む。このカメラは捷だテレビ
ジョンフィールドの一部の開被写体からのふく射エネル
ギがその感光面に達しない様に遮断するためのシャッタ
手段を含み、とのンヤソタ手段が自動的に制御されて、
ふく射エネルギが遮断されるテレビジョンフィールドの
部分を変え得る様になっている。

この自動動作を行う１実施例では、同様な２つのシャッ
タが同軸に設けられており、その一方のンヤツタ電動機
が垂直同期され、他方のシャッタ電動機が同様に垂直同
期されると同時に可変位相制御手段を持っている。この
２つのンヤツタの相ヌ１位相を変えることにより、有効
露出時間が変る。

〔詳細な説明〕

第１図ａには従来法の固体テレビジョンカメラ１が示さ
れている。このカメラ１は絞り制御器１４により制御さ
れる絞り１２を持つズームレンズ１０を含み、そのレン
ズは青応動固体撮像器１６、赤応動固体撮像器１８およ
び緑応動固体撮像器２０の各表面上に被写体（図示せず
）を集束する。

絞り１２は有効レンズ開口径を制御することによシレン
ズ１０を通る光の量を制御する。被写体が明るいときは
絞りが縮小して通過する光を少くし、被写体が暗いとき
は絞りが拡大して多くの光が入るようにする。絞りの今
１つの重要特性は被写体の視野の深度すなわちピイトの
合っている被写体の最近点と最遠点の間の距離の制御で
ある。絞りの開口度を手動で制御し、露出時間を他の手
段で制御することにより、テレビジョンカメラの芸術的
特性を高めることができる。

２枚の羽根を形成する切欠円板型のシャッタ２４は、第
１図すに例示するように、電動機２６により駆動され、
ンヤツタが回転するとその羽根が交互にレンズ１０とプ
リズム２２の間を通るようになっている。シャッタは不
透明で光路内に入ると撮像器への光を遮断する２枚の羽
根２８．３０を有する。電動機２６は基準信号（図示せ
ず）に結合され、撮像器の引下げ期間に同期してシャッ
タ羽根によシ光を遮断する様になっている。また、この
サーボル−プには／ヤツタ２４の角速度と位相を感知し
てその同期を維持するように電動機を制御するための位
置感知器３２が結合されている。

シャッタは各引下げ期間中撮像器を遮光するために１８
０度間階で２枚の羽根を有する。（このンヤツタの羽根
の数は２枚より多くても少なくてもよく、ここに記載す
るカメラが例として２枚の羽根を持つのは固有の動的平
衡と電動機軸受の摩耗の防止のためであることに注意す
べきである。）各羽根は撮像器をンヤソタの各半回転に
１回ずつすなわち各フィールド期間に１回ずつ遮光する
。

２枚の羽根の各々が張る近似扇形角αは、引下げ時間ｊ
　ｐｄ対フィールド期間の時間ｔｆと同じ比で１８０度
に比例する第１の角度部分と、切取られる充円錐８０の
角幅メの２倍を表わす第２の角度部分とから成り、 である。

固体撮像器１６．１８．２０ばそれぞれ表面に光が集束
され、その表面内に光電子が発生するＡレジスタを含む
フレーム転送型（フィールド転送型としても知られる）
ＣＣＤＯものでよいが、この発明はフレーム転送型ＣＣ
Ｄに限定されず、他の固体撮像器も使用し得ることは言
う捷てもない。光電子は撮像器上の垂直チャンネル内に
閉じ込められ、その累積した画像表示電荷の垂直運動が
、クロック信号発生器３４から制御電極に印加される多
相（例えば３相）クロック電圧により制御される。積分
期間後クロック信号が付勢されて電子を光の影響のない
Ｂレジスタの対応部分に転送する。とのＢレジスタの制
御電極の下の累積電荷は各線毎に並列にＢレジスタから
Ｃレジスタに送られ、クロック信号発生器３４からクロ
ック電極に印加されるクロック信号により直列的にそこ
から送り出される。タロツク信号発生器３４はテレビジ
ョン信号中に用いられる同期信号を発生する同期信号発
生器３６に結合され、その同期信号発生器の出力は信号
処理回路３８に印加されてここで同期、ブランキング、
等化およびバーストの各信号が挿入される。

撮像器１６．１８．２０の出力信号は、黒レベル補正、
クランプ、ンエージング、ガンマ補正、マトリックス等
の各回路およびその他の型の標準信号処理回路を含む信
号処理装置３８に印加される。Ｒ，Ｇ、Ｂの各信号は混
成されてＹ、■、Ｑの色表示成分信号となり、これが副
搬送波上に直角変調されてＮＴＳＣ４たはＰＡＬのよう
な合成信号を形成する。

この発明は露出時間の制御のためのものである。

カメラの有効露出時間は２つの／ヤツタの相対位相を変
えることにより調節することができ、これは例えば「真
の」静止動作等の特殊効果を何局するのに使用し得る。

第２図ａはこの発明の原理によるカメラ系を示す。図中
同様の引用数字で示された素子は各図において同−捷た
け類似のものである。このカメラは、ズームレンズ１０
、絞り１２、絞り制御器１４および撮像器１６．１８．
２０を含み、プリズム２２を用いて入来光をその原色に
分け、これを各撮像器１Ｇ、１８．２０に投射するよう
になっている。撮像器１６．１８．２０からの信号は信
号処理装置３８に供給され、ＲｌＧ、Ｂの信号となって
、標準のテレビジョン受像機に用いる合成色信号を形成
するマトリックス回路を含み得る符号器４０に供給され
る。レンズ１０とプリズム２２の間には１対の回転ンヤ
ノク４２．４４が設けられ、ンヤソタ４２は電動機４６
で、ンヤッタ４４は電動機４８で駆動される。各シャッ
タ４２．４４はそれぞれその速度と位相の制御に用いる
ため、速度と位相の情報をサーボ制御ループに供給する
ための位置感知器５０，５２を有する。

この発明の１実施例によれば、２つのシ、ヤッタ４２．
４４（第３図）が同軸に、しかし各別に回転し得る様に
なっている。この方式では、シャッタ４４が垂直同期信
号に固定され、シャッタ４２も垂直同期信号に固定され
ているが、この組合せンヤソタの与える遮光量を変える
だめの可変位相制御器を備えている。この２つのシャッ
タの相対位相を変えることにより有効露出時間が変る。

例えば、７０度シャック（７０度不透明、１１０度透明
）２つを完全に位相を合せて用いると、各フィールドの
露出時間は１８０度中の（１８０−７０）度すなわち０
．０１０２秒であるが、とのシャッタを完全に位相を外
して（１４０度不透明、４０度透明で）用いると、有効
露出時間は０．００３７秒となる。従って露出時間の範
囲は約２．８倍になる。一方、各シャッタ羽根の不透明
角が８０度であれば、その露出範囲は５倍に拡がる。寸
たこの角度を種々に変えて露出範囲を変えるとと′もで
きる。シャッタの制御には２つのサーボ制御装置が用い
られる。この２つのンヤソタの速度と位相を制御するた
めのサーボ装置を第２図および第４図について説明する
。第４図にスイッチＳ２を示、したのは、位相固定ルー
プ７ｏ、７２への（第２図ａに示す）互いに異る入力を
１つの図面に表示する便宜上であり、従って物理的に存
在する必要はない。寸ず、臨界引下げ期間を維持するた
めのシャッタのサーボ制御を第４図について説明する。

一定の引下げ期間中光の制御に用いられるシャッタ４２
に対し、垂直ブランキングパルスからサーボループ用の
基準信号が引出され、以後スイッチＳ２は第４図の位置
に置かれる。垂直駆動パルスはサーボシャッタ回路のレ
ベルソフトと垂直、駆動分配母線からの絶縁に用いる緩
衝変換器４０１に供給される。緩衝された垂直駆動信号
はパルス整形器４０３に供給される。このパルス整形器
４０３ば、４３０で示すような幅の狭い負向きパルスの
発生に用いられ、そのパルスの立上りは位相周波数比較
器４０５で基準時刻として用いられる。スイッチＳ２は
第４図に示すようにンヤソタ４２のサーボ制御の位置に
倒される。位相周波数比較器４０５は誤差信号を発生し
てシャック電動機を一足速度と引下げ期間に対して一致
した位相に設定更新する。この位相は、垂直期間中にＣ
ＣＤｔ２）ＡレジスタからＢレジスタに映像信号が転送
されるとき、そのＡレジスタに光が当らないように／ヤ
ソタを位置決めするのに必要である。この誤差信号はパ
ルス整形器４０３からの安定な基準パルスとパルス整形
器４０７からの帰還パルスの２つのパルスのタイミング
の差に関係付けられている。例えば、位相周波数比較器
４０５はアー／Ｉ／　−シー　−ｘ−社（ＲＣＡ　Ｃｏ
ｒｐ、）の４０４６型位相比較器とすることもできる。

位相周波数比較器４０５の出方は電動機の速度が低いと
き高く、高いとき低い。基準速度が得られると、その出
力は基準信号と帰還信号の間の位相差に関係する持続時
間を持つ負または正向きのパルスになる。周波数と位相
の双方が固定されると、その位相周波数比較器４０５の
出力は開路される。Ｒ４４とＣ１９の時定数は更新信号
を直接緩衝器４０９に印加し得るようなものである。緩
衝器４０９は位相周波数比較器４０５の出力に高インピ
ーダンスを４え、その出力は低域１ｍ波器４１１に供給
される。低域濾波器４１１は高周波数で電動機に印加さ
れるノイズを減じるために７ヤソタ速度の基本の領域に
遮断周波数を有する。この低域ｌ慮波器４１１の出力は
ノツチフィルタ４１３　、４１５に直列的に印加される
。

この出力は約６０Ｈｚと約１２０Ｈｚにノツチを与えら
れ、更新パルスからのどのような残留物も直接電動機に
印加されないようにして、電動機の不整をなくするのを
助ける。ノツチフィルタ４１５の出力は位相補・１器４
１７に印加される。この位相補償器４１７は機械系を効
果的に減振してサーボループに安定性を与える位相誤差
を補償する位相進み補償器である。この位相補償器４１
７の出力は電動機４２１とシャッタ４２３（第２図ａの
４２または４４）を駆動する電動機駆動器４１９に供給
される。位置感知器４２５はシャッタ４２３の端縁また
はどこが適当な部分を検知して、そのシャッタの速度と
位相に関係する信号を生成するようになっている。この
位置感知器４２５の出力は位相周波数比較器４０５への
帰還パルスである矩形化パルスを生成するパルス整形器
４０７に供給される。この様にして第４図の位相固定ル
ープは位置感知器により設定された回転ンヤッタ４２３
の基準位置を維持し、その基準位置が基準タイミングパ
ルスの瞬間に生ずるようにする。

第２図ａに戻って、シャッタ４４は通常信号処理装置３
８の信号出力により制御される。すなわち、ンヤッタ４
４の位相がシャッタ４２の位相に対して制ｍ１ｊされて
シャッタ系全体の露出時間を制御するようになっている
。この回路では（第４図にも示されている）位相固定ル
ープ７ｏのスイッチｓ２が、端子Ａからの信号が位相周
波数比較器４０５に供給されるように倒される。各ンヤ
ッタについて各別のサーボ回路７０を要することに注意
すべきである。

次に第２のシャッタ４４を制御するサーボ回路７０用の
移相基準パルス２０３（第２図ｅ）の発生を説明する。

信号処理回路３８からのＲ，Ｇ、Ｂ信号はブロック４０
で示されるマトリックス符号化回路に供給されると共に
、最大値の信号を選択してゲーテッド増幅器５４に供給
する無添加混合器７６にも供給される。ゲーテッド増幅
器５４は露出制御のために画像の中心部付近から信号を
選択する。すなわち、ゲーテッド増幅器寸たは利得制御
増幅器５４は無添加混合器７６からの信号に中心操作を
加えてこの系の露出時間の制御に用いられる。中心値の
選択に用いるため、ゲーテッド増幅器５４には水平およ
び垂直の同期パルスが供給され、その出力は映像ピーク
検知器５６に供給される。この自動回路では次に述べる
ように絞り制御器がある一定値に設定され、露出制御が
シャックの位相調節により行われるとする。従ってこの
回路ではスイッチＳ１が自動位置に倒され、映像ピーク
検知器５６からの信号が垂直のこぎり波発生器５８に供
給されて映像信号のピーク振幅の関数である可変ランプ
信号を生成する。第２図ｂ　−ｅを参照する。第２図す
の波形は垂直、（駆動パルス２０１を示す。この垂直駆
動パルスはＤ　型フリップフロッグ６０のクロック入力
端子ＣＩ、に剛力口されＱ出力端子を「低」レベルにセ
ットまたはラッチする。垂直のこぎり波発生器５８の出
力は第２図Ｃの波形のランプ信号で表される。

この出力はフリップフロップ６０のリセット入力Ｒに印
加される。垂直のこぎり波出力がある値に達すると、フ
リップフロップ６０はリセットされ、「イ良レベルであ
ったＱ出力が「高」レベルに変って無安定フリップフロ
ップ６２のクロック人力ＣＬに印加される。フリップフ
ロップ６２のＱ出力はＲＣタイミング回路網により持続
時間を制御されるパルスであって、インバータ６４に供
給される。このインバータ６４の出力は第４図のパルス
整形器４０３の出力パルスと極めて形の似た基準パルス
で、端子ＡおよびスイッチＳ２を介してサーボ制御ルー
プ７０の位相周波数比較器４０５に供給され、シャッタ
４４の速度と位相の制御に用いられる。シャッタ４４を
制御するサーボ制御ループの詳細は、すでにシャッタ４
２のサーボ制御ループについて説明しであるから、説明
を省略する。

動作時には、ザーボルーブ７ｏは回転シャッタの基準位
置が移相パルス２０３の時刻に起るようにその位置を制
御する。従ってパルス２０３の゛位置を変えることによ
りシャックの相対位置を変えることができる。この様に
して、一方のシャッタ４２の速度と位相がテレビジョン
信号の垂直ブランキングパルスにより制御され、他方の
シャッタ４４が被写体の光により制御される。また別の
回路構成として第２図ａのスイッチＳ１を手動位置に倒
すと、シャッタ４４の位相が手動で制御され、例えば絞
りサーボ制御を用いて露出制御を行い、シャックサーボ
を一定位置に保つことができるようになる。上述のよう
に、この露出時間制御には異るいくつかの構成が可能で
、その１つとして、スリット状の光が丁度通過し得るよ
うにシャッタを手動で位置決めし、カメラから真の静止
動作出力を得ることができるし、また他の１つとして、
「開口度優先」または「露出優先」の方式をとることも
できる。

可能な４つの動作モードを説明する。その第１の動作モ
ードでは、レンズの絞シを一定のｆ　値に設定し、シャ
ッタ制御を手動で行って信号の一様性を確保するように
する。第２の動作モードでは、シャッタのタイミングを
一定値に設定し、絞りを手動で制御して信号の一様性を
確保する。第３の動作モードでは、レンズの絞シを一定
のｆ値に設定し、シャッタのタイミングサーボを自動位
置に設定して信号の一様性を確保するようにする。第４
の動作モードでは、シャッタのタイミングを一定値に設
定し、絞りサーボを自動位置で作動させて信号の一様性
を確保する。この構成は、特殊効果を与えたり特殊な芸
術的効果を創造する場合に大きなラティチュードを表わ
す。

以上この発明の原理を図示の例示構成について詳述した
が、この発明を実施するときはこの例示構成からの変化
が種々生じ得ることが考えられる。

例えば２つのシャンクの羽根の幅を必要に応じて異らせ
てもよく、固体撮像器が特に有利であるが、」二記構成
を撮像管に適用することもでき、また、上記実施例では
回転シャッタを用いたが、直進型その他の形式のシャッ
クを用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ　ｉｌ：　３人力分色プリズムと３つの固体撮
像器を含む従来法の固体カメラの部分ブロック図、第１
図すは第１図ａの構成における切欠円板型ンヤツタの一
例構造を示す図、第２図ａはこの発明の原理による一例
固体力メラ構体の部分ブロック図、第２図ｂ〜ｅは第２
図ａに示す固体カメラ構体の動作説明のだめの一例波形
図、第３図はこの発明の１実施例による２重シャッタ構
体の詳細図、第４図はこの発明の２重シャッタのサーホ
制御を行う回路の部分ブロック図である。 １６．１８．２０・・・画像変換手段、４２．４４・・
・／ヤノタ手段、４２・・・第１の光制御手段、４４・
・・第２の光制御手段、７０・・・第２の帰還手段、７
２・・・第１の帰還手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体からのふく射エネルギを受けて信号を発生
   する感光面を有する画像変換手段と、テレビジョンフィ
   ールドの一部の間、上記被写体からのふく射エネルギが
   上記感光面に達しないように遮断するシャッタ手段とを
   含み、上記シャッタ手段が、テレビジョンフィールドの
   上記ふく射エネルギが遮断される部分を変えるだめ自動
   的に制御し得ることを特徴とするテレビジョンカメラ。
2. （２）　被写体からのふく射エネルギを受けて信号を発
   生する感光面を有する画像変換手段と、上記感光面に当
   る上記被写体からのふく射エネルギの相対量を制御する
   第１の光制御手段と、上記第１の光制御手段を自動的に
   制御して上記被写体の輝度を補償すると共に、手動操作
   に切換えることによりふく射エネルギの相対量を一定に
   保ち得る第１の帰還手段と、上記被写体からのふく射エ
   ネルギが上記感光面に当る相対時間を制御する第２の光
   制御手段と、上記第２の光制御手段を自動的に制御して
   上記被写体の輝度を補償すると共に、手動操作に切換え
   ることにより上記相対時間を一定に保ち得る第２の帰還
   手段とを含むテレビジョンカメラ。