(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレビジョンカメラに組み込まれ、垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて駆動される撮像用ＣＣＤ（電荷転送デバイス）の電荷読み出しをフィールド単位で制御するＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置において、
前記撮像用ＣＣＤの入射光蓄積時間をシャッター速度に応じて制御する電子シャッターと、
前記フィールドの期間内で前記ＣＣＤに対する光蓄積時間の最大許容時間を基準時間として、前記電子シャッターのシャッター速度を、繰り返し連続される第１フィールドと第２フィールドとで互いに独立して制御するシャッター速度制御手段と、
前記第１フィールドと第２フィールドとで互いに異なる組の隣接２ラインについて、垂直方向に並ぶ画素それぞれに蓄積される電荷を加算して読み出す加算読出し手段とを具備し、
前記シャッター速度制御手段は、前記第１、第２フィールドそれぞれで前記基準時間相当の光蓄積時間を得るシャッター速度で撮影する通常撮影モードに対し、前記第１フィールドのシャッター速度を前記光蓄積時間が前記基準時間より短くなるように制御することで高速被写体撮影モードに対応させつつ、前記第２フィールドのシャッター速度を前記第１フィールドのシャッター速度より短くなるように制御することで垂直方向高解像度撮影モードに対応させるようにしたことを特徴とするＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置。
【請求項２】
前記シャッター速度制御手段は、前記ＣＣＤを駆動する水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて各フィールドのシャッター速度を設定することを特徴とする請求項１記載のＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置。
【請求項３】
前記シャッター速度制御手段は、前記水平同期信号に同期したクロックパルスを発生するクロックパルス発生部と、前記垂直同期信号に同期したリセットパルスを発生するリセットパルス発生部と、前記クロックパルスをカウントし、カウント値がプリセット値に達した時点から前記リセットパルスが入力されるまで光蓄積制御信号を前記ＣＣＤに出力するカウンタと、前記垂直同期信号から垂直ブランキング期間を検出し、その期間に前記第１フィールドでは高速被写体撮影時のシャッター速度に対応したプリセット値、前記第２フィールドでは垂直方向高解像度撮影時のシャッター速度に対応したプリセット値を前記カウンタにプリセットするプリセット手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置。
【請求項４】
前記シャッター速度制御手段は、前記水平同期信号に同期したクロックパルスを発生するクロックパルス発生部と、前記垂直同期信号に同期したリセットパルスを発生するリセットパルス発生部と、それぞれ前記クロックパルスをカウントし、カウント値がプリセット値に達した時点から前記リセットパルスが入力されるまで光蓄積制御信号を出力する第１及び第２のカウンタと、前記垂直同期信号から垂直ブランキング期間を検出し、その期間に前記第１フィールドで用いる高速被写体撮影時のシャッター速度に対応したプリセット値を前記第１のカウンタにプリセットし、前記第２フィールドで用いる垂直方向高解像度撮影時のシャッター速度に対応したプリセット値を前記第２のカウンタにプリセットするプリセット手段と、前記第１及び第２のカウンタの出力を前記第１及び第２のフィールドに合わせて前記垂直ブランキング期間毎に交互に導出する切替手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像デバイスとしてＣＣＤ（電荷転送デバイス）を利用したＣＣＤテレビジョンカメラに係り、特に電子シャッターを備えるＣＣＤ信号読出し制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ＣＣＤテレビジョンカメラに用いられるＣＣＤ信号読出し制御装置では、約１／６０秒または約１／５０秒（ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ等のテレビジョン方式によって異なる）の間、ＣＣＤに入射光を蓄積し、これを垂直ブランキング期間に映像信号として読み出すようにしている。以下ではＮＴＳＣ方式を例にして説明する。
【０００３】
ところで、上記ＣＣＤ信号読出し制御装置において、高速に動く被写体を撮像すると、１／６０秒の間入射光が蓄積されるため、像が重なってしまい（ぶれ）、明瞭な映像を得ることができない。そこで、電子シャッターを用いて、高速で動く被写体であっても像が重ならないように、光の蓄積時間を適宜短くできるようにしている。
【０００４】
一方、ＣＣＤテレビジョンカメラ装置においては、ラインフリッカ（ＣＣＤの垂直方向の画素をそのまま読み出すと、解像度が上がりすぎてフリッカが出る）を防ぐために、垂直方向の２画素を加算するようにしている。そのため、垂直方向の解像度は垂直の走査線数に比べて落ちている。
【０００５】
つまり、ＮＴＳＣ方式における垂直の走査線数は約４８３本であるから、そのままＣＣＤを読み出せば、垂直解像度は約４８３本となる。しかしながら、２画素加算して読み出しているために、走査線数は約３６０本程度になって垂直解像度が落ちてしまう。尚、２４０本まで垂直解像度が落ちないのは、フィールドオフセット方式により画素の組み合わせを変えているためである。
【０００６】
そこで、従来では上記の電子シャッターを利用して垂直解像度の向上を図っている。
すなわち、垂直解像度を上げるためには、第ｎラインの画素読出しと第ｎ＋１ラインの画素読出しの間の画素を読出し、ラインフリッカと垂直解像度のバランスを考えて使用すればよい。この１画素と１画素の何分の１かの画素を読み出すには、１画素を通常に読み出し、もう１画素をシャッターをかけて読み出して（光の蓄積時間を短くする）加算すれば、等価的に走査線の１本から２本の間の画素読出しを行うことができ、垂直解像度を通常の読み出しに比べて向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、上記のような電子シャッターを有する従来のＣＣＤテレビジョンカメラ装置のＣＣＤ信号読出し制御装置では、電子シャッターを用いて垂直解像度の向上を図ると、電子シャッター本来の高速被写体のぶれ防止機能を発揮できなくなってしまう。逆に、電子シャッターにより高速被写体のぶれを防止すると、垂直解像度の向上ができなくなってしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来のＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置では、電子シャッターを高速被写体ぶれ防止、垂直解像度向上のいずれか一方のみしか行うことができないという問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、上記の問題を解決し、電子シャッターを用いて、高速被写体のぶれ防止、垂直解像度の向上を同時に実現することのできるＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、テレビジョンカメラに組み込まれ、垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて駆動される撮像用ＣＣＤ（電荷転送デバイス）の電荷読み出しをフィールド単位で制御するＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置において、前記撮像用ＣＣＤの入射光蓄積時間をシャッター速度に応じて制御する電子シャッターと、前記フィールドの期間内で前記ＣＣＤに対する光蓄積時間の最大許容時間を基準時間として、前記電子シャッターのシャッター速度を、繰り返し連続される第１フィールドと第２フィールドとで互いに独立して制御するシャッター速度制御手段と、前記第１フィールドと第２フィールドとで互いに異なる組の隣接２ラインについて、垂直方向に並ぶ画素それぞれに蓄積される電荷を加算して読み出す加算読出し手段とを具備し、前記シャッター速度制御手段は、前記第１、第２フィールドそれぞれで前記基準時間相当の光蓄積時間を得るシャッター速度で撮影する通常撮影モードに対し、前記第１フィールドのシャッター速度を前記光蓄積時間が前記基準時間より短くなるように制御することで高速被写体撮影モードに対応させつつ、前記第２フィールドのシャッター速度を前記第１フィールドのシャッター速度より短くなるように制御することで垂直方向高解像度撮影モードに対応させるようにした。
【００１１】
特に、前記シャッター速度制御手段は、前記ＣＣＤを駆動する水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて各フィールドのシャッター速度を設定するようにした。
また、前記シャッター速度制御手段は、前記水平同期信号に同期したクロックパルスを発生するクロックパルス発生部と、前記垂直同期信号に同期したリセットパルスを発生するリセットパルス発生部と、前記クロックパルスをカウントし、カウント値がプリセット値に達した時点から前記リセットパルスが入力されるまで光蓄積制御信号を前記ＣＣＤに出力するカウンタと、前記垂直同期信号から垂直ブランキング期間を検出し、その期間に前記第１フィールドでは高速被写体撮影時のシャッター速度に対応したプリセット値、前記第２フィールドでは垂直方向高解像度撮影時のシャッター速度に対応したプリセット値を前記カウンタにプリセットするプリセット手段とを備えるようにした。
【００１２】
あるいは、前記シャッター速度制御手段は、前記水平同期信号に同期したクロックパルスを発生するクロックパルス発生部と、前記垂直同期信号に同期したリセットパルスを発生するリセットパルス発生部と、それぞれ前記クロックパルスをカウントし、カウント値がプリセット値に達した時点から前記リセットパルスが入力されるまで光蓄積制御信号を出力する第１及び第２のカウンタと、前記垂直同期信号から垂直ブランキング期間を検出し、その期間に前記第１フィールドで用いる高速被写体撮影時のシャッター速度に対応したプリセット値を前記第１のカウンタにプリセットし、前記第２フィールドで用いる垂直方向高解像度撮影時のシャッター速度に対応したプリセット値を前記第２のカウンタにプリセットするプリセット手段と、前記第１及び第２のカウンタの出力を前記第１及び第２のフィールドに合わせて前記垂直ブランキング期間毎に交互に導出する切替手段とを備えるようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は第１の実施形態のＣＣＤ読出し制御装置の構成を示すものである。図１において、１１は同期信号発生回路であり、テレビジョン信号の水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号ＶＤを発生する。水平同期信号ＨＤはクロックパルス発生回路１２に供給され、垂直同期信号ＶＤはＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１３及びリセットパルス発生回路１４に供給される。
【００１４】
クロックパルス発生回路１２は水平同期信号ＨＤをトリガとして水平同期パルスを発生し、リセットパルス発生回路１４は垂直同期信号ＶＤをトリガとしてリセットパルスを発生する。これらの水平同期パルス、リセットパルスは共にカウンタ１５に供給される。
【００１５】
このカウンタ１５はＣＣＤ光蓄積時間を決定するプリセッタブルカウンタで、プリセット回路１６から与えられるプリセット値を格納し、水平同期パルスをカウントしてカウント値がプリセット値に達した時点でカウントアップして出力レベルをハイレベルとする。また、リセットパルスの入力によりカウント値をリセットし、出力レベルをローレベルに戻す。
【００１６】
このカウンタ１５の出力はＣＣＤ駆動回路１７に供給される。ＣＣＤ駆動回路１７は、垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤに基づいてＣＣＤ１８の電荷転送を駆動制御すると共に、ＣＣＤ１８に対してカウンタ１５の出力がハイレベルの期間を光蓄積時間として制御し、第ｎラインと第ｎ＋１ラインの各画素の電荷を加算して出力させる。
【００１７】
一方、このＣＣＤ信号読出し制御装置はモード選択／シャッター速度切換回路１９を備える。この回路１９は、（１）通常撮影モード、（２）高速被写体撮影モード、（３）高解像度モード、（４）高速被写体撮影＋高解像度モードの４つのモードからいずれかを選択し、（２）〜（４）のモードでシャッター速度を手動または自動で選択する機能を有する。
【００１８】
上記ＭＰＵ１３は、上記モード選択／シャッター速度切換回路１９で設定されたモード及びシャッター速度から、ＣＣＤ光蓄積時間に相当するカウンタプリセット値を演算し、その演算結果をプリセット回路１６に格納しておく。そして、垂直同期信号ＶＤを監視して垂直ブランキング期間を判別し、例えば奇数フィールドの垂直ブランキング期間中には第１のプリセット値、偶数フィールドの垂直ブランキング期間中には第２のプリセット値をカウンタ１５にプリセットするようプリセット回路１６に命令を与える。
【００１９】
上記構成において、以下、図２を参照してそのモード別の動作を説明する。尚、ここではテレビジョンカメラがＮＳＴＣ方式を採用しているものとする。図２において、（ａ）は通常撮影モード、（ｂ）は高速被写体撮影モード、（ｃ）は高解像度モード、（ｄ）は高速被写体撮影＋高解像度モードの場合の奇数フィールドと偶数フィールドの光蓄積時間を示している。
【００２０】
通常撮影モードでの光蓄積時間は、厳密には１／６０よりも短いが、簡単のため、以下では１／６０秒として説明する。
まず、モード選択／シャッター速度切換回路１９で通常撮影モードが選択された場合、ＭＰＵ１３は奇数フィールド、偶数フィールドいずれもプリセット値Ｐ１，Ｐ２を「０」としてプリセット回路１６に格納し、垂直ブランキング期間中に順次プリセット値Ｐ１＝「０」、Ｐ２＝「０」をカウンタ１５にプリセットさせる。
【００２１】
このため、カウンタ１５は、各フィールドで垂直ブランキング期間終了時点からカウントアップした状態となり、次の垂直同期信号によってリセットパルスが与えられるまで出力レベルをハイレベルとする。その結果、図２（ａ）に示すように、奇数フィールド、偶数フィールドはいずれも光蓄積時間は１／６０秒となり、最大許容時間に設定される。
【００２２】
次に、高速被写体撮影モードが選択された場合、ＭＰＵ１３は奇数フィールド、偶数フィールドいずれもシャッター速度設定値に相当するプリセット値Ｐ１，Ｐ２（Ｐ１＝Ｐ２）を演算してプリセット回路１６に格納し、垂直ブランキング期間中に格納したプリセット値Ｐ１，Ｐ２を順次カウンタ１５にプリセットさせる。
【００２３】
カウンタ１５は各フィールドでＰ１，Ｐ２で垂直同期パルスをカウントアップしてから垂直同期信号によるリセットがかかるまでＣＣＤ駆動回路１６を通じてＣＣＤ１８を光蓄積時間とする。この場合、Ｐ１＝Ｐ２であるから、図２（ｂ）に示すように奇数フィールド、偶数フィールドとも光蓄積時間は同一となり、いずれも１／６０秒に対してシャッター速度設定値相当分だけ短くなる。
【００２４】
続いて、高解像度モードが選択された場合、ＭＰＵ１３は奇数フィールドについてはプリセット値Ｐ１を「０」とし、偶数フィールドについてはシャッター速度設定値に対応するプリセット値Ｐ２を演算し、それぞれプリセット回路１４に格納する。そして、垂直ブランキング期間中に格納したプリセット値Ｐ１，Ｐ２を順次カウンタ１５にプリセットさせる。
【００２５】
カウンタ１５は、奇数フィールドではＰ１＝「０」であるから垂直ブランキング期間終了時点からカウントアップした状態となるが、偶数フィールドではカウント値がプリセット値Ｐ２に達した時点でカウントアップする。よって、光蓄積時間は、図２（ｃ）に示すように、奇数フィールドでは１／６０秒となるが、偶数フィールドではシャッター速度設定値相当分だけ短くなる。
【００２６】
また、高速被写体撮影＋高解像度モードが選択された場合、ＭＰＵ１３は高速被写体撮影用のシャッター速度設定値、高解像度用のシャッター速度設定値それぞれから対応するプリセット値Ｐ１，Ｐ２を求め、プリセット回路１６に格納して、奇数フィールドではＰ１、偶数フィールドではＰ２をカウンタ１５にプリセットさせる。
【００２７】
これにより、カウンタ１５にフィールド毎に任意のプリセット値が設定されるため、ＣＣＤ１７の光蓄積時間は図２（ｄ）に示すようにそれぞれフィールド毎に個別に設定されたシャッター速度設定値相当分だけ短くなる。
【００２８】
したがって、上記構成によるＣＣＤ信号読出し制御装置は、モード別に奇数フィールド、偶数フィールドの光蓄積時間を制御できるため、通常撮影の他、高速被写体撮影、高解像度撮影、高速被写体＋高解像度撮影をいずれも最適な状態で実現することができる。
【００２９】
尚、上記実施形態では、奇数フィールドを基準について説明したが、偶数フィールドを基準にしても同様に実施可能である。また、シャッターは１／６０秒より短い時間読み出すものとしたが、ＣＣＤの読み出し方法を変えて、１／６０秒より遅いシャッター速度を得る方法もある。
【００３０】
図３は本発明に係る第２の実施形態の構成を示すものである。尚、図３において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
【００３１】
このＣＣＤ信号読出し制御装置は、２つのカウンタ１５１，１５２を備える。一方のカウンタ１５１は高速被写体撮影用、他方のカウンタ１５２は高解像度撮影用に用いられるもので、いずれも前述のクロックパルス発生回路１２からの水平同期パルスをカウントし、リセットパルス発生回路１４からのリセットパルスによりカウント値をクリアする。
【００３２】
また、カウンタ１５１，１５２はそれぞれプリセッタブルカウンタで、対応して設けられるプリセット回路１６１，１６２からのプリセット値を格納し、カウント値がプリセット値に達した時点でカウントアップし、リセットパルスが入力されるまで出力レベルをハイレベルとする。
【００３３】
一方、ＭＰＵ１３は、モード選択／シャッター速度切換回路１９で設定されたモード及びシャッター速度から、奇数フィールド、偶数フィールドそれぞれのＣＣＤ光蓄積時間に相当するカウンタプリセット値を演算し、その演算結果をプリセット回路１６１，１６２に格納しておく。そして、垂直同期信号ＶＤを監視して垂直ブランキング期間を判別し、奇数フィールドの垂直ブランキング期間中にはプリセット回路１６１を起動してカウンタ１５１へのデータプリセットを実行させ、偶数フィールドの垂直ブランキング期間中にはプリセット回路１６２を起動してカウンタ１５２へのデータプリセットを実行させる。
【００３４】
上記カウンタ１５１，１５２の出力はスイッチ２０により選択的にＣＣＤ駆動回路１７に送られる。このスイッチ２０は切替制御回路２１により垂直同期信号ＶＤの入力タイミングで順次切替制御される。すなわち、カウンタ１５１の出力は奇数フィールドでＣＣＤ駆動回路１７に送られ、カウンタ１５２の出力は偶数フィールドでＣＣＤ駆動回路１７に送られる。
【００３５】
上記構成によるＣＣＤ読出し制御装置では、カウンタ１５１によって奇数フィールドの光蓄積時間を設定し、カウンタ１５２によって偶数フィールドの比較蓄積時間を設定できるので、第１の実施形態と同様に、通常撮影モード、高速被写体撮影モード、高解像度モード、高速被写体撮影＋高解像度モードの４つのモードそれぞれについて、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように光蓄積時間を自由に設定することができる。
尚、上記実施形態ではＮＴＳＣ方式の場合について説明したが、他のテレビジョン方式の場合でも同様に実施可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、電子シャッターを用いて、高速被写体のぶれ防止、垂直解像度の向上を同時に実現することのできるＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置の第１の実施形態の構成を示すブロック回路図である。
【図２】同実施形態のモード別動作を説明するためのタイミング図で、（ａ）は通常撮影モード、（ｂ）は高速被写体撮影モード、（ｃ）は高解像度モード、（ｄ）は高速被写体撮影＋高解像度モードの場合の奇数フィールドと偶数フィールドの光蓄積時間を示す図である。
【図３】本発明に係るＣＣＤテレビジョンカメラのＣＣＤ信号読出し制御装置の第２の実施形態の構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
１１…同期信号発生回路
１２…クロックパルス発生回路
１３…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
１４…リセットパルス発生回路
１５，１５１，１５２…カウンタ
１６，１６１，１６２…プリセット回路
１７…ＣＣＤ駆動回路
１８…ＣＣＤ
１９…モード選択／シャッター速度切換回路
２０…スイッチ
２１…切替制御回路
【図１】
0003670367.tif 000002
【図２】
0003670367.tif 000003
【図３】
0003670367.tif 000004