JP2528080Y2 - 撮像装置のレベル検出回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 以下の順序に従って本考案を説明する。

A.産業上の利用分野 B.考案の概要 C.従来技術［第３図乃至第８図］ a.背景技術［第３図］ b.従来例［第４図乃至第８図］ D.考案が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図、第２図］ H.考案の効果 （A.産業上の利用分野） 本考案は撮像装置のレベル検出回路、特に種々の被写
体に対してダイナミックレンジを有効に使った良好な画
像を得ることができるようにしたレベル検出回路に関す
る。

（B.考案の概要） 本考案は、撮像装置のレベル検出回路において、 ダイナミックレンジを有効に使うことができるように
するため、 ビデオ信号のピークレベル及び平均レベルを検出し、
その２つの検出レベルに重み付けをしたうえで小さい方
のレベルに基づいてゲインをコントロールするものであ
る。

（C.従来技術）［第３図乃至第８図］ （a.背景技術）［第３図］ ビデオカメラで撮影する場合、被写体の明るさは撮影
対象によって大きく異なるので、被写体の明るさが変化
していても常に一定レベルのビデオ信号が得られるよう
にすることが好ましい。このため撮像素子のビデオ信号
を自動的に利得制御（AGC）することが行われている。
第３図はAGC回路の一例を示すもので、１は例えばCCDか
らなる撮像素子、２は撮像レンズ、３は絞り、４はアン
プ、５は利得制御回路、６は該利得制御回路５の出力信
号のレベルを検出するAGC用レベル検出回路である。
尚、12〜14はオートアイリス回路を構成するもので、12
はレベル検出回路、13は該レベル検出回路12の出力信号
と基準電圧とを比較し、比較結果に応じて絞り３を制御
する比較回路、14は上記基準電圧を発生する基準電圧源
である。

このAGC回路の動作を説明すると次のとおりである。
撮像素子１からのビデオ出力信号はアンプ４によって増
幅された後、利得制御回路５により増幅されたうえでビ
デオプロセッサへ送出される。また、この利得制御回路
５の出力信号はAGC用レベル検出回路６によってレベル
検出され、該検出回路６の出力信号によって利得制御回
路５のゲインコントロールが為される。尚、オートアイ
リス回路の動作原理もAGC回路のそれと基本的には同じ
である。

（b.従来例）［第４図乃至第８図］ AGC用検出回路６の具体的構成としては、従来、第１
に、第４図（Ａ）に示すようにダイオードD3とコンデン
サＣとを直列に接続しその接続点から出力信号を取り出
すようにして、被写体画像の白ピークを検出してビデオ
信号のダイナミックレンジの最大値に白ピークレベルが
くるようにしたピーク検出方式のものがある。第２に、
第４図（Ｂ）に示すように抵抗R2とコンデンサＣとを直
列に接続しその接続点から出力信号を取り出すことによ
り被写体画像の平均的明るさを検出し信号のダイナミッ
クレンジの中心値に平均レベルがくるようにAGCをかけ
るようにしたアベレージ検出方式のものがある。そし
て、第３に、第４図（Ｃ）のように抵抗R3と、ダイオー
ドD4及び抵抗R4からなる直列回路との並列回路に更にコ
ンデンサＣを直列に接続し該コンデンサＣと上記並列回
路との接続点から信号を出力するようにした中間方式の
ものがある。

第５図（ａ）乃至（ｃ）は撮影対象となる代表的な３
種類のことなった明暗状態の被写体の例を波形で示すも
ので、同図（ａ）に示すものは全体にわたって中間的な
明るさを有し明暗の変化の少ない例（例えば雪景色な
ど）、同図（ｂ）に示すものは明暗が全体にわたって激
しく変化する例、同図（ｃ）に示すものは全体的に暗く
一部のみに点光源のように非常に明るい部分がある例で
ある。このような３種類の明暗状態の異なる代表的被写
体を対象として撮影を行なった場合において第４図
（Ａ）乃至（Ｃ）の各AGC用検出回路によりレベル検出
を行って自動利得制御を行ったときのダイナミックレン
ジの活用度を第６図乃至第８図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
によって概略的に示す。

具体的には、第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第５図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の被写体を撮影対象とし、第４
図（Ａ）に示す回路を利得制御回路として用いることに
よって得られた場合を示している。また第７図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の被写
体を撮影対象とし第４図（Ｂ）に示す回路をレベル検出
回路として用いた場合を示している。同様にして第８図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第５図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）の被写体を撮影対象として第４図（Ｃ）に示す回
路をレベル検出回路として用いた場合を示している。

ところで、良い画像を得るには各被写体に対して信号
のダイナミックレンジを有効に使うことが好ましいとい
える。この点から第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の３種
類の回路のどれをAGC用レベル検出回路として用いると
良いかを考察すると、第５図（ａ）のような被写体につ
いては第６図（ａ）に示すように第４図（Ａ）の回路が
良く、第５図（ｃ）のような被写体については第７図
（ｃ）から明らかなように第４図（Ｂ）の回路が良いと
言える。また第５図（ｂ）の被写体についてはいずれの
方式でも良い結果が得られる。そして、従来においては
第４図（Ａ）乃至（Ｃ）に示す回路のうち特に同図
（Ｃ）に示す回路がレベル検出回路として多く用いられ
た。

というのは、第４図（Ａ）に示すピーク検出方式のレ
ベル検出回路にすれば、第５図（ａ）、（ｂ）に示す被
写体に対しては信号のダイナミックレンジをフルに利用
でき好ましいけれど、第５図（ｃ）に示すように一点が
明るく、他が暗い被写体に対しては明るい１点以外は非
常に暗くなり、暗い部分におけるダイナミックレンジの
活用度が非常に小さくなり、好ましくない。また、第４
図（Ｂ）に示す平均値を検出するアベレージ検出方式の
レベル検出回路によれば、第５図（ａ）に示すような例
えば雪景色のような被写体に対してはダイナミックレン
ジをフルに活用できず、このような被写体については第
４図（Ａ）に示すようなピークを検出するレベル検出回
路を用いた方がよい。このように第４図（Ａ）、（Ｂ）
に示す各回路には各々得意、不得意な被写体があるの
で、その中間的な第４図（Ｃ）に示す中間方式の回路が
レベル検出回路として一般に広く採用されているのであ
る。このことはオートアイリス回路のレベル検出回路12
についても同様のことがいえる。

（D.考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の第４図（Ｃ）の回路によれば可
もなく不可もなく、第４図（Ａ）、（Ｂ）の回路には妥
当しない被写体でもそれ程悪くならないし、また第４図
（Ａ）、（Ｂ）の回路に妥当している被写体でもそれ程
良くはならないという特性を備えている。そのため画像
のダイナミックレンジをさほど有効に使っているとはい
えず、そのことがより良い画像を得ようとすることを制
約していた。

本考案は以上のような問題を解決すべくなされたもの
で、信号のダイナミックレンジをより有効に使って全て
の被写体に対してより良好な画像を得ることを可能にす
るAGC用、あるいはアイリスコントロール用のレベル検
出回路を提供することを目的とするものである。

（E.問題点を解決するための手段） 本考案撮像装置のレベル検出回路は、絞り越しに被写
体を撮像する撮像素子からのビデオ信号を増幅する利得
制御回路の出力信号のピークレベルを検出するピーク検
出回路と、上記利得制御回路の出力信号の平均レベルを
検出するアベレージ検出回路と、上記ピーク検出回路の
出力を所定比をもって減衰させる減衰回路と、上記アベ
レージ検出回路の出力と、上記減衰回路の出力とを受
け、そのうちレベルの小さい方を選択して出力する比較
出力回路と、を有し、該比較出力回路の出力信号により
上記利得制御回路のゲインをコントロールするようにし
てなることを特徴とするものである。

（F.作用） 本考案撮像装置のレベル検出回路によれば、２つの検
出回路によって検出されたレベルのうち利得制御回路の
ゲインをより高めようとする小さい方のレベルに基づい
て利得制御回路のゲインコントロールが為されるので、
常にダイナミックレンジをより有効に使った制御を行う
ことができる。

そして、レベル検出回路の出力信号により絞りではな
く、利得制御回路の利得を制御するので、応答性の良い
制御ができる。というのは、絞り機構はメカニカルなも
のなので慣性があり、それを制御すると必然的に遅れが
生じ、応答性が低下する虞れがあるが、電子回路である
利得制御回路の利得制御にはメカニカルなものの制御に
おいて必然的に生じる慣性がないので応答性を高くする
ことができるからである。

（G.実施例）［第１図、第２図］ 以下、本考案撮像装置のレベル検出回路を図示実施例
に従って詳細に説明する。

第１図は本考案を撮像装置のAGC用レベル検出回路に
適用した一つの実施例を示す回路図である。

同図において、１は撮像素子、２は撮像レンズ、３は
絞り、４はアンプ、５は自動利得制御回路である。

６はAGC用レベル検出回路で第１の検出回路７と第２
の検出回路８を備えている。

第１の検出回路７は利得制御回路５の出力信号のピー
クレベルを検出するピーク検出回路９と、該ピーク検出
回路９の出力信号を1/2に減衰させる1/2減衰回路10と、
ダイオードD1から構成されており、1/2減衰回路10の出
力端子はダイオードD1のカソードに接続されている。そ
して、該ダイオードD1のアノードは抵抗R1を介して電源
端子（＋Vcc）に接続されている。

第２の検出回路８は利得制御回路５の出力信号の平均
レベルを検出するアベレージ検出回路11と、ダイオード
D2から構成されている。具体的には、アベレージ検出回
路11の出力端子がダイオードD2のカソードに接続されて
おり、このダイオードD2のアノードが上記抵抗R1の反電
源端子側の端子に接続されている。そして、抵抗R1と、
ダイオードD1、D2との接続点が利得制御回路５の利得制
御端子に接続されている。

このようなAGC用検出回路６に対して、利得制御回路
５からその出力信号が加えられると第１及び第２の検出
回路７、８によって同時に且つ独自にレベルの検出が行
われる。そして、利得制御回路５の利得制御端子は常に
両検出回路７、８の出力信号のうち小さな方のレベルと
ダイオードD1あるいはD2の順方向電圧分だけずれた（高
くずれた）レベルになる。そして、その小さい方のレベ
ルが信号のダイナミックレンジの中央部になるようにAG
Cループを働かせるようになっている。

従って、例えば第５図（ａ）のような被写体の撮影が
行われた場合は、第１の検出回路７の方が第２の検出回
路８よりも小さなレベル検出信号を出力するのでこの信
号レベルが利得制御回路５にフィードバックされてAGC
がかけられる。また、第５図（ｃ）の被写体の撮影が行
われた場合は、第２の検出回路８の方が第１の検出回路
７よりも小さなレベル検出信号を出力するので、この信
号が利得制御回路５にフィードバックされてAGCがかけ
られる。第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はこのようにし
て第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３種類の被写体につ
いて得られた各出力信号を概略的に示している。しかし
て、ダイオードD1と、D2は、上記両検出回路７、８の出
力を比較して常にそのうちのレベル低い方を選択して出
力するので、比較出力回路を成すといえる。

尚、12、13、14はオートアイリス回路を構成するレベ
ル検出回路、比較回路、基準電圧源である。そして、レ
ベル検出回路12はレベル検出回路６と同じ構成を有して
いても良い。

このように本実施例によれば、AGC用の検出回路６の
２つの検出回路７、８によって検出された２つのレベル
のうち、常に小さなレベル信号によってAGCがかけられ
るようになるので、利得制御回路５は利得を大きくする
方の信号で利得制御される。従って、被写体が変っても
常に前記第４図（Ａ）の回路によるピーク検出方式及び
同図（Ｂ）の回路によるアベレージ検出方式のうちその
時々の被写体に対して優れた方が活かせるので、どのよ
うな被写体に対しても常にダイナミックレンジを有効に
使った撮影を行うことができ、延いては良好な画像を得
ることができる。

そして、レベル検出回路の出力信号によりメカニカル
な機構であり従って慣性のある絞りではなく、電子回路
なのでメカニカルな機構が持つような大きな慣性のない
利得制御回路の利得を制御するので、応答性の良い制御
ができる。というのは、絞り機構はメカニカルなものな
ので慣性があり、それを制御すると必然的に遅れが生
じ、応答性が低下する虞れがあるが、電子回路である利
得制御回路の利得制御にはメカニカルなものの制御にお
いて必然的に生じる慣性がないので応答性を高くするこ
とができるからである。

（H.考案の効果） 以上述べたように、本考案撮像装置のレベル検出回路
は、絞り越しに被写体を撮像する撮像素子からのビデオ
信号を増幅する利得制御回路の出力信号のピークレベル
を検出するピーク検出回路と、上記利得制御回路の出力
信号の平均レベルを検出するアベレージ検出回路と、上
記ピーク検出回路の出力を所定比をもって減衰させる減
衰回路と、上記アベレージ検出回路の出力と、上記減衰
回路の出力とを受け、そのうちレベルの小さい方を選択
して出力する比較出力回路と、を有し、該比較出力回路
の出力信号により上記利得制御回路のゲインをコントロ
ールするようにしてなることを特徴とするものである。

従って、本考案撮像装置のレベル検出回路によれば、
２つの検出回路によって検出されかつ所定の重み付けが
為されたレベルのうち利得制御回路のゲインをより高め
ようとする小さい方のレベルに基づいて利得制御回路の
ゲインがコントロールされるので、ダイナミックレンジ
をより有効に使った明るさの制御を行うことができる。

そして、レベル検出回路の出力信号により絞りではな
く、利得制御回路の利得を制御するので、応答性の良い
制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案撮影装置のレベル検出回路の一つの実施
例を説明するためのブロック図、第２図は本実施例によ
るダイナミックレンジの活用度を説明するための波形
図、第３図は背景技術を説明するためのAGC回路を示す
ブロック図、第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はレベル検
出回路の各別の従来例を示す回路図、第５図（ａ）乃至
（ｃ）は被写体の明暗状態の代表例を示す波形図、第６
図は第４図（Ａ）に示すピーク検出方式のレベル検出回
路を用いることによって得られる信号の波形図、第７図
は第４図（Ｂ）に示すアベレージ検出方式のレベル検出
回路を用いることによって得られる信号の波形図、第８
図は第４図（Ｃ）に示す中間方式のレベル検出回路を用
いることによって得られる信号の波形図である。 符号の説明 ５……利得制御回路、６……（AGC用）レベル検出回
路、７……第１の検出回路、８……第２の検出回路、９
……ピーク検出回路、10……1/2減衰手段（重み付け手
段）、11……アベレージ検出回路。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】絞り越しに被写体を撮像する撮像素子から
   のビデオ信号を増幅する利得制御回路の出力信号のピー
   クレベルを検出するピーク検出回路と、 上記利得制御回路の出力信号の平均レベルを検出するア
   ベレージ検出回路と、 上記ピーク検出回路の出力を所定比をもって減衰させる
   減衰回路と、 上記アベレージ検出回路の出力と、上記減衰回路の出力
   とを受け、そのうちレベルの小さい方を選択して出力す
   る比較出力回路と、 を有し、 上記比較出力回路の出力信号により上記利得制御回路の
   ゲインをコントロールするようにしてなる ことを特徴とする撮像装置のレベル検出回路