JPH0733495Y2 - テレビカメラ用レンズの可変測光型自動絞り制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、テレビカメラからの画像信号を利用してレン
ズの絞り制御を自動的に行うようにしたテレビカメラ用
レンズの可変測光型自動絞り制御装置に関する。

従来の技術 従来、ビデオ方式を用いたテレビカメラ用自動絞りレン
ズには、種々の撮影環境に対応できるように、測光方式
変換機能や感度調節機能を有する制御回路が組み込まれ
ている。

最適画像を得るためには、被写体の絶対的な明るさに対
する感度調整のほかに、明るい部分と暗い部分との明暗
比、即ち、コントラスト範囲も重要な要素の一つとな
る。自然界におけるコントラスト範囲は曇天でも数十:1
であり、晴天の場合は数百:1にも達する。一方、テレビ
ジョンで再現された画像におけるコントラスト表示範囲
は30〜40:1程度しかない。従って、同一画面内に明るい
部分と暗い部分が同時に存在するような場合、これらを
同時に見ることができないため主要被写体を明るい部分
とするか、又は暗い部分にするかを決めなければならな
い。

原理上、暗い部分を主要被写体とするときに合う測光方
式が平均測光方式で、明るい部分を主要被写体とすると
きに合う測光方式がピーク測光方式と言える。テレビカ
メラの画像信号を利用して絞り制御を行っているビデオ
方式の測光方式としては、現在前述した２種類の測光方
式の何れかが採用されている。しかし、これらの方式を
固定的に用いる場合には不都合が生じる。即ち、前述し
たように同一画面内に明るい部分と暗い部分が同時に存
在するような場合、平均測光方式のものにあっては、白
つぶれのためい明るい部分の諧調がなくなったり、また
ピーク測光方式のものにあっては、逆にカメラの感度か
らみて充分に見えるはずの暗い部分が見えなくなったり
することが往々にして起こるためである。また、本来ピ
ーク測光方式と平均測光方式は、暗い部分と明るい部分
が同時に存在する画面において、何れを主要被写体とす
るかを選択して決定するものであるから、被写体に特に
暗い部分が存在しないローコントラスト状態において測
光方式を変えた場合には、同じレベルの画像信号が得ら
れることが好ましい。

例えば、第10図に示すように、ローコントラスト状態に
おいて測光方式を平均測光方式からピーク測光方式に可
変調整することによって、その特性がからのように
レベルが大きく変化する測光調整回路において、画面全
体に占める明るい部分の面積比率がＡのとき、特性を
選択して画像信号レベルが最適レベル範囲（斜線内）の
ａが得られている場合、ズーミングにより面積比率がＢ
になると、画像信号レベルは最適レベル範囲を遥かに越
えて光量オーバーになる。この時、測光方式を変えて特
性に調整すると、最適レベル範囲内に入るｂが得られ
る。しかし、再びズーミングして面積比率がＡになる
と、光量不足ａ′になるから、再び特性に測光調整す
るか、特性を感度調整して特性′として、最適レベ
ル範囲ａに調整しなければならなくなる。しかし、特性
′では、面積比率Ｂにおいては、再び光量オーバー
ｂ′となってしまう。このように、ローコントラスト状
態において、画像信号レベルが大きく変化する測光調整
回路では、感度調整と測光方式調整との調整方法の選択
が難しくなり、調整が混乱する原因となる。

この混乱を防止するには、ローコントラスト状態の時、
測光方式を平均測光方式にしてもピーク測光方式にして
もその特性の画像信号レベルが大きく変化しないように
し、従って、ローコントランスト状態での画像信号レベ
ルの調整は感度調整だけ行うことができるようにし、測
光方式の可変調整はハイコントラストの時だけ調整効果
があるように構成するのが好ましい。

ここで出願人は、被写体条件が前述した明るい部分と暗
い部分との明暗比だけでなく、それらが画面全体に占め
る割合等によって微妙に変わることを考慮して、測光方
式を可変にすることができると同時に、ローコントラス
ト状態において、測光方式を変えたときに、画像信号レ
ベルが大きく変化しないようになしたテレビカメラ用の
可変測光型自動絞り制御装置を、特開昭59-108455号公
報及び特開昭59−122084号公報の回路に見られるように
提供している。

第３図は特開昭59-108455号公報に記載された装置の回
路を示し、その特性は第４図のようによりピーク的な測
光調整ができる。

第５図は特開昭59-122084号公報に記載された回路を示
し、その特性は第６図のようにより平均的な測光調整が
できる。

第３図に示す回路図において、１はテレビカメラからの
画像信号を絞り制御装置に入力する画像信号入力端子
で、コンデンサ２を解して反転増幅回路Ｉに接続してあ
る。

反転増幅回路Ｉにおいて、演算増幅器３の反転入力端子
31と前記コンデンサ２とを抵抗４を介して接続する一
方、非反転入力端子32と例えば電源電圧の半分の中点電
圧に規制された基準電圧端子５とを抵抗６を介して接続
し、反転入力端子31と出力端子33との間に帰還抵抗とし
て可変抵抗７を設けてある。反転増幅回路Ｉは、前記コ
ンデンサ２で直流成分を除いた画像信号を反転増幅し、
更に、前記抵抗４に対する可変抵抗７の抵抗値を調整す
ることにより演算増幅器３の増幅率を換えることができ
るように構成してある。

IIは、上記反転増幅回路Ｉで反転増幅された画像信号を
整流する倍電圧整流回路で、前記演算増幅器３の出力端
子33に、可変抵抗８を並列に設けた倍電圧用コンデンサ
９を接続すると共に、該コンデンサ９の出力端P2にダイ
オード10を介して基準電圧端子５を接続し、更に、出力
端P2にダイオード11を直列に接続してある。

前記倍電圧整流回路II内に倍電圧用コンデンサ９と並列
に設けた可変抵抗８は、倍電圧用コンデンサの充電電圧
を制限してピーク的測光調整を行う倍電圧制限回路を構
成しており、可変抵抗８の抵抗値をゼロとしたとき充電
電圧もゼロとなってコンデンサ９は働かず、抵抗値が大
きくなるに従い充電電圧も大きくなるように構成してあ
る。

ダイオード11はコンデンサ９の出力端P2の信号を直流整
流するためのものである。また、該整流信号を平滑化す
るために、ダイオード11の出力端と基準電圧端子５との
間にコンデンサ12及び抵抗13が設けてある。

上記の構成からなる回路において、画像信号入力端子１
に第７図（ａ）のテストチャートに対応して、第７図
（ｂ）のような波形の画像信号Vinが入ってきたとす
る。この波形において、プラス側の矩形部分が画像の明
るい部分に対応し、Vdは画像レベル、Vsは同期レベルを
示す。この画像信号Vinは反転増幅回路Ｉによって第７
図（ｃ）のように反転増幅され、その出力端子33におい
て反転信号V33となる。この反転信号V33はコンデンサ２
で直流分が除かれているため基線（中点電圧０−０線）
を中心に正負の面積が等しくなるような定常状態に落ち
着いている。ここで、可変抵抗７を調整し抵抗４に対す
る抵抗値を大きくすると反転増幅回路Ｉの増幅率は比例
的に大きくなり、逆に抵抗値を小さくすると増幅率は小
さくなる。以上のように増幅率を変えることにより反転
信号V33の振幅Vp−ｐの大きさを変え感度調整を行うこ
とができる。

次に、反転信号V33は倍電圧整流回路IIにより整流され
る。このとき、可変抵抗８の抵抗値をゼロに調整すると
コンデンサ９は全く働かず、該コンデンサ９の出力端P2
における信号VP2は第７図（ｄ）に示すように反転信号V
33と等しくなる。この場合、反転信号V33のマイナス側
の信号でダイオード10が導通するが、抵抗８（Ｒ＝０）
にパスしてしまいコンデンサ９に充電されることなく、
全体の平均値でプラス側の電圧Ｖ＋が決まることとなる
から、この測光方式は暗い部分を主要被写体とするとき
に合う平均測光方式と言える。次に、可変抵抗８の抵抗
値を無限大にした場合、反転信号V33のマイナス側の信
号でダイオード10が導通し、コンデンサ９に充電がなさ
れ、引き続くプラス側の信号が先に充電されている電圧
に加わることとなり、出力信号VP2が第７図（ｅ）に示
すように直流再生され、明るい部分の幅ｄが狭くても画
像レベルVdの振幅を検知できることとなる。従って、可
変抵抗８の抵抗値を無限大にした場合の測光方式は、明
るい部分を主要被写体とするときに適したピーク測光方
式と言える。また、可変抵抗８の抵抗値を中間の値に調
整すれば、平均測光方式とピーク測光方式の中間の測光
方式にすることができる。また、暗い部分と明るい部分
の明暗比が小さいローコントラスト状態では、第７図
（ｂ）の全振幅Vp−ｐに対する明るい部分に対応する振
幅Vdが低くなるから、第７図（ｄ）及び（ｅ）の振幅Ｖ
＋の大きさに変化がなくなり、測光方式を変えても画像
信号レベルに大きな変化を与えないこととなる。第４図
はハイコントラスト状態での測光方式の特性を示すもの
で、は平均測光方式の場合であり、はピーク測光方
式の場合の特性をそれぞれ示すものである。第４図にお
いて、横軸は明るい部分の面積比率（画面全体に対して
明るい部分の占める割合）、縦軸は画像信号レベルをそ
れぞれ示し、面積比率がS1以上では平均測光方式でも
ピーク測光方式でも画像出力信号レベルは殆ど変化せ
ず、ローコントラスト状態での測光調整により画像信号
レベルが影響を受けないことが判る。また、この場合、
ズーミング操作により面積比率が変化しても面積比率S1
以上の明るい部分の多い被写体であれば、画像信号レベ
ルが略一定に維持されることが判る。

従って、前記反転増幅回路Ｉの可変抵抗７による可変調
整手段が、ローコントラスト時の画像出力信号の調整を
主目的とする感度調整手段を構成し、前記倍電圧整流回
路IIの可変抵抗８による測光調整手段が、ハイコントラ
スト時の画像出力信号の調整を主目的とする測光方式可
変手段を構成し、且つローコントラスト時に測光方式可
変手段を調整しても感度調整手段により調整した画像出
力信号レベルが著しく変化しないことを特徴とするテレ
ビカメラ用レンズの可変測光型自動絞り制御装置を構成
することとなる。

次に、第５図に示す回路において、反転増幅回路Ｉ及び
倍電圧整流回路IIの基本的構成は第３図の回路と同じで
あり、同じ機能の回路素子には同じ符号を附して示して
ある。第５図の回路は、前記第３図の回路から測光方式
調整用の可変抵抗８を有する倍電圧制限回路を取り除く
代わりに、測光方式調整用のリミッタ回路IIIが、反転
増幅回路Ｉ内に設けてある。リミッタ回路IIIは、演算
増幅器３で反転増幅された画像信号のマイナス側の出力
を制限する回路で、前記感度調整用の可変抵抗７と並列
に設けてある。リミッタ回路IIIは、ダイオード14と該
ダイオード14に流れる電流を制御する可変抵抗15とから
なり、演算増幅器３の反転入力端子31とダイオード14の
アノードを接続し、カソードと出力端子33とを可変抵抗
15を介して接続してある。このリミッタ回路IIIは、第
８図の実線に示すように、演算増幅器３のマイナス側
をダイオード14で強制的に抑えた入出力特性を得るよう
に構成してある。即ち、第８図において、横軸は入力端
子31での入力電圧V31を示し、縦軸は出力端子33での出
力電圧V33を示し、前記リミッタ回路IIIは、第８図の破
線で示す入力電圧V31がαより大きい本来の入出力特
性のマイナス側の出力電圧V33が実線で示すようにβ
で一定するようにリミッタのかかった特性となるように
構成してある。そして、リミッタ回路IIIの可変抵抗15
を調整することによって、測光方式をピーク測光方式、
平均測光方式又はその中間の測光方式に変えることがで
きる。先ず、可変抵抗15の抵抗値を無限大にした場合、
リミッタ回路は働かないので、反転信号V33は第７図
（ｃ）に示す波形となり、この反転信号V33は倍電圧整
流回路IIの倍電圧コンデンサ９に入力されるとダイオー
ド10の作用により、第７図（ｅ）に示すように振幅Vp−
ｐがそのままの形でＶ＋として直流再生されることとな
るから、明るい部分を主要被写体とするピーク測光方式
となる。次に、リミッタ回路IIIの可変抵抗15の抵抗値
をゼロとした場合、ダイオード14が導通し、演算増幅器
３にリミッタがかかり、第７図（ｂ）の明るい部分の信
号Vdの内、第８図のαを越えたピーク部分の信号がカッ
トされ、第９図（ａ）の実線で示すように破線部分のな
い反転信号V33となる。この反転信号V33は倍電圧整流回
路IIにより第９図（ｂ）に示すように直流整流され、振
幅Vp−ｐの明るい部分の信号がカットされた、全体の平
均値に極く近い倍電圧信号VP2となるから、暗い部分を
主要被写体とするに適した平均測光方式となる。また、
可変抵抗14を中間の抵抗値にすると、ピーク測光方式と
平均測光方式の中間の測光方式になる。また、暗い部分
と明るい部分の明暗比が小さいローコントラスト状態で
は、第７図（ｂ）の全振幅Vp−ｐに対する明るい部分に
対抗する振幅Vdが低くなるから、第７図（ｅ）のピーク
測光波形と第９図（ｂ）の平均測光波形の振幅の大きさ
に変化がなくなり、測光方式を変えても、画像信号レベ
ルに大きな変化を与えないこととなる。第６図はハイコ
ントラスト状態での測光方式の特性を示すもので、
（１）は平均測光方式の場合であり、（２）はピーク測
光方式の場合の特性をそれぞれ示すものである。第６図
において、横軸は明るい部分の面積比率（画面全体に対
して明るい部分の占める割合）、縦軸は画像信号レベル
をそれぞれ示し、面積比率がS2以上では平均測光方式
でもピーク測光方式でも画像出力信号レベルは殆ど変
化せず、ローコントラスト状態での測光調整により画像
信号レベルが影響を受けないことが判る。また、この場
合、ズーミング操作により面積比率が変化しても面積比
率S2以上の明るい部分の多い被写体であれば、画像信号
レベルが略一定に維持されることが判る。

従って、前記反転増幅回路Ｉの可変抵抗７による可変調
整手段が、ローコントラスト時の画像出力信号の調整を
主目的とする感度調整手段を構成し、前記リミッタ回路
IIIの可変抵抗15による可変調整手段が、ハイコントラ
スト時の画像出力信号の調整を主目的とする測光方式調
整手段を構成し、且つローコントラスト時に前記測光方
式調整手段を調整しても先の感度調整手段により調整し
た画像出力信号レベルが著しく変化しないことを特徴と
するテレビカメラ用レンズの可変測光型自動絞り制御装
置を構成することとなる。

考案が解決しようとする問題点 従来の第３図における測光調整手段は、第４図示の如
く、画像信号の明るい部分がある大きさS1又はS2になる
までは、その画像信号レベルを一定に保つが、更に小さ
くなると急に光量オーバーとなってピーク値を保てなく
なる。従って、明るい部分の面積が変化するとき、特に
ズーミングにより焦点距離を変化させる時、あるポイン
トで画像信号が急変して不自然さを感じることがある
が、主要被写体を画面の明るい部分に限り、常にその部
分を注視するようなピーク的測光調整を行う場合には適
している。

また、第５図の測光調整手段は、第６図示の如く、明る
い部分の大きさによりその画像信号レベルがだんだんと
変化するような平均的測光調整を行うことができる特性
があり、ズーミングのとき明るい部分の割合が変化して
も画像信号レベルもそれに伴い徐々に変化するから、不
自然さはないが、明るい部分のみ注視するのには不向き
である。

このように、それぞれの測光調整には利点と欠点がある
ため同一回路上の簡単な切換えにより、両方の可変測光
を自由に選択して行えるようにし、使用目的にあった測
光特性が得られれば、より広い分野に対応できるテレビ
カメラ用の可変測光型自動絞り制御装置が得られること
となる。

問題点を解決するための手段 そこで、本考案は、前記従来の第３図及び第５図の測光
特性を同一回路内に組み込み、且つ簡単に切り換えて使
用することができるテレビカメラ用レンズの可変測光型
自動絞り制御装置を提供しようとするもので、具体的に
は、テレビカメラからの画像信号を基準電圧に対して増
幅率可変に反転増幅する反転増幅回路と、該反転増幅回
路で反転増幅された画像信号を倍電圧用コンデンサによ
り倍電圧整流する倍電圧整流回路と、前記反転増幅回路
内において反転増幅された画像信号のマイナス側の信号
を調整可能に制限して平均的測光調整を行うリミッタ回
路と、前記倍電圧整流回路内において倍電圧用コンデン
サの充電電圧を制限してピーク的測光調整を行う倍電圧
制限回路と、前記リッミタ回路と倍電圧制限回路との間
において、前記リッミタ回路を反転増幅回路に接続する
ときには倍電圧制限回路の倍電圧整流回路への接続を断
ち、前記倍電圧制限回路を倍電圧整流回路に接続すると
きにはリッミタ回路の反転増幅回路への接続を断つ二者
択一式の切り換えを行う切換手段とからなるテレビカメ
ラ用レンズの可変測光型自動絞り制御装置を提供しよう
とするものである。

作用 上記の構成からなる本考案に係るテレビカメラ用レンズ
の可変測光型自動絞り制御装置によれば、テレビカメラ
からの画像信号を基準電圧に対して増幅率可変に反転増
幅する反転増幅回路と、階反転増幅回路で反転増幅され
た画像信号を倍電圧整流する倍電圧整流回路とからなる
自動絞り制御装置において、反転増幅回路内において反
転増幅された画像信号のマイナス側の信号を調整可能に
制限して平均的測光調整を行うリミッタ回路と、前記倍
電圧整流回路内において倍電圧用コンデンサの充電電圧
を制限してピーク的測光調整を行う倍電圧制限回路と
を、二者択一式の切り換えを行う切換手段によってどち
らか選択して使用することができるから、倍電圧制限回
路を選択すれば、主要被写体を画面の明るい部分に限
り、常にその部分を注視するようなピーク的測光調整を
行う場合に適した特性が得られ、また、リミッタ回路を
選択すれば、ズーミングのとき明るい部分の割合が変化
しても画像信号レベルもそれに伴い徐々に変化して不自
然さのない平均的測光調整を行うことができる特性がえ
られ、倍電圧制限回路とリミッタ回路を自由に切換え使
用することにより、幅広い分野に対応して測光調整を行
うことができる。

実施例 以下図示する実施例に基づいて本考案を詳細に説明す
る。

第１図の回路図において、前述の第３図及び第５図の回
路図の回路素子と同じ機能を有する回路素子には同じ符
号を附してある。図において、倍電圧整流回路のコンデ
ンサ９と並列に、端子33とポイントP2の間に設けた可変
抵抗16とスイッチSWが、コンデンサ９の充電倍電圧の調
整を調整し測光調整を行う倍電圧制限回路を構成し、反
転増幅回路の可変抵抗７に並列に設けたダイオード14と
スイッチSWと可変抵抗16が、測光調整手段であるリミッ
タ回路を構成している。即ち、スイッチSWを図中の接続
端子IIに接続するとき、倍電圧制限回路にるピーク的な
測光調整回路が選択され、第２図に示すように、可変抵
抗16の抵抗値をゼロにすると平均測光方式の特性が選
択され、無限大にするとピーク測光方式の特性が選択
される。また、スイッチSWを接続端子IIIに接続する
と、リミッタ回路によるより平均的な測光調整回路が選
択され、第２図に示すように、可変抵抗16をゼロにする
と平均測光方式の特性（１）が選択され、無限大にする
とピーク測光方式の特性（２）が選択される。

従って、使用者は、スイッチSWを切換えるだけで、倍電
圧制限回路又はリミッタ回路の測光調整を自由に選択で
き、且つ共通の可変抵抗16を調整して平均測光方式又は
ピーク測光方式の調整ができることとなる。

効果 以上の構成からなる本考案に係るテレビカメラ用レンズ
の可変測光型自動絞り制御装置によれば、テレビカメラ
からの画像信号を基準電圧に対して増幅率可変に反転増
幅する反転増幅回路と、該反転増幅回路で反転増幅され
た画像信号を倍電圧用コンデンサにより倍電圧整流する
倍電圧整流回路と、前記反転増幅回路内において反転増
幅された画像信号のマイナス側の信号を調整可能に制限
して平均的測光調整を行うリミッタ回路と、前記倍電圧
整流回路内において倍電圧用コンデンサの充電電圧を制
限してピーク的測光調整を行う倍電圧制限回路と、前記
リミッタ回路と倍電圧制限回路との間において、前記リ
ッミタ回路を反転増幅回路に接続するときには倍電圧制
限回路の倍電圧整流回路への接続を断ち、前記倍電圧制
限回路を倍電圧整流回路に接続するときにはリッミタ回
路の反転増幅回路への接続を断つ二者択一式の切り換え
を行う切換手段とからなる構成を有することにより、反
転増幅回路内において平均的測光調整を行うリミッタ回
路と、前記倍電圧整流回路内においてピーク的測光調整
を行う倍電圧制限回路とを、二者択一式の切り換えを行
う切換手段によってどちらか選択して使用することがで
きるから、倍電圧制限回路を選択すれば、主要被写体を
画面の明るい部分に限り、常にその部分を注視するよう
なピーク的測光調整を行う場合に適した特性が得られ、
また、リミッタ回路を選択すれば、ズーミングのとき明
るい部分の割合が変化しても画像信号レベルもそれに伴
い徐々に変化して不自然さのない平均的測光調整を行う
ことができる特性が得られ、倍電圧制限回路とリミッタ
回路を自由に切換え使用することにより、幅広い分野に
対応して測光調整を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の一実施例における要部の回路図、
第２図はその切換調整による特性の変化の関係を示す概
略説明図、第３図は従来装置における回路図、第４図は
その特性を示す説明図、第５図は他の従来装置における
回路図、第６図はその特性を示す説明図、第７図は被写
体と各回路段階における画像信号波形を示す説明図、第
８図は第３の手段におけるリミッタ回路の特性を示す説
明図、第９図はその各段階における画像信号波形を示す
説明図、第10図は従来の問題点のある制御手段による特
性を説明する説明図である。 Ｉ……反転増幅回路 II……倍電圧整流回路 III……リミッタ回路 ３……演算増幅器 ７……感度調整用可変抵抗 8,15,16……測光調整用可変抵抗 ９……倍電圧用コンデンサ 10……倍電圧用ダイオード 14……リミッタ回路のダイオード

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】テレビカメラからの画像信号を基準電圧に
   対して増幅率可変に反転増幅する反転増幅回路と、該反
   転増幅回路で反転増幅された画像信号を倍電圧用コンデ
   ンサにより倍電圧整流する倍電圧整流回路と、前記反転
   増幅回路内において反転増幅された画像信号のマイナス
   側の信号を調整可能に制限して平均的測光調整を行うリ
   ミッタ回路と、前記倍電圧整流回路内において倍電圧用
   コンデンサの充電電圧を制限してピーク的測光調整を行
   う倍電圧制限回路と、前記リッミタ回路と倍電圧制限回
   路との間において、前記リッミタ回路を反転増幅回路に
   接続するときには倍電圧制限回路の倍電圧整流回路への
   接続を断ち、前記倍電圧制限回路を倍電圧整流回路に接
   続するときにはリッミタ回路の反転増幅回路への接続を
   断つ二者択一式の切り換えを行う切換手段とからなるテ
   レビカメラ用レンズの可変測光型自動絞り制御装置