JPS61114662A - ビデオカメラの自動絞り制御装置 - 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、ビデオカメラにおいて、被写体に適合した露
光量が常に得られるようにした自動絞り制御装置に関す
るものであり、電子スチルカメラにも適用可能なもので
ある。

（従来技術） ビデオカメラ等の撮噴累子として、サチコンやビジコン
等の撮像管に代って、近年では低消費電力化１回路構成
の簡易化、小型化が可能でありかつ信頼性の高いＣＯＤ
やＰＤＡ等の矩形状の受光面を有する自己走査型固体機
（象素子が用いられるよう（てなってきた。

このような自己走査型固体づ並像素子（以下［ｃ　ＣＤ
Ｊで代表させて表示する）では、一般に規格上の制約と
製造上の理由から、露光時間（電荷蓄積時間）が一定に
保たれろ。例えばＮ　Ｔ　Ｓ　Ｃ方式では蓄積時間が通
常フィールド時間ｉ　／　６０秒で固定されている。従
っ℃、ＣＯＤを用いたビデオカメラでは、被写体の明る
さに対し適正な霧光量を得るため（（、結像レンズ内の
絞りを制イ関する方法が採用されている。

従来のビデオカメラの自動絞り制御装置の一つとして映
像信号中の平均値又は最大値を検出し、この検出値が常
に一定のレベルとなるように絞りを制（財）するものが
ある。しかし、最大値な検出する方法では、画面の一部
に輝度の高い光像があると、この一部の高輝開部分に対
して絞りが制御されるため、高輝度部分以外の主要な被
写体ｆ象は暗くなってしまう。また、平均値を検出する
方法では、画面の不要部分の光隙の輝度が高い場合、平
均値が上昇してしまうため、上記の最大値検出の場合と
同様に主要被写体（象の輝度信号レベルが相対的に小さ
くなり、画面が暗くなってしまう。

これらの問題点を解決するために、４度信号レベルを画
面中央部に対して周辺部が小さくなるように重み付けを
行なう中央部重点測光方式（特開昭５８−１１１４８９
号公報参照）や、基準レベルに対する輝度信号レベルの
割合によって絞り制御を行なうようにしたもの（％開昭
４８−８３７２９号公報多照）などが提案されている。

しかし、これらは何れも輝度信号レベルの代表的な値？
検出しているため、総℃の被写体に対して適正な露光量
が常に得られるとは限らず、被写体によっては誤動作を
生ずる。換言すれば、輝度信号レベルの代表的な値のみ
を検出しているため、情報量が少なく、これに伴ない誤
動作な生ずる欠点を有しているわけである。

（目　　的） 本発明の目的は、露光過多又は露光不足の場合には輝度
信号のコントラストが低下することに着目し、輝度信号
のコントラストが最大になるように絞りを制御すること
により、どのような被写体に対しても常に適正な露光量
が得られるようにしたビデオカメラの自動絞り制御装置
を提供することにある。

（構　成） 本発明のビデオカメラの自動絞り制御装置は、映隙信号
のコントラスト？検出する手段と、結像″′における絞
り位置を段階的に変化させる手　　）段と、この絞り位
置変化手段の位置変化に対するコントラストの変化量を
検出する手段とを有し、このコントラストの変化量に従
い上記絞り位置変化手段にｒり絞り位置を変化させて映
像信号のコントラストが最大となるように制御すること
を特徴とする。

以下、図面ケ参照１−ながら本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の原理について説明する。いま、〕・２図
に示されているような黒の部分と白の部分が交互に配置
された縦縞模様のチャート像を市販ビデオカメラのＣＯ
Ｄの受光面に結像させて図の横方向の走査線で走査させ
、このとき得られる輝度信号を結像レンズの各絞り値ご
とに示したのがオ６図である。矛６図に示されろ各波形
図のうち。

高レベルの部分が矛２図のチャートの白い部分に該当す
る部分のレベルであり、低レベルの部分が才２図のチャ
ートの黒い部分に該当する部分のレベルである。明るさ
は通常の室内での明るさと同等の明るさである約３００
ルクスとして測定した。

」・４図は上記の如くして得られた信号に基づき、谷絞
り値に対する輝度信号レベルを示したもので、曲ａＡは
白のレベルを、曲・朦Ｂは黒のレベルを示している。牙
６図において絞り値が小さい場合に周辺部の白レベルが
中央部よりも低下しているのは、レンズの開口効率のた
めである。

牙４図から理解されるように、絞り喧が大きくなる程、
即ち露光量が不足する程、白レベルと黒レベルが接近し
、コントラストが低下する。これは縞模様のチャートを
結像させた場合に限らず、一般の被写体についても同様
である。また、逆に、露光過多になると白レベルが飽和
レベルに達するため、相対的（Ｃコントラストが低下し
てくることになる。

以上のことから、画面全体又は画面２）所定領域内のコ
ントラストを検出し、この検出直が最大となるように絞
りを制御すれば、常に最適な露光量が優られることにな
る。しかも、仮りに部分的しで強い光があったとしても
、輝度信号全体のコントラストが盾に最高になるように
絞りが制御されるから、部分的な強い尤に左右されるこ
となく常に見易い画像を得ることができる。

、１−ｉ図は上記の原理に基づいて具体化した不発明の
実癩例を示す、）矛１図において、符号１は矩形状の受
光面を有するＣＯＤであり、ＣＣＤＩの上記受光面には
結像レンズ２によって被写体像が結ばれる↓うになって
いる。結像レンズ２内には絞り６が設けられている。Ｃ
ＣＤＩは、ＣＣＤ駆動回路４により同期信号発生回路５
からの同期信号に同期し℃駆動され、受光面に結像され
た被写体重に応じた光電変換信号を画素ごとに走査方向
に順次出力する。このＣＣＤ１の出力信号は映像信号処
理回路乙により映像信号に変換される。この映像信号は
図示されないビデオテープレコーダあるいはビデオモニ
タ等に入力される一方、コントラスト検出手段７に入力
されてコントラスト信号Ｓｊ　　が得られるようになっ
ている。

コントラスト検出手段７は次のｒ５に構成されている。

＠記映凍信号はまずサンプルホールド回路８に入力され
て同期信号によってサンプルホールドさ、Ｑにあとアナ
ログ・デジタル変換器９によりデジタル信号に変換され
、差分回路１０に加えられる。一方、上記デジタル信号
はレジスタ回路１１において同期信号発生回路５で発生
されたクロックパルスで１パルス分遅延されて差分回路
１０に入力される。

いま、任意画素にの輝度信号レベルに対応したデジタル
信号をＶｋ　　としたとき、差分回路１０で（・工上記
信号Ｖｋ　　と１パルス分遅延されたデジタル信号■に
−１との差分、即ち、隣接画素間の差分Ｖｋ−Ｖｋ−１
がとられる。この隣接画素間の垂分は絶対値回路１２［
ｊっで絶対値がとられ、この隣接画素間の差分の絶対値
は第２逐算回路１４により、抽出画面の画素数分運算さ
れる。また、前記アナログ・デジタル変換器９によって
デジタル信号された輝度レベルに対応する信号Ｖｋ　　
は第１逐算回路１３　　Ｋより上記画素数分運算されろ
。第１逐算回路１３、第２逐算回路１４によって運算さ
れた各信号は割算回路１５により割算され、コントラス
ト信号Ｓ、）　　が算出されろようになっている。絞り
位置を　　　・Ｊとしたときのコントラスト信号Ｓｊ　
　は。

Σ　Ｖｋ で表わされる。（１）式は一般に差分方式と呼ばれてお
り、抽出画面全体のコントラスト成分の割合を表わす。

上記コントラスト信号Ｓｊ　　は、状態読取ボート１６
　　を通じてＣＰＵ１７１Ｃ取り込まれるようになって
いる。ＣＰＵ１７はフントラスト信号Ｓｊ　　に基づき
、出力ボート１８及び指令信号送出回路１９を通じモー
タの正逆回転信号、停止信号、動作信号等のモータ制御
信号ン発生し℃モータ駆動回路２０Ｙｃ加えるようにな
っている。モータ駆動回路２０は絞り６の駆動用モータ
２１をＣＰ　Ｕ１７からの信号に従って駆動し、絞り乙
の位置を段階的に変化させるＸ５になっている。ＣＰＵ
１７はまた、同期信号発生回路５からデータ読取や演算
動作等を行なわせるための同期旧号を発生させ、任意の
絞り位置における焦虞検出信号ＳＪ＋１　　を再び読み
取るようになっている。

才５図は絞り値に対するコントラスト信号レベルの変化
を示すものであって、石ントラスト信号レベルが最大と
なる絞り値が最適絞り値である。

任意の絞りｕ　ｉｔ　Ｆｊ　　とこの絞り位置から絞り
をΔＸだけ移動させたときの絞り位置Ｆｊ　＋１　　に
それぞれ対応するコントラスト信号をＳｊ　、　ＳＪ＋
１としたとき、両信号の差 ΔＳｊ　　＝　　Ｓｊ＋１　−　　Ｓｊ？検出し、その
値が所定の範囲内になるｒ５ＶＣ絞り麓を制御すればよ
い。

７６図は上記実瘤例の基本動作を示す。いま、矛１図の
絞り６が任意の位ｆｆｔＦｊ　　にあったとする。

この状態でコントラスト検出手段７によりコントラスト
信号ＳＯを算出し、ＣＰＵ１７円のＳｏ　　レジスタに
格納する。ＣＰＵ１７はモータ駆動部２０に絞り指令信
号？送出し、絞りを開放絞り側又は絞り込み側にΔＸた
け移動させる。そして再びコントラスト検出手段７によ
りコントラストｆｉ号５１ｔｒ算出し、ＣＰＵ１７の８
１　　レジスタに格納する。

ＣＰＵ１７は上記コントラスト信号Ｓ１とＳＯの差ΔＳ
、即ち、コントラストの変化層？演算した後。

Ｓｌ　　レジスタの内容をＳＯレジスタに転送し、同時
にΔＳの判別を行ない、この判別結果番でより矢の動作
ケ行う。

（１）ΔＳ＞Ｏのとき（露光過多のとき）絞りをΔＸだ
け絞り込み、再びコントラスト検出信号Ｓ１　　を算出
してＳｌ　　レジスタに格納する。

このときＳＯレジスタには絞り込む前のコントラスト信
号が格納されている。ここで、上記△Ｘだけ絞り込んだ
際に、絞り込み側の最７終端検出信号がＣＰＵ１７に読
み込まれると、それ以上絞り込もうとしても無意味であ
るから、最終端で絞り駆動を停止させる。なお、絞り込
みの最終端であるか否かは、例えばフォトインタラプタ
等の光学的検出手段を用いることができるし、その他の
検出手段を用いてもよい。

（２）ΔＳ　＜　−ＴＨｌのとき（露出不足のとぎ）コ
ントラストの変化量ΔＳが、適宜設定された閾値ＴＨ１
（ＴＨｌ　＞０　）よりも負佃に大きくなっているとき
は露出不足の場合であるから、絞りを開放側にΔＸだけ
移動させ、再びコントラスト検出信号を算出してこれを
８１　　とし、Ｓｌ　　レジスタに格納する。このとき
、Ｓｌ　　レジスタには、絞りを移動させる前のコント
ラスト検出信号ＳＯが格納されている。ここで、絞り開
放側の最終溝検出信号がＣＰＵ１７に読み込まれると、
それ以上絞りを開放させようとしても無意味であるから
、最終端で絞り駆動を停止させる。この場合の絞り最終
端の検出手段も適宜のものを用いてよい。

（３）　−ＴＨ１≦ΔＳ≦０のとき（適正露光のとき）
コントラストの変化量が零もしくは所定の閾値と等しい
か又はこれらの範囲内にあるときは適正４元と判断し、
絞りをその位置で停止させる。

上記閾値−ＴＨＩ　（ＴＨｌ　＞　０　）は、使用レン
ズの性能によって所定の値に設定される。上記゛笑癩例
では、レンズの結１象性能は一般に絞り瞳か犬きく　　
１なる程向上することに着目して、コントラスト信号の
低下が閾値ＴＨ１以上となる直前を最適絞り位置として
いる。特にビデオカメラでは、３乃至４ＥＶ　程度では
輝匿信号レベルのコントラストはほぼ一定となるため、
最適絞り位置はできるだけ絞り込み側に近接した位置に
した方がレンズの結像性能の面から望ましい。

上記のようにして絞り位置が停止しているときも、ＣＰ
Ｕ１７は前記コントラスト検出手段７により検出された
コントラスト信号Ｓ１　　を取り込んでコントラストの
変化量Δ５＝８１−８ｏを演算し、コントラスト信号Ｓ
１ヲＳＯレジスタに転送すると同時に上記コントラスト
の変化量△Ｓを矛２の閾値ＴＨ２と比較し判別する。こ
のヤ２の閾値ＴＨ２は絞りり）駆動を再開させるか否か
の基準？なすものであって、露光量の変化即ちコントラ
ストの変化に対応した値として所定の値に設定される。

いま、１ΔＳ■≦ＴＨ２のとき、即ちコントラスト変化
量が才２閾値より小さい場合は絞り位置を停止したまま
とし、コントラスト変化量ΔＳを算出し続ける。被写体
が変化して１△Ｓｌ＞ＴＨ２となったとき’ｔｔ前記（
１）又は（２）の動作を行ない、絞りが適正絞り位置と
なるまで多動し続ける。

牙７図、矛８図は、以上の動作をある被写体に関して示
したものである。３′１７図において５ＦＪは任意の絞
り位置を示しており、この絞り位置Ｆｊ　　から絞りな
ΔＸだけ移動させたときの絞り立ｔヲＦＪ＋１、この間
のコントラストの変化量をΔＳｊ　　で示している。コ
ントラスト変化量へＳｊ　　が、−ＴＨ１≦ΔＳｊ≦０ となったとき絞りの移動が停止するように制御卸され、
その間、コントラスト信号は図に矢印で示されているｘ
５に変化していく。こうして停止したときの絞り位置を
Ｆｂ、停止する直前の絞り位置の段階的変化によるコン
トラスト変化量を△ＳＯとすると、このときのコントラ
スト変化ｔΔＳ。

はかなり小さいことがわかる。

才８図は、ある被写体ａに対して適正露光が得られてい
る状態から、被写体がｂＶｃ変化したときの絞り制御動
作を示す。被写体ａの適正絞り値Ｆｊ　　Ｖｃ制御され
ている状態において被写体がＯに変化すると、コントラ
ストが△Ｓｊ　　だけ変化する。

このコントラスト変化量ΔＳｊ　　が、１△Ｓｊ　　＞
ＴＨ２ であれば絞り制御動作を再開し、被写体って対する適正
絞り位置Ｆｂ　ＶＣ達すると絞り位置を１弗止させる。

なお、上記実権例では、映（像信号をデジタル信号に変
換した上で演算を行なうようになっていたが、アナログ
信号を演算してもよく、かかるアナログ演算回路に変更
することは当業者が容易に推察することができる。また
、各部の制御手段として図示の実権例ではＣＰＵを用い
ていたが、必ずしもＣＰＵを用いる必要はなく１例えば
制御専用の集積回路等を用いてもよい。

（効　果） 本発明によれば、露光過多及び算元不足のときて輝度信
号のコントラストが低下する性質を利用して、画面全体
のコントラストが常に最適となるように絞り位置を劃−
するようにしたから、画面上の一部に強いスボ７）光が
あったり１１て暗い部分があったとしても、画面全体の
コントラストを常にバランスよく保つように調整可能で
あり、常に良好な画面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

１・１図は本発明の実姉例を示すブＯツク図、第２図は
輝度信号検出用チャートの例を示す正面図、第６図は同
上チャートの１象を固体撮像索子上に結ばせて走査させ
ることによって得られる輝度信号を各絞り値ごとに示す
波形図、牙４図は上記輝度信号レベルの変化を絞り値の
変化に対応させて示した線図、才５図はある被写体につ
いて絞り値の変化に対するコントラスト信号レベルの変
化を示す線図、矛６図は上記実姉例の基本動作を示すフ
ローチャート、牙７図は上記実姉例の自動絞り冶１ｊ御
動作を示す線図、矛８図は被写体が変った場合の上記実
姉例の自動絞り制？１＠Ｉ′ｅｈ作を示す線図である。 １・・・固体撮１象累子、２・・・結１象レンズ、３・
・・絞り、７・・・コントラスト検出手段、２１・・・
絞り位置変化手段としてのモータ、ＳＪ・・・コントラ
スト信号、ΔＳｊ・・コントラスト変化量。 Ｐ）／　　因 る？　因 弗４　Ｚ 処　ｅ　因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 矩形状の受光面を有するエリア型固体撮像素子の上記受
   光面に結ばれた被写体像を走査して得られる映像信号か
   ら露光量に対応する信号を検出して露光量の調整を行な
   うビデオカメラの自動絞り制御装置において、映像信号
   のコントラストを検出する手段と、結像レンズにおける
   絞り位置を段階的に変化させる手段と、この絞り位置変
   化手段の位置変化に対するコントラストの変化量を検出
   する手段とを有し、このコントラストの変化量に従い上
   記絞り位置変化手段により絞り位置を変化させて映像信
   号のコントラストが最大となるように制御することを特
   徴とするビデオカメラの自動絞り制御装置。