JPH0376068B2

JPH0376068B2 -

Info

Publication number: JPH0376068B2
Application number: JP56149816A
Authority: JP
Inventors: Terumi Ogasawara; Masayuki Arai
Original assignee: Asahi Seimitsu KK
Current assignee: Pentax Precision Co Ltd
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1991-12-04
Also published as: US4472743A; JPS5850867A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はテレビカメラの映像出力信号を利用し
て絞り制御を行わせるように構成したCCTVカメ
ラ用レンズの自動絞り制御装置に関するものであ
る。

映像出力信号を整流して得られた直流電圧を制
御信号として絞り制御を行い最適画像を得るよう
にした自動絞りレンズに於いて、被写体を検知す
る手段である整流回路は極めて重要である。つま
りこの整流回路によつてレンズの測光方式が決定
されるためである。

最適画像を得るためには、被写体の絶対的な明
るさのほかに明るい部分と暗い部分との比、即
ち、コントラスト範囲も重要な要素の一つとな
る。自然界に於けるコントラスト範囲は雲天でも
数十：１であり、晴天の場合は数百：１にも達す
る。一方テレビジヨンで再現された画像に置ける
コントラスト表示範囲は30〜40：１程度しかな
い。従つ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は、主要被写体を明る
い部分とするか、また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時に合う
測光方式が平均測光方式で、明るい部分を主要被
写体とする時に合う測光方式がピーク測光方式と
いえる。テレビカメラの映像出力信号を利用して
絞り制御を行つているビデオ方式の測光方式とし
ては現在前述した２種類の測光方式が考えられて
いる。しかし、これらのいずれの方式も完全なも
のではない。つまり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つては、白つぶれの
ために明るい部分の調整がなくなつたり、またピ
ーク測光方式のものにあつては、逆にカメラの感
度から見て十分に見えるはずの暗い部分が見えな
くなつたりすることが往々にして起こるためであ
る。

本発明は前述した不便さを除去するためにテレ
ビカメラの映像信号を反転増幅回路で受けた後倍
電圧整流し、これによつて得られた直流電圧を、
別に設けた基準電圧と比較して制御信号を得るよ
うにしたCCTVカメラ用自動絞り制御装置におい
て、前記整流回路の倍電圧用コンデンサーの充電
電圧を調整可能ならしめることにより、平均測光
とピーク測光に測光方式を可変すると同時に、自
然界のようなハイコントラスト状態において測光
方式を変えた時に基準レベルが著しく変わらない
ようにしたことを要旨としている。

以下図示する実施例により本発明を詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図で、１
はテレビカメラの映像出力信号の入力信号VIN
の入力端子で、コンデンサー２を介して演算増幅
器Ａ１を有する反転増幅器回路３に接続してあ
り、直流ぶん含まない反転増幅された信号Vp１
をその出力端ｐ１に得るように構成してある。前
記出力端Ｐ１には倍電圧用コンデンサーＣと、ゼ
ロ電圧部に直列に接続された倍電圧用ダイオード
Ｄとを有する倍電圧整流回路４が接続され、ポイ
ントＰ２に出力信号VP２を得ると共に、ダイオ
ード５によつて整流され、その出力端Ｐ３に直流
電圧VP３が得られるように構成してある。前記
出力端Ｐ３の直流電圧VP３は、別に設けた基準
電圧回路６の基準電圧VP４と演算増幅器Ａ２を
有する比較回路７によつて比較され、その結果と
して絞り制御信号VOUTを出力端８に得られる
ように構成してある。また、前記基準電圧回路６
はツエナーダイオードZDにより略一定化された
電圧が基準電圧VP４としてポイントＰ４に与え
られるように構成してある。ここで本発明に係る
第１図の実施例では、倍電圧整流回路４の倍電圧
用コンデンサーＣに並列に可変抵抗VR１が設け
てあり、該コンデンサーＣの充電電圧を調整可能
にするように構成してある。

上記の構成からなる本発明の実施例において、
第７図ａに示すテストチヤートを被写体として採
用した場合を説明すると、この被写体は横ｂ、縦
４分の3bの寸法の長方形からなり、その中央に
横ａ、縦４分の3aの寸法の長方形の明るいウイ
ンドウ部分が設けてあり、ａの長さをｂからゼロ
まで可変にすることにより明るい部分の面積比率
を100％から０％まで変えることができると共に、
ウインドウ部分の明るさを可変にすることができ
る。即ち、被写体としてウインドウ部分が明るい
部分、その周囲の図で斜線を施した部分が暗い部
分となり、ウインドウ部分の明るさを可変にする
ことにより、明るい部分と暗い部分とのコントラ
ストを変えることができる。

この第７図ａのテストチヤートを被写体とした
場合、テレビカメラには、第７図ｂに示すよう
に、振幅が画像信号部分Ｖと同期信号部分VSと
からなる映像信号VINが得られる。画像信号部
分Ｖにおいて、中央の矩形に突出したピーク値部
分と、その両側の肩段部部分とが、夫々第７図ａ
のテストチヤートの画像の寸法ａの明るい部分
と、その両側の寸法ｂの暗い部分に対応してい
る。この映像出力信号VINの信号レベル（即ち、
振幅）は、一般に100％白レベルの電位と同期信
号のパルス先端の電位との差を用い、これをピー
クピーク電圧といつてVp−ｐと表示している。
CCTVの場合、テレビカメラからの映像出力信号
VINは、ケーブルによつてテレビモニターに直
接接続されたり、端末機器や録画機器に接続され
るため、その信号レベルは規定される必要があ
る。

上記第１図の本発明の実施例の入力端１に、テ
レビカメラからの映像出力信号として入力した、
第７図ａのテストチヤートに対応する第７図ｂの
映像出力信号VINは、第６図ａに示すように、
図のＯ−Ｏ線を中心に正負の面積が等しくなるよ
うな波形となつて入力する。この波形においてプ
ラス側の矩形部分が画像の寸法ａの明るい部分に
対応している。この入力信号VINは反転増幅器
回路３によつて第６図ｂのように反転増幅され、
その出力端Ｐ１の信号VP１となる。この信号Vp
１は、コンデンサー２により信号中に直流分が含
まれていないため、図のＯ−Ｏ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着いてい
る。

ここで、可変抵抗VR１の抵抗をゼロに調整し
たとすると、倍電圧用コンデンサーＣの出力側の
ポイントＰ２の信号VP２は、第６図ｃに示すよ
うに、前記Ｐ１の信号VP１と等しくなる。

従つて、この波形の明るい部分に対応する波形
の幅が広いうちは、振幅の変化に伴い基線（Ｏ−
Ｏ線）が変化することとなるが、しかし、明るい
部分の幅が狭くなると振幅の変化に影響されなく
なり、結果として整流後のポイントＰ３の直流電
圧VP３は変わらないこととなる。

即ち、可変抵抗VR１の抵抗値をゼロにした場
合、映像出力信号VINの全体の平均値で直流電
圧VP３が決まることとなるため、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いえ
る。

次に、可変抵抗VR１の抵抗値を無限大（∞）
にした場合、出力端Ｐ１の信号VP１のマイナス
側の出力で倍電圧用ダイオードＤがON状態とな
り、前記コンデンサーＣに充電がなされ、引続く
プラス側の出力ダイオードＤがOFF状態となり、
先に充電されている電圧にプラス側の信号が加わ
ることとなり、ポイントＰ２の出力信号VP２は
第６図ｄに示すように直流再生され、明るい部分
に対応した信号波形の幅が狭くても振幅の変化を
検知できることとなる。

従つて、可変抵抗VR１を無限大にした場合
は、明るい部分を主要被写体とするときに適した
ピーク測光方式といえる。

尚、上記の説明から明らかなように、可変抵抗
VR１の抵抗値が途中の状態にあるときは、その
抵抗値により前記コンデンサーＣの充電電圧が制
限されることとなるため、明るい部分の幅が狭く
なつた時の振幅検知能力が制限を受けることにな
り、結果的には平均測光方式とピーク測光方式の
中間的な測光方式が得られる。

また、換言するならば、前記コンデンサーＣに
並列に入れた可変抵抗VRの最大抵抗値を無限大
より小さく設定すればピーク側の制限されたピー
ク測光方式となり、逆に可変抵抗VRに直列に固
定抵抗を入れておけば平均側の制限を有する平均
測光方式が得られることとなる。

第８ａ図及び第８ｂ図は、第７図ａのテストチ
ヤートを被写体として、明るい部分の寸法ａをコ
ントラスト一定のもとに０からｂに変化させたと
きのテレビカメラの映像出力信号VINの振含Vp
−ｐの変化を実測して示す、前記本発明にもとづ
くり絞り制御装置の特性曲線を示すものである。

尚、図において、横軸は、明るい部分が画面全
体に占める面積比率（So）を示し、第７図ａの
ように、ウインドウ部分の横幅をａとし、画面全
体の横幅をｂとすれば面積比率（So）は次式の
ように表される。

So＝（ａ／ｂ）×100〔％〕また、縦軸は映像出力信号VINの振幅Vp−ｐ
を示し、図中、Vpは映像出力信号の振幅Vp−ｐ
の上限（許容値）を示すものである。

第８ａ図及び第８ｂ図は、前述の如く、特性曲
線がコントラストによつてどのように変わるかを
示したもので、第７ａ図は平均測光方式の場合、
第７ｂ図はピーク測光方式の場合に関するもので
ある。

図中、はハイコントラスト時、はローコン
トラスト時、はとの中間のコントラスト時
の測光特性をそれぞれ表している。

第８ａ図の平均測光方式の場合、ローコントラ
ストの場合には明るい部分の面積比率が100％
からS3（約10％）のように広い範囲において映像
出力信号VINは最適レベルの範囲内にあるが、
ハイコントラストの場合には面積比率がS1（約
40％）以下になると許容値Vpを越えて、明るい
部分の諧調が無くいわゆる白つぶれ現象を起こす
ことが分かる。

従つて、平均測光方式では、被写体のコントラ
ストによつて測光特性が大きく変わつていること
からも分かるように、ハイコントラスト時には明
るい部分を白つぶれ状態にしても暗い部分を再現
しようとする測光方式といえる。

また第８ｂ図のピーク測光方式の場合は、コン
トラストがのようにハイからローに変化し
ても、明るい部分の面積比率（So）がＳ３〜Ｓ
１で示されるように約10〜20％の小さいところま
で映像出力信号レベルが変わらないことから、コ
ントラストによる影響が少ないことが分かる。

従つて、ピーク測光方式は、常に明るい部分を
再現しようとする測光方式といえる。換言するな
らば、明るい部分による信号のピーク値を上限と
して許容値Vp範囲内に抑える制御方式であるか
ら、暗い部分は黒つぶれ状態としても明るい部分
を再現しようとする測光方式といえる。

尚、前述の如く、一般に、テレビジヨンの画像
で再現し得るコントラスト表示範囲は30〜40：１
であるから、例えば、５：１のようなローコント
ラストの場合は、特に測光方式を変える必要は生
じないこととなるが、第７ａ図において、のロ
ーコントラスト時の特性曲線が、平均測光方式で
もピーク測光方式の場合と同じように面積比率
（So）が小さいところまで映像出力信号VINを同
一レベルに抑えていることは、このことを示すも
のである。

即ち、本発明においても、ローコントラストの
被写体の場合、実際的には測光方式による差があ
まり見られず、結果的には測光を気にしないで使
用しても最適な映像出力信号VINが得られるこ
とになる。言い替えればこのような被写体条件下
に於いては、測光方式をはつきり決定しなくて
も、十分に明るい部分と暗い部分のいずれをもモ
ニター画面上に再現できるため特に問題は生じな
いのである。

第９図に前述したことから、ハイコントラスト
時の測光方式による違いを実際に調べたものであ
る。

尚、図中、は平均測光方式、はピーク測光
方式に関する特性曲線である。

従つて、第９図において、測光方式を可変にす
ることによつて、明るい部分の面積比率Soが小
さいところを再現して見るときには、のピーク
測光方式を選択し、明るい部分の面積比率が第８
ａ図のＳ１〜100％のように大きいときや暗い部
分を再現して見るときには、の平均測光方式を
選択して最適画像信号レベルを得ることができ
る。

また、第９図に示すように、本発明の測光回路
においては、比較回路７の演算増幅器Ａ２に入力
する基準電圧回路６の基準電圧VP４のレベルを
変化させる（いわゆる感度調整する）と、その特
性曲線は、平均測光方式において基準電圧レベ
ルを低くすると破線１ａで示すようにピーク測光
方式的に変化し、ピーク測光方式の基準電圧レ
ベルを高くすると破線２ｐで示すように平均測光
方式的に変化するように、基準電圧VP４のレベ
ルを高めると平均測光方式的になり、低めるとピ
ーク測光方式的に変化する。

ところで、自然界のようなハイコントラスト条
件下において、測光方式を可変にするとき、それ
によつて得られる映像出力信号VINの基準レベ
ルが大きく変化してしまうと、測光方式を変換し
た場合、最適映像出力信号VINが連続的に得ら
れないこととなり、不都合が生じることから、自
然界のようなハイコントラスト条件下において測
光方式を換えても映像出力信号の基準レベルが変
わらないように構成することが好ましい。

第９図において、測光方式を変えても基準レベ
ルが変わらない被写体条件は、平均測光方式の特
性曲線とピーク測光方式の特性曲線との交差
しているクロスポイント（Ｘ１）の面線比率Ｓ１
に相当し、この面積比率に相当する被写体条件に
おいて、基準レベルを変えないで測光方式を可変
にすることができる。

従つて、第９図において、平均測光方式にお
いて基準電圧レベルを低くして、破線１ａで示す
ように特性をピーク測光方式的に変化させ、ま
た、ピーク測光方式において基準電圧レベルを
高くして、破線２ｐで示すように特性を平均測光
方式的に変化するように設定し、クロスポイント
をＸ１からＸ２に変えれば、測光方式を変えても
基準レベルが変わらない被写体条件は、クロスポ
イント（Ｘ２）の面積比率Ｓ２に移動し、それだ
けハイコントラスト条件下で測光方式を変えて
も、映像出力信号VINの基準レベルが変わらな
いように考慮されていることとなる。

そこで、本発明は、第１図示の実施例の場合、
基準電圧回路６内に、基準電圧調整用の可変抵抗
VR３と直列に補正用可変抵抗VR２が設けてあ
り、該可変抵抗VR２を前記倍電圧用コンデンサ
ーＣの可変抵抗VR１と連動せしめ、可変抵抗
VR１を平均測光方式側（VR１＝０側）に調整
すると、補正用可変抵抗VR２が比較回路７の基
準電圧（VP４）を低くする側に連動し、また、
ピーク測光方式側（VR１＝∞側）に調整する
と、補正用可変抵抗VR２が基準電圧（VP４）
を高くする側に連動するように構成してある。

即ち、測光方式が平均測光方式のときの映像出
力信号VINの出力レベルを、第９図の１ａのよ
うに低く、ピーク測光方式のとき２Ｐにようにそ
の出力レベルを高くするように基準電圧（VP４）
を設定し、クロスポイントを任意に変えることが
できることとなる。

第２図及び第３図に示す実施例は、前記第１図
示に実施例における可変抵抗VR１に替えてスイ
ツチSW１をON・OFF操作自在に倍電圧用コン
デンサーＣに並列に設けた構成からなり、このス
イツチSW１をONし、前記コンデンサーＣにポ
イントＰ１，Ｐ２間の導通スイツチ回路を構成す
ると、前記可変抵抗VR１の抵抗値をゼロにした
場合と一致し、平均測光方式となり、逆にスイツ
チSW１をOFFにした場合は前記可変抵抗VR１
の抵抗値を無限大にしたときと一致し、ピーク測
光方式となるように構成すると共に、前記スイツ
チSW１に連動して、基準電圧回路６内に基準電
圧調整用可変抵抗VR３と直列に補正用スイツチ
SW２を設け、前記スイツチSW１を平均測光側
（ON側）にするとスイツチSW２が抵抗Ｒと導通
して基準電圧VP４を低くする側（図中、ON側）
に切替えられ、また逆にスイツチSW１をピーク
測光側（OFF側）にするとスイツチSW２が抵抗
Ｒを介さない基準電圧VP４を高くする側（図中、
OFF側）に切替えられるように構成してある。

第４図に示す実施例は、倍電圧用コンデンサー
Ｃの出力端Ｐ２と倍電圧用ダイオードＤとの間に
可変抵抗VR１を設け、可変抵抗VR１を抵抗値
をゼロにしたとき、前記ダイオードＤがON作動
しピーク測光方式となるように構成し、可変抵抗
VR１の抵抗値を無限大にしたとき、前記ダイオ
ードＤが作用せず、ポイントＰ１の信号VP１の
マイナス側で倍電圧コンデンサーＣの充電がなさ
れず、平均測光方式となるように構成してある。
また可変抵抗VR１の抵抗値が途中の状態では、
平均測光方式とピーク測光方式の中間的な測光方
式が得られる。そして、基準電圧回路６内の可変
抵抗VR２は、第１図の実施例と同様に、可変抵
抗VR１が平均測光側（VR１＝∞）のとき基準
電圧VP４が低くなるように連動し、またピーク
測光側（VR１＝０）のとき高くなるように連動
するように構成してある。

第５図の実施例は先の第４図示の可変抵抗VR
１に替えて、前記コンデンサーＣの出力端と前記
ダイオードＤとの間にスイツチSW１を設け、ス
イツチSW１を導通側（図中、OFF側）にすると
ピーク測光方式となり、固定抵抗Ｒを介して導通
する側（図中、ON側）にスイツチSW１を切替
えると、固定抵抗Ｒ１によつて倍電圧コンデンサ
ーＣの充電電圧が制限されて平均測光方式となる
ように構成してある。そして、基準電圧回路６に
は、前記スイツチSW１と連動してON・OFF作
動するスイツチSW２が設けてあり、スイツチ
SW１が平均測光側（ON側）のときのスイツチ
SW２は抵抗Ｒ２と導通して基準電圧VP４を低
くする側（図中、ON側）に作動し、またスイツ
チSW１がピーク測光側（OFF側）のとき、抵抗
Ｒ２と導通しない（図中、OFF）側に作動し、
基準電圧を高くするように構成してある。

以上の通り、本発明に係るCCTVカメラ用自動
絞り制御装置によれば、テレビカメラの映像出力
信号を整流し、得られた直流電圧を基準電圧と比
較して絞り制御信号を得るようになしたCCTVカ
メラ用自動絞り制御装置において、コントラスト
範囲が広い被写体条件に対して映像出力信号を最
適レベルに調整するため前記直流電圧を調整して
測光方式を可変にする測光方式可変手段と、前記
測光方式可変手段に連動して前記基準電圧を調整
する基準電圧調整手段を有するから、自然界のよ
うにコントラスト範囲の広いハイコントラストの
被写体に対し、明るい部分を再現するのに適した
ピーク測光方式と暗い部分を再現するのに適した
平均測光方式と選択してその測光方式を可能にす
ることができると共に、基準電圧調整手段により
測光方式可変手段に連動して前記基準電圧を調整
することにより、第９図の実線に対して点線で示
すように、平均測光方式では平均を緩和してピ
ーク測光方式側１ａに、ピーク測光方式ではピ
ークを緩和して平均測光方式側２Ｐに映像出力信
号レベルを可変にして、測光方式を可変にしても
映像出力信号の基準レベルが変わらないポイント
を、第９図のクロスポイントＸ１からＸ２に移動
することができるように、広い範囲に設定するこ
とができる効果があり、更に、テレビカメラの映
像出力信号を反転増幅回路で受けた後倍電圧用コ
ンデンサーとダイオードを有する倍電圧整流回路
で整流し、得られた直流電圧を基準電圧と比較し
て絞り制御信号を得るようになしたCCTVカメラ
用自動絞り制御装置において、コントラスト範囲
が広い被写体条件に対して映像出力信号を最適レ
ベルに調整するため前記整流回路の倍電圧用コン
デンサーの充電電圧を調整することによつて直流
電圧を調整して測光方式を可変にする測光方式可
変手段と、前記測光方式可変手段に連動して前記
基準電圧を調整する基準電圧調整手段を設けた構
成を有するから、倍電圧整流回路の倍電圧用コン
デンサーの充電電圧を、該コンデンサーに並列に
設けた可変抵抗又はスイツチの操作、或いは倍電
圧用ダイオードに直列に設けた可変抵抗又はスイ
ツチの操作によつて調整し、平均測光方式とピー
ク測光方式に測光方式を可変に調整することがで
きる効果があり、且つ、基準電圧を調整する手段
を連動することにより、任意の測光状態におい
て、平均測光方式側に変えようとする場合は、前
記比較回路の基準電圧の基準レベルを低く調整
し、またピーク測光方式側に変えようとする場合
は、逆に基準レベルが高くなるように調整するこ
とによつて、測光方式を可変にしても映像出力信
号の基準レベルが変わらないポイントを、第９図
のクロスポイントＸ１からＸ２に移動することが
できるように、広い範囲に設定することができる
効果がある。

尚、前記本発明装置の倍電圧整流回路を平均測
光方式とピーク測光方式とに可変にする可変抵抗
又はスイツチを従前公知の手段により遠隔操作す
るように構成することも勿論可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は夫々本発明の実施例の要部
を示す回路図、第６図は入力信号と各回路段階に
おける出力波形の関係を示す説明図、第７図は被
写体と映像出力信号波形の関係を示す説明図、第
８ａ図は平均測光方式とコントラストの関係を示
す説明図、第８ｂ図はピーク測光方式とコントラ
ストの関係を示す説明図、第９図はハイコントラ
スト時の測光方式の違いを示すと共に基準電圧レ
ベルを変化させたときの測光特性の違いを示す説
明図である。 VIN……入力信号、Ａ１，Ａ２……演算増幅
器、Ｃ……倍電圧用コンデンサー、Ｄ……倍電圧
用ダイオード、VR１，VR２……可変抵抗、SW
１，SW２……スイツチ、VP１……ポイントＰ
１の出力信号、VP２……ポイントＰ２の出力信
号、VP３……ポイントＰ３の直流電圧、VP４…
…基準電圧、VOUT……絞り制御信号、３……
反転増幅回路、４……倍電圧整流回路、６……基
準電圧回路、７……比較回路。

Claims

【特許請求の範囲】１テレビカメラの映像出力信号を反転増幅回路
で受けた後倍電圧用コンデンサーとダイオードを
有する倍電圧整流回路で整流し、得られた直流電
圧を基準電圧と比較して絞り制御信号を得るよう
になしたCCTVカメラ用自動絞り制御装置におい
て、コントラスト範囲が広い被写体条件に対して
映像出力信号を最適レベルに調整するため前記整
流回路の倍電圧用コンデンサーの充電電圧を調整
することによつて直流電圧を調整して測光方式を
可変にする測光方式可変手段と、前記測光方式可
変手段に連動して前記基準電圧を調整する基準電
圧調整手段を設けたことを特徴とするCCTVカメ
ラ用自動絞り制御装置。２特許請求の範囲１に記載の装置において、前
記整流回路の倍電圧用コンデンサーに可変抵抗又
はスイツチを並列に設けて、該コンデンサーの充
電電圧を調整可能にし、測光方式可変手段を構成
したことを特徴とするCCTVカメラ用自動絞り制
御装置。３特許請求の範囲１に記載の装置において、前
記整流回路の倍電圧用ダイオードに可変抵抗又は
スイツチを直列に設けて、倍電圧用コンデンサー
の充電電圧を調整可能にし、測光方式可変手段を
構成したことを特徴とするCCTVカメラ用自動絞
り制御装置。４特許請求の範囲２又は３に記載の装置におい
て、前記可変抵抗又はスイツチを遠隔操作手段に
より操作するように構成したことを特徴とする
CCTVカメラ用自動絞り制御装置。