JPS61109377A - ビデオ・カメラ - 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】 〈発明の分野〉 この発明はビデオ・カメラの自動絞り制御回路に関する
ものであり、更に詳しく言えば暗電流が絞り制御に影響
を与えるのを防止するための装置を具えた回路に関する
ものである。

〈発明の背景〉 監視用、工業用およびポータプル・カメラは正規の動作
中、極めて広い範囲の周囲状況の下で使用される。例え
ば、監視用あるいはボータプル・カメラは日中の高レベ
ルの照度に曝さね、ることもあれば夜間の極めて低レベ
ルの照度に曝されることもある。このようなカメラに使
用されるイメージヤは撮像管（ビジコン）のようなイメ
ージング・テハイスと、電荷結合装置（ＣＯＤ　）のよ
うなソリソド・ステート・センサと、金属酸化物半導体
（ＭＯＳ　）とを含んでいる。このようなイメージヤσ
）ダイナミック・レンチけ、カメラが動作することの期
待される照度レベルの変化に比して比較的制限さノ］、
でいる。そのため、イメージヤのダイナミック・レンチ
を最大にして使用するために、カメラには大抵イメージ
ヤの光路中に結合さノ］だ機械的なダイヤフラムからな
る絞りが設けらノ］でおり、イメージヤが好ましい照度
範囲内で動作するようにイメージヤに到達する光重−を
制御している。この絞りはイメージヤから供給されるビ
デオ信号のレベルに応答して負帰還ループの形態で自動
的に制御すれる場合もある。このようｔ「自動絞り制御
装置が１９５９年５月５日付のキング（Ｇ　、　Ｋ］ｎ
ｇ）氏の米国特許第２，８８５，４．’７１号明細岩＝
中に示さねでいる。この特許明細書に示されている装置
は、ビデオ信号ノビ−クーピーク値に応答して絞り制御
信号を発生ずる。従って、イメージヤがノーイライトを
含む場面、すなわち高輝度部分を含む場面を撮像すると
きは、絞り制御装置はノ・イライトを検知し、絞りをイ
メージヤのダイナミック・レンジと釣合うレベルにまで
閉じて、ノ・イライトの領域に充分なコントラストを与
えている。

監視用、工業用あるいは消費者用のような比較的高い値
をもったカメラ・マーケットでは、カメラは標漁光学装
置と共に使用できるようになっていることが望ましい。

現在広く使用されている光学的装置は、アメリカ合衆国
　ニューヨーク州ノルビル（Ｍｅｌｖｉｌｌｅ　）に在
るビコン　インダストリーズ（Ｖｉｃｏｎ　Ｉｎｄｕｓ
ｔｒｉｅｓ　）および東京都にあるアザヒ精密のコスミ
カ　レンズ部で製造されているような形式の自動絞りレ
ンズを使用している。

後程説明する第２図の素子２０によって示されるように
、一般に自動絞り制御回路はビデオ信号を受信するよう
にＡＣ結合された入力と、ビデオ信号の最も負の部分（
一般にブランキング部分）に対して所定σ）電位を設定
するためσ）クランプと、ビデ分信号のピーク（）・イ
ライト）を表わすＤＣＮ圧を発生するためのピーク検知
器とを含んでいる。このＤＣ信号は絞りの開口度を制御
するために供給さねる。

第１図に示すように、ビデオ信号９は、テレビジョン信
号の実動部分１：５に相当する映像を表わす信号レベル
のラインと交互に挿入されカーテレビジョン信号の水平
リトレース期間に相当する周期部分１１を含んでいる。

撮像管あるいはソリッド・ステート・イメージヤはビデ
オ信号の他に一般に暗電流（ダーク・カレント）と称さ
れる他の成分も供給する。暗電流は光が存在しないとき
も撮像用の光感細面中で主として熱によって発生される
電子−ホール対によって供給さノ］、る信号である。一
般に、暗電流は、信号９の実動ビデオ部分１３を暗電流
レベルに依存するＤＣ成分（ｖＤｃ）の頂部に載せるＤ
Ｃ信号レベルからなる。暗電流成分が小さいときは、自
動絞り制御回路は、ビデオ信号の実動部分１３の振幅変
化の実質的に全ダイナミック・レンチに追従することの
できる絞り制御信号を供給することができる。

ビデオ信号に伴なう暗電流レベルは温度の上昇と共に増
加し、カメラが室温以北の周囲状況の下で動作するとき
は、暗電流成分は波形１５によって示すようにビデオ信
壮いかなりσ）部分を占めるようになる。従って、ビデ
オ信号］５の実動部分１３のＤＣレベルが相当に」二昇
しても、ブランキング期間のレベルは比較的影響を受け
ない。こね、はブランキング期間中は、撮像管の陰極は
カット・オフ状態にバイアスされているので、この撮像
管もブランキング期間中は暗電流の影響を受けない。従
って、この期間中は暗電流出力は存在しない。ソリッド
・ステート・イメージヤにおいてもブランキング期間中
のレベルは暗電流には依存しない。それはブランキング
期間中は電荷は読出さねないか、あるいは所定のライン
に対するすべての電荷サンプルは既に読出されてしまっ
ているからである。

前記米国特許明細書に記載されている形式の自動絞り制
御回路は、信号１５の最も負の部分、すなわちブランキ
ング部分１１を所定レベルにクランプし、また実動部分
１３の最大レベルをピーク検出してＤＣ絞り制御信号を
供給する。高温の周囲状況の下では信号１５のピーク値
の殆んど半分は映像の輝度変化には対応しないσ）で、
絞り制御のダイナミック・レンチの約５０係は暗電流の
ために失なわれてしまう。

従って、ビデオ信号の暗電流成分によってひき起さツコ
、る絞り１１１ｊ御ダイナミツク・レンチσ）好オしく
１．ｒい減少を取除くことが望ましい。

〈発明の概要〉 こび）発明の原理に」：　ｌｌｌ］、ば、ビデオ信号を
自動絞り制御回路Ｇこ供給ゴーる前に、このビデオ信号
は暗電流成分を有効に取除くために修正さノ］、る。修
正回路し１ビデオ信叶のブランキング部分のレベルを所
定レベルＧこ設定するに−めい手段を含んでいる。

こび）所定レベルは修正手段に供給さノ］、るビデオ信
号の実動映像期間の振幅変化の範囲内σ）レベルＧこあ
る。

この発明の他σ）％徴によノ１．げ、低コントラスト輝
度場面を表わす飽和したビデオ信号から暗い場面を表わ
す低レベル・ビデオ信号を減算するｐ−めに、平均値変
化手段は、実質的に飽和した一ビデオ信弼σ）平均値を
■二元所定レベルから異った別のレベルに変化させ、こ
れによってこのような状況の下でも適正な絞り制御動作
が保証さノ１．るようにする。

〈詳細な説明〉 第２図σ）ビデオ・カメラにおいて、矢印によって表わ
される場面からの反射光はイメージヤ１２の感光面りに
レンズ１０によって焦点合わせされる。

イメージヤは電荷結合装置（ＣＯＤ　）あるいは金属酸
化物半導体装ｆｆｉ　’（ＭＯＳ　）σ）ような通常の
撮像管あるいはソリッド・ステート・イメージヤからな
る。焦点合わせされた映像に応答してイメージヤ１２の
１１Ｊｉ力に現わね、るビデオ信号は通常σ）信号再生
回路１４および前置増幅器１６を介して通常の信号プロ
七ソザ１８に供給さノ］１、その出力に複合ビデオ出力
が発生する。信号プロセッサ１８は通常ＤＣ分再生、カ
ンマ補正、およびビデオ信号にブランキングおよび同期
信号成分を加えるための回路を含んでいる。

機械的ダイヤフラム２２を含む絞り装置２０はレンズ１
０とイメージヤ１２との間σ）光路中に配置されていて
イメージヤ１２に到達する光量を制御し、イメージヤ１
２が好ましい範囲内σ）照度レベルで動作するようにす
る。ダイヤフラム２２を制御するに−めに、絞り装置２
０け、機械的ダイヤフラム２２によって通過させらねる
光量を負帰還ループ形態で制御するに−めに、イメージ
ヤ１２から供給さノ］るビデオ信号に応答する検出回路
２４を含んでいる。さらに具体的に言えば、検出回路２
４はビデオ信号を受信するための入力２６を含んでいる
。キャパシタ２Ｂは入力２６からのビデオ信号を信号ク
ランプ回路３０に供給し、信号クランプ回路３０はビデ
オ信号の最小レベルまたは最も負σ）部分、すなわちブ
ランキング部分に対して所定の基準電圧レベルｆｆＲ）
、すなわちアース電位または僅かに正の電圧を設定する
。ピーク検出器″：！Ｉ２はクランプ回路３０からのク
ランプされたビデオ信号を受信して、ビデオ信号の実動
期間中に発生する最大レベルすなわち最も正の信号の変
化値を検出して、ビデオ信号のハイライトを表わすＤＣ
雷圧を発生する。このように、クランプ回路３０とピー
ク検出器３２とにより本質的にピークーピーク信号検出
器を構成している。ピーク検出器３２の出力には低域通
過フィルタ３４が結合さねており、ピークの検出された
ビデオ信号を表わすＤＣ信号を生成する０低域通過フィ
ルタ３４の出力には反転増幅器３６が結合されており、
ビデオ信号のレベルに応答してダイヤフラム２２の絞り
開口を反比例的に制御するために絞り制御モータ３８を
駆動する。絞り制御装置の負帰還特性によって、イメー
ジヤ１２の出力におけるビデオ信号を比較的一定の平均
値に維持する。クランプ回路３０に供給される基単電圧
ＶＲは、所定の大きさの照度に対して前置増幅器１６の
出力に発生するビデオ信号に対して特定のＤＣレベルを
設定するための絞り開口が設定されるように製造中に調
整される。絞り装置２０は前述のビコンインダストリー
ズ（■工ＣＯＮ工ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）によって製造さ
れた型番■工０６ＡＯのような市販のユニットからなる
。

前にも述べたように、第１図の信号１５によって示すよ
うに、かなりの暗電流成分の存在するときは、絞り装置
２０中に含まれているような形式のビ−ク検出絞り制ｆ
ｆ１ｌ　［”７回路が動作するときσ）ダイナミック・
レンチはかｔｒり減少才る。例えば、暗電流レベルがビ
デオ信号のピーク・レベルの半分に等しいと、絞り制御
の約５０パーセントのダイナミック・レンジが失なわね
、る。

この発明の原理によノ］ば、ビデオ信号はそれが自動絞
り装置２０に供給ざねる前Ｇこそねから実質的に暗電流
成分が取除かノ］るように修正回路４ｏで修正さノ］、
る。

修正回路４０は、平均ビデオ信号レベル（平均画像レベ
ルあるいはＡＰＬとも称される）を第］−σ）レベルに
シフトする７１−めのＤＣシフト回路４２、およびビデ
オ信号のブランキング部分９レベルをシフトさねた平均
値ビデオ信号の実動期間σ）最大レベルと最小レベルと
の間の第２σ）レベルにクランプするためのブランキン
グ・レベル・フランツ回路４４を含んでいる。図示の実
施例では、第２のレベルは第］σ）レベルに実質的に等
しい。

更に詳しく説明すると、ＤＣシフト回路４２はキャパシ
タ４６のようなｌｙＣ結合手段を含み、そσ）一方の極
板は前置増幅器１６から供給されるビデオ信号を受信す
るように接続さねており、他方の極板は抵抗器４８を介
してアースに結合さね−、且つトランジスタ５０のベー
スＧこ接続さねでいる。キャパシタ４６と抵抗器４８は
トランジスタ５０ｉこ供給されに一ビデオ信号の平均値
をアースにシフトするように作用する。こねは第３図に
波形３０２と３０４−とを比較することによって示され
ている。トランジスタ５０けエミッタ・ホロワとして接
続されており、そσ）コレクターエミッタ雪路は動作電
圧源Ａ−Ｕと−■とσ）間に結合さねており、その雪路
中にＤＣシフトさね。

たビデオ信号が発生するエミッタ抵抗５２を含んでいる
。トランジスタ５０σ）エミッタＧこ発生するビデオ信
号は波形３０６によって示されており、そσ）平均値が
トランジスタ５０のエミッタのＰＮ接合の両端間に発生
するＤＣＣ正圧すなわち約７ボルトだけシフトさね、て
いる点を除けば波形３０４と同じである。

０．７ボルトは波形３０２によって示される正規σ）ビ
デオ信号に対するピーク−ピーク信号変化でもある点に
注目する必要がある。

クランピング回路４４はトランジスタ５４を含み、その
コレクタ電極は抵抗器５６σ）一端（こ結合されており
、抵抗器５６の他端はトランジスタ５０のエミッタに結
合さねており、トランジスタ５４のエミッタ電極はダイ
オード５８を介してアースに結合さね、ている。複合ブ
ランキング信号は抵抗器６０を介してトランジスタ５４
のベース電極に供給され、ビデオ信号の水平および垂直
ブランキング期間中トランジスタ５４を導通させる。ト
ランジスタ５４が導通すると、ダイオード５８の陽極は
抵抗器５６に結合ざわ、ビデオ信号を予め設定されたレ
ベルにクランプする。特にダイオード５８はブランキン
グ期間中（すなわちトランジスタ５４が導通していると
き）、ビデオ信号のレベルを約Ｏ，ツボルトのレベルＧ
、ｌＴシフトするＪ：うに極性が定められている。前述
のように、ビデオ信号の平均レベルはＤＣシフト回路４
２によってシフトされる。こわによって得られたビデオ
信号は波形３０８で示さねている。波形３０８によって
示さね、る得らねたビデオ信号のブランキング・レベル
は、ビデオ信号の実動部分の最大変化と最小変化との間
にある。ビデオ信号がこのよう（こ修正されると、絞り
装置２０の検出回路２４はビデオ信号の最も負の部分を
■Ｒにセットし、最も正の部分のピークを検出する。そ
の結果、ビデオ信号の実動部分の最大変化を正確に表わ
すＤＣ信号は絞りモータ３８を制御するために発生され
、暗電流成分が絞り制御のダイナミック・レンチを減少
させるσ）防止することができる。

エミッタ・ホロワ・トランジスタ６２のベース電極に修
正されたビデオ信号が供給され、そのビデオ信号をエミ
ッタ抵抗器６４に結合された抵抗器６６を介して絞り装
置２００Å力２６に供給する。直列接　　　　−続され
ｐ−ダイオード６日と７０とからなる白クリッパ回路が
入力端子２６とアースとの間に接続さね、ており、ビデ
オ信号の正方向（白方向）変化を白ビデオ信号レベルの
約２倍に相当する約１．４ボルトに制限する。これによ
って明るいハイライトからループに与えられる乱ね、を
最少に押えることができる。

上述のこの発明は暗電流が正規のビデオ信号のグイナミ
ソク・レンチを制限するのを極めて有効に防止すること
ができる。しかしながら、あるビデオ信号状態の下でｉ
」、絞りは誤つｐ−位置にラッチ１−なわち保持さｌｌ
ｌ］る可能性がある。特Ｏここび）状態はビデオ信号が
飽和しているとき、すなわち実動画像期間中の実質的に
すべての信号レベルがそのピーク白レベルにあるとき生
ずる可能性がある。

この形式の信号が第４図に波形４０２として示さオ］て
いる。信号４０２は全実動期間中、実質的に最大レベル
にあり、ピーク−ピーク信号レベルは約２．１ボルトで
あり、正規のピーク−ピーク・ビデオ信号レベル（０，
７ボルト）の３倍となっている。

こσ）信号が再生されると、コントラストは殆んど無イ
カ、するいけ全くコントラストが無＜、画像情報は存在
しない。従って、絞りの開口はビデオ信号に充分なコン
トラストを再生するように減少しなければならない。

正規σ）ビデオ信号（すなわち飽和していない信号）の
場合と同様に、キャパシタ４６および抵抗器４］’ｊ信
号４０２の平均値を波形４０４によって示すように０ボ
ルトにシフトする。飽和ビデオ信号の平均値はその最大
値に接近する。この信号はさらにトランジスタ５０によ
ってシフトさね１、その平均値は波形４０６によって示
すようにｌ−０，”ｌ’ポル）Ｇこなる。トランジスタ
５４およびダイオード５日はブランキング期間を千０．
′７ボルト（正規のビデオ信号の平均ビデオ・レベル）
Ｇこクランプし、波形４０８によ−って示すＪ：うに、
絞り装置２０に供給される信号が得らねる。信号４０８
は比較的小さなピーク−ピーク変化をもっているので、
検出器２８は、ビデオ信号に充分なコントラスＩ・を再
生するのに要求される絞り開口を減少させるのに充分な
大きさの絞り制御信号を発生することができず、」二連
のラッチ状態になる。

この発明の別の特徴によれば、ＤＣシフト回路４−；ｉ
は、ビデオ信号が飽和しておれば、ビデオ信号を更に修
正するための選択的導通素子を含んでいＺＩ　Ｏ更に詳
しく言えば、ダイオード７２がトランジスタ５０のエミ
ッタとアースとの間に結合されており、ビデオ信号４０
４の負方向ブランキング部分によ−）て導通するように
極性が定めらねている。ビデオ信号のくり返し現わねる
ブランキング期間中ダイオード１２が導通することによ
り、電流がダイオード７２よりトランジスタ５０のエミ
ッターベース接合を通ってキャパシタ４６に流れ、キャ
ノ々シタ４６の雷荷を除々に上昇させて飽和されたビデ
オ信号の平均値を更にシフトさせる。ビデオ信号の平均
値を更にシフトさせることは第４図の波形４４０として
示さね５ている。ブランキング期間のレベルはダイオ−
ドラ２の導通に」：って−〇、７ボルトにクランプされ
る。そσ）結果、クランピング回路４４が、ブランキン
グ°レベルの代りに正規のビデオ信号に対する平均ビデ
オ信号レベルを表わすブランキング・レベル、すなわち
＋Ｏｏ−／ボルトを使用すると、それによって生成され
た信号は波形４１２として示されているように、絞り装
置１Ｂの検出器２４しこよって検出される白湯面を表わ
すピーク−ピーク振幅をもつようになる。その結果、絞
り制御装置は絞り開口を小さくシ、ランチ状態が生ずる
のを防止することができる。第１図、３図、４図に示さ
れている信号は判り易くするために誇張して示されてお
り、そこ（こ示された電圧レベルは単なる例示にすぎな
い。

この発明の好ましい実施例について説明したが、他の実
施例も可能であり、この発明の範囲内に含まれるもので
ある。例えば、ＤＣシフト回路４２は直列結合されたＡ
Ｃ入力を必要とせず、その代りに電流ミラー回路形式の
他のレベル・シフト手段も使用することができる。更に
、こσ）発明の原理は３個のイメージヤ・カラー・カメ
ラのような１個以上のイメージヤをもったカメラにも適
用することができる。この場合は、絞り制御装置中で使
用するためのビデオ信号修正回路に供給されるビデオ信
号として瞬時最高レベルを有するビデオ信号を選択する
ために非加算ミキサを使用することができる。これらの
変形例を含めて他の変形列も特許請求の範囲によって示
されるこの発明の範囲内に含まれるものであることは言
う迄もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によって解決しようとする問題を理解
するために有効なビデオ信号の波形を示す図、第２図は
この発明の好ましい実施例を一部を回路図の形で、他の
部分をブロックの形で示す図、第３図はこの発明の動作
を理解するのに有効な波形を示す図、第４図はこの発明
の他の特徴の動作を理解するのＧこ有効な波形を示す図
である。 １０・・・レンズ、１２・・・イメージヤ（イメージ変
換手段）、２２・・・絞り、２４・・・絞り制御手段、
４゜・・・ビデオ信号修正手段、４４・・・クランプ回
路（ブランキング・レベル設定手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）場面の像を映し出すためのレンズと、イメージャ
   を含み、上記映し出された場面の明るい部分と暗い部分
   を表わす振幅変化の範囲を有する実動画像期間相互間に
   存在する反覆ブランキング期間を有するビデオ信号を供
   給するイメージ変換手段と、 上記レンズとイメージャとの間に配置されていて、上記
   イメージャ上に映し出される光量を制御するための絞り
   と、 上記ビデオ信号のピーク・レベルに応答して、上記イメ
   ージャ上に映し出される光を制御するように負帰還形態
   で絞りを制御するための絞り制御手段と、 上記絞り制御手段に供給されるビデオ信号を修正するた
   めにビデオ信号に応答するように結合されたビデオ信号
   修正手段とからなり、該ビデオ信号修正手段はビデオ信
   号の上記ブランキング部分のレベルを所定レベルに設定
   するための手段を含み、上記所定レベルは上記ビデオ信
   号修正手段に供給されるビデオ信号の実動画像期間の振
   幅変化の範囲内のレベルである、ビデオ・カメラ。