(57)【要約】【課題】ビデオ信号をクランプ、増幅するプリアンプにおいて、入力されたビデオ信号を非線形に増幅することによってアイリスがハンチングする等の不具合を防止するアイリス制御装置を提供する。【解決手段】プリアンプ１８はクランプ回路３０、非反転増幅回路３２、非線形出力変換回路３４等から構成され、非線形出力変換回路３４は、クランプ回路３０によってクランプされると共に反転増幅されたビデオ信号を非線形に変換する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体のビデオ信号をプリアンプによって所定レベルに増幅し、該増幅されたビデオ信号に基づいて適正露出となるようにアイリスを制御するアイリス制御装置において、
前記プリアンプは、
前記ビデオ信号の電圧が伝送されるライン上に配置される抵抗と、
前記ビデオ信号の電圧の変化に対して非線形に変化する電流を前記抵抗に供給する非線形電流供給回路と、
を備え、前記ビデオ信号の所定基準電圧に対する電圧差が大きいほどゲインを非線形的に減少させることを特徴とするアイリス制御装置。
【請求項２】
非線形電流供給回路は、ダイオードを介して前記抵抗に電流を供給することを特徴とする請求項１のアイリス制御装置。
【請求項３】
前記アイリス制御装置は、測光方式として平均測光とピーク測光の切替えが可能であり、平均測光の場合には、前記プリアンプによって増幅されたビデオ信号の平均電圧が所定の基準電圧となるように前記アイリスを制御し、ピーク測光の場合には、前記プリアンプによって増幅されたビデオ信号のピーク電圧が前記基準電圧より高い基準電圧となるように前記アイリスを制御することを特徴とする請求項１又は２のアイリス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアイリス制御装置に係り、特に適正露出となるようにビデオ信号に基づいてアイリスを制御するアイリス制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビカメラのように被写体のビデオ信号を生成するカメラでは、被写体のビデオ信号に基づいてアイリスを駆動し、露出調整を自動で行うオートアイリスが一般的に採用されている。このようなオートアイリスの処理を行うアイリス制御装置では、例えば、ビデオ信号を所定のゲインで増幅した後、ビデオ信号から各フィールドごと（垂直同期期間ごと）に画像の明るさを示す測光値（画像の明るさを示す値自体が、一般に規定されている測光値でない場合においても本明細書では測光値というものとする）を検出し、測光値が所定の基準値となるようにアイリスをモータ等で開閉駆動することによって、適正露出となるようにアイリスの駆動制御を行っている。尚、特許文献１にはオートアイリスに関して記載されている。
【０００３】
また、測光方式として平均測光やピーク測光などの様々な方式が知られているが、例えば、アナログ処理で測光値（電圧値）を検出する場合の平均測光やピーク測光では、増幅したビデオ信号から輝度信号を検波すると共に平滑化して輝度信号の平均値（平均電圧）やピーク値（ピーク電圧）を測光値として検出している。
【０００４】
また、上述のように測光値が所定の基準値となるようにアイリスを制御する場合、例えば測光値と基準値の差分に所定のゲインを乗じた値の速度でアイリスを駆動することによって測光値が基準値に収束するようにアイリスが駆動され、いくつかの測光方式が選択可能な場合、測光値と比較する基準値は測光方式に応じた適切な値に設定されるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２７１８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、例えば平均測光とピーク測光とで測光方式を切替可能にした場合に測光値を検出する前のプリアンプでのビデオ信号増幅特性との関係でピーク測光ではハンチングが起こりやすいという問題があった。
【０００６】
例えば、プリアンプで増幅されたビデオ信号の値（プリアンプの出力値）が平均測光での基準値となる場合の増幅前のビデオ信号の値（プリアンプの入力電圧）が０．６Ｖとし、一方、ピーク測光での基準値となる場合のプリアンプの入力電圧が１．０Ｖとする。また、アイリスの変化等によって撮像面への入射光量が一様に変化してプリアンプの入力電圧が全体的にＸ％変動したとする。このとき、プリアンプの入力電圧０．６Ｖは±（０．６・Ｘ・０．０１）Ｖ、入力電圧１．０Ｖは±（１．０・Ｘ・０．０１）Ｖ変化する。即ち、０．６Ｖで例えば±０．１Ｖ変化（Ｘ＝±１７）したとすると、１．０Ｖでは±０．１７Ｖ変化し、入力電圧に対する変化量の比は入力電圧にかかわらず一定であっても変化量自体は入力電圧によって異なる。
【０００７】
従来、プリアンプでは線形的な増幅特性により入力電圧が増幅されており、その増幅率を３９倍とすると、入力電圧０．６Ｖでの±０．１Ｖの変化は、例えば出力電圧２．３４Ｖでの±０．３９Ｖの変化を生じさせるが、入力電圧１．０Ｖでの±０．１７Ｖの変化は、出力電圧３．９Ｖでの±０．６６Ｖの変化を生じさせる。即ち、入力電圧に対する変化量の比がそのまま出力電圧に対する変化量の比となり、平均測光での基準値付近でのプリアンプの出力値変化に対して、ピーク測光での基準値付近でのプリアンプの出力値変化は、１．７倍近くも大きくなる。
【０００８】
従って、プリアンプの出力値を検波、平滑して得られる測光値と基準値とを比較してアイリスを駆動する場合に、平均測光ではハンチングの問題が生じない（適切にアイリスが制御される）としても、ピーク測光ではアイリスの変化に対して測光値の変化が大きいためハンチングが起こりやすいという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、アイリスのハンチング等の不具合を防止することができるアイリス制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被写体のビデオ信号をプリアンプによって所定レベルに増幅し、該増幅されたビデオ信号に基づいて適正露出となるようにアイリスを制御するアイリス制御装置において、前記プリアンプは、前記ビデオ信号の電圧が伝送されるライン上に配置される抵抗と、前記ビデオ信号の電圧の変化に対して非線形に変化する電流を前記抵抗に供給する非線形電流供給回路と、を備え、前記ビデオ信号の所定基準電圧に対する電圧差が大きいほどゲインを非線形的に減少させることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、ビデオ信号の例えばシンクチップレベルを基準電圧とした場合に高い電圧に対するプリアンプのゲインが低減されるため、ピーク測光等のようにビデオ信号の高い電圧での電圧変化によってアイリスが駆動される場合であってもアイリスがハンチングする等の不具合が防止される。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、非線形電流供給回路は、ダイオードを介して前記抵抗に電流を供給することを特徴としている。即ち、ダイオードの非線形特性を利用して非線形の電流を前記抵抗に供給する。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、測光方式として平均測光とピーク測光の切替えが可能であり、平均測光の場合には、前記プリアンプによって増幅されたビデオ信号の平均電圧が所定の基準電圧となるように前記アイリスを制御し、ピーク測光の場合には、前記プリアンプによって増幅されたビデオ信号のピーク電圧が前記基準電圧より高い基準電圧となるように前記アイリスを制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アイリスのハンチング等を適切に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下添付図面に従って本発明に係るアイリス制御装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１６】
図１は本発明が適用されるアイリス制御システムの概略構成を示した図である。同図におけるアイリス制御システムは、例えばテレビカメラのように被写体の映像（動画像）を電気信号に変換したビデオ信号を生成するカメラに適用され、カメラの一般的な構成要素として例えば被写体からの被写体光を撮像面に結像する撮影光学系（撮影レンズ）１０、撮像面に結像された被写体像を光電変換し電気信号として出力する撮像素子（例えばＣＣＤ）１２、撮像素子から得られた信号に基づいて被写体の映像を所定形式のビデオ信号（例えばＮＴＳＣ形式）として生成する信号処理回路１４等を備えている。撮影レンズ１０には本システムの制御対象であるアイリス１６が配置されており、アイリス１６の開閉駆動することによって撮像素子１２に入射する光量を調整して露出調整を行うことができるようになっている。
【００１７】
アイリス１６の制御は、ビデオ信号に基づいてアイリス１６を駆動し、最適露出となるように自動で絞り値を調整するオートアイリス制御であり、同図のシステムではアイリス制御に関する構成部として、プリアンプ１８、検波・平滑回路２０、レベル比較回路２２、駆動アンプ２４、モータ２６等を備えている。尚、これらの各構成部は、レンズ交換式のカメラ（カメラ本体とレンズ装置とからなるカメラ）においてはカメラ本体側、レンズ装置側のいずれに配置されていてもよいし、カメラ本体やレンズ装置と別体の装置であってもよい。
【００１８】
各構成部での処理内容について概略を説明すると、プリアンプ１８では、上記信号処理回路１４から入力されたビデオ信号を所定の電圧レベルに増幅する等の前処理が行われる。尚、プリアンプ１８の構成等については後述する。検波・平滑回路２０では、プリアンプ１８から出力されたビデオ信号から輝度信号が検波されると共に平滑化され、各フィールド（垂直同期信号間）での輝度信号の平均電圧又はピーク電圧の信号が測光値として出力される。尚、平均電圧又はピーク電圧の値自体は一般的に規定されている測光値の値でなくてもよい。レベル比較回路２２では、検波・平滑回路２０から出力された信号の電圧（平均電圧又はピーク電圧）が所定の基準電圧と比較され、例えば、それらの差分に比例した電圧の駆動信号が駆動アンプ２４に出力される。駆動アンプ２４は駆動信号の電圧値に応じた速度でモータ２６を駆動することによってアイリス１６を開閉駆動する。このような各回路での処理によって輝度信号の平均電圧又はピーク電圧が所定の基準値となるようにアイリス１６が制御され、輝度信号の平均電圧又はピーク電圧が所定の基準値に一致することによって適正露出が得られるようになっている。尚、測光方式として同図のシステムでは平均測光とピーク測光とをユーザが図示しない設定手段で選択できるようになっており、平均測光が選択された場合には、検波・平滑回路２０において輝度信号の平均電圧が測光値として検出され、ピーク測光が選択された場合には、検波・平滑回路２０において輝度信号のピーク電圧が測光値として検出される。ただし、選択可能な測光方式、平均測光やピーク測光以外であってもよい。また、レベル比較回路２２において比較される基準電圧も選択された測光方式に応じて切り替えられる。また、上記構成では、アイリス１６をモータで駆動するようにしているがアイリス１６の駆動はメータ式であってもよい。更に、アイリスを制御する回路の構成や処理内容は上述以外の場合であってもよい。
【００１９】
次に、上記プリアンプ１８について詳説する。図２は、プリアンプ１８の回路構成を示した回路図である。同図に示すプリアンプ１８は前段のクランプ・反転増幅回路３０（以下、クランプ回路３０という）、後段の非反転増幅回路３２、及び、前段と後段の間の非線形出力変換回路３４等から構成される。前段のクランプ回路３０は、オペアンプＡ１を用いて構成されており、そのオペアンプＡ１の非反転入力端子（＋入力端子）３には基準電圧Ｖｒが印加されると共に、反転入力端子（−入力端子）２には、図１の信号処理回路１４から与えられるビデオ信号（入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎ）がコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１（例えば、Ｃ１＝０．４７μＦ、Ｒ１＝３３ｋΩ）を介して入力されるようになっている。また、オペアンプＡ１の出力端子１と−入力端子２の間には、抵抗Ｒ２（例えば、Ｒ２＝２７ｋΩ）とダイオードＤ１が並列に接続されている。
【００２０】
このクランプ回路３０により、コンデンサＣ１から入力されるビデオ信号の同期信号端（シンクチップ）レベルの電圧がコンデンサＣ１の通過後（抵抗Ｒ１の入力点）に基準電圧Ｖｒにクランプされ、シンクチップレベルを基準にしてシンクチップレベルからの電圧差に応じた出力電圧にビデオ信号が反転増幅される。
【００２１】
即ち、シンクチップレベルが基準電圧Ｖｒにクランプされた後のビデオ信号電圧をＶｉｎ１（コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との間の電圧）、クランプ回路３０の出力ビデオ信号電圧をＶｏｕｔ１とすると、出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ１は、次式、
Ｖｏｕｔ１＝Ｖｒ−（Ｒ２／Ｒ１）・（Ｖｉｎ１−Ｖｒ）  …（１）
により表される。上式（１）の（Ｖｉｎ１−Ｖｒ）は、クランプ前のシンクチップレベルをＶｓとすると、クランプ回路３０の入力ビデオ信号電圧ＶｉｎのシンクチップレベルＶｓからの電圧差（Ｖｉｎ−Ｖｓ）と等価であり、上式（１）によれば、その電圧差（Ｖｉｎ−Ｖｓ）がゲイン（−Ｒ２／Ｒ１）によって反転増幅され、その電圧を基準電圧Ｖｒに加算した電圧が出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ１としてクランプ回路３０から出力される。従って、クランプ回路３０の入力ビデオ信号電圧ＶｉｎとしてシンクチップレベルＶｓが入力されたとすると、その電圧Ｖｓは基準電圧Ｖｒにクランプされると共に、クランプ回路３０の出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ１も基準電圧Ｖｒとなる。そして、クランプ回路３０の入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎは、シンクチップレベルＶｓに対してプラス側に変化し、その変化に対して線形的にクランプ回路３０の出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ１が基準電圧Ｖｒに対してマイナス側に変化する。
【００２２】
後段の非反転増幅回路３２もオペアンプＡ２を用いて構成されており、そのオペアンプＡ２の非反転入力端子（＋入力端子）３には、前段のクランプ回路３０の出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ１が後述の非線形出力変換回路３４の抵抗Ｒ５を介して入力されると共に、反転入力端子（−入力端子）２には、抵抗Ｒ３（例えば、Ｒ３＝１００ｋΩ）を介して基準電圧Ｖｒが印加されるようになっている。また、オペアンプＡ２の出力端子１と＋入力端子３の間には抵抗Ｒ４（例えば、Ｒ４＝３９０ｋΩ）が接続されている。尚、非反転増幅回路３２に入力する入力ビデオ信号電圧をＶｉｎ３とする。
【００２３】
この非反転増幅回路３２により、非反転増幅回路３２の入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎ３が、基準電圧Ｖｒに対する電圧差、即ち、シンクチップレベルに対する電圧差に応じた出力電圧に非反転増幅される。
【００２４】
即ち、非反転増幅回路３２の入力ビデオ信号電圧をＶｉｎ３、非反転増幅回路３２の出力ビデオ信号電圧をＶｏｕｔとすると、出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔは、次式、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒ＋（１＋Ｒ４／Ｒ３）・（Ｖｉｎ３−Ｖｒ）  …（２）
により表される。従って、非反転増幅回路３２の入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎ３の基準電圧Ｖｒ（クランプ後のシンクチップレベル）に対する電圧差がゲイン（１＋Ｒ４／Ｒ３）によって非反転増幅され、基準電圧Ｖｒに加算される。尚、非反転増幅回路３２の入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎ３は、シンクチップレベルのときに基準電圧Ｖｒとなり、出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔも基準電圧Ｖｒとなる。また、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎ３は基準電圧Ｖｒに対してマイナス側に変化するが、その変化に対して線形的に非反転増幅回路３２の出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔもマイナス側に変化する。
【００２５】
非線形出力変換回路３４は、抵抗Ｒ５、Ｒ６（例えば、Ｒ５＝１０ｋΩ、Ｒ６＝０．７５ｋΩ）、ダイオードＤ２、Ｄ３等から構成されており、抵抗Ｒ５は、上記クランプ回路３０の出力（オペアンプＡ１の出力端子１）と非反転増幅回路３２の入力（オペアンプＡ２の＋入力端子３）との間に接続されると共に、抵抗Ｒ５の後段側に基準電圧Ｖｒが抵抗Ｒ４、ダイオードＤ２、Ｄ３を介して印加されるようになっている。
【００２６】
この非線形出力変換回路３４によれば、クランプ回路３０の出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ１が基準電圧Ｖｒからマイナス側に大きく変化するに従って抵抗Ｒ５に流れる電流が大きくなると共に、出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ１の基準電圧Ｖｒに対する電圧差が大きいほど、出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ１の一定変化量に対する抵抗Ｒ５に流れる電流の変化量が大きり、クランプ回路３０から出力されたビデオ信号が非線形変換される。
【００２７】
即ち、非線形出力変換回路３４の入力ビデオ信号電圧をＶｉｎ２（＝Ｖｏｕｔ１）、ダイオードＤ２（Ｄ３）に流れる電流（即ち、抵抗Ｒ５に流れる電流）をＩｄ、ダイオードＤ２（Ｄ３）の順方向電圧をＶｄとすると、電流Ｉｄは、次式、
Ｉｄ＝−２Ｖｄ／（Ｒ５＋Ｒ６）＋（Ｖｒ−Ｖｉｎ２）  …（３）
により表される。
【００２８】
一方、ダイオードＤ２（Ｄ３）の電圧―電流特性は図３の曲線Ｓで示すようにある電圧までほとんど電流が流れず、その電圧値を超えると電圧の増加と共に電流の増加量が増える傾向を示す。上式（３）を図３上に表すと、Ｖｄ＝０ではＩｄ＝（Ｖｒ−Ｖｉｎ２）／（Ｒ５＋Ｒ６）であり、Ｉｄ＝０ではＶｄ＝（Ｖｒ−Ｖｉｎ２）／２である、傾きが（−２／（Ｒ５＋Ｒ６））の直線Ｌとなる。そして、直線Ｌと曲線Ｓの交点ＰがダイオードＤ２（Ｄ３）で実際に生じる電流Ｉｄ及び電圧Ｖｄとなる。
【００２９】
これによれば、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎ２が基準電圧Ｖｒから一定電圧ずつマイナス側に変化したとすると、直線Ｌは傾きが一定の状態で一定間隔ずつグラフ上をシフトし、交点Ｐもシフトするが、交点Ｐは曲線Ｓに沿ってシフトするためグラフ上での上方向へのシフト量が徐々に増加する。即ち、ダイオードＤ２の電流Ｉｄの変化量が増える。
【００３０】
また、非線形出力変換回路３４の出力ビデオ信号電圧をＶｏｕｔ２（＝Ｖｉｎ３）とすると、Ｖｏｕｔ２は、次式、
Ｖｏｕｔ２＝Ｖｉｎ２＋Ｒ５・Ｉｄ  …（４）
により表される。従って、非線形出力回路３４の入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎ２が基準電圧Ｖｒから一定電圧ずつマイナス側に変化したとすると、非線形出力変換回路３４の出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ２も基準電圧Ｖｒからマイナス側に変化するが、その変化量は徐々に減少する。
【００３１】
以上のようなプリアンプ１８の構成によって、プリアンプ１８の入出力特性が例えば図４のように示される。同図において横軸は、信号処理回路１４からプリアンプ１８に入力される入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎ（クランプ回路３０の入力ビデオ信号電圧）を示し、縦軸はプリアンプ１８から出力される出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔ（非反転増幅回路３２の出力ビデオ信号電圧）を示す。同図の特性から分かるように、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎがシンクチップレベルから０．６Ｖ付近の電圧となるまでは出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔが略線形的に変化する。この部分は、上記非線形出力変換回路３４においてダイオードＤ２、Ｄ３の電流Ｉｄがほとんど流れていない状態であり非線形出力変換回路３４による非線形変換の作用が小さい状態であることに起因している。
【００３２】
一方、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎが０．６Ｖ付近の電圧より大きくなると出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔが非線形的に変化する。この部分は、上記非線形出力変換回路３４においてダイオードＤ２、Ｄ３の電流Ｉｄが大きく流れ始める電圧より高い部分であり、非線形出力変換回路３４による非線形変換の作用が大きい状態であることに起因している。
【００３３】
ここで、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎを０．６Ｖとすると、出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔは平均測光が選択された場合におけるレベル比較回路２２の基準電圧付近の電圧値となり、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎを１．０Ｖとすると、出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔはピーク測光が選択された場合におけるレベル比較回路２２の基準電圧付近の電圧値となるが、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎが０．６Ｖ付近でのプリアンプ１８の小信号利得は約−３．９、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎが１．０Ｖ付近でのプリアンプ１８の小信号利得は約−２．３である。従って、例えば、アイリス１６の駆動等によって撮像素子１２に入射する被写体光の光量が仮に１７パーセント変化したとすると、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎの０．６Ｖ付近では約±０．１Ｖ（±１７％）変化し、出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔは約±０．３９Ｖ変化する。一方、入力ビデオ信号電圧Ｖｉｎの１．０Ｖ付近では約±０．１７Ｖ変化するが、０．６Ｖ付近でのプリアンプ１８の小信号利得よりも小さいため出力ビデオ信号電圧Ｖｏｕｔは０．６Ｖ付近の入力と同様に約±０．３９Ｖの変化となる。このため、平均測光でアイリス１６を制御する場合であってもピーク測光でアイリス１６を制御する場合であってもハンチング等の不具合が生じるおそれはほとんどない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明が適用されるアイリス制御システムの概略構成を示した図である。
【図２】図２は、プリアンプの回路構成を示した回路図である。
【図３】図３は、ダイオードの特性を示した図である。
【図４】図４は、プリアンプの特性を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…撮影光学系（撮影レンズ）、１２…撮像素子、１４…信号処理回路、１６…アイリス、１８…プリアンプ、２０…検波・平滑回路、２２…レベル比較回路、２４…駆動アンプ、２６…モータ、３０…クランプ・反転増幅回路、３２…非反転増幅回路、３４…非線形出力変換回路、Ａ１、Ａ２…オペアンプ、Ｃ１…コンデンサ、Ｒ１〜Ｒ６…抵抗、Ｄ１〜Ｄ３…ダイオード
【図１】
2005184242.tif 000003
【図２】
2005184242.tif 000004
【図３】
2005184242.tif 000005
【図４】
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