JP2000217040A

JP2000217040A - 電子シャッタ制御装置及びこれを用いた撮像装置

Info

Publication number: JP2000217040A
Application number: JP11015069A
Authority: JP
Inventors: Kenji Suzuki; 健司鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】自動利得制御（ＡＧＣ）回路における映像信号
に対するゲインを最小限に抑えることができる自動シャ
ッタ制御装置を提供する。【解決手段】撮像素子が受光する光量に応じて、撮像素
子の電子シャッタ速度を制御する電子シャッタ制御装置
において、撮像素子の受光光量に応じたレベルを基準レ
ベルと比較する比較器と、比較器の比較結果に基づいて
電子シャッタ速度を決定する決定回路と、決定回路によ
って決定された電子シャッタ速度に応じて比較器に供給
する基準レベルを変更する基準レベル設定回路とを備え
ることを特徴とする電子シャッタ制御装置が提供され
る。これにより、電子シャッタ速度の変化倍率が一定で
ない場合であっても、設定される電子シャッタ速度に応
じて、自動利得制御（ＡＧＣ）回路における最大ゲイン
を低減させるように、比較器における基準電圧を変更さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子に入射す
る光の光量に応じて、撮像素子の電子シャッタ速度を自
動的に制御する電子シャッタ制御装置及びそれを用いた
撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ（電荷結合素子）などの撮像素子
に対して入射する光を最適の光量にするために、電子シ
ャッタ技術が利用される。電子シャッタは、従来の機械
的なシャッタと異なり、撮像素子からの光量に応じた電
荷の引き出しタイミングを電気的に制御することによ
り、リセット時から電荷引き出しまでの時間を制御し
て、最適光量に制御する技術である。リセット時から電
荷引き出しまでの時間が電子シャッタ速度に対応する。

【０００３】かかる電子シャッタ速度の制御は、撮像素
子が受光した光量レベルを検出し、その光量レベルに応
じて次のフィールド或いはフレームでの電荷引き出しの
タイミングを変化させることで行われる。ここで、フィ
ールドとは、1/60秒毎の期間であり、フレームとは1/30
秒毎の期間である。従って、１フレームは、２フィール
ドで構成される。インターレス方式かノンインターレス
方式かなどにより、１フレーム（２フィールド）単位で
の制御或いは１フィールド単位での制御かが選択され
る。以下、簡単のために１フレーム（２フィールド）単
位で制御される場合で説明する。

【０００４】従来の電子シャッタ制御によれば、撮像素
子が受光した光量が変化した場合、適正なシャッタ速度
に移行するためには、１フレーム単位で適正なシャッタ
速度の方向の隣接するシャッタ速度に順次変更すること
により行われる。即ち、受光した光量が適正光量範囲よ
り大きい方にずれたことが検出されると、次のフレーム
のシャッタ速度は１段速い速度に変更され、次のフレー
ムでの光量を監視する。さらに、その光量が適正光量範
囲より大きい方にずれている場合は、さらにもう１段速
い速度に変更される。以上のように、順次フレーム毎に
１段ずつシャッタ速度を変化させることで、やがて適正
なシャッタ速度になったことが確認される。受光光量が
適正光量範囲から小さい方にずれたことが検出された場
合は、シャッタ速度は１段遅い速度に変更される。

【０００５】具体的には、上記適正光量範囲は、電圧レ
ベルに換算されて設定されている。即ち、適正光量範囲
の上限電圧レベル及び下限電圧レベルが設定される。そ
して、撮像素子が受光した光量に対応する所定の信号レ
ベルが、上記上限電圧レベルを上回った場合、シャッタ
速度は１段速い速度に変更され、下限電圧レベルを下回
った場合、１段遅いシャッタ速度に設定される。

【０００６】そして、シャッタ速度の変化倍率が、例え
ば、1/60、1/125、1/250、1/500、1/1000、1/2000、1/4
000、1/8000秒のようにほぼ２倍ずつに設定されている
場合、上記上限電圧レベルと下限電圧レベルとの比を、
少なくともほぼ２倍の値に設定することにより、シャッ
タ速度変更直後の受光光量を適正光量範囲に維持するこ
とができる。

【０００７】一方、シャッタ速度が、例えば、1/60、1/
100、1/250、1/500、1/1000、1/2000、1/4000、1/10000
秒のように、電子シャッタ速度の変化倍率が、一部２倍
ずつに変化しない場合、具体的には、1/100と1/250秒と
の間の倍率2.5倍や、1/4000と1/10000秒との間の倍率2.
5倍のように、シャッタ速度の変化倍率が、他のシャッ
タ速度間の変化倍率の２倍を大きく超える変化倍率が設
定される場合がある。このような場合、シャッタ速度変
更直後の受光光量を適正光量範囲に維持するためには、
上記上限電圧レベルと下限電圧レベルとの比は、各シャ
ッタ速度間の変化倍率のうちの最大変化倍率（上述にお
いては2.5倍）に合わせて設定する必要がある。

【０００８】そして、受光光量が、適正光量範囲の上限
電圧レベルよりやや低いレベルで一定になるように、即
ち、受光光量に対応する映像信号を所定の一定レベルに
維持するように、映像信号は、自動利得制御（ＡＧＣ）
回路により可変増幅される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上限電
圧レベルと下限電圧レベルとの比、即ち、適正光量範囲
の幅が拡がると、受光光量が下限電圧レベル付近にある
ときのＡＧＣ回路における映像信号に対するゲインが増
大する。ＡＧＣ回路は、映像信号を増幅するとともに、
それに含まれるノイズ成分も増幅するので、ＡＧＣ回路
におけるゲインが増大すると、モニタに表示される画像
におけるノイズが目立つという問題がある。即ち、ＡＧ
Ｃ回路におけるゲインはできるだけ小さい方が好まし
い。

【００１０】また、入射光がある一定の周波数のフリッ
カを有する光源であったり、光源が経年変化によりフリ
ッカを発生するような場合において、そのフリッカの周
波数と電子シャッタ速度のタイミングとが合致又は接近
すると、ハンチングが発生するおそれがあるという問題
がある。ハンチングは、あるフレームでの映像信号レベ
ルが次のフレームでのシャッタ速度に反映されることに
起因して、シャッタ速度がフレーム毎に交互に切り替え
られ、映像信号レベルに振動が生じる現象をいう。ハン
チング現象については、本出願人による平成１０年８月
１９日出願「電子シャッタ制御装置及びこれを用いたカ
メラ」（特願平10-249199号）に詳述されている。

【００１１】そこで、本発明の目的は、自動利得制御
（ＡＧＣ）回路における映像信号に対するゲインを最小
限に抑えることができる自動シャッタ制御装置及びこれ
を用いた撮像装置を提供することにある。

【００１２】さらに、本発明の目的は、ハンチングを最
小限に抑えることができる電子シャッタ制御装置及びこ
れを用いた撮像装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第一の構成は、撮像素子が受光する光量に応
じて、撮像素子の電子シャッタ速度を制御する電子シャ
ッタ制御装置において、撮像素子の受光光量に応じたレ
ベルを基準レベルと比較する比較器と、比較器の比較結
果に基づいて電子シャッタ速度を決定する決定回路と、
決定回路によって決定された電子シャッタ速度に応じて
比較器に供給する基準レベルを変更する基準レベル設定
回路とを備えることを特徴とする。

【００１４】これにより、電子シャッタ速度の変化倍率
が一定でない場合であっても、設定される電子シャッタ
速度に応じて、自動利得制御（ＡＧＣ）回路における最
大ゲインを低減させるように、比較器における基準電圧
を変更させることができる。また、上記目的を達成する
ための本発明の第二の構成は、撮像素子が受光する光量
に応じて、撮像素子の電子シャッタ速度を制御する電子
シャッタ制御装置において、撮像素子の受光光量に応じ
たレベルを、基準レベルとしての上限レベルと下限レベ
ルと比較する比較器と、比較器の比較結果に基づいて、
電子シャッタ速度を決定するシャッタ速度決定回路と、
電子シャッタのハンチングを検出するハンチング検出回
路と、ハンチング検出回路がハンチングを検出すると、
上限レベルと下限レベルの間隔が拡がるように、上限レ
ベル又は下限レベルを変更する基準レベル設定回路とを
備えることを特徴とする。

【００１５】これにより、ハンチングが発生した場合に
おいて、基準レベルである上限レベルと下限レベルとの
幅が拡がるように、上限レベル又は下限レベルが変更さ
れるので、電子シャッタ速度変更直後の受光光量は適正
光量範囲に収められ、ハンチングを抑えることができ
る。

【００１６】また、上記目的を達成するために、上述の
構成を有する電子シャッタ制御装置と、撮像素子と、撮
像素子か得られる映像信号を実質的に一定のレベルに可
変増幅する自動利得制御（ＡＧＣ）回路とを備える撮像
装置が提供される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本
実施の形態に限定されるものではない。本発明は、１フ
レーム毎又は１フィールド毎のシャッタ速度の制御に適
用可能であるが、以下の実施の形態では、１フレーム毎
の制御を例にして説明する。

【００１８】図１は、電子シャッタ動作を説明するため
のタイミング図である。撮像素子は、電子シャッタ時間
の間に受光した光を電荷として蓄積し、フィールド単位
で蓄積した電荷を掃き出す。この掃き出しタイミング
は、撮像素子の駆動回路によって制御され、電子シャッ
タ速度が決定される。掃き出しタイミングでフィールド
単位の電荷が掃き出されると、その電荷は、次のフィー
ルドの電荷蓄積時間内に読み出され、１フィールド分遅
延して撮像信号が出力されることになる。従って、この
掃き出しタイミングを変更することにより、電子シャッ
タ速度が変更制御される。撮像素子に入射する光量が一
定であれば、電子シャッタ速度が遅い場合には、電子シ
ャッタ時間が長くなり、蓄積される電荷は多くなり、映
像信号のレベルが高くなる。一方、電子シャッタ速度が
速い場合には、電子シャッタ時間が短くなり、蓄積され
る電荷は少なくなり、映像信号のレベルが低くなる。

【００１９】図２は、本発明の実施の形態における電子
シャッタ制御装置を備えた撮像装置の構成を示す図であ
る。図２において、撮像素子１は、ＣＣＤ（電荷結合素
子）などで構成され、撮像素子駆動回路６の駆動制御に
よって電子シャッタ動作が可能となる。なお、撮像素子
駆動回路６は、電子シャッタ速度を一部２倍ずつ変化し
ない1/60、1/100、1/250、1/500、1/1000、1/2000、1/4
000、1/10000秒の８種類に設定することができる。

【００２０】撮像素子１は、電子シャッタ時間内に受光
した光量に相当する電荷をフィールド単位で蓄積し、こ
の蓄積した電荷を撮像信号としてＣＤＳ回路（相関二乗
サンプリング回路）２に出力する。ＣＤＳ回路２は、撮
像信号をサンプルホールドすることによってノイズを除
去し、撮像信号に含まれる映像信号を抽出する。そし
て、その抽出された映像信号は、ＡＧＣ（自動利得制
御）回路１３及び増幅器７に入力される。

【００２１】ＡＧＣ回路１３は、入力された映像信号を
可変増幅して実質的に一定レベル（例えば0.7ボルト）
の映像信号を出力して、信号処理回路３に供給する。信
号処理回路３は、入力された映像信号に対して、例えば
ガンマ補正、その他の必要な信号処理を行うことによ
り、所望の映像信号を生成する。この映像信号はその後
増幅器４によって増幅され、出力回路５を介して表示装
置１６に出力される。

【００２２】一方、映像信号は、増幅器７によって増幅
され、直流再生回路として機能するクランプ回路８によ
り直流再生され、ピークホールド回路９によって、垂直
映像期間内における映像信号の振幅値の最大値が検出さ
れホールドされる。この映像信号の振幅値が受光光量レ
ベルに対応する。その後、検出された最大振幅値は、増
幅器１０で増幅され、比較器１１-1及び１１-2に入力さ
れる。

【００２３】各比較器１１-1及び１１-2には、それぞれ
異なる基準電圧が基準電圧発生回路１８から与えられ、
入力される電圧とその基準電圧とを比較し、入力電圧が
基準電圧より高いか低いかの比較結果をそれぞれ出力す
る。入力電圧は、撮像素子によって受光された光量に対
応する値であるため、入力電圧と各基準電圧との比較
は、受光光量と基準の光量との比較を意味する。具体的
には、比較器１１-1には、適正光量範囲の上限レベルに
対応する基準電圧（以下、上限基準電圧という）が設定
され、比較器１１-2には、適正光量範囲の下限レベルに
対応する基準電圧（以下、下限基準電圧という）が設定
される。各比較器１１-1及び１１-2は、入力電圧がそれ
ぞれ上限基準電圧及び下限基準電圧より大きい場合にＨ
レベル信号を出力し、入力電圧がそれぞれ上限基準電圧
及び下限基準電圧以下である場合には、Ｌレベル信号を
出力する。そして、制御回路１２が、比較器１１-1及び
１１-2からの出力に基づいて、電子シャッタ速度を制御
する。

【００２４】なお、ＡＧＣ回路１３によって増幅される
映像信号の一定レベルは、上記上限基準電圧とほぼ同じ
又はそれよりやや低いレベルに対応する。従って、入力
となる受光光量が下限基準電圧ぎりぎり上回っている場
合のＡＧＣ回路１３におけるゲイン（即ち最大ゲイン）
は、下限基準電圧に対する上限基準電圧の倍率にほぼ一
致する。

【００２５】図３は、基準電圧発生回路１８及び制御回
路１２の内部ブロック図である。図３において、基準電
圧発生回路１８は、１種類の上限基準電圧と３種類の下
限基準電圧Ａ、Ｂ、Ｃを生成する。本発明の実施の形態
においては、上限基準電圧には、固定値である３ボルト
が与えられ、下限基準電圧には、電圧Ａ（1.7ボル
ト）、電圧Ｂ(1.4ボルト)、電圧Ｃ（1.1ボルト）が選択
的に与えられる。従って、上限基準電圧（３ボルト）と
下限基準電圧である電圧Ａ、Ｂ、Ｃとの倍率は、それぞ
れ1.7倍、2.1倍、2.7倍となる。そして、電圧Ａ、Ｂ、
Ｃは、後述するように、制御回路１２のシャッタ速度決
定回路１２２によって決定されたシャッタ速度に応じ
て、信号Ｓ３を介して切り替えられて、３種類のうちの
１つ電圧が下限基準電圧として出力される。

【００２６】制御回路１２は、フレーム単位でシャッタ
速度を決定するためのタイミングパルスＰを生成する検
出タイミングパルス発生回路１２０を有する。検出タイ
ミングパルスＰは、垂直同期信号ＶＤの２倍の周期を有
するパルスである。検出タイミングパルスＰは、シャッ
タ速度判断回路１２１及びハンチング検出回路１２３に
入力される。

【００２７】シャッタ速度判断回路１２１は、比較器１
１-1及び１１-2からの比較結果出力により、受光光量が
適正光量範囲であるか、適正光量範囲より多いか、適正
光量範囲より少ないかを検出タイミングパルスＰの周期
毎に判断する。

【００２８】図４は、比較器１１-1及び１１-2の比較結
果に対応する電子シャッタ速度制御の判断テーブルであ
る。シャッタ速度判断回路１２１は、図４に示されるよ
うに、比較器１１-1及び１１-2両方の出力がＨレベルで
ある場合、受光光量は適正光量範囲より多いので、電子
シャッタ速度を一段速くすべきと判断する。また、比較
器１１-1の出力がＨレベルであって、比較器１１-2の出
力がＬレベルである場合、受光光量は適正光量範囲内に
あるので、現状の電子シャッタ速度を保持すべきと判断
する。さらに、比較１１-1及び１１-2両方の出力がＬレ
ベルである場合、受光光量は適正光量範囲より少ないの
で、電子シャッタ速度を一段遅くすべきと判断する。

【００２９】そして、電子シャッタ速度判断回路１２１
は、上記図４の判断に従った判断信号Ｓ１を電子シャッ
タ速度決定回路１２２に供給する。電子シャッタ速度決
定回路１２２は、信号Ｓ１に基づいて、各シャッタ速度
に対応する３ビットの信号Ｓ２を撮像素子駆動回路６に
供給する。

【００３０】図５は、電子シャッタ速度決定回路１２２
から出力される各電子シャッタ速度に対応する３ビット
の信号Ｓ２を示す図である。図示されるように、３ビッ
トの組み合わせにより、８種類の電子シャッタ速度に対
応する信号Ｓ２が生成され、出力される。例えば、シャ
ッタ速度を1/1000秒に変更する場合は、シャッタ速度決
定回路１２２は、「Ｌ」、「Ｈ」、「Ｈ」レベルの信号
を３本の信号線からそれぞれ出力する。このように、シ
ャッタ速度は、通常、最大振幅値の大きさを検出するこ
とによって、適正に自動調整される。なお、シャッタ速
度決定回路１２２からの出力は、図３に図示されるよう
に並列に出力されなくともよく、直列に出力されてもよ
い。また、ビット数は、３ビットに限られず、３ビット
以上であってもよく、シャッタ速度が４種類であれば、
２ビットであってもよい。

【００３１】また、電子シャッタ速度決定回路１２２
は、基準電圧発生回路１８に、電圧切り替え信号Ｓ３を
供給する。そして、基準電圧発生回路１８における電圧
Ａ、Ｂ、Ｃは、信号Ｓ３に従って切り替えられて、３種
類のうちの１つ電圧が下限基準電圧として出力される。

【００３２】また、シャッタ速度の変更に伴って、電子
シャッタ速度決定回路１２２は、後述するＵｐ及びＤｏ
ｗｎ信号Ｓ４をハンチング検出回路１２３に供給し、ハ
ンチング検出回路１２３は、Ｕｐ及びＤｏｗｎ信号Ｓ４
と、ハンチング検出回路１２３内部で生成されるハンチ
ング検出基準波形とに基づいて、ハンチングの検出を行
う。ハンチング検出回路１２３の動作については後述す
る。

【００３３】まず、シャッタ速度に応じた基準電圧発生
回路１８の動作について説明する。

【００３４】図６は、シャッタ速度に対応して設定され
た下限基準電圧のテーブルである。そして、図７は、図
６のように設定された下限基準電圧において、入射光量
が徐々に低減し、シャッタ速度が1/10000秒から1/60秒
まで順次変化する場合のシャッタ切り替え動作を説明す
るための図である。

【００３５】図７において、まず、シャッタ速度が1/10
000秒のときに、比較器１１-2の下限基準電圧は、電圧
Ｃ(1.1ボルト)に設定されている。この状態において、
入射光量が低減し、比較回路１１に入力される電圧が電
圧Ｃを下回ると、シャッタ速度は1/4000秒に切り替わ
る。これにより、比較器１１-1及び１１-2に入力される
電圧（以下、入力電圧という）は、2.5倍に増大する。
このとき、電圧Ｃと上限基準電圧（３ボルト）との倍率
は2.7倍である。従って、入力電圧が2.5倍に増大した場
合であっても、シャッタ速度切り替え直後の入力電圧
は、上限基準電圧より低いレベル、即ち、受光光量を適
正光量範囲内とすることができる。

【００３６】一方、入射光量が低減し、入力電圧が電圧
Ｃぎりぎりまで下がった場合のＡＧＣ回路１３における
映像信号に対するゲイン（最大ゲイン）は、電圧Ｃと上
限基準電圧（３ボルト）との倍率とほぼ同じの2.7倍と
なる。

【００３７】そして、シャッタ速度が1/4000秒に切り替
わると、比較器１１-2の基準電圧は、電圧Ｃ（1.1ボル
ト）から電圧Ｂ（1.4ボルト）に切り替わる。この状態
において、入射光量が低減し、入力電圧が電圧Ｂを下回
ると、シャッタ速度は、1/2000秒に切り替わる。これに
より、入力電圧は２倍に増大する。このとき、電圧Ｂと
上限基準電圧（３ボルト）との倍率は、2.1倍である。
従って、入力電圧が２倍に増大した場合であっても、シ
ャッタ速度切り替え直後の入力電圧は、上限レベルより
低いレベルとなり、受光光量は適正光量範囲内に収ま
る。

【００３８】一方、入射光量が低減し、入力電圧が電圧
Ｂぎりぎりまで下がった場合のＡＧＣ回路１３における
映像信号に対するゲイン（最大ゲイン）は、電圧Ｂと上
限基準電圧（３ボルト）との倍率とほぼ同じの2.1倍と
なる。従って、シャッタ速度1/4000秒におけるＡＧＣ回
路１３の最大ゲインは、シャッタ速度1/10000秒におけ
る最大ゲイン(2.7倍)より小さくなる。このように、シ
ャッタ速度の変化倍率に合わせて下限基準電圧を変更す
ることにより、ＡＧＣ回路１３におけるゲインをできる
だけ抑えることが可能となる。

【００３９】そして、シャッタ速度1/2000秒の状態にお
いて、入射光量が減少し、入力電圧が下限電圧Ｂを下回
ると、シャッタ速度は1/1000秒に切り替わり、さらに、
入射光量が減少すると、1/500秒、1/250秒と順次切り替
わる。この間は、シャッタ速度は２倍ずつ遅くなるの
で、比較器１１-2の下限基準電圧は電圧Ｂのままであ
る。従って、ＡＧＣ回路１３における最大ゲインもほぼ
2.1倍となる。

【００４０】そして、シャッタ速度が1/250秒に切り替
わると、再度、比較器１１-2の下限基準電圧は電圧Ｃに
変更される。次に遅いシャッタ速度が1/100秒であり、1
/100秒に切り替わった場合に、入力電圧が2.5倍に増大
する。従って、電圧Ｂから電圧Ｃに切り替え、上限基準
電圧と電圧Ｃとの倍率を2.7倍にすることにより、1/100
秒に切り替え直後の入力電圧を上限基準電圧より低いレ
ベルにすることができる。一方、シャッタ速度が1/250
秒である場合のＡＧＣ回路における最大ゲインは、上記
同様に、2.7倍となる。

【００４１】シャッタ速度1/250秒の状態において、さ
らに入射光量が減少し、電圧Ｃを下回ると、シャッタ速
度は1/100秒に切り替わる。そうすると、基準電圧は、
電圧Ｃ(1.1ボルト)から電圧Ａ(1.7ボルト)に切り替わ
る。この状態において、入射光量が低減し、入力電圧が
電圧Ａを下回ると、シャッタ速度は、1/60秒に切り替わ
る。このときのシャッタ速度の変化倍率は約1.7倍なの
で、入力電圧も約1.7倍に増大する。また、電圧Ａと上
限基準電圧（３ボルト）との倍率は、約1.8倍である。
従って、入力電圧が約1.7倍に増大した場合であって
も、シャッタ速度切り替え直後の入力電圧は、上限レベ
ルより低いレベルとなる。

【００４２】一方、ＡＧＣ回路１３のゲインは、入射光
量が低減し、入力電圧が電圧Ａぎりぎりまで下がった場
合のＡＧＣ回路１３による最大ゲインは、電圧Ｂと上限
基準電圧との倍率とほぼ同じの1.8倍となる。このよう
に、シャッタ速度の変化倍率が、他より小さいときは、
下限電圧レベルを上げても、シャッタ速度変更直後に入
力電圧を上限基準電圧以下に維持しつつ、ＡＧＣ回路１
３の最大ゲインを1.8倍まで抑えることが可能となる。

【００４３】そして、シャッタ速度の変化倍率が他より
大きい場合だけ、下限電圧レベルを下げることにより、
ＡＧＣ回路１３における最大ゲインが増大するのを最小
限に抑えることができる。

【００４４】次に、入射光量が増加する場合について説
明する。この場合、入力電圧は徐々に増大し、入力電圧
が上限基準電圧を超えると、シャッタ速度は、一段速い
シャッタ速度に切り替わる。このとき、一段速いシャッ
タ速度に切り替わると同時又はそれより前に、比較器１
１-2の下限基準電圧は、一段速いシャッタ速度に対応す
る電圧に変更される。

【００４５】具体的には、シャッタ速度1/100秒の状態
において、入力電圧が上限基準電圧を超えると、シャッ
タ速度1/250秒に切り替わる。このとき、シャッタ速度1
/250秒に切り替わると同時又はそれより前に、比較器１
１-2の下限基準電圧は、電圧Ａから電圧Ｃに切り替わ
る。電子シャッタ動作は、２フィールド毎なので、その
間に下限基準電圧を変更することは可能である。シャッ
タ速度が1/100秒から1/250秒に切り替わることにより、
入力電圧は、100/250倍（即ち６割減）となり、約1.2ボ
ルトに低下する。比較器１１-2の下限基準電圧は、電圧
Ｃ(1.1ボルト)に切り替わっているため、シャッタ速度
変更直後の入力電圧は、下限基準電圧を上回っている。
従って、下限基準電圧が電圧Ａのままで、シャッタ速度
を一段速くすることにより、入力電圧が下限基準電圧を
下回ってしまい、一段遅いシャッタ速度に戻り、さら
に、それにより、入力電圧が再度上限基準電圧を超えて
しまうという繰り返しであるハンチング現象を防止する
ことができる。

【００４６】さらに、シャッタ速度が、1/250秒から1/5
00秒に切り替わる場合、及び1/4000秒から1/10000秒に
切り替わる場合も、上記同様に比較器１１-2の下限基準
電圧が、電圧Ｃから電圧Ｂ、及び電圧Ｂから電圧Ｃにそ
れぞれ切り替わる。なお、上記以外の一段速いシャッタ
速度への切り替えでは、切り替え前後のシャッタ速度に
対応する下限基準電圧は同じであるので、基準電圧発生
回路１８からの出力される基準電圧は変化しない。

【００４７】このように、設定されている複数のシャッ
タ速度の変化倍率が一定でない場合、シャッタ速度の変
更に従って、比較器１１-1及び１１-2の基準電圧を変更
することにより、ハンチングの発生を防止するととも
に、ＡＧＣ回路１３におけるゲインを抑えることができ
る。従って、映像信号に含まれるノイズを低減させるこ
とができる。

【００４８】なお、上述の実施の形態においては、下限
基準レベルを変更する場合について説明したが、上限基
準レベルに複数のレベルが設定され、設定される電子シ
ャッタ速度に応じて、上限基準レベルが変更されるよう
にしてもよい。

【００４９】次に、ハンチング検出回路１２３の動作に
ついて説明する。図８は、ハンチング検出回路１２３に
おけるハンチング検出動作を説明するための図である。
図８に示されるように、ハンチング検出回路１２３は、
シャッタ速度決定のための検出タイミングパルスＰに同
期したハンチング検出基準波形Ｗ１及びＷ２を生成す
る。ハンチング検出基準波形Ｗ１及びＷ２は、互いに位
相が１８０度ずれた関係であって、検出タイミングパル
スＰの周期ごとに、ＨレベルとＬレベルを繰り返す波形
を有する。

【００５０】そして、シャッタ速度決定回路１２２は、
シャッタ速度を一段速くする場合は、検出タイミングパ
ルスＰに同期したＵｐ信号Ｓ４をハンチング検出回路１
２３に出力し、シャッタ速度を一段遅くする場合は、検
出タイミングパルスＰに同期したＤｏｗｎ信号Ｓ４をハ
ンチング検出回路１２３に出力する（図２参照）。そし
て、このＵｐ及びＤｏｗｎ信号Ｓ４の波形がハンチング
検出基準波形Ｗ１又はＷ２と、所定周期（例えば、３周
期）一致した場合、ハンチング検出回路１２３は、ハン
チングの発生を検出する。

【００５１】ハンチング検出回路１２３は、ハンチング
を検出すると、図２に示されるように、電圧切り替え信
号Ｓ５を出力し、基準電圧発生回路１８における下限基
準電圧を一段低い電圧に切り替える。即ち、下限基準電
圧が電圧Ａに設定されている場合は、電圧Ｂに切り替
え、電圧Ｂに設定されている場合は、電圧Ｃに切り替え
る。また、基準電圧発生回路１８は、図２に図示されな
いが、上述では固定電圧であった上限基準電圧（３ボル
ト）に加えて、それより高いもう一つの上限基準電圧を
有する。そして、下限基準電圧が電圧Ｃに設定されてい
る場合は、上限基準電圧を一段上げる。また、下限基準
電圧として電圧Ａ及びＢが設定されている場合に、ハン
チングが検出されたとき、上限基準電圧を一段上げても
よい。このように、下限基準電圧又は上限基準電圧それ
ぞれに複数の異なる電圧を設定し、ハンチングが検出さ
れた場合、上限基準電圧と下限基準電圧の幅を拡げるよ
うにそれらを変更することにより、ハンチングの発生を
抑えることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上、本発明によれば、電子シャッタ動
作が可能な撮像素子において、電子シャッタ速度の変化
倍率が一定でない場合、設定される電子シャッタ速度に
応じて、比較器における基準電圧を変更する。これによ
り、自動利得制御（ＡＧＣ）回路における最大ゲインを
低減させることが可能となり、映像信号に含まれるノイ
ズ成分が抑えられる。

【００５３】また、ハンチングが発生した場合におい
て、基準電圧である上限基準電圧と下限基準電圧との幅
が拡がるように、基準電圧を変更することにより、ハン
チングを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子シャッタ動作を説明するためのタイミング
図である。

【図２】本発明の実施の形態における電子シャッタ制御
装置の構成を示す図である。

【図３】基準電圧発生回路１８及び制御回路１２の内部
ブロック図である。

【図４】比較器１１-1及び１１-2の比較結果に対応する
電子シャッタ速度の制御テーブルである。

【図５】電子シャッタ速度決定回路１２２から出力され
る各電子シャッタ速度に対応する３ビットの信号Ｓ２を
示す図である。

【図６】シャッタ速度に対応して設定された下限基準電
圧のテーブルである。

【図７】入射光量が徐々に低減し、シャッタ速度が1/10
000秒から1/60秒まで順次変化する場合のシャッタ切り
替え動作を説明するための図である。

【図８】ハンチング検出回路１２３におけるハンチング
検出動作を説明するための図である。

【符号の説明】

１撮像素子６撮像素子駆動回路１１比較器１２制御回路１３ＡＧＣ回路１８基準電圧発生回路１２０検出タイミングパルス発生回路１２１シャッタ速度判断回路１２２シャッタ速度決定回路１２３ハンチング検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子が受光する光量に応じて、撮像素
子の電子シャッタ速度を制御する電子シャッタ制御装置
において、前記撮像素子の受光光量に応じたレベルを、基準レベル
と比較する比較器と、前記比較器の比較結果に基づいて、電子シャッタ速度を
決定する決定回路と、前記決定回路によって決定された電子シャッタ速度に応
じて、前記比較器に供給する基準レベルを変更する基準
レベル設定回路とを備えることを特徴とする電子シャッ
タ制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記基準レベルとして、上限レベル及び下限レベルが設
定され、前記基準レベル設定回路は、複数の下限レベルを有し、
それらのうち、電子シャッタ速度に応じた前記下限レベ
ルを前記比較器に供給することを特徴とする電子シャッ
タ制御装置。
【請求項３】請求項２において、第一の電子シャッタ速度に応じた下限レベルは、前記第
一の電子シャッタ速度とそれより一段低速の第二の電子
シャッタ速度との変化倍率に基づいて設定されることを
特徴とする電子シャッタ制御装置。
【請求項４】請求項３において、前記第一の電子シャッタ速度と前記第二の電子シャッタ
速度との間の変化倍率が第一の倍率の場合に設定された
前記第一の電子シャッタ速度における前記下限レベルと
前記上限レベルとの比は、前記第一の電子シャッタ速度
と前記第二の電子シャッタ速度との間の変化倍率が前記
第一の倍率より小さい第二の倍率である場合に設定され
た前記第一の電子シャッタ速度における前記下限レベル
と前記上限レベルとの比より小さいことを特徴とする電
子シャッタ制御装置。
【請求項５】撮像素子が受光する光量に応じて、撮像素
子の電子シャッタ速度を制御する電子シャッタ制御装置
において、前記撮像素子の受光光量に応じたレベルを、
基準レベルとしての上限レベル及び下限レベルと比較す
る比較器と、前記比較器の比較結果に基づいて、電子シャッタ速度を
決定するシャッタ速度決定回路と、前記電子シャッタのハンチングを検出するハンチング検
出回路と、前記ハンチング検出回路がハンチングを検出すると、前
記上限レベルと前記下限レベルの間隔が拡がるように、
前記上限レベル又は前記下限レベルを変更する基準レベ
ル設定回路とを備えることを特徴とする電子シャッタ制
御装置。
【請求項６】請求項５において、前記基準レベル設定回路は、前記下限レベルに対応する
複数のレベルを有し、前記ハンチング検出回路がハンチ
ングを検出すると、一段低いレベルに切り替えることを
特徴とする電子シャッタ制御装置。
【請求項７】請求項５において、前記基準レベル設定回路は、前記上限レベルに対応する
複数のレベルを有し、前記ハンチング検出回路がハンチ
ングを検出すると、一段高いレベルに切り替えることを
特徴とする電子シャッタ制御装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかの電子シャッタ
制御装置と、前記撮像素子と、前記撮像素子か得られる映像信号を実
質的に一定のレベルに可変増幅する自動利得制御回路と
を備えることを特徴とする撮像装置。