JP2001203932A - 固体撮像素子カメラの自動感度調整システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 間欠撮像モードにおいて画像読み出し周期を
切り替えても映像信号の輝度レベルが急変しないように
する。 【解決手段】 固体撮像素子１の画像読み出し周期が垂
直同期信号の周期のｎ倍の状態において（ｎは１以上の
整数）、可変利得増幅手段４の利得が増大して所定値に
達した場合に、画像読み出し周期をｎ倍から（ｎ＋１）
倍に切り替える動作と、可変利得増幅手段４の利得を所
定値まで下げる動作とを組み合わせて実行する感度増大
制御手段と、固体撮像素子１の画像読み出し周期が垂直
同期信号の周期のｍ倍の状態において（ｍは２以上の整
数）、可変利得増幅手段４の利得が減少して所定値に達
した場合に、画像読み出し周期をｍ倍から（ｍ−１）倍
に切り替える動作と、可変利得増幅手段４の利得を所定
値まで上げる動作とを組み合わせて実行する感度減少制
御手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、たとえばビル出
入口の監視用に使用される固体撮像素子カメラに関し、
とくに、きわめて明るい日中から暗くなる深夜まで良好
に撮影できるようにするための自動感度調整システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な監視用などのＣＣＤカメラは、
撮影レンズに組み合わされた２次元のＣＣＤ撮像素子を
所定の水平・垂直同期信号に合わせて駆動してアナログ
画素信号を直列に読み出し、そのアナログ画素信号を適
宜に増幅するとともにデジタル変換し、そのデジタル画
素信号を前記水平・垂直同期信号と組み合わせて処理す
ることで所定形式のアナログ映像信号（典型的にはＮＴ
ＳＣ映像信号）に変換して出力するように構成されてい
る。

【０００３】監視用ＣＣＤカメラの場合、撮影対象によ
っては、被写体の明るさがきわめて広範囲に変動するの
で、可変利得増幅回路を用いた通常のＡＧＣだけではま
ったく対応できない。よく知られているように、一般の
ＣＣＤカメラには電子シャッターと呼ばれる電子制御系
が組み込まれている。この電子シャッターはシャッター
速度（有効蓄積時間）を十分に短くできるので、これを
使って明るい被写体に対応することは容易である。しか
し、電子シャッターの速度は垂直同期信号の周期（ＮＴ
ＳＣ映像信号の場合は１／６０秒）よりは長くならない
ので、より暗い被写体に対してはべつの対策が必要であ
る。

【０００４】きわめて暗い被写体を撮影するために、間
欠撮像モードという技術が開発されている。これは、Ｃ
ＣＤ撮像素子の画像読み出し周期を垂直同期信号の周期
の２以上の整数倍にすることで、垂直同期信号に対して
間欠的に撮像する動作モードである。ＮＴＳＣタイプの
場合、フレーム周期は１／３０秒であるが、１フレーム
飛ばしの１／１５秒周期で撮像したり、５フレーム飛ば
しの１／５秒周期で撮像したり、２９フレーム飛ばしの
１秒周期で撮像することが自由に制御できる。この間欠
撮像モードでは、撮像周期が１／１５秒になれば、ＣＣ
Ｄ撮像素子の電荷蓄積時間も１／１５秒になる。つま
り、間欠撮像モードによって電子シャッター速度を１／
３０秒を単位として大きなステップで切り替える、とい
うようにも表現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】暗い被写体に対して間
欠撮像モードを適用して撮像する場合、暗いほど撮像周
期が大きくなるので、動きの滑らかな動画像を得ること
はできなくなり、静止画の連続撮影のような映像にな
る。また、撮像周期が１／３０秒の単位で大きく切り替
わるので、その切り替え実行直後には画像の明るさが急
変してしまう。大きな周期でしか撮像していないので、
静止画像的になるという前者の問題は避けがたい事とし
てあきらめなければならないが、撮像周期の切り替え時
点で画像の明るさが変動するという後者の問題はなんと
か解決したい。このことが本発明の目的であり、この問
題を解決することで監視用カメラとしての能力が大幅に
向上することになる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る固体撮
像素子カメラの自動感度調整システムは、２次元の固体
撮像素子を所定の水平・垂直同期信号に合わせて駆動し
てアナログ画素信号を直列に読み出し、そのアナログ画
素信号を適宜に増幅するとともにデジタル変換し、その
デジタル画素信号を前記水平・垂直同期信号と組み合わ
せて処理することで所定形式のアナログ映像信号に変換
して出力する固体撮像素子カメラにおいて、前記デジタ
ル画素信号を１画面分蓄積するための画像メモリと、前
記固体撮像素子の画像読み出し周期を前記垂直同期信号
の周期の２以上の整数倍にすることで前記垂直同期信号
に対して間欠的に撮像する間欠撮像モード制御手段と、
アナログまたはデジタルの前記画素信号を指定された利
得で増幅する可変利得増幅手段と、アナログまたはデジ
タルの前記画素信号の平均的な輝度レベルの変化を逐次
検出する輝度検出手段と、前記輝度検出手段の検出値に
基づいて前記可変利得増幅手段の利得を制御することで
この増幅手段から出力される画素信号の平均的な輝度レ
ベルを所定値に近づけるように制御する増幅利得制御手
段と、前記固体撮像素子の画像読み出し周期が前記垂直
同期信号の周期のｎ倍の状態において（ｎは１以上の整
数）、前記可変利得増幅手段の利得が増大して所定値に
達した場合に、画像読み出し周期をｎ倍から（ｎ＋１）
倍に切り替える動作と、前記可変利得増幅手段の利得を
所定値まで下げる動作とを組み合わせて実行する感度増
大制御手段と、前記固体撮像素子の画像読み出し周期が
前記垂直同期信号の周期のｍ倍の状態において（ｍは２
以上の整数）、前記可変利得増幅手段の利得が減少して
所定値に達した場合に、画像読み出し周期をｍ倍から
（ｍ−１）倍に切り替える動作と、前記可変利得増幅手
段の利得を所定値まで上げる動作とを組み合わせて実行
する感度減少制御手段とを備えたことを特徴とするもの
である。

【０００７】このシステムにおいて、前記感度増大制御
手段および前記感度減少制御手段は、前記画像読み出し
周期の切り替えタイミングと前記利得変更タイミングと
の間に適宜な時間差を持たせることが望ましい。その場
合、前記時間差は、切り替え前または後の前記画像読み
出し周期に基づいて決定することが望ましく、その制御
のために、切り替え前または後の前記画像読み出し周期
を入力変数とし前記時間差を出力変数とするデータテー
ブルを備えたことが望ましい。

【０００８】また第１の発明において、前記アナログ画
素信号を適宜に増幅するアナログ可変利得増幅回路と、
前記デジタル画素信号を適宜に増幅するデジタル乗算回
路とを備え、この２つの回路の一方を前記可変利得増幅
手段として機能させるとともに、もう一方の回路はべつ
のアルゴリズムにより利得制御することが適宜に可能で
ある。

【０００９】第２の発明に係る固体撮像素子カメラの自
動利得調整システムは、２次元の固体撮像素子を所定の
水平・垂直同期信号に合わせて駆動してアナログ画素信
号を直列に読み出し、そのアナログ画素信号を適宜に増
幅するとともにデジタル変換し、そのデジタル画素信号
を前記水平・垂直同期信号と組み合わせて処理すること
で所定形式のアナログ映像信号に変換して出力する固体
撮像素子カメラにおいて、前記デジタル画素信号を１画
面分蓄積するための画像メモリと、前記固体撮像素子の
画像読み出し周期を前記垂直同期信号の周期の２以上の
整数倍にすることで前記垂直同期信号に対して間欠的に
撮像する間欠撮像モード制御手段と、前記固体撮像素子
の駆動信号を制御することで前記垂直同期信号の１周期
内の末尾側の指定した時間だけを有効蓄積時間とする電
子シャッター手段と、アナログまたはデジタルの前記画
素信号の平均的な輝度レベルの変化を逐次検出する輝度
検出手段と、前記輝度検出手段の検出値に基づいて前記
電子シャッター手段の前記有効蓄積時間を制御すること
で前記画素信号の平均的な輝度レベルを所定値に近づけ
るように制御するシャッター速度制御手段と、前記固体
撮像素子の画像読み出し周期が前記垂直同期信号の周期
のｎ倍の状態において（ｎは１以上の整数）、前記電子
シャッター手段の前記有効蓄積時間が増大して所定値に
達した場合に、画像読み出し周期をｎ倍から（ｎ＋１）
倍に切り替える動作と、前記有効蓄積時間を下限値まで
下げる動作とを組み合わせて実行する感度増大制御手段
と、前記固体撮像素子の画像読み出し周期が前記垂直同
期信号の周期のｍ倍の状態において（ｍは２以上の整
数）、前記電子シャッター手段の前記有効蓄積時間が減
少して所定値に達した場合に、画像読み出し周期をｍ倍
から（ｍ−１）倍に切り替える動作と、前記有効蓄積時
間を上限値まで上げる動作とを組み合わせて実行する感
度減少制御手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】====システム構成の概略==== この発明の第１実施例のシステム構成の概略を図１に示
している。このＣＣＤカメラは、撮影レンズに組み合わ
された２次元のＣＣＤ撮像素子１と、ＮＴＳＣ映像信号
を作り出す映像信号処理系を備えたＤＳＰ（デジタル・
シグナル・プロセッサ）２と、ＤＳＰ２からの指示に従
ってＣＣＤ撮像素子１を駆動するＣＣＤ駆動回路３と、
ＣＣＤ撮像素子１から直列出力されるアナログ画素信号
を増幅する可変利得増幅回路４と、増幅されたアナログ
画素信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路５と、デジ
タル変換された画素信号を適宜に増幅するデジタル乗算
回路６と、この回路６から出力されるデジタル画素信号
を１画面分蓄積するための画像メモリ７と、このメモリ
７の読み書きを制御するメモリ制御回路８と、乗算回路
６から出力されるデジタル画素信号とメモリ７から読み
出されるデジタル画素信号とを選択的にＤＳＰ２に取り
込むためのセレクタ９とを備えている。

【００１１】ＣＣＤ駆動回路３は、ＤＳＰ２から与えら
れるＮＴＳＣ方式の水平・垂直映像信号に合わせた垂直
転送クロックや水平転送クロックをＣＣＤ撮像素子１に
与え、ＣＣＤ撮像素子１からアナログ画素信号を直列に
順次出力させる。ＣＣＤ撮像素子１を前述の間欠撮像モ
ードで動作させるか通常の非間欠撮像モードで動作させ
るのかを指令する信号や、前述の電子シャッターの指令
信号もＤＳＰ２からＣＣＤ駆動回路４に供給され、ＣＣ
Ｄ駆動回路４がそれら指令内容に従った制御信号を転送
クロックに同期して発生してＣＣＤ撮像素子１に供給す
る。

【００１２】====自動利得制御系==== ＤＳＰ２はセレクタ９を介してデジタル画素信号を順次
取り込み、その信号と前記水平・垂直同期信号とを組み
合わせて処理してＮＴＳＣ方式のアナログ映像信号を生
成し、外部出力する。その処理と並行してＤＳＰ２は、
順次取り込む画素信号の輝度レベルを数画面分について
平均化し、その平均的な輝度レベルの変化を逐次検出す
る。さらにＤＳＰ２は、画素信号の平均的な輝度レベル
に応じて前記可変利得増幅回路４に与える利得制御信号
を変化させ、ＤＳＰ２に取り込まれる画素信号の平均的
な輝度レベルを所定値に近づけるようにフィードバック
制御を行う。なお本実施例においては、ＤＳＰ２はデジ
タル乗算回路６に一定の乗数を与えているものとする。

【００１３】====通常の非間欠撮像モード==== 初期状態として、ＣＣＤ撮像素子１は非間欠撮像モード
で駆動され、１／６０秒のフィールド周期で１画面分の
画素信号が読み出され、その画素信号が画像メモリ７を
経由せずにセレクタ９を介してＤＳＰ２に取り込まれ、
ＮＴＳＣ映像信号に変換されて外部出力される。この動
作プロセスにおいて、ＤＳＰ２に取り込まれた画素信号
の平均的な輝度レベルの変化に対応して可変利得増幅回
路４の利得が制御され、ＮＴＳＣ映像信号の輝度レベル
を所定レベルに近づけるようにフィードバック制御が働
く。被写体がきわめて明るくて、可変利得増幅回路４の
利得制御では収まらない場合には、ＤＳＰ２は電子シャ
ッターを機能させ、１／６０秒のフィールド周期内の末
尾側の指定した時間だけを有効蓄積時間とする制御を行
い、ＮＴＳＣ映像信号の輝度レベルを所定レベルに近づ
けるようにシャッター速度（有効蓄積時間）をフィード
バック制御する。

【００１４】====間欠撮像モードへの移行==== 被写体が暗くなったのに応答し、ＮＴＳＣ映像信号の輝
度レベルを所定レベルに近づけるように増幅回路４の利
得を増大していき、その利得が大きな所定値に達した場
合、ＤＳＰ２は間欠撮像モードに移行する。まずはＣＣ
Ｄ撮像素子１を１／３０秒の画像読み出し周期で駆動
し、読み出した画素信号を１画面分づつ画像メモリ７に
順次蓄積しながらそれを読み出すようにメモリ制御を行
うとともに、メモリ７から読み出した画素信号をセレク
タ９を介してＤＳＰ２に取り込み、間欠撮像により欠落
した部分をメモリ７の記憶作用により補うことでＮＴＳ
Ｃ映像信号を作成して外部出力する。

【００１５】画像読み出し周期を１／６０秒の非間欠撮
像モードから１／３０秒の間欠撮像モードに切り替えた
のと同時的に（完全に同時ではない）、ＤＳＰ２は、増
幅回路４に与えていた利得を大きな所定値から小さな所
定値に変更する。この利得変更による感度低下と、画像
読み出し周期を１／６０秒から１／３０秒に倍増させた
ことによる感度上昇とが相殺され、周期切り替えに伴う
感度上昇はごく小さくなり、ＮＴＳＣ映像信号の輝度レ
ベルが急変することはなくなる。

【００１６】====間欠撮像モードでの周期切り替え==== ＣＣＤ撮像素子１が間欠撮像モードで駆動されていて、
その画像読み出し周期が垂直同期信号の周期のｍ倍の状
態において（ｍは２以上の整数）、被写体が暗くなって
増幅回路４の利得が大きな所定値まで増やされた場合
に、ＤＳＰ２は、画像読み出し周期をｍ倍から（ｍ＋
１）倍に切り替える動作と、増幅回路４の利得を小さな
所定値まで下げる動作とを組み合わせて実行する。これ
で周期切り替えに伴う感度上昇はごく小さくなり、ＮＴ
ＳＣ映像信号の輝度レベルが急変することはなくなる。

【００１７】同様に、ＣＣＤ撮像素子１が間欠撮像モー
ドで駆動されていて、その画像読み出し周期が垂直同期
信号の周期のｍ倍の状態において、被写体が明るくなっ
て増幅回路４の利得が小さな所定値まで減らされた場合
に、ＤＳＰ２は、画像読み出し周期をｍ倍から（ｍ−
１）倍に切り替える動作と、増幅回路４の利得を所定値
まで上げる動作とを組み合わせて実行する。これで周期
切り替えに伴う感度低下はごく小さくなり、ＮＴＳＣ映
像信号の輝度レベルが急変することはなくなる。

【００１８】====周期切り替えと利得変更の時間差==== 間欠撮影モードにおいて、画像読み出し周期を切り替え
る動作と、増幅回路４の利得を変更する動作とを組み合
わせて実行する際に、両動作の実行タイミングには適切
な時間差をもたせる必要がある。その時間差はつぎの原
理で決めなければならない。

【００１９】ＤＳＰ２が増幅回路４に与えている利得制
御信号を変更すると、その時点から増幅回路４の利得が
変わり、ＣＣＤ撮像素子１から出力される画素信号が新
利得で増幅される。この新利得で増幅される画素信号
は、ＣＣＤ撮像素子１の画像読み出し周期が切り替わっ
た後の信号でなければならない。つまり旧周期で読み出
された画素信号を新利得で増幅してはならない。同様
に、新周期で読み出された画素信号を旧利得で増幅して
はならない。ＤＳＰ２がＣＣＤ駆動回路３に画像読み出
し周期の切り替え指令を発してから、ＣＣＤ駆動回路３
がＣＣＤ撮像素子１の画像読み出し周期を実際に切り替
えるまでには若干の時間がかかる。しかも、その時間は
一定ではなく、画像読み出し周期（切り替え前または
後）によって異なる。

【００２０】以上の事項に基づいて、ＤＳＰ２は、画素
信号の平均的な輝度レベルの変化に対応すべく画像読み
出し周期の切り替えと利得変更を実行すると決定したな
らば、自らが継続的に生成している水平・垂直同期信号
を時間基準にして、ＣＣＤ駆動回路３に対して周期切り
替え指令を発するタイミングを計ってそれを実行すると
ともに、増幅回路４の利得制御信号を変更するタイミン
グを計ってそれを実行する。この制御を行うために、以
下のようなデータテーブルをあらかじめ作成してＤＳＰ
２のＲＯＭに格納してある。

【００２１】前記データテーブルとは、切り替え後の画
像読み出し周期（新周期）に対応づけして、経時起点か
らの周期切り替え指令発行タイミングデータと、利得制
御信号の変更出力タイミングデータとを表記したもので
ある。ＤＳＰ２は、ある新周期に切り替えることを決定
したならば、その新周期に該当する周期切り替え指令発
行タイミングデータと利得制御信号の変更出力タイミン
グデータとを前記データテーブルから読み取り、両タイ
ミングデータに基づいて経時処理を行い、まず新周期へ
の切り替え指令をＣＣＤ駆動回路３に発行し、すこし遅
れて増幅回路４への利得制御信号を新利得に変更する。
このように制御することで、旧周期で読み出された画素
信号を新利得で増幅することがないとともに、新周期で
読み出された画素信号を旧利得で増幅することもなく、
予定どおりに新周期で読み出された画素信号を新利得で
増幅することができる。

【００２２】====デジタル乗算回路６を使う実施例==== 以上説明した実施例ではアナログの可変利得増幅回路４
を前述の可変利得増幅手段として機能させているが、本
発明はこのような実施例に限定されず、図１のシステム
構成におけるデジタル乗算回路６を前述の可変利得増幅
手段として機能させることもできる。つまり、ＤＳＰ２
からデジタル乗算回路６に与える乗数データが前記実施
例における利得制御信号に相当する。この実施例の場
合、間欠撮像モード時にはアナログ可変利得増幅回路４
の利得を適宜な一定値に保っておいても良いし、べつの
アルゴリズムにより増幅回路４の利得制御を行っても良
い。たとえば各１画面の画像輝度分布を所定のダイナミ
ックレンジ内に収めるようなアルゴリズムで増幅回路４
の利得制御を行う。

【００２３】====第２の発明の実施例==== 以上の実施例は、間欠撮像モードの画像読み取り周期の
切り替えと、画素信号の増幅利得の変更とをうまく組み
合わせることで、周期切替時の画像の明るさが急変する
ことを防止している。第２の発明においては、画素信号
の増幅利得の変更することに代えて、電子シャッター手
段の有効蓄積時間の変更をすることを、間欠撮像モード
の画像読み取り周期の切り替えと組み合わせる。

【００２４】すでに詳しく説明したように、電子シャッ
ターとは、ＣＣＤ撮像素子１の駆動信号を制御すること
で前記垂直同期信号の１周期内の末尾側の指定した時間
だけを有効蓄積時間とする機能であり、多くのＣＣＤ撮
像素子およびＣＣＤ駆動回路に搭載されている機能であ
る。ただし既知のＣＣＤ駆動回路は、非間欠撮像モード
でのみ電子シャッターによる有効蓄積期間を垂直同期信
号の１周期より任意に短縮するように構成されている。
つまり、電子シャッターを使用しない場合、ある垂直同
期信号に合わせて電荷の蓄積が開始され、つぎの垂直同
期信号が発生すると蓄積された電荷（画素信号）が読み
出される。電子シャッターを使用する場合、ある垂直同
期信号に合わせて電荷の蓄積が開始されるが、つぎの垂
直同期信号が発生する前の適宜なタイミングでＣＣＤ駆
動回路３からＣＣＤ撮像素子１に電荷掃き捨てパルスを
印加する。すると、それまで蓄積されていた電荷が廃棄
され、そのパルス直後からつぎの垂直同期信号が発生す
るまでの期間が有効蓄積時間となり、その期間に蓄積さ
れた電荷がつぎの垂直同期信号に合わせて読み出され
る。以上が既知の電子シャッターの機能である。

【００２５】第２の発明においては、以上の電子シャッ
ターの機能を間欠撮影モードと組み合わせて使用するも
のである。そのために第２の発明の実施例では、つぎの
各機能要素を備えている。 間欠撮像モード制御手段 ＣＣＤ撮像素子１の画像読み出し周期を前記垂直同期信
号の周期の２以上の整数倍にすることで前記垂直同期信
号に対して間欠的に撮像する。 電子シャッター手段 ＣＣＤ撮像素子１の駆動信号を制御することで前記垂直
同期信号の１周期内の末尾側の指定した時間だけを有効
蓄積時間とする。 輝度検出手段 ＤＳＰ２に取り込んだ前記画素信号の平均的な輝度レベ
ルの変化を逐次検出する。 シャッター速度制御手段 前記輝度検出手段の検出値に基づいて前記電子シャッタ
ー手段の前記有効蓄積時間を制御することで前記画素信
号の平均的な輝度レベルを所定値に近づけるように制御
する。 感度増大制御手段 ＣＣＤ撮像素子１の画像読み出し周期が前記垂直同期信
号の周期のｎ倍の状態において（ｎは１以上の整数）、
前記電子シャッター手段の前記有効蓄積時間が増大して
所定値に達した場合に、画像読み出し周期をｎ倍から
（ｎ＋１）倍に切り替える動作と、前記有効蓄積時間を
下限値まで下げる動作とを組み合わせて実行する。 感度減少制御手段 ＣＣＤ撮像素子１の画像読み出し周期が前記垂直同期信
号の周期のｍ倍の状態において（ｍは２以上の整数）、
前記電子シャッター手段の前記有効蓄積時間が減少して
所定値に達した場合に、画像読み出し周期をｍ倍から
（ｍ−１）倍に切り替える動作と、前記有効蓄積時間を
上限値まで上げる動作とを組み合わせて実行する。

【００２６】以上のように構成されているので、ＣＣＤ
撮像素子１が間欠撮像モードで駆動されていて、その画
像読み出し周期が垂直同期信号の周期のｍ倍の状態にお
いて（ｍは２以上の整数）、被写体が暗くなって電子シ
ャッターの有効蓄積時間が大きな所定値まで増やされた
場合に、ＤＳＰ２は、画像読み出し周期をｍ倍から（ｍ
＋１）倍に切り替える動作と、電子シャッターの有効蓄
積時間を下限値まで下げる動作とを組み合わせて実行す
る。これで周期切り替えに伴う感度上昇はごく小さくな
り、ＮＴＳＣ映像信号の輝度レベルが急変することはな
くなる。

【００２７】同様に、ＣＣＤ撮像素子１が間欠撮像モー
ドで駆動されていて、その画像読み出し周期が垂直同期
信号の周期のｍ倍の状態において、被写体が明るくなっ
て電子シャッターの有効蓄積時間が小さな所定値まで減
らされた場合に、ＤＳＰ２は、画像読み出し周期をｍ倍
から（ｍ−１）倍に切り替える動作と、電子シャッター
の有効蓄積時間を上限値まで上げる動作とを組み合わせ
て実行する。これで周期切り替えに伴う感度低下はごく
小さくなり、ＮＴＳＣ映像信号の輝度レベルが急変する
ことはなくなる。

【００２８】以上の第２の発明においては、可変利得増
幅回路４やデジタル乗算回路６は適宜なアルゴリズムに
よりべつの目的で画素信号の増幅利得を可変制御するこ
とができる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、暗い被写体に対して間欠撮像モードを適用して
撮像するので、暗いほど撮像周期が大きくなる。そのた
め、動きの滑らかな動画像を得ることはできなくなり、
静止画の連続撮影のような映像になってしまう。しか
し、間欠撮像モードによって撮像周期がたとえば１／３
０秒の単位で大きく切り替わるけれど、その切り替えと
組み合わせて画素信号の増幅利得を変更し（電子シャッ
ターの有効蓄積時間を変更し）、画像読み取り周期の切
り替えに伴う感度の大きな変化を画素信号の増幅利得の
変更（有効蓄積時間の変更）により相殺して、総合的に
滑らかな感度変化を実現している。したがって、きわめ
て広範囲にわたってカメラの感度を適性化できるととも
に、その感度変更プロセスで映像信号の輝度レベルが急
変することはない。これによりビル出入口の監視カメラ
などに用いる固体撮像素子カメラの性能向上を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる固体撮像素子カメラ
のシステム構成を示す概略ブロック図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤ撮像素子 ２ ＤＳＰ ３ ＣＣＤ駆動回路 ４ 可変利得増幅回路 ５ Ａ／Ｄ変換回路 ６ デジタル乗算回路 ７ 画像メモリ ８ メモリ制御回路 ９ セレクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 DB01 FA06 GA10 5C022 AA05 AB03 AB20 AC42 AC69 5C024 AA01 BA00 CA13 CA17 FA01 GA11 HA10 HA14 HA19 HA24 JA08 5C054 AA05 CA04 CC00 CC03 ED06 FF02 GA04 HA18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元の固体撮像素子を所定の水平・垂
   直同期信号に合わせて駆動してアナログ画素信号を直列
   に読み出し、そのアナログ画素信号を適宜に増幅すると
   ともにデジタル変換し、そのデジタル画素信号を前記水
   平・垂直同期信号と組み合わせて処理することで所定形
   式のアナログ映像信号に変換して出力する固体撮像素子
   カメラにおいて、 前記デジタル画素信号を１画面分蓄積するための画像メ
   モリと、 前記固体撮像素子の画像読み出し周期を前記垂直同期信
   号の周期の２以上の整数倍にすることで前記垂直同期信
   号に対して間欠的に撮像する間欠撮像モード制御手段
   と、 アナログまたはデジタルの前記画素信号を指定された利
   得で増幅する可変利得増幅手段と、 アナログまたはデジタルの前記画素信号の平均的な輝度
   レベルの変化を逐次検出する輝度検出手段と、 前記輝度検出手段の検出値に基づいて前記可変利得増幅
   手段の利得を制御することでこの増幅手段から出力され
   る画素信号の平均的な輝度レベルを所定値に近づけるよ
   うに制御する増幅利得制御手段と、 前記固体撮像素子の画像読み出し周期が前記垂直同期信
   号の周期のｎ倍の状態において（ｎは１以上の整数）、
   前記可変利得増幅手段の利得が増大して所定値に達した
   場合に、画像読み出し周期をｎ倍から（ｎ＋１）倍に切
   り替える動作と、前記可変利得増幅手段の利得を所定値
   まで下げる動作とを組み合わせて実行する感度増大制御
   手段と、 前記固体撮像素子の画像読み出し周期が前記垂直同期信
   号の周期のｍ倍の状態において（ｍは２以上の整数）、
   前記可変利得増幅手段の利得が減少して所定値に達した
   場合に、画像読み出し周期をｍ倍から（ｍ−１）倍に切
   り替える動作と、前記可変利得増幅手段の利得を所定値
   まで上げる動作とを組み合わせて実行する感度減少制御
   手段と、 を備えたことを特徴とする固体撮像素子カメラの自動感
   度調整システム。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記感度増大制御手
   段および前記感度減少制御手段は、前記画像読み出し周
   期の切り替えタイミングと前記利得変更タイミングとの
   間に適宜な時間差を持たせることを特徴とする固体撮像
   素子カメラの自動感度調整システム。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記時間差は、切り
   替え前または後の前記画像読み出し周期に基づいて決定
   されることを特徴とする固体撮像素子カメラの自動感度
   調整システム。
4. 【請求項４】 請求項３において、切り替え前または後
   の前記画像読み出し周期に対応するデータを入力変数と
   し前記時間差に対応するデータを出力変数とするデータ
   テーブルを備えたことを特徴とする固体撮像素子カメラ
   の自動感度調整システム。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記アナログ画素信
   号を適宜に増幅するアナログ可変利得増幅回路と、前記
   デジタル画素信号を適宜に増幅するデジタル乗算回路と
   を備え、この２つの回路の一方を前記可変利得増幅手段
   として機能させるとともに、もう一方の回路はべつのア
   ルゴリズムにより利得制御することを特徴とする固体撮
   像素子カメラの自動感度調整システム。
6. 【請求項６】 ２次元の固体撮像素子を所定の水平・垂
   直同期信号に合わせて駆動してアナログ画素信号を直列
   に読み出し、そのアナログ画素信号を適宜に増幅すると
   ともにデジタル変換し、そのデジタル画素信号を前記水
   平・垂直同期信号と組み合わせて処理することで所定形
   式のアナログ映像信号に変換して出力する固体撮像素子
   カメラにおいて、 前記デジタル画素信号を１画面分蓄積するための画像メ
   モリと、 前記固体撮像素子の画像読み出し周期を前記垂直同期信
   号の周期の２以上の整数倍にすることで前記垂直同期信
   号に対して間欠的に撮像する間欠撮像モード制御手段
   と、 前記固体撮像素子の駆動信号を制御することで前記垂直
   同期信号の１周期内の末尾側の指定した時間だけを有効
   蓄積時間とする電子シャッター手段と、 アナログまたはデジタルの前記画素信号の平均的な輝度
   レベルの変化を逐次検出する輝度検出手段と、 前記輝度検出手段の検出値に基づいて前記電子シャッタ
   ー手段の前記有効蓄積時間を制御することで前記画素信
   号の平均的な輝度レベルを所定値に近づけるように制御
   するシャッター速度制御手段と、 前記固体撮像素子の画像読み出し周期が前記垂直同期信
   号の周期のｎ倍の状態において（ｎは１以上の整数）、
   前記電子シャッター手段の前記有効蓄積時間が増大して
   所定値に達した場合に、画像読み出し周期をｎ倍から
   （ｎ＋１）倍に切り替える動作と、前記有効蓄積時間を
   下限値まで下げる動作とを組み合わせて実行する感度増
   大制御手段と、 前記固体撮像素子の画像読み出し周期が前記垂直同期信
   号の周期のｍ倍の状態において（ｍは２以上の整数）、
   前記電子シャッター手段の前記有効蓄積時間が減少して
   所定値に達した場合に、画像読み出し周期をｍ倍から
   （ｍ−１）倍に切り替える動作と、前記有効蓄積時間を
   上限値まで上げる動作とを組み合わせて実行する感度減
   少制御手段と、 を備えたことを特徴とする固体撮像素子カメラの自動感
   度調整システム。