JP2001268433A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成
により撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正
なレベルとする。 【解決手段】電子シャッタ制御回路３から出力される制
御パルス信号のパルス数に基づいて被写体の明るさを判
別する明るさ判別回路８を備え、明るさ判別回路８での
判別結果に応じて映像信号を適正なレベルとする。明る
さ判別回路８では制御パルス信号のパルス数をカウント
し、そのカウント値から被写体の明るさを判別してい
る。そして、制御パルス信号のパルス数から判別された
被写体の明るさが所定の閾値を下回っている場合に明る
さ判別回路８から照明負荷制御信号を出力して照明負荷
９を点灯させ、照明負荷９により照明して被写体照度を
高めることによって、映像信号を適正なレベルとしてい
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、撮像装置に関する
ものであり、特に設置場所が固定され、一度に連続して
撮像する時間が数分程度と短く且つ光量を調節するため
の絞りを具備しない監視カメラ装置のような撮像装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の撮像装置（監視カメラ装
置）を示すブロック図である。この撮像装置は、被写体
の像を結像する光学レンズ１と、光学レンズ１を通った
光を電荷に換えて蓄積する撮像素子を具備し、撮像素子
に蓄積された電荷より被写体の像を映像信号に変換して
出力する撮像回路２と、撮像回路２から出力された映像
信号より低域ノイズを除去する相関二重サンプリング回
路６と、制御パルス信号を出力して撮像素子の電荷蓄積
時間を調節する電子シャッタ制御回路３と、撮像回路２
から出力されて相関二重サンプリング回路６で低域ノイ
ズが除去された映像信号を増幅するとともに増幅後の映
像信号レベルに応じて増幅度を調整する自動ゲイン制御
回路４と、自動ゲイン制御回路４で増幅された映像信号
を信号処理して所定の映像信号フォーマットに変換する
とともに映像信号の振幅が適正なレベルとなるように電
子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４を制
御する信号処理回路５とを備えている。撮像素子として
はＣＣＤ（電荷結合素子）が用いられており、光学レン
ズ１によって入射光がＣＣＤの受光面に結像し、ＣＣＤ
内部で入射光の強弱に応じた電荷が各画素単位で蓄積さ
れ、蓄積電荷量に応じたレベルの映像信号が撮像回路２
から出力される。

【０００３】ここで、ＣＣＤへの入射光量は被写体の照
度に比例しているから、例えば上述のような撮像装置を
屋外で使用する場合、被写体照度が０．１ルクス（夜間
の無照明下における照度）から１５万ルクス（昼間の太
陽光下における照度）までといったようにおよそ１５０
万倍の明るさ変化に対応する非常に広いダイナミックレ
ンジがＣＣＤに要求される。しかしながら、通常のＣＣ
Ｄが追従し得るダイナミックレンジは数百〜数千倍の程
度であり、昼間の太陽光下のように非常に明るいシーン
で被写体を撮像した場合に入射光が強すぎて各画素に蓄
積される電荷量が容量を超えてしまうことがある。この
場合、撮像回路２から出力される映像信号の振幅も上限
値に達してしまい、映像信号をモニタ等で表示したとき
に被写体が白つぶれして判別不能になってしまう虞があ
る。

【０００４】これに対してＣＣＤへの入射光量を調節す
るために絞りを備えた撮像装置があるが、上述のような
監視カメラ装置として用いる撮像装置においては寸法的
な制約やコストの面から絞りを設けない場合が多く、一
般的にはＣＣＤの画素に蓄積される余分な電荷を掃き捨
てることで蓄積電荷量が飽和することを防ぐ、いわゆる
電子シャッタと呼ばれる機能を設けることで入射光量を
調節している。すなわち、昼間の太陽光下のような明る
いシーンの撮像画像に対してはＣＣＤの電荷蓄積時間を
通常よりも短くすることで蓄積電荷量の飽和を防ぎ、曇
天や夜間等の暗いシーンの撮像画像に対しては電荷蓄積
時間を通常の長さとして充分な電荷が蓄積されるように
してある。

【０００５】ところで、撮像回路２に対して余分な蓄積
電荷を掃き捨てさせるための制御パルス信号（一般に電
荷掃き捨てパルスなどと呼ばれる）は、図８（ｂ）に示
すような一定周期の方形パルスであって被写体の照度が
所定レベルよりも明るくなればなるほどに多数入力され
るものである。そして、この制御パルス信号が入力され
ている間、撮像回路２ではＣＣＤに蓄積された電荷を掃
き捨てて電荷蓄積時間を通常よりも短くしている。一
方、図９（ｂ）に示すように被写体照度が低く暗いシー
ンでは制御パルス信号が撮像回路２に入力されず、映像
信号フォーマットに対応した電荷蓄積時間（例えばＮＴ
ＳＣ方式の場合には１フレームに対応した約３０分の１
秒）だけＣＣＤに電荷が蓄積される。なお、信号処理回
路５が映像信号の振幅から判断した被写体の明るさに応
じて映像信号の振幅を適正なレベルとするように上記制
御パルス信号を出力する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように屋外で使
用される監視カメラ装置のように非常に広いダイナミッ
クレンジが必要とされる撮像装置の場合、ＣＣＤのよう
な撮像素子の能力により適正な映像が得られるダイナミ
ックレンジに限界が生じる。特に監視カメラ装置の場合
には被写体照度が低くなる暗いシーンにおいて問題にな
ることが多い。すなわち、映像信号の振幅に基づいて被
写体照度が低いと判断した場合、信号処理回路５は電子
シャッタ制御回路３に対して制御パルス信号を出力せ
ず、且つ自動ゲイン制御回路４に対してはゲインを最大
とするように制御するが、ＣＣＤの感度及び自動ゲイン
制御回路４のゲイン限界により、暗いシーンでの被写体
の撮像が困難になることがある。

【０００７】そこで、図１０に示すように相関二重サン
プリング回路６と自動ゲイン制御回路４との間に映像信
号を増幅する増幅回路７を設けて自動ゲイン制御回路４
のゲイン限界を補うことが考えられるが、映像信号を増
幅する際には映像信号に含まれるノイズ成分も増幅され
てしまい、被写体照度が高い比較的に明るいシーンでは
Ｓ／Ｎ比が低下してノイズが目立つようになるので、暗
いシーンでのみ増幅回路７により映像信号を増幅し、明
るいシーンでは増幅しない方が望ましい。

【０００８】ところで、特許公報第２８０７９２８号に
記載されている撮像装置のように自動ゲイン制御回路４
から出力される制御信号によって増幅回路７のゲインを
調節しようとすると、電子シャッタ制御回路３，自動ゲ
イン制御回路４並びに信号処理回路５を１チップの半導
体デバイス（集積回路）として形成した場合に上記制御
信号を外部に取り出すための出力端子等が必要となり、
コストアップを招くといった問題が生じる。また、最近
では１チップ化された半導体デバイスから上記制御信号
を取り出すような構成とすることは希である。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、Ｓ／Ｎ比を低下させる
ことなく且つ簡単な構成により撮像する被写体の明るさ
に応じて映像信号を適正なレベルとすることができる撮
像装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、被写体の像を結像する光学レン
ズと、光学レンズを通った光を電荷に換えて蓄積する撮
像素子を具備し、撮像素子に蓄積された電荷より被写体
の像を映像信号に変換して出力する撮像回路と、制御パ
ルス信号を出力して撮像素子の電荷蓄積時間を調節する
電子シャッタ制御回路と、撮像回路から出力される映像
信号を増幅するとともに増幅後の映像信号レベルに応じ
て増幅度を調整する自動ゲイン制御回路と、自動ゲイン
制御回路で増幅された映像信号を信号処理して所定の映
像信号フォーマットに変換するとともに映像信号の振幅
が適正なレベルとなるように電子シャッタ制御回路並び
に自動ゲイン制御回路を制御する信号処理回路と、電子
シャッタ制御回路から出力される制御パルス信号のパル
ス数に基づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回
路とを備え、明るさ判別回路での判別結果に応じて映像
信号を適正なレベルとしてなることを特徴とし、電子シ
ャッタ制御回路から出力される制御パルス信号は被写体
の明るさに応じて変化するものであるから、別途明るさ
検出用の素子等を設けることなく、明るさ判別回路にて
制御パルス信号のパルス数をカウントすることで被写体
の明るさを判別することができる。そして、この判別結
果に応じて、例えば被写体照度が低い場合には照明負荷
を点灯させるなどして映像信号を適正なレベルとするた
め、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成によ
り撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレ
ベルとすることができる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、自動ゲイン制御回路の前段に設けられ、明るさ判別
回路での判別結果に応じて映像信号が適正なレベルとな
るように映像信号を増幅する処理と増幅しない処理とが
切り換えられる切換増幅回路を備えたことを特徴とし、
被写体照度が低い場合には切換増幅回路が映像信号を増
幅する処理を行うことで映像信号を適正なレベルとし、
被写体照度が高い場合には切換増幅回路が映像信号を増
幅しない処理を行うことで過度の増幅によってＳ／Ｎ比
が低下することが無く、その結果、Ｓ／Ｎ比を低下させ
ることなく且つ簡単な構成により撮像する被写体の明る
さに応じて映像信号を適正なレベルとすることができ
る。

【００１２】請求項３は、請求項２の発明において、撮
像開始後の所定時間における明るさ判別回路での判別結
果に応じて切換増幅回路での処理を一方に固定すること
を特徴とし、撮像開始直後には信号処理回路による電子
シャッタ制御回路並びに自動ゲイン制御回路の制御が安
定せず、明るさ判別回路での被写体の明るさの判別が正
確でないために切換増幅回路の処理の切換が頻繁に行わ
れて映像が乱れる場合があるが、電子シャッタ制御回路
並びに自動ゲイン制御回路の制御が安定する所定時間で
の明るさ判別回路の判別結果に応じて切換増幅回路の処
理を一方に固定することにより、頻繁な増幅度の切換に
起因する映像の乱れ（ハンチング現象）を防止すること
ができる。

【００１３】請求項４は、請求項３の発明において、切
換増幅回路での処理が何れか一方に固定されるまでの間
だけ信号処理回路から外部への映像信号の出力を禁止す
る映像ミューティング回路を備えたことを特徴とし、切
換増幅回路の処理が何れか一方に固定されるまでの間は
映像の乱れがモニタ装置等の外部機器に出力されず、品
質の向上が図れる。

【００１４】請求項５は、請求項３の発明において、撮
像開始後の所定時間内における切換増幅回路の処理を映
像信号の増幅処理に固定することを特徴とし、電子シャ
ッタ制御回路から制御パルス信号が出力される被写体の
明るさが相対的に低くなり、明るさ判別回路の判別結果
に応じて切換増幅回路の処理を切り換えることができる
被写体の明るさも低くすることができ、より暗いシーン
において切換増幅回路に映像信号を増幅する処理を行わ
せることができる。

【００１５】請求項６は、請求項２の発明において、所
定時間毎の明るさ判別回路の判別結果に応じて切換増幅
回路における処理の切換を行うことを特徴とし、撮像開
始直後には信号処理回路による電子シャッタ制御回路並
びに自動ゲイン制御回路の制御が安定せず、明るさ判別
回路での被写体の明るさの判別が正確でないために切換
増幅回路の処理の切換が頻繁に行われて映像が乱れる場
合があるが、所定時間毎の明るさ判別回路の判別結果に
応じて切換増幅回路の処理を切り換えることにより、実
際の被写体の明るさに追従しながら頻繁な増幅度の切換
に起因する映像の乱れ（ハンチング現象）を防止するこ
とができる。

【００１６】請求項７は、請求項１〜６の何れかの発明
において、少なくとも電子シャッタ制御回路、自動ゲイ
ン制御回路並びに信号処理回路を１チップの半導体デバ
イスとして形成したことを特徴とし、小型化並びにコス
トダウンが図れ、しかも明るさ判別回路では制御パルス
信号により被写体の明るさを判別しているため、被写体
の明るさを判別するための信号出力端子を別途半導体デ
バイスに設ける必要がなく構成が簡素化できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は本実施形態
のブロック図を示しており、図７に示した従来例と基本
的な構成が共通である。よって、共通する構成について
は同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴
となる構成についてのみ説明する。

【００１８】本実施形態は、図１に示すように電子シャ
ッタ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス
数に基づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回路
８を備え、明るさ判別回路８での判別結果に応じて映像
信号を適正なレベルとする点に特徴がある。

【００１９】すなわち、電子シャッタ制御回路から出力
される制御パルス信号のパルス数は被写体照度が高いと
きには少なく又はゼロとなり、被写体照度が低くなるに
つれて増加するものであるから、明るさ判別回路８では
制御パルス信号のパルス数をカウントし、そのカウント
値から被写体の明るさを判別している。つまり、フォト
トランジスタのような明るさ検出用の素子を別途設ける
ことなしに制御パルス信号のパルス数に基づいて被写体
の明るさを判別することができる。

【００２０】そして、本実施形態においては、制御パル
ス信号のパルス数から判別された被写体の明るさが所定
の閾値を下回っている場合に明るさ判別回路８から照明
負荷制御信号を出力して照明負荷９を点灯させ、照明負
荷９により照明して被写体照度を高めることによって、
映像信号を適正なレベルとしている。

【００２１】上述のように本実施形態では、電子シャッ
タ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス数
に基づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回路８
を備え、明るさ判別回路８での判別結果に応じて映像信
号を適正なレベルとしているので、別途明るさ検出用の
素子等を設けることなく被写体の明るさを判別すること
ができ、そして、この判別結果に応じて被写体照度が低
い場合には照明負荷９を点灯させて映像信号を適正なレ
ベルとするため、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡
単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて映像信
号を適正なレベルとすることができる。

【００２２】ところで、電子シャッタ制御回路３、自動
ゲイン制御回路４並びに信号処理回路５を１チップの半
導体デバイス（例えば、Digital Signal Processor）１
０として形成した場合、撮像装置の小型化並びにコスト
ダウンが図れ、しかも明るさ判別回路８では制御パルス
信号により被写体の明るさを判別しているため、被写体
の明るさを判別するための信号出力端子を別途半導体デ
バイス１０に設ける必要がなく、構成が簡素化できると
いう利点がある。

【００２３】（実施形態２）図２は本実施形態のブロッ
ク図を示しており、図７に示した従来例及び実施形態１
と基本的な構成が共通である。よって、共通する構成に
ついては同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態
の特徴となる構成についてのみ説明する。

【００２４】本実施形態は、明るさ判別回路８での判別
結果に応じて映像信号が適正なレベルとなるように映像
信号を増幅する処理と増幅しない処理とが切り換えられ
る切換増幅回路１１を自動ゲイン制御回路４の前段に設
けた点に特徴がある。

【００２５】切換増幅回路１１は、映像信号増幅用のア
ンプ１１ａと、相関二重サンプリング回路６の出力端に
接続された共通端子をアンプ１１ａの入力端並びに出力
端に切換接続するスイッチ１１ｂとで構成される。ま
た、スイッチ１１ｂは制御パルス信号のパルス数から判
別された被写体の明るさが所定の閾値を下回っている場
合に明るさ判別回路８によってアンプ１１ａの入力端側
に切り換えられ、上記閾値を上回っている場合にはアン
プ１１ａの出力端側に切り換えられる。

【００２６】而して、被写体照度が低い場合には切換増
幅回路１１にて映像信号をアンプ１１ａで増幅すること
で映像信号を適正なレベルとし、被写体照度が高い場合
には切換増幅回路１１ではアンプ１１ａをスルーして映
像信号を増幅せずに出力している。このため、被写体照
度が低く暗いシーンでのみ映像信号を増幅し、被写体照
度が高く明るいシーンでは過度の増幅によってＳ／Ｎ比
が低下することが無く、簡単な構成により撮像する被写
体の明るさに応じて映像信号を適正なレベルとすること
ができる。

【００２７】（実施形態３）ところで実施形態２におい
ては、明るさ判別回路８の判別結果に応じて切換増幅回
路１１による増幅処理の有無を切り換えているが、例え
ば、ＣＣＤの撮像範囲内で被写体が動くことによって明
るさ判別回路８の判別結果が変化する場合があるため、
被写体が動く度に明るさ判別回路８の判別結果が変化し
て切換増幅回路１１による増幅処理の有無が切り換えら
れると、信号処理回路５から出力される映像信号をモニ
タ装置等で表示した場合に非常に見苦しい映像となって
しまう。

【００２８】例えば、明るさ判別回路８で被写体が暗い
と判断した場合、映像信号の増幅処理が行われて切換増
幅回路１１から出力される映像信号の振幅が瞬間的に増
大するが、信号処理回路５において映像信号の振幅から
被写体が明るいと判断されると電子シャッタ制御回路３
並びに自動ゲイン制御回路４に制御パルス信号並びに制
御信号を出力して映像信号の振幅を低下させるような制
御が働く。しかしながら、これらの制御と実際の映像信
号の振幅変化との間にはタイムラグが生じるため、モニ
タ装置等においては画面が一瞬明るくなった後に徐々に
暗くなってしまう。また、明るさ判別回路８で被写体が
明るいと判断した場合、スイッチ１１ｂがアンプ１１ａ
の出力端側に切り換えられて映像信号の増幅処理が行わ
れなくなると切換増幅回路１１から出力される映像信号
の振幅が瞬間的に低下するが、信号処理回路５において
映像信号の振幅から被写体が暗いと判断されると電子シ
ャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４に制御パ
ルス信号並びに制御信号を出力して映像信号の振幅を増
大させるような制御が働く。しかしながら、この場合に
も上記制御と実際の映像信号の振幅変化との間にタイム
ラグが生じるため、モニタ装置等においては画面が一瞬
暗くなった後に徐々に明るくなってしまう。このように
切換増幅回路１１において映像信号の増幅処理の有無が
切り換えられると、瞬間的にモニタ装置等の画面上で映
像が乱れてしまうことになる。さらに被写体の明るさが
明るさ判別回路８の閾値近傍にある場合、増幅処理の有
無の切り換えが頻繁に生じる現象（ハンチング現象）が
引き起こされる。

【００２９】そこで、本実施形態では以下に説明する動
作を行うことで上記ハンチング現象の発生を防いでい
る。なお、本実施形態の構成は実施形態２と共通である
から図示並びに説明は省略する。

【００３０】図３のフローチャートに示すように撮像回
路２に電源が供給されて撮像が開始された後、電子シャ
ッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４の制御動作
が安定するまでの所定時間（制御安定待ち時間）をカウ
ントし（Ｓ１）、この制御安定待ち時間が経過した時点
で明るさ判別回路８が電子シャッタ制御回路３から出力
される制御パルス信号のパルス数をカウントして被写体
の明るさを判別し（Ｓ２，Ｓ３）、判別された被写体の
明るさが所定の閾値を下回っていれば明るさ判別回路８
によってスイッチ１１ｂをアンプ１１ａの入力端側に切
り換えて切換増幅回路１１により映像信号を増幅し（Ｓ
４）、上記閾値を上回っている場合にはスイッチ１１ｂ
をアンプ１１ａの出力端側に切り換えて切換増幅回路１
１による映像信号の増幅処理を行わない（Ｓ５）。この
結果、上述のように頻繁な増幅度の切換に起因する映像
の乱れ（ハンチング現象）を防止することができる。

【００３１】なお、本実施形態では上記処理以降、撮像
回路２に電源が供給されている間は被写体の明るさが変
化しても明るさ判別回路８はスイッチ１１ｂの切り換え
を行わないようにしている。つまり、撮像する場所や時
間とともに被写体の明るさが変化する可能性があるが、
本実施形態の撮像装置は監視カメラ装置であって設置場
所並びに撮像場所が固定され、しかも一回の撮像時間が
短いことから、上述のようにスイッチ１１ｂの切り換え
を行わないようにしても実際上問題になることはほとん
ど無い。

【００３２】而して本実施形態では、撮像開始後の所定
時間における明るさ判別回路８での判別結果に応じて切
換増幅回路１１での処理を一方に固定するので、撮像開
始直後には信号処理回路５による電子シャッタ制御回路
３並びに自動ゲイン制御回路４の制御が安定せず、明る
さ判別回路５での被写体の明るさの判別が正確でないた
めに切換増幅回路１１の処理の切換が頻繁に行われて映
像が乱れる場合があるが、電子シャッタ制御回路３並び
に自動ゲイン制御回路４の制御が安定する所定時間（制
御安定待ち時間の経過時点）での明るさ判別回路８の判
別結果に応じて切換増幅回路１１の処理を一方に固定す
ることにより、頻繁な増幅度の切換に起因する映像の乱
れ（ハンチング現象）を防止することができる。

【００３３】（実施形態４）図４は本実施形態のブロッ
ク図を示しており、図７に示した従来例及び実施形態２
と基本的な構成が共通である。よって、共通する構成に
ついては同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態
の特徴となる構成についてのみ説明する。

【００３４】上述の実施形態３においては、ハンチング
現象を防止して被写体が暗い場合だけ切換増幅回路１１
による増幅処理を行わせることができるが、制御安定待
ち時間が経過した時点で明るさ判別回路８の判別結果に
応じて切換増幅回路１１のスイッチ１１ｂが切り換えら
れたときにモニタ装置等の画面に乱れが生じる可能性が
ある。

【００３５】そこで、このような画面の乱れを防ぐため
に、本実施形態は切換増幅回路１１での処理が何れか一
方に固定されるまでの間だけ信号処理回路５から外部
（モニタ装置等）への映像信号の出力を禁止する映像ミ
ューティング回路１２を備えており、この点に本実施形
態の特徴がある。

【００３６】映像ミューティング回路１２は従来周知の
構成を有し、制御安定待ち時間が経過してから切換増幅
回路１１の切換処理が完了するまでの所定時間だけ信号
処理回路５から出力された映像信号を後段のモニタ装置
等に出力せず、その代わりに所定の映像信号（例えば、
黒又は青一色の画面を表示するための映像信号）を出力
する。

【００３７】而して本実施形態では、切換増幅回路１１
での処理が何れか一方に固定されるまでの間だけ信号処
理回路５から外部への映像信号の出力を禁止する映像ミ
ューティング回路１２を備えたので、切換増幅回路１１
の処理が何れか一方に固定されるまでの間は映像の乱れ
がモニタ装置等の外部機器に出力されず、品質の向上が
図れる。

【００３８】（実施形態５）ところで実施形態３におい
ては、制御安定待ち時間の経過後に電子シャッタ制御回
路３から出力される制御パルス信号のパルス数をカウン
トして被写体の明るさを判別し、被写体が暗いと判断し
た場合には切換増幅回路１１のスイッチ１１ｂをアンプ
１１ａの入力端側に切り換えて映像信号を増幅している
が、この場合、明るさ判別回路８における明るさの判別
レベルの最小値は制御パルス信号のパルス数が０又は１
つの境界付近の値となる。しかしながら、制御パルス信
号の出力パルス数は切換増幅回路１１における増幅処理
の有無によって変化する。つまり、スイッチ１１ｂがア
ンプ１１ａの出力端側に切り換えられて切換増幅回路１
１が増幅処理を行っていない場合、例えば１００ルクス
程度の周囲照度下で明るさ判別回路８が判別レベルの最
小値にあっても、スイッチ１１ｂがアンプ１１ａの入力
端側に切り換えられて切換増幅回路１１が増幅処理を行
っている場合には、明るさ判別回路８の判別レベルの最
小値は１００ルクスよりも低いレベルとなる。すなわ
ち、切換増幅回路１１で増幅処理を行っている場合、撮
像シーンが暗い状態であっても映像信号が切換増幅回路
１１で増幅されているために信号処理回路５では被写体
が明るいものと判断し、電子シャッタ制御回路３並びに
自動ゲイン制御回路４に対して映像信号の振幅を低下さ
せるように制御を行う。その結果、電子シャッタ制御回
路３より出力される制御パルス信号のパルス数が増加す
ることになる。

【００３９】而して本実施形態では、以下に説明するよ
うな動作を行うことで明るさ判別回路８の判別結果に応
じて切換増幅回路１１の処理を切り換えることができる
被写体の明るさを低くするようにしている。なお、本実
施形態の構成は実施形態２と共通であるから図示並びに
説明は省略する。

【００４０】図５のフローチャートに示すように撮像回
路２に電源が供給されて撮像が開始されたとき、切換増
幅回路１１では常にスイッチ１１ｂがアンプ１１ａの入
力端側に切り換えられて映像信号を増幅する処理を行っ
ている（Ｓ１）。そして、実施形態３で説明したように
電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４の
制御動作が安定するまでの制御安定待ち時間をカウント
し（Ｓ２）、この制御安定待ち時間が経過した時点で明
るさ判別回路８が電子シャッタ制御回路３から出力され
る制御パルス信号のパルス数をカウントして被写体の明
るさを判別し（Ｓ３，Ｓ４）、判別された被写体の明る
さが所定の閾値を下回っていればスイッチ１１ｂをその
ままの状態に保って切換増幅回路１１により映像信号を
増幅し（Ｓ５）、上記閾値を上回っている場合にはスイ
ッチ１１ｂをアンプ１１ａの出力端側に切り換えて切換
増幅回路１１による映像信号の増幅処理を行わない（Ｓ
６）。つまり、制御安定待ち時間の経過時点では切換増
幅回路１１によって常に映像信号が増幅されているた
め、映像信号が切換増幅回路１１によって増幅されてい
ない場合に比較して明るさ判別回路８の判別レベルの最
小値を低いレベルにすることができる。

【００４１】而して本実施形態では、撮像開始後の所定
時間内における切換増幅回路１１の処理を映像信号の増
幅処理に固定するので、電子シャッタ制御回路３から制
御パルス信号が出力される被写体の明るさが相対的に低
くなり、明るさ判別回路８の判別結果に応じて切換増幅
回路１１の処理を切り換えることができる被写体の明る
さも低くすることができる。この結果、より暗いシーン
において切換増幅回路１１に映像信号を増幅する処理を
行わせることができる。

【００４２】（実施形態６）ところで実施形態３におい
ては、制御安定待ち時間の経過後に電子シャッタ制御回
路３から出力される制御パルス信号のパルス数をカウン
トして被写体の明るさを判別し、被写体が暗いと判断し
た場合には切換増幅回路１１のスイッチ１１ｂをアンプ
１１ａの入力端側に切り換えて映像信号を増幅し、これ
以降、撮像回路２に電源が供給されている間は被写体の
明るさが変化しても明るさ判別回路８はスイッチ１１ｂ
の切り換えを行わないようにしている。すなわち、本実
施形態の撮像装置が監視カメラ装置であって一回の撮像
時間が短いことから、撮像中に被写体の明るさが変化す
る可能性が低いという前提で、撮像開始後の所定のタイ
ミングで切換増幅回路１１の増幅処理の有無を切り換え
るようにしているが、被写体の動き等によってその明る
さが変化する可能性が僅かではある。

【００４３】そこで、本実施形態では以下に説明する動
作を行うことで実際の被写体の明るさに追従しながら上
記ハンチング現象の発生を防いでいる。なお、本実施形
態の構成は実施形態２と共通であるから図示並びに説明
は省略する。

【００４４】図６のフローチャートに示すように撮像回
路２に電源が供給されて撮像が開始された後、電子シャ
ッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４の制御動作
が安定するまでの制御安定待ち時間をカウントし（Ｓ
１）、この制御安定待ち時間が経過した時点で明るさ判
別回路８が電子シャッタ制御回路３から出力される制御
パルス信号のパルス数をカウントして被写体の明るさを
判別し（Ｓ２，Ｓ３）、判別された被写体の明るさが所
定の閾値を下回っていれば明るさ判別回路８によってス
イッチ１１ｂをアンプ１１ａの入力端側に切り換えて切
換増幅回路１１により映像信号を増幅し（Ｓ４）、上記
閾値を上回っている場合にはスイッチ１１ｂをアンプ１
１ａの出力端側に切り換えて切換増幅回路１１による映
像信号の増幅処理を行わない（Ｓ５）。そして、本実施
形態の動作が実施形態３と異なる点は、切換増幅回路１
１による増幅処理の有無を切り換えた後に再度制御安定
待ち時間のカウントを行い（Ｓ１）、上記動作を繰り返
す点にある。この結果、制御安定待ち時間よりも短くな
い比較的長い時間間隔（例えば、数十秒）で明るさ判別
回路８により被写体の明るさを判別して切換増幅回路１
１における増幅処理の有無を切り換えているため、切換
時に多少の映像の乱れは生じるものの、実際の被写体の
明るさに追従しながらも頻繁な増幅度の切換に起因する
ハンチング現象を防止することができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１の発明は、被写体の像を結像す
る光学レンズと、光学レンズを通った光を電荷に換えて
蓄積する撮像素子を具備し、撮像素子に蓄積された電荷
より被写体の像を映像信号に変換して出力する撮像回路
と、制御パルス信号を出力して撮像素子の電荷蓄積時間
を調節する電子シャッタ制御回路と、撮像回路から出力
される映像信号を増幅するとともに増幅後の映像信号レ
ベルに応じて増幅度を調整する自動ゲイン制御回路と、
自動ゲイン制御回路で増幅された映像信号を信号処理し
て所定の映像信号フォーマットに変換するとともに映像
信号の振幅が適正なレベルとなるように電子シャッタ制
御回路並びに自動ゲイン制御回路を制御する信号処理回
路と、電子シャッタ制御回路から出力される制御パルス
信号のパルス数に基づいて被写体の明るさを判別する明
るさ判別回路とを備え、明るさ判別回路での判別結果に
応じて映像信号を適正なレベルとしてなるので、電子シ
ャッタ制御回路から出力される制御パルス信号は被写体
の明るさに応じて変化するものであるから、別途明るさ
検出用の素子等を設けることなく、明るさ判別回路にて
制御パルス信号のパルス数をカウントすることで被写体
の明るさを判別することができ、そして、この判別結果
に応じて、例えば被写体照度が低い場合には照明負荷を
点灯させるなどして映像信号を適正なレベルとするた
め、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成によ
り撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレ
ベルとすることができるという効果がある。

【００４６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、自動ゲイン制御回路の前段に設けられ、明るさ判別
回路での判別結果に応じて映像信号が適正なレベルとな
るように映像信号を増幅する処理と増幅しない処理とが
切り換えられる切換増幅回路を備えたので、被写体照度
が低い場合には切換増幅回路が映像信号を増幅する処理
を行うことで映像信号を適正なレベルとし、被写体照度
が高い場合には切換増幅回路が映像信号を増幅しない処
理を行うことで過度の増幅によってＳ／Ｎ比が低下する
ことが無く、その結果、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく
且つ簡単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて
映像信号を適正なレベルとすることができるという効果
がある。

【００４７】請求項３は、請求項２の発明において、撮
像開始後の所定時間における明るさ判別回路での判別結
果に応じて切換増幅回路での処理を一方に固定するの
で、撮像開始直後には信号処理回路による電子シャッタ
制御回路並びに自動ゲイン制御回路の制御が安定せず、
明るさ判別回路での被写体の明るさの判別が正確でない
ために切換増幅回路の処理の切換が頻繁に行われて映像
が乱れる場合があるが、電子シャッタ制御回路並びに自
動ゲイン制御回路の制御が安定する所定時間での明るさ
判別回路の判別結果に応じて切換増幅回路の処理を一方
に固定することにより、頻繁な増幅度の切換に起因する
映像の乱れ（ハンチング現象）を防止することができる
という効果がある。

【００４８】請求項４は、請求項３の発明において、切
換増幅回路での処理が何れか一方に固定されるまでの間
だけ信号処理回路から外部への映像信号の出力を禁止す
る映像ミューティング回路を備えたので、切換増幅回路
の処理が何れか一方に固定されるまでの間は映像の乱れ
がモニタ装置等の外部機器に出力されず、品質の向上が
図れるという効果がある。

【００４９】請求項５は、請求項３の発明において、撮
像開始後の所定時間内における切換増幅回路の処理を映
像信号の増幅処理に固定するので、電子シャッタ制御回
路から制御パルス信号が出力される被写体の明るさが相
対的に低くなり、明るさ判別回路の判別結果に応じて切
換増幅回路の処理を切り換えることができる被写体の明
るさも低くすることができ、より暗いシーンにおいて切
換増幅回路に映像信号を増幅する処理を行わせることが
できるという効果がある。

【００５０】請求項６は、請求項２の発明において、所
定時間毎の明るさ判別回路の判別結果に応じて切換増幅
回路における処理の切換を行うので、撮像開始直後には
信号処理回路による電子シャッタ制御回路並びに自動ゲ
イン制御回路の制御が安定せず、明るさ判別回路での被
写体の明るさの判別が正確でないために切換増幅回路の
処理の切換が頻繁に行われて映像が乱れる場合がある
が、所定時間毎の明るさ判別回路の判別結果に応じて切
換増幅回路の処理を切り換えることにより、実際の被写
体の明るさに追従しながら頻繁な増幅度の切換に起因す
る映像の乱れ（ハンチング現象）を防止することができ
るという効果がある。

【００５１】請求項７は、請求項１〜６の何れかの発明
において、少なくとも電子シャッタ制御回路、自動ゲイ
ン制御回路並びに信号処理回路を１チップの半導体デバ
イスとして形成したので、小型化並びにコストダウンが
図れ、しかも明るさ判別回路では制御パルス信号により
被写体の明るさを判別しているため、被写体の明るさを
判別するための信号出力端子を別途半導体デバイスに設
ける必要がなく構成が簡素化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示すブロック図である。

【図２】実施形態２を示すブロック図である。

【図３】実施形態３の動作説明用のフローチャートであ
る。

【図４】実施形態４を示すブロック図である。

【図５】実施形態５の動作説明用のフローチャートであ
る。

【図６】実施形態６の動作説明用のフローチャートであ
る。

【図７】従来例を示すブロック図である。

【図８】同上の動作説明用の波形図である。

【図９】同上の動作説明用の波形図である。

【図１０】他の従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 光学レンズ ２ 撮像回路 ３ 電子シャッタ制御回路 ４ 自動ゲイン制御回路 ５ 信号処理回路 ６ 相関二重サンプリング回路 ７ 増幅回路 ８ 明るさ判別回路 ９ 照明負荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 雄三 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5C022 AA01 AB02 AB15 AB20 AC42 AC69

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の像を結像する光学レンズと、光
   学レンズを通った光を電荷に換えて蓄積する撮像素子を
   具備し、撮像素子に蓄積された電荷より被写体の像を映
   像信号に変換して出力する撮像回路と、制御パルス信号
   を出力して撮像素子の電荷蓄積時間を調節する電子シャ
   ッタ制御回路と、撮像回路から出力される映像信号を増
   幅するとともに増幅後の映像信号レベルに応じて増幅度
   を調整する自動ゲイン制御回路と、自動ゲイン制御回路
   で増幅された映像信号を信号処理して所定の映像信号フ
   ォーマットに変換するとともに映像信号の振幅が適正な
   レベルとなるように電子シャッタ制御回路並びに自動ゲ
   イン制御回路を制御する信号処理回路と、電子シャッタ
   制御回路から出力される制御パルス信号のパルス数に基
   づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回路とを備
   え、明るさ判別回路での判別結果に応じて映像信号を適
   正なレベルとしてなることを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 自動ゲイン制御回路の前段に設けられ、
   明るさ判別回路での判別結果に応じて映像信号が適正な
   レベルとなるように映像信号を増幅する処理と増幅しな
   い処理とが切り換えられる切換増幅回路を備えたことを
   特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 撮像開始後の所定時間における明るさ判
   別回路での判別結果に応じて切換増幅回路での処理を一
   方に固定することを特徴とする請求項２記載の撮像装
   置。
4. 【請求項４】 切換増幅回路での処理が何れか一方に固
   定されるまでの間だけ信号処理回路から外部への映像信
   号の出力を禁止する映像ミューティング回路を備えたこ
   とを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 撮像開始後の所定時間内における切換増
   幅回路の処理を映像信号の増幅処理に固定することを特
   徴とする請求項３記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 所定時間毎の明るさ判別回路の判別結果
   に応じて切換増幅回路における処理の切換を行うことを
   特徴とする請求項２記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 少なくとも電子シャッタ制御回路、自動
   ゲイン制御回路並びに信号処理回路を１チップの半導体
   デバイスとして形成したことを特徴とする請求項１〜６
   の何れかに記載の撮像装置。