JP3260747B2 - 電子的撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子的撮像装置、詳しくはCCD等の撮像素子
を用いて被写体像を電気信号に変換し、フロッピディス
ク等の記録媒体に記録する電子的撮像装置に関する。

［従来の技術］ 近年、ビデオムービにフィールドメモリを内蔵して、
通常のムービ撮影の合間に静止画を一画面だけ上記フィ
ールドメモリに記憶し、該メモリからムービテープに記
録するようにした、所謂スナップショット的な使い方が
行われ、実際にも商品化されている。ところで、一般に
ビデオムービを用いる場合、撮影しようとする被写体は
明るい場合もあれば暗い場合もありさまざまなので、被
写体輝度がばらついても、増幅段における映像信号に対
するゲインを変えて出力レベルを一定に保つようなAGC
回路が具備されている。

この種AGC回路は、後述するように、映像信号を前置
増幅するゲインコントロールアンプの出力の一部を検波
後、同アンプのゲインコントロール端子にネガティブフ
ィードバックすることにより、増幅出力レベルを略一定
に保っている。そこで、被写界が明るいと映像信号に対
するAGC回路のゲインが低く、被写界が暗いとゲインが
高く設定される。このゲインを高く設定した場合、当然
S/N比が劣化することになるが、何も写らないよりはま
しなのでこのような手段によっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、今後上述のようなスナップショット的に使
い方ができるビデオムービが普及し、動画撮影と静止画
撮影との共存が一般に受け入れられるようになると、被
写体が暗い場合にAGC回路をゲインアップして行われる
ムービ撮影中に、ストロボを照射して静止画の撮影を割
込ませたいという要求が出てくる。一般に、ストロボ光
を照射すれば被写体照度が明るくなるから、わざわざゲ
インを上げてS/N比を劣化させて撮影する必要は全くな
く、むしろゲインをある程度抑えてS/N比を改善し、画
質のよい静止画を記録したほうが好ましい。そこで、ス
トロボ光を照射して静止画を記録するときは、AGC回路
のゲインを所定の基準値まで下げて静止画を撮影するの
がよい。

このような観点から、特公平１−37072号に示されて
いる負帰還ループを用いたAGC回路を使用して撮像素子
からの出力の大小にかかわらず、信号処理，記録回路に
伝達せらる信号のレベルを常にほぼ一定に保つような撮
像装置において、フラッシュ等の閃光装置を用いた撮像
を行う際には撮像信号のゲインを所定に一定のゲインと
なるよう切換制御するようにした技術の利用が考えられ
る。この特公平１−37072号は、主として静止画撮影を
目的とした装置に関する技術であるため、その切換制御
については、具体的には、ストロボのメインコンデンサ
の充電完了に応動して切換制御している。

しかしながら、動画，静止画混在の撮影記録を目的と
するならば、以下のような点での問題点がある。即ち、
蓄積型の撮像素子を前提にすると、あるフィールド期間
に蓄積された画像情報を、次のフィールド期間で読出し
ているので、上記引例のようにストロボのメインコンデ
ンサの充電完了に応動してAGC回路のゲインを切換える
と、この切換時を含むフィールドの画像は、例えば上半
分が明るく下半分が暗いというように、切換時点の前後
で対象画像が乱れることになる。

また、ストロボ光を照射して静止画を撮影していると
き、つまり投光手段の投射光による撮像に対応した映像
信号に対する、AGC回路のゲインを所定の基準値に設定
した状態から、連続したムービ撮影に、つまり撮像素子
の出力に基づく映像信号に対するゲインを、該映像信号
のレベルに応じて自動的に制御する状態に、切換える
と、フィードバックループが形成されたAGC回路のゲイ
ンが安定するまで数秒程度の時間がかかるので、この間
のフィールドにおける連続したムービ画像が乱れること
になる。

この点は、撮影時のみではなく、撮像素子出力を用い
た、例えば撮影素子の出力を自動焦点検出信号として用
いたイメージャAFと呼称される測距手段においても全く
同じで、外界が暗い場合AGC回路での増幅度を上げてゲ
インアップしてAFし、次いで、ストロボ光を照射した静
止画撮影を挾んで、再度連続したムービ撮影のためのAF
を行う場合、映像出力が乱れるとAF動作に支障が出た
り、AF完了するまでに時間が長くかかったりする。

そこで本発明の目的は、上記問題点を解消し、連続し
た動画撮影中に、ストロボ光照射下における静止画撮影
のために、AGC回路のゲイン設定が切換わっても、安定
して連続した良好な画像が得られるような電子的撮像装
置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明による電子的撮像装置は、投光手段と、撮像素
子と、上記撮像素子の出力に基づく映像信号に対するゲ
インを常時は該映像信号のレベルに応じて自動的に制御
するAGC回路と、上記投光手段の投射光による撮像に対
応した上記映像信号に対しては上記AGC回路のゲインを
所定の基準値に設定するゲイン切換え回路と、を有する
電子的撮像装置であって、上記ゲイン切換え回路によっ
て上記AGC回路のゲインが上記基準値に設定されてより
後、上記AGC回路がその自動ゲイン制御動作状態に復帰
したときには、この復帰時点より上記AGC回路のゲイン
が安定するまでの映像信号が乱れる期間に亘って映像信
号の出力乃至記録を禁止するための禁止手段を具備した
ことを特徴とするものである。

また、本発明による他の電子的撮像装置は、投光手段
と、撮像素子と、上記撮像素子の出力に基づく映像信号
に対するゲインを常時は該映像信号のレベルに応じて自
動的に制御するAGC回路と、上記映像信号を保持し出力
する画像メモリと、上記投光手段の投射光による撮像に
対応した上記映像信号に対しては上記AGC回路のゲイン
を所定の基準値に設定するゲイン切換え回路と、を有す
る電子的撮像装置であって、上記ゲイン切換え回路によ
って上記AGC回路のゲインが上記基準値に設定されてよ
り後、上記AGC回路がその自動ゲイン制御動作状態に復
帰したときには、この復帰時点より上記AGC回路のゲイ
ンが安定するまでの映像信号が乱れる期間に亘って上記
画像メモリに保持された当該復帰時点以前の上記映像信
号を出力するように制御する制御手段を具備したことを
特徴とするものである。

［実 施 例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。第
１図は、本発明に関連した電子的撮像装置のブロック構
成図で、撮影レンズ１を透過した被写体光は、CCD等か
らなる撮像素子２の受光面上に結像される。この撮像素
子２は、ドライバを含む同期信号発生器（以下、SSGと
略記する）10からの同期信号により駆動制御され、素子
シャッタとして露光制御も行うようになっている。同素
子２で光電変換された映像信号は、S/H（サンプルホー
ルド）回路3a,GCA（ゲイン・コントロール・アンプリフ
ァイヤ）3bからなるプリプロセス回路３に供給されて前
置増幅される。このGCA3bは、後述するように、ストロ
ボ光照射下での静止画撮影時を除く常時は、その出力信
号レベルが一定になるように、映像信号に対するゲイン
を自動的に制御している。

プリプロセス回路３の出力は、A/Dコンバータ４でデ
ィジタル信号に変換されて、画像メモリ５を介してメイ
ンプロセス回路６に供給される。このメインプロセス回
路６では、電子スチルカメラやビデオカメラで通常行わ
れる色分離，ガンマ補正，ペデスタル付加，アパーチャ
補正等が行われる。同プロセス回路６の出力は、記録系
に供給されて被写体像の記録動作が行われるが、例えば
VTR等のアナログ記録系の場合は、D/Aコンバータ13を介
して行われる。

ゲイン切換回路を形成するアナログスイッチ９が端子
Ａ側に位置していると、上記プリプロセス回路３の出力
の一部は、撮像素子２の出力に基づく映像信号に対する
ゲインを、該映像信号のレベルに応じて自動的に制御す
るAGC回路を形成する検波回路7,S/H回路8,アナログスイ
ッチ９を介してGCA3bのゲインコントロール端子G/Cにフ
ィードバックされ、これによってAGC回路によるネガテ
ィブフィードバック制御が行われる。この場合、LPF,反
転増幅器等からなる上記検波回路７の反転増幅器によっ
て、GCA3bの出力信号が極性反転されてG/C端子に印加さ
れることにより、被写体輝度の如何に拘らずGCA出力が
一定に保たれる。

一方、投光手段の投射光による撮像つまり静止画撮影
時には、上記アナログスイッチ９が端子Ｂ側に切換えら
れ、分圧用抵抗17a,17b,…,17eで基準電圧V_refを分圧し
て得られた電圧V₁,V₂,…,V₄を、切換えスイッチ11で選
択し、GCA3bのゲインコントロール端子G/Cに印加する。
これによってGCA3bのゲインを所定の基準値に設定して
いる。この場合、ストロボ撮影の目的に応じて回路系の
ゲインを切換えるようにしている。なお、12はイメージ
ャAF回路で、GCA出力により映像信号のコントラスト解
析によるAF制御をする際に用いられる。

符号14は、上記各回路の動作をシーケンスコントロー
ルするシステムコントローラで、このカメラ全体のタイ
ミング制御を行っている。また、このシステムコントロ
ーラ14は、ストロボ装置15と測光回路16とによる閃光発
光動作の制御も司どるようになっている。この場合シス
テムコントローラ14を介さずに、測光回路16よりストロ
ボ装置15を直接ハード的に制御するようにしてもよいこ
と勿論である。

このように構成された本例の動作を、第２図のタイム
チャートにより説明する。第２図（Ａ）は垂直同期信号
V_sycの波形を、第２図（Ｂ）はストロボのチャージ信号
を、それぞれ示している。そして、上記垂直同期信号V
_sycに同期して、比較的暗い場所でのムービ撮影（以
下、通常撮影と呼称する）、つまりAGC回路でゲインア
ップし、連続したムービ撮影が行われているとする。

時刻t₁にて、ストロボのメインコンデンサが充電され
ストロボ発光が可能になると、チャージ信号が“L"→
“H"になる。従来例を示す前記特公平１−37072号で
は、この時刻t₁にて、AGC回路のゲインがAGCループによ
るゲインから、所定の固定ゲインに切換わっていた。し
かしながら、前述のように、この時刻t₁では未だ通常撮
影中なので、上記特公平１−37072号のように、垂直同
期信号V_sycと関係なく、メインコンデンサへの充電完了
のみでゲイン切換えすると、そのフィールドにおける画
像を記録した場合、画面の上側が明るく、下側が暗い画
像になってしまう。そこで、本発明では、この時刻t₁で
はAGC回路のゲイン切換えを未だ行わず、後述する時刻t
₃まで待つ。

第２図（Ｃ）に示すように、時刻t₂で撮影者によりト
リガ釦が操作されて、あるいはシステムコントローラ14
の所定の手続きに従ってトリガ信号が入力されると、こ
の時刻t₂に続いて最初に印加される垂直同期信号V_syc3
に同期した時刻t₃で、第２図（Ｄ）に示すように、予め
設定されたシャッタ時間t₄だけシャッタが開かれる。と
共に、第２図（Ｅ）に示すように、ストロボ装置15（第
１図参照）からストロボ発光が開始され、上記測光回路
16で決定される時間t₅が経過するまでストロボ発光が継
続される。

このようなタイミングでストロボ発光されると、これ
により得られる静止画像の情報が、時刻t₇,t₈で規定さ
れる次フィールド期間に出力されることになる。そこ
で、このフィールド期間に先立つ次の垂直同期信号V
_syc4の直前の時刻t₆で、S/H回路８（第１図参照）をス
ルーからホールドに切換えることによって、その時点に
おけるAGC回路の制御情報に相当する検波回路７の出力
をホールドする。そして、時刻t₇で垂直同期信号V_syc4
に同期してアナログスイッチ９が端子Ａから端子Ｂに切
換わり、これによってそれまでのAGCループによるゲイ
ンアップ状態から、ストロボ発光に対応した固定ゲイン
状態に切換えられる。この期間、固定のゲイン状態に保
たれたアナログスイッチ９は、次の時刻t₈における垂直
同期信号V_syc5に同期して端子Ａ側に戻り、以前のAGCル
ープによるゲインアップ状態に戻る。上記では、フィー
ルド蓄積のイメージャを前提にしているので、この期間
を１フィールド期間としたが、フレーム対応のイメージ
ャの場合にはその期間が延長されることは当然である。
このようにして時刻t₈でアナログスイッチ９が端子Ａ側
に戻ると、その直後にS/H回路８がホールドからスルー
に戻される。

以上をAGC回路のゲインという点から見ると、GCA3bの
ゲインコントロール端子G/Cに印加されるゲインコント
ロール電圧を切換えるアナログスイッチ９の切換えタイ
ミングを挾んで、その期間をマスクするようにS/H回路
８が働くので、結局その両側のフィールドが連続され、
映像信号の乱れは起らない。従って、次のフィールドか
ら直ちに、あたかもこのストロボ撮影がなかったかの如
き、安定したゲインアップ状態での映像が得られること
になる。なお、AGC回路のゲインが切換わるということ
は、当然、絞り，シャッタ，ストロボ等、露出制御に関
する各機能を組合せたプログラムのコントロールが、こ
の時点で、それぞれの所定のゲインに対応したものに切
換わることである。

以上のように構成することで連続的なムービ撮影の中
にストロボ光照射下における静止画撮影を挿入しても、
それぞれの撮像ゲインはそれぞれの目的に応じた適正値
に設定され、S/H回路により適当にタイミング処理され
るので、映像出力の乱れを一切生じない。

この場合、連続的なムービ撮影の最後に、ストロボ光
照射下における静止画撮影を行って全撮影を終了する場
合には、上記第２図における時刻t₇までの前半部での切
換動作のみが必要で、時刻t₈以降の後半部での切換動作
は不要となる。これとは逆に、最初の一枚だけストロボ
光照射下で静止画像を撮影し、その後連続的なムービ撮
影を行う場合には、前半部での切換動作は不要で、後半
部での切換動作のみ必要とする。つまり、上記第２図に
おける前半部と後半部の動作は、それぞれ切離して行う
こともでき、あるいは、この第１実施例のように組合わ
せて使用することもできる。

次に、第１実施例の説明を行う。この第１実施例で
は、基本的には上記第１図と同じ構成であるが、この中
のS/H回路８を特に用いずに、あるいはS/H回路がスルー
のまゝでホールドせずに、撮影装置としての対応で実質
的に同じ効果を得ようとするものである。即ち、連続し
てムービ画像を撮影中にストロボ光照射下での静止画撮
影を一枚入れるので、映像信号の乱れは必然的に生じる
が、この映像信号が乱れる期間中は、該信号をカットし
て映像信号の出力乃至記録を禁止し、これにより、映像
信号を再生したときには問題を生じないようにしたもの
である。そこで、上記第２図のタイムチャートにおける
時刻t₈の次に記録中断指令もしくはメモリへの書込み停
止指令が付加された第３図のタイムチャートに基づいて
この第１実施例を説明する。

連続したムービ画像を撮影中に、ストロボ光による静
止画撮影に移行すると、上述のようにゲイン切換回路で
あるアナログスイッチ９の端子Ａ側からＢ側への切換に
より、GCA3bのゲインが基準値に設定される。次に、静
止画から連続したムービ撮影に移行すると、GCA3bがそ
の自動ゲイン制御動作状態に復帰するが、このときS/H
回路がないので、映像信号に乱れを生じる。そこで、自
動ゲイン制御動作状態に復帰する時刻t₈より所定時間t₉
の間記録を中断する指令を発する。この中断指令は、例
えばVTRであれば、図示しない記録系中の記録アンプの
出力電流を停止する等により記録信号を停止して、なお
且つ、テープ走行も停止してしまう。そして映像信号の
乱れが解消して安定した時点で記録を再開するようにす
る。すると、この所定時間t₉の間は記録することができ
ないわけだが、乱れた映像信号が記録されなくなり、映
像を再生したときには、その部分だけがカットされた連
続的な良好な映像が得られることになる。以上が第１実
施例の説明である。

次に本発明の第２実施例を示す電子的撮像装置を説明
する。この第２実施例が上記第１実施例と異なる点は、
S/H回路を有しないGCA3bにて、ストロボ光による静止画
撮影から連続したムービ撮影に戻った際、GCA3bのゲイ
ンが基準値に設定された状態から自動ゲイン制御状態に
復帰したときに生じる映像信号の乱れを防ぐため、上記
第１実施例における記録中断指令に代えて、メモリへの
書込み停止指令を発するようにした点にある。

第１図に戻って、プリプロセス回路３で前置増幅され
た映像信号は、A/Dコンバータ４でディジタル信号に変
換され、画像メモリ５にメモリされている。この場合、
上述した例では、この画像メモリ５は必ずしも必須では
なく、該メモリ５に１フィールドずつの画像情報を書き
込みながら読み出す、いわばスルーで使用していた。こ
れに対し、この第２実施例では、上記第２図における時
刻t₇で上記画像メモリ５に書込まれた映像信号を上記時
刻t₈より、第３図に示す所定の時間t₉の間、繰返して読
み出すようにしている。これにより、画像を再生したと
きの違和感がなくなることになる。

ところで、この第２実施例にやや類似した考えが、例
えば実開昭63−142963号に開示されている。これは、ス
トロボを間欠的に発光させながら、ビデオカメラで撮像
する場合に適用可能な技術手段で、ストロボ発光時に１
画面分の画像情報を記憶手段に記憶し、次のストロボ発
光時までの間は、該記憶手段に格納された画像情報を繰
返し読み出すようにしている。これに対し、本発明の電
子的撮像装置は、連続したムービ撮影の間に１コマ分の
ストロボ発光下における静止画撮影を介在させた場合
に、このストロボ光照射下での静止画撮影の前後におけ
る映像信号が乱れる期間だけメモリ画像を読出し、以後
AGCによるゲインアップ状態における安定した画像情報
が続いて出力されるという効果が、本実施例から得られ
ることになる。

上述の各実施例では、比較的暗い場所でストロボ光を
照射せずAGCのゲインアップによりムービ撮影している
間に、ストロボ光を照射して行われる静止画撮影を介挿
する場合の、映像信号の乱れによる再生画面への悪影響
を解消しようとするものであるが、本発明の思想はこれ
のみに限定されるものでなく、例えばフィードバックル
ープによりコントロールされているような状態と所定の
値とに瞬時に切換える必要がある場合には、同じように
効果を有する。即ち、ビデオカメラにおいて素子シャッ
タを用いて高速現象を止めて観測する際、被写体が光量
不足のため、低速シャッタを用いれば光量的には充分で
あるが、高速シャッタでは光量不足に陥る場合がある。
このような場合、高速シャッタをどうしても使いたいと
きには、画質の劣化を覚悟の上で、AGCによるゲインア
ップを行って高速シャッタと組合せざるを得ないが、こ
の場合、いくつかの画面のうちの一つは、高画質の画面
を得たい場合がある。このような場合には、使いたいシ
ャッタ条件に応じてゲイン切換回路を操作し、高速シャ
ッタ時はAGCによるゲインアップを行い、一方、低速シ
ャッタで高画質の画面を得たい場合はAGC回路のゲイン
を所定の基準値に設定するようにする。

同じような例として、高速の被写体を止めるという目
的ではなく、同じシャッタスピードを使いながら、被写
界深度のコントロールを行いたいという目的で、絞りを
動かしたい場合がある。このときにも、同様に、ゲイン
の切換を行い、ある程度深い被写界深度を得るために、
レンズの絞りを絞って撮影し、AGC回路によるゲインア
ップ動作を用いる。その中で瞬間的にS/N比のよい画像
を得たい場合には、絞りを開いて、AGC回路のゲインを
所定の基準値に設定する。

また、EVF（電子ビューファインダ）を使用した電子
スチルカメラにおけるストロボ撮影モードでも、常時は
映像信号のレベルに応じて自動的にゲインコントロール
するAGC回路のゲインアップ動作により、一方ストロボ
光投射時はゲイン切換え回路を切換えてAGC回路のゲイ
ンを所定の基準値に設定するような、上記情報が適用可
能である。

以上述べたように本実施例によれば、暗い場所でAGC
コントロールをゲインアップして連続画像出力を得てい
るときに、ストロボ等を用いて１コマ分の静止画を得た
い場合に、連続性を損うことなく行え、且つ常に良好な
画像が得られる。また、イメージャAFの場合にも、同ス
トロボを用いた撮影後も良好なAF動作が得られる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、連続した動画撮影
中に、ストロボ光照射下における静止画撮影のために、
AGC回路のゲイン設定が切換わることがあっても、安定
して連続した良好な画像が得られるという顕著な効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に関連した電子的撮像装置のブロック
構成図、 第２図は、上記第１図における各部動作のタイムチャー
ト、 第３図は、本発明の第1,第２実施例における記録中断指
令、またはメモリへの書込み停止指令のタイムチャート
である。 ２……撮像素子 ５……画像メモリ ７……検波回路（AGC回路） ８……S/H回路（AGC回路） ９……アナログスイッチ（AGC回路，ゲイン切換回路） 15……ストロボ装置（投光手段）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投光手段と、撮像素子と、上記撮像素子の
   出力に基づく映像信号に対するゲインを常時は該映像信
   号のレベルに応じて自動的に制御するAGC回路と、 上記投光手段の投射光による撮像に対応した上記映像信
   号に対しては上記AGC回路のゲインを所定の基準値に設
   定するゲイン切換え回路と、を有する電子的撮像装置で
   あって、 上記ゲイン切換え回路によって上記AGC回路のゲインが
   上記基準値に設定されてより後、上記AGC回路がその自
   動ゲイン制御動作状態に復帰したときには、この復帰時
   点より上記AGC回路のゲインが安定するまでの映像信号
   が乱れる期間に亘って映像信号の出力乃至記録を禁止す
   るための禁止手段を具備したことを特徴とする電子的撮
   像装置。
2. 【請求項２】投光手段と、撮像素子と、上記撮像素子の
   出力に基づく映像信号に対するゲインを常時は該映像信
   号のレベルに応じて自動的に制御するAGC回路と、 上記映像信号を保持し出力する画像メモリと、 上記投光手段の投射光による撮像に対応した上記映像信
   号に対しては上記AGC回路のゲインを所定の基準値に設
   定するゲイン切換え回路と、を有する電子的撮像装置で
   あって、 上記ゲイン切換え回路によって上記AGC回路のゲインが
   上記基準値に設定されてより後、上記AGC回路がその自
   動ゲイン制御動作状態に復帰したときには、この復帰時
   点より上記AGC回路のゲインが安定するまでの映像信号
   が乱れる期間に亘って上記画像メモリに保持された当該
   復帰時点以前の上記映像信号を出力するように制御する
   制御手段を具備したことを特徴とする電子的撮像装置。