JPH0730803A - 露光制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体の明るさが低照度の時に発生する露光
量の低下を防止すると共に、自然な露光制御を可能とす
る。 【構成】 位相積分回路１２から供給されるゲイン値
は、制御量演算回路１３に供給される。制御量演算回路
１３は、比較器１０１、スレショルド設定回路１０２、
アイリス制御ＲＯＭ１０３、シャッタ制御ＲＯＭ１０４
及びＡＧＣアンプ制御ＲＯＭ１０５からなる。比較器１
０１から供給された信号に基づいたゲイン値がアイリス
制御ＲＯＭ１０３からアイリス駆動回路１４に、シャッ
タ制御ＲＯＭ１０４からシャッタ駆動回路１５に、ＡＧ
Ｃアンプ制御ＲＯＭ１０５からＤ／Ａ変換器１６にそれ
ぞれ供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばビデオカメラ
の露光制御に用いられて好適な露光制御方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラで被写体を撮影している時
に、手振れが発生した場合、その手振れを検出して補正
する手振れ補正機能の付いたビデオカメラ、即ち、光電
変換素子であるＣＣＤ撮像素子の出力信号のうち、画像
として取りだす部分を手振れ量に応じて随時変化させる
方式による画像処理型の手振れ補正機能を搭載したビデ
オカメラが実用化されている。なお、上述のＣＣＤ撮像
素子は、例えばＰＡＬ方式のものが使用され、これによ
り撮像された信号に対して手振れ補正が行われた後にＮ
ＴＳＣ方式の画像信号が出力されるようになっている。

【０００３】このようなビデオカメラでは、その手振れ
補正の効果を十分に引き出すためにＣＣＤ撮像素子に結
像する被写体の動体解像度を向上させる必要がある。そ
のために、ＣＣＤ撮像素子の電子シャッタ速度を標準速
度（ＮＴＳＣ方式で１／６０秒、ＰＡＬ方式で１／５０
秒）より速い速度に設定することで被写体の動体解像度
を向上させている。一般的には、この電子シャッタの速
度を蛍光燈下において撮影する場合に発生するフリッカ
現象を防ぐことを考慮し、電子シャッタ速度は、ＮＴＳ
Ｃ方式では１／１００秒に、また、ＰＡＬ方式では１／
１２０秒に設定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなビデオカ
メラにおいて、手振れ補正機能の動作状態では、被写体
の明るさには関係なく電子シャッタ速度が１／１００
秒、または１／１２０秒に設定されてしまう。このた
め、露光量としてはＮＴＳＣ方式では約−４．５ｄＢ、
ＰＡＬ方式では−７．６ｄＢだけ常に損失してしまう。
結果的に、この露光量の損失分によりビデオカメラの最
低被写体照度が高くなってしまい、動作保証照度範囲と
いう点で性能が低下してしまっている。

【０００５】従って、この発明の目的は、手振れ補正を
かけた場合でも、最低被写体照度範囲が狭まることを防
止できると共に、自然な露光制御を可能とする露光制御
方法及び装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかわるこの
発明は、撮像画面を手振れ量に応じて移動するような画
像処理型手振れ補正機能付きビデオカメラの露光制御方
法において、手振れ補正機能動作時に、被写体照度を示
す第１の範囲では、アイリスのゲインでビデオカメラの
ゲインが制御され、被写体照度を示す第２の範囲では、
ＡＧＣのゲインでビデオカメラのゲインが制御され、被
写体照度を示す第３の範囲では、シャッタのゲインでビ
デオカメラのゲインが制御されることを特徴とする露光
制御方法である。

【０００７】請求項２にかかわるこの発明は、撮像画面
を手振れ量に応じて移動するような画像処理型手振れ補
正機能付きビデオカメラの露光制御装置において、アイ
リスのゲインを設定するアイリス制御手段と、ＡＧＣア
ンプのゲインを設定するＡＧＣアンプ制御手段と、電子
シャッタのゲインを設定するシャッタ制御手段とからな
り、手振れ補正機能動作時に、被写体照度を示す第１の
範囲では、アイリス制御手段によりビデオカメラのゲイ
ンが制御され、被写体照度を示す第２の範囲では、ＡＧ
Ｃアンプ制御手段によりビデオカメラのゲインが制御さ
れ、被写体照度を示す第３の範囲では、シャッタ制御手
段によりビデオカメラのゲインが制御されることを特徴
とする露光制御装置である。

【０００８】

【作用】アイリス制御ＲＯＭ、ＡＧＣアンプ制御ＲＯＭ
及び電子シャッタ制御ＲＯＭには、複数のゲイン値が設
定されている。これらのゲイン値は、位相積分回路１２
からの出力信号に対応してアイリス、電子シャッタ及び
ＡＧＣアンプにそれぞれ供給される。これにより、アイ
リスの開閉度、ＡＧＣアンプゲイン及び電子シャッタ速
度がそれぞれ制御される。

【０００９】

【実施例】以下、この発明による露光制御装置が適用さ
れたビデオカメラの一実施例について図面を参照して説
明する。図１には、この発明による露光制御装置が適用
されたビデオカメラのブロック図である。なお、所望に
より撮像信号に対して手振れ補正をかけられるようにな
っている。図１において、レンズ１を介された被写体像
は、アイリス２を介してＣＣＤ撮像素子３の受光面に結
像される。なお、アイリス２の開閉はアイリス駆動回路
１４により制御される。ＣＣＤ撮像素子３には電子シャ
ッタが設けられており、この電子シャッタの速度は、シ
ャッタ駆動回路１５により設定される。ＣＣＤ撮像素子
３の出力はＡＧＣアンプ４に供給される。ＡＧＣアンプ
４のゲインは、Ｄ／Ａコンバータ１５の出力に応じて設
定される。

【００１０】ＡＧＣアンプ４の出力はＡ／Ｄコンバータ
５に供給される。このＡ／Ｄコンバータ５では、撮像信
号がディジタル信号とされる。このディジタル撮像信号
は、信号処理回路６に供給されると共に、検波回路７に
供給される。信号処理回路６では、ガンマ補正等の所定
の信号処理が行われた後、ビデオ信号として出力され
る。一方、検波回路７で検波された信号は、コンパレー
タ８に供給される。コンパレータ８には、露光基準レベ
ル信号設定回路９から露光基準レベル信号が供給されて
おり、検波回路７からの撮像信号と露光基準レベル信号
との比較が行われる。

【００１１】コンパレータ８の出力が正規化演算回路１
０に供給される。正規化演算回路１０にも露光基準レベ
ル信号設定回路９から露光基準レベル信号が供給され
る。正規化演算回路１０では、コンパレータ８からの出
力信号が露光基準レベル信号に対して何倍か、または何
分の一であるかが演算され、その演算値がゲイン値とし
て出力される。例えば、コンパレータ８からの出力信号
が露光基準レベル信号に対して２倍であれば、＋６ｄ
Ｂ、１／２倍であれば−６ｄＢ、また、同等であれば０
ｄＢの信号が正規化演算回路１０から出力される。正規
化演算回路１０のゲイン値が時定数計算回路１１に供給
される。時定数計算回路１１では、正規化演算回路１０
から出力されるゲイン値が１／Ｋ倍（Ｋは定数）され
る。これにより、露光制御系全体の時定数が設定され
る。

【００１２】時定数計算回路１１の出力は、位相積分器
１２に供給されて積分される。位相積分回路１２におい
て、積分されたゲイン値は、被写体の明るさが明るいほ
ど、即ち、被写体の撮像信号が大きいほど大きい値を示
す。位相積分回路１２の出力は、制御量演算回路１３に
供給される。制御量演算回路１３では、ゲイン値に応じ
たアイリス２の制御量（アイリスゲイン）、ＡＧＣアン
プ４の制御量（ＡＧＣアンプゲイン）、電子シャッタの
制御速度（電子シャッタのゲイン）が演算される。演算
されたそれぞれの制御量は、アイリス駆動回路１４、電
子シャッタ駆動回路１５及びＤ／Ａコンバータ１６に供
給される。

【００１３】上述のビデオカメラで被写体を撮像する時
に、手振れ補正機能が適用されると、Ｖセンサ１７によ
り垂直方向の手振れが検出される。Ｖセンサ１７の出力
信号は、演算回路１８に供給され、Ｖ方向に対する補正
量が演算される。演算回路１８は、ＣＣＤ駆動回路１９
に接続されており、演算回路１８からの補正量に基づい
た駆動信号がＣＣＤ駆動回路１９からＣＣＤ撮像素子３
に供給される。これにより、Ｖ方向の手振れ補正が行わ
れる。また、Ｈセンサ２０により水平方向の手振れが検
出される。Ｈセンサ２０の出力信号は、演算回路２１に
供給され、Ｈ方向に対する補正量が演算される。演算回
路２１は、信号処理回路６に接続されており、演算回路
２１から出力される補正量に基づいて、信号処理回路６
に供給された撮像信号のＨ方向に対して手振れ補正がか
けられる。

【００１４】図２には、位相積分回路１２のブロック図
が示される。図２において、位相積分回路１２は、加算
回路２２及びサンプル遅延回路２３からなる。時定数計
算回路１１から出力された信号（以下、Ｘとする）が位
相積分回路１２に入力されると、その出力（以下、Ｙと
する）は、入力信号の積分値として出力される。なお、
位相積分回路１２の特性は、以下の式により示される。

【００１５】Ｙ＝（Ｘ×１）／（１−Ｚ^-1）

【００１６】図３には、制御量演算回路１３の入力、即
ち、位相積分回路１２の出力値と、制御量演算回路１３
の出力、即ち、アイリス２の開閉制御量（ゲイン）、Ａ
ＧＣアンプ４の制御量（ゲイン）、電子シャッタの速度
制御量（ゲイン）の関係を示す。なお、図３において、
横軸は、位相積分回路１２の出力の大きさ、つまり、被
写体の明るさを示す。また、縦軸は、ビデオカメラの制
御しうるゲイン、即ち、アイリス２のゲイン、ＡＧＣア
ンプ４のゲイン及び電子シャッタのゲインを加算した値
を示す。

【００１７】ここで、アイリス２のゲインはアイリス２
の開口径を示す。換言すれば、アイリス２の開口径が最
大（アイリス開放）時に最大ゲイン（０ｄＢ）、また、
最小（アイリス遮蔽）時に最小ゲイン（−∞ｄＢ）とな
る。また、電子シャッタのゲインはシャッタ速度を示
し、ＮＴＳＣ方式の場合は１／６０秒、ＰＡＬ方式の場
合は１／５０秒をそれぞれ最大ゲイン（０ｄＢ）とし、
シャッタ速度が速くなるに従ってゲインが小さくなって
いくものとする。

【００１８】図３において、被写体の明るさが範囲
（Ａ）であれば、露光量はアイリス２の開口径のみによ
って制御される。このときＡＧＣアンプ４及び電子シャ
ッタのゲインは最小ゲインに設定されている。また、被
写体の明るさが範囲（Ｂ）の場合には、露光量はＡＧＣ
アンプ４のゲインによって制御され、この時、アイリス
２のゲインは最大であり、電子シャッタのゲインは最小
である。さらに、被写体の明るさが範囲（Ｃ）である場
合は、露光量は電子シャッタのゲイン、即ち、シャッタ
速度のみによって制御される。このときアイリス２のゲ
イン及びＡＧＣアンプ４のゲインは最大に設定されてい
る。

【００１９】図３からも明らかなように、この発明で
は、位相積分回路１２の最大出力から最小出力までの全
範囲において、露光制御をすることができる。

【００２０】図４には、手振れ補正機能動作を有するビ
デオカメラの通常の露光制御範囲と制御ゲインとの関係
を示す図である。なお、図４に用いられる横軸及び縦軸
は、図３で説明したものと同様のものを示す。また、範
囲（Ａ）及び（Ｂ）では、図３において説明した動作と
同様の動作がなされる。図４に示される範囲（Ｃ）にお
いては、電子シャッタの速度はＮＴＳＣ方式では１／１
００秒、ＰＡＬ方式では１／１２０秒に常に固定されて
いる。このため、範囲（Ａ）及び（Ｂ）のみでしか露光
制御をすることができなく、被写体の明るさが範囲
（Ｃ）内にある明るさの場合、ビデオカメラは被写体に
対する露光制御をすることができない。つまり、このよ
うな特性を有するビデオカメラでは、露光制御可能な範
囲が電子シャッタのゲイン分だけ狭くなってしまってお
り、結果として最低被写体照度を高くしてしまってい
る。

【００２１】これに対し、この発明では、被写体の明る
さが範囲（Ｃ）内では電子シャッタの速度がＮＴＳＣ方
式では１／６０秒から１／１００秒の範囲で、またＰＡ
Ｌ方式では１／５０秒から１／１２０秒の範囲で変化可
能である。従って、被写体の最小の明るさから最大の明
るさまでの範囲で露光制御することができるため、ビデ
オカメラの露光制御範囲を最大限に活かし、最低被写体
照度を高くしてしまうことがない。また、範囲（Ａ）及
び（Ｂ）において、電子シャッタによる手振れ補正機能
の動体解像度を向上させる効果という点については、上
述のように、通常の特性を有するビデオカメラと同等の
性能を確保することができる。

【００２２】図５には、制御量演算回路１３の詳細なブ
ロック図が示される。位相積分回路１２で積分されたゲ
イン値は、比較器１０１に供給される。比較器１０１に
は、予め、供給されるゲイン値を、アイリス２の開閉制
御量（アイリス２のゲイン）、電子シャッタの速度制御
量（電子シャッタのゲイン）、ＡＧＣアンプ４の制御利
得（ＡＧＣアンプ４のゲイン）に分配するための各スレ
ショルド値がスレショルド設定回路１０２によって設定
される。

【００２３】比較器１０１に入力されたゲイン値は、こ
れらのスレショルド設定値によって各制御ゲインに分配
され、アイリス２のゲインはアイリス制御ＲＯＭ１０３
に、電子シャッタのゲインは電子シャッタ制御ＲＯＭ１
０４に、ＡＧＣアンプ４のゲインはＡＧＣアンプ制御Ｒ
ＯＭ１０５にそれぞれ供給される。これらの制御ＲＯＭ
の入力ゲインと出力との関係が図６に示される。各制御
ＲＯＭには、入力ゲイン値の大きさに応じたアイリス２
の開口径、ＡＧＣアンプ４のゲイン及び電子シャッタの
速度（ゲイン）が貯えられており、アイリス制御ＲＯＭ
１０３の出力がアイリス駆動回路１４に、電子シャッタ
制御ＲＯＭ１０４の出力が電子シャッタ駆動回路１５
に、また、ＡＧＣアンプ制御ＲＯＭ１０５の出力がＡＧ
Ｃアンプ４を制御するためのＤ／Ａコンバータ１６にそ
れぞれ供給される。ここで、図６に示すＡＧＣアンプ４
の最小ゲインは、例えば−３０ｄＢに設定される。

【００２４】図７及び図８には、図３の範囲（Ｃ）にお
ける電子シャッタ速度とそのゲインとの関係が示され
る。図７には、ＮＴＳＣ方式におけるシャッタ速度とそ
れに対応するゲインとの関係が示される。図７からもわ
かるように、遅いシャッタ速度（例えば１／６１秒）の
時には、そのゲインは−０．１４とされる。一方、速い
シャッタ速度（例えば１／１００秒）の時には、そのゲ
インは−４．４４とされる。

【００２５】また、図８には、ＰＡＬ方式におけるシャ
ッタ速度とそれに対応するゲインとの関係が示される。
図８からもわかるように、遅いシャッタ速度（例えば１
／５１秒）の時には、そのゲインは−０．１７とされ
る。一方、速いシャッタ速度（例えば１／１２０秒）の
時には、そのゲインは−７．６０とされる。

【００２６】図７及び図８に示されるように、範囲
（Ｃ）において、このように細かく電子シャッタのゲイ
ンを設定することにより、被写体の明るさに対して最適
なシャッタ速度を用いることができる。なお、図７及び
図８に示されるシャッタ速度とそのゲインとの関係は一
例であり、シャッタ制御ＲＯＭ１０４のデータを書き換
えることにより、種々のシャッタゲインを設定すること
ができる。

【００２７】

【発明の効果】この発明に依れば、画像処理型の手振れ
補正機能の動作状態において、ＣＣＤ撮像素子が動作す
る電子シャッタの速度を、ＮＴＳＣ方式では１／１００
秒から１／６０秒までの間で、また、ＰＡＬ方式では１
／１２０秒から１／５０秒までの間で被写体の明るさに
応じて適当に変化させることにより、ビデオカメラの動
作保証範囲を低照度において損なうことを防ぐことが可
能になるとともに、手振れ補正機能に必要な動体解像度
を従来方式と同じ被写体照度範囲で確保することができ
る。また、電子シャッタの速度を細かく変化させること
により、速度変化による画質への影響を防ぐと共に、電
子シャッタ速度の制御時定数を、アイリスの開口径、ま
たはＡＧＣアンプのゲインを制御する時定数と同じにす
ることで自然な露光制御を行なえるようにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による露光制御装置が適用されたビデ
オカメラのブロック図である。

【図２】位相積分回路の詳細を示すブロック図である。

【図３】位相積分回路の出力値と制御量演算回路の出力
値との関係を示す図である。

【図４】手振れ補正機能動作を有するビデオカメラの通
常の露光制御範囲と制御ゲインとの関係を示す図であ
る。

【図５】制御量演算回路の詳細なブロック図である。

【図６】制御ＲＯＭの入力ゲインとその出力との関係を
示す図である。

【図７】ＮＴＳＣ方式におけるシャッタ速度とそれに対
応するゲインとの関係を示す図である。

【図８】ＰＡＬ方式におけるシャッタ速度とそれに対応
するゲインとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１３ 制御量演算回路 １０ 正規化演算回路 １０３ アイリス制御制御ＲＯＭ １０４ 電子シャッタ制御ＲＯＭ １０５ ＡＧＣアンプ制御ＲＯＭ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像画面を手振れ量に応じて移動するよ
   うな画像処理型手振れ補正機能付きビデオカメラの露光
   制御方法において、 手振れ補正機能動作時に、被写体照度を示す第１の範囲
   では、アイリスのゲインでビデオカメラのゲインが制御
   され、 被写体照度を示す第２の範囲では、ＡＧＣアンプのゲイ
   ンで上記ビデオカメラのゲインが制御され、 被写体照度を示す第３の範囲では、シャッタのゲインで
   上記ビデオカメラのゲインが制御されることを特徴とす
   る露光制御方法。
2. 【請求項２】 撮像画面を手振れ量に応じて移動するよ
   うな画像処理型手振れ補正機能付きビデオカメラの露光
   制御装置において、 アイリスのゲインを設定するアイリス制御手段と、 ＡＧＣアンプのゲインを設定するＡＧＣアンプ制御手段
   と、 電子シャッタのゲインを設定するシャッタ制御手段とか
   らなり、 手振れ補正機能動作時に、被写体照度を示す第１の範囲
   では、アイリス制御手段によりビデオカメラのゲインが
   制御され、 被写体照度を示す第２の範囲では、ＡＧＣアンプ制御手
   段により上記ビデオカメラのゲインが制御され、 被写体照度を示す第３の範囲では、シャッタ制御手段に
   より上記ビデオカメラのゲインが制御されることを特徴
   とする露光制御装置。
3. 【請求項３】 上記第３の範囲では、上記シャッタのゲ
   インが上記シャッタの速度に対応して設定されることを
   特徴とする露光制御方法。