JPH08251476A

JPH08251476A - 電子露光制御装置

Info

Publication number: JPH08251476A
Application number: JP7051435A
Authority: JP
Inventors: Toyoji Horikawa; 豊史堀川; Tetsuya Taki; 哲也滝
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-27
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JP3547203B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は固体撮像素子から出力される撮像信
号のダイナミックレンジが最大となるように露光制御す
る電子露光制御装置を提供する。【構成】固体撮像素子から出力される撮像信号を１サ
ンプリング期間遅延させる第１の遅延手段と、現時刻の
撮像信号を１サンプリング期間遅延した撮像信号との差
分を求める１次微分手段と、この差分信号を１フィール
ド期間積分する差分積分手段と、前記差分信号の積分出
力を１フィールド期間遅延する第２の遅延手段と、前フ
ィールド期間遅延した差分信号の積分値と現フィールド
期間の差分信号の積分値を比較する比較手段と、比較手
段の比較結果が前フィールド期間積分した差分信号の積
分値が現フィールド期間積分した差分信号の積分値より
大きくなった場合、露光制御の方向を逆にする露光制御
信号をフィールド信号に同期して固体撮像素子駆動部に
出力する露光制御手段とを備えた構成にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ（固体撮像素
子）エリアセンサを用いた電子スチルカメラ及びビデオ
カメラの電子露光制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子スチルカメラ及びビデオカメ
ラのアイリス制御方式として、光学系にシャッターを設
けた虹彩制御方式があるが、最近では直接ＣＣＤ（固体
撮像素子）に蓄積された電荷の掃き出しタイミング（電
荷蓄積時間）を制御することにより、電気的に露光量を
変化させる電子アイリス制御方式（電子露光制御、ＥＥ
制御）の技術が開発され、この電子アイリス制御方式の
技術が、特開平６−４６３０９号公報、特開平６−４６
３１１号公報、特開平６−６２３２４号公報などに開示
されている。

【０００３】特開平６−４６３０９号公報によれば、固
体撮像素子から出力されるデジタル輝度信号の高域成分
を所定周期で積算する積算回路を設けると共に、この積
算回路の出力をオートフォーカス制御に使用しようする
ビデオカメラが提案されている。特開平６−４６３１１
号公報によれば、固体撮像素子から出力されるデジタル
輝度信号の低域成分を抽出し積算回路にて所定周期で積
分しこの出力をアイリス制御に使用するビデオカメラが
提案されている。特開平６−６２３２４号公報によれ
ば、固体撮像素子の出力が上側基準値よりも高いと電荷
蓄積時間を短くし、下側基準値よりも低いと電荷蓄積時
間を長くする電子アイリス制御における誤差範囲（不感
帯）を電荷蓄積時間に応じて狭くできることにより、ど
のシャッタースピードであってもハンチングを伴うこと
なく制御感度を上げることができる電子アイリス制御回
路が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の電子アイリ
ス制御方式として、特開平６−４６３０９号公報、特開
平６−４６３１１号公報、特開平６−６２３２４号公報
に記載されているビデオカメラ、電子アイリス制御回路
の意図するところは、撮像素子からの画像データの平均
輝度値を算出し、その値が常に一定となるようにオート
フォーカスしたり、あるいはシャッター速度を制御する
ことにある。すなわち、これらの電子アイリス制御方式
は、常に同じ明るさの画像を撮像することができる。し
かしながら、図１５の逆光風景の撮像例のように、注目
する被写体に比べ太陽光などの非注目領域の光が、平均
輝度値の上昇を促すので、露光量を減らす方向へ絞りぎ
みにシャッター速度が制御され、結果的に被写体が暗く
十分なダイナミックレンジ（最大の明るさと最大の暗さ
のレベル差）が取れず、見づらい画像となる。

【０００５】こういった逆光の問題を解決するため画像
を数領域に分割し、人間は心理的に画像の中心に被写体
が写るように撮像することが多いという前提のもとに平
均輝度値算出の際に中心領域に大きな重みを、周辺領域
には小さな重みを掛け、特に画像の中心にある物体に露
光が合うような手法も考案されている。しかし、白紙に
文字が書かれた文章画像のように画像の大部分の輝度値
が大きい場合、つまり人間が被写体を画像の中心で捉え
ようとする前提が成り立たない場合、逆光と同様に白紙
の部分のハレーションにより絞りが絞られ暗いめの画像
となり結果として文字と白紙とのダイナミックレンジが
十分に取れていないボケたような画像となる。

【０００６】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
ので、本発明の第１の目的は、逆光及び文章画像を撮像
した場合などにもダイナミックレンジが最大となるよう
に露光量を調整した撮像ができる電子露光制御装置を提
供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、逆光時及び文章画
像のようあな被写体など、ハレーションぎみにしなけれ
ば最適な露光で撮像できない場合でも、紙面でハレーシ
ョンの影響を及ぼさないで、文字のエッジ部分を最大に
するように露光量を自動調整して文字が読みやすい画像
を撮像できる電子露光制御装置を提供することにある。

【０００８】本発明の第３の目的は、現フィールド期間
の高周波成分の積分値と前フィールド期間の高周波成分
の積分値との差分の絶対値を比較して高周波成分が最大
となる露光量を設定する際に、差分の絶対値が一定幅以
下の場合は露光制御を行わない不感帯領域を設定するこ
とにより、ノイズ及びフリッカによるハンチングを防ぎ
つつ、適正な露光量を設定することができる電子露光制
御装置を提供することにある。

【０００９】本発明の第４の目的は、現フィールド期間
の高周波成分の積分値と前フィールド期間の高周波成分
の積分値との差分の絶対値を比較してその高周波成分が
最大となる露光量を設定する際に、その差分の絶対値の
大きさに応じて制御量（制御感度）を変更することによ
りノイズに左右されず高速に所望の露光量を設定するこ
とができる電子露光制御装置を提供することにある。

【００１０】本発明の第５の目的は、撮像画像の輝度の
上側基準値の範囲を予め設定し、上側基準値と、下側基
準値の比較判定の結果により露光制御をする手段を備
え、極度の白べた画像、黒べた画像が撮像されることを
防ぐ電子露光制御装置を提供することにある。

【００１１】本発明の第６の目的は、撮像画像の平均輝
度値の上限閾値と下限閾値の範囲を予め設定し、上限閾
値と下限閾値の範囲を越えた場合に露光制御を行う手段
を備え、撮像対象の変化に対し最適な露光で撮像するこ
とができる電子露光制御装置を提供することにある。

【００１２】本発明の第７の目的は、最適露光時間に設
定された画像に対してユーザの好みにより明るいめ、暗
いめに露光量を調整することができる電子露光制御装置
を提供することにある

【００１３】本発明の第８の目的は、フリッカを判定す
る手段と、前フィールドの画像を蓄積する手段を備え、
フリッカが発生した際には予め蓄積した前フィールドの
画像に切り替えて出力することによりフリッカによる撮
像ミスを防ぐことができる電子露光制御装置を提供する
ことにある。

【００１４】本発明の第９の目的は、フリッカによる黒
べた画像か露光量不足の黒べた画像かを判定することよ
り、フリッカによる撮像ミスを防ぎながら被写体の明暗
によらず最適の露光量に調整した画像が得られる電子露
光制御装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、固体撮像素子
から出力される撮像信号を１サンプリング期間遅延させ
る第１の遅延手段と、現時刻の撮像信号を１サンプリン
グ期間遅延した撮像信号との差分を求める１次微分手段
と、この差分信号を１フィールド期間積分する差分積分
手段と、前記差分信号の積分出力を１フィールド期間遅
延する第２の遅延手段と、前フィールド期間遅延した差
分信号の積分値と現フィールド期間の差分信号の積分値
を比較する比較手段と、この比較手段の比較結果から固
体撮像素子の露光量を制御する露光制御信号をフィール
ド信号に同期して固体撮像素子駆動部に出力する露光制
御手段とを備え、前記露光制御手段は、比較手段の比較
結果が前フィールド期間積分した差分信号の積分値が現
フィールド期間積分した差分信号の積分値より大きくな
った場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆
相方向に制御する手段を備えていることを特徴とする電
子露光制御装置である。

【００１６】他の発明は、固体撮像素子から出力される
撮像信号の高周波成分を抽出するハイパスフィルタと、
抽出した高周波成分を１フィールド期間積分する高周波
積分手段と、前記高周波成分の積分出力を１フィールド
期間遅延する遅延手段と、前フィールド期間遅延した高
周波成分の積分値と現フィールド期間の高周波成分の積
分値を比較する比較手段と、この比較手段の比較結果か
ら固体撮像素子の露光量を制御する露光制御信号をフィ
ールド信号に同期して固体撮像素子駆動部に出力する露
光制御手段とを備え、前記露光制御手段は、比較手段の
比較結果が前フィールド期間積分した高周波成分の積分
値が現フィールド期間積分した高周波成分の積分値より
大きくなった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の
制御を逆相方向に制御する手段を備えていることを特徴
とする電子露光制御装置である。

【００１７】現フィールド期間中の高周波成分の積分値
と１フィールド期間遅延した積分値の差分の絶対値を演
算する演算手段と、演算された差分の絶対値が予め設定
された所定値幅内にあるか否かを判定する不感帯判定手
段とをさらに備えた構成にし、前記露光制御手段は、演
算された差分の絶対値が所定値幅以上で、比較手段の比
較結果が前フィールド期間積分した高周波成分の積分値
が現フィールド期間積分した高周波成分の積分値より大
きくなった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制
御を逆相方向に制御する手段を備えた構成にすることが
好ましい。

【００１８】現フィールド期間中の高周波成分の積分値
と任意のフィールド期間遅延した積分値の差分の絶対値
を演算する演算手段と、演算された差分の絶対値が予め
設定された所定値幅内にあるか否かを判定する不感帯判
定手段と、予め設定しておいたフィールド間隔係数を演
算結果に乗じる係数設定手段と、この乗数値をフィール
ド信号に同期してデクリメントする減算手段とをさらに
備えた構成にし、前記露光制御手段は、減算手段により
デクリメントした乗数値が０で、かつ演算手段で演算し
た差分の絶対値が所定値幅以上の場合のみ、比較手段の
比較結果が任意のフィールド期間遅延した高周波成分の
積分値が現フィールドの高周波成分の積分値より大きく
なった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制御を
逆相方向に制御する手段を備えた構成にすることが好ま
しい。

【００１９】固体撮像素子から出力される撮像信号を積
分する積分手段と、積分出力と予め設定した暗いめ下限
基準値及び明るいめ上限基準値との比較から輝度を判定
する輝度判定手段と、判定結果、輝度が暗いめ下側基準
値以下と判定された場合は明るいめに、輝度が明るいめ
上側基準値以上と判定された場合は暗いめに露光量を制
御する輝度制御信号を固体素子駆動部に出力する輝度制
御手段と、輝度制御手段からの輝度制御信号と露光制御
手段から露光制御信号を選択してフィールド信号に同期
して固体素子駆動部に出力するセレクタ手段とをさらに
備えた構成にし、前記セレクタ手段は、平均輝度値が暗
いめ下側基準値以下あるいは明るいめ上側基準値以上の
場合のみ露光制御手段からの露光制御信号を選択し、そ
れ以外は輝度制御手段からの輝度制御信号を選択して固
体撮像素子駆動部に出力するよう構成することが好まし
い。

【００２０】現フィールド期間中の高周波成分の積分出
力と１フィールド期間遅延した積分出力の差分の絶対値
を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された差分
の絶対値と予め設定された輝度の安定基準値とを比較す
ることにより安定状態判定する安定状態判定手段と、固
体撮像素子から出力される撮像信号を積分する積分手段
と、積分出力と予め設定した再制御下側基準値及び再制
御上側基準値を比較することにより露光を再制御するか
否かを判定する再制御判定手段と、安定状態判定手段か
ら出力される安定判定信号と再制御判定手段から出力さ
れる再制御判定信号の論理判定に基づき露光制御を停止
または続行するための露光判定信号を出力する露光判定
手段と、前記露光制御手段から固体撮像素子駆動部に出
力される露光制御信号を露光判定信号に基づき停止また
は出力するマルチプレクサとをさらに備えた構成にする
ことが好ましい。

【００２１】ホストコンピュータと、ホストコンピュー
タから明るいめまたは暗いめの露光量をフィールド信号
に同期して設定する露光設定手段と、ホストコンピュー
タと露光設定手段をインターフェイスするインターフェ
イス手段をさらに備えた構成にし、前記露光設定手段は
ホストコンピュータからの露光設定信号をフィールド信
号に同期して固体撮像素子駆動部に出力するよう構成す
ることが好ましい。

【００２２】固体撮像素子から出力される撮像信号と予
め設定されたフリッカ下側基準値を比較することにより
フリッカを判定しフリッカ判定信号を出力するフリッカ
判定手段と、固体撮像素子から出力される撮像信号をフ
ィールド信号に同期して複数フレーム蓄積する撮像蓄積
手段とをさらに備えた構成にし、前記撮像蓄積手段はフ
リッカ判定手段から出力されるフリッカ判定信号に基づ
きフリッカ現象による黒べた画像を破棄して蓄積するよ
う構成することが好ましい。

【００２３】前記フリッカ判定手段から出力されるフリ
ッカ判定信号に基づき前記撮像蓄積手段に撮像許可信号
を出力する撮像許可判定手段をさらに備えた構成にし、
前記撮像許可判定手段は、前記フリッカ判定信号が複数
個連続して出力したことを検出することにより被写体が
黒べた画像と判定し撮像許可信号を前記撮像蓄積手段に
出力するよう構成することが好ましい。

【００２４】なお、本発明において、固体撮像素子はＣ
ＣＤ（charge coupled device）が、固体撮像素子駆動
部、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）としては、ＨＩＣ（ハ
イブリッドＩＣ）を用いるのが好適である。第１の遅延
手段、１次微分手段、差分積分手段、第２の遅延手段、
比較手段、露光制御手段、高周波積分手段、演算手段、
不感帯判定手段、係数設定手段、減算手段、輝度判定手
段、輝度制御手段、セレクタ手段、安定状態判定手段、
再制御判定手段、露光設定手段、インターフェイス手
段、フリッカ判定手段、撮像蓄積手段、撮像許可判定手
段、マルチプレクサとしては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、Ｉ／Ｏポート、シフトレジスタ、カウンタなどから
なるマイクロコンピュータ、ＬＳＩで構成される。ま
た、ホストコンピュータとしては、パーソナルコンピュ
ータが用いられる。

【００２５】

【作用】本発明の請求項１の構成によれば、例えば、逆
光時及び文章画像のような被写体は、ハレーションぎみ
にしなければ最適な露光で撮像できない場合でも、露光
制御手段が、前フィールド期間積分した差分信号の積分
値が現フィールド期間積分した差分信号の積分値より大
きい場合、現時点の固体撮像素子の露光時間が長くする
方向の制御ならば短くする方向へ、短くする方向の制御
ならば長くする方向へと変化させるための露光制御信号
が出力されるので、撮像信号（画像信号）のダイナミッ
クレンジ（最大の明るさと最大の暗さのレベル差）が最
大になるように露光時間を制御することができ、逆光や
文章画像でも、メリハリのある撮像が可能となる。

【００２６】本発明の請求項２の構成によれば、例え
ば、逆光時及び文章画像のような被写体は、ハレーショ
ンぎみにしなければ最適な露光で撮像できない場合で
も、露光制御手段は、前フィールド期間積分した高周波
成分の積分値が現フィールド期間積分した高周波成分の
積分値より大きい場合、現時点の固体撮像素子の露光時
間を長くする方向の制御ならば短くする方向へ、短くす
る方向の制御ならば長くする方向へと変化させるための
露光制御信号が出力されるので、画像の高周波成分、紙
面でのハレーションはエッジ量に影響を及ぼさず、文字
のエッジ部分を最大にするような露光量調整が行われ文
字が読みやすい画像となる。

【００２７】本発明の請求項３の構成によれば、現フィ
ールド期間の高周波成分の積分値と前フィールド期間の
高周波成分の積分値との差分の絶対値を比較して高周波
成分が最大となる露光量を設定する際に、差分の絶対値
が所定値幅以下の場合は露光制御を行わない不感帯領域
を設定することにより、ノイズ及びフリッカによるハン
チングを防ぎつつ、高周波成分が最大となる露光量を設
定することができる。例えば、高周波成分が最大となる
露光量を探索する手法として、全ての設定可能な露光量
に対する高周波成分の積分値を算出し、積分値が最大値
となる露光量を求める、いわば総当たりで最大値を求め
る方法と、最大値探索を開始した時刻の露光量から少し
だけ露光量を変化させ各々の高周波成分の積分値を比較
し、積分量の大きい方へと露光絞りを制御し続け最大を
推定する方法（最大値探索法）がある。前者の方法は最
大値探索中に大きく露光量が変化するのでフリッキング
（フリッカ）がひどくビデオカメラへの応用はできな
い。後者の方法は極大値を確実に求めることができるな
ら、露光量の変化は必要最小にとどめることができる。
しかし、露光量と高周波成分の関係にノイズが乗るので
正確な最大値探索はできない。従って、請求項３の構成
では、前フィールドでの高周波成分の積分値と現在の高
周波成分の積分量の差分評価に所定値幅の不感帯領域を
設定し、不感帯領域に入るならその差分は外来ノイズな
どによるものと判断し無視し、露光制御は現時点の方向
を保持することで外来ノイズに強い露光量制御を行うこ
とができる。

【００２８】本発明の請求項４の構成によれば、現フィ
ールド期間の高周波成分の積分値と前フィールド期間の
高周波成分の積分値との差分の絶対値を比較して高周波
成分が最大となる露光量を設定する際に、その差分の絶
対値の大きさに応じて露光量（制御感度）を変更するこ
とによりノイズに左右されず高速に１フィールド期間の
高周波成分が最大となる露光量を設定することができ
る。例えば、高周波成分の露光量の関係を図８に示す。
外来ノイズに影響されない高周波成分の最大値を探索す
る場合、図８（ａ）のようなだた１つの極値を持つよう
な単純な関係ではなく、図８（ｂ）のような偽の極大点
を持つような複雑な場合もある。請求項４の構成では、
前フィールドと現フィールドの高周波成分の積分値の差
分が大きい場合、まだ極大点には遠いということで荒い
フィールド間隔で露光制御を行い、逆に差分が小さけれ
ば現時点が極大点付近であるという特徴から制御点を細
かくし、確実に極大点を求めることができる。さらに極
大点から遠い部分では制御点が荒いのでノイズに強く極
大点を探索することができる。

【００２９】本発明の請求項５の構成によれば、画像の
輝度値平均の明るいめ上側基準値、暗いめ下側基準値を
設定し、輝度平均値が暗いめ下側基準値を下回った場合
あるいは明るいめ上側基準値を上回った場合、強制的に
露光制御手段からの露光制御信号により露光を修正する
ことにより、極度の白べた画像、黒べた画像が撮像され
ることを防ぐことができる。

【００３０】本発明の請求項６の構成によれば、画像の
輝度の平均と撮像画像の輝度が予め設定された輝度の安
定基準値とを比較することにより安定状態を判定し露光
制御を停止することでハンチングを防ぐ。また、また予
め設定した再制御下側基準値及び再制御上側基準値を比
較することにより、撮像対象の変化により再度露光量調
整が必要な場合、最適な露光を再制御することができ
る。

【００３１】本発明の請求項７の構成によれば、最適露
光時間に設定された画像に対してユーザの好みにより明
るいめ、暗いめに露光量を調整することができる。

【００３２】本発明の請求項８の構成によれば、フリッ
カを判定する手段と、前フィールドの画像を蓄積する手
段を備え、フリッカが発生した際には予め蓄積した前フ
ィールドの画像に切り替えて出力することによりフリッ
カによる撮像ミスを防ぐことができる。例えば、ＮＴＳ
Ｃ方式のＣＣＤ駆動の場合、５０Ｈｚの蛍光灯により照
明された環境ではＣＣＤからの出力にフィールド単位で
約２０Ｈｚのフリッカが生じるが、フリッカ現象による
極度の黒べた画像は破棄し、予め蓄積した前フィールド
の画像に切り替えて出力するのでフリッカの影響の少な
い映像を撮像することができる。

【００３３】本発明の請求項９の構成によれば、フリッ
カ判定信号が複数個連続して出力したことを検出するこ
とによりフリッカによる黒べた画像か露光量不足の黒べ
た画像かを判定することができる。フリッカによる撮像
ミスを防ぎながら被写体の明暗によらず最適の露光量に
調整した画像が得られる。

【００３４】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳述する。なお、これによって、本発明は限定されるも
のでない。本発明の電子露光制御装置は、主としてＣＣ
Ｄカメラ、電子スチルカメラ等のＣＣＤ露光制御に用い
られる。図１は本発明の電子露光制御装置をホストコン
ピュータに接続したＣＣＤカメラに適用した一実施例を
示す概観図である。図１において、１はＣＣＤ（charge
coupled device：固体撮像素子）と光学レンズが実装さ
れているＣＣＤカメラである。２は本発明の電子露光制
御装置を内蔵したＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Me
mory Card International Association )カードであ
り、ＣＣＤカメラ１から出力される撮像信号を処理する
画像処理部３０と本発明の露光制御部２０から構成され
る（図２、参照）。３はＣＣＤカメラ１とＰＣＭＣＩＡ
カード２間の各種信号を接続するための信号ケーブルで
ある。４はＰＣＭＣＩＡカード２で処理された画像信号
をイメージ情報として取り込みイメージ情報の編集、保
存、交換など各種処理を実行するホストコンピュータ
（パーソナルコンピュータ）であり、４ａはホストコン
ピュータ４の本体に設けたＰＣＭＣＩＡカード２用のカ
ードスロットである。

【００３５】図２は本発明の電子露光制御装置をＣＣＤ
カメラ制御部に適用した基本構成を示すブロック図であ
る。図２において、光学レンズ１０で収光された光（撮
像）が、ＣＣＤ１１にて電気信号の撮像信号（アナログ
画像信号）に変換され、さらにＡＧＣ回路（automatic
gain control：自動増幅制御回路）１２にて、適当にバ
イアスカット、ゲインコントロールが施され、８ビット
構成のＡ／Ｄ変換器１３にて８ビット精度（０〜２５５
階調）のデジタルデータＩＤ（デジタル画像信号）に変
換され、以降、画像処理部３０（カメラ画像処理手段）
へと送られる。

【００３６】ここで、１４はＣＣＤ１１を駆動するため
の基本クロック信号ＣＬＫを発信する原発信器であり、
１５は原発信器１４からの基本クロック信号を受け、Ｃ
ＣＤ駆動信号（掃き出しパルス信号）とともに水平同期
信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ（フィールド信号）などの
同期信号を生成して、ＣＣＤ１１を駆動するＣＣＤ駆１
部（固体撮像素子駆動部）である。ＣＣＤ駆動部１５は
露光制御部（アイリスコントロール部）２０から出力す
る二つの露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）に基づき
ＣＣＤ駆動信号のタイミングを制御することにより露光
制御する。ＡＧＣ回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、原発信
器１４、ＣＣＤ駆動部１５、としては、ＨＩＣ（ハイブ
リッドＩＣ）、専用ＩＣで構成されている。露光制御部
２０、画像処理部３０としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、Ｉ／Ｏポート、シフトレジスタ、カウンタなどから
なるマイクロコンピュータ、ＬＳＩで構成されている。

【００３７】図３は本発明の実施例１である露光制御部
の構成を示すブロック図である。図３において、図２に
示すＡ／Ｄ変換器１３から出力されるデジタルデータ
（画像データ）ＩＤが第１の遅延手段１０１に入力され
る。第１の遅延手段１０１はこの画像データを１画素分
サンプリングして遅延する。次に、一次微分手段１０２
は、現時刻の１画素サンプリング期間の画像データと、
第１の遅延手段１０１で遅延したサンプリングした画像
データの差分の絶対値を計算する。さらに、一次微分手
段１０２の出力信号を積分器（差分積分手段）１０３で
１垂直同期時間（１フィールド期間）積分し、この積分
信号を第２の遅延手段１０４と比較手段１０５に出力す
る。この第２の遅延手段１０４は積分信号を１フィール
ド期間遅延してから比較手段１０５に出力する。ここ
で、ＶＤは垂直同期信号である。

【００３８】次に、比較手段１０５は、１フィールド期
間遅延した積分信号の積分値と遅延しない積分信号の積
分値を比較する。比較手段１０５において、例えば、１
フィールド期間遅延した積分値の方が遅延なしの積分値
より大きい場合、露光制御手段１０６にＨighレベル
（ＴＴＬレベル）の制御信号を出力し、ＣＣＤ駆動部１
５に対する露光制御の逆転を知らせる。つまり、露光制
御が間違ってるがゆえに積分値が減少していると考え
る。

【００３９】逆に遅延していない積分値の方が大きけれ
ば制御方向が正しいと判断し、Ｌowレベル（ＴＴＬレベ
ル）の制御信号を出力することで現状の露光制御を続行
させる。露光制御手段１０６では、装置に電源が供給さ
れた場合、あるいはリセット信号が入力された場合、Ｃ
ＣＤ駆動部１５はＣＣＤ１１の掃き出しパルス信号のタ
イミングを最小に、つまりもっとも露光時間が短い状態
へとＣＣＤ駆動信号を初期設定するので、まずは掃き出
しパルス信号のタイミングを長くする方向、つまり露光
時間を長くする方向に露光制御を始める。

【００４０】露光制御手段１０６は、ＥＥＮＲ、ＥＥＵ
Ｄという２つの露光制御信号のロジックでＣＣＤ駆動部
１５とインターフェイスし、ＣＣＤ駆動部１５はＣＣＤ
１１の掃き出しパルス信号のタイミングを制御すること
によってシャッター速度／露光時間を制御している。露
光制御手段１０６は、シャッター速度を速くし暗いめの
絞りに設定する場合、（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，
Ｌ）を、シャッター速度を遅くし明るいめの絞りに設定
する場合は（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｌ，Ｈ）を、シ
ャッター速度を固定にする場合は（ＥＥＮＲ，ＥＥＵ
Ｄ）＝（Ｈ，Ｈ）（ここではＨ，ＬはＴＴＬレベル信号
を指す）を１フィールド期間出力する。リセット動作後
は、比較手段１０５から出力される出力信号に基づき垂
直同期信号ＶＤの立ち上がりエッジに同期して露光制御
信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を反転、あるいは保持しＣ
ＣＤ駆動部１５に対して出力する。

【００４１】ＣＣＤ駆動部１５では、ＣＣＤ１１の駆動
信号である掃き出しパルス信号などを、原発信器１４の
基本クロック信号より生成しＣＣＤ１１を駆動してい
る。掃き出しパルス信号のタイミング制御は１フィール
ド期間中の露光時間制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を
積算し、どちらの信号が長く出力されているかで次の１
フィールド期間におけるシャッター速度の変更を１段階
行う。ＣＣＤ駆動部１５では、この露光時間制御信号
（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）にてシャッター速度を１/61〜
１/109890（ｓ)まで対数的に約７０段階変化させること
ができるが、１フィールド期間では１段階ずつ変化させ
ている。

【００４２】従って、露光制御部を実施例１の構成にす
れば、例えば、逆光時及び文章画像のような撮像対象物
は、ハレーションぎみにしなければが最適な露光で撮像
出来ない場合でも、画像データの一次微分の１フィール
ド積分値、すなわち撮像信号（画像信号）のダイナミッ
クレンジ（最大の明るさと最大の暗さのレベル差）が最
大になるような露光時間を制御することにより逆光や文
章画像でも、メリハリのある撮像が可能となる。

【００４３】図４は本発明の露光制御部をＣＣＤカメラ
制御部に適用した応用構成を示すブロック図である。図
４において、光学レンズ１０、ＣＣＤ１１、ＡＧＣ回路
１２、Ａ／Ｄ変換器１３、原発信器１４、ＣＣＤ駆動部
１５の構成と機能については、図２と同じ機能であるの
で説明を省略する。露光制御部２０は以下に示す実施例
によって構成する手段およびその機能が異なる。図４に
示すように、露光制御部２０に接続されるＨＰＦ２１
（ハイ・パス・フィルタ）、積分器２２（高周波積分手
段）、積分器２３、露光設定手段２４、インターフェイ
ス手段２５、フリッカ判定手段２６、ホストコンピュー
タ４の構成とその機能については、以下に示す実施例２
〜９で説明する。

【００４４】図５は本発明の実施例２である露光制御部
の構成を示すブロック図である。図５において、図４に
示すＡ／Ｄ変換器１３から出力される画像データＩＤは
ＨＰＦ２１にて高周波成分が抽出され、積分器２２にて
１フィールド期間積分される。図４に示す積分器２２か
ら出力される積分信号は遅延手段２０１に入力される。
次いで、遅延手段２０１は積分器２２から出力される積
分信号を１フィールド期間遅延する。比較手段２０２は
遅延した積分信号と遅延なしの積分信号の積分値を比較
し、遅延を受けた積分値の方が遅延なしの積分値より大
きい場合、露光制御手段２０３にレベルＨを出力し、制
御方向の逆転を知らせる。つまり、制御方向が間違って
いるがゆえに積分値が減少していると考える。逆に遅延
していない積分値の方が大きければ制御方向が正しいと
判断し、レベルＬを出力することで露光制御を続行する
よう、露光制御手段２０３は、露光制御信号（ＥＥＮ
Ｒ，ＥＥＵＤ）でＣＣＤ駆動部１５を制御する。

【００４５】従って、露光制御部を実施例２の構成にす
れば、例えば、逆光時及び文章画像のような、ハレーシ
ョンぎみにしなければ撮像対象物が最適露光で撮像出来
ない場合でも、画像の高周波成分、すなわち本実施例で
は一定閾値以上のエッジを検出し、１フィールド期間積
分しそれを最大にするような露光制御を行うと、紙面で
のハレーションはエッジ量に影響を及ぼさず、文字のエ
ッジ部分を最大にするよう露光量を調整するので文字が
読みやすい条件となる。

【００４６】図６は本発明の実施例３である露光制御部
の構成を示すブロック図である。図６において、図４に
示すＡ／Ｄ変換器１３から出力される画像データＩＤは
ＨＰＦ２１にて高周波成分が抽出され、積分器２２（高
周波積分手段）にて１フィールド期間積分される。図４
に示す積分器２２から出力される積分信号は遅延手段３
０１に入力される。次いで、遅延手段３０１は積分器２
２から出力される積分信号を１フィールド期間遅延させ
る。比較手段３０２は遅延した積分信号の積分値と遅延
なしの積分信号の積分値を比較し、遅延を受けた積分値
の方が遅延なしの積分値より大きい場合、マスクロジッ
ク３０５（露光判定手段）にレベルＨを出力し制御方向
の逆転を知らせ、逆に遅延していない積分値の方が大き
ければ制御方向が正しいと判断しレベルＬを出力する。

【００４７】一方、演算手段３０３にて、遅延手段３０
１からの出力と遅延なしの信号と差分をとりその絶対値
を計算し、その出力は不感帯判定手段３０４に入力され
る。不感帯判定手段３０４では、入力が７００（予め実
験的に設定した定数）を越えればレベルＨ（１）、以下
ならばレベルＬ（０）をマスクロジック３０５に出力す
る。マスクロジック３０５では不感帯判定手段３０４か
らの出力がレベルＬの時のみ比較手段３０２から出力さ
れた信号を露光制御手段３０６に出力し、レベルＨの時
は常にレベルＬを出力する。

【００４８】従って、露光制御部を実施例３の構成にす
れば、外来ノイズに影響されない最大値探索手法を提案
することができる。すなわち、前フィールドでの高周波
成分の積分値と現在の高周波成分の積分量の差分評価に
一定の不感帯領域を設定し、不感帯に入るならその差分
は外来ノイズなどによるものと判断して無視し、絞り方
向（明るいめにしているのか、暗いめにしているのか）
は現在の方向を保持することでノイズに強い露光量調整
を行うことができる。

【００４９】図７は本発明の実施例４である露光制御部
の構成を示すブロック図である。図７において、図４に
示すＡ／Ｄ変換器１３から出力される画像データＩＤは
ＨＰＦ２１にて高周波成分が抽出され、積分器２２にて
１フィールド期間積分される。積分器２２から出力され
る積分信号が遅延手段４０１に入力される。次いで、遅
延手段４０１は積分器２２の出力をフィールド係数設定
手段４０２（係数設定手段）により設定されたフィール
ド期間分だけ遅延する。次いで、比較手段４０３は積分
器２２からの積分信号の積分値と遅延した積分信号の積
分値を比較し、遅延を受けた積分値の方が遅延なしの積
分値より大きい場合、マスクロジック４０４にレベルＨ
を出力し、制御方向の逆転をさせ、逆に遅延していない
積分値の方が大きければ制御方向が正しいと判断しレベ
ルＬを出力する。

【００５０】一方、フィールド係数設定手段４０２で
は、積分値の出力と、遅延手段４０１の出力から次式
（１）の計算を行いフィールド係数ｆｋを求める。ｆｋ＝ｋ・｜ｅｍａｘ−ｅｄｍａｘ｜／ｐｉｘｅｌ‥‥（１）上記式中、定数ｋは最大値探索の速度及びノイズ感度を
決定するファクターである。ｅｍａｘは現フィールド期
間の信号の積分値、ｅｄｍａｘは前フィールド期間の信
号の積分値、pixelはＣＣＤの有効画素数である。本実
施例ではＣＣＤの有効画素から６４０×４８０画素を切
りだし１フィールド期間と設定しているのでｐｉｘｅｌ
＝307,200、ｋ＝0.001と設定している。

【００５１】ここで求められたフィールド係数ｆｋは遅
延手段４０２に入力される、一方、減算手段４０５に入
力され、垂直同期信号に同期して１づつ減算される。減
算手段４０５では値が負になったらマスクロジック４０
４にレベルＨを、それ以外はレベルＬを出力する。マス
クロジック４０４では減算手段４０５からレベルＨの信
号が出力されている時は比較手段４０３の出力をそのま
ま出力し、それ以外はレベルＬを露光制御手段４０６に
出力する。なお、演算手段４０７、不感帯判定手段４０
８の機能としては、図６に示す演算手段３０３、不感帯
判定手段３０４の機能と同じであるの説明を省略する。

【００５２】図８は露光量と高周波成分の関係を示すグ
ラフである。図８（ａ）に示すように、露光量に対する
高周波成分の最大値が、ただ１つの極値を持つような単
純な関係ではなく、図８（ｂ）のような偽の極大点を持
つような複雑な場合もある。従って、露光制御部を実施
例４の構成にすれば、前フィールドと現フィールドの高
周波成分の積分値の差分が大きい場合、まだ極大点には
遠いということで荒いフィールド間隔で絞り制御を行
い、逆に差分が小さければ現時点が極大点付近であると
いう特徴から制御点を細かくし、確実に極大点を求める
ことができる。さらに極大点から遠い部分では制御点が
荒いのでノイズに強く極大点を探索することができる最
大値探索法が得られる。

【００５３】図９は本発明の実施例５である露光制御部
の構成を示すブロック図である。また、また、図９は、
図４及び図７に示す露光制御部の構成に、輝度判定手段
５０１（比較手段）、輝度制御手段５０２（保護露光手
段）、セレクタ手段５０３をさらに備えた構成にしてい
る。図９において、図４の積分器２３から出力される積
分信号が輝度判定手段５０１に入力される。図７に示す
露光制御手段４０６から出力される露光制御信号（ＥＥ
ＮＲ，ＥＥＵＤ）がセレクタ手段５０３に入力される。
一方、輝度判定手段５０１は図４の積分器２３から出力
される積分信号を、予め設定された輝度の明るいめ上側
基準値２００、暗いめ下側基準値７０と比較判定する。
判定結果を輝度制御手段５０２に入力する。輝度制御手
段５０２は輝度判定手段５０１の判定結果に基づき、露
光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を生成してセレクタ
手段５０３に出力する。

【００５４】輝度制御手段５０２は、判定結果が明るい
め上側基準値を上回る場合、露光制御信号（ＥＥＮＲ，
ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，Ｌ）に出力し暗いめに設定する。暗
いめ下側基準値を下回る場合は、露光制御信号（ＥＥＮ
Ｒ，ＥＥＵＤ）＝（Ｌ，Ｈ）を出力し明るいめに設定す
る。セレクタ手段５０３は、輝度制御手段５０２より前
記露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を受けた場合
は、この露光制御信号を選択して出力し、それ以外は露
光制御手段４０６から出力される露光制御信号（ＥＥＮ
Ｒ，ＥＥＵＤ）をそのまま出力する。セレクタ手段５０
３からＣＣＤ駆動部１５へ露光制御信号を出力する。

【００５５】従って、露光制御部を実施例５の構成にす
れば、画像の輝度値平均の明るいめ上側基準値、暗いめ
下側基準値を設定し、輝度平均値が下側基準値を下回っ
た場合あるいは上側基準値を上回った場合、強制的に露
光を制御する露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝
（Ｌ，Ｈ）、または（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，
Ｌ）を出力することにより、極度の白飛び画像、黒べた
画像が撮像されることを防ぐ。

【００５６】図１０は本発明の実施例６である露光制御
部の構成を示すブロック図である。また、図１０は、図
４及び図７に示す露光制御部の構成に、再度制御判定手
段６０１、安定状態判定手段６０２、マスクロジック６
０３（露光判定手段）、マルチプレクサ６０４をさらに
備えた構成にしている。図１０において、図４の積分器
２３から出力される積分信号が再度制御判定手段６０１
に入力される。図７で示す演算手段４０７から出力され
る演算信号が安定状態判定手段６０２に入力される。図
７に示す露光制御手段４０６から出力される露光制御信
号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）がマルチプレクサ６０４に入
力される。

【００５７】安定状態判定手段６０２では図８に示す演
算手段４０７からの出力信号ＳＤと予め設定された安定
基準値８０を比較し、安定基準値８０を下回る場合は安
定状態であると判定し、マスクロシック６０３にレベル
Ｈを出力し、それ以外はレベルＬを出力する。再制御判
定手段６０１では図４に示す積分器２３からの積分信号
と、予め設定された再制御上側基準値２１０、再制御下
側基準値１００を比較し、再制御上側基準値２１０を上
回る場合、あるいは再制御下側基準値１００を下回る場
合、マスクロジック６０３にレベルＨを出力し、それ以
外はレベルＬを出力する。

【００５８】マスクロジック６０３では、再度制御判定
手段６０１からの出力と安定状態判定手段６０２の出力
から図１１の真理値表に示すような露光制御信号（ＥＥ
ＮＲ，ＥＥＵＤ）を出力する。また、図１１は実施例６
における判定制御手段の制御信号の真理値表である。マ
ルチプレクサ６０４ではマスクロジック６０３からの制
御信号がＬの場合、画像の平均輝度値が安定状態である
と判断し、露光制御を停止するため露光制御信号（ＥＥ
ＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，Ｈ）を出力し、それ以外は図
７の露光制御手段４０６からの露光制御信号（ＥＥＮ
Ｒ，ＥＥＵＤ）をそのまま出力する。

【００５９】従って、露光制御部を実施例６の構成にす
れば、実施例２〜５の手法にて露光量調整を行い、露光
量を変化させてもあまり画像の平均輝度値に変化がない
場合は安定状態であると判断し、露光制御を停止するこ
とでハンチングを防ぐ。また、停止後に撮像対象の変化
により再度露光量調整が必要な場合でも撮像画像の平均
輝度値が予め設定された上限閾値及び下限閾値で定めら
れる一定の範囲を越えた場合、再び露光制御を行うこと
で、ＣＣＤカメラを移動させた場合のように新たに被写
体が変化した場合でも滑らかで最適な露光量調整を行う
ことができる。

【００６０】次に、本発明の実施例７である露光制御部
の構成について、図４に示す露光制御部のブロック図
と、図１２に示すタイムチャートを用いて説明する。図
４に示すように、露光制御部に接続されている露光設定
手段２４がインターフェイス手段２５を介しせてホスト
コンピュータ４にインターフェスされている。露光設定
手段２４は、明るいめ設定レジスタｗｆｆ、暗いめ設定
レジスタｂｆｆを備えている。

【００６１】図１２は実施例７における露光設定手段の
タイミング関係を示すタイムチャートである。図１２
（ａ）は明るいめ設定時のタイムチャートであり、図１
２（ｂ）は明るいめ設定時のタイムチャートである。ま
た、図中のＶＤは垂直同期信号であり、ＨＤは水平同期
信号である。ＩＯＷは明るいめ／暗いめ設定信号であ
る。ホストコンピュータ４よりＩ／Ｏアクセスが発生す
るとＩＯＷ信号（明るいめ／暗いめ設定信号）がレベル
Ｌとなり、ＩＯＷＲ信号の立ち上がりエッジにてユーザ
が明るいめに設定したい場合は明るいめ設定レジスタｗ
ｆｆが、暗いめに設定したい場合は暗いめ設定レジスタ
ｂｆｆがそれぞれレベルＨにセットされる。

【００６２】次に、垂直同期信号ＶＤの立ち下がりエッ
ジから１フィールド期間（１垂直同期期間）、露光制御
信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｌ，Ｈ）を出力し、暗
いめに設定したい場合は１フィールド期間、露光制御信
号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を出力する。どちらでもない
場合は露光制御部にて、出力される露光制御信号（ＥＥ
ＮＲ，ＥＥＵＤ）をそのまま出力する。明るいめ設定レ
ジスタ、暗いめ設定レジスタ共に垂直同期信号ＶＤの立
ち上がりエッジにてレベルＬにクリアされる。従って、
露光制御部を実施例７の構成にすれば、実施例２〜６の
手法の露光調整に加え、ユーザーの好みにより明るい
め、暗いめの露光が設定できる。

【００６３】次に、本発明の実施例８である露光制御部
の構成について、図４に示す露光制御部のブロック図
と、図１３に示すフリッカ判定手段のブロック図を用い
て説明する。図４に示すように、実施例２〜７に記載し
たような手段によりＣＣＤ１１から画像が撮像され、Ａ
ＧＣ回路１２でゲインコントロールが施され、Ａ／Ｄ変
換器１３から８ビットのデジタル画像信号（画像デー
タ）ＩＤに変換され、以降、画像処理部３０へと送られ
る。実施例８ではその出力の先にフリッカ判定手段２６
を設けている。

【００６４】図１３は実施例８におけるフリッカ判定手
段の構成とその作用を示すブロック図である。図１３に
おいて、ＶＤは垂直同期信号、ＩＤは８ビットの画像デ
ータ、Ｆｒはフリッカ検出信号を示す。また、ＷＥは画
像蓄積手段８０３（撮像蓄積手段）のライトイネーブル
端子を示す。画像データＩＤと、垂直同期信号ＶＤは積
分器８０１に入力される。積分器８０１は入力された画
像データＩＤを１フィールド期間積分し、フリッカ検出
部（下限コンパレータ）８０２でフリッカ下限閾値３０
と比較する。もし下限閾値３０以下であればフリッカ判
定信号ＦｒをレベルＨにする。

【００６５】画像蓄積手段８０３は通常のスタティック
ＲＡＭで構成され、ライトイネーブル端子ＷＥがフリッ
カ検出部８０２のフリッカ判定信号Ｆｒによりマスクす
ることができるようになっている。つまり、フリッカ検
出部８０２のフリッカ判定信号ＦｒがレベルＨの時、ラ
イトイネーブル端子ＷＥは常にレベルＨとなり画像の書
き込みは行われない。一方、スタティックＲＡＭには、
以前、フリッカ検出部８０２からのフリッカ判定信号Ｆ
ｒがレベルＬの時の画像データが蓄積されているので、
フリッカ現象による黒べた画像は破棄されるが、その数
フィールド前に書き込まれたフィールドの画像データを
保持することで、フリッカによる撮像ミスを防ぐことが
できる。

【００６６】従って、露光制御部を実施例８の構成にす
れば、ＮＴＳＣ方式のＣＣＤカメラを駆動する場合、５
０Ｈｚの蛍光灯により照明された環境ではＣＣＤからの
出力にフィールド単位で約２０Ｈｚのフリッカが生じる
が、フリッカによる極度の黒べた画像は破棄し、以降の
フリッカの影響が少ない画像を撮像することができる。

【００６７】次に、本発明の実施例９である露光制御部
の構成について、図５に示す露光制御部のブロック図
と、図１５に示すフリッカ判定手段のブロック図を用い
て説明する。図４に示すように、実施例２〜７に記載し
たような手段によりＣＣＤ１１から画像が撮像され、Ａ
ＧＣ回路１２でゲインコントロールが施され、Ａ／Ｄ変
換器１３から８ビットのデジタル画像信号（画像デー
タ）ＩＤに変換され、以降、画像処理部３０へと送られ
る。実施例９ではその出力の先にフリッカ判定手段２６
を設けていることは実施例８の構成と同じである。

【００６８】図１４は実施例９におけるフリッカ判定手
段の構成とその作用を示すブロック図である。図中のＦ
ｒはフリッカ判定信号１２０５、ＶＤは垂直同期信号、
Ｆｍａｓｋはフリッカマスク信号（撮像許可信号）であ
る。図１４に示すフリッカ判定手段は、実施例８に記載
したフリッカ判定手段に対して、リングバッファと論理
ゲートからなる撮像許可判定手段をさらに設けている。
フリッカ判定信号はフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ８で
構成されたリングバッファ９０１（シフトレジスタ）に
入力される。各々のフリップフロップの出力は８入力Ａ
ＮＤゲート９０２に入力され、全ての出力がレベルＨ、
つまり前回８フィールド全てが下限閾値３０以下の輝度
値しか持たない場合、フリッカによる黒べた画像でなく
本来の黒べた画像と判断しフリッカ判定信号をロジック
９０３にてマスクしている。

【００６９】この回路により画像の１フィールド期間の
平均輝度値が下限閾値３０を下回った場合でさらに前回
８フィールド中に閾値３０を上回る平均輝度値が１度で
も存在する場合、現在のフィールドはフリッカによる黒
べた画像であると判断し、以降の画像蓄積手段９０４へ
画像データの無効を通知するフリッカマスク信号Ｆｍａ
ｓｋを出す。画像蓄積手段１３０６は請求項８に記載し
たものと同じで本実施例のフリッカマスク信号Ｆｍａｓ
ｋを実施例８のフリッカ判定信号Ｆｒと置き換えて画像
蓄積手段９０４に入力している。

【００７０】従って、露光制御部を実施例８の構成にす
れば、フリッカによる極度の黒べた画像は破棄するが、
単に露光量不足及び被写体による黒べた画像は撮像する
ことができ、フリッカによる撮像ミスをなくしながら、
通常の暗い画像を撮像することができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果を奏
する。請求項１の構成によれば、固体撮像素子から出力
される撮像信号の一次微分を１フィールド期間積分する
ことで、１画面中の画像信号のダイナミックレンジ（最
大の明るさと最大の暗さのレベル差）が最大となるよう
に露光制御を行うことによりメリハリ（濃淡差）のある
画像を得ることができる。逆光及び文章画像を撮像した
場合などにもダイナミックレンジが最大となるような露
光量に自動調整した画像を撮像できる。請求項２の構成
によれば、ＣＣＤ固体撮像素子から出力される撮像信号
から高周波成分を抽出し、１フィールド期間積分した積
分量と１フィールド前同様に積分した積分量を比較し、
現フィールドでの積分量が小さい場合に露光絞りの制御
方向を逆にすることで、十分なダイナミックレンジを確
保した露光量を自動設定することができる。従って、逆
光時及び文章画像のような被写体では、ハレーションぎ
みにしなければ最適な露光で撮像できない場合でも、紙
面でハレーションの影響を及ぼさないで、文字のエッジ
部分を最大にするような露光量を自動調整して文字が読
みやすい画像を撮像できる。請求項３の構成によれば、
現フィールド期間の高周波成分の積分値と前フィールド
期間の高周波成分の積分値との差分の絶対値を比較して
高周波成分が最大となる露光量を設定する際に、差分の
絶対値が一定幅以下の場合は露光制御を行わない不感帯
領域を設定することにより、ノイズ及びフリッカによる
ハンチングを防ぎつつ、高周波成分が最大となる露光量
を設定することができる。請求項４の構成によれば、現
フィールド期間の高周波成分の積分値と前フィールド期
間の高周波成分の積分値との差分の絶対値を比較して高
周波成分が最大となる露光量を設定する際に、その差分
の絶対値の大きさに応じて制御量（制御感度）を変更す
ることによりノイズに左右されず高速に１フィールド期
間の高周波成分が最大となる露光量を設定することがで
きる。請求項５の構成によれば、撮像画像の輝度の上側
基準値の範囲を予め設定し、上側基準値と、下側基準値
の比較判定により露光制御をする手段を備えることによ
り、極度の白べた画像、黒べた画像が撮像されることを
防ぐことができる。請求項６の構成によれば、撮像画像
の平均輝度値の上限閾値と下限閾値の範囲を予め設定
し、上限閾値と下限閾値の範囲を越えた場合に露光制御
を行う手段を備えることにより、撮像対象の変化に対し
最適な露光で撮像することができる。請求項７の構成に
よれば、最適露光時間に設定された画像に対してユーザ
の好みにより明るいめ、暗いめに露光量を調整すること
ができる。請求項８の構成によれば、ＮＴＳＣ方式のＣ
ＣＤを使用したデジタルスチルカメラにおいて、蛍光灯
とＣＣＤ駆動周波数のわずかな違いから数フィールドに
一定の割合で極端に暗い画像を撮像するフリッカ現像に
対して、フリッカを判定する手段と、前フィールドの画
像を蓄積する手段を備え、フリッカが発生した際には予
め蓄積した前フィールドの画像に切り替えて出力するこ
とによりフリッカによる撮像ミスを防ぐことができる。
請求項９の構成によれば、フリッカによる黒べた画像か
露光量不足の黒べた画像かを判定することより、フリッ
カによる撮像ミスを防ぎながら被写体の明暗によらず最
適の露光量に調整した画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子露光制御装置をホストコンピュー
タに接続したＣＣＤカメラに適用した一実施例を示す概
観図である。

【図２】本発明の電子露光制御装置をＣＣＤカメラ制御
部に適用した基本構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施例１である露光制御部の構成を示
すブロック図である。

【図４】本発明の露光制御部をＣＣＤカメラ制御部に適
用した応用構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の実施例２である露光制御部の構成を示
すブロック図である。

【図６】本発明の実施例３である露光制御部の構成を示
すブロック図である。

【図７】本発明の実施例４である露光制御部の構成を示
すブロック図である。

【図８】露光量と高周波成分の関係を示すグラフであ
る。

【図９】本発明の実施例５である露光制御部の構成を示
すブロック図である。

【図１０】本発明の実施例６である露光制御部の構成を
示すブロック図である。

【図１１】実施例６における判定制御手段の制御信号の
真理値表である。

【図１２】実施例７における露光設定手段のタイミング
関係を示すタイムチャートである。

【図１３】実施例８におけるフリッカ判定手段の構成と
その作用を示すブロック図である。

【図１４】実施例９におけるフリッカ判定手段の構成と
その作用を示すブロック図である。

【図１５】逆光風景の撮像例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ＣＣＤカメラ２ＰＣＭＣＩＡ３信号ケーブル４ホストコンピュータ１０光学レンズ１１ＣＣＤ１２ＡＧＣ回路１３Ａ／Ｄ変換器１４原発信器１５ＣＣＤ駆動部２０露光制御部３０画像処理部ＩＤ画像データＶＤ垂直同期信号ＥＥＵＤ露光制御信号ＥＥＮＲ露光制御信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子から出力される撮像信号を
１サンプリング期間遅延させる第１の遅延手段と、現時
刻の撮像信号を１サンプリング期間遅延した撮像信号と
の差分を求める１次微分手段と、この差分信号を１フィ
ールド期間積分する差分積分手段と、前記差分信号の積
分出力を１フィールド期間遅延する第２の遅延手段と、
前フィールド期間遅延した差分信号の積分値と現フィー
ルド期間の差分信号の積分値を比較する比較手段と、こ
の比較手段の比較結果から固体撮像素子の露光量を制御
する露光制御信号をフィールド信号に同期して固体撮像
素子駆動部に出力する露光制御手段とを備え、前記露光制御手段は、比較手段の比較結果が前フィール
ド期間積分した差分信号の積分値が現フィールド期間積
分した差分信号の積分値より大きくなった場合、現時点
の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御する
手段を備えていることを特徴とする電子露光制御装置。
【請求項２】固体撮像素子から出力される撮像信号の
高周波成分を抽出するハイパスフィルタと、抽出した高
周波成分を１フィールド期間積分する高周波積分手段
と、前記高周波成分の積分出力を１フィールド期間遅延
する遅延手段と、前フィールド期間遅延した高周波成分
の積分値と現フィールド期間の高周波成分の積分値を比
較する比較手段と、この比較手段の比較結果から固体撮
像素子の露光量を制御する露光制御信号をフィールド信
号に同期して固体撮像素子駆動部に出力する露光制御手
段とを備え、前記露光制御手段は、比較手段の比較結果が前フィール
ド期間積分した高周波成分の積分値が現フィールド期間
積分した高周波成分の積分値より大きくなった場合、現
時点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御
する手段を備えていることを特徴とする電子露光制御装
置。
【請求項３】現フィールド期間中の高周波成分の積分
値と１フィールド期間遅延した積分値の差分の絶対値を
演算する演算手段と、演算された差分の絶対値が予め設
定された所定値幅内にあるか否かを判定する不感帯判定
手段とをさらに備え、前記露光制御手段は、演算された差分の絶対値が所定値
幅以上で、比較手段の比較結果が前フィールド期間積分
した高周波成分の積分値が現フィールド期間積分した高
周波成分の積分値より大きくなった場合、現時点の固体
撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御する手段を
備えていることを特徴とする請求項２記載の電子露光制
御装置。
【請求項４】現フィールド期間中の高周波成分の積分
値と任意のフィールド期間遅延した積分値の差分の絶対
値を演算する演算手段と、演算された差分の絶対値が予
め設定された所定値幅内にあるか否かを判定する不感帯
判定手段と、予め設定しておいたフィールド間隔係数を
演算結果に乗じる係数設定手段と、この乗数値をフィー
ルド信号に同期してデクリメントする減算手段とをさら
に備え、前記露光制御手段は、減算手段によりデクリメントした
乗数値が０で、かつ演算手段で演算した差分の絶対値が
所定値幅以上の場合のみ、比較手段の比較結果が任意の
フィールド期間遅延した高周波成分の積分値が現フィー
ルドの高周波成分の積分値より大きくなった場合、現時
点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御す
る手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の電
子露光制御装置。
【請求項５】固体撮像素子から出力される撮像信号を
積分する積分手段と、積分出力と予め設定した暗いめ下
限基準値及び明るめ上限基準値との比較から輝度を判定
する輝度判定手段と、判定結果、輝度が暗いめ下側基準
値以下と判定された場合は明るいめに、輝度が明るいめ
上側基準値以上と判定された場合は暗いめに露光量を制
御する輝度制御信号を固体素子駆動部に出力する輝度制
御手段と、輝度制御手段からの輝度制御信号と露光制御
手段から露光制御信号を選択してフィールド信号に同期
して固体素子駆動部に出力するセレクタ手段とをさらに
備え、前記セレクタ手段は、平均輝度値が暗いめ下側基準値以
下あるいは明るいめ上側基準値以上の場合のみ露光制御
手段からの露光制御信号を選択し、それ以外は輝度制御
手段からの輝度制御信号を選択して固体撮像素子駆動部
に出力することを特徴とする請求項２記載の電子露光制
御装置。
【請求項６】現フィールド期間中の高周波成分の積分
出力と１フィールド期間遅延した積分出力の差分の絶対
値を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された差
分の絶対値と予め設定された輝度の安定基準値とを比較
することにより安定状態判定する安定状態判定手段と、
固体撮像素子から出力される撮像信号を積分する積分手
段と、積分出力と予め設定した再制御下側基準値及び再
制御上側基準値を比較することにより露光を再制御する
か否かを判定する再制御判定手段と、安定状態判定手段
から出力される安定判定信号と再制御判定手段から出力
される再制御判定信号の論理判定に基づき露光制御を停
止または続行するための露光判定信号を出力する露光判
定手段と、前記露光制御手段から固体撮像素子駆動部に
出力される露光制御信号を露光判定信号に基づき停止ま
たは出力するマルチプレクサとをさらに備えたことを特
徴とする請求項２記載の電子露光制御装置。
【請求項７】ホストコンピュータと、ホストコンピュ
ータから明るいめまたは暗いめの露光量をフィールド信
号に同期して設定する露光設定手段と、ホストコンピュ
ータと露光設定手段をインターフェイスするインターフ
ェイス手段をさらに備え、前記露光設定手段はホストコ
ンピュータからの露光設定信号をフィールド信号に同期
して固体素子駆動部に出力することを特徴とする請求項
１〜６のいずれか一つに記載の電子露光制御装置。
【請求項８】固体撮像素子から出力される撮像信号と
予め設定されたフリッカ下側基準値を比較することによ
りフリッカを判定しフリッカ判定信号を出力するフリッ
カ判定手段と、固体撮像素子から出力される撮像信号を
フィールド信号に同期して複数フレーム蓄積する撮像蓄
積手段とをさらに備え、前記撮像蓄積手段はフリッカ判定手段から出力されるフ
リッカ判定信号に基づきフリッカ現象による黒べた画像
を破棄して蓄積することを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか一つに記載の電子露光制御装置。
【請求項９】前記フリッカ判定手段から出力されるフ
リッカ判定信号に基づき前記撮像蓄積手段に撮像許可信
号を出力する撮像許可判定手段をさらに備え、前記撮像
許可判定手段は、前記フリッカ判定信号が複数個連続し
て出力したことを検出することにより被写体が黒べた画
像と判定し撮像許可信号を前記撮像蓄積手段に出力する
請求項８記載の電子露光制御装置。