JPH10174000A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い露光制御範囲にわたって不自然さのない
画像が得られる撮像装置を提供する。 【解決手段】 被写体が暗く、ＡＧＣのゲインアップに
よっても適正な明るさの画像が得られなくなったとき、
電子シャッタによる露光時間を垂直同期信号期間の整数
倍とし、長時間露光を行う。これによりＡＧＣによるノ
イズの少ない自然な画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ等の固体撮
像素子を撮像素子として用いた撮像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像素子を用いて映像信号を
撮影する撮像装置においては、ＣＣＤ電荷蓄積時間を可
変させる手法を用いて露光制御（露出制御ともいう）を
行う手段が使用されている。本手段においては、機械的
な絞りが不要なため撮像装置のコストを削減することが
できる。

【０００３】（従来例１）ＣＣＤ電荷蓄積時間を可変さ
せて、露光制御を行う従来例１の撮像装置を図９に示
す。

【０００４】図９において、１１のＣＣＤはインタライ
ン転送型のＣＣＤ固体撮像素子、１２のＡ／ＤはＣＣＤ
１１から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信
号に変換するＡ／Ｄ変換器、１３のＴＧ／ＳＳＧは、Ｃ
ＣＤ駆動信号，その他同期信号を発生させる信号発生器
である。１４のＤＳＰは、Ａ／Ｄ変換器１２より出力さ
れる映像信号を処理し、輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ，Ｃ
ｂを出力する信号処理装置、１５のＭＰＵはＤＳＰ１４
より出力される映像信号の処理、ＴＧ／ＳＳＧ１３の制
御を行う演算処理装置、１６のＭＥＭＯＲＹはＭＰＵ１
５より出力される映像信号を画像として記録するメモリ
装置である。

【０００５】本撮像装置の動作を以下説明する。

【０００６】本撮像装置は、ＴＧ／ＳＳＧ１３内部で生
成される同期信号に従って、ＣＣＤ１１、Ａ／Ｄ変換器
１２を制御し、ＣＣＤ１１より出力される映像信号をＤ
ＳＰ１４に送出する。

【０００７】ＤＳＰ１４は、Ａ／Ｄ変換器１２より出力
された映像信号を輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ，Ｃｂへ変
換する処理を行う。ＤＳＰ１４はＴＧ／ＳＳＧ１３より
出力される画素クロックＹＤに同期して、Ｙ，Ｃｒ，Ｃ
ｂを出力する。ＭＰＵ１５は、ＤＳＰ１４より出力され
る映像信号Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂを、ＴＧ／ＳＳＧ１３より出
力される垂直同期信号ＶＤに同期してメモリ装置１６へ
と記録する。メモリ装置１６は、撮像装置より取り外し
可能な媒体であっても無くても良い。また、ＭＰＵ１５
は、内部に読み書き可能な計算用メモリ領域，レジスタ
を複数個装備している。

【０００８】前述の撮像動作によって、ＴＧ／ＳＳＧ１
３よりＶＤ信号が出力されるたびに撮像動作が行われ
る。

【０００９】露光量制御は、前述の撮影動作と同時に行
われ、１フレームの撮影が行われるごとに露光量制御が
行われる。

【００１０】以下、図９，図１０を用いて従来例１の露
光量制御の方法を説明する。

【００１１】図１０の信号ＶＤ，ＨＤ，ＹＤは、それぞ
れ図９中ＴＧ／ＳＳＧ１３で生成される垂直同期信号，
水平同期信号，画素クロック信号であり、信号ＦＴはＣ
ＣＤ１１に蓄積された電荷を排出する信号である。ま
た、信号ＣＨ１，ＣＨ２はＣＣＤ読出しパルスであり、
これらパルスに同期してＣＣＤ１１の感光部から転送部
へ電荷が送られ、この後ＴＧ／ＳＳＧ１３より出力され
るＣＣＤ信号読み出しパルスに同期してＡ／Ｄ変換器１
２へ映像信号が送られてゆく。

【００１２】信号ＦＴは、信号ＨＤに同期して、図９中
ＭＰＵ１５内のレジスタに設定されている値Ｓｎに対応
したパルス数が、図１０の時間ａから出力される。

【００１３】信号ＦＴが出力されていない期間は、ＣＣ
Ｄ１１に蓄積された電荷が排出されず撮影露光時間とな
り、この期間を露光時間とした画像は、次のフレームの
読出しパルス信号ＣＨ１，ＣＨ２でＣＣＤ１１の転送部
にロードされる。

【００１４】図１０において露光時間は期間ｂであり、
Ｓｎ＝０のとき露光時間ｂは最大で期間ｃと等しくな
る。Ｓｎと露光時間は線形で反比例し、Ｓｎが最大の時
に露光時間は最小となる。

【００１５】前述の動作によって、図１０中ｃの期間を
１周期とする１画面の撮影，露光制御が行われる。

【００１６】（従来例２）ＣＣＤ電荷蓄積時間を可変さ
せて、露光制御を行う従来例２の撮像装置を図１１に示
す。ハードウエアの構成，撮像動作は従来例１と同様で
あり、従来例１と対応するブロックに同一符号を付し説
明を省略する。

【００１７】以下、図１１，図１２，図１３を用いて従
来例２の露光量制御の方法を説明する。

【００１８】図１２の信号ＶＤ，ＨＤ，ＹＤは、それぞ
れ図１１中ＴＧ／ＳＳＧ１３で生成される垂直同期信
号，水平同期信号，画素クロック信号であり、信号ＦＴ
はＣＣＤ１１に蓄積された電荷を排出する信号である。
信号ＦＴは信号ＨＤに同期して、ＭＰＵ１５内のレジス
タＲ２に設定されている値Ｓｎに対応したパルス数が、
図１２の時間ａから出力される。信号ＦＴが出力されて
いない期間はＣＣＤ１１に蓄積された電荷が排出され
ず、撮影露光時間となる。

【００１９】図１２において露光時間は期間ｃであり、
Ｓｎ＝０のとき露光時間ｃは最大になる。Ｓｎと露光時
間は線形で反比例し、Ｓｎが最大の時に露光時間は最小
となる。

【００２０】以下、図１３のフローチャートを用いて、
露光量制御方法を述べる。

【００２１】図１１中のＭＰＵ１５により、フローチャ
ートに沿う次の１）〜９）の処理が行われる。

【００２２】１）図１２中のＶＤ信号の立ち下がりに同
期して撮像動作を開始する（Ｓ２１）。

【００２３】２）ＭＰＵ１５は、図１２の期間ｂにおい
て、ＤＳＰ１４より得られる画像信号から、露光量Ｅｐ
を測定する。ＤＳＰ１４より得られる画像信号は輝度信
号Ｙ、色差信号ＣｒおよびＣｂである。ここで、ＭＰＵ
１５は図１２のｂの期間のＹ信号の平均を求め、露光量
Ｅｐとする（Ｓ２２）。

【００２４】３）図１２中ｂの期間が過ぎたのち、ＭＰ
Ｕ１５はＥｐとＥｍを比較し（Ｓ２３，Ｓ２４）、Ｅｐ
＝Ｅｍでなければ動作４）〜７）を行い、Ｅｐ＝Ｅｍな
ら動作９）を行う。なお、Ｅｍは予め決められている適
正露光量（目標露光量ともいう）である。

【００２５】４）現在設定されている電子シャッタ値Ｓ
ｎは、ＭＰＵ１５のレジスタＲ２に格納されている。撮
像装置が起動して最初に撮像動作を行う場合には、Ｓｎ
は予め設定されている値で使用する。

【００２６】５）ここで、新たな電子シャッタ値Ｓｏを
求める。

【００２７】Ｅｐ＞Ｅｍであれば撮影画像は通常より明
るく撮影されていると判断できる。

【００２８】従って、露光時間を減少させるため Ｓｏ＝Ｓｎ＋Ｓｎ／Ｎ を求める（Ｓ２６）。

【００２９】係数ＮはＭＰＵ内のレジスタＲ３に格納さ
れている定数である。

【００３０】６）Ｅｐ＜Ｅｍであれば撮影画像は通常よ
り暗く撮影されていると判断できる。

【００３１】従って、露光時間を増加させるため Ｓｏ＝Ｓｎ−Ｓｎ／Ｎ を求める（Ｓ２５）。

【００３２】７）新たな電子シャッタ値ＳｏをＴＧ／Ｓ
ＳＧ１３に設定する。この電子シャッタ値Ｓｏに対応し
た露光量で、次の撮像動作が行われる（Ｓ２８）。

【００３３】８）ＭＰＵ１５は電子シャッタ値Ｓｏをレ
ジスタＲ２に保存する（Ｓ２７）。

【００３４】９）ＭＰＵ１５は、図１２中のＶＤ信号の
次回立ち下がりがＴＧ／ＳＳＧ１３より送出されるまで
待つ。

【００３５】以上のようにして、露光制御を行うもので
ある。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】電子シャッタ可変手段
を持つ撮像装置を用いて、低輝度の撮影対象を撮影する
場合には、露光時間を増加させ、ＡＧＣのゲインを上げ
ることになる。

【００３７】しかし前述の従来例１では、露光時間を図
４中ｃの期間までしか増加させることができず、ＡＧＣ
２の増幅率を過度に上げるとノイズが目立ち不自然にな
るという問題がある。

【００３８】一方、従来例２では、常に電子シャッタ値
はＳｎ／Ｎしか変化しないため、露光量Ｅｐと適正露光
量Ｅｍに大きな差があっても、電子シャッタ値が急激に
変化することはない。よって、被写体の輝度が急激に変
化した場合、その変化への追従が遅れてしまい、また、
電子シャッタ値の変化を大きくするために値Ｎを小さく
すると、露光量Ｅｐと適正露光量Ｅｍに小さな差しかな
い場合においても電子シャッタ値が大きく変化してしま
うため、撮影画像に不自然な輝度変化が現れてしまうと
いう問題がある。

【００３９】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、広い露光制御範囲にわたって不自然さのない
画像が得られる撮像装置を提供することを目的とするも
のである。

【００４０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、撮像装置を次の（１）〜（７）のとお
りに構成する。

【００４１】（１）固体撮像素子と、この固体撮像素子
の出力を可変増幅する増幅手段と、前記固体撮像素子の
露光時間範囲をその垂直同期信号期間の整数倍に可変す
る露光時間範囲可変手段と、露光量を評価し、前記増幅
手段のゲインと前記露光時間範囲可変手段の範囲を制御
する制御手段とを備えた撮像装置。

【００４２】（２）制御手段は、増幅手段のゲインアッ
プによっても所定の露光量が得られないとき、露光時間
範囲可変手段の範囲を増大するものである前記（１）記
載の撮像装置。

【００４３】（３）画像表示装置を備えた前記（１）記
載の撮像装置において、制御手段により露光時間範囲可
変手段の範囲を増大したとき、前記画像表示装置に同一
フレームの画像を続けて送出し、画像が表示されないフ
レームがなくなるようにする撮像装置。

【００４４】（４）画像処理装置を備えた前記（１）記
載の撮像装置において、制御手段により露光時間範囲可
変手段の範囲を増大したとき、前記画像処理装置に同一
フレームの画像を続けて送出し、前記撮像装置内のＭＰ
Ｕと前記画像処理装置との間の通信量を削減する撮像装
置。

【００４５】（５）固体撮像素子と、この固体撮像素子
の露光量Ｅｐを検出する露光量検出手段と、この露光量
検出手段で検出した露光量Ｅｐと予め決められている目
標露光量Ｅｍとの差分Ｅｄを検出する差分検出手段と、
次回の撮像動作における前記撮像素子の露光時間Ｓｏ
を、前記差分検出手段で検出した差分Ｅｄと前記撮像素
子の今回の露光時間Ｓｎとにもとづいて制御する制御手
段とを備えた撮像装置。

【００４６】（６）固体撮像素子はＣＣＤである前記
（１）または（５）記載の撮像装置。

【００４７】（７）制御手段は、次回の露光時間Ｓｏ
を、Ｎを任意数として、 Ｓｏ＝Ｓｎ＋Ｓｎ＊Ｅｄ／Ｎ
により制御するものである前記（５）記載の撮像装
置。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を“撮像
装置”の実施例により詳しく説明する。なお各実施例
は、動画撮影を想定しているが、静止画撮影においても
同様に実施することができる。

【００４９】

【実施例】

（実施例１）図１は、実施例１である“撮像装置”の構
成を示すブロック図である。

【００５０】図１において、１のＣＣＤはインタライン
転送型の固体撮像素子、２のＡＧＣはＣＣＤ１の信号出
力を増幅するゲイン可変の増幅器、３のＡ／ＤはＡＧＣ
２から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号
に変換するＡ／Ｄ変換器、４のＴＧ／ＳＳＧは、ＣＣＤ
駆動信号，その他同期信号ＣＨ１，ＣＨ２，ＶＤ，Ｈ
Ｄ，ＹＤ，ＦＴを発生させる信号発生器である。５のＤ
ＳＰは、Ａ／Ｄ変換器３より出力される映像信号を処理
し、輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを出力する信号処
理装置、６のＭＰＵは、ＤＳＰ５より出力される映像信
号の処理および撮像装置の制御を行う演算処理装置、７
のＭＥＭＯＲＹは、ＭＰＵ６より出力される映像信号を
画像として記録するメモリ装置である。

【００５１】最初に、本撮像装置の撮像動作を説明す
る。

【００５２】本撮像装置は、ＴＧ／ＳＳＧ４内部で生成
される同期信号に従って、ＣＣＤ１，ＡＧＣ２，Ａ／Ｄ
変換器３を制御し、ＣＣＤ１より出力される映像信号を
ＤＳＰ５に送出する。ＤＳＰ５は、Ａ／Ｄ変換器３より
出力された映像信号を輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ，Ｃｂ
へ変換する処理を行う。ＤＳＰ５は、ＴＧ／ＳＳＧ４よ
り出力される画素クロックＹＤに同期して、信号Ｙ，Ｃ
ｒ，Ｃｂを出力する。このとき、ＴＧ／ＳＳＧ４より出
力される信号ＣＨ１，ＣＨ２，ＶＤ，ＨＤ，ＹＤ，ＦＴ
は、従来例１と同様である。

【００５３】ＭＰＵ６は、ＤＳＰ５より出力される映像
信号Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂを、ＴＧ／ＳＳＧ４より出力される
垂直同期信号ＶＤに同期してメモリ装置７へと記録す
る。メモリ装置７は、撮像装置より取り外し可能な媒体
であっても無くても良い。また、ＭＰＵ６は内部に読み
書き可能な計算用メモリ領域、レジスタを複数個装備し
ている。

【００５４】前述の撮像動作は、ＴＧ／ＳＳＧ４より出
力されるＶＤ信号に同期して動作する。すなわち、ＶＤ
信号に同期して１フレームが撮影される。この撮像動作
中に、本撮像装置は、ＤＳＰ５より出力されるＹ信号の
平均をとり、露光データＥｐとする。露光データＥｐ
は、ＭＰＵ６に外部測光センサを付属させて測定しても
良い。

【００５５】次に、本撮像装置の露光制御を図２のフロ
ーチャートを用いて、以下の１）〜４）において説明す
る。フローチャート処理はＭＰＵ６により行なわれる。

【００５６】本撮像装置は、ＡＧＣ２によってＣＣＤ出
力信号の大きさを制御できる間は、ＡＧＣ２と電子シャ
ッタを組み合わせた制御を行う。一方、ＡＧＣ２のゲイ
ンを増加させてノイズが目立つようになったら電子シャ
ッタの制御範囲を通常の整数倍にすることで、露光制御
を行う。

【００５７】１）撮像動作開始（Ｓ１）と同時に、ＭＰ
Ｕ６は、前１フレームの撮像動作時に得た露光データＥ
ｐを使用して露光量評価を行う（Ｓ２）。ＭＰＵ６は該
露光データＥｐが予め設定されている目標露光値Ｅｍよ
り低い場合、露光量Ｅｐを増やすため、電子シャッタ値
Ｓｎを減少させる。

【００５８】電子シャッタ値Ｓｎと露光量Ｅｐとの関係
を図３に示す。

【００５９】Ｓｎが最小値ＳｎＭｉｎであるとき、最大
露光時間Ｅｐ＝ＥｘｐＭａｘ１Ｖ、Ｓｎが最大値ＳｎＭ
ａｘであるとき、最小露光時間Ｅｐ＝ＥｘｐＭｉｎであ
る。撮像装置の起動時における電子シャッタ初期値は図
３中のＳｎ０である。このとき、ＭＰＵ６はレジスタＲ
１に保存されている電子シャッタ値Ｓｎ＝Ｓｎ０を図３
中のＳｎＤだけ減少させ、Ｓｎ１とする。

【００６０】新たに決定された電子シャッタ値をＳｏと
する。電子シャッタ値Ｓｏ＝Ｓｎ１が計算され、レジス
タＲ１に代入されると共に、ＴＧ／ＳＳＧ４に送られ
る。ＴＧ／ＳＳＧ４は送られてきた電子シャッタ値に対
応した個数分のＦＴパルスを出力する。

【００６１】２）ここで、ＭＰＵ６は、新しい電子シャ
ッタ値ＳｏとＭＰＵ６内のレジスタＲ２に予め設定され
ている値ＳｎＬｉｍＬ，ＳｎＬｉｍＨと比較する。Ｓｎ
ＬｉｍＬ，ＳｎＬｉｍＨの初期値はそれぞれ図３中のＳ
ｎＬｉｍＬ１，ＳｎＬｉｍＨ１であり、 ＳｎＬｉｍＬ１＝ＳｎＭｉｎ＋ＷＬｉｍＬ ＳｎＬｉｍＨ１＝ＳｎＭａｘ−ＷＬｉｍＨ である。ＷＬｉｍＬ，ＷＬｉｍＨはＭＰＵ６内で予め設
定されている値である。ＳＬｉｍＬ＜Ｓｏ＜ＳＬｉｍＨ
の範囲内であれば、次の露光評価動作までなにもしな
い。図３の例ではＳｏ＝Ｓｎ１はＳＬｉｍＬ＜Ｓｏ＜Ｓ
ＬｉｍＨの範囲内であるのでＭＰＵ６は次フレームの露
光制御動作まで何もしない。

【００６２】３）ここで、Ｓｏ＜ＳｎＬｉｍＬ（Ｓ３）
なら、ＡＧＣ２を制御し、ＣＣＤ１より出力される映像
信号の増幅率（ゲイン）を増加させる。ＡＧＣ２の増幅
率Ｇｒは、ＭＰＵ６内のレジスタＲ３にセットされてい
る値Ｇｖと下の表のように対応している。

【００６３】

【表１】

【００６４】撮像装置のＧｖ初期値は１であり、最初に
起動したときはＧｒの増幅率が１．５になっている。こ
のとき、ＣＣＤ１から出力される映像信号と、ＡＧＣ２
から出力される映像信号の信号レベル比は１．５であ
る。

【００６５】Ｓｏ＜ＳｎＬｉｍＬで、Ｒ３にセットされ
ているＧｖを１増加させる。ＭＰＵ６からＡＧＣ２に制
御信号が送られ、ＡＧＣ２の増幅率は２．０となる（Ｓ
５）。ＭＰＵ６は増加させたＧｖの値をレジスタＲ３へ
保存する。ここで、Ｒ３に保存されているＧｖの値が３
であったなら、ゲインアップの上限であるのでゲインア
ップはできない。

【００６６】そこで、ＭＰＵは露光時間を延ばすことで
露光量を増やす動作を行う（Ｓ６）。ここでＭＰＵ６
は、図４に示すように信号ＶＤと同期して毎フレーム出
力されていたＣＣＤ転送パルスＣＨ１，ＣＨ２を、図５
に示すように２フレームに一度出力するようにする。す
ると、図４において期間ｃの領域しか制御できなかった
露光時間が、図５のｅ＋ｆの領域まで拡張される。図５
の例では、露光時間はｄである。これに応じてＳｎが最
小値ＳｎＭｉｎであるとき、最大露光時間Ｅｐ＝Ｅｘｐ
Ｍａｘ２Ｖとなる。

【００６７】図４の期間ｃは、図５の期間ｆおよび図３
におけるＴｅｒｍ１に対応し、図５の期間ｅ＋ｆは図３
におけるＴｅｒｍ２に対応する。このとき、露光時間Ｅ
ｐは図３におけるＥｘｐＭａｘ１Ｖ＜Ｅｐ＜ＥｘｐＭａ
ｘ２Ｖの領域で制御される。また、ＭＰＵ６はＳｎＬｉ
ｍＬ，ＳｎＬｉｍＨはＴｅｒｍ２のＳｎＬｉｍＬ２，Ｓ
ｎＬｉｍＨ２に置き換える。また、図５において期間ｅ
の間は撮像動作（ＣＣＤ転送動作）を行わないが、露光
データ測定動作のみ行う。

【００６８】４）３）とは逆にＳｏ＞ＳｎＬｉｍＨとな
った場合（Ｓ７）について以下述べる。

【００６９】ＭＰＵ６は、ゲインレベルＧｖ＝０でかつ
ＥｘｐＭａｘ１Ｖ＜Ｅｐ＜ＥｘｐＭａｘ２Ｖの時（Ｔｅ
ｒｍ２）は、ＥｘｐＭｉｎ＜Ｅｐ＜ＥｘｐＭａｘ１Ｖ
（Ｔｅｒｍ１）の露光時間になるように、ＡＧＣ２，Ｔ
Ｇ／ＳＳＧ４へ制御信号を送る。ＡＧＣ２，ＴＧ／ＳＳ
Ｇ４より送出される各信号は図５の状態から図４へと変
化する。

【００７０】一方、ＥｘｐＭａｘ１Ｖ＜Ｅｐ＜ＥｘｐＭ
ａｘ２ＶかつＳｏ＞ＳｎＬｉｍＨのときは、ＭＰＵ６は
Ｒ３にセットされているＧｖを１減少させ、ゲインダウ
ンを行う（Ｓ８）。ＭＰＵ６からＡＧＣ２に制御信号が
送られ、ＡＧＣ２の増幅率は減少する。ＭＰＵ６は減少
させたＧｖの値をレジスタＲ３へ保存する。ここで、Ｒ
３に保存されているＧｖの値が０であったなら、ゲイン
ダウンの下限であるのでゲインダウンはしない。

【００７１】以上説明したように、本実施例によれば、
撮像装置の電子シャッタによる露光時間を通常（１フレ
ーム期間）の整数倍にすると共に、該手段とＡＧＣ２に
よる信号増幅・可変手段を組み合わせることで、低輝度
撮影対象に対する最適な露光制御を行うことができる。

【００７２】（実施例２）図６は、実施例２である“撮
像装置”の構成を示すブロック図である。図６中ブロッ
ク１から７は図１と同じであり、長時間露光時のタイミ
ングは図５のとおりである。８はＭＰＵ６に接続した画
像表示装置、９はＭＰＵ６に接続した画像処理装置、１
０は画像処理装置９の画像表示装置である。

【００７３】画像表示装置８は、撮像装置によって撮像
されている画像をリアルタイムで表示することで、電子
ファインダとして用いられる。また、メモリ７に記録さ
れた画像を閲覧することもできる。

【００７４】画像処理装置９は、ＭＰＵ６より出力され
る撮影画像の画像処理を行う。また、処理した結果を表
示装置１０によって確認することが可能である。

【００７５】本撮像装置において、ＭＰＵ６は、表示装
置８の表示速度を検出する手段を持っている。この検出
手段によって得られる、表示装置８のフレーム表示周期
ＴｄがＥｘｐＭｉｎ＜Ｔｄ＜ＥｘｐＭａｘ１Ｖであり、
かつ ＥｘｐＭａｘ１Ｖ＜Ｅｐ＜ＥｘｐＭａｘ２Ｖであ
るとき、ＭＰＵ６は、撮影した画像を図５中の期間ｅの
間のみ表示装置８へ送出する。図５中の期間ｆでは画像
の撮影は行われないので、前回撮影した画像すなわち同
じ画像を再度送出する。

【００７６】ＭＰＵ６は画像処理装置９の処理速度を検
出する手段も持っている。この検出手段によって得られ
る、画像処理装置９の処理周期がＴｐがＥｘｐＭｉｎ＜
Ｔｐ＜ＥｘｐＭａｘ１Ｖであり、かつＥｘｐＭａｘ１Ｖ
＜Ｅｐ＜ＥｘｐＭａｘ２Ｖであるとき、ＭＰＵ６は、撮
影した画像を図５中の期間ｅの間のみ画像処理装置９へ
送出する。図５中の期間ｆでは画像の撮影は行われない
ので、前回撮影した画像を再度送出する。

【００７７】また、ＭＰＵ６は、表示装置１０の表示速
度を検出する手段を持っている。この検出手段によって
得られる、表示装置１０のフレーム表示周期Ｔｄ２がＥ
ｘｐＭｉｎ＜Ｔｄ２＜ＥｘｐＭａｘ１Ｖであり、かつＥ
ｘｐＭａｘ１Ｖ＜Ｅｐ＜ＥｘｐＭａｘ２Ｖであるとき、
ＭＰＵ６は、撮影した画像を図５中の期間ｅの間のみ画
像処理装置９へ送出する。図５中の期間ｆでは画像の撮
影は行われないので、前回撮影した画像を再度送出す
る。

【００７８】以上説明したように、本実施例によれば、
実施例１と同様の効果が得られ、更に、撮像装置に接続
された表示装置８、あるいは表示装置１０において、撮
影画像が表示されないフレームが出てしまう現象を防止
できる。

【００７９】また、同時に画像処理装置９に送出する画
像を減らし、図６中６のＭＰＵ６と画像処理装置９間の
通信量を削減することも可能である。

【００８０】（実施例３）図７は、実施例３である“撮
像装置”の構成を示すブロック図である。ハードウエア
の構成は、従来例２と同様であり、対応ブロックに従来
例２と同一符号を付し説明は省略する。撮影時のタイミ
ングは、従来例２と同様であり、図１２を参照する。本
実施例の露光制御を図８のフローチャート、図１２のタ
イミングチャートにより説明する。

【００８１】図７中のＭＰＵ１５により、図８のフロー
チャートに沿う次の１）〜８）の処理が行なわれる。

【００８２】１）図１２中のＶＤ信号の立ち下がりに同
期して撮像動作を開始する（Ｓ３１）。

【００８３】２）ＭＰＵ１５は、図１２の期間ｂにおい
て、ＤＳＰ１４より得られる画像信号から、露光量Ｅｐ
を測定する。ＤＳＰ１４より得られる画像信号は輝度信
号Ｙ、色差信号ＣｒおよびＣｂであるとする。ここで、
ＭＰＵ１５は図１２中ｂの期間、Ｙ信号の平均を求め、
Ｅｐとする（Ｓ３２）。

【００８４】３）図１２中ｂの期間が過ぎたのち、ＭＰ
Ｕ１５は露光量Ｅｐと適正露光量Ｅｍを比較し、Ｅｐ＝
Ｅｍでなければ動作４）〜７）を行い、Ｅｐ＝Ｅｍなら
動作８）を行う。

【００８５】４）ＭＰＵ１５は差分Ｅｄ＝Ｅｐ−Ｅｍを
求める（Ｓ３４）。

【００８６】５）現在設定されている電子シャッタ値Ｓ
ｎは、ＭＰＵ１５のレジスタＲ２に格納されている。撮
像装置が起動して最初に撮像動作を行う場合には、ＭＰ
Ｕ１５はレジスタＲ１に格納されている初期値をＳｎに
代入し、使用する。これらＳｎ，Ｅｐ，Ｅｍに対し、新
たな電子シャッタ値 Ｓｏ＝Ｓｎ＋Ｓｎ＊Ｅｄ／Ｎ を求める（Ｓ３５）。

【００８７】係数ＮはＭＰＵ１５内のレジスタＲ３に格
納されている任意の定数である。

【００８８】６）新たな電子シャッタ値ＳｏをＴＧ／Ｓ
ＳＧ１３に設定する。

【００８９】７）ＭＰＵ１５は電子シャッタ値Ｓｏをレ
ジスタＲ２に保存する（Ｓ３６）。この電子シャッタ値
Ｓｏに対応した露光量で、次の撮像動作が行われる（Ｓ
３７）。

【００９０】８）ＭＰＵ１５は、図１２中のＶＤ信号の
次回立ち下がりがＴＧ／ＳＳＧ１３より送出されるまで
待つ（Ｓ３７）。

【００９１】ＭＰＵ１５のレジスタ表を下記に示す。

【００９２】

【表２】

【００９３】以上説明したように、本実施例によれば、
特に電子シャッタ可変範囲が広い撮像装置において、極
めて高速かつ自然な露光制御を行うことができる。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広い露光制御範囲にわたって不自然さのない画像を得る
ことができる。

【００９５】詳しくは、請求項１〜請求項６記載の発明
によれば、低輝度撮影対象であってもノイズの少ない自
然な画像が得られる。また請求項５〜請求項７記載の発
明によれば、高速でかつ自然な露光制御ができ、不自然
さのない画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の構成を示すブロック図

【図２】 実施例１の動作を示すフローチャート

【図３】 電子シャッタ値Ｓｎと露光量Ｅｐの関係を示
す図

【図４】 通常の露光時のタイミングチャート

【図５】 長時間露光時のタイミングチャート

【図６】 実施例２の構成を示すブロック図

【図７】 実施例３の構成を示すブロック図

【図８】 実施例３の動作を示すフローチャート

【図９】 従来例１の構成を示すブロック図

【図１０】 従来例１のタイミングチャート

【図１１】 従来例２の構成を示す図

【図１２】 従来例２のタイミングチャート

【図１３】 従来例２の動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１ ＣＣＤ ２ ゲイン可変の増幅器 ４ 信号発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小出 裕司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子と、この固体撮像素子の出
   力を可変増幅する増幅手段と、前記固体撮像素子の露光
   時間範囲をその垂直同期信号期間の整数倍に可変する露
   光時間範囲可変手段と、露光量を評価し、前記増幅手段
   のゲインと前記露光時間範囲可変手段の範囲を制御する
   制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 制御手段は、増幅手段のゲインアップに
   よっても所定の露光量が得られないとき、露光時間範囲
   可変手段の範囲を増大するものであることを特徴とする
   請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 画像表示装置を備えた請求項１記載の撮
   像装置において、制御手段により露光時間範囲可変手段
   の範囲を増大したとき、前記画像表示装置に同一フレー
   ムの画像を続けて送出し、画像が表示されないフレーム
   がなくなるようにすることを特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 画像処理装置を備えた請求項１記載の撮
   像装置において、制御手段により露光時間範囲可変手段
   の範囲を増大したとき、前記画像処理装置に同一フレー
   ムの画像を続けて送出し、前記撮像装置内のＭＰＵと前
   記画像処理装置との間の通信量を削減することを特徴と
   する撮像装置。
5. 【請求項５】 固体撮像素子と、この固体撮像素子の露
   光量Ｅｐを検出する露光量検出手段と、この露光量検出
   手段で検出した露光量Ｅｐと予め決められている目標露
   光量Ｅｍとの差分Ｅｄを検出する差分検出手段と、次回
   の撮像動作における前記撮像素子の露光時間Ｓｏを、前
   記差分検出手段で検出した差分Ｅｄと前記撮像素子の今
   回の露光時間Ｓｎとにもとづいて制御する制御手段とを
   備えたことを特徴とする撮像装置。
6. 【請求項６】 固体撮像素子はＣＣＤであることを特徴
   とする請求項１または請求項５記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 制御手段は、次回の露光時間Ｓｏを、Ｎ
   を任意数として、Ｓｏ＝Ｓｎ＋Ｓｎ＊Ｅｄ／Ｎ により
   制御するものであることを特徴とする請求項５記載の撮
   像装置。