KR100806706B1 - 화상처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 어두운 환경에서도 그 때의 조도에 따른 상기 축적시간(노출시간)을 자동적으로 설정하고, 피사체의 움직임에 대해서 가능한 한 매끄럽게 추종시키는 화상처리장치를 제공하는 것을 목적으로 하고, 외부로부터 입사된 광학신호의 광량을 제어하는 아이리스(2)로부터의 신호를 결상하여 영상신호를 출력하는 촬상소자(6)로부터의 영상신호의 이득 제어를 행하는 이득 제어수단(7)과, 이득 제어수단(7)의 출력신호를 신호처리하는 신호처리수단(9)과, 신호처리수단(9)으로부터의 영상신호에 기초하여 아이리스(2)의 개방도와 촬상소자(6)의 노광시간과 이득 제어수단의 이득량을 제어하는 촬상 제어수단(25)을 구비하고, 촬상 제어수단(25)은, 주위가 어두울 때에 신호처리수단(9)으로부터의 영상신호에 기초하여 주위의 밝기를 판별하여, 촬상소자(6)의 노광시간을 가변한다.

Description

화상처리장치{IMAGE PROCESSING DEVICE}

본 발명은 어두운 환경에 있어서, 조명 등에 의지하는 일 없이, 그 조도에 따른 명료한 화상을 촬상하는 것이 가능한 비디오 카메라 등의 화상처리장치에 관한 것이다.

소형 비디오 카메라, 혹은 소형 비디오 일체형 카메라에 있어서 촬상소자는 거의 고체 촬상소자인 CCD형 촬상소자가 사용되고 있다. CMOS형 촬상소자도 사용되고 있지만 광전변환부의 소자가 다를 뿐이며 화상신호를 얻는 과정은 동일한 것이다. 이하는 상기 고체 촬상소자로서 CCD형 촬상소자를 예로 들어서 설명한다.

어두운 환경에서 명료한 촬영화상을 얻기 위해서, 통상은 조명에 의해 피사체의 조도를 높여 촬영이 행해지고 있지만, 조명기구는 운반이 불편한 점이나, 전력소비도 크므로, 소형 비디오 카메라 등에 있어서는 그러한 것이 없어도 어두운 환경에서 촬영을 할 수 있는 것이 요망된다.

고체 촬상소자를 이용한 카메라에 관해서는 디지털 스틸 카메라의 예이지만 일본 특허공개 2001-285707 공보에 기재되어 있다. 이 문헌에는 CCD형 촬상소자를 이용하고, 그 촬상의 감도 및 전자셔터, 촬상소자의 신호출력의 증폭 등을 행하는 CDS/AGC회로의 이득, 또한 아이리스의 조리개 값 등의 제어 파라미터의 값을 조정 하여 노출을 자동제어하는 방식이 기재되어 있다.

본 발명은 동영상을 촬영하는 비디오 카메라에 있어서 일본 특허공개 2001-285707 공보에 나타내어져 있는 제어 파라미터를 조정하여 어두운 환경에서 노출을 설정하는 것이지만, 종래는 그 때의 밝기의 환경에 있어서 어두운 환경이면 감도를 높게 한 고정의 제어 파라미터의 설정이 이루어져 있다. 특히, 상기 전자셔터, 즉 노출시간에 대해서는 긴 시간으로 설정된다. 그 때문에 촬영된 화상의 움직임이 부드럽지 않게 되는 문제가 있다.

CCD형 촬상소자에 있어서의 전자셔터, 소위, 노출시간에 대해서는 일본 특허공개 2001-285707 공보에 기재되어 있고 이하와 같은 시스템으로 되어 있다.

CCD형 촬상소자는 수광면은 포토 다이오드 어레이(PD) 등의 광을 전하로 변환하는 광전변환소자, 발생하는 전하를 축적하는 축적부 및 축적부의 전하를 전하 전송 소자(CCD)에 의해 수직방향으로의 전송과 수평방향으로의 전송을 행하는 화상신호를 얻는 것이다.

그래서 PD로부터 발생하는 전하를 축적하는 시간 길이에 의해 촬상소자에 받아들여지는 입력 광량이 결정되므로, 이 축적을 위한 시간 길이를 제어하면, 기계적인 셔터를 이용하는 일 없이 촬상소자에 받아들여지는 광량의 시간적 컨트롤 즉 노출시간의 컨트롤이 가능하게 된다. 이것이 전기적인 셔터 또는 전자셔터로 칭해지는 것이다.

CCD형 촬상소자를 이용한 비디오 카메라에 있어서는, 통상 촬영에 있어서는 영상신호의 필드 주기(Tf)에 맞춘 1/60초의 전자셔터 시간(노출시간)에 촬영된다. 이것은 1/60초 사이에 받아들여지는 단위시간의 입력 광량이 충분하며 높은 신호출력이 촬상소자로부터 얻어지는 밝은 환경하의 촬영의 경우이다. 어두운 환경에 있어서는 단위시간당의 입력 광량이 적으므로, 신호출력을 크게 하기 위해서는 노출시간을 길게 하여 입력 광량을 축적시킴으로써 높은 신호출력을 얻는 것이 행해진다.

이와 같이 전자셔터 시간(노출시간)에 상당하는 촬상소자의 PD로부터 발생하는 전하를 축적부에 축적시키는 기간을 길게 함으로써 어두운 환경에서의 고감도 촬영이 가능하게 된다.

예컨대 노출시간을 0.5초로 설정한 경우에는, 이 길이는 30필드(15프레임)에 상당하므로 30필드의 기간의 상기 PD로부터의 전하가 축적부에 축적된다. 그리고 이 축적 기간(노출시간)의 최후의 1필드가 축적 화상신호로 된다. 또한 이 축적 기간의 최종 1필드의 화상신호를 신호처리하여 영상신호로 변환하고, 그것을 30필드 사이 메모리하여 연속의 영상신호를 얻는 것이 행해진다. 이 노출시간은 프레임 기간(약 33ms)의 배수로 최대 0.5초 정도까지이면 어떤 값으로도 좋지만 상당히 어두운 상태에서도 촬영할 수 있도록 0.5초 근처로 설정되는 경우가 많다.

그러나, 이 경우 당연한 것이면서 30필드 사이(약 0.5초) 축적한 최후의 1필드를 CCD로부터 꺼내게 되므로 30필드마다의 정지화상으로 되고, 화상의 움직임이 부드럽지 않게 된다. 피사체의 움직임이 빠른 경우에는, 그 움직임을 촬영할 수 없게 될 경우가 생긴다. 그리고, 피사체의 조도에 따른 영상신호 레벨이 얻어지지 않는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 개선한 것이며, 어두운 환경에서도 그 때의 조도에 따른 상기 축적시간(노출시간)을 자동적으로 설정하고, 피사체의 움직임에 대해서 가능한 한 매끄럽게 추종시키도록 한 것이며, 또한, 그 때의 화질도 최적으로 하는 화상처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 화상처리장치는, 주위가 밝을 때에 이용하는 제1촬영모드와, 주위가 어두울 때에 이용하는 제2촬영모드를 구비한 화상처리장치로서, 피사체 광학상을 촬상소자에 결상시키는 렌즈 유닛과, 상기 렌즈 유닛에 입사한 광량을 조정하는 아이리스와, 상기 아이리스로부터의 광량이 조정된 피사체 광학상을 화상신호로서 출력하는 전자셔터 기능을 갖는 촬상소자와, 상기 촬상소자로부터의 동영상신호를 증폭하고, 그 증폭 이득을 조정할 수 있는 AGC 증폭기와, 상기 AGC 증폭기에서 증폭된 화상신호를 신호처리하여 영상신호를 얻는 신호처리수단과, 피사체의 밝기를 나타내는 상기 영상신호의 휘도신호레벨과 정해진 기준휘도신호레벨을 비교하는 비교수단과, 촬상제어수단을 갖고, 상기 제2촬영모드로 하였을 때, 상기 촬상제어수단은, 상기 전자셔터 기능을 2필드의 배수 주기에서 주기의 길이를 바꾸고, 주기에 맞춰서 전자셔터 온시간(노출시간)을 연속적으로 바꾸어서, 상기 휘도신호레벨과 상기 기준휘도신호레벨이 일치하는 상기 비교수단의 출력이 0(제로)으로 되는 시점의 전자셔터 온시간을 유지하는 촬상소자 제어수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 화상처리장치는, 촬상소자의 노출시간인 전자셔터 온(on) 시간을 주기 M·Tf(M: 1 및 2이상의 짝수, Tf: 1필드기간) 내의 m·Tf(m: 정수)기간으로 함으로써 어두운 환경에서의 촬영을 가능하게 하는 화상처리장치로서, 전자셔터 오프(off)시간을 n·Tf(n: 0~2의 정수)로 하였을 때에 M·Tf=m·Tf+n·Tf의 관계를 가지면서 주기 M·Tf에서 상기 전자셔터 온시간 m·Tf를 연속적으로 변화시켜 자동적으로 최적노출시간으로 설정시키기 위해서, 광을 전하로 변환하는 광전변환소자로 이루어지는 촬상면과 상기 광전변환소자로부터 발생하는 전하를 축적하는 축적부와 축적된 전하를 수직 및 수평방향으로 전송하여 화상신호를 얻는 전하 전송 소자(Charge-Coupled Devices) 등으로 이루어지는 촬상소자와, 상기 촬상소자의 촬상면에 피사체상을 결상시키기 위한 렌즈 및 아이리스 등으로 구성되는 렌즈 유닛과, 상기 전자셔터 온시간 m·Tf에 상기 광전변환소자로부터의 전하를 상기 축적부에 축적시키는 전자셔터 구동제어와, 상기 전자셔터 오프시간 n·Tf에 상기 축적부로부터 전하를 배출하는 전하 배출 구동 제어와, 상기 전하 전송 소자의 수직 및 수평전송에 의해 상기 주기 M·Tf 마다 얻어지는 최종 1필드의 상기 m·Tf 시간만큼 축적해서 얻어지는 화상신호를 취출하는 구동제어를 행하는 촬상소자 드라이버와, 상기 촬상소자 드라이버의 구동에 의해 상기 촬상소자로부터 얻어지는 화상신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 얻어지는 화상신호를 신호처리하여 휘도신호 및 색신호로 이루어지는 영상신호를 얻는 신호처리회로와, 상기 전자셔터 온시간 m·Tf에 상기 촬상면에 들어가는 광량값을 나타내는 상기 휘도신호를 상기 노출기간의 최종 1필드기간 적분해서 피사체의 밝기에 대응하는 입력 광량값을 검출하는 휘도검출수단과, 밝기에 대응한 휘도신호성분의 기준값을 설정하는 휘도기준 설정수단과, 상기 휘도검출수단으로부터 얻어지는 휘도신호 성분값과 상기 휘도기준 설정수단으로부터의 휘도신호성분의 기준값을 비교해서 주기 M·Tf마다의 양 신호의 오차신호를 얻는 비교수단과, 촬상소자 제어수단을 갖고, 상기 촬상소자 제어수단은 주기 M·Tf 마다 설정되는 전자셔터 온시간 m·Tf를 메모리하는 노출 메모리수단과, 현주기(M0·Tf주기)의 1주기전(M1·Tf주기)에, 노출 메모리수단에 메모리되어 있는 전자셔터 온시간 m-1·Tf에, 현주기(M0·Tf주기)에 있어서 1주기전(M-1·Tf주기)에 얻어진 상기 오차신호를 기초로 연산해서 얻어지는 노출시간 보정량 Δm-1·Tf를 상기 오차신호의 부호에 의해 가산 또는 감산 연산처리하고, 다음 주기(M1·Tf주기)의 전자셔터 온시간 m1·Tf(=m-1·Tf±Δm-1·Tf)을 구하는 노출시간 연산수단과, 상기 전자셔터 온시간 m1·Tf를 상기 노출 메모리수단에 메모리함과 아울러 상기 전자셔터 온시간 m1·Tf를 기초로 상기 촬상소자 드라이버에 공급하는 전자셔터 온시간과 전자셔터 오프기간을 나타내는 제1제어신호와 축적해서 얻어진 1필드의 화상신호를 취출하는 제2제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단을 갖고, 상기 제어신호 발생수단으로부터의 상기 전자셔터 온시간 m·Tf를 기초로 발생된 제1, 제2제어신호를 상기 촬상소자 드라이버에 공급함으로써 M·Tf주기에서의 피드백 제어 루프를 형성하고, 상기 전자셔터 온시간 m·Tf를 변화시키고, 상기 오차신호가 제로 또는 제로 부근이 된 시점에서 상기 전자셔터 온시간(노출시간) m·Tf를 유지함으로써 최적노출조건에서의 영상신호를 얻도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 모든 밝기 환경에서의 촬영이 가능하도록 상기 노출시간의 제어로 커버되는 밝기 범위 밖의 밝은 환경 그리고 범위 밖의 어두운 환경에도 대응할 수 있도록 상기 증폭기 및 아이리스도 제어하고, 어떠한 밝기의 환경에서도 촬영이 가능하도록 구성한 것이다.

이 구성에 의하면, 비디오 카메라에 있어서 촬상소자에 입력한 광량을 축적할 수 있는 기능을 이용하여, 최적 자동노출시간의 설정이 가능한 고감도 화상처리방식이지만, 아울러서 아이리스 및 AGC증폭기를 제어함으로써,

(1) 조도에 따른 최적인 노출시간으로 설정되므로, 노출시간이 길어지는 것에 의한 출력 화상의 움직임의 응답성의 열화가 적어진다.

(2) 노출시간에 따른 영상신호출력을 얻어진다. 즉 밝기에 따른 영상신호출력이 얻어진다.

(3) 거의 어두움에서부터 상당히 밝은 범위의 환경하에서의 촬영이 가능하다.

등의 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 실시형태1에 있어서의 전체 회로 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 촬상소자의 전자셔터 동작을 설명하기 위한 타임 차트이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 촬상소자의 특정 노출시간의 경우의 전자셔터 동작을 설명하기 위한 타임 차트이다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 촬상소자 제어수단의 상세 회로 블록도이다

도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 아이리스 제어수단의 상세 회로 블록도이다.

도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 AGC 이득 제어수단의 상세 회로 블록도이다.

도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 선택신호 발생수단의 상세 회로 블록도이다.

도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 선택신호 발생수단에 있어서의 입출력 신호의 타임 차트이다.

도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 피사체의 밝기와 노출시간, 밝기와 아이리스값 및 밝기와 AGC 이득값의 관계 및 제어영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 피사체의 밝기와 휘도신호 성분값(Y) 및 기초 신호 기준값(Ys)의 관계를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도 1~도 10을 이용하여 설명한다.

(실시형태1)

도 1은 본 발명의 실시형태의 전체구성을 나타낸다.

도 1에 있어서, 1은 피사체상을 결상시키기 위한 렌즈부, 2는 기계적으로 입사광량을 조절하는 아이리스 및 아이리스의 구경(口徑)을 바꾸는 아이리스 구동모터(도시 생략) 등으로 이루어지는 아이리스부이고, 100은 렌즈부(1) 및 아이리스부(2)로 이루어지는 렌즈 유닛이다. 20은 아이리스부(2)의 아이리스 구동모터를 구동하는 아이리스 기구 드라이버이다. 19는 아이리스의 구경값을 설정하는 아이리스 제어수단이다.

3은, 광을 전하로 변환하는 포토 다이오드 어레이와 같은 광전변환소자(PD로 칭함)이고, 렌즈 유닛(100)에 의해 광량이 조정되어, 결상된 광학화상을 광전변환한다. 4는 전자셔터가 개방되어 있는 기간, 즉 노출시간(노출 기간)에 PD(3)로부터의 전하를 축적하는 어레이상의 축적부이다. 5는 축적부(4)에서 축적된 전하를 수직 및 수평방향으로 전송하여 화상신호를 얻는 전하 전송 소자(이하, CCD로 칭함)이다. 6은 PD(3), 축적부(4) 및 CCD(5)로 이루어지는 촬상소자이다. 21은 촬상소자(6)로부터 화상신호를 취출하기 위한 촬상소자(6)의 제어 구동을 행하는 촬상소자 드라이버이다. 18은 촬상소자 드라이버(21)에 대해서 상기 전자셔터 온시간(노출시간)의 설정이나 축적된 화상신호를 취출하기 위한 타이밍 신호를 발생하는 촬상소자 제어수단이다.

7은 촬상소자(6)로부터 얻어지는 화상신호의 노이즈를 저감하는 CDS회로와 AGC회로로 이루어지는 증폭기이다.
16은 증폭기(7)의 AGC회로의 이득을 설정하는 AGC 이득 제어수단이다.

A/D 변환기(8)는, 증폭기(7)로부터 얻어지는 화상신호를 디지털 신호로 변환한다. 신호처리회로(9)는, A/D변환기(8)로부터 얻어지는 디지털 화상신호를 휘도신호와 색신호로 이루어지는 디지털 표준영상신호로 변환한다.

여기서 통상 촬영모드(제1촬영모드)와 본 발명에 있어서의 고감도 촬영모드(제2촬영모드)에 대해서 설명한다.

여기서 말하는 통상 촬영모드는, 주위가 밝고, 특별한 조명을 필요로 하지 않고, 촬영화상을 일반적으로 판별할 수 있는 범위의 통상의 촬영상태이다. 이 모 드에 있어서는 상기한 바와 같이 전자셔터 시간(노출시간)은 촬상소자 제어수단(18)에 의해 영상신호의 필드 주파수 fv의 1주기인 1/fv초(약 1/60초)로 설정되어 있다. 따라서, 통상 촬영모드에서는 필드 기간(Tf)과 전자셔터 시간(노출시간)이 일치하고 있으므로 통상의 동영상 촬영이 가능하게 된다. 그리고 본 발명에 있어서의 고감도 촬영모드에서는 상기 통상 촬영모드에서의 촬영에서는 조명하지 않으면 양호한 촬영화상이 얻어지지 않는 상황에서도, 조명 없이 효과적으로 촬영을 할 수 있고, 또한 이 모드에 있어서는 주위의 상황이 바뀌어 밝아지더라도 명료한 화상신호가 얻어지는 장치이다. 그리고, 모드 전환은 이하와 같이 해서 행해진다.

도 1의 모드 전환 버튼(12)은 상기 양 모드를 전환하는 지령신호를 발생하는 전환 버튼이다. 모드신호 발생수단(13)은 모드 전환 버튼(12)으로부터의 지령신호에 의해 상기 한쪽의 모드에서 다른쪽의 모드로 상기 각 제어수단 및 일부의 수단의 설정 조건을 전환하기 위한 제어신호를 발생한다. 본 장치의 전원을 온으로 했을 때는 통상 촬영모드로 설정된다. 고감도 촬영모드로 하고 싶을 때는 모드 전환 버튼(12)을 누르면 상기 지령신호에 의해 그 모드로 전환된다. 다시 버튼을 누르면 원래의 통상 촬영모드로 되돌아온다. 소위 토글 동작이 된다. 메모리 수단(11)은 고감도 촬영모드에 있어서 신호처리회로(9)로부터의 노출시간에 축적된 주기적으로 얻어지는 1필드의 영상신호를 그 1주 기간 메모리해서 연속된 영상신호로 하기 위한 메모리이다. 스위치 수단(22)은 상기 양 모드에 있어서 각각 얻어지는 영상신호를 모드신호 발생수단(13)으로부터의 전환 제어신호에 의해 전환한다.

우선, 통상 촬영모드의 상태에서는, 상기한 바와 같이 촬상소자 제어수단 (18)이 촬상소자 드라이버(21)에 주는 전자셔터 시간, 즉 노출시간이 상기 1/fv초(=Tf)로 되도록, 제어신호가 모드신호 발생수단(13)으로부터 촬상소자 제어수단(18)에 신호선(40)을 통해서 공급된다. 신호선에 대해서는 어느 신호선인지를 알 수 있도록 번호를 붙인다.

따라서, 촬상소자(6)로부터는 상기한 바와 같이 통상의 동영상 화상신호가 얻어지고, 증폭기(7), A/D변환기(8) 및 신호처리회로(9)에 의해, 증폭, 및 디지털 신호처리되어, 신호처리회로(9)로부터 연속 동영상의 디지털 영상신호가 얻어진다. 얻어진 디지털 영상신호는 스위치 수단(22)의 단자(A)를 통해서 출력된다. 23은 출력단자이며, 카메라 정도의 사양이면 이것이 출력단자로 된다. 24는 디지털 비디오 테이프 레코더 또는 디스크 레코더 등의 영상신호를 기록재생할 수 있는 레코더이다. 비디오 일체형 카메라의 경우에는, 스위치 수단(22)의 영상신호가 레코더(24)에 의해 기록된다.

통상 촬영모드의 경우, 모드신호 발생수단(13)으로부터 촬상소자 제어수단(18)으로의 노출시간의 설정은 1/fv초이지만 증폭기(7)의 AGC회로의 이득을 설정하는 AGC 이득 제어수단(16) 및 아이리스값의 설정을 행하는 아이리스 제어수단(19)에 있어서도 모드신호 발생수단(13)으로부터 설정을 위한 제어신호가 공급되고 있다. AGC 이득은 최소값(0㏈)이며, 아이리스는 정상값으로 설정되지만 입력 광량이 많아지면 후술하는 아이리스 제어에 의해 아이리스값이 설정된다.

이상이 통상 촬영모드시의 동작 설명이다.

본 발명에 있어서의 고감도 촬영모드는, 어두운 환경에서도 전자셔터 시간, 즉 노출시간을, 1필드기간(Tf=1/fv초)보다 길게 해서 양호한 화상신호를 얻고자 하는 장치이다. 이 경우의 전자셔터의 동작을 도 2, 도 3을 이용하여 설명한다.

비디오 카메라가 있어서는 영상신호의 홀수 짝수 필드로 이루어지는 프레임 단위로 화상이 성립되어 있다. 전자셔터 온시간(이하, 노출시간이라고도 말함.)은 PD(3)로부터의 전하를 축적부(4)에 축적하고 있는 기간에 상당하므로, 노출시간을 1필드기간을 초과한 시간으로 설정하기 위해서는 노출시간을 포함하는 수 프레임 단위에서의 주기적인 신호처리를 행할 필요가 있다.

고감도 촬영모드의 경우에는, 촬상소자(6)의 축적부(4), CCD(5)를 구동 제어하는 촬상소자 드라이버(21)에 촬상소자 제어수단(18)으로부터 신호선(47,46,44)을 통해서 도 2(a)(b)(c)에 나타내는 제어신호가 공급된다.(도 2(a)(b)(c)가 도 1의 신호선(47,46,44)에 나타내는 (a)(b)(c)에 대응하고 있다.)

도 2의 제1제어신호(a)는, 노출시간(전하 축적 기간) 및 전하 배출 기간을 지정하는 신호로, PD(3)로부터의 전하가 축적부(4)에 축적되어 있는 기간인 노출시간 Texp=m·Tf 및 PD(3)로부터의 전하를 배출하고, 축적부(4)에 전하를 축적하지 않는 기간인 전자셔터 오프시간 Tdis=n·Tf를 나타내는 제어신호이다. 그리고 Texp와 Tdis에는 다음식의 관계를 갖게 하고, 주기적으로 전자셔터 동작을 행하도록 한다.

Tall=Texp+Tdis

=m·Tf+n·Tf

=(m+n)Tf=M·Tf …(1)

m+n=M …(2)

여기서 Tf=1필드기간, m: 1~34정도의 정수, n: 0~2의 정수, M: 1 및 2 ~ 34정도의 짝수 그리고 m과 M의 관계는 다음식으로 나타내어진다.

m=1일 때는 M=1

1<m≤2일 때는 M=2

2<m일 때는 M-2<m≤M …(3)

즉, m·Tf를 노출시간(전자셔터 온시간), n·Tf를 전하 배출 기간(전자셔터 오프시간)을 합계한 M·Tf를 1주기로 한 전자셔터 온오프 동작이 행해지게 된다. m=1일 때는 M=1이다. 이것은 통상 촬영모드시의 노출시간(Tf=1/fv)과 동일하다. 도 3(a)는 m=2.5 즉 노출시간 Texp=2.5Tf의 경우의 제어신호를 나타내고 있다. 이 경우는 상기 관계로부터 2<2.5≤4이므로 M=4로 되고, n=M-m=4-2.5=1.5 , 즉, Tdis=1.5Tf로 된다. 따라서 4Tf를 1주기로 한 노출시간 2.5Tf의 전자셔터로 촬영이 행해지게 된다.

다음에 노출시간 m·Tf 중에 축적부(4)에 축적된 전하는 CCD(5)의 수직 및 수평방향으로의 전송에 의해 화상신호로서 취출된다. 그 때문에, 우선, 촬상소자 제어수단(18)으로부터, 도 2(b)에 나타내는 축적 전하를 CCD(5)로 이송하는 기간을 지시하는 신호, 또는 도 3(b)에 나타내는 CCD(5)의 수직·수평 전송 기간 및 화상 획득 기간을 지시하는 전하 이송 펄스가, 촬상소자 드라이버(21)에 공급된다. 이 펄스 기간은 수직 동기신호 귀선시간에 상당하고, 이 사이에 축적부(4)로부터 CCD(5)로의 전하의 이송이 행해진다. 또한 도 2(c) 또는 도 3(c)에 나타내는 게이 트 신호에 의해, M·Tf 주기마다의 1필드 구간에 있어서 CCD(5)에 이송된 전하를 수직방향 및 수평방향으로 CCD(5) 자신에 의해 축적 전하를 전송하면 촬상소자(6)의 CCD(5)로부터는 M·Tf 주기마다의 노출시간 m·Tf 축적된 화상신호가 얻어진다. 이 신호는, 증폭기(7), A/D변환기(8), 신호처리회로(9)를 통과함으로써 도 2(d) 또는 도 3(d)에 나타내는 M·Tf 주기마다의 m·Tf기간(노출시간) 피사체로부터의 광학상이 전하로서 축적된 1필드의 영상신호가 신호처리회로(9)로부터 얻어진다(도 2(d) 또는 도 3(d)가, 도 1의 신호처리회로(9)의 신호선48(d)에 대응하고 있다.).

이 경우, 신호처리회로(9)로부터의 영상신호는, 상기한 바와 같이 M·Tf 주기마다 1필드의 간헐적인 신호로 되므로, 이것을 연속의 영상신호로 고치지 않으면 화상을 볼 수 없다. 11은 이를 위한 메모리 수단이다. 메모리 수단(11)에는, 상기 도 2(c) 또는 도 3(c)에 나타내는 게이트 신호가 촬상소자 제어수단(18)으로부터 신호선(44)을 통해서 공급되고, 상기 1필드의 영상신호가 메모리된다. 그리고 신호가 없는 기간을 메모리 수단(11)에 메모리된 신호로 치환하면, 도 2(e) 또는 도 3(e)에 나타내는 연속한 영상신호가 메모리 수단(11)으로부터 얻어진다(도 2(e) 또는 도 3(e)가 도 1의 신호선49(e)에 대응하고 있다.).

고감도 촬영모드시에는 상기한 바와 같이 스위치 수단(22)에는 모드신호 발생수단(13)으로부터 제어신호가 공급되고, 스위치 수단(22)의 공통 단자는 단자(B)에 접속되어 있으므로 스위치 수단(22)에 연결되는 출력단자(23)에는 메모리 수단(11)으로부터의 상기한 도 2(e) 또는 도 3(e)에 나타내는 영상신호가 얻어지고, 비디오 일체형 카메라에 있어서는 이 신호가 상기 레코더(24)에 의해 기록된다. 이상 이 고감도 촬영모드의 경우의 전자셔터 동작과 영상신호처리이다.

다음에 이 전자셔터 동작을 이용해서 본 발명으로부터 이루어지는 자동적으로 최적인 노출시간을 설정할 수 있는 제어방법을 이하에 서술한다.

신호처리회로(9)로부터는 상기 도 2(d) 또는 도 3(d)에 나타내는 M·Tf 주기마다의 1필드의 간헐적인 영상신호가 얻어진다. 상기한 바와 같이 피사체 광을 PD(3)에서 전하로 변환하고, 축적부(4)에서 축적되고, CCD(5)에서 주사되어 얻어진 화상신호는, 신호처리회로(9)에서 신호처리되고, 휘도신호성분과 색신호성분으로 이루어지는 영상신호로 된다. 즉, 휘도신호성분은 피사체로부터의 광량에 비례하고 있으므로, 이 휘도신호성분의 1필드 사이의 적분값은 전자셔터 온 기간 중의 촬상소자(6)로의 입력 광량을 나타낸다. 휘도검출수단(10)은, 전자셔터 온 기간 m·Tf 중의 입사광량을 얻기 위한 휘도신호를 1필드 사이 적분해서 휘도신호 성분값(Y)을 검출한다(적분기간은 도 2(c)에 나타내는 구간(113)이다.).

휘도기준 설정수단(14)은, 피사체 조도에 대한 휘도신호 성분값의 기준값의 미리 정해진 값이 메모리된 데이터 테이블 등을 갖고 있고, 후술한 바와 같이 이 데이터 테이블은 노출시간 m·Tf값에 의해 정해져 있다.

비교수단(15)은, 휘도검출수단(10)으로부터의 휘도신호 성분값(Y)과 휘도기준 설정수단(14)으로부터의 휘도신호성분의 기준값(Ys)을 비교하여, 그 오차신호(Yd)(=Y-Ys)를 출력한다.

비교수단(15)에 의해 얻어진 오차신호는, 신호선(39)을 통해서 촬상소자 제어수단(18), 이득 제어수단(16) 및 아이리스 제어수단(19)에 공급된다.

이상의 것으로부터, 촬상소자(6)→증폭기(7)→A/D변환기(8)→신호처리회로(9)→휘도검출수단(10)→비교수단(15)→촬상소자 제어수단(18)→촬상소자 드라이버(21)→촬상소자(6)의 제어 루프가 구성된다. 이 제어 루프에 의해, M·Tf주기에서 노출시간 m·Tf 축적된 전하와 등가인 상기 휘도신호 성분값을 주기마다 휘도신호성분의 기준값과 비교하여, 그 오차신호(Yd)를 기초로 다음 주기의 노출시간을 정하는 피드백 제어가 확립된다.

상기한 바와 같이

오차신호(Yd)=휘도신호성분(Y)-휘도신호성분의 기준값(Ys)

이므로, 이들의 관계로부터 M·Tf주기에서 피사체 조도에 대응한 휘도신호성분의 기준값(Ys)과 휘도신호성분(Y)이 같게 되도록 노출시간 m·Tf를 자동조정할 수 있으면 좋다. 그래서, Y=Ys로 될 때(완전히 일치의 조건이 아니며 소정 폭을 가진 범위)의 노출시간을 구하기 위해서, Y>Ys일 때는 입력 광량이 기준값보다 크고(피사체 조도가 밝은), 즉 현재의 노출시간이 길므로, 이것을 짧게 하는 제어를 행하면 좋다. 반대로, Y<Ys일 때는 입력 광량이 기준값보다 작고(피사체 조도가 어두운), 즉 현재의 노출시간이 짧으므로, 이것을 길게 하는 제어를 상기 제어 루프를 이용하여 행하면 좋다. 이 노출시간의 산출과 제어신호의 발생을 행하는 수단이 촬상소자 제어수단(18)이다.

도 4는 촬상소자 제어수단(18)의 구체적인 블록도이다.

촬상소자 제어수단(18)에는, 비교수단(15)으로부터 신호선(39)을 통해서 오차신호(Yd)가 공급되어 있다. 노출 보정값 연산수단(31)은, 오차신호(Yd)를 기초로 다음 주기의 노출시간을 정하기 위한 노출시간 보정값 Δm·Tf를 구하는 것으로, 다음식에서 나타내는 바와 같은 연산을 행한다.

노출시간 보정값 Δm·Tf=

오차신호(Yd)×노출시간 보정계수(ks) …(4)

ks는 정수이다. 광량은 에너지이므로 (4)식은 Yd의 수차의 함수로 표시하지만, 복잡하므로 1차로 나타내었다.

30은 오차신호(Yd)의 부호의 판별과 값이 0(제로)인 판별을 행하여 제어신호를 발생하는 제1판별수단이다. 이것을 바꿔 말하면,

오차신호(Yd)=휘도신호 성분값(Y)-휘도신호(Ys)

이므로,

Y>Ys일 때는 양(+)

Y=Ys일 때는 0(제로)

Y<Ys일 때는 음(-)

의 판별을 행하여 각각의 제어신호를 발생하는 수단이다.

제1전환수단(32)은, 도 4에 나타내는 바와 같이 제1판별수단(30)으로부터의 제어신호에 의해 상기 노출시간 보정값 Δm·Tf의 공급처를 바꾼다. 33은 제1감산수단, 34가 제1가산수단이다.

노출시간(전자셔터 온시간) 연산처리수단(45)은, 오(誤) 제1판별수단(30), 노출보정값 연산수단(31), 제1전환수단(32), 가산수단(34) 및 감산수단(33)으로 이루어진다.

노출 메모리수단(35)은, 노출시간 연산수단(45)에 의해 연산해서 얻어지는 노출시간 m·Tf의 값과, 이 노출시간 m·Tf를 기초로 상기 (1)(2)(3)식으로부터 계산되는 주기 M·Tf의 값을 다음 주기까지 메모리한다.

도 2에 나타낸 바와 같이 현주기(M0·Tf주기)에 있어서 다음 주기의 노출시간 m1·Tf가 노출시간 연산수단(45)에 의해 연산되고, 다음 주기의 노출시간 m1·Tf(=이전 주기의 노출시간 m-1·Tf ± 노출시간 보정값 Δm-1·Tf)이 얻어진다.(연산 기간은 도 2(c)에 나타내는 114의 구간에 있어서 행해진다.) 이와 같이 하여 이전 주기(M-1·Tf)의 노출시간 m-1·Tf의 값을 현주기(M0·Tf)까지 노출 메모리수단(35)으로 지연하고, 현주기(M0·Tf)에 있어서 계산된 다음 주기의 노출시간 m1·Tf와 다음 주기 M1·Tf가 2주기마다 얻어져 메모리된다. 38은 노출 메모리수단(35)으로부터 얻어지는 상기 2주기마다의 노출시간 m·Tf와 주기 M·Tf의 값으로부터 촬상소자 드라이버(21)에 주는 도 2(a)(b)(c)에 나타내는 제어신호를 발생하는 제어신호 발생수단이다.

상기한 바와 같이 Y>Ys일 때는 제1판별수단(30)으로부터 제1전환수단(32)을 전환하는 양의 제어신호가 공급되므로 상기 노출시간 보정값 Δm·Tf는 단자(b)(+)를 통해서 감산수단(33)의 감산(-) 입력에 공급된다. 감산수단(33)의 가산(+) 입력에는 노출 메모리수단(35)으로부터의 도 2(a)에 나타내는 현재의 주기 M0·Tf의 이전 주기 m-1·Tf에 있어서의 노출시간 m-1·Tf의 값이 공급되고, 감산수단(33)으로부터는 다음식에서 나타내어지는 다음 주기에 대한 노출시간이 얻어진다.

m1·Tf=m-1·Tf-Δm-1·Tf …(5)

Y>Ys라고 하는 것은, 이전 주기 m-1·Tf에 있어서의 노출시간 m-1·Tf에 의 해 얻어지는 휘도신호 성분값이 기준값보다 큰, 즉 이전 주기는 노출시간이 길다라는 것이므로 다음 주기는 짧게 하면 Y=Ys에 가깝게 된다.

따라서 (5)식에서 계산되는 다음 주기의 노출시간 m1·Tf는 이전 주기의 노출시간 m-1·Tf보다 상기 (4)식보다 계산되는 이전 주기의 노출시간 보정값 Δm-1·Tf만큼 짧아진다. 이들의 관계식은 도 4에도 나타내어져 있다.

또한, Y<Ys일 때는 제1전환수단이 단자(A)(-)로 전환하는 것이므로 상기 Δm·Tf는 가산수단(34)의 가산 입력에 공급된다. 그리고 또 한쪽의 가산 입력에는 상기 이전 주기 m-1·Tf에 있어서의 노출시간 m-1·Tf의 값이 공급되고, 가산수단(34)으로부터는 다음식에서 나타내어지는 다음 주기에 대한 노출시간이 얻어진다.

m1·Tf=m-1·Tf+Δm-1·Tf …(6)

Y<Ys라고 하는 것은, 이전 주기 M-1·Tf에 있어서의 노출시간 m-1·Tf에 의해 얻어지는 휘도신호 성분값이 기준값보다 작은, 즉 이전 주기는 노출시간이 짧다고 하는 것이므로 다음 주기는 길게 하면 Y=Ys에 가깝게 된다.

따라서 (6)식에서 계산되는 다음 주기의 노출시간 m1·Tf는 이전 주기의 노출시간 m-1·Tf보다 상기 (4)식으로부터 계산되는 이전 주기의 노출시간 보정값 Δm-1·Tf만큼 길어진다. 이들의 관계식은 도 4에도 나타내어져 있다.

도 9는 이상의 제어방식을, 피사체의 밝기와 노출시간의 관계로 나타낸 그래프이다. 가로축은 피사체의 밝기(조도)이다. 이 밝기의 검출은 입사광량이며, 아이리스가 최대, 즉 좁혀진 가장 밝은 상태(점선(130)의 위치)에서부터 어두운 상태(점선(142)의 위치)까지를 나타내고 있다. 세로축은 피사체의 밝기에 대응한 설정되 어야 할 노출시간 m·Tf 및 주기 M·Tf를 나타내고, 그리고 또한 아이리스 제어에 있어서의 아이리스값(I) 및 AGC 이득값(G)을 나타내고 있다. 밝기에 의해 도면에 나타내는 바와 같이 4개의 제어영역이 있다. ALC(120)는 상기 통상 촬영모드의 범위와 동일하고, 노출시간은 124a에 나타내는 바와 같이 1필드기간 길이 1Tf(1/fv)에서 일정하다. 아이리스만큼이 제어된다. 아이리스값(I)은 개구 지름으로 나타내어져 있다. 이것을 F값으로 나타내면 가장 밝을 때는 조리개는 좁혀져 있으므로(개구 지름은 최소값) F값은 max이다. 그것으로부터 피사체의 밝기가 어두워짐에 따라 조리개가 개방되고, (개구 지름은 커지고, F값이 작아진다.) 아이리스값(I)이 Ist(F값에서는 Fr.s)로 될 때까지 밝기에 대응한 아이리스값을 설정하는 제어가 행해진다. 이 ALC(120)의 범위의 제어는 아이리스 제어수단(19)에 의해 행해진다. 121의 STC은 상기 촬상소자 제어수단(18)에 의한 피사체의 밝기에 대응하는 최적의 노출시간 m·Tf를 설정하는 제어영역이다. 밝기와 노출시간 m·Tf의 관계는 124b에 나타내는 곡선과 같이 된다. 주기 M·Tf는 (3)식의 관계로부터 노출시간 m·Tf가 1Tf ~ 2Tf에서는 160a에 나타내는 바와 같이 2Tf로 되고, m·Tf가 2Tf ~ 4Tf에서는 160b에 나타내는 바와 같이 4Tf로 된다. 이와 같이 M·Tf는 m·Tf의 값에 의해 2Tf단위로 도면과 같이 스텝형상으로 된다. 이 STC영역에서는 아이리스값(I)은 표준의 Ist(F값에서는 Fr.s)로 고정되어 있다. 122의 IRIS는 아이리스에 의한 제어영역이며, 아이리스 제어수단(19)에 의해 제어가 행해진다. 123의 AGC는 가장 어두운 범위의 제어영역이며, 이득 제어수단(16)에 의해 제어가 행해진다. IRIS(122) 및 AGC(123)의 영역에서는 노출시간은 최대값(도면에 나타내는 34Tf)에서 일정하다. 즉 피사체의 밝기와 전자셔터 온시간(노출시간)의 관계는 ALC(120)의 영역에서는 1필드기간 길이 1Tf(1/fv)에서 일정하다. 그 이후의 STC(121)의 영역은 밝기에 의해 m·Tf는 124b의 곡선으로 나타내는 바와 같이 변화되고, 밝기에 대응하여 상기한 바와 같은 촬상소자 제어수단(18)의 제어에 의해 노출시간이 설정된다. IRIS(122) 및 AGC(123)의 영역에서는 124c에 나타내는 바와 같이 m·Tf는 최대값(=34Tf)에서 일정하다.

밝기와 아이리스값의 관계는 ALC(120)의 영역은 상기한 바와 같이 125a의 실선으로 나타내는 바와 같이 Imin(F값이 Fmax)으로부터 Ist(Fr.s)까지 직선적으로 변하고, 밝기에 대응하는 I값으로 설정된다. STC(121)의 영역은 125b의 실선으로 나타내는 바와 같이 표준의 Ist(Fr.s)에서 일정하다. 그 조건에서 상기한 바와 같이 밝기에 대응한 노출시간 m·Tf를 설정하는 영역이라고 할 수 있다. IRIS(122)의 영역은 F값은 125c의 실선으로 나타내는 바와 같이 Ist(Fr.s)로부터 Imax(Fmin)(open)까지 직선적으로 변하고, 그 범위의 밝기에 대응한 아이리스값으로 설정된다. AGC(123)의 영역은 125d의 실선으로 나타내는 바와 같이 Imax(Fmin) 일정하다. 이 밝기와 아이리스값(I)의 관계를 나타내는 곡선 125a,125b,125c,125d는, 밝기와 아이리스 개구 지름의 관계로 나타낸 것이며 F값과는 반대의 관계로 되어 있다. 도면에 나타내는 바와 같이 밝으면 개구 지름을 작게 하고, 가장 밝은 상황에서는 개구 지름은 최소값 Imin으로 되고, F값에서는 최대 Fmax이다. 반대로 가장 어두운 상황에서는 개구 지름은 최대값 Imax로 되고, F값은 최소값 Fmin으로 된다.

또 하나의 제어 파라미터인 밝기와 AGC 이득의 관계는 ALC(120), STC(121) 및 IRIS(122)의 영역에서는 min값(=0㏈)에서 일정하다. 이들의 범위에서는 AGC회로의 이득이 0㏈에서도 증폭기(7)에는 출력이 얻어지는 것을 의미한다. AGC(123)의 범위는 상당히 어두운 범위에서 AGC 이득을 올리지 않으면 출력이 얻어지지 않는 범위이며, 점선(126)과 같이 바뀌고, 그 범위의 밝기에 대응한 AGC 이득값으로 설정되는 제어가 행해진다.

다음에 상기 휘도신호 성분값(Y), 휘도신호성분의 기준값(Ys) 및 이들의 차신호(오차신호)(Yd)에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다.

도 10에 붙이는 번호는 동일 선 및 범위는 도 9와 동일한 번호로 되어 있다. 도 10에 있어서의 가로축은 도 9와 마찬가지로 밝기를 나타내는 축이다. 세로축은 휘도성분값(Y), 휘도신호성분의 기준값(Ys)이다. 가로축에는 도 9와 마찬가지로 ALC(120)로부터 시작되어 AGC(123)까지의 각 영역을 나타내고 있다. 각각의 영역에 있어서 휘도신호성분의 기준값(Ys)은 미리 결정된 값으로서 휘도기준 설정수단(14)에 있어서 비휘발성 메모리 등의 데이터 테이블에 메모리되어 있다. ALC(120)의 영역에서는 휘도신호출력이 최대값을 취하는 만큼의 입사광량이 얻어지므로 Y가 127a에 나타내는 최대값 Yh(=Ys)이 되도록 밝기에 대응한 아이리스값을 설정할 수 있으면 최적조건에서의 촬영을 할 수 있다. STC(121)의 영역에서는 휘도신호성분의 기준값(Ys)은 피사체의 밝기가 점차로 어두워지므로, 127b에 나타내는 바와 같이 그 밝기에 맞춘 값으로 설정되어 있다. 도 9에서 설명한 바와 같이 STC(121)의 영역에 있어서는 그 밝기에 대응한 노출시간이 설정되므로 노출시간과 밝기는 1대1의 관계 로 된다. 도 9에 있어서의 131에서부터 140에 나타내는 위치는, 대표적인 노출시간을 나타내고 있다. 도 10에도 마찬가지로 밝기에 대한 노출시간의 대표값(점선(131)에서부터 점선(140))을 나타내고 있다 이들의 것으로부터, STC(121)의 영역에서는 휘도신호성분의 기준값(Ys)은 노출시간 m·Tf의 함수로 정의해도 좋다.

Ys=F(m·Tf) ‥(7)

로 된다. 그리고 IRIS(122) 및 AGC(123)의 영역에 있어서는 휘도신호성분의 기준값(Ys)은 노이즈가 많아지지 않는 Y1로 설정되어 있다. 어떻든 전체 영역에서 노출시간에 의해 휘도신호성분의 기준값(Ys)이 결정된다. 즉,

ALC의 영역 Ys=F(1Tf)=Yh

STC의 영역 Ys=F(m·Tf)

IRIS 및 AGC의 영역 Ys=F(34Tf)=Y1이다. 전체 영역에서 휘도신호성분의 기준값(Ys)을 점선128과 같이 Ys=Yh로도 설정할 수 있지만 전체 영역에서 밝은 화면이 얻어져 실제적이지는 않게 된다.

상기 Ys, Y 및 Yd와 노출시간 연산처리(45)에 의해 연산해서 얻어지는 상기 (5)식에 기초하는 노출시간과의 관계를 도 10을 이용하여 설명한다. 이전 주기 m-1·Tf(도 2(a) 참조)에 있어서의 노출시간이 점선(143)으로 나타내는 26.5Tf 인 것으로 한다. 그 때의 m-1·Tf는 (1)(2)(3)식으로부터 28Tf인 것으로 된다. 이전 주기에 있어서 노출시간 26.5Tf 중에 축적된 전하는 현주기 M0·Tf(도 2(a) 참조)에 있어서 1필드의 영상신호로 변환되므로, 이 신호의 휘도신호성분만을 적분한 것이 Y이다. 129a에 나타내는 포인트가 이 Y의 값이다. 이것을 Ya로 한다. 그리고 129b 에 나타내는 포인트가 노출시간 26.5Tf에 대한 Ys가 된다. 이 때의 Ys를 Ysb로 하면, 오차신호(Yd)는 Y와 Ys의 차이므로 화살표 사이의 실선(144)으로 나타내어지고, 다음식으로 된다.

Yd=Y-Ys=Ya-Ysb

그리고 노출 보정값 연산수단(31)에 의해 (4)식에서 나타내는 노출시간 보정값 Δm·Tf가 얻어진다.

Δm·Tf=Yd·ks=(Ya-Ysb)·ks

=Δm-1·Tf …(8)

이 값은 도 10으로부터 대충 알 수 있다. Ya와 동일한 값의 Ys는 점선(145)(이 점선은 127b의 실선을 상하 반전한 것으로 129a의 포인트를 지난다.)과 127b에서 나타내어지는 곡선의 교점이다. 129c에서 나타내는 포인트이다. 이 포인트의 Ys를 Ysc로 한다. 이 포인트를 지나는 점선(146)은 노출시간이 14.5Tf(점선(136)으로 나타내는 14Tf에 가깝다.)이다. 이들의 것으로부터

Δm-1·Tf=26.5Tf-14.5Tf=12Tf

이다. 실제로는 (8)식에서 계산한다. Y과 Ys의 차에 보정계수 ks를 걸면 상관관계로부터 Δm-1·Tf를 구한다. 다음 주기 m1·Tf의 노출시간 m1·Tf는 (5)식으로부터,

m1·Tf=m-1·Tf-Δm-1·Tf

=26.5Tf-12Tf

=14.5Tf

로 되고, 다음 주기에서는 Y와 Ys는 대략 일치하므로 그 노출시간 이 경우는 14.5Tf를 노출 메모리수단(35)으로 유지하면 피사체의 밝기에 매칭된 노출 조건에서의 촬영이 가능하다. Y와 Ys의 일치를 검출하는 것은 Yd가 0인 것을 검출하는 것과 동일하다. 이것은 제1판별수단(30)에 의해 행해진다. Yd=0 즉 Y=Ys=Ysc로 되면 제1판별수단(30)으로부터 제어신호가 노출 메모리수단(35)에 공급되고, 그 이후의 주기에서는 그 시점에서 메모리된 노출시간이 유지된다. STC(121)의 영역의 제어는 이상이다. 다음에 STC(121)의 영역보다 피사체 조도가 밝은 ALC(120)의 영역에 있어서의 제어에 대해서 설명한다.

이 영역의 제어는 도 1의 아이리스 제어수단(19)에 의해 행한다. 이 영역에서의 노출시간은 상기한 바와 같이 1필드 주기 1Tf(=1/fv)이다. 도 5는 아이리스 제어수단(19)의 상세 블록도이다. 비교수단(15)으로부터의 오차신호(Yd)(=Y-Ys)는 신호선(39)을 통해서 아이리스 제어수단(19)에 공급된다. 아이리스값 연산수단(66)은, 이전 주기의 오차신호(Yd)를 기초로 현주기 중에 다음 주기의 아이리스값을 연산한다. 55는 이전 주기, 현주기 및 다음 주기의 아이리스값을 메모리함과 아울러 그 아이리스값을 아이리스 기구 드라이버(20)에 공급하여 아이리스(2)를 설정하는 제어신호를 발생하는 아이리스값 메모리수단이다.

아이리스값 연산수단(66)에 있어서의 연산처리는 다음과 같이 해서 행해진다. 50은 이전 주기의 오차신호(Yd)에 기초해 다음식과 같은 연산을 행하는 아이리스 보정값 연산수단이다.

ΔI=Yd·ki …(9)

여기서 ΔI: 아이리스 보정값, ki: 아이리스 보정계수(정수)이다.

제2판별수단(52)은, 오차신호(Yd)의 부호의 판별과 값이 0(제로)인 판별을 행하여 제어신호를 발생한다.

오차신호(Yd)=휘도신호 성분값(Y)-휘도신호성분의 기준값(Ys)이므로,

Y>Ys일 때는 양(+)

Y=Ys일 때는 제로

Y<Ys일 때는 음(-)

의 판별을 행하여 각각의 제어신호를 발생하는 수단이다.

51은 상기 아이리스 보정값 ΔI의 공급처를 바꾸기 위한 제2전환수단이며, 도 5에 나타내는 바와 같이 제2판별수단(52)으로부터의 제어신호에 의해 바뀌어진다. 53은 제2감산수단이며, 54는 제2가산수단이다.

이 경우, 이전 주기(필드)의 휘도신호 성분값(Y)을 검출하고, 휘도신호성분의 기준값(Ys)(이 영역에서는 도 10에 나타내는 바와 같이 Ys=Yh(일정))과 비교한다. 그 오차신호(Yd)를 기초로 아이리스 보정수단(50)에 의해 (9)식에서 나타내는 이전 주기(필드)의 아이리스 보정값 ΔI-1을 구한다. 현주기(필드)에 있어서 아이리스값 메모리수단(55)으로부터 얻어지는 이전 주기(필드)의 아이리스값(I-1)과 상기 아이리스 보정값 ΔI-1을 Yd의 정부(正負)에 의해 제2가산수단(54) 또는 제2감산수단(53)에서 가산 또는 감산을 행하여 다음 주기를 위한 아이리스값(I1)을 구한다. 얻어진 아이리스값(I1)을 다음 주기에서 실시하는 2필드 사이클의 제어를 행하고, Y=Ys(Yh) 즉 Yd=0이 된 시점의 아이리스값(I)을 유지한다. Yd=0의 판별은 제2 판별수단(52)에서 행해진다. Yd=0이 된 시점에서 제2판별수단(52)으로부터 제어신호가 아이리스값 메모리수단(55)에 공급되고, 그 시점의 아이리스값이 메모리되고, 유지되므로 밝기에 대응한 최적의 아이리스값으로 설정되게 되고, 최적의 촬영이 가능하게 된다. 이상이 ALC(120)의 영역의 제어방법이다. 다음에 STC(121)의 영역보다 피사체 조도가 어두운 IRIS(122)의 영역의 제어에 대해서 설명한다.

이 영역은 ALC(120)의 영역과 동일하게 아이리스 제어수단(19)에 의해 제어된다. 이 영역에 있어서의 아이리스 제어수단(19)의 동작은 기본적으로는 상기 ALC(120)의 영역과 동일하지만 제어의 사이클 즉 노출시간 m·Tf(=주기 M·Tf)와 휘도신호성분의 기준값(Ys)이 다르다. 대비해서 나타낸다(도 9 및 도 10 참조).

	m·Tf(=주기 M·Tf)	휘도신호성분의 기준값(Ys)
ALC	1Tf(일정)	Yh
IRIS	최대값(34Tf)(일정)	Yl

ALC영역에서는 노출시간의 주기가 1필드(1Tf) 사이클이다. 실제의 제어 사이클은 ALC영역의 제어에서 서술한 바와 같이 2Tf 사이클로 제어된다. IRIS 영역에서는 주기가 34Tf 사이클이며, 이것은 약 0.56초 사이클로 된다. 제어의 사이클은 이 사이클의 2배의 68Tf이다. 따라서 1.1초 사이클로 된다. 이 영역은 상당히 어두운 상황의 촬영을 가능하게 하기 위해 있는 것이므로, 노출시간을 최대값으로 한 뒤 더욱 감도를 올리기 위해서, 아이리스의 개구 지름을 크게 하여, 피사체 조도에 대응한 아이리스로 설정하는 제어를 행한다. 아이리스 제어수단(19)의 제어방법은 상기 사이클과 Ys의 차이뿐이므로 회로동작은 ALC영역과 동일하므로 설명은 생략한다. 이상이 IRIS영역의 제어방식이다.

다음에 IRIS(122)의 영역보다 더욱 어두운 영역의 제어를 행하는 AGC(123)의 영역을 설명한다. 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 이 영역은 노출시간도 최대로, 또한 아이리스도 개구 지름 최대(F값 최소) 즉 오픈(OPEN)의 상태에서 더욱 감도를 올리고, 아주 어두운 상태까지 촬영을 가능하게 하기 위한 제어를 행한다. 이 영역의 제어는 AGC 이득 제어수단(16)에 의해 행한다. 이 영역에서의 노출시간은 상기한 바와 같이 주기가 34Tf 사이클이다. 도 6은 AGC 이득 제어수단(16)의 상세 회로 블록도이다. 비교수단(15)으로부터의 오차신호(Yd)(=Y-Ys)는 신호선(39)을 통해서 AGC 이득 제어수단(16)에 공급된다. 78은 이전 주기의 오차신호(Yd)를 기초로 현주기 중에 다음 주기의 이득값을 연산하는 이득 연산수단이다. 75는 이전 주기, 현주기 및 다음 주기의 이득값을 메모리함과 아울러 그 이득값을 AGC회로를 포함하는 증폭기에 공급해서 AGC회로의 이득을 설정하는 제어신호를 발생하는 AGC 이득값 메모리수단이다.

이득 연산수단(78)에 있어서의 연산처리는 다음과 같이 해서 행해진다. 70은 이전 주기의 오차신호(Yd)에 기초해 다음식과 같은 연산을 행하는 AGC 이득 보정값 연산수단이다.

ΔG=Yd·kg …(10)

여기서 ΔG: 이득 보정값 kg: 이득 보정계수(정수)이다.

제3판별수단(72)은, 오차신호(Yd)의 부호의 판별과 값이 0(제로)인 판별을 행하여 제어신호를 발생한다. 오차신호(Yd)=휘도신호 성분값(Y)-휘도신호성분의 기준값(Ys)이므로,

Y>Ys일 때는 양(+)

Y=Ys일 때는 제로

Y<Ys일 때는 음(-)

의 판별을 행하여 각각의 제어신호를 발생하는 수단이다.

71은 상기 이득 보정값 ΔG의 공급처를 바꾸기 위한 제3전환수단이며, 도 6에 나타내는 바와 같이 제3판별수단(72)으로부터의 제어신호에 의해 바뀌어진다. 73은 제3감산수단이며, 74는 제3가산수단이다.

이 경우 이전 주기에 있어서 축적된 입력 광량에 상당하는 휘도신호 성분값(Y)을 검출하고, 휘도신호성분의 기준값(Ys)(이 영역에서는 도 10에 나타내는 바와 같이 Ys=Yl(일정))과 비교한다. 그 오차신호(Yd)를 기초로 AGC 이득 보정값 연산수단(70)에서 (10)식에서 나타내는 이전 주기의 이득 보정값 ΔG-1을 구한다. 현 주기에 있어서 AGC 이득값 메모리수단(75)으로부터 얻어지는 이전 주기의 이득값 G-1과 상기 이득 보정값 ΔG-1을 Yd의 정부에 의해 제3가산수단(74) 또는 제3감산수단(73)에서 가산 또는 감산을 행하여 다음 주기를 위한 이득값 G1을 구한다. 얻어진 이득값 G1을 다음 주기에서 실시하는 2주기 사이클의 제어를 행하고, Y=Ys(Yl) 즉 Yd=0으로 된 시점의 이득값(G)을 유지한다. Yd=0의 판별은 제3판별수단(72)에서 행해진다. Yd=0으로 된 시점에서 제3판별수단(72)으로부터 제어신호가 AGC 이득값 메모리수단(75)에 공급되고, 그 시점의 이득값이 메모리되고, 유지되므로 밝기에 대응한 최적의 이득값으로 설정되게 되고, 최적인 촬영이 가능하게 된다. 이상이 AGC영역에서의 제어방법이다.

이것으로서 4개의 영역의 제어에 대해서 개별적으로 설명했지만 본 발명의 목적은 어두운 환경에서의 효과적인 촬영을 행하기 위해서, 피사체의 밝기에 맞춘 최적의 노출시간, 아이리스값 및 AGC 이득값을 설정하는 것에 있다. 즉, 통상 촬영모드에서 촬영하고 있었던 상태로부터 어두운 환경 안에 들어갔을 때, 상기 고감도 촬영모드로 바꾸고, 상기 4영역에 있어서 그 밝기에 합치한 최적조건의 노출시간, 아이리스값, AGC 이득값(이하, 3최적 설정값)을 구하고, 그 값을 유지하는 것을 행하는 것에 있다. 그 때문에 상기 4영역을 자동적으로 스위프하도록 해서 밝기에 합치한 3최적 설정값을 얻는 방법을 서술한다.

도 1의 선택신호 발생수단(17)은, 상기 4영역을 자동적으로 스위프하기 위해서, 촬상소자 제어수단(18), 아이리스 제어수단(19), 및 AGC 이득 제어수단(16)을 바꾸는 제어신호를 발생한다. 도 7이 그 블록도이며, 각 신호선에 있어서의 신호의 타임차트를 도 8에 나타낸다.

도 7에 있어서의 93,95,96은 OR게이트, 94,97은 플립플롭, 98은 NOR게이트다. 이들 회로를 갖는 선택신호 발생수단(17)의 동작을 이하에 서술한다.

우선, 통상 촬영모드에서 고감도 촬영모드로 촬영상태를 전환하면(이 전환에는 상기한 바와 같이 모드 전환 버튼(12)을 누른다.), 모드신호 발생수단(13)으로부터 도 8(a)에 나타내는 개시신호가, 신호선(99)을 통해서 선택신호 발생수단(17)에 공급된다. 동시에 모드신호 발생수단(13)으로부터는, 촬상소자 제어수단(18)에 있는 노출 메모리수단(35), 아이리스 제어수단(19)에 있는 아이리스값 메모리수단(55), AGC 이득 제어수단(16)에 있는 AGC 이득값 메모리수단(75)에, 각각 제어 개 시의 초기값이 공급된다. 이 초기값은, 데이터 테이블 등에 의해 모드신호 발생수단(13)에 미리 메모리되어 있다.

도 9의 제어의 개시점에 나타내는 바와 같이 노출 메모리수단(35)에는 노출시간의 초기값으로서, 최대값(34Tf)이, 아이리스값 메모리수단(55)에는 Imax(Fmin)가, 그리고 AGC 이득값 메모리수단(75)에는 최대값(Gmax)이 공급되고, 각 메모리에 메모리된다. 이와 같이 하는 것은 피사체의 밝기가 상기 4영역의 몇 군데에 있는 것이지만, 모르므로 고감도 촬영모드로 전환했을 때 제어의 개시점을 가장 어두운 상태로부터 시작하는 것에 있다. 이 개시신호는 OR게이트(93)를 지나고, 플립플롭(94)의 S(세트 입력)에 공급된다. 따라서 플립플롭(94)의 출력(Q)에는 개시신호가 들어감과 아울러 일어서는 도 8(h)에 나타내는 바와 같은 제어신호(G)가 얻어진다. 이 제어신호(G)는 신호선(92)을 통해서 AGC 이득 제어수단(16)에 공급된다. 그리고 이 제어신호(G)는 AGC 이득 제어수단(16)에 있어서의 AGC 이득값 메모리수단(75) 및 AGC 이득 보정값 연산수단(70)에 공급된다. 이 제어신호(G)의 H레벨에 있는 기간 이들 수단이 동작하고, L레벨에 있는 기간은 AGC 이득 보정값 연산수단(70)은 출력으로서의 이득 보정값은 0(제로)값으로 고정되고, AGC 이득값 메모리수단(75)은 동작 종료 시점의 최종 메모리 값(최소값)을 유지한다. 즉 제어신호(G)에 있어서 H로부터 L로 변하는 시점의 메모리 값을 유지한다.

이와 같이 하여, 도 9, 도 10에 나타내는 바와 같이 아주 어두운 상태를 상정하여, 제어를 개시하고, 우선, AGC영역에서의 AGC 이득 제어수단(16)에 의한 상 기 밝기에 대응한 상기 3최적 설정값을 구한다. 피사체의 밝기가 AGC영역의 몇 군 데에 있으면 상기 오차신호(Yd)의 값이 0(제로)으로 되는 시점이 있고, 그 시점의 AGC 이득값(Gx)이 AGC 이득값 메모리수단(75)에서 메모리되고, 고정된다. 즉, 이 시점의 3최적 설정값은 노출시간이 최대값(34Tf)이고, 아이리스는 최대값 Imax(OPEN)이며, AGC 이득은 Gx로 이루어지고, 이들 값에서, 촬상소자(6), 아이리스(2), 증폭기(7)가 동작한다. 이들 값이 유지되고 있는 동안, 상기 제어신호(G)(도 8(h) 참조)는 H레벨로 유지되어 있다. AGC 이득 제어수단(16)이 동작하고 있게 된다(도 8에 나타내는 타임 차트의 A구간의 몇 군데에서 설정값이 결정된다.).

다음에 피사체의 밝기가 IRIS의 영역에 있는 경우에는 제어의 개시는 모드 전환 버튼(12)을 누르는 것으로부터 시작되고, 개시신호, 초기값의 설정 등은 상기한 바와 같이 행하지만 AGC의 영역에서는 비교수단(15)으로부터 얻어지는 오차신호(Yd)(=Y-Ys)는 Yd>0 즉 Y>Ys이므로 이 제어영역을 넘어 다음 IRIS의 제어영역으로 이행해야만 한다. AGC의 영역으로부터 IRIS의 영역으로 이행하는 분기점은 도 9에 나타내는 바와 같이 AGC 이득값이 최소값(0㏈)으로 되는 시점을 검출하면 된다. 도 6에 있어서의 76은 최소 이득 판별수단으로, AGC의 영역을 넘고, IRIS의 영역의 제어영역으로 이행시키기 위한 제어신호를 발생한다. AGC 영역에서의 제어방법은 상기한 바와 같이 노출시간 최대값(34Tf)의 주기에서 AGC 이득값의 최적치를 구하는 제어가 되므로, 이득값을 낮게 하는 방향으로 된다. 이득을 내려도 Y>Ys이므로, 어느 주기의 제어 사이클 후, AGC 이득 제어수단(16)에 있어서의 제3감산수단(73)으로부터 AGC 이득값이 최소값으로 되는 시점이 돌아온다. 최소 이득 판별수단(76)은, 그 최소값으로 된 시점을 검출하고, 도 8(b)에 나타내는 바와 같은 이득 최소값 도달신호를 발생한다. 이 신호는 신호선(80)을 통해서 도 7에 나타내는 선택신호 발생수단(17)의 플립플롭(94)의 리셋 입력(R) 및 OR게이트(95)에 공급된다. 따라서 플립플롭(94)은 리셋되고, 출력(Q)에는 도 8(h)에 나타내는 제어신호(G)가 얻어지므로, 이 신호가 L레벨로 된 시점에서 AGC 이득 제어수단(16)에 의한 제어는 정지하고, 상기한 바와 같이 AGC 이득값 메모리수단(75)에 메모리된 이득 최소값이 이 시점 이후 AGC회로를 포함하는 증폭기(7)에 공급된다. 그리고 이 이득 최소값 도달신호는 OR게이트(95)를 통해서 플립플롭(97)의 세트 입력(S)에도 공급되므로, 플립플롭(97)의 출력(Q)에는 도 8(i)에 나타내는 제어신호(I)가 얻어진다. 이 제어신호(I)는, 신호선(91)을 통해서 아이리스 제어수단(19)에 있어서의 아이리스값 메모리수단(55) 및 아이리스 보정값 연산수단(50)에 공급된다. 이 제어신호(I)의 H레벨에 있는 기간에 이들 수단이 동작하고, L레벨에 있는 기간은 후술하는 아이리스 보정값 연산수단(50)은 출력으로서의 아이리스 보정값 ΔI는 제로값으로 고정되고, 아이리스값 메모리수단(55)은 동작종료시점의 최종 메모리값 Ist(Fr.s)를 유지한다. 즉, 제어신호(I)에 있어서 H레벨로부터 L레벨로 변하는 시점의 메모리 값을 유지한다. 이와 같이 하여 제어신호(I)이 H레벨에 있을 때는 아이리스 제어수단(19)이 동작하고 있는 기간이다.

이 동작기간 중, 피사체의 밝기가 IRIS영역의 몇 군데에 있으면, 상기 오차신호(Yd)의 값이 제로로 되는 시점이 있고, 그 시점의 아이리스값(Ix)이 아이리스값 메모리수단(55)에서 기억해서 유지된다. 즉, 이 시점의 3최적 설정값은, 노출시간이 최대값(34Tf)이고, 아이리스는 Ix이며, AGC 이득은 최소값(0㏈)으로 이루어지고, 이들 값에서, 촬상소자(6), 아이리스(2), 증폭기(7)가 동작한다.

이들 값이 유지되어 있는 동안, 상기 제어신호(I)(도 8(i) 참조)는 H레벨로 유지되고, 아이리스 제어수단(19)이 동작하고 있게 된다(도 8에 나타내는 타임 차트의 B구간의 몇 군데에서 설정값이 결정된다.).

다음에, 피사체의 밝기가 STC영역(도 9 및 도 10 참조)(121)에 있는 경우에는, 제어의 개시는 모드 전환 버튼(12)을 누르는 것으로부터 시작되고, 개시신호, 초기값의 설정 등은, 상기한 바와 동일하도록 행하지만 AGC영역(123) 및 IRIS영역(122)에서는, 비교수단(15)으로부터 얻어지는 오차신호(Yd)(=Y-Ys)는 Yd>0 즉 Y>Ys이므로, 이들 영역을 통과해 가게 된다. AGC 영역(123)을 넘어, IRIS 영역(122)으로부터 STC영역(121)으로 이행하는 분기점은, 도 9에 나타내는 바와 같이 아이리스값이 Ist(Fr.s)(b점)로 되는 점을 검출하면 된다. 도 5에 있어서의 제1아이리스값 판별수단(57)은, 아이리스값이 Ist(Fr.s)(b점)로 되는 점에서 검출하는 것이다.

IRIS 영역(122)에서의 제어방법은 상기한 바와 같이 노출시간 최대값(34Tf)의 주기에서 아이리스값의 최적치를 구하는 제어가 되므로, 아이리스값을 낮게 하는 방향으로 된다. 아이리스값을 내려도 Y>Ys이므로, 어느 주기의 제어 사이클 후, 아이리스 제어수단(19)에 있어서의 제2감산수단(53)으로부터 아이리스값이 Ist(Fr.s)로 되는 시점이 돌아온다. 제1아이리스값 판별수단(57)은, 아이리스값이 Ist(Fr.s)로 되는 시점에서 검출하고, 도 8(c)에 나타내는 바와 같은 아이리스값(Ist)(b점) 도달신호를 발생한다. 이 도달신호는 신호선(64)을 통해서 도 7에 나타내는 선택신호 발생수단(17)의 OR게이트(96)에 공급된다. 또한 이 도달신호는, OR게이트(96)를 통해서 플립플롭(97)의 리셋 입력(R)에 공급되므로, 플립플롭(97)은 리셋되고, 출력(Q)에는 도 8(i)에 나타내는 제어신호(I)가 얻어진다. 이 신호가 L레벨로 된 시점에서 아이리스 제어수단(19)에 의한 제어는 정지하고, 상기한 바와 같이 아이리스값 메모리수단(55)에 메모리된 아이리스값(Ist)(Fr.s)이 이 시점 이후, 아이리스 기구 드라이버(20)에 공급된다. 한편, 선택신호 발생수단(17)에 있어서의 NOR게이트(98)에는, 도 8(h)(i)에 나타내는 플립플롭(94)의 출력(Q)인 제어신호(G) 및 플립플롭(97)의 출력(Q)인 제어신호(I)가 공급되어 있다. 따라서, NOR게이트(98)의 출력에는 도 8(j)에 나타내는 제어신호(P)가 얻어진다. 이 제어신호(P)는, 신호선(90)을 통해서 촬상소자 제어수단(18)에 있어서의 노출 메모리수단(35) 및 노출 보정값 연산수단(31)에 공급된다. 이 제어신호(P)의 H레벨에 있는 기간에 이들 수단이 동작하고, L레벨에 있는 기간은 노출 보정값 연산수단(31)은 출력으로서의 노출시간 보정값은 제로값으로 고정되고, 노출 메모리수단(35)은 동작 종료 시점의 최종 메모리 값(최소값)을 유지한다. 즉, 제어신호(P)에 있어서 H레벨로부터 L레벨로 바뀌는 시점의 메모리 값을 유지한다. 제어신호(P)가 H레벨에 있을 때는 촬상소자 제어수단(18)이 동작하고 있는 기간이다.

이 동작기간 중, 피사체의 밝기가 STC영역의 몇 군데에 있으면 상기 오차신호(Yd)의 값이 제로로 되는 시점이 있고, 그 시점의 노출시간 mxTf가 노출 메모리수단(35)에 의해 유지된다. 즉, 이 시점의 3최적 설정값은, 노출시간이 mxTf이고, 아이리스값이 Ist(Fr.s)이며, AGC 이득이 최소값(0㏈)으로 이루어지고, 이들의 값에서, 촬상소자(6), 아이리스(2), 증폭기(7)가 동작한다. 이들 값이 유지되어 있는 동안, 상기 제어신호(P)(도 8(j) 참조)는 H레벨로 유지되어 있다. 촬상소자 제어수단(18)이 동작하고 있게 된다(도 8에 나타내는 타임차트의 C구간의 몇 군데에서 설정값이 결정된다.).

다음에, 피사체의 밝기가 ALC영역(도 9 및 도 10 참조)(120)에 있는 경우에는, 제어의 개시는 모드 전환 버튼(12)을 누르는 것으로부터 시작되고, 개시신호, 초기값의 설정 등은 상기한 바와 동일하도록 행하지만, AGC 영역(123), IRIS영역(122) 및 STC영역(121)에서는, 비교수단(15)으로부터 얻어지는 오차신호(Yd)(=Y-Ys)는 Yd>0 즉 Y>Ys이므로, 상기 각 제어영역의 제어에 의해, 이들 영역을 통과하게 된다. AGC 영역(123), IRIS영역(122)을 넘어, STC 영역(121)으로부터 ALC영역(120)으로 이행하는 분기점은, 도 9에 나타내는 바와 같이 노출시간이 최소값(1Tf)으로 되는 시점을 검출하면 된다. 도 4로 있어서의 최소 노출 판별수단(36)은, STC영역(121)을 넘고, ALC 영역(120)의 제어영역으로 이행시키기 위한 제어신호를 발생하는 노출시간 최소값(1Tf) 판별수단이다. STC 영역(121)에서의 제어방법은, 상기한 바와 같이 노출시간 최대값(34Tf)으로부터 최소값(1Tf)까지를 변화시켜 노출시간의 최적치를 구하는 제어가 되어 가므로, 노출시간은 밝은 방향에 대해서는 짧아져 간다. 밝기가 ALC영역(120)에 있는 경우에는, STC영역(121)의 제어, 즉 촬상소자 제어수단(18)에 의한 제어상태에 있어서는, Y>Ys이므로, 어느 주기의 제어 사이클 후, 촬상소자 제어수단(18)에 있어서의 제1감산수단(33)으로부터 얻어지는 노출시간이 최소값(1Tf)으로 되는 시점이 돌아온다. 최소 노출 판별수단(36)은, 노출시간이 최소값(1Tf)으로 되는 시점에서 검출하고, 도 8(d)에 나타내는 바와 같은 노출시간 최소값(1Tf) 도달신호를 발생한다. 이 도달신호는 신호선(42)을 통해서 도 7에 나타내는(제어수단 선택제어신호 발생수단) 선택신호 발생수단(17)의 OR게이트(95)에 공급된다. 또한, 이 도달신호는 OR게이트(95)를 통해서 플립플롭(97)의 세트 입력(S)에 공급되므로, 플립플롭(97)은 세트되고, 출력(Q)에는 이 도달신호가 공급된 시점에서 H레벨로 되는 도 8(i)에 나타내는 제어신호(I)가 얻어진다. 그리고 선택신호 발생수단(17)에 있어서의 NOR게이트(98)에는 도 8(h)(i)에 나타내는 플립플롭(94)의 출력(Q)인 제어신호(G) 및 플립플롭(97)의 출력(Q)인 제어신호(I)가 공급되어 있다.

따라서, NOR게이트(98)의 출력에는 도 8(j)에 나타내는 제어신호(P)가 얻어진다. 이 제어신호(P)는, 신호선(90)을 통해서 촬상소자 제어수단(18)에 있어서의 노출 메모리수단(35) 및 노출 보정값 연산수단(31)에 공급된다. 이 제어신호(P)의 H레벨에 있는 기간에 이들 수단이 동작하고, L레벨에 있으면 노출 보정값 연산수단(31)은 출력으로서의 노출시간 보정값은 제로값으로 고정되고, 노출 메모리수단(35)은 동작 종료 시점의 최종 메모리 값(최소값)을 유지하고, 촬상소자 제어수단(18)의 제어는 정지한다.

즉, ALC영역(120)에 들어가면 노출시간은 최소값(1Tf)으로 된다. 한편, 제어신호(I)는 상기한 바와 같이 이 시점에서 다시 H레벨로 되므로 아이리스 제어수단(19)이 동작하게 된다.

동작이 시작되어 피사체의 밝기가 ALC영역(120)의 몇 군데에 있으면 상기 오차신호(Yd)의 값이 제로로 되는 시점이 있고, 그 시점의 아이리스값(Iy)이 아이리스값 메모리수단(35)에 의해 기억되어 유지된다. 즉, 이 시점의 3최적 설정값은, 노출시간이 최소값(1Tf)이고, 아이리스는 Iy이며, AGC 이득은 최소값(0㏈)으로 이루어지고, 이들 값에서, 촬상소자(6), 아이리스(2), 증폭기(7)가 동작한다. 이들 값이 유지되어 있는 동안, 상기 제어신호(I)(도 8(i) 참조)는 H레벨로 유지되어 있다. H레벨에 있는 동안은, 아이리스 제어수단(19)이 동작하고 있게 된다(도 8에 나타내는 타임차트의 D구간의 몇 군데에서 설정값이 결정된다.).

다음에, 피사체의 밝기가 매우 밝고 아이리스 즉 조리개가 최대로 좁혀진 상태(개구 지름이 최소인 상태)로 되면, 그 이상 아무리 밝아도 아이리스값은 Imin(개구 지름이 최소)으로 된다. 도 5의 아이리스 제어수단(19)에 있어서의 56은, 이 아이리스값이 Imin에 이루어진 것을 검출하는 최소 아이리스값 판별수단이다. 피사체의 밝기가 매우 밝은 경우에는 개구 지름, 즉, 아이리스값(I)이 작게 되도록 제어가 된다.

따라서, 아이리스 제어수단(19)에 있어서의 제2감산수단(53)으로부터 얻어지는 아이리스값은 작은 값으로 되어 가고, 최종적으로는 Imin으로 되는 시점이 온다. 최소 아이리스값 판별수단(56)에 의해 이 시점을 검출하고, 얻어진 제어신호를 아이리스값 메모리수단(55)에 공급하고, 이 Imin을 아이리스값 메모리수단(55)에서 기억해 유지한다.

이상은, 피사체의 밝기(조도)가 ALC, STC, IRIS, AGC의 몇 군데의 영역에 있어도, 그 밝기에 맞는 최적의 노출시간, 아이리스값으로서 AGC 이득값을 구하고, 그 값을 메모리함으로써 유지하여, 최적조건에서 촬영한다.

그런데, 고감도 촬영모드로 한 채, 소정 최적조건에서 촬영하고 있던 상태에 있어서, 갑자기 주위의 밝기가 변화된 경우나 실내로부터 옥외의 촬영으로 바뀐 경우나, 이 반대의 경우 등에는, 피사체의 밝기가 변화된다.

현재 메모리되어 설정되어 있는 3최적 설정값에서의 밝기보다, 주위의 밝기가 밝아지는 경우에는, 상기 어두운 상태로부터 밝은 상태로의 제어, 즉 각 제어영역에 있어서 각 제어수단에 있어서의 감산수단에 의한 1주기 전의 값으로부터 보정값을 감산하는 연산을 행하면, 변화된 밝은 조건의 기초에서의 3최적 설정값을 구한다.

반대로, 밝은 상태로부터 어두운 상태로의 제어 즉 각 제어영역에 있어서 각 제어수단에 있어서의 가산수단에 의한 1주기 전의 값으로부터 보정값을 가산하는 연산을 행하면, 변화된 어두운 조건의 기초에서의 3최적 설정값을 구한다.

그 설정값을 메모리하고, 그 새로운 촬영조건에서 촬상소자(6), 아이리스(2), 증폭기(7)를 동작시키면 새로운 환경에서의 최적 촬영을 할 수 있다.

이 밝은 상황으로부터 어두운 상황으로 바뀌는 경우의 제어를, 실제의 동작 도면을 이용하여 설명한다.

현재의 상태가 도 9에 있어서의 ALC영역(120)의 몇 군데에 있어서, 그 상황에서의 최적조건으로 설정되어 있는 것으로 한다. 그 경우, 상기한 바와 같이 아이리스 제어수단(19)이 동작하고 있으므로 도 8에 나타내는 타임 차트 상에서는 D구간의 몇 군데에서 설정이 이루어져 있다. 이 영역 내에서 현재보다 어두워지면, 아이리스값이 작으므로 휘도신호 성분값(Y)이 저하해 휘도신호성분의 기준값(Ys)보다 작게 된다. 예컨대 현재의 아이리스값(I)의 값을 Ir로 하고, 이 상태에서 어두운 상황으로 되었을 때 Y의 값이 Ys/4로 된 것으로 하면 이 어두운 상황에서 Y가 Ys와 동일하게 되도록 위해서는 아이리스값을 4Ir로 하면 된다. 개구 지름은 2배로 하면 입사광량은 동일하게 되므로 그 값이 어두워진 상황에서의 설정값으로 된다. 이 설정값은 상기한 바와 같이 아이리스 제어수단(19)에 있어서의 아이리스 보정값 연산수단(50)으로부터의 아이리스 보정값 및 아이리스값 메모리수단으로부터 이전 주기 아이리스값을 제2가산수단(54)에서 연산함으로써 얻어진다.

이상이 ALC의 영역 내에서 밝기가 어두워졌을 경우의 제어 및 최적값 설정방법이지만, 다음에, 현재의 상태가 도 9에 있어서의 ALC영역(120)의 몇 군데에 있어서, 그 상황에서의 최적조건으로 설정되어 있는 것으로 한다. 그 상태로부터 갑자기 STC영역(121)의 몇 군데의 밝기(어두워진다.)로 된 것으로 한다. 이 경우에는 ALC영역(120)에서는, Y<Ys이므로, 아이리스값(I)은 커져 가므로, 결국에는 도 9에 나타내는 ALC영역(120)과 STC영역(121)의 경계(점선(131))의 Ist(a점)에 도달한다. 도 5의 아이리스 제어수단(19)에 있어서의 제2아이리스값 판별수단(59)은, 아이리스값이 상기 Ist(a점)에 도달하는 시점을 검출한다. 제2아이리스값 판별수단(59)에는, 제2가산수단(54)으로부터 얻어지는 아이리스값이 Ist로 되면 도 8(e)에 나타내는 아이리스값(Ist)(a점) 도달신호가 얻어진다. 이 신호는 신호선(63)을 통해서 선택신호 발생수단(17)에 있어서의 OR게이트(96)에 공급된다. 이 신호는 OR게이트(96)를 통해서 플립플롭(97)의 리셋 입력(R)에 공급되므로, 플립플롭(97)은 리셋되고, 출력(Q)에는 도 8(i)에 나타내는 제어신호(I)가 얻어진다. 도 8(e)에 나타내는 아이리스값(Ist)(a점) 도달신호가 선택신호 발생수단(17)에 공급된 시점에서, 아이리스 제어수단(19)의 동작은 정지하고(도 8의 D구간이 종료된다), 아이리스값 메모리수단(55)에 있어서는 상기 아이리스값(Ist)을 유지한다. 한편, 선택신호 발생수단(17)의 NOR게이트(98)로부터는 도 8(j)에 나타내는 제어신호(P)가 얻어지고, 이 신호는 촬상소자 제어수단(18)에 공급된다. 따라서, 상기 도달신호가 발생한 시점으로부터 STC영역 즉 촬상소자 제어수단(18)에 의한 제어에 들어간다(도 8의 E구간). 밝기가 STC의 영역의 몇 군데에 있는 것으로 하면, 그 밝기에 적합한 노출시간으로 될 때까지 노출시간 m·Tf를 길게 해 가는 제어가 행해진다. 상기한 바와 같이 제어가 STC영역(121)에 들어가면 도 10에 나타내는 바와 같이 노출시간은 1Tf로부터 시작된다(점선(131)의 위치). 예컨대, 지금의 피사체의 밝기가 점선(146)의 위치에 있는 것으로 하면, 점선(131)의 위치에서는 휘도신호 성분값(Y)은 148에 나타내는 Yb의 값으로 된다. 또한, 147은 이 위치의 휘도신호성분의 기준값(Yso)을 나타내고, Yso=Yh이다. 이 위치에서의 오차신호(Yd)는 Y=Yb<Ys=Yso=Yh이므로 Yd(=Y-Ys)<0이므로 M·Tf 주기마다의 촬상소자 제어수단(18)에 있어서의 노출 보정값 연산수단(31)으로부터 얻어지는 이전 주기의 노출시간 보정값 Δm·Tf가 제1전환수단의 a(-)의 단자를 지나가고, 제1가산수단(34)에 공급된다. 제1가산수단(34)에는 노출 메모리수단(35)으로부터 이전 주기의 노출시간 m·Tf도 공급되어 있다. 따라서, 양 값이 가산된 다음 주기의 노출시간 m·Tf+Δm·Tf가 얻어진다. 이와 같이 하여 제어 주기가 몇 회 반복됨에 따라, Y는 도 10에 나타내는 곡선(145)을 따라 증가해 간다.(연속적으로 나타내고 있지만 주기마다 띄엄 띄엄 곡선을 따라 증가해 간다.) 최종적으로는 Y=Ys=Ysc, 즉 오차신호(Yd)가 제로에 가깝게 되면, 제1판별수단(30)에서 Yd=0을 검출하고, 그 때의 노출시간의 값을 노출 메모리수단(35)에서 기억하여 유지한다. 이와 같이 피사체의 밝기에 대응한 설정값이 결정되어, 최적의 촬영이 가능하다.

이상이, ALC영역(120)에서 최적 설정값에 있던 상황으로부터 피사체의 밝기가 STC영역(121)의 어두운 상황으로 바뀐 경우의 새로운 상황에 적합한 설정값을 구하는 방법이다.

또한 어두운 영역의 상황으로 바뀔 경우를 설명한다.

각 영역에서의 최적 설정값을 구하는 방법은 지금까지 설명한 것으로부터 용이하게 알 수 있으므로, 영역으로부터 영역으로 이행시키는 방법만을 서술한다.

피사체의 밝기가, ALC영역(120)으로부터 갑자기 IRIS영역(122)으로 바뀐 경우에는, 제어는, ALC영역(120), STC영역(121)을 통과하여 IRIS의 영역(122)까지 이행해야만 한다. ALC영역(120)으로부터 STC영역(121)으로 이행시키는 방법에 대해서는 위에 기재했다. 그리고 STC영역(121)의 제어에 대해서도 서술하였다.

이 경우, STC영역(121)에 있어서는 Y<Ys이므로 노출시간은 길어져, 최대값에 도달한다. 도 10에 있어서의 점선(140)은 노출시간 최대값의 밝기 위치이며, STC영역(121)으로부터 IRIS영역(122)으로 이행되는 경계위치를 나타내고 있다.

도 4의 촬상소자 제어수단(18)에 있어서의 최대 노출 판별수단(37)은, 제1가산수단(34)으로부터 주기마다 얻어지는 노출시간이 최대값(34Tf)에 도달하는 시점을 검출하고, 그 시점에서 제어신호를 발생한다. 최대 노출 판별수단(37)으로부터 는 도 8(f)에 나타내는 노출시간 최대값 도달신호가 얻어지고, 신호선(43)을 통해서 도 7에 나타내는 선택신호 발생수단(17)에 있어서의 OR게이트(95)에 공급된다. 이 신호는 OR게이트(95)를 통해서 플립플롭(97)의 세트 입력(S)에 더해지므로, 출력(Q)에는 도 8(i)에 나타내는 바와 같은 제어신호(I)가 얻어진다. 이 신호는 상기한 바와 같이 아이리스 제어수단(19)에 더해져 있으므로, 상기 도달신호가 발생한 시점으로부터 아이리스 제어수단(19)에 의한 제어가 시작된다. 도 8에 있어서의 F구간의 제어로 된다. 아이리스 제어수단(19)에 의한 최적 설정값을 구하는 방법에 대해서는, 이상까지 설명한 것과 마찬가지이다.

또한, 어두운 AGC영역(123)에 피사체를 두었을 경우에는, 아이리스값이 최대값(도 10에 있어서의 점선(141)의 위치)에 도달하는 시점을 검출하고, 그 시점으로부터 AGC 이득 제어수단(16)을 동작시키면 된다. 도 5의 아이리스 제어수단(19)에 있어서의 최대 아이리스값 판별수단(58)은, 제2가산수단(54)으로부터 얻어지는 아이리스값이 최대값에 도달한 시점을 검출한다. 최대 아이리스값 판별수단(58)으로부터는 도 8(g)에 나타내는 아이리스 최대값 도달신호가 얻어진다. 이 신호는 신호선(62)을 통해서 도 7에 나타내는 선택신호 발생수단(17)에 있어서의 OR게이트(93)에 공급된다. 이 신호는 OR게이트(93)를 통해서 플립플롭(94)의 세트 입력(S)에 더해지므로, 출력(Q)에는 도 8(h)에 나타내는 바와 같은 제어신호(G)가 얻어진다. 제어신호(G)는 AGC 이득 제어수단(16)에 공급되어 있으므로, 이 이후 AGC 이득 제어수단(16)에 의한 제어영역으로 된다. AGC 이득 제어수단(16)의 제어는 Y=Ys=Yl로 되는 최적 설정값을 구하는 제어이며, 상기한 바와 마찬가지이다.

최후에, 완전히 어둡게 된 상태에서는, 휘도신호 성분값(Y)은 없으므로, Y<Ys이며, 도 6의 AGC 이득 제어수단(16)에 있어서 제3가산수단(72)으로부터 얻어지는 AGC 이득값은 최대값이 될 때까지 증가한다. 최대 이득 판별수단(77)은 AGC 이득값이 최대값으로 되었을 때, 그 시점에 있어서 최대값 도달의 제어신호를 발생한다. 최대 이득 판별수단(77)으로부터의 최대값 도달 제어신호는 AGC 이득값 메모리수단(75)에 더해지고, AGC 이득 최대값을 기억해서 유지한다. 이 상태의 설정값은 고감도 촬영모드로 전환한 제어 개시점의 초기 설정값과 동일하다.

이 상태로부터, 또한 밝은 상태에 본 장치를 가지고 가면, 상기 밝은 방향에서의 제어를 행하면 최적 설정값이 구해진다. 요컨대 본 장치가 통상 촬영모드로부터 고감도 촬영모드로 전환되면 어떠한 밝기의 상황에서도 최적 설정값을 구하여, 그 설정값을 유지해서 촬영할 수 있다. 또한 그 설정상태로부터 밝기가 다른 상황으로 이동하거나, 촬영장소가 바뀌지 않더라도 밝기만이 변화된 경우에도, 그 밝기에 적합한 설정값으로 자동적으로 이행할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 구성요소를 회로 블록을 이용한 하드웨어로 나타냈지만, 도 1의 촬상 제어수단(25)은 1개의 마이크로컴퓨터로도 구성할 수 있다. 이 경우, 각 블록의 동작은 프로그램으로 표시된다. 또한 초기 설정값 및 휘도신호기준값 등은 내부의 롬(ROM)에 미리 설정되게 된다.

또한, 본 발명은 비디오 카메라 외에, 디지털 스틸 카메라 등과 같이 촬상 수단을 구비한 것에 이용함으로써, 본 발명과 동등한 효과가 얻어진다.

Claims (11)

1. 주위가 밝을 때에 이용하는 제1촬영모드와, 주위가 어두울 때에 이용하는 제2촬영모드를 구비한 화상처리장치로서,

   피사체 광학상을 촬상소자에 결상시키는 렌즈 유닛;

   상기 렌즈 유닛에 입사한 광량을 조정하는 아이리스;

   상기 아이리스로부터의 광량이 조정된 피사체 광학상을 화상신호로서 출력하는 전자셔터 기능을 갖는 촬상소자;

   상기 촬상소자로부터의 동영상신호를 증폭하고, 그 증폭 이득을 조정할 수 있는 AGC 증폭기;

   상기 AGC 증폭기에서 증폭된 화상신호를 신호처리하여 영상신호를 얻는 신호처리수단; 및

   피사체의 밝기를 나타내는 상기 영상신호의 휘도신호레벨과 정해진 기준휘도신호레벨을 비교하는 비교수단과, 촬상제어수단을 갖고, 상기 제2촬영모드로 하였을 때,

   상기 촬상제어수단은, 상기 전자셔터 기능을 2필드의 배수 주기에서 주기의 길이를 바꾸고, 주기에 맞춰 전자셔터 온시간(노출시간)을 연속적으로 바꾸어서, 상기 휘도신호레벨과 상기 기준휘도신호레벨이 일치하는 상기 비교수단의 출력이 0(제로)으로 되는 시점의 전자셔터 온시간을 유지하는 촬상소자 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 화상처리장치.
2. 제1항에 있어서, 촬상 제어수단은, 주위의 밝기가 소정값보다 밝을 때 및 소정값보다 어두울 때에, 상기 아이리스를 조정하고, 휘도신호레벨과 기준휘도신호레벨이 일치하는 비교수단의 출력이 0(제로)으로 되는 시점의 아이리스를 유지하는 아이리스 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 화상처리장치.
3. 제1항에 있어서, 촬상 제어수단은, 주위의 밝기가 소정값보다 어두울 때에 AGC 증폭기의 이득을 조정하고, 상기 휘도신호레벨과 상기 기준휘도신호레벨이 일치하는 상기 비교수단의 출력이 0(제로)으로 되는 시점의 이득값을 유지하는 이득 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 화상처리장치.
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