KR100858073B1 - 자동 이득 제어 회로 - Google Patents

Abstract

자동 이득 제어 회로(29)는 이미지 센서로부터 프레임마다 출력되는 휘도 데이터의 평균 휘도(Y1)와 목표 휘도(T)의 비교에 기초하여 이미지 센서를 노광하는 적분 시간을 조정하는 적분 시간 조정 신호(A2)와, 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득을 조정하는 이득 조정 신호(A1)와, 프레임 레이트를 변경하기 위한 프레임 레이트 조정 신호를 생성한다. 자동 이득 제어 회로는 각 프레임의 블랭킹 시간(BR)을 조정하여, 이미지 센서의 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 전환하는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)를 프레임 레이트 조정 신호로서 생성하는 노출 제어 회로(35)를 포함한다.

Description

자동 이득 제어 회로{AUTOMATIC GAIN CONTROL CIRCUIT}

본 발명은 디지털 스틸 카메라 또는 디지털 비디오 카메라 등의 화상 기기에 탑재되는 이미지 센서의 노광 제어에 사용되는 자동 이득 제어(AGC : Auto Gain Control) 회로에 관한 것이다.

이미지 센서(CCD 또는 CM0S)를 이용한 카메라 시스템에는 촬상된 피사체의 밝기에 대해, 노출을 자동적으로 보정하는 AGC 기능이 구비된 것이 많다. 이 AGC 기능은 촬상된 화면의 휘도를 산출하고, 목표가 되는 휘도와의 차에 기초하여 노출보정을 행한다. 노출을 조정하기 위해서는 촬상 소자의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득의 조정 또는 노광 시간을 조정함으로써 행해진다. 이러한 AGC 기능에 있어서 노출 조정 동작의 원활화 및 노출 조정 범위의 확대가 필요해진다.

디지털 스틸 카메라 또는 디지털 비디오 카메라 등의 화상 기기에 탑재되는 AGC 회로에서는 고휘도로부터 저휘도까지 광범위한 휘도의 촬상 대상에 대응하기 때문에, 촬상 대상의 휘도에 맞춰 프레임 레이트를 동적으로 조정하는 것이 행해지고 있다. 이러한 프레임 레이트의 변경은 이미지 센서를 제어하는 클록 신호를 변경함으로써 행해진다. 즉, 이미지 센서의 클록 신호는 기준 클록 신호를 분주함으로써 생성되고 그 분주비를 변경함으로써 클록 신호의 변경이 행해진다.

도 10는 기준 클록 신호의 분주 신호에 기초하여 프레임 레이트를 변경하는AGC 회로의 종래예를 도시한다.

도 10에서, 이미지 센서 블록(1)은 CM0S 이미지 센서 등의 다수의 광전 변환 소자로 이루어지는 소자 어레이(2)와, 증폭기(3)와, AD 변환기(4)와, 타이밍 제어 회로(5) 및 분주 회로(6)를 포함한다.

분주 회로(6)는 기준 클록 신호(SCLK)를 분주하여 내부 클록 신호(CLK)를 생성하여, 타이밍 제어 회로(5)에 공급한다. 타이밍 제어 회로(5)는 내부 클록 신호(CLK)에 기초하여 수평·수직 동기 신호(HV)를 생성함과 동시에, 소자 어레이(2)에 리셋 신호 및 판독 신호 등을 출력한다.

소자 어레이(2)는 리셋 신호 및 판독 신호에 기초하여, 각 광전 변환 소자에 대해 행마다 리셋 동작 및 판독 동작을 행하고, 그 판독 데이터를 증폭기(3)에 순차 공급한다. 증폭기(3)는 판독 데이터를 증폭하고, AD 변환기(4)는 증폭기(3)의 출력 신호를 디지털값으로 변환하여 휘도 데이터(BD)를 생성한다.

AGC 회로(7)는 가산기(8), 플립플롭 회로(9), 제산기(10) 및 노출 제어 회로(11)를 포함한다.

가산기(8)에는 AD 변환기(4)로부터 공급되는 휘도 데이터(BD)가 입력된다. 그리고, 가산기(8), 플립플롭 회로(9) 및 제산기(10)의 동작에 의해, 1 프레임분의 평균 휘도(Y1)가 산출된다. 이러한 동작은 이미지 센서 블록(1)으로부터 공급되는 수평·수직 동기 신호(HV)에 기초하여, 이미지 센서 블록(1)의 동작과 동기하여 행해진다.

노출 제어 회로(11)에는 제산기(11)로부터 공급되는 평균 휘도(Y1)와, 미리 레지스터 등의 기억 장치에 설정된 목표 휘도(T)가 입력된다. 그리고, 노출 제어 회로(11)는 목표 휘도(T)와 평균 휘도(Y1)의 차에 기초하여, 증폭기(3)에 이득 조정 신호(A1)를 공급하고, 타이밍 제어 회로(5)에 적분(노광) 시간 조정 신호(A2)를 공급하며, 분주 회로(6)에 분주비 설정 신호(A3)를 공급한다.

증폭기(3)는 이득 조정 신호(A1)에 기초하여 이득을 조정하며, 타이밍 제어 회로(5)는 적분(노광)시간 조정 신호(A2)에 기초하여 각 소자에 공급되는 리셋 신호와 판독 신호간의 시간 간격인 적분 시간을 조정하고, 분주 회로(6)는 분주비 설정 신호(A3)에 기초하여 분주비를 설정한다.

이와 같이 구성된 AGC 회로는 노출 제어 회로(11)에 입력되는 평균 휘도(Y1)와 목표 휘도(T)에 차이가 있는 경우에는 노출 제어 회로(11)로부터 공급되는 이득 조정 신호(A1)와, 적분 시간 조정 신호(A2)와, 분주비 설정 신호(A3)에 기초하여, 평균 휘도(Y1)를 목표 휘도(T)에 일치시키는 것과 같은 제어를 행한다.

즉, 이득 조정 신호(A1)에 기초하여 증폭기(3)의 이득의 조정과, 적분 시간 조정 신호(A2)에 기초한 적분 시간의 조정과, 분주비 설정 신호(A3)에 기초한 프레임 레이트의 변경의 조합에 기초하는 총이득의 조정에 의해, 평균 휘도(Y1)의 조정이 행해진다.

그리고, 촬상 대상이 고휘도인 경우에는, 적분 시간의 조정에만 기초하여 총이득의 변경이 행해지고, 촬상 대상이 중휘도 또는 저휘도인 경우에는, 적분 시간의 조정과, 프레임 레이트의 변경과, 증폭기(3)의 이득의 조정에 기초하여 총이득 의 변경이 행해진다.

도 11은 전술한 AGC 회로에서, 각 프레임의 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)보다 낮은 경우에, 증폭기(3)의 이득(G1)의 조정과, 프레임 레이트(FL)의 변경에 기초하여 평균 휘도(Y1)를 조정하는 동작을 나타낸다.

예컨대 프레임 레이트(FL)가 30 fps에서 동작하고 있는 상태에서 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도보다 낮으면, 이득 조정 신호(A1)에 기초하여 증폭기(3)의 이득(G1)이 높아지고, 이에 수반하여 평균 휘도(Y1)가 상승한다.

증폭기(3)의 이득(G1)이 미리 설정된 소정 레벨에 달하더라도 목표 휘도(T) 에 달하지 않으면, 프레임 레이트(FL)가 30 fps에서 15 fps로 변경된다. 그렇게 되면, 적분 시간이 2배가 되므로, 순간적으로 평균 휘도(Y1)가 2배로 상승한다.

평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)를 넘으면, 증폭기(3)의 이득(G1)이 낮아지고, 평균 휘도(Y1)가 저하한다. 그리고, 소정 시간 경과 후에 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)보다 높으면, 다시 프레임 레이트(FL)가 15 fps에서 30 fps로 변경되어, 증폭기(3)의 이득(G1)이 올라간다.

이어서, 소정 시간 후에 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)에 달하지 않으면, 프레임 레이트(FL)가 30 fps에서 15 fps로 다시 변경된다.

이러한 동작에 의해, 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)와 일치하면, 증폭기(3)의 이득(G1) 및 평균 휘도(Y1)가 일정 레벨에 수속된다.

또한, 촬상 대상이 고휘도일 때, 총이득의 조정은 적분 시간 조정 신호에만 기초하여 행해진다. 도 12는 적분 시간 조정 신호(A2)에만 기초하여 총이득을 조정 하는 경우의 노광 시간의 변화를 도시한다. 이 노광 시간은 분주 회로로부터 공급되는 클록 신호의 펄스 수에 기초하여 제어되므로, 노광 시간은 총이득의 값에 비례한다.

상기와 같이, 기준 클록 신호(SCLK)를 분주하여, 타이밍 제어 회로(5)에 입력되는 내부 클록 신호(CLK)를 변경함으로써 프레임 레이트를 변경하는 구성에는 2의 정수승의 비로 프레임 레이트가 변경된다. 그렇게 하면, 저휘도의 촬상 대상에 대응하여 프레임 레이트가 저하할 때, 촬상 대상의 동작에 대한 응답성이 저하하여 화상 흔들림이 생기는 등, 화상이 매끄럽지 못하게 되는 등의 문제점이 있다.

그리고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 프레임 레이트가 전환했을 때, 총이득이 순간적으로 변화하기 위해, 촬상된 화상의 평균 휘도(Y1)의 변동이 크고, 노광 제어를 원활하게 행할 수 없음과 동시에, 평균 휘도(Y1)에 수속되기까지의 시간이 길어진다.

또한, 프레임 레이트의 변경에 기초하여 내부 클록 신호(CLK)가 변화되기 위해, 그 내부 클록 신호(CLK)의 변동과 함께, 화상의 출력 타이밍도 동적으로 변동한다. 따라서, 화상을 송수신하는 시스템간에 동기를 취하기 위한 구성이 복잡해진다.

또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 총이득이 최소인 영역에서는, 총이득을 1에서 2로 변경하고 적분 시간 조정 신호(A2)에만 기초하여 노광 시간을 조정할 때, 그 노광 시간도 1에서 2로 변경된다. 이 노광 시간을 1로 설정하면, 노광 시간을 내부 클록 신호(CLK)의 1 펄스분으로 설정하고, 리셋 신호와 판독 신호의 간격을 내부 클록 신호(CLK)의 l 펄스분으로 설정하는 것을 의미한다.

따라서, 최단 노광 시간인 1로부터 다음 노광 시간인 2로 변화할 때, 평균 휘도가 1/2 이상 변화하지 않으면 노광 제어가 행해지지 않는다. 즉, 최단 노광 시간으로 동작하고 있는 상태로부터 평균 휘도가 저하하여 다음 노광 시간으로 변화할 때, 촬상되는 화상의 휘도가 순간적으로 변화되기 때문에, 원활한 노광 제어를 할 수 없다.

이러한 것으로부터, 소자 어레이(2)를 구성하는 광전 변환 소자의 허용 노광 시간 범위 중, 최단 노광 시간 부근은 사용되지 않는다. 따라서, 고휘도측의 노광 제어에서, 이미지 센서의 성능을 충분히 활용할 수 없고, 노광 제어 범위가 제한되고 있다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 촬상되는 화상의 휘도의 변동에 대한 노광 제어를 원활하게 하고, 또한 촬상 대상의 휘도에 대한 노광 제어 범위를 확대할 수 있는 AGC 회로를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 형태에서, 이미지 센서로부터 프레임 단위로 출력되는 휘도 데이터의 평균 휘도와 목표 휘도의 비교에 기초하여, 이미지 센서를 노광하는 적분 시간을 조정하는 적분 시간 조정 신호와, 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득을 조정하는 이득 조정 신호와, 프레임 레이트를 변경하기 위한 프레임 레이트 조정 신호를 출력하는 자동 이득 제어 회로가 제공된다. 자동 이득 제어 회로는 각 프레임의 블랭킹 시간을 조정하고, 이미지 센서의 최대 적분 시간을 전환하는 최대 적분 시간 조정 신호를 프레임 레이트 조정 신호로서 출력하는 노출 제어 회로를 포함한다.

본 발명의 제2 형태에서, 이미지 센서로부터 프레임 단위로 출력되는 휘도 데이터를 수신하고, 이미지 센서를 노광하는 적분 시간과 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득을 조정하는 자동 이득 제어 회로가 제공된다. 자동 이득 제어 회로는 평균 휘도와 목표 휘도에 기초하여 총이득을 산출하는 총이득 계산 회로와, 총이득과 최대 적분 시간 조정 신호에 기초하여, 적분 시간을 조정하는 적분 시간 조정 신호와, 증폭기의 이득을 조정하는 이득 조정 신호를 생성하는 디코드 회로와, 이득 조정 신호와 기준 이득값의 비교에 기초하여 최대 적분 시간을 전환하기 위한 최대 적분 시간 조정 신호를 생성함과 동시에, 최대 적분 시간의 전환에 관련되는 선택 신호를 생성하는 최대 적분 시간 전환 회로와, 총이득 계산 회로와 디코드 회로 사이에 접속되며 최대 적분 시간 전환 회로로부터의 선택 신호에 기초하여, 최대 적분 시간의 변화가 상쇄되도록 총이득을 보정하는 총이득 보정 회로를 포함한다.

본 발명의 제3 형태에서, 이미지 센서로부터 프레임 단위로 출력되는 휘도 데이터를 수신하고, 이미지 센서를 노광하는 적분 시간과 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득을 조정하는 자동 이득 제어 회로가 제공된다. 자동 이득 제어 회로는 평균 휘도와 목표 휘도에 기초하여 총이득을 산출하는 총이득 계산 회로와, 총이득과 최대 적분 시간 조정 신호에 기초하여 적분 시간을 조정하는 적분 시간 조정 신호와, 증폭기의 이득을 조정하는 이득 조정 신호를 생성하는 디코드 회로와, 이득 조정 신호와 기준 이득값의 비교에 기초하여 최대 적분 시간을 전환하기 위한 최대 적분 시간 조정 신호를 생성함과 동시에, 최대 적분 시간의 변화를 도시하는 레이트 신호를 생성하는 최대 적분 시간 전환 회로와, 총이득 계산 회로와 디코드 회로 사이에 접속되며 최대 적분 시간 전환 회로로부터의 레이트 신호에 기초하여, 최대 적분 시간의 변화가 상쇄되도록 총이득을 보정하는 총이득 보정 회로를 포함한다.

본 발명의 제4 형태에서, 이미지 센서로부터 검출되는 휘도 정보에 의해, 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득과, 프레임 레이트를 변경하는 자동 이득 제어 회로가 제공된다. 자동 이득 제어 회로는 프레임 레이트의 변경을 행할 때에, 그 변경의 변화의 비의 거의 역수의 변화의 이득 변경을 증폭기에 부여하는 이득 변경 회로를 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 AGC 회로 및 이미지 센서 블록을 도시하는 블록도이다.

도 2는 도 1의 AGC 회로의 노출 제어 회로를 도시하는 블록도이다.

도 3은 최대 적분 시간의 조정 동작을 도시하는 설명도이다.

도 4는 도 1의 AGC 회로의 시퀀스 회로의 동작을 도시하는 설명도이다.

도 5는 도 1의 AGC 회로의 시퀀스 회로와 제1 선택 회로의 동작을 도시하는 설명도이다.

도 6은 도 1의 AGC 회로의 제2 선택 회로의 동작을 도시하는 설명도이다.

도 7은 평균 휘도의 조정 동작을 도시하는 설명도이다.

도 8은 총이득으로 조정되는 증폭기 이득과 노광 시간의 관계를 도시하는 설명도이다.

도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 AGC 회로의 노출 제어 회로를 도시하는 설명도이다.

도 10은 종래예의 AGC 회로를 도시하는 블록도이다.

도 11은 도 10의 AGC 회로에서의 평균 휘도의 조정 동작을 도시하는 설명도이다.

도 12는 도 10의 AGC 회로에서 총이득으로 조정되는 증폭기 이득과 노광 시간의 관계를 도시하는 설명도이다.

도 13은 컬러 프로세서 IC를 도시하는 블록도이다.

(제1 실시 형태)

도 13은 본 발명의 AGC 회로가 탑재되는 컬러 프로세서 IC의 개요를 나타낸다. 이미지 센서 블록(21)의 출력 신호는 오프셋 전압 보정 회로(22), 렌즈 셰이딩 보정 회로(23), 불량 화소 보정 회로(24), RGB 보간 처리 회로(25), 색상 보정 회로(26), 윤곽 강조 회로(27), 위색 보정 회로(28)를 통해 AGC 회로(29) 및 플리커 노이즈 제거 회로(30)에 공급된다.

또한, 위색 보정 회로(28)의 출력 신호는 감마 보정 회로(31) 및 해상도 변환 회로(32)를 통해 출력 포맷 변환 회로(33)로부터 영상 데이터 신호(Gout)로서 출력된다.

AGC 회로(29)는 이미지 센서 블록(21)으로부터 출력되는 출력 신호의 휘도를 소정의 휘도로 유지하도록 동작한다. 그 AGC 회로(29) 및 이미지 센서 블록(21)의 구성을 도 1에 따라 설명한다. 또한, 도 1에서, 도 10에 나타내는 종래예와 동일 구성 부분은 동일 부호를 붙여 설명한다. 또한, AGC 회로(29)는 플리커 노이즈 제거 회로(30)의 출력 신호를 입력하고, 플리커 노이즈 제거 동작에 기여하지만, 본 발명은 플리커 노이즈 제거 동작과는 관계하지 않으므로, 도 1에서, AGC 회로(29)에서의 플리커 노이즈 제거 동작에 관여하는 부분 및 그 설명을 생략한다.

이미지 센서 블록(21)은 소자 어레이(2)와, 증폭기(3)와, AD 변환기(4)와, 타이밍 제어 회로(34)를 포함한다. 타이밍 제어 회로(34)는 기준 클록 신호(SCLK)를 입력으로 하고, 그 기준 클록 신호(SCLK)에 따라 수평·수직 동기 신호(HV)를 생성함과 동시에, 소자 어레이(2)에 리셋 신호 및 판독 신호 등을 공급한다.

소자 어레이(2)는 행렬 배치된 복수의 광전 변환 소자를 포함하고, 리셋 신호 및 판독 신호에 따라 각 광전 변환 소자에 대해, 행마다 리셋 동작 및 판독 동작을 행하며, 그 판독 데이터를 증폭기(3)에 순차 공급한다. 증폭기(3)는 판독 데이터(아날로그 신호)를 증폭하고, AD 변환기(4)는 증폭기(3)의 아날로그 출력 신호를 디지털값으로 변환하여 디지털 신호를 생성한다.

AGC 회로(29)는 가산기(8), 플립플롭 회로(9), 제산기(10) 및 노출 제어 회로(35)를 포함한다.

가산기(8)는 AD 변환기(4)의 출력 신호를 휘도 데이터(BD)로서 입력받는다. 가산기(8), 플립플롭 회로(9) 및 제산기(10)의 동작에 의해, 1 프레임분의 평균 휘도(Y1)가 산출된다. 이러한 동작은 이미지 센서 블록(21)으로부터 출력되는 수평·수직 동기 신호(HV)에 따라 이미지 센서 블록(21)의 동작에 동기하여 행해진다.

노출 제어 회로(35)에는 제산기(11)로부터 공급되는 평균 휘도(Y1)와, 레지스터 등의 기억 장치에 미리 설정된 목표 휘도(T)가 입력된다. 그리고, 노출 제어 회로(35)는 목표 휘도(T)와 평균 휘도(Y1)의 차이에 기초하여, 증폭기(3)에 이득 조정 신호(A1)를 공급하고, 타이밍 제어 회로(34)에 적분(노광) 시간 조정 신호(A2) 및 최대 적분 시간 조정 신호(A4)를 공급한다.

따라서, 증폭기(3)는 이득 조정 신호(A1)에 따라 이득을 조정한다. 타이밍 제어 회로(34)는 적분(노광) 시간 조정 신호(A2)에 따라 각 소자에 공급되는 리셋 신호와 판독 신호의 시간 간격인 적분 시간을 조정한다. 또한, 타이밍 제어 회로(34)는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)와, 내장 카운터 회로(36)의 기준 클록 신호(SCLK)의 카운트값에 기초하여 1 프레임분의 시간을 설정한다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 최대 적분 시간 조정 신호(A4)에 기초하여, 최대 적분 시간(MAX-EXP)이「512」로 설정되면, 타이밍 제어 회로(34)는 기준 클록 신호(SCLK)의 512 펄스에 해당하는 시간(15 fps에 상당)을 1 프레임으로 설정한다. 그리고, 타이밍 제어 회로(34)는 그 1 프레임 내의 액티브 기간(AC) 내에 수직 동기 신호에 기초하여 리셋 신호 및 판독 신호를 출력한다.

또한, 최대 적분 시간 조정 신호(A4)에 기초하여, 최대 적분 시간(MAX-EXP)이「1024」로 설정되면, 타이밍 제어 회로(34)는 기준 클록 신호(SCLK)의 1024 펄 스에 해당하는 시간(7.5 fps에 상당)을 1 프레임으로 설정한다. 그리고, 타이밍 제어 회로(34)는 그 1 프레임 내의 액티브 기간(AC) 내에 수직 동기 신호에 기초하여 리셋 신호 및 판독 신호를 출력한다.

이 때, 타이밍 제어 회로(34)는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)에 기초하여 각 프레임의 액티브 기간(AC)은 변화시키지 않고, 블랭킹 기간(BR)만을 변화시킨다. 그리고, 최대 적분 시간(MAX-EXP)이「1024」로 설정되었을 때, 각 소자 어레이(2) 내의 각 소자의 적분 시간은 최대 적분 시간(MAX-EXP)이「512」로 설정된 경우의 2배의 시간의 범위에서 조정 가능해진다.

이와 같이 구성된 이미지 센서 블록(21)은 노출 제어 회로(35)에 입력되는 평균 휘도(Y1)와 목표 휘도(T)에 차이가 있는 경우에는, 노출 제어 회로(35)로부터 출력되는 이득 조정 신호(A1)와, 적분 시간 조정 신호(A2)와, 최대 적분 시간 조정 신호(A4)에 기초하여, 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)와 일치하는 것과 같은 제어를 행한다.

노출 제어 회로(35)의 구체적인 구성을 도 2에 나타낸다. 시퀀스 회로(37)에는 레지스터(기억 장치)(38a, 38b)에 저장된 제1 및 제2 이득 기준값(Gs1, Gs2)과, 레지스터(38c)에 저장된 히스테리시스값(HYS)이 공급된다.

감산부(39a, 39b)는 제1 및 제2 이득 기준값(Gs1, Gs2)을 각각 6 dB분 감쇠시킨 감쇠값을 생성하고, 그 감쇠값을 시퀀스 회로(37)로 공급한다. 그리고, 시퀀스 회로(37)는 후술하는 디코드 회로(45)로부터 공급되는 이득 조정 신호(A1)에 의해 설정되는 이득값(G)과 각 값의 비에 기초하여 도 4에 나타내는 상태 천이도에 따라서 동작하고, 제1∼제3 선택 신호(SEL1∼SEL3)를 생성한다.

제1 선택 신호(SEL1)는 제1 선택 회로(40)에 공급된다. 승산기(41a)는 레지스터(38d)에 저장되어 있는 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)을 1배하고, 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)을 제1 선택 회로(40)에 공급한다. 승산기(41b)는 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)을 2배하여, 2배의 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)을 제1 선택 회로(40)에 공급한다. 승산기(41c)는 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)을 4배하여, 4배의 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)을 제1 선택 회로(40)에 공급한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 시퀀스 회로(37)는 이득값(G)이 제1 기준 이득값(Ga1)보다 작을 때, 상태 S1로 설정된다. 이 상태로부터, 이득값(G)이 상승하여, 제1 기준 이득값(Ga1)과 히스테리시스값(HYS)의 합을 넘으면, 시퀀스 회로(37)는 상태 S2로 천이한다.

이 상태로부터, 이득값(G)이 더 상승하여, 제2 기준 이득값(Ga2)과 히스테리시스값(HYS)의 합을 넘으면, 시퀀스 회로(37)는 상태 S3으로 천이한다.

상태 S3로부터 이득값(G)이 저하하여, 제2 기준 이득값(Ga2)으로부터 6 dB 분 및 히스테리시스값(HYS)분 저하한 값을 하회하면, 시퀀스 회로(37)는 상태 S2로 천이한다.

상태 S2로부터 더 이득값(G)이 저하하여, 제2 기준 이득값(Ga1)으로부터 6 dB분 및 히스테리시스값(HYS)분 저하한 값을 하회하면, 시퀀스 회로(37)는 상태 S1로 천이한다.

도 5는 상기와 같은 동작을 행하는 시퀀스 회로(37)의 동작의 일례를 나타내 는 타이밍도이다. 프레임 1, 2에서 시퀀스 회로(37)가 상태 S1인 경우, 제1 선택 회로(40)는 제1 선택 신호(SEL1)에 따라 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS×1)을 최대 적분 시간(MAX-EXP)으로서 선택하여, MAX-EXPS×1에 대응하는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)를 출력한다.

이어서, 프레임 3, 4에서 시퀀스 회로(37)가 상태 S2로 천이하면, 제1 선택 회로(40)는 제1 선택 신호(SEL1)에 따라 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS×2)을 최대 적분 시간(MAX-EXP)으로서 선택하여, MAX-EXPS×2에 대응하는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)를 출력한다.

이어서, 프레임 5, 6에서 시퀀스 회로(37)가 상태 S3으로 천이하면, 제1 선택 회로(40)는 제1 선택 신호(SEL1)에 따라 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS×4)을 최대 적분 시간(MAX-EXP)으로 선택하고, MAX-EXPS×4에 대응하는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)를 출력한다.

이어서, 프레임 7, 8에서 시퀀스 회로(37)가 상태 S2로 천이하면, 제1 선택 회로(40)는 제1 선택 신호(SEL1)에 따라 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS×2)을 최대 적분 시간(MAX-EXP)으로서 선택하여, MAX-EXPS×2에 대응하는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)를 출력한다.

따라서, 이득값(G)의 변화에 기초하는 3단계의 상태(S1∼S3)의 천이에 의해, 3 종류의 최대 적분 시간(MAX-EXP) 중 어느 하나가 선택되어, 최대 적분 시간 조정 신호(A4)가 출력된다.

총이득 계산 회로(42)는 목표 휘도(T)와 1 프레임마다의 평균 휘도(Y1)를 입 력함과 동시에, 전(前) 프레임에서 산출된 총이득값을 유지하고 있다. 총이득 계산 회로(42)는 목표 휘도(T)와 평균 휘도(Y1)에 기초하여 보정값을 산출하고, 그 보정값을 전 프레임의 총이득값에 승산하여 새로운 총이득을 산출한다. 이 총이득은 도 8에 도시한 바와 같이, 소수점 이하의 값까지 산출되어, 도 12에 도시하는 종래예의 총이득보다도 높은 정밀도를 갖는다.

총이득 계산 회로(42)에 산출된 총이득은 3개의 승산기(43a, 43b 및 43c)에 공급된다. 승산기(43a)는 총이득을 1배하여, 그 1배의 총이득을 제2 선택 회로(44)에 공급한다. 승산기(43b)는 총이득을 1/2배하여, 그 1/2배의 총이득을 제2 선택 회로(44)에 공급한다. 승산기(43c)는 총이득을 2배하여, 그 2배의 총이득을 제2 선택 회로(44)에 공급한다.

제2 선택 회로(44)에는 시퀀스 회로(37)로부터 제2 및 제3 선택 신호(SEL2, SEL3)가 입력된다. 제2 및 제3 선택 신호(SEL2, SEL3)는 도 5에 도시한 바와 같이, 상태 S1∼S3가 천이하는 프레임에서 하이(H) 레벨로 상승, 기타는 로우(L) 레벨로 하강한다. 자세하게는 시퀀스 회로(37)가 상태 S1에서 상태 S2로 천이하는 프레임 및 상태 S2에서 상태 S3으로 천이하는 프레임에서, 제2 선택 신호(SEL2)는 H 레벨로 상승한다. 시퀀스 회로(37)가 상태 S3에서 상태 S2으로 천이하는 프레임 및 상태 S2에서 상태 S1로 천이하는 프레임에서, 제3 선택 신호(SEL3)는 H 레벨로 상승한다.

제2 선택 회로(44)는 제2 및 제3 선택 신호(SEL2, SEL3)에 기초하여, 승산기(43a∼43c)로부터 각각 공급되는 3개의 총이득 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 총이득을 디코드 회로(45)로 공급한다.

즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 및 제3 선택 신호(SEL2, SEL3)가 함께 L 레벨인 경우, 제2 선택 회로(44)는 총이득 계산 회로(42)로부터 공급되는 1배의 총이득을 선택하여 디코드 회로(45)로 공급한다. 또한, 제2 선택 신호(SEL2)가 H 레벨이고 제3 선택 신호(SEL3)가 L 레벨인 경우, 제2 선택 회로(44)는 총이득 계산 회로(42)로부터 공급되는 1/2배의 총이득을 선택하여 디코드 회로(45)로 공급한다. 또한, 제2 선택 신호(SEL2)가 L 레벨이고 제3 선택 신호(SEL3)가 H 레벨인 경우, 제2 선택 회로(44)는 총이득 계산 회로(42)로부터 공급되는 2배의 총이득을 선택하여 디코드 회로(45)에 공급한다.

시퀀스 회로(37)가 상태 S1에서 상태 S2로 천이할 때 및 상태 S2에서 상태 S3으로 천이할 때, 제1 선택 회로(40)로부터 공급되는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)에 기초하여, 프레임 레이트가 실질적으로 2배로 증대하여, 노광 시간이 순간적으로 2배로 설정된다. 그러나, 이 경우, 상기와 같이 1/2배의 총이득이 선택되므로, 노광 시간이 급격한 상승이 상쇄된다. 즉, 프레임 레이트가 변경될 때에, 그 변경의 변화의 비의 거의 역수의 변화의 이득 변경이 증폭기(3)에 주어진다.

또한, 시퀀스 회로(37)가 상태 S3에서 상태 S2로 천이할 때 및 상태 S2에서 상태 S1로 천이할 때, 제1 선택 회로(40)로부터 공급되는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)에 기초하여, 프레임 레이트가 실질적으로 1/2배로 감소하여, 노광 시간이 순간적으로 1/2배로 설정된다. 그러나, 이 경우, 상기와 같이 2배의 총이득이 선택되므로, 노광 시간의 급격한 저하가 상쇄된다.

디코드 회로(45)는 제1 선택 회로(40)로부터 공급되는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)와 제2 선택 회로(44)로부터 공급되는 총이득을 입력하고, 총이득과 최대 적분 시간 조정 신호(A4)에 기초하여, 이득 조정 신호(A1) 및 적분 시간 조정 신호(A2)를 생성한다. 디코드 회로(45)는 총이득=노광 시간×10^Y(Y= 증폭기 이득/20)의 관계를 얻을 수 있도록 노광 시간과 증폭기 이득의 조를 결정한다. 이 식으로, 노광 시간은 적분 시간 조정 신호(A2)에 의해 설정되는 노광 시간을 나타내고, 증폭기 이득은 이득 조정 신호(A1)에 기초하여 증폭기(3)에 의해 설정되는 이득값을 나타낸다.

도 8은 디코드 회로(45)에 공급되는 총이득과, 각 총이득에 대해, 디코드 회로(45)로부터 출력되는 증폭기 이득 및 노광 시간의 일례를 수치로 도시하는 것이며, 특히 총이득이 최소로 되는 영역을 나타내고 있다.

다음으로, AGC 회로(29) 및 이미지 센서 블록(21)의 동작을 설명한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 예컨대 15 fps의 프레임 레이트로 동작이 행해지고 있는 상태에서, 노출 제어 회로(35)에 공급되는 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)보다 낮으면, 총이득 계산 회로(42)로부터 출력되는 총이득값이 상승하고, 디코드 회로(45)로부터의 이득 조정 신호(A1)에 의해 증폭기(3)의 이득이 오르거나, 또는 노광 시간 조정 신호(A2)에 의해 노광 시간이 연장된다. 이 결과, 증폭기(3)의 출력 레벨이 상승하여, 평균 휘도(Y1)가 상승한다.

평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)에 달하기 전에, 증폭기(3)의 이득(G)이 예컨 대 제1 기준 이득값(Ga1)과 히스테리시스값(HYS)의 합을 넘으면, 시퀀스 회로(37)는 상태 S1에서 상태 S2로 이행하여, 제1 선택 신호(SEL1)에 기초하여 최대 적분 시간(MAX-EXP)이 2배로 올라간다. 그렇게 되면, 프레임 레이트는 실질적으로 15 fps에서 7.5 fps로 변경된다.

이 때, 제2 선택 신호(SEL2)로부터 디코드 회로(45)로 공급되는 총이득은 l/2이 되고, 도 8에 나타내는 디코드 회로(45)의 연산 동작에 기초하는 이득 조정 신호(A1) 및 노광 시간 조정 신호(A2)에 의해 증폭기(3)의 이득(G)이 6 dB 감쇠한다. 따라서, 프레임 레이트의 변경에 수반하는 평균 휘도의 순간적인 변동이 방지된다.

또한, 증폭기(3)의 이득(G)이 제2 기준 이득값(Ga2)과 히스테리시스값(HYS)의 합을 넘어, 시퀀스 회로(37)가 상태 S2에서 상태 S3로 이행한 경우에도, 프레임 레이트의 변경과 동시에, 증폭기(3)의 이득(G)이 6 dB 감쇠한다.

이어서, 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)에 아직 달하고 있지 않으면, 총이득 계산 회로(42)로부터 출력되는 총이득값이 상승하여, 증폭기(3)의 이득(G)이 상승한다. 이러한 동작에 의해, 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)와 일치할 때까지 총이득값이 상승하면, 증폭기(3)의 이득(G)및 평균 휘도(Y1)가 일정 레벨에 수속된다.

한편, 예컨대 7.5 fps의 프레임 레이트로 동작이 행해지고 있는 상태에서 노출 제어 회로(35)에 공급되는 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)보다 높으면, 총이득 계산 회로(42)로부터 출력되는 총이득값이 저하하고, 디코드 회로(45)로부터의 이득 조정 신호(A1)에 기초하여 증폭기(3)의 이득(G)이 내려가거나, 또는 노광 시간 조정 신호(A2)에 기초하여 노광 시간이 단축된다. 이 결과, 증폭기(3)의 출력 레벨이 저하하여, 평균 휘도(Y1)가 저하한다.

평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)에 달하기 전에, 증폭기(3)의 이득(G)이 예컨대 제2 기준 이득값(Ga2)으로부터 6 dB와 히스테리시스값(HYS)의 합을 감산함으로써 얻어진 값 이상 저하하면, 시퀀스 회로(37)는 상태 S2에서 상태 S1로 천이하면, 제1 선택 신호(SEL1)에 기초하여 최대 적분 시간(MAX-EXP)이 1/2배로 인하된다. 그렇게 되면, 프레임 레이트는 실질적으로 7.5 fps에서 15 fps로 변경된다.

이 때, 제3 선택 신호(SEL3)에 의해 총이득값은 2배로 되고, 도 8에 나타내는 디코드 회로(45)의 연산 동작에 기초하는 이득 조정 신호(A1) 및 노광 시간 조정 신호(A2)에 의해, 증폭기(3)의 이득(G)이 6 dB 상승한다. 따라서, 프레임 레이트의 변경에 수반하는 평균 휘도의 순간적인 변동이 방지된다.

또한, 증폭기(3)의 이득이 제1 기준 이득값(Ga1)으로부터 6 dB와 히스테리시스값(HYS)의 합을 감산함으로써 얻어진 값 이상 저하하여, 시퀀스 회로(37)가 상태 S3에서 상태 S2로 천이하는 경우에도, 프레임 레이트의 변경과 동시에, 증폭기(3)의 이득(G)이 6 dB 상승한다.

이어서, 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)에 아직 달하고 있지 않으면, 총이득 계산 회로(42)로부터 출력되는 총이득값이 저하하고, 증폭기(3)의 이득(G)이 저하한다. 이러한 동작에 의해, 평균 휘도(Y1)가 목표 휘도(T)와 일치하는 레벨까지 총이득값이 저하하면, 증폭기(3)의 이득(G) 및 평균 휘도(Y1)가 일정 레벨에 수속된다.

상기와 같은 동작을 행하는 AGC 회로(29)에서, 특히 총이득이 최소가 되는 영역(즉, 촬상 대상의 휘도가 비교적 높고, 소자 어레이(2) 내의 각 소자의 노광 시간을 허용 범위의 최단값 부근으로 하여 얻는 영역)에서의 증폭기(3)의 이득(G)과 노광 시간과의 조정 동작을 설명한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 총이득은 1을 최소값으로서, 소수점 이하를 포함하는 값으로 미세하게 조정된다. 그리고, 총이득이 1인 경우, 증폭기(3)의 이득(G)은 0 dB, 노광 시간은 1로 설정된다. 이 노광 시간을 1로 설정하는 것은, 노광 시간을 기준 클록 신호(SCLK)의 1 펄스분으로 설정하는 것을 의미하고, 리셋 신호와 판독 신호의 간격을 기준 클록 신호(SCLK)의 1 펄스분으로 설정하는 것을 의미한다.

그리고, 총이득이 1로부터 2까지의 사이의 조정 동작에서는 노광 시간을 1로 고정한 채, 증폭기(3)의 이득이 1∼6 dB까지 증대된다. 총이득이 2가 되면, 증폭기(3)의 이득은 0 dB로 복귀되고, 노광 시간이 2, 즉 기준 클록 신호(SCLK)의 2 펄스분으로 설정된다.

동일하게, 총이득이 2로부터 3까지의 사이의 조정 동작에서는 노광 시간을 2로 고정한 채, 증폭기(3)의 이득이 1∼3 dB까지 증대된다. 총이득이 3이 되면, 증폭기(3)의 이득은 O dB로 복귀되고, 노광 시간이 3, 즉 기준 클록 신호(SCLK)의 3 펄스분으로 설정된다.

이러한 동작에 의해, 노광 시간을 변경하지 않는 범위에서는, 증폭기(3)의 이득을 조정함으로써, 총이득을 1 이하의 미세한 단계로 변경 가능해진다. 따라서, 소자 어레이(2) 내의 각 소자의 노광 시간을 허용 범위의 최단값 부근에서도, 총이득의 변경에 의한 평균 휘도(Y1)의 변화를 종래예에 비해 억제하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태의 AGC 회로(29)에서는 다음에 나타내는 작용 효과를 얻을 수 있다.

(1) 프레임 레이트의 변경은 타이밍 제어 회로(34)의 동작 클록 신호를 변경하지 않고, 각 프레임의 블랭킹 시간(BR)을 변경함으로써 행해진다. 따라서, 프레임 레이트는 2의 정수승 이외의 비로 변경할 수 있으므로, 프레임 레이트를 저하시킬 때, 프레임 레이트의 변경에 기초하는 평균 휘도(Y1)의 변화를 억제할 수 있음 과 동시에, 화상의 응답성의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 이미지 센서 블록(21)으로부터 출력되는 촬상 데이터의 출력 주파수를 일정하게 할 수 있기 때문에, 다음 단의 회로에의 데이터 전송 동작이 용이해진다.

(2) 블랭킹 시간(BR)의 변경은 증폭기(3)의 이득(G)과 소정의 제1 및 제2 기준 이득값(Ga1, Ga2)과의 비교에 기초하여 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 3단계로 변경함으로써 행해진다. 따라서, 타이밍 제어 회로(34)의 동작 클록 신호를 변경하지 않고, 실질적으로 프레임 레이트를 3단계로 변경할 수 있다.

(3) 증폭기(3)의 이득(G)과 제1 및 제2 기준 이득값(Ga1, Ga2)을 시퀀스 회로(37)에서 비교할 때, 제1 및 제2 기준 이득값(Ga1, Ga2)에 대해 히스테리시스값(HYS)이 가산 또는 감산된다. 따라서, 증폭기(3)의 이득(G)이 제1 및 제2 기준 이득값(Ga1, Ga2) 부근에서 변화할 때, 최대 적분 시간(MAX-EXP) 즉 프레임 레이트 의 빈번하고 또한 불필요한 전환을 방지할 수 있다.

(4) 시퀀스 회로(37)로부터 공급되는 제1 선택 신호(SEL1)에 기초하여 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 2배로 한 경우, 제2 선택 신호(SEL2)에 기초하여 증폭기(3)의 이득을 1/2로 감쇠시킬 수 있다. 따라서, 프레임 레이트의 변경에 수반하는 평균 휘도(Y1)의 변동을 방지하여 원활한 노광 제어를 행할 수 있다.

(5) 시퀀스 회로(37)로부터 공급되는 제1 선택 신호(SEL1)에 기초하여 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 1/2배로 한 경우, 제2 선택 신호(SEL2)에 기초하여 증폭기(3)의 이득(G)을 2배로 증대시킬 수 있다. 따라서, 프레임 레이트의 변경에 수반하는 평균 휘도(Y1)의 변동을 방지하여 원활한 노광 제어를 행할 수 있다.

(6) 시퀀스 회로(37)가 상태 S3에서 상태 S2로 천이할 때, 또는 상태 S2에서 상태 S1로 천이할 때, 즉 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 1/2로 짧게 할 때, 제3 선택 신호(SEL3)에 의해 총이득이 2배로 변경된다. 그러면, 증폭기(3)의 이득이 6 dB 증대되기 때문에, 이는 제2 기준 이득값(Ga2) 또는 제1 기준 이득값(Ga1)에 6 dB를 가산하는 것을 의미한다. 이러한 동작에 의해, 증폭기(3)의 이득의 변동에 맞추어 제1 및 제2 기준 이득값(Ga1, Ga2)을 보정할 수 있다.

(7) 총이득 계산 회로(42)에서 산출되는 총이득을 1 이하의 미세한 단계에서 출력하여, 증폭기(3)의 이득(G)을 조정함으로써 1 미만의 총이득의 변화를 가능하게 했다. 따라서, 소자 어레이(2) 내의 각 소자의 노광 시간을 허용 범위의 최단값 부근에 설정하여도, 총이득의 변경에 의한 평균 휘도(Y1)의 변화를 종래예에 비해 억제할 수 있다. 이 결과, 노광 시간의 조정 범위를, 각 소자의 노광 시간의 허용 최단값까지 확대할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 노출 제어 회로(35)를 나타낸다. 제1 실시 형태에서는 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 미리 고정된 3단계의 값으로부터 선택하는 구성으로 했지만, 제2 실시 형태에서는, 3단계의 최대 적분 시간의 값을 가변하는 구성으로 한 것이다.

레지스터(46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 46f)에는 제1 기준 이득값(Ga1), 히스테리시스값(HYS), 제2 기준 이득값(Ga2), 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS), 제1 및 제2 연산 계수(EADJl, EADJ2)가 각각 저장되어 있다.

제1 기준 이득값(Ga1) 및 히스테리시스값(HYS)은 가감산 회로(47a)에 공급되고, 가감산 회로(47a)는 제1 기준 이득값(Ga1)과 히스테리시스값(HYS)의 가산값 및 제1 기준 이득값(Ga1)으로부터 히스테리시스값(HYS)이 감산된 감산값을 비교기(48)에 공급한다.

제2 기준 이득값(Ga2) 및 히스테리시스값(HYS)은 가감산 회로(47b)에 공급되고, 가감산 회로(47b)는 제2 기준 이득값(Ga2)과 히스테리시스값(HYS)의 가산값 및 제2 기준 이득값(Ga2)으로부터 히스테리시스값(HYS)이 감산된 감산값을 비교기(48)에 공급한다.

선택 회로(49)에는 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)과, 승산기(50a)로부터 공급된 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)과 제1 연산 계수(EADJ1)와, 승산값과, 승산기(50b)에서 공급된 기준 최대 적분 시간(MAX-EXPS)과 제2 연산 계수(EADJ2)의 승 산값이 공급된다. 그리고, 선택 회로(49)는 비교기(48)의 출력 신호에 기초한 3개의 값 중 어느 하나를 선택하여, 선택값을 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 설정하는 최대 적분 시간 조정 신호(A4)로서 출력한다.

최대 적분 시간(MAX-EXP)[최대 적분 시간 조정 신호(A4)]은 제산기(51) 및 플립플롭 회로(52)에 공급되고, 그 플립플롭 회로(52)의 출력 신호는 제산기(51) 및 비교기(48)에 공급된다. 플립플롭 회로(52)는 각 프레임의 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 유지함과 동시에, 그 전 프레임의 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 출력한다.

제산기(51)는 현재의 프레임의 최대 적분 시간(MAX-EXP)과 전 프레임의 최대 적분 시간(MAX-EXP)의 비를 산출하여, 그 산출 결과를 승산기(53)에 공급한다.

총이득 계산 회로(54)는 평균 휘도(Y1)와 목표 휘도(T) 및 전 프레임의 총이득에 기초하여, 제1 실시 형태와 동일하게 현 프레임의 총이득을 산출한다.

총이득 계산 회로(54)에 의해 산출된 총이득은 승산기(53) 및 비교기(48)에 공급된다. 승산기(53)는 총이득과 제산기(51)의 출력 신호를 승산하여, 승산 신호를 디코드 회로(55)에 공급한다. 이 승산기(53)의 동작은 최대 적분 시간(MAX-EXP)의 변화를 상쇄하도록 총이득의 보정을 행하는 것에 대응하고 있어, 제1 실시 형태의 승산기(43a∼43c) 및 제2 선택 회로(44)의 동작에 해당한다. 디코드 회로(55)는 제1 실시 형태와 동일하게 동작한다.

이와 같이 구성된 노출 제어 회로(35)에서, 비교기(48) 및 선택 회로(49)는 다음에 나타내는 (a)∼(d)의 4와 같은 동작을 한다. 또, 제1 및 제2 기준 이득값을 Ga1, Ga2, 히스테리시스값을 HYS, 최대 적분 시간을 MAX-EXP, 기준 최대 적분 시간 을 MAX-EXPS, 제1 및 제2 연산 계수를 EADJ1, EADJ2로 한다.

(a) Ga1+HYS < 총이득이고, 전 프레임의 최대 적분 시간 MAX-EXP = MAX-EXPS인 경우, 선택 회로(49)는 MAX-EXPS×EADJ1을 선택하여 출력한다.

(b) Ga1-HYS > 총이득이고, 전 프레임의 최대 적분 시간 MAX-EXP = MAX-EXPS×EADJ1인 경우, 선택 회로(49)는 MAX-EXPS를 선택하여 출력한다.

(c) Ga2+HYS < 총이득이고, 전 프레임의 최대 적분 시간 MAX-EXP = MAX-EXPS×EADJ1인 경우, 선택 회로(49)는 MAX-EXPS×EADJ2를 선택하여 출력한다.

(d) Ga2-HYS > 총이득이며, 전 프레임의 최대 적분 시간 MAX-EXP = MAX-EXPS×EADJ2인 경우, 선택 회로(49)는 MAX-EXPS×EADJ1을 선택하여 출력한다.

이러한 동작에 의해, 총이득의 변화에 기초하여 최대 적분 시간(MAX-EXPS)을 3단계로 전환할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 연산 계수(EADJ1, EADJ2)를 적절하게 변경함으로써, 3단계의 최대 적분 시간을 적절하게 변경 가능해진다.

따라서, 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태로 얻어진 작용 효과 외에, 3단계로 전환하는 최대 적분 시간(MAX-EXP)을 적절하게 변경할 수 있기 때문에, 최대 적분 시간(MAX-EXP) 즉 프레임 레이트를 유연하게 설정할 수 있다.

각 실시 형태는, 다음에 나타낸 바와 같이 변경하여도 좋다.

제1 및 제2 실시 형태에서, 최대 적분 시간의 전환은 4단계 이상이어도 좋다.

Claims (14)

1. 이미지 센서로부터 프레임 단위로 출력되는 휘도 데이터의 평균 휘도와 목표 휘도의 비교에 기초하여, 이미지 센서를 노광하는 적분 시간을 조정하는 적분 시간 조정 신호와, 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득을 조정하는 이득 조정 신호와, 프레임 레이트를 변경하기 위한 프레임 레이트 조정 신호를 출력하는 자동 이득 제어 회로로서,

   상기 이미지 센서에 있는 광전 변환 소자로부터 신호를 판독하는 기간을 포함하는 액티브 기간을 고정하고 상기 프레임 내의 상기 액티브 기간 이외의 블랭킹 시간을 조정하여, 상기 이미지 센서의 최대 적분 시간을 전환하는 최대 적분 시간 조정 신호를 상기 프레임 레이트 조정 신호로서 출력하는 노출 제어 회로

   를 포함하는 자동 이득 제어 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 노출 제어 회로는,

   상기 평균 휘도와 목표 휘도에 기초하여 총이득을 산출하는 총이득 계산 회로와,

   상기 총이득과 최대 적분 시간에 기초하여, 상기 적분 시간 조정 신호 및 이득 조정 신호를 생성하는 디코드 회로와,

   상기 이득 조정 신호와 기준 이득값의 비교에 기초하여 상기 최대 적분 시간을 전환하여, 최대 적분 시간 조정 신호를 생성하는 최대 적분 시간 전환 회로와,

   상기 총이득 계산 회로와 상기 디코드 회로 사이에 접속되며 상기 최대 적분 시간 전환 회로로부터의 상기 최대 적분 시간 조정 신호에 기초하여, 상기 최대 적분 시간의 변화가 상쇄되도록 상기 총이득을 보정하는 총이득 보정 회로를 포함하는 것인, 자동 이득 제어 회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 최대 적분 시간 전환 회로는,

   상기 이득 조정 신호와 복수의 기준 이득값을 비교하여 제1 선택 신호를 생성하는 시퀀스 회로와,

   상기 제1 선택 신호에 따라 복수의 최대 적분 시간 중에서 어느 하나를 선택하는 제1 선택 회로를 포함하는 것인, 자동 이득 제어 회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 시퀀스 회로는 상기 기준 이득값에 히스테리시스값을 가산 또는 감산한 값과 상기 이득 조정 신호를 비교하는 것인, 자동 이득 제어 회로.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 시퀀스 회로는 상기 최대 적분 시간의 단축에 기초한 상기 이득 조정 신호의 상대 변화가 상쇄되도록 상기 기준 이득값을 조정하는 기준 이득값 조정 회로를 포함하는 것인, 자동 이득 제어 회로.
6. 제2항에 있어서, 상기 총이득 보정 회로는 상기 최대 적분 시간의 변화의 비의 역수를 상기 총이득 계산 회로에 의해 산출된 총이득에 승산하는 승산 회로를 포함하는 것인, 자동 이득 제어 회로.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제2항, 제3항, 제4항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디코드 회로는, 상기 이미지 센서의 최단 노광 시간 영역에서, 상기 총이득에 기초하여, 상기 이미지 센서의 노광 시간을 고정한 상태에서 상기 증폭기의 이득이 조정되도록 상기 이득 조정 신호 및 적분 시간 조정 신호를 생성하는 것인, 자동 이득 제어 회로.
10. 삭제
11. 이미지 센서로부터 프레임 단위로 출력되는 휘도 데이터를 수신하고, 이미지 센서를 노광하는 적분 시간과 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득을 조정하는 자동 이득 제어 회로로서,

    평균 휘도와 목표 휘도에 기초하여 총이득을 산출하는 총이득 계산 회로와;

    상기 총이득과 최대 적분 시간 조정 신호에 기초하여, 상기 적분 시간을 조정하는 적분 시간 조정 신호와, 상기 증폭기의 이득을 조정하는 이득 조정 신호를 생성하는 디코드 회로와;

    상기 이득 조정 신호와 기준 이득값의 비교에 기초하여 최대 적분 시간을 전환하기 위한 최대 적분 시간 조정 신호를 생성함과 동시에, 최대 적분 시간의 전환에 관련된 선택 신호를 생성하는 최대 적분 시간 전환 회로와;

    상기 총이득 계산 회로와 상기 디코드 회로 사이에 접속되며 상기 최대 적분 시간 전환 회로로부터의 상기 선택 신호에 기초하여, 상기 최대 적분 시간의 변화가 상쇄되도록 상기 총이득을 보정하는 총이득 보정 회로

    를 포함하는 자동 이득 제어 회로.
12. 이미지 센서로부터 프레임 단위로 출력되는 휘도 데이터를 수신하고, 이미지 센서를 노광하는 적분 시간과 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득을 조정하는 자동 이득 제어 회로로서,

    평균 휘도와 목표 휘도에 기초하여 총이득을 산출하는 총이득 계산 회로와;

    상기 총이득과 최대 적분 시간 조정 신호에 기초하여, 상기 적분 시간을 조정하는 적분 시간 조정 신호와 상기 증폭기의 이득을 조정하는 이득 조정 신호를 생성하는 디코드 회로와;

    상기 이득 조정 신호와 기준 이득값의 비교에 기초하여 최대 적분 시간을 전환하기 위한 최대 적분 시간 조정 신호를 생성하고, 최대 적분 시간의 변화를 나타내는 레이트 신호를 생성하는 최대 적분 시간 전환 회로와;

    상기 총이득 계산 회로와 상기 디코드 회로 사이에 접속되며 상기 최대 적분 시간 전환 회로로부터의 상기 레이트 신호에 기초하여, 상기 최대 적분 시간의 변화가 상쇄되도록 상기 총이득을 보정하는 총이득 보정 회로

    를 포함하는 자동 이득 제어 회로.
13. 이미지 센서로부터 프레임 단위로 검출된 휘도 정보에 의해, 이미지 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭기의 이득과 프레임 레이트를 변경하는 자동 이득 제어 회로로서,

    상기 이미지 센서에 있는 광전 변환 소자로부터 신호를 판독하는 기간을 포함하는 액티브 기간을 고정하고 상기 프레임 내의 상기 액티브 기간 이외의 블랭킹 시간을 조정하여 상기 프레임 레이트를 변경하고, 상기 프레임 레이트를 변경할 때에, 그 변경의 변화의 비의 역수의 변화의 이득 변경을 증폭기에 부여하는 이득 변경 회로

    를 포함하는 자동 이득 제어 회로.
14. 삭제

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