專利名稱：圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在暗的環(huán)境也可不依靠照明等而能拍攝適應(yīng)其照度的清晰圖像的攝像機(jī)等圖像處理裝置。
背景技術(shù)：
小型攝像機(jī)或小型拍錄合一式攝像機(jī)中，拍攝元件幾乎都使用固體拍攝元件，即CCD型拍攝元件。也使用CMOS型拍攝元件，但僅光電變換部的元件不同，而取得圖像信號(hào)的過程相同。下面，舉CCD型拍攝元件作為所述固體拍攝元件的例子，進(jìn)行說明。
為了能在暗的環(huán)境得到清晰的拍攝圖像，通常依靠照明提高被拍攝體的照度，進(jìn)行拍攝，但由于照明器具攜帶不方便且耗電大，希望小型攝像機(jī)等中即使沒有這種器具也能在暗的環(huán)境進(jìn)行拍攝。
關(guān)于采用固體拍攝元件的攝像機(jī)，已在日本國(guó)專利公開2001-285707號(hào)公報(bào)中記載了數(shù)字靜止圖像攝像機(jī)的例子。該文獻(xiàn)中記載的方式采用CCD型拍攝元件，對(duì)其拍攝靈敏度、電子快門、進(jìn)行拍攝元件輸出信號(hào)放大等的CDS/AGC電路的增益以及光圈收縮值等控制參數(shù)的值進(jìn)行調(diào)整，并自動(dòng)控制曝光。
本發(fā)明在拍攝活動(dòng)圖像的攝像機(jī)中，日本國(guó)專利公開2001-285707公報(bào)所示的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整并且在暗環(huán)境中設(shè)定曝光，但以往在當(dāng)時(shí)的亮度的環(huán)境中如果是暗的環(huán)境，則作提高靈敏度的固定控制參數(shù)的設(shè)定。尤其對(duì)上述電子快門、即曝光時(shí)間，設(shè)定成時(shí)間長(zhǎng)。因此，存在所拍攝圖像活動(dòng)不順暢的問題。
關(guān)于CCD型拍攝元件的電子快門(所謂曝光時(shí)間)，日本國(guó)專利公開2001-285707號(hào)公報(bào)中已有記載，但形成下面那樣的系統(tǒng)。
CCD型拍攝元件的感光面利用光電二極管陣(PD)等將光變換成電荷的光電變換元件、積存產(chǎn)生的電荷的積存部，并利用電荷傳送元件(CCD)將積存部的電荷往垂直方向和水平方向傳送，從而獲得圖像信號(hào)。
因此，由積存PD產(chǎn)生的電荷的時(shí)間長(zhǎng)度，決定取入拍攝元件的輸入光量，所以控制該積存用的時(shí)間長(zhǎng)度，則不用機(jī)械快門也能在時(shí)間上控制拍攝元件取入的光量，即能控制曝光時(shí)間。將其稱為電快門或電子快門。
使用CCD型拍攝元件的攝像機(jī)中，在常規(guī)拍攝中以符合視頻信號(hào)場(chǎng)周期(Tf)的1/60秒的電子快門時(shí)間(曝光時(shí)間)進(jìn)行拍攝。這種情況相當(dāng)于拍攝元件得到1/60秒期間取入的單位時(shí)間輸入光量足夠大的信號(hào)輸出的明亮環(huán)境下的拍攝。暗環(huán)境中，每單位時(shí)間的輸入光量小，因而為了加大信號(hào)輸出，實(shí)施通過加長(zhǎng)曝光時(shí)間，積存輸入光量，獲得大的信號(hào)輸出。
通過這樣加長(zhǎng)與電子快門時(shí)間(曝光時(shí)間)相當(dāng)?shù)姆e存部積存拍攝元件PD產(chǎn)生的電荷的時(shí)間，可在暗環(huán)境作高靈敏度的拍攝。
例如，將曝光時(shí)間設(shè)定為0.5秒時(shí)該長(zhǎng)度相當(dāng)于30場(chǎng)(15幀)，因而在積存部積存30場(chǎng)的時(shí)間的來自所述PD的電荷。于是，該積存期(曝光時(shí)間)的末尾1場(chǎng)成為積存圖像信號(hào)。進(jìn)而，實(shí)施對(duì)該積存期末尾1場(chǎng)的圖像信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，將其變換成視頻信號(hào)，并存儲(chǔ)30場(chǎng)的時(shí)間，從而取得連續(xù)的視頻信號(hào)。該曝光時(shí)間只要以幀時(shí)間(約33ms)的倍數(shù)達(dá)到最長(zhǎng)0.5秒左右，什么值都可以，但多數(shù)設(shè)定在0.5秒附近，以便在很暗的狀態(tài)下也能拍攝。
然而，這時(shí)當(dāng)然從CCD取出30場(chǎng)期間(約0.5秒)積存的末尾1場(chǎng)，因而變成每30場(chǎng)的靜止圖像，圖像的活動(dòng)不順暢。被拍攝體的活動(dòng)快時(shí)產(chǎn)生不能拍攝其活動(dòng)的情況。因而，存在得不到適應(yīng)被拍攝體的照度的視頻信號(hào)的問題。
本發(fā)明改善上述問題，其目的在于提供一種圖像處理裝置，在暗的環(huán)境也自動(dòng)設(shè)定適應(yīng)當(dāng)時(shí)的照度的所述積存時(shí)間(曝光時(shí)間)，盡可能順暢跟蹤被拍攝體的活動(dòng)，而且使當(dāng)時(shí)的圖像質(zhì)量最佳。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決該課題，本發(fā)明的圖像處理裝置，設(shè)置周圍亮?xí)r用的第1拍攝模式和周圍暗時(shí)用的第2拍攝模式，其中具有控制從外部入射的光信號(hào)的光量的光圈、將來自所述光圈的光信號(hào)作為視頻信號(hào)輸出的拍攝元件、進(jìn)行來自所述拍攝元件的視頻信號(hào)的增益控制的增益控制單元、對(duì)所述增益控制單元的輸出信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理的信號(hào)處理單元、以及根據(jù)來自所述信號(hào)處理單元的視頻信號(hào)，控制所述光圈的開度和所述拍攝元件的曝光時(shí)間和所述增益控制單元的增益量的拍攝控制單元，并且所述拍攝控制單元在第2拍攝模式時(shí)根據(jù)來自所述信號(hào)處理單元的視頻信號(hào)，判別周圍的亮度，并根據(jù)該亮度改變所述拍攝元件的曝光時(shí)間。
又，本發(fā)明的圖像處理裝置，通過使作為拍攝元件曝光時(shí)間的電子快門開通時(shí)間成為周期M·Tf(M為1和2以上的偶數(shù)，Tf為1場(chǎng)的時(shí)間)內(nèi)的m·Tf(m為正數(shù))時(shí)間，可作暗環(huán)境下的拍攝，其中為了將電子快門關(guān)斷時(shí)間取為n·Tf(n為0～2的正數(shù))時(shí)一面保持M·Tf＝m·Tf+n·Tf的關(guān)系、一面按周期M·Tf使所述曝光時(shí)間m·Tf連續(xù)變化以自動(dòng)設(shè)定最佳曝光時(shí)間，具有由將光變換成電荷的光電變換元件組成的拍攝面和積存所述光電變換元件產(chǎn)生的電荷的積存部、以及往垂直方向和水平方向傳送積存的電荷并取得圖像信號(hào)的電荷傳送元件(電荷耦合器件)等構(gòu)成的拍攝元件、使被拍攝體在所述拍攝元件的拍攝面上成像用的透鏡和光圈等構(gòu)成的透鏡組件、進(jìn)行在所述電子快門開通時(shí)間m·Tf使來自所述電荷傳送元件的電荷積存在所述積存部的電子快門開通驅(qū)動(dòng)控制和在所述電子快門關(guān)斷時(shí)間n·Tf從所述積存部排出電荷的電荷排出驅(qū)動(dòng)控制以及取出由所述電荷傳送元件的垂直傳送和水平傳送在每一所述M·Tf周期獲得的末尾1場(chǎng)的僅積存所述m·Tf時(shí)間而得到的圖像信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制的拍攝元件驅(qū)動(dòng)器、對(duì)因所述拍攝元件驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)而從所述拍攝元件取得的圖像信號(hào)進(jìn)行放大的放大器、對(duì)所述放大器取得的圖像信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理、并獲得亮度信號(hào)和色信號(hào)組成視頻信號(hào)的信號(hào)處理電路、對(duì)表示在所述電子快門開通時(shí)間m·Tf進(jìn)入所述拍攝面的光量值的所述亮度信號(hào)進(jìn)行所述曝光期間的末尾1場(chǎng)時(shí)間的積分、并檢測(cè)出與被拍攝體對(duì)應(yīng)的輸入光量值的亮度檢測(cè)單元、設(shè)定與亮度對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào)分量的基準(zhǔn)值的亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元、對(duì)所述亮度檢測(cè)單元獲得的亮度信號(hào)分量值和來自所述亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元的亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值進(jìn)行比較、并取得每一M·Tf周期的兩個(gè)信號(hào)的誤差信號(hào)的比較單元、以及拍攝元件控制單元，拍攝元件控制單元具有存儲(chǔ)每一M·Tf周期設(shè)定的電子快門開通時(shí)間m·Tf的曝光存儲(chǔ)單元、根據(jù)所述誤差信號(hào)的符號(hào)對(duì)當(dāng)前周期(M0·Tf周期)的1周期前(M——1·Tf周期)存儲(chǔ)在曝光存儲(chǔ)單元的電子快門開通時(shí)間m·Tf進(jìn)行加減當(dāng)前周期(M0·Tf)中根據(jù)1周期前(M——1·Tf)獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算而得到的曝光時(shí)間校正量Δm——1·Tf的處理并求出下一周期(M1·Tf周期)的電子快門開通時(shí)間m1·Tf(＝m——1·Tf±Δm——1·Tf)的曝光時(shí)間運(yùn)算單元、以及將所述電子快門開通時(shí)間m1·Tf存儲(chǔ)到所述曝光存儲(chǔ)單元并同時(shí)根據(jù)所述電子快門開通時(shí)間m1·Tf產(chǎn)生供給所述拍攝元件驅(qū)動(dòng)器的表示電子快門開通時(shí)間和表示電子快門關(guān)斷時(shí)間的第1控制信號(hào)、以及取出積存所得的1場(chǎng)的圖像信號(hào)的第2控制信號(hào)的控制信號(hào)產(chǎn)生單元；通過將根據(jù)來自所述控制信號(hào)產(chǎn)生單元的所述電子快門開通時(shí)間m·Tf產(chǎn)生的第1、第2控制信號(hào)供給所述拍攝元件驅(qū)動(dòng)器，形成M·Tf周期的反饋控制環(huán)路，而且通過使所述電子快門開通時(shí)間m·Tf變化并保持所述誤差信號(hào)為零或接近零的時(shí)間點(diǎn)的所述電子快門開通時(shí)間(曝光時(shí)間)m·Tf，取得最佳曝光條件下的視頻信號(hào)。
再者，為了一切亮度的環(huán)境中都能拍攝，本發(fā)明還可構(gòu)成對(duì)所述放大器和光圈也進(jìn)行控制，使所述曝光時(shí)間控制涵蓋的亮度范圍外的亮環(huán)境、該范圍外的暗環(huán)境中都能應(yīng)對(duì)，從而任何環(huán)境下都能拍攝。
根據(jù)上述組成，則在攝像機(jī)中利用拍攝元件能積存輸入的光量的功能從而可設(shè)定最佳自動(dòng)曝光時(shí)間的高靈敏度圖像處理方式，而且還通過控制光圈和AGC放大器，取得以下等效果。
(1)由于設(shè)定適應(yīng)照度的最佳曝光時(shí)間，使曝光時(shí)間變長(zhǎng)造成的輸出圖像活動(dòng)響應(yīng)性劣化減小。
(2)能取得適應(yīng)曝光時(shí)間的視頻信號(hào)輸出。即，能獲得適應(yīng)亮度的視頻信號(hào)輸出。
(3)能在從幾乎漆黑至很亮的范圍的環(huán)境下進(jìn)行拍攝。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的總體電路框圖；
圖2是說明本發(fā)明實(shí)施方式的拍攝元件的電子快門動(dòng)作用的時(shí)序圖；圖3是說明本發(fā)明實(shí)施方式的拍攝元件的規(guī)定曝光時(shí)間的情況下的電子快門動(dòng)作用的時(shí)序圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施方式的拍攝元件控制單元的詳細(xì)電路框圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的光圈控制單元的詳細(xì)電路框圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施方式的AGC增益單元的詳細(xì)電路框圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施方式的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元的詳細(xì)電路框圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施方式的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元的輸入輸出信號(hào)的時(shí)序圖；圖9是說明本發(fā)明實(shí)施方式的被拍攝體的亮度與曝光時(shí)間、亮度與光圈值和亮度與AGC增益值的關(guān)系以及控制區(qū)用的圖；圖10是說明本發(fā)明實(shí)施方式的被拍攝體的亮度與亮度信號(hào)分量值Y和基礎(chǔ)信號(hào)基準(zhǔn)值Ys的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，用圖1至圖10說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施方式1圖1示出本發(fā)明實(shí)施方式的總體組成。
圖1中，1是是被拍攝體成像用的透鏡部，2是以機(jī)械方式調(diào)節(jié)入射光量的光圈和改變光圈口徑的光圈驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)等組成的光圈部，100是透鏡部1和光圈部2組成的透鏡組件。20是驅(qū)動(dòng)光圈部2的光圈驅(qū)動(dòng)電機(jī)的光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器。19是設(shè)定光圈的口徑值的光圈控制單元。
3是將光變換成電荷的光電二極管陣那樣的光電變換元件(稱為PD)，對(duì)由透鏡組件100調(diào)整光量后成像的光學(xué)圖像進(jìn)行光電變換。4是在電子快門開通期間，即在曝光時(shí)間(曝光期)，積存來自PD3的電荷的陣狀積存部。5是往垂直方向和水平方向傳送積存部4積存的電荷以獲得圖像信號(hào)的電荷傳送元件(下文稱為CCD)。6是由PD3、積存部4和CCD5組成的拍攝元件。21是進(jìn)行從拍攝元件6取出圖像信號(hào)用的拍攝元件6的控制驅(qū)動(dòng)的拍攝元件驅(qū)動(dòng)器。18是對(duì)拍攝元件驅(qū)動(dòng)器21產(chǎn)生取出所述電子快門開通時(shí)間(曝光時(shí)間)的設(shè)定和積存的圖像信號(hào)用的定時(shí)信號(hào)的拍攝元件控制單元。
放大器7是AGC電路組成的放大器，減小從拍攝元件6獲得的圖像信號(hào)的噪聲的CDS電路和放大圖像信號(hào)。16是設(shè)定放大器7的增益的AGC增益控制單元。
A/D(模-數(shù))變換器8將從放大器7取得的圖像信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)。信號(hào)處理電路9將從模-數(shù)變換電路8獲得的數(shù)字圖像信號(hào)變換成亮度信號(hào)和色信號(hào)組成的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)。
這里，說明常規(guī)拍攝模式(第1拍攝模式)和本發(fā)明的高靈敏度拍攝模式(第2拍攝模式)。
這里說的常規(guī)拍攝模式是指周圍明亮無需特殊照明、一般就能判別拍攝圖像的范圍的常規(guī)拍攝狀態(tài)。這種模式中，如上文所述，由拍攝元件控制單元18將電子快門時(shí)間(曝光時(shí)間)設(shè)定為視頻信號(hào)的場(chǎng)頻fv的1周期，即1/fv秒(約1/60秒)。因此，常規(guī)拍攝模式中，由于場(chǎng)時(shí)間(Tf)與電子快門時(shí)間(曝光時(shí)間)一致，因此能拍攝普通的活動(dòng)圖像。又，本發(fā)明的高靈敏度拍攝模式中，即使上述常規(guī)拍攝模式的拍攝無照明就得不到良好拍攝圖像的狀況下，無照明也能有效拍攝，而且這種模式中，該裝置即使周圍狀況變成明亮也能獲得清晰的圖像信號(hào)。又，模式切換進(jìn)行如下。
圖1的模式切換按鈕12是產(chǎn)生切換上述兩種模式的指令信號(hào)的切換按鈕。模式信號(hào)產(chǎn)生單元13根據(jù)來自模式切換按鈕12的指令信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)，用于將所述各控制單元和部分單元的設(shè)定條件從上述一模式切換到另一模式。在接通本裝置的電源時(shí)設(shè)定成常規(guī)拍攝模式。要形成高靈敏度拍攝模式時(shí)按壓模式切換按鈕12，則利用上述指令信號(hào)切換成該模式。再次按壓按鈕，則返回原來的常規(guī)模式。形成“撥動(dòng)動(dòng)作”。存儲(chǔ)單元11是一種存儲(chǔ)器，用于高靈敏度拍攝模式中將從信號(hào)處理電路9周期性取得的在曝光時(shí)間積存的1場(chǎng)視頻信號(hào)存儲(chǔ)其1周期，以形成連續(xù)視頻信號(hào)。開關(guān)單元22根據(jù)來自模式信號(hào)產(chǎn)生單元13的切換控制信號(hào)，切換上述2種模式中分別取得的視頻信號(hào)。
首先，在常規(guī)拍攝模式的狀態(tài)下，從模式信號(hào)產(chǎn)生單元13通過信號(hào)線40將控制信號(hào)供給拍攝元件控制單元18，使得拍攝元件控制單元18授給拍攝元件驅(qū)動(dòng)器21的電子快門時(shí)間(即曝光時(shí)間)為上述1/fv秒(＝Tf)，如上文所述。對(duì)信號(hào)線標(biāo)注編號(hào)，以便知道什么信號(hào)線。
因此，如上文所述，從拍攝元件6獲得通常的活動(dòng)圖像的圖像信號(hào)，由放大器7、模-數(shù)變換器8和信號(hào)處理電路9進(jìn)行放大和數(shù)字信號(hào)處理，并從信號(hào)處理電路9獲得連續(xù)活動(dòng)圖像的數(shù)字視頻信號(hào)。將獲得的數(shù)字視頻信號(hào)通過開關(guān)單元22的端子A輸出。23是輸出端子，如果僅指攝像機(jī)的規(guī)范就成為輸出端子。24是數(shù)字磁帶錄像機(jī)或能記錄并再現(xiàn)光盤錄像機(jī)等的視頻信號(hào)的錄像機(jī)。拍錄合一式攝像機(jī)的情況下，由錄像機(jī)24記錄開關(guān)單元22的視頻信號(hào)。
常規(guī)拍攝模式時(shí)模式信號(hào)產(chǎn)生單元13對(duì)拍攝元件控制單元18設(shè)定的曝光時(shí)間為1/fv秒，但在設(shè)定放大器7的AGC電路增益的AGC增益控制單元16和進(jìn)行光圈值設(shè)定的光圈控制單元19中，也從模式信號(hào)產(chǎn)生單元13供給用于設(shè)定的控制信號(hào)。AGC增益為最小值(0dB)，并且將光圈設(shè)定成固定值，但輸入光量變大時(shí)利用后面闡述的控制設(shè)定光圈值。
以上是常規(guī)拍攝模式時(shí)的動(dòng)作的說明。
本發(fā)明的高靈敏度拍攝模式，該裝置即使在暗環(huán)境中，使電子快門時(shí)間(即曝光時(shí)間)長(zhǎng)于1場(chǎng)時(shí)間(Tf＝1/fv秒)，也會(huì)獲得良好的圖像信號(hào)。用圖2、圖3說明這時(shí)的電子快門的動(dòng)作。
攝像機(jī)中，以視頻信號(hào)的奇數(shù)、偶數(shù)場(chǎng)組成的幀單位建立圖像。電子快門開通時(shí)間(下文也稱為曝光時(shí)間)相當(dāng)于積存部4積存來自PD3的電荷的時(shí)間，因而將曝光時(shí)間設(shè)定成超過1場(chǎng)時(shí)間時(shí)需要進(jìn)行包含曝光時(shí)間的幾個(gè)幀單位的周期性信號(hào)處理。
高靈敏度拍攝模式的情況下，從拍攝元件控制單元18通過信號(hào)線47、46、44將圖2(a)、(b)、(c)所示的控制信號(hào)供給拍攝元件6的存儲(chǔ)部4、對(duì)CCD5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的拍攝元件驅(qū)動(dòng)器21。(圖2(a)、(b)、(c)與圖1的信號(hào)線47、46、44所示的(a)、(b)、(c)對(duì)應(yīng))圖2的第1控制信號(hào)(a)是指定曝光時(shí)間(電荷積存時(shí)間)和電荷排出時(shí)間的信號(hào)，是示出作為積存部4積存來自PD3的電荷的時(shí)間的曝光時(shí)間Texp＝m·Tf和作為排出來自PD3的電荷從而積存部4不積存電荷的時(shí)間的電子快門關(guān)斷時(shí)間Tdis＝n·Tf的控制信號(hào)。使Texp和Tdis具有下面的公式的關(guān)系，以周期性地進(jìn)行電子快門的動(dòng)作。
Tall＝Texp+Tdis＝m·Tf+n·Tf＝(m+n)Tf＝M·Tf ……(1)m+n＝M……(2)其中，Tf＝1場(chǎng)時(shí)間，m為1～34左右的正數(shù)，n為0～2的正數(shù)，M為2～34左右的偶數(shù)(。)又，下面的式(3)示出m與M的關(guān)系。
m＝1時(shí)M＝11＜m≤2時(shí)M＝22＜m時(shí)M-2＜m≤M ……(3)也就是說，相當(dāng)于進(jìn)行將曝光時(shí)間m·Tf(電子快門開通時(shí)間)與電荷排出時(shí)間(電子快門關(guān)斷時(shí)間)n·Tf相加所得的M·Tf作為1周期的電子快門的開關(guān)動(dòng)作。m＝1時(shí)M＝1。這與常規(guī)拍攝模式時(shí)的曝光時(shí)間(Tf＝1/fv)相同。圖3(a)示出m＝2.5即(Texp＝2.5Tf)時(shí)的控制信號(hào)。這時(shí)根據(jù)上述關(guān)系，由于2＜2.5≤4，M＝4，并且n＝M-m＝1.5，即Tdis＝1.5Tf。因此，相當(dāng)于用將4Tf作為1周期的曝光時(shí)間2.5Tf的電子快門進(jìn)行拍攝。
接著，利用CCD5往垂直方向和水平方向的傳送取出曝光時(shí)間m·Tf中在積存部4積存的電荷，作為圖像信號(hào)。為此，首先，從拍攝元件控制單元18將圖2(b)所示的積存電荷被送到CCD5的時(shí)間的信號(hào)或圖3(b)所示的指示CCD5的垂直、水平傳送期間和圖像取入期間的電荷傳送脈沖供給拍攝元件驅(qū)動(dòng)器21。此脈沖期相當(dāng)于垂直同步信號(hào)的回掃期，在該期間進(jìn)行積存部4至CCD5電荷傳送。進(jìn)而，根據(jù)圖3(c)所示的柵極信號(hào)，由CCD5本身對(duì)每一M·Tf周期的1場(chǎng)區(qū)間送到CCD5的電荷，往垂直方向和水平方向傳送積存電荷，則可從拍攝元件6的CCD5獲得每一M·Tf周期的曝光時(shí)間m·Tf積存的圖像信號(hào)。此信號(hào)通過放大器7、?！獢?shù)變換器8、信號(hào)處理電路9，從而從信號(hào)處理電路9取得圖2(d)或圖3(d)所示的將每一M·Tf周期的m·Tf期間(曝光時(shí)間)來自被拍攝體的光學(xué)像，作為電荷積存的1場(chǎng)的視頻信號(hào)(圖2(d)或圖3(d)與圖1的信號(hào)處理電路9的信號(hào)線48(d)對(duì)應(yīng))。
這時(shí)如上文所述，來自信號(hào)處理電路9的視頻信號(hào)變成每一M·Tf周期1場(chǎng)的間歇信號(hào)，因而如果不將其改為連續(xù)視頻信號(hào)，就不能觀看圖像。11是達(dá)到此目的的存儲(chǔ)單元。從拍攝元件控制單元18通過信號(hào)線44將上述圖2(c)或圖3(c)所示的柵極信號(hào)供給存儲(chǔ)單元11，以存儲(chǔ)所述1場(chǎng)視頻信號(hào)。然后，將無信號(hào)的期間置換成存儲(chǔ)單元11存儲(chǔ)的信號(hào)，則從存儲(chǔ)單元11獲得圖2(e)或圖3(e)所示的連續(xù)視頻信號(hào)(圖2(e)或圖3(e)與圖1的信號(hào)線49(e)對(duì)應(yīng))。
高靈敏度拍攝模式時(shí)如上文所述，模式信號(hào)產(chǎn)生單元13將控制信號(hào)供給開關(guān)單元22，由于開關(guān)單元22的公共端子連接端子B，開關(guān)單元22上連接的輸出端子23獲得來自存儲(chǔ)單元11的上述圖2(e)或圖3(e)所示的視頻信號(hào)，并且拍錄合一式攝像機(jī)中由錄像機(jī)24記錄該信號(hào)。上文是高靈敏度拍攝模式時(shí)的電子快門動(dòng)作和視頻信號(hào)處理。
接著，利用電子快門動(dòng)作，在下面闡述本發(fā)明構(gòu)成的能自動(dòng)設(shè)定最佳曝光時(shí)間的控制方法。
從信號(hào)處理電路9取得上述圖2(d)或圖3(d)所示的每一M·Tf周期1場(chǎng)的間歇視頻信號(hào)。如上文所述，用PD3將被拍攝體光變換成電荷，積存在積存部4，并由CCD5對(duì)其掃描后，所得的圖像信號(hào)由信號(hào)處理電路9進(jìn)行信號(hào)處理，從而形成亮度信號(hào)分量和色信號(hào)分量組成的視頻信號(hào)。即，由于亮度信號(hào)分量與來自被拍攝體的光量成正比，該亮度信號(hào)分量在1場(chǎng)時(shí)間的積分值表示電子快門開通時(shí)間中對(duì)拍攝元件6的輸入光量。亮度檢測(cè)單元10對(duì)取得電子快門開通時(shí)間m·Tf中的入射光量用的亮度信號(hào)進(jìn)行1場(chǎng)時(shí)間的積分，并檢測(cè)出亮度信號(hào)分量值Y(積分時(shí)間為圖2(c)所示的區(qū)間113)。
亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元14具有存儲(chǔ)相對(duì)于被拍攝體的照度的亮度信號(hào)分量值的基準(zhǔn)值的預(yù)定值的數(shù)據(jù)表等，此數(shù)據(jù)表由曝光時(shí)間m·Tf的值決定(后面闡述)。
比較單元15對(duì)來自亮度檢測(cè)單元10的亮度信號(hào)分量Y和來自亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元14的亮度信號(hào)分量Ys進(jìn)行比較，并輸出其誤差信號(hào)Yd(＝Y(jié)-Ys)。
將比較單元15中獲得的誤差信號(hào)通過信號(hào)線39，供給拍攝控制單元18、增益控制單元16和光圈控制單元19。
根據(jù)上文，構(gòu)成拍攝元件6→放大器7→模—數(shù)變換器8→信號(hào)處理電路9→亮度檢測(cè)單元10→比較單元15→拍攝元件控制單元18→拍攝元件驅(qū)動(dòng)器21→拍攝元件6的控制環(huán)路。利用這種控制環(huán)路，將與M·Tf周期中積存曝光時(shí)間m·Tf的電荷等效的上述亮度信號(hào)分量與每一周期形成的亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值比較，并根據(jù)其誤差信號(hào)Yd建立決定下一周期的曝光時(shí)間的反饋控制。
如上文所述，因誤差信號(hào)Yd＝亮度信號(hào)分量Y-亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys，所以根據(jù)它們的關(guān)系，能自動(dòng)調(diào)整曝光時(shí)間m·Tf，使M·Tf周期中與被拍攝體的照度對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys與亮度信號(hào)分量Y相等即可。因此，求出Y＝Y(jié)s時(shí)(具有某一寬度而非完全一致的范圍)的曝光時(shí)間，所以Y＞Ys時(shí)輸入光量大于基準(zhǔn)值(被拍攝體的照度)，也就是說當(dāng)前的曝光時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)行使其縮短的控制即可。反之，Y＜Ys時(shí)輸入光量小于基準(zhǔn)值(被拍攝體暗)，也就是說當(dāng)前的曝光時(shí)間短，因而以上述控制環(huán)路進(jìn)行使其加長(zhǎng)的控制即可。進(jìn)行該曝光時(shí)間計(jì)算和產(chǎn)生控制信號(hào)的單元是拍攝元件控制單元18。
圖4是拍攝元件控制單元18的具體框圖。
由比較單元15通過信號(hào)線39將誤差信號(hào)Yd供給拍攝元件控制單元18。曝光校正值運(yùn)算單元31根據(jù)誤差信號(hào)Yd求出決定下一周期的曝光時(shí)間用的曝光時(shí)間校正值Δm·Tf，因而進(jìn)行下面的式(4)所示的運(yùn)算。
曝光時(shí)間校正值Δm·Tf＝誤差信號(hào)Yd×曝光時(shí)間校正系數(shù)Ks……(4)其中，Ks是常數(shù)。光量是能量，因而式(4)用Yd的多次函數(shù)表示，但由于復(fù)雜，用1次示出。
30是進(jìn)行誤差信號(hào)Yd的符號(hào)判別和值為0(零)的判別并產(chǎn)生控制信號(hào)的第1判別單元。換句話說，由于誤差信號(hào)Yd＝亮度信號(hào)分量Y-亮度信號(hào)Ys，該單元進(jìn)行以下的判別，并產(chǎn)生各自的控制信號(hào)Y＞Ys時(shí)為正(+)Y＝Y(jié)s時(shí)為0(零)Y＜Ys時(shí)為負(fù)(-)。
如圖2所示，第1切換單元32根據(jù)來自第1判別單元30的控制信號(hào)，切換上述曝光時(shí)間校正值Δm·Tf的供給處。33是第1減法單元，34時(shí)第1加法單元。
曝光時(shí)間(電子快門開通時(shí)間)運(yùn)算處理單元45的組成部分包含第1判別單元30、第1切換單元32、加法單元34和減法單元33，曝光存儲(chǔ)單元35將曝光時(shí)間運(yùn)算單元45運(yùn)算后得到的曝光時(shí)間m·Tf的值和根據(jù)該曝光時(shí)間m·Tf從上述式(1)、(2)、(3)計(jì)算的周期M·Tf的值一直存儲(chǔ)到下一周期。
如圖2所示，在當(dāng)前周期(M0·Tf)中，由曝光時(shí)間運(yùn)算單元45運(yùn)算下一周期的曝光時(shí)間m1·Tf，并獲得下一周期的曝光時(shí)間m1·Tf(＝前周期的曝光時(shí)間m-1·Tf±曝光時(shí)間校正值Δm——1·Tf)。(運(yùn)算時(shí)間在圖2(c)所示的114區(qū)間中進(jìn)行)。這樣，將前周期(M——1·Tf)的曝光時(shí)間m-1·Tf的值在曝光存儲(chǔ)單元36一直延遲到當(dāng)前周期(M0·Tf)，從而每2周期取得并存儲(chǔ)當(dāng)前周期(M0·Tf)中計(jì)算的下一周期的曝光時(shí)間m1·Tf和下一周期(M1·Tf)。38是根據(jù)從曝光存儲(chǔ)單元35獲得的上述每2周期的曝光時(shí)間m·Tf和周期M·Tf的值產(chǎn)生供給拍攝元件驅(qū)動(dòng)器21的圖2(a)、(b)、(c)所示的控制信號(hào)的控制信號(hào)產(chǎn)生單元。
如上文所述，Y＞Ys時(shí)由第1判別單元30供給從第1切換單元32正的控制信號(hào)，因而通過端子b(+)將上述曝光時(shí)間校正值Δm·Tf在減法(-)輸入上供給減法單元33。對(duì)減法單元33的加法(+)輸入供給來自曝光存儲(chǔ)單元35的圖2(a)所示的當(dāng)前周期M0·Tf的前周期M——1·Tf的曝光時(shí)間m——1·Tf的值，從減法單元33獲得式(5)所示的下一周期的曝光時(shí)間。
m1·Tf＝m——1·Tf-Δm-1·Tf ……(5)Y＞Ys，這相當(dāng)于前周期M——1·Tf 的曝光時(shí)間m-1·Tf獲得的亮度信號(hào)分量值大于基準(zhǔn)值，即前周期的曝光時(shí)間長(zhǎng)，因而如果下一周期縮短，則接近于Y＝Y(jié)s。
式(5)計(jì)算的下一周期的曝光時(shí)間m1·Tf比前周期的曝光時(shí)間m-1·Tf縮短上述式(4)計(jì)算的前周期曝光時(shí)間校正值Δm-1·Tf。圖4中也示出這些關(guān)系。
又，Y＜Ys時(shí)第1切換單元切換到端子a(-)，因而將上述Δm·Tf供給減法單元34的加法輸入端。而且，對(duì)另一加法輸入端供給上述前周期M-1·Tf的曝光時(shí)間m-1·Tf的值，并從加法單元34獲得式(6)所示的下一周期的曝光時(shí)間。
m1·Tf＝m-1·Tf+Δm-1·Tf……(6)Y＜Ys，這相當(dāng)于前周期M-1·Tf的曝光時(shí)間m-1·Tf獲得的亮度信號(hào)分量值小于基準(zhǔn)值，即前周期的曝光時(shí)間短，因而下一周期加長(zhǎng)，則接近Y＝Y(jié)s。
式(6)計(jì)算的下一周期的曝光時(shí)間m1·Tf比前周期的曝光時(shí)間m-1·Tf加長(zhǎng)上述式(4)計(jì)算的前周期曝光時(shí)間校正值Δm-1·Tf。圖4中也示出這些關(guān)系。
圖9是按被拍攝體的亮度與曝光時(shí)間的關(guān)系示出上述控制方式的曲線圖。橫軸是被拍攝體的亮度(照度)。對(duì)該亮度檢測(cè)出的是入射光量，示出光圈從最大的狀態(tài)(即光圈調(diào)節(jié)的最亮狀態(tài))(虛線130的位置)到漆黑狀態(tài)(虛線142的位置)?？v軸表示與被拍攝體的亮度對(duì)應(yīng)的應(yīng)該設(shè)定的曝光時(shí)間m·Tf和周期M·Tf，還示出光圈控制中的光圈值I和AGC增益值G。根據(jù)亮度，如圖中所示那樣，存在4個(gè)控制區(qū)。ALC120與上述常規(guī)拍攝模式的范圍相同，并且曝光時(shí)間固定為1場(chǎng)時(shí)間長(zhǎng)度1Tf(1/fv)，如124a所示。僅控制光圈。用開口直徑表示光圈值I。如果用F值表示光圈值，則最亮?xí)r光圈縮小(該直徑為最小值)，因而F值最大。然后，進(jìn)行控制，使光圈隨著被拍攝體的亮度變暗而開放(開口直徑變大，F(xiàn)值變小)，并設(shè)定光圈值I變成Ist(F值為Fr.s)前與亮度對(duì)應(yīng)的光圈值。又光圈控制單元19進(jìn)行該ALC120范圍的控制。121的STC是上述拍攝元件控制單元18設(shè)定與被拍攝體的亮度對(duì)應(yīng)的最佳曝光時(shí)間m·Tf的控制區(qū)。亮度與曝光時(shí)間m·Tf的關(guān)系為124b所示的曲線那樣。根據(jù)式(3)的關(guān)系，曝光時(shí)間m·Tf為1Tf～2Tf時(shí)周期M·Tf為2Tf，如160a所示；曝光時(shí)間m·Tf為2Tf～4Tf時(shí)周期M·Tf為4Tf，如160b所示。這樣，M·Tf按m·Tf的值以2Tf的單位如圖中那樣形成階梯狀。此STC區(qū)中，將光圈值I固定于標(biāo)準(zhǔn)Ist(F值為Fr.s)。122的IRIS是光圈控制區(qū)，由光圈控制單元19進(jìn)行控制。123的AGC是最暗范圍的控制區(qū)，由增益控制單元16進(jìn)行控制。IRIS122和AGC123的區(qū)域中，曝光時(shí)間固定為最大值(圖中所示的34Tf)。即，被拍攝體的亮度與電子快門開通時(shí)間(曝光時(shí)間)的關(guān)系在ALC區(qū)固定為1場(chǎng)時(shí)間長(zhǎng)度1Tf(1/fv)。其后的STC121區(qū)的m·Tf因亮度而如曲線124b那樣變化，并利用上述拍攝元件控制單元18的控制，與亮度對(duì)應(yīng)地設(shè)定曝光時(shí)間。IRIS122和AGC123的區(qū)域中，如124c所示，m·Tf固定為最大值(＝34Tf)。
如上文所述，亮度與光圈值的關(guān)系在ALC120區(qū)如實(shí)線125a所示，從Imin(F值為Fmax)線性變化至Ist(Fr.s)，并設(shè)定與亮度對(duì)應(yīng)的I值。STC121的區(qū)域如實(shí)線125b所示，固定為標(biāo)準(zhǔn)Ist(Fr.s)。該條件下，可以說如上文所述那樣設(shè)定與亮度對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間m·Tf。IRIS122的區(qū)域的F值如實(shí)線125c所示，從Ist(Fr.s)線性變化至Imax(Fmin)(開放)，并設(shè)定與該范圍對(duì)應(yīng)的光圈值。AGC123的區(qū)域如實(shí)線125d所示，固定為Imax(Fmin)。表示該亮度與光圈值I的關(guān)系的曲線125a、125b、125c、125d按亮度與光圈開口直徑的關(guān)系示出，與F值為相反的關(guān)系。如圖中所示，明亮則使開口直徑小，在最亮的狀況下，開口直徑變成最小值Imin，而F值為最大的Fmax。反之，最暗的狀況下，開口直徑變成最大值Imax，而F值為最小值Fmin。
作為另一控制參數(shù)的亮度與AGC增益的關(guān)系，其在區(qū)域ALC120、STC121和IRIS122中固定為min值(＝0dB)。這些范圍意味著即使AGC電路的增益為0dB也能在放大器7得到輸出。AGC123的范圍是很暗的范圍，不提高AGC增益就得不到輸出；進(jìn)行控制，使其如虛線126那樣變化，并設(shè)定與該范圍的亮度對(duì)應(yīng)的AGC增益值。
接著，用圖10說明上述亮度信號(hào)分量值Y、亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys和它們的差信號(hào)(誤差信號(hào))Yd。圖10中對(duì)與圖9相同的線和范圍標(biāo)注與圖9相同的編號(hào)。圖10的橫軸與圖9相同，也是表示亮度的軸?？v軸為亮度分量值Y、亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys。與圖9相同，橫軸也示出從ALC120至AGC123的各區(qū)。各區(qū)中，分別在亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元14將亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器等的數(shù)據(jù)表，作為預(yù)定值。區(qū)ALC120中，由于獲得亮度信號(hào)輸出僅取最大值的入射光，如果能設(shè)定與亮度對(duì)應(yīng)的光圈值，使Y變成127a所示的最大值Yh(＝Y(jié)s)，就能在最佳條件下拍攝。區(qū)STC121中，由于被拍攝體的亮度逐漸變暗，如127b所示，將亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys設(shè)定成符合該亮度的值。如圖9所說明，區(qū)STC121中，由于設(shè)定與該亮度對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間，曝光時(shí)間與亮度形成1對(duì)1的關(guān)系。圖9中從131到140所示的位置示出典型的曝光時(shí)間。圖10也同樣示出與亮度對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間的典型值(虛線131至虛線140)。據(jù)此，可將亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys定義成曝光時(shí)間m·Tf的函數(shù)，并形成式(7)。
Ys＝F(m·Tf)……(7)又，IRIS122和AGC123的區(qū)中，將亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys設(shè)定成噪聲不多的Y1?？傊繀^(qū)域中都根據(jù)曝光時(shí)間決定亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys。即，ALC區(qū)為Ys＝F(1Tf)＝Y(jié)h，STC區(qū)為Ys＝F(m·Tf)，IRIS和AGC區(qū)為Ys＝F(34Tf)。也能如虛線128那樣，在全部區(qū)域?qū)⒘炼刃盘?hào)分量基準(zhǔn)值Ys設(shè)定成Ys＝Y(jié)h，但在全部區(qū)域?qū)嶋H上得不到明亮的畫面。
用圖10說明上述Ys、Y和Yd與由曝光時(shí)間運(yùn)算處理45進(jìn)行運(yùn)算后得到的基于上述式(5)的曝光時(shí)間的關(guān)系。設(shè)前周期M——1·Tf(參考圖2(a))的曝光時(shí)間為虛線143所示的26.5Tf。根據(jù)式(1)、(2)、(3)，這時(shí)的M——1·Tf為28Tf。該前周期中在曝光時(shí)間26.5Tf內(nèi)積存的電荷在當(dāng)前周期M0·Tf(參考圖2(a))變換成1場(chǎng)視頻信號(hào)，因而，僅對(duì)該信號(hào)的亮度信號(hào)分量進(jìn)行積分的結(jié)果等于Y。129a所示的點(diǎn)為該Y值。將其取為Ya。又，129b所示的點(diǎn)為與曝光時(shí)間26.5Tf對(duì)應(yīng)的Ys。將這時(shí)的Ys取為Ysb，則由于誤差信號(hào)Yd為Y與Ys之差，形成下面的公式，并用箭頭號(hào)之間的實(shí)線144表示。
Yd＝Y(jié)-Ys＝Y(jié)a-Ysb然后，由曝光校正值運(yùn)算單元31取得式(4)所示的曝光時(shí)間校正值Δm·Tf。
Δm·Tf＝Y(jié)d·ks＝(Ya-Ysb)·ks＝Δm——1·Tf ……(8)從圖10大致判明此值。值與Ya相同的Ys由虛線145示出(此虛線為將實(shí)線127b上下翻轉(zhuǎn)的線，并且通過點(diǎn)129a)，則為與127b所示的曲線的交點(diǎn)，是129c所示的點(diǎn)。將該點(diǎn)的Ys取為Ysc。通過該點(diǎn)的虛線146的曝光時(shí)間為14.5Tf(接近虛線136所示的14Tf)。據(jù)此，形成Δm-1·Tf＝26.5Tf-14.5Tf＝12。實(shí)際上用式(8)計(jì)算。Y與Ys之差乘以校正系數(shù)ks，則根據(jù)相關(guān)關(guān)系求出Δm——1·Tf。由式(5)，下一周期M1·Tf的曝光時(shí)間m1·Tf為m1·Tf＝m——1·Tf-Δm——1·Tf＝26.5Tf-12Tf＝14.5Tf，下一周期中Y與Ys大致相同，因而在曝光保持單元35保持該曝光時(shí)間(這時(shí)為14.5Tf)，就能以符合被拍攝體的亮度的曝光條件進(jìn)行拍攝。檢測(cè)出Y與Ys一致，相當(dāng)于檢測(cè)出Yd為0。由第1判別單元30進(jìn)行該檢測(cè)。如果Yd＝0，即如果Y＝Y(jié)s＝Y(jié)sc，則第1判別單元30將控制信號(hào)供給曝光存儲(chǔ)單元35，并且其后的周期保持在該時(shí)間點(diǎn)存儲(chǔ)的曝光時(shí)間。上文為區(qū)STC121的控制。接著，說明被拍攝體照度比區(qū)STC121亮的區(qū)ALC120的控制。
由圖1的光圈控制單元19進(jìn)行該區(qū)的控制。如上文所述，該區(qū)的曝光時(shí)間為1場(chǎng)周期1Tf(＝1/fv)。圖5是光圈控制單元19的詳細(xì)框圖。通過信號(hào)線39將來自比較單元15的誤差信號(hào)Yd(＝Y(jié)-Ys)供給光圈控制單元19。光圈值運(yùn)算單元66根據(jù)前周期的誤差信號(hào)Yd在當(dāng)前周期中運(yùn)算下一周期的光圈值。55是存儲(chǔ)前周期、當(dāng)前周期和下一周期的光圈值并同時(shí)將該光圈值供給光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器20而且產(chǎn)生設(shè)定光圈2的控制信號(hào)的光圈值存儲(chǔ)單元。
進(jìn)行光圈值運(yùn)算單元66的運(yùn)算處理如下。50是根據(jù)前周期的誤差信號(hào)Yd進(jìn)行式(9)的運(yùn)算的光圈校正值運(yùn)算單元。
ΔI＝Y(jié)d·ki ……(9)其中，ΔI是光圈校正值，ki是光圈校正系數(shù)(常數(shù))。
第2判別單元52進(jìn)行誤差信號(hào)Yd的符號(hào)判別和值為0(零)的判別，并產(chǎn)生控制信號(hào)。
由于誤差信號(hào)Yd＝亮度信號(hào)分量Y-亮度信號(hào)Ys，該單元進(jìn)行以下的判別，并產(chǎn)生各自的控制信號(hào)Y＞Ys時(shí)為正(+)Y＝Y(jié)s時(shí)為0(零)
Y＜Ys時(shí)為負(fù)(-)。
51是切換上述光圈校正值ΔI的供給處用的第2切換單元，如圖5所示，根據(jù)來自第2判別單元52的控制信號(hào)進(jìn)行切換。53是第2減法設(shè)定，54是第2加法單元。
這種情況下，檢測(cè)出前周期(場(chǎng))的亮度信號(hào)分量Y，與亮度信號(hào)分量校正值Ys(如圖10所示，此區(qū)中Ys＝Y(jié)h(固定))進(jìn)行比較。由光圈校正單元50根據(jù)其誤差信號(hào)Yd求出式(9)所示的前周期(場(chǎng))的光圈校正值ΔI-1。在第2加法單元54或第2減法單元53根據(jù)Y d的正、負(fù)，對(duì)當(dāng)前周期(場(chǎng))中從光圈值存儲(chǔ)單元55獲得的前周期(場(chǎng))的光圈值I1和上述光圈校正值ΔI-1進(jìn)行相加或相減運(yùn)算，求出下一周期用的光圈值I1。對(duì)獲得的光圈值I1進(jìn)行下一周期實(shí)施的2場(chǎng)周期的控制，并保持形成Y＝Y(jié)s(Yh)(即形成Yd＝0)的時(shí)間點(diǎn)的光圈值I。由第2判別單元52進(jìn)行Yd＝0的判別。在形成Yd＝0的時(shí)間點(diǎn)，從第2判別單元52將控制信號(hào)供給光圈值存儲(chǔ)單元55，存儲(chǔ)并保持該時(shí)間點(diǎn)的光圈值，因而可通過設(shè)定成與亮度對(duì)應(yīng)的最佳光圈值，進(jìn)行最佳拍攝。上文是區(qū)ALC120的控制方法。接著，說明被拍攝體的照度比區(qū)STC121暗的區(qū)IRIS122的控制。
與區(qū)ALC120相同，該區(qū)也由光圈控制單元19進(jìn)行控制。該區(qū)中光圈控制單元19的動(dòng)作基本上與上述區(qū)ALC120的相同，但控制的周期(即曝光時(shí)間m·Tf)(＝周期M·Tf)和亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值Ys不同。加以對(duì)比地示出(參考圖9和圖10)。

在ALC區(qū)中，曝光時(shí)間的周期為1場(chǎng)周期(1Tf)。如ALC區(qū)控制中所述，實(shí)際的控制周期以2Tf周期進(jìn)行控制。IRIS區(qū)中，周期是34Tf，為約0.56秒?？刂频闹芷谑窃撝芷诘?倍的68Tf。因此，為1.1秒。此區(qū)域目的在于可進(jìn)行很暗的狀況的拍攝，因而為了使曝光時(shí)間為最大值后，進(jìn)一步提高靈敏度，進(jìn)行控制，使光圈開口直徑加大，并設(shè)定成與被拍攝體的照度對(duì)應(yīng)的光圈。光圈控制單元19的控制方法僅上述周期和Ys與ALC區(qū)的不同，電路運(yùn)作與其相同，因而省略說明。以上是IRIS區(qū)的控制方式。
接著，說明進(jìn)行比IRIS區(qū)暗的區(qū)的控制的區(qū)AGC123。如圖9和圖10所示，該區(qū)進(jìn)行的控制用于在曝光時(shí)間最長(zhǎng)且光圈開口直徑最大(F值最小)也就是光圈開放的狀態(tài)下，進(jìn)一步提高靈敏度，以便就連漆黑狀態(tài)也能拍攝。該區(qū)中的曝光時(shí)間如上文所述，其周期為34Tf。圖6是AGC增益控制單元16的詳細(xì)電路框圖。通過信號(hào)線39將來自比較單元15的誤差信號(hào)Yd(＝Y(jié)-Ys)供給AGC增益控制單元16。78是根據(jù)前周期的誤差信號(hào)Yd運(yùn)算下一周期的增益值的增益運(yùn)算單元。75是存儲(chǔ)前周期、當(dāng)前周期和下一周期的增益值并同時(shí)將該增益值供給包含AGC電路的放大器而且產(chǎn)生設(shè)定AGC電路的增益的控制信號(hào)的AGC增益值存儲(chǔ)單元。
進(jìn)行增益值運(yùn)算單元78的運(yùn)算處理如下。70是根據(jù)前周期的誤差信號(hào)Yd進(jìn)行式(10)的運(yùn)算的增益校正值運(yùn)算單元。
ΔG＝Y(jié)d·kg ……(10)其中，ΔG是增益校正值，kg是增益圈校正系數(shù)(常數(shù))。
第3判別單元72進(jìn)行誤差信號(hào)Yd的符號(hào)判別和值為0(零)的判別，并產(chǎn)生控制信號(hào)。由于誤差信號(hào)Yd＝亮度信號(hào)分量Y-亮度信號(hào)Ys，該單元進(jìn)行以下的判別，并產(chǎn)生各自的控制信號(hào)Y＞Ys時(shí)為正(+)Y＝Y(jié)s時(shí)為0(零)Y＜Ys時(shí)為負(fù)(-)。
71是切換上述增益校正值ΔG的供給處用的第3切換單元，如圖6所示，根據(jù)來自第3判別單元72的控制信號(hào)進(jìn)行切換。73是第3減法設(shè)定，74是第3加法單元。
這種情況下，檢測(cè)出與前周期中積存的輸入光量相當(dāng)?shù)牧炼刃盘?hào)分量值Y，與亮度信號(hào)分量校正值Ys(此區(qū)中如圖10所示，Ys＝Y(jié)1(固定))比較。由AGC增益校正值運(yùn)算單元70求出式(10)所示的前周期的增益校正值ΔG-1。在第3加法單元74或第3減法單元73根據(jù)Yd的正、負(fù)，對(duì)當(dāng)前場(chǎng)中從AGC增益值存儲(chǔ)單元75獲得的前周期的增益值G-1和上述增益校正值ΔG-1進(jìn)行相加或相減運(yùn)算，求出下一周期用的增益值G1。對(duì)獲得的增益值G1進(jìn)行下一周期實(shí)施的2場(chǎng)周期的控制，并保持形成Y＝Y(jié)s(Y1)(即形成Yd＝0)的時(shí)間點(diǎn)的增益值G。由第3判別單元72進(jìn)行Yd＝0的判別。在形成Yd＝0的時(shí)間點(diǎn)，從第3判別單元72將控制信號(hào)供給增益值存儲(chǔ)單元75，存儲(chǔ)并保持該時(shí)間點(diǎn)的增益值，因而可通過設(shè)定成與亮度對(duì)應(yīng)的最佳增益值，進(jìn)行最佳拍攝。以上是區(qū)AGC的控制方法。
這里分別說明了4個(gè)區(qū)的控制，但本發(fā)明的目的在于設(shè)定符合被拍攝體的亮度的最佳曝光時(shí)間、光圈值和AGC增益值，以便進(jìn)行暗環(huán)境中的有效拍攝。即，目的在于，施行從以常規(guī)拍攝模式進(jìn)行拍攝的狀態(tài)進(jìn)入暗環(huán)境中時(shí)切換成所述高靈敏度拍攝模式，在所述4個(gè)區(qū)中求出符合其亮度的最佳條件的曝光時(shí)間、光圈值、增益值(下文稱為3個(gè)最佳設(shè)定值)，并保持該值。為此，闡述以自動(dòng)掃描所述4個(gè)區(qū)的方式取得符合亮度的3個(gè)最佳設(shè)定值的方法。
圖1的選擇信號(hào)產(chǎn)生電路17產(chǎn)生切換拍攝元件控制單元18、光圈控制單元19和AGC增益控制單元的控制信號(hào)，以自動(dòng)掃描所述4個(gè)區(qū)。圖7是其框圖，圖8示出各信號(hào)線的信號(hào)的時(shí)序圖。
圖7的93、95、96是“或”門，94、97是觸發(fā)器，98是“或非”門。下面闡述具有這些電路的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17的運(yùn)作。
首先，從常規(guī)拍攝模式切換到高靈敏度拍攝模式時(shí)(如上文所述，此切換中按壓模式切換按鈕12)，模式信號(hào)產(chǎn)生單元13通過信號(hào)線99將圖8(a)所示的啟動(dòng)信號(hào)供給選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17。與此同時(shí)模式信號(hào)產(chǎn)生單元13將控制啟動(dòng)的初始值供給處在拍攝元件控制單元18的曝光存儲(chǔ)單元35、處在光圈控制單元19的光圈值存儲(chǔ)單元55、處在AGC增益控制單元16的AGC增益值存儲(chǔ)單元75。利用數(shù)據(jù)表等，預(yù)先在模式信號(hào)產(chǎn)生單元13存儲(chǔ)該初始值。
如圖9的控制啟動(dòng)點(diǎn)所示，將最大值(34Tf)供給曝光存儲(chǔ)單元35，作為曝光時(shí)間的初始值，并且分別將Imax和最大值(Gmax)供給光圈值存儲(chǔ)單元55和AGC增益值存儲(chǔ)單元75，存儲(chǔ)在各存儲(chǔ)器。這樣做，原因在于不知道被拍攝體的亮度處在上述4個(gè)區(qū)的何處，所以使切換到高靈敏度拍攝模式時(shí)的控制啟動(dòng)點(diǎn)從最暗的狀態(tài)開始。此啟動(dòng)信號(hào)通過“或”門93后，供給觸發(fā)器94的S(置位輸入)。因此，在觸發(fā)器94的輸出Q取得與啟動(dòng)信號(hào)輸入同時(shí)建立的圖8(h)所示的控制信號(hào)G。通過信號(hào)線92將該控制信號(hào)G供給AGC增益控制單元16。又將該控制信號(hào)G供給AGC增益控制單元16的AGC增益值存儲(chǔ)單元75和AGC增益校正值運(yùn)算單元70。在該控制信號(hào)G處在H電平的期間，這些單元工作；處在L電平的期間，AGC增益校正值運(yùn)算單元70的作為輸出的增益校正值保持0(零)值，并且AGC增益值存儲(chǔ)單元75保持運(yùn)作結(jié)束時(shí)間點(diǎn)的末尾存儲(chǔ)值(最小值)。
這樣，如圖9、圖10所示，設(shè)想漆黑狀態(tài)，并啟動(dòng)控制。首先，求出AGC區(qū)中的AGC增益控制單元16的與上述亮度對(duì)應(yīng)的上述3個(gè)最佳設(shè)定值。如果被拍攝體的亮度處在AGC區(qū)的某處，則存在上述誤差信號(hào)Yd的值為0(零)的時(shí)間點(diǎn)，且在AGC增益值存儲(chǔ)單元75中存儲(chǔ)并保持該時(shí)間點(diǎn)的AGC增益值Gx。即，該時(shí)間點(diǎn)的3個(gè)最佳設(shè)定值的曝光時(shí)間是最大值(34Tf)，光圈是最大值Imax(開放)，AGC增益為Gx。拍攝元件6、光圈2、放大器7用這些值進(jìn)行工作。保持這些值的期間，上述控制信號(hào)G(參考圖8(h))保持H電平。AGC增益控制單元16會(huì)進(jìn)行工作(按處在圖8所示時(shí)序圖的A區(qū)的何處決定設(shè)定值)。
接著，被拍攝體的亮度處在IRIS區(qū)時(shí)從按壓?jiǎn)?dòng)按鈕12開始，啟動(dòng)控制，如上文所述那樣進(jìn)行啟動(dòng)信號(hào)、初始信號(hào)的設(shè)定等，但AGC區(qū)中由于從比較單元15獲得的誤差信號(hào)Yd(＝Y(jié)-Ys)＞0，即Y＞Ys，必須跳過該控制區(qū)，轉(zhuǎn)到后續(xù)的IRIS控制區(qū)。從AGC區(qū)轉(zhuǎn)移到IRIS區(qū)的分支點(diǎn)如圖9所示，檢測(cè)出AGC增益值為最小值(0dB)的時(shí)間點(diǎn)即可。圖6中的76是最小增益判別單元，產(chǎn)生跳過AGC區(qū)并轉(zhuǎn)移到IRIS區(qū)的控制區(qū)用的控制信號(hào)。如上文所述，AGC區(qū)中的控制方法完成在曝光時(shí)間最大值(34Tf)的周期求出AGC增益值的最佳值，因而形成使增益值減小的趨勢(shì)。由于即便使增益值減小，也Y＞Ys，在幾周期的控制周期后，由AGC增益控制單元16的第3減法單元73引來AGC增益值變成最小值的時(shí)間點(diǎn)。最小增益判別單元76檢測(cè)出該形成最小值的時(shí)間點(diǎn)，產(chǎn)生圖8(b)所示的增益最小值到達(dá)信號(hào)。通過信號(hào)線80將該信號(hào)供給圖7所示的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17的觸發(fā)器94的復(fù)位輸入R和“或”門95。因此，使觸發(fā)器94復(fù)位，在輸出Q獲得圖8(h)所示的控制信號(hào)G，在該信號(hào)變成L電平的時(shí)間點(diǎn)，AGC增益控制單元16的控制停止，并且如上文所述，在該時(shí)間點(diǎn)以后將AGC增益值存儲(chǔ)單元75存儲(chǔ)的增益最小值供給包含AGC電路的放大器7。然后，該增益最小值到達(dá)信號(hào)通過“或”門95，也供給觸發(fā)器97的置位輸入S，因而在觸發(fā)器97的輸出Q獲得圖8(h)所示的控制信號(hào)I。將該控制信號(hào)I供給光圈控制單元19的光圈值存儲(chǔ)單元55和光圈校正值運(yùn)算單元50。在該控制信號(hào)I處于H電平的期間，這些單元進(jìn)行工作；處在L電平的期間，光圈校正值運(yùn)算單元50將作為輸出的增益校正值保持0值，并且AGC增益值存儲(chǔ)單元55保持運(yùn)作結(jié)果時(shí)間點(diǎn)的末尾存儲(chǔ)值(最小值)。即，保持控制信號(hào)I中從H電平變化到L電平的時(shí)間點(diǎn)的存儲(chǔ)值。這樣，控制信號(hào)I處在H電平時(shí)相當(dāng)于光圈控制單元19進(jìn)行工作的期間。
該工作期間中，如果被拍攝體的亮度處在IRIS區(qū)的某處，則存在上述誤差信號(hào)Yd的值為零的時(shí)間點(diǎn)，并將該時(shí)間點(diǎn)的光圈值Ix存儲(chǔ)并保持在光圈值存儲(chǔ)單元55。即，該時(shí)間點(diǎn)的3個(gè)最佳設(shè)定值的曝光時(shí)間是最大值(34Tf)，光圈是Ix，AGC增益為最小值(0dB)。拍攝元件6、光圈2、放大器7用這些值進(jìn)行工作。
保持這些值的期間，上述控制信號(hào)I(參考圖8(i))保持H電平，光圈控制單元19會(huì)進(jìn)行工作(由處在圖8所示的時(shí)序圖的B區(qū)間的何處決定設(shè)定值)。
接著，被拍攝體的亮度處在STC區(qū)(參考圖9和圖10)121時(shí)從按壓?jiǎn)?dòng)按鈕12開始，啟動(dòng)控制，如上文所述那樣進(jìn)行啟動(dòng)信號(hào)、初始信號(hào)的設(shè)定等，但AGC區(qū)123和IRIS區(qū)122中由于從比較單元15獲得的誤差信號(hào)Yd(＝Y(jié)-Ys)＞0，即Y＞Ys，穿越這些區(qū)。跳過AGC區(qū)123并從IRIS區(qū)122轉(zhuǎn)移到STC區(qū)121的分支點(diǎn)如圖9所示，檢測(cè)出光圈值為Ist(Fr.s)(b點(diǎn))的點(diǎn)即可。圖5中的第1光圈值判別單元57檢測(cè)出光圈值為Ist(Fr.s)(b點(diǎn))。
如上文所述，IRIS區(qū)122中的控制方法完成在曝光時(shí)間最大值(34Tf)的周期求出光圈值的最佳值，因而形成使光圈值減小的趨勢(shì)。由于即便使光圈值減小，也Y＞Ys，在幾周期的控制周期后，由光圈控制單元19的第2減法單元53引來光圈值變成Ist(Fr.s)的時(shí)間點(diǎn)。第1光圈值判別單元57檢測(cè)出光圈值形成Ist(Fr.s)時(shí)間點(diǎn)，產(chǎn)生圖8(c)所示的光圈值Ist(b點(diǎn))到達(dá)信號(hào)。通過信號(hào)線64將該到達(dá)信號(hào)供給圖7所示的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17的“或”門96。進(jìn)而，該到達(dá)信號(hào)通過“或”門96，供給觸發(fā)器97的復(fù)位輸入R，因而使觸發(fā)器97復(fù)位，在輸出Q獲得圖8(i)所示的控制信號(hào)I。在該信號(hào)變成L電平的時(shí)間點(diǎn)，光圈控制單元19的控制停止，并且如上文所述，在該時(shí)間點(diǎn)以后將光圈值存儲(chǔ)單元55存儲(chǔ)的光圈值Ist(Fr.s)供給光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器20。另一方面，將圖8(h)、(i)所示的作為觸發(fā)器94的輸出Q的控制信號(hào)G和作為觸發(fā)器97的輸出Q的控制信號(hào)I供給選擇信號(hào)產(chǎn)生電路17的“或非”門98。因此，“或非”門98的輸出獲得圖8(j)所示的控制信號(hào)P。將該控制信號(hào)P通過信號(hào)線90供給拍攝元件控制單元18的曝光存儲(chǔ)單元35和曝光校正值運(yùn)算單元31。在該控制信號(hào)P處在H電平的期間，這些單元進(jìn)行工作；在處在L電平的期間，曝光校正值運(yùn)算單元31將作為輸出的曝光時(shí)間校正值保持零值，并且曝光存儲(chǔ)單元35保持運(yùn)作結(jié)束時(shí)間點(diǎn)的末尾存儲(chǔ)值(最小值)。即，保持控制信號(hào)P中從H電平變化到L電平的時(shí)間點(diǎn)的存儲(chǔ)值。控制信號(hào)P處在H電平時(shí)相當(dāng)于拍攝元件控制單元18進(jìn)行工作的期間。
該工作期間，如果被拍攝體的亮度處在STC區(qū)的某處，則存在上述誤差信號(hào)Yd的值為零的時(shí)間點(diǎn)，并將該時(shí)間點(diǎn)的曝光時(shí)間mxTf存儲(chǔ)并保持在曝光存儲(chǔ)單元35。即，該時(shí)間點(diǎn)的3個(gè)最佳設(shè)定值的曝光時(shí)間是mxTf，光圈值Ist(Fr.s)，AGC增益為最小值(0dB)。拍攝元件6、光圈2、放大器7用這些值進(jìn)行工作。保持這些值的期間，上述控制信號(hào)P(參考圖8(j))保持H電平。拍攝元件控制單元18會(huì)進(jìn)行工作(由處在圖8所示的時(shí)序圖的C區(qū)間的何處決定設(shè)定值)。
接著，被拍攝體的亮度處在ALC區(qū)(參考圖9和圖10)120時(shí)從按壓?jiǎn)?dòng)按鈕12開始，啟動(dòng)控制，如上文所述那樣進(jìn)行啟動(dòng)信號(hào)、初始信號(hào)的設(shè)定等，但AGC區(qū)123和IRIS區(qū)122以及STC區(qū)121中，由于從比較單元15獲得的誤差信號(hào)Yd(＝Y(jié)-Ys)＞0，即Y＞Ys，利用上述各區(qū)的控制穿越這些區(qū)。跳過AGC區(qū)123、IRIS區(qū)122并從STC區(qū)121轉(zhuǎn)移到ALC區(qū)120的分支點(diǎn)如圖9所示，檢測(cè)出曝光時(shí)間的點(diǎn)即可。圖4中的最小曝光判別單元36是產(chǎn)生跳過STC區(qū)121并轉(zhuǎn)移到ALC區(qū)120的控制區(qū)用的控制信號(hào)的曝光時(shí)間最小值(1Tf)的判別單元。如上文所述，STC區(qū)121中的控制方法完成使曝光時(shí)間從最大值(34Tf)變化到最小值(1Tf)并求出光圈值的最佳值的控制，因而曝光時(shí)間相對(duì)于明亮的趨勢(shì)縮短。亮度處在ALC區(qū)時(shí)由于STC區(qū)121的控制狀態(tài)(即拍攝元件控制單元18的控制狀態(tài))下，Y＞Ys，在幾周期的控制周期后，到達(dá)由拍攝元件控制單元18的第1減法單元33得到的曝光時(shí)間變成最小值(1Tf)的時(shí)間點(diǎn)。最小曝光判別單元36檢測(cè)出曝光時(shí)間變成最小值(1Tf)的時(shí)間點(diǎn)，產(chǎn)生圖8(d)所示的曝光時(shí)間最小值(1Tf)到達(dá)信號(hào)。通過信號(hào)線42將該到達(dá)信號(hào)供給圖7所示的(控制單元選擇控制信號(hào)產(chǎn)生單元)選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17的“或”門95。進(jìn)而，該到達(dá)信號(hào)通過“或”門95，供給觸發(fā)器97的置位輸入S，因而使觸發(fā)器97置位，在輸出Q獲得供給該到達(dá)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)上形成H電平的圖8(i)所示的控制信號(hào)I。又，將圖8(h)、(i)所示的作為觸發(fā)器94的輸出Q的控制信號(hào)G和作為觸發(fā)器97的輸出Q的控制信號(hào)I供給“或非”門98。
因此，“或非”門98的輸出獲得圖8(j)所示的控制信號(hào)P。將該控制信號(hào)P通過信號(hào)線90供給拍攝元件控制單元18的曝光存儲(chǔ)單元35和曝光校正值運(yùn)算單元31。在該控制信號(hào)P處在H電平的期間，這些單元進(jìn)行工作；在處在L電平的期間，曝光校正值運(yùn)算單元31將作為輸出的曝光時(shí)間校正值保持零值，并且曝光存儲(chǔ)單元35保持運(yùn)作結(jié)束時(shí)間點(diǎn)的末尾存儲(chǔ)值(最小值)，拍攝元件控制單元18的控制停止。
也就是說，進(jìn)入ALC區(qū)120時(shí)曝光時(shí)間變成最小值(1Tf)。另一方面，如上文所述，控制信號(hào)I在該時(shí)間點(diǎn)再次變成H電平，因而光圈控制單元19工作。
工作開始后，被拍攝體的亮度處在ALC120的某處，則存在上述誤差信號(hào)Yd的值變成零的時(shí)間點(diǎn)，并將該時(shí)間點(diǎn)的光圈值Iy存儲(chǔ)并保持在光圈值存儲(chǔ)單元35。即，該時(shí)間點(diǎn)的3個(gè)最佳設(shè)定值的曝光時(shí)間是最小值(1Tf)，光圈是Iy，AGC增益為最小值(0dB)。拍攝元件6、光圈2、放大器7用這些值進(jìn)行工作。保持這些值的期間，上述控制信號(hào)I(參考圖8(i))保持H電平。處在H電平的期間，光圈控制單元19就會(huì)進(jìn)行工作(由處在圖8所示的時(shí)序圖的D區(qū)間的何處決定設(shè)定值)。
接著，被拍攝體的亮度非常亮，形成光圈進(jìn)一步縮小到最大程度的狀態(tài)(開口直徑最小的狀態(tài))時(shí)即使再亮一些，光圈值也為Imin(開口直徑最小)。圖5的光圈控制單元19中的56是檢測(cè)出此光圈值變成Imim的情況的最小光圈值判別單元。被拍攝體的亮度非常亮?xí)r進(jìn)行控制，使開口直徑(即光圈值I)變小。
因此，從光圈控制單元19的第2減法單元52得到的值變小下去，最后到達(dá)成為Imin的時(shí)間點(diǎn)。最小光圈值判別單元56檢測(cè)出該時(shí)間點(diǎn)，并將所得的控制信號(hào)供給光圈值存儲(chǔ)單元55，在光圈值存儲(chǔ)單元55存儲(chǔ)并保持該Imin至此，即使被拍攝體的亮度(照度)處在ALC、STC、IRIS、AGC所涉及的什么地方的區(qū)域，切換到高靈敏度拍攝模式并形成該拍攝模式時(shí)也求出符合該亮度的最佳曝光時(shí)間、光圈值和AGC增益值，并通過存儲(chǔ)，保持該值，從而在最佳條件下進(jìn)行拍攝。
然而，保持高靈敏度拍攝模式原樣并以某最佳條件進(jìn)行拍攝的狀態(tài)中，周圍亮度急劇變化時(shí)、從室內(nèi)拍攝變到室外拍攝時(shí)或其相反時(shí)等情況下，被拍攝體的亮度變化。
周圍的亮度比當(dāng)前存儲(chǔ)并設(shè)定的3個(gè)最佳設(shè)定值中的亮度亮?xí)r進(jìn)行上述從暗的狀態(tài)到亮的狀態(tài)的控制，即進(jìn)行各控制區(qū)中各控制單元的減法單元從1周期前的值減去校正值的運(yùn)算，則根據(jù)變化的亮的條件求出3個(gè)最佳設(shè)定值。
反之，進(jìn)行從亮的狀態(tài)到暗的狀態(tài)的控制，即進(jìn)行各控制區(qū)中各控制單元的加法單元從1周期前的值加上校正值的運(yùn)算，則根據(jù)變化的暗的條件求出3個(gè)最佳設(shè)定值。
存儲(chǔ)該設(shè)定值，以該新拍攝條件使拍攝元件6、光圈2、放大器7工作，就能進(jìn)行新環(huán)境中的最佳拍攝。
用實(shí)際運(yùn)作圖說明這種亮的狀況變到暗的狀況時(shí)的控制。
設(shè)當(dāng)前狀態(tài)處在圖9的ALC區(qū)120的某處，并設(shè)定成該狀況下的最佳條件。這時(shí)如上文所述，光圈控制單元19工作，因而圖8所示的時(shí)序圖上在D區(qū)間的某處進(jìn)行設(shè)定。該區(qū)域內(nèi)如果比當(dāng)前暗，則光圈值小，因而亮度信號(hào)分量值Y減小，變成小于亮度信號(hào)分量校正值。例如，設(shè)當(dāng)前的光圈值I的值為Ir，并且該狀態(tài)值變成暗的狀況時(shí)Y的值為Ys/4，則為了使Y與Ys相同，使光圈值為4Ir即可。對(duì)開口直徑而言，如果使其為2倍，則入射光量相同，因而該值為變暗的狀況下的設(shè)定值。如上文所述，通過在第2加法單元54運(yùn)算來自光圈控制單元19的光圈校正值運(yùn)算單元50的光圈校正值和來自光圈值存儲(chǔ)器的前周期光圈值，能獲得該設(shè)定值。
以上是ALC區(qū)內(nèi)亮度變暗時(shí)的控制方法和最佳值設(shè)定方法。接著，設(shè)當(dāng)前狀態(tài)處在圖9的ALC區(qū)120的某處，并設(shè)定成該狀況下的最佳條件。又設(shè)從該狀態(tài)急劇變成STC區(qū)121的某處的亮度(變暗)。這時(shí)ALC區(qū)120中，由于Y＜Ys，光圈值I變大，終于到達(dá)圖9所示的ALC區(qū)120與STC區(qū)121的邊界(虛線131)的Ist(a點(diǎn))。圖5的光圈控制單元19中的第2光圈值判別單元59檢測(cè)出光圈值達(dá)到上述Ist(a)點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)。從第2加法單元54獲得的光圈值變成Ist時(shí)第2光圈值判別單元59得到圖8(e)所示的光圈值Ist(a)點(diǎn)到達(dá)信號(hào)。通過信號(hào)線63將該信號(hào)供給(控制單元選擇信號(hào)產(chǎn)生單元)選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17中的“或”門96。該信號(hào)通過“或”門96，供給觸發(fā)器97的復(fù)位輸入R，因而使觸發(fā)器97復(fù)位，并且在輸出Q獲得圖8(i)所示的控制信號(hào)I。在將圖8(e)所示的光圈值Ist(a點(diǎn))到達(dá)信號(hào)供給選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17的時(shí)間點(diǎn)，光圈控制單元19的運(yùn)作停止(圖8的D區(qū)間結(jié)束)，并且在光圈值存儲(chǔ)單元55中保持上述光圈值Ist。另一方面。從選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17的“或非”門98獲得圖8(j)所示的控制信號(hào)P，并將該信號(hào)供給拍攝元件控制單元18。因此，從發(fā)生上述到達(dá)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)入STC區(qū)，亦即進(jìn)入基于拍攝元件控制單元18的控制(圖8的E區(qū)間)。如果亮度處在STC其的某處，則進(jìn)行控制，使曝光時(shí)間m·Tf延長(zhǎng)到適合該亮度的曝光時(shí)間。上文所述那樣控制進(jìn)入STC區(qū)121時(shí)如圖9所示，曝光時(shí)間從1Tf開始(虛線131的位置)。例如，設(shè)當(dāng)前被拍攝體的亮度處在虛線146的位置，則虛線131的位置上，亮度信號(hào)分量值Y為148所示的Yb的值。又，147示出該位置的亮度信號(hào)分量校正值Yso，且Yso＝Y(jié)h。該位置上的誤差信號(hào)Yd由于Y＝Y(jié)b＜Ys＝Y(jié)so＝Y(jié)h，所以Yd(＝Y(jié)-Ys)＜0，從而每一M·Tf周期從拍攝元件控制單元18的曝光校正值31獲得的前周期的曝光時(shí)間校正值Δm·Tf通過第1切換單元的a(-)端子，供給第1加法單元34。也將來自曝光存儲(chǔ)單元35的前周期的曝光時(shí)間m·Tf供給第1加法單元34。因此，獲得兩個(gè)值相加的下一周期的曝光時(shí)間m·Tf+Δm·Tf。隨著控制周期這樣巡回幾次，Y沿著圖10所示的曲線145一直增加(示為連續(xù)，但沿曲線每一周期跳動(dòng)地增加)。最后，如果Y＝Y(jié)s＝Y(jié)sc，即如果誤差信號(hào)接近零，則在第1判別單元30檢測(cè)出Yd＝0，并將這時(shí)的曝光時(shí)間的值存儲(chǔ)并保持在曝光存儲(chǔ)單元35。這樣決定與被拍攝體的亮度對(duì)應(yīng)的設(shè)定值，能進(jìn)行最佳拍攝。
以上是求出適合被拍攝體的亮度從ALC區(qū)120中存在最佳設(shè)定值的狀況變化到STC區(qū)121的暗的狀況時(shí)的新狀況的設(shè)定值的方法。
進(jìn)一步說明變換成暗的區(qū)域的狀況的情況。
從至此所說明的內(nèi)容，不難理解求出個(gè)區(qū)中的最佳設(shè)定值的方法，因而僅闡述區(qū)對(duì)區(qū)轉(zhuǎn)移的方法。
被拍攝體的亮度從ALC區(qū)120急劇變到IRIR區(qū)122時(shí)控制必須通過ALC區(qū)120、STC區(qū)121，轉(zhuǎn)移到IRIS區(qū)122。上文已闡述從ALC區(qū)120轉(zhuǎn)移到STC區(qū)121的方法。又闡述了STC區(qū)121的控制。
這種情況下，STC區(qū)121中，由于Y＜Ys，曝光時(shí)間變長(zhǎng)，并達(dá)到最大值。圖9中的虛線140是曝光時(shí)間最大值的亮度的位置，表示從STC區(qū)121轉(zhuǎn)移到IRIS區(qū)122的邊界位置。
圖4的拍攝元件控制單元18中的最大曝光判別單元37檢測(cè)出每一周期從第1加法單元34獲得的曝光時(shí)間達(dá)到最大值(34Tf)的時(shí)間點(diǎn)，并且在該時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生控制信號(hào)。從最大曝光時(shí)間判別單元37取得圖8(f)所示的曝光時(shí)間最大值到達(dá)信號(hào)，通過信號(hào)線43將其供給圖7所示的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17中的“或”門95。該信號(hào)通過“或”門95，加在觸發(fā)器97的置位輸入S，因而在輸出Q上獲得圖8(i)所示的控制信號(hào)I。如上文所述，該信號(hào)加到光圈控制單元19，因而從發(fā)生上述到達(dá)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)開始啟動(dòng)光圈控制單元19的控制。形成圖8的F區(qū)間的控制。關(guān)于求出光圈控制單元19的最佳設(shè)定值的方法，與上文闡述的相同。
再者，被拍攝體處在暗的AGC區(qū)123時(shí)檢測(cè)出光圈值達(dá)到最大值(圖9中的虛線141的位置)的時(shí)間點(diǎn)并從該時(shí)間點(diǎn)開始使AGC增益控制單元16工作即可。圖5的光圈控制單元19中的最大光圈值判別單元58檢測(cè)出從第2加法單元54獲得的光圈值達(dá)到最大值的時(shí)間點(diǎn)。從最大光圈值判別單元58獲得圖8(g)所示的光圈最大值到達(dá)信號(hào)。通過信號(hào)線62將該信號(hào)供給圖7所示的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元17中的“或”門93。該信號(hào)通過“或”門93，加在觸發(fā)器94的置位輸入S，因而在輸出Q上得到圖8(h)所示的控制信號(hào)G。將控制信號(hào)G供給AGC增益控制單元16，因而其后變成AGC增益控制單元16的控制區(qū)。AGC增益控制單元16的控制是求出形成Y＝Y(jié)s＝Y(jié)1的最佳設(shè)定值的控制，與上文所述相同。
最后，形成完全漆黑的狀態(tài)中，由于沒有亮度信號(hào)分量值Y，所以Y＜Ys，圖6的AGC增益控制單元16中從第3加法單元72獲得的AGC增益值增加到最大值。最大增益判別單元77在AGC增益值成為最大值時(shí)在該時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生最大值到達(dá)控制信號(hào)。將來自最大增益判別單元77的最大值到達(dá)控制信號(hào)加到AGC增益值存儲(chǔ)單元75，存儲(chǔ)并保持AGC增益最大值。此狀態(tài)的設(shè)定值與切換到高靈敏度拍攝模式的控制啟動(dòng)點(diǎn)的初始設(shè)定值相同。
該狀態(tài)后，又將本裝置帶到亮的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行上述亮的趨勢(shì)的控制，就能求出最佳設(shè)定值?？傊?，本裝置從常規(guī)拍攝模式切換到高靈敏度拍攝模式時(shí)任何亮度狀況下都求出最佳設(shè)定值，并能保持該設(shè)定值，進(jìn)行拍攝。而且，在從該設(shè)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移到亮度不同的狀況時(shí)或拍攝場(chǎng)所不變而僅亮度變化時(shí)也能自動(dòng)轉(zhuǎn)移成適合該亮度的設(shè)定值。
上述實(shí)施方式中，以使用電路組件的硬件示出組成部分，但圖1的拍攝控制單元25也能用1個(gè)微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成。這時(shí)用程序表示各組件的工作。還能在內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器(ROM)預(yù)先設(shè)定初始值和亮度信號(hào)基準(zhǔn)值。
本發(fā)明除攝像機(jī)外，用于數(shù)字靜止圖像照相機(jī)那樣具有拍攝單元的裝置，也能取得與本發(fā)明相同的效果。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，設(shè)置周圍亮?xí)r用的第1拍攝模式和周圍暗時(shí)用的第2拍攝模式，其特征在于，具有控制從外部入射的光信號(hào)的光量的光圈、將來自所述光圈的光信號(hào)作為視頻信號(hào)輸出的拍攝元件、進(jìn)行來自所述拍攝元件的視頻信號(hào)的增益控制的增益控制單元、對(duì)所述增益控制單元的輸出信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理的信號(hào)處理單元、以及根據(jù)來自所述信號(hào)處理單元的視頻信號(hào)，控制所述光圈的開度和所述拍攝元件的曝光時(shí)間和所述增益控制單元的增益量的拍攝控制單元，所述拍攝控制單元在第2拍攝模式時(shí)根據(jù)來自所述信號(hào)處理單元的視頻信號(hào)，判別周圍的亮度，并根據(jù)該亮度改變所述拍攝元件的曝光時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1中所述的圖像處理裝置，其特征在于，構(gòu)成拍攝控制單元，使得在周圍亮度比規(guī)定值亮?xí)r和比規(guī)定值暗時(shí)進(jìn)行光圈的開度控制。
3.如權(quán)利要求1中所述的圖像處理裝置，其特征在于，構(gòu)成拍攝控制單元，使得在周圍亮度比規(guī)定值暗時(shí)控制增益控制單元的增益量。
4.一種圖像處理裝置，其特征在于，構(gòu)成將電子快門開通時(shí)間m·Tf(m為正數(shù)，Tf為1場(chǎng)時(shí)間)和關(guān)斷時(shí)間n·Tf(n為0～2的正數(shù))相加所得的M·Tf(＝m·Tf+n·Tf且M為1和2以上的偶數(shù))作為周期的自動(dòng)檢索控制環(huán)路，求出適合被拍攝體的亮度的對(duì)拍攝元件的曝光時(shí)間、對(duì)光圈的光圈值和對(duì)放大器的AGC增益值，加以保持并設(shè)定成最佳拍攝條件。
5.一種圖像處理裝置，通過使作為拍攝元件曝光時(shí)間的電子快門開通時(shí)間成為周期M·Tf(M為1和2以上的偶數(shù)，Tf為1場(chǎng)的時(shí)間)內(nèi)的m·Tf(m為正數(shù))時(shí)間，可作暗環(huán)境下的拍攝，其特征在于，其中為了將電子快門關(guān)斷時(shí)間取為n·Tf(n為0～2的正數(shù))時(shí)一面保持M·Tf＝m·Tf+n·Tf的關(guān)系、一面按周期M·Tf使所述曝光時(shí)間m·Tf連續(xù)變化以自動(dòng)設(shè)定最佳曝光時(shí)間，具有由將光變換成電荷的光電變換元件組成的拍攝面和積存所述光電變換元件產(chǎn)生的電荷的積存部、以及往垂直方向和水平方向傳送積存的電荷并取得圖像信號(hào)的電荷傳送元件等構(gòu)成的拍攝元件、使被拍攝體像在所述拍攝元件的拍攝面上成像用的透鏡和光圈等構(gòu)成的透鏡組件、進(jìn)行在所述電子快門開通時(shí)間m·Tf使來自所述電荷傳送元件的電荷積存在所述積存部的電子快門開通驅(qū)動(dòng)控制、在所述電子快門關(guān)斷時(shí)間n·Tf從所述積存部排出電荷的電荷排出驅(qū)動(dòng)控制、以及取出由所述電荷傳送元件的垂直傳送和水平傳送在每一所述M·Tf周期獲得的末尾1場(chǎng)的僅積存所述m·Tf時(shí)間而得到的圖像信號(hào)的驅(qū)動(dòng)控制的拍攝元件驅(qū)動(dòng)器、對(duì)因所述拍攝元件驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)而從所述拍攝元件取得的圖像信號(hào)進(jìn)行放大的放大器、對(duì)所述放大器取得的圖像信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理、并獲得亮度信號(hào)和色信號(hào)組成的視頻信號(hào)的信號(hào)處理電路、對(duì)表示在所述電子快門開通時(shí)間m·Tf進(jìn)入所述拍攝面的光量值的所述亮度信號(hào)進(jìn)行所述曝光期間的末尾1場(chǎng)時(shí)間的積分、并檢測(cè)出與被拍攝體亮度對(duì)應(yīng)的輸入光量值的亮度檢測(cè)單元、設(shè)定與亮度對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào)分量的基準(zhǔn)值的亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元、對(duì)所述亮度檢測(cè)單元獲得的亮度信號(hào)分量值和來自所述亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元的亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值進(jìn)行比較、并取得每一M·Tf周期的兩個(gè)信號(hào)的誤差信號(hào)的比較單元、以及拍攝元件控制單元，所述拍攝元件控制單元具有存儲(chǔ)每一M·Tf周期設(shè)定的電子快門開通時(shí)間m·Tf的曝光存儲(chǔ)單元、根據(jù)所述誤差信號(hào)的符號(hào)對(duì)當(dāng)前周期(M0·Tf周期)的1周期前(M-1·Tf周期)存儲(chǔ)在曝光存儲(chǔ)單元的電子快門開通時(shí)間m-1·Tf進(jìn)行加減當(dāng)前周期(M0·Tf)中根據(jù)1周期前(M-1·Tf周期)獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算而得到的曝光時(shí)間校正量Δm-1·Tf的處理、并求出下一周期(M1·Tf周期)的電子快門開通時(shí)間m1·Tf(＝m-1·Tf±Δm-1·Tf)的曝光時(shí)間運(yùn)算單元、以及將所述電子快門開通時(shí)間m1·Tf存儲(chǔ)到所述曝光存儲(chǔ)單元、并同時(shí)根據(jù)所述電子快門開通時(shí)間m1·Tf產(chǎn)生供給所述拍攝元件驅(qū)動(dòng)器的表示電子快門開通時(shí)間和表示電子快門關(guān)斷時(shí)間的第1控制信號(hào)、以及取出積存所得的1場(chǎng)的圖像信號(hào)的第2控制信號(hào)的控制信號(hào)產(chǎn)生單元，通過將根據(jù)來自所述控制信號(hào)產(chǎn)生單元的所述電子快門開通時(shí)間m·Tf產(chǎn)生的第1、第2控制信號(hào)供給所述拍攝元件驅(qū)動(dòng)器，形成M·Tf周期的反饋控制環(huán)路，而且通過使所述電子快門開通時(shí)間m·Tf變化并保持所述誤差信號(hào)為零或接近零的時(shí)間點(diǎn)的所述電子快門開通時(shí)間(曝光時(shí)間)m·Tf，取得最佳曝光條件下的視頻信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5中所述的圖像處理裝置，其特征在于，設(shè)置在常規(guī)拍攝模式通過將來自拍攝元件控制單元的電子快門開通時(shí)間固定為1Tf，從所述信號(hào)處理電路取得連續(xù)視頻信號(hào)、并且在所述高靈敏度拍攝模式時(shí)使每一M·Tf周期從所述信號(hào)處理電路取得的1場(chǎng)的視頻信號(hào)形成連續(xù)視頻信號(hào)用的存儲(chǔ)單元、選擇來自所述信號(hào)處理電路的常規(guī)拍攝模式時(shí)的活動(dòng)圖像視頻信號(hào)和來自所述存儲(chǔ)單元的高靈敏度拍攝模式時(shí)的視頻信號(hào)用的開關(guān)單元、產(chǎn)生切換所述模式的指令信號(hào)的模式切換按鈕、以及接受來自所述模式切換按鈕的指令信號(hào)，并產(chǎn)生所述開關(guān)單元進(jìn)行切換的控制信號(hào)和根據(jù)模式切換所述拍攝元件控制單元的設(shè)定的控制信號(hào)的模式信號(hào)產(chǎn)生單元。
7.如權(quán)利要求5或6中所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元具有示出與曝光時(shí)間m·Tf對(duì)應(yīng)的亮度的基準(zhǔn)的所述亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值的數(shù)據(jù)表，將所述曝光存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的電子快門開通時(shí)間m·Tf供給所述亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元，從所述數(shù)據(jù)表選擇與所述曝光時(shí)間m·Tf對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào)分量的基準(zhǔn)值，并將所選的亮度信號(hào)分量的基準(zhǔn)正值和所述亮度檢測(cè)單元獲得的所述亮度信號(hào)分量值供給所述比較單元，以取得兩個(gè)信號(hào)的誤差信號(hào)。
8.如權(quán)利要求5或6中所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述拍攝元件控制單元具有在所述曝光存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的電子快門開通時(shí)間(曝光時(shí)間)m·Tf為最大值和最小值時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)的最大曝光判別單元和最小曝光判別單元，所述放大器由AGC電路等構(gòu)成，并且設(shè)置具有每一所述M·Tf(M為最大值)周期存儲(chǔ)所述AGC電路的增益值的AGC增益值存儲(chǔ)單元和使根據(jù)從所述比較單元獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算處理而得到的AGC增益校正值ΔG按所述誤差信號(hào)的符號(hào)與在取得所述校正值的時(shí)間點(diǎn)(當(dāng)前周期)的前周期中所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G-1相加或相減從而取得下一周期的AGC增益值G1(＝G--1±ΔG)的增益運(yùn)算單元、以及在所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)所述AGC增益值G1并存儲(chǔ)每一M·Tf周期(M為最大值)的AGC增益值還同時(shí)在所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G為最小值時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)的最小增益判別單元的AGC增益控制單元、驅(qū)動(dòng)以機(jī)械方式控制輸入光量的所述光圈機(jī)構(gòu)用的光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器、具有每一所述M·Tf(M為最大值)周期存儲(chǔ)供給所述光圈機(jī)構(gòu)的光圈值的光圈值存儲(chǔ)單元和使根據(jù)從所述比較單元獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算處理而得到的光圈校正值ΔI按所述誤差信號(hào)的符號(hào)與在取得所述校正值的時(shí)間點(diǎn)(當(dāng)前周期)的前周期中所述光圈值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的光圈值I-1相加或相減從而取得下一周期的光圈值I1(＝I--1±ΔI)的光圈值運(yùn)算單元、在所述光圈值存儲(chǔ)單元除存儲(chǔ)所述光圈值I1外還存儲(chǔ)每一M·Tf(M為最大值)的光圈值并同時(shí)判別所述光圈值存儲(chǔ)單元(I)存儲(chǔ)的光圈值I為最小值或規(guī)定值時(shí)的該值而且產(chǎn)生控制信號(hào)的光圈值最小值判別單元、以及進(jìn)行亮度超過所述增益控制單元控制的范圍并達(dá)到所述拍攝元件控制單元控制的范圍的控制和所述拍攝元件控制單元的控制范圍外的明亮范圍(周期1Tf的控制)的控制的光圈值判別單元的光圈控制單元、以及由所述各控制單元中根據(jù)輸入光量在形成各存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的最大值、最小值和規(guī)定值時(shí)產(chǎn)生的控制信號(hào)，產(chǎn)生規(guī)定使所述拍攝元件控制單元或所述AGC增益控制單元或所述光圈控制單元工作的時(shí)間的控制信號(hào)的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元，通過將所述增益控制單元的所述AGC增益值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G供給所述放大器的AGC放大器，形成控制環(huán)路，并通過將所述光圈值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的光圈值I供給所述光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器以設(shè)定光圈值，形成控制環(huán)路，所述選擇信號(hào)產(chǎn)生單元根據(jù)亮度切換所述AGC增益控制單元、所述光圈控制單元、以及所述拍攝元件控制單元的工作時(shí)間，如果正在工作的某個(gè)控制單元中所述誤差信號(hào)接近零值，則由處在該控制單元的存儲(chǔ)單元保持該值，并設(shè)定成最佳拍攝條件，使亮度的整個(gè)區(qū)域獲得清楚的視頻信號(hào)。
9.如權(quán)利要求5或6中所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元具有示出與曝光時(shí)間m·Tf對(duì)應(yīng)的亮度基準(zhǔn)的所述亮度信號(hào)分量的基準(zhǔn)值的數(shù)據(jù)表，將所述曝光存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的曝光時(shí)間m·Tf供給所述亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元，從所述數(shù)據(jù)表選擇與所述曝光時(shí)間m·Tf對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值，將所選的亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值和所述亮度檢測(cè)單元獲得的所述亮度信號(hào)分量值供給所述比較單元，并取得兩個(gè)信號(hào)的誤差信號(hào)，所述拍攝元件控制單元具有在所述曝光存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的所述電子快門開通時(shí)間(曝光時(shí)間)m·Tf為最大值和最小值時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)的最大曝光判別單元和最小曝光判別單元，所述放大器由AGC電路等構(gòu)成，并且設(shè)置具有每一所述M·Tf(M為最大值)周期存儲(chǔ)所述AGC電路的增益值的AGC增益值存儲(chǔ)單元和使根據(jù)從所述比較單元獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算處理而得到的AGC增益校正值ΔG按所述誤差信號(hào)的符號(hào)與在取得所述校正值的時(shí)間點(diǎn)(當(dāng)前周期)的前周期中所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G-1相加或相減從而取得下一周期的AGC增益值G1(＝G--1±ΔG)的增益運(yùn)算單元、以及在所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)所述AGC增益值G1并存儲(chǔ)每一M·Tf周期(M為最大值)的AGC增益值還同時(shí)在所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G為最小值時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)的最小增益判別單元的AGC增益控制單元、驅(qū)動(dòng)以機(jī)械方式控制輸入光量的所述光圈機(jī)構(gòu)用的光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器、具有每一所述M·Tf(M為最大值)周期存儲(chǔ)供給所述光圈機(jī)構(gòu)的光圈值的光圈值存儲(chǔ)單元、使根據(jù)從所述比較單元獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算處理而得到的光圈校正值ΔI按所述誤差信號(hào)的符號(hào)與在取得所述校正值的時(shí)間點(diǎn)(當(dāng)前周期)的前周期中所述光圈值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的光圈值I-1相加或相減從而取得下一周期的光圈I1(＝I--1±ΔI)的光圈值運(yùn)算單元、在所述光圈值存儲(chǔ)單元除存儲(chǔ)所述光圈值I 1外還存儲(chǔ)每一M·Tf(M為最大值)的光圈值并同時(shí)判別所述光圈值存儲(chǔ)單元(I)存儲(chǔ)的光圈值I為最小值或規(guī)定值時(shí)的該值而且產(chǎn)生控制信號(hào)的光圈值最小值判別單元、以及進(jìn)行亮度超過所述增益控制單元控制的范圍并達(dá)到所述拍攝元件控制單元控制的范圍的控制和所述拍攝元件控制單元的控制范圍外的明亮范圍(周期1Tf的控制)的控制的光圈值判別單元的光圈控制單元、以及由所述各控制單元中根據(jù)輸入光量在形成各存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的最大值、最小值和規(guī)定值時(shí)產(chǎn)生的控制信號(hào)，產(chǎn)生規(guī)定使所述拍攝元件控制單元或所述AGC增益控制單元或所述光圈控制單元工作的時(shí)間的控制信號(hào)的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元；構(gòu)成通過將所述增益控制單元的所述AGC增益值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G供給所述放大器的AGC放大器，形成控制環(huán)路，并通過將所述光圈值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的光圈值I供給所述光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器以設(shè)定光圈值，形成控制環(huán)路，所述選擇信號(hào)產(chǎn)生單元根據(jù)亮度切換所述AGC增益控制單元、所述光圈控制單元、以及所述拍攝元件控制單元的工作時(shí)間，如果正在工作的某個(gè)控制單元中所述誤差信號(hào)接近零值，則由處在該控制單元的存儲(chǔ)單元保持該值，并設(shè)定成最佳拍攝條件，使亮度的整個(gè)區(qū)域獲得清楚的視頻信號(hào)。
10.如權(quán)利要求5或6中所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述拍攝元件控制單元具有所述曝光存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的曝光時(shí)間m·Tf為最大值和最小值時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)的最大曝光判別單元和最小曝光判別單元；所述放大器由AGC電路等構(gòu)成，并且設(shè)置具有每一所述M·Tf(M為最大值)周期存儲(chǔ)所述AGC電路的增益值的AGC增益值存儲(chǔ)單元、使根據(jù)從所述比較單元獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算處理而得到的AGC增益校正值ΔG按所述誤差信號(hào)的符號(hào)與在取得所述校正值的時(shí)間點(diǎn)(當(dāng)前周期)的前周期中所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G-1相加或相減從而取得下一周期的AGC增益值G1(＝G--1±ΔG)的增益運(yùn)算單元、以及在所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)所述AGC增益值G1并存儲(chǔ)每一M·Tf周期(M為最大值)的AGC增益值還同時(shí)在所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G為最小值時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)的最小增益判別單元的AGC增益控制單元、驅(qū)動(dòng)以機(jī)械方式控制輸入光量的所述光圈機(jī)構(gòu)用的光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器、具有每一所述M·Tf(M為最大值)周期存儲(chǔ)供給所述光圈機(jī)構(gòu)的光圈值的光圈值存儲(chǔ)單元、使根據(jù)從所述比較單元獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算處理而得到的光圈校正值ΔI按所述誤差信號(hào)的符號(hào)與在取得所述校正值的時(shí)間點(diǎn)(當(dāng)前周期)的前周期中所述光圈值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的光圈值I-1相加或相減從而取得下一周期的光圈I1(＝I--1±ΔI)的光圈值運(yùn)算單元和在所述光圈值存儲(chǔ)單元除存儲(chǔ)所述光圈值I1外還存儲(chǔ)每一M·Tf(M為最大值)的光圈值并同時(shí)判別所述光圈值存儲(chǔ)單元(I)存儲(chǔ)的光圈值I為最小值或規(guī)定值時(shí)的該值而且產(chǎn)生控制信號(hào)的光圈值最小值判別單元、以及進(jìn)行亮度超過所述增益控制單元控制的范圍并達(dá)到所述拍攝元件控制單元控制的范圍的控制和所述拍攝元件控制單元的控制范圍外的明亮范圍(周期1Tf的控制)的控制的光圈值判別單元的光圈控制單元、以及由所述各控制單元中根據(jù)輸入光量在形成各存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的最大值、最小值和規(guī)定值時(shí)產(chǎn)生的控制信號(hào)，產(chǎn)生規(guī)定使所述拍攝元件控制單元或所述AGC增益控制單元或所述光圈控制單元工作的時(shí)間的控制信號(hào)的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元；構(gòu)成通過將所述增益控制單元的所述AGC增益值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G供給所述放大器的AGC放大器，形成控制環(huán)路，并通過將所述光圈值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的光圈值I供給所述光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器以設(shè)定光圈值，形成控制環(huán)路，所述選擇信號(hào)產(chǎn)生單元根據(jù)亮度切換所述AGC增益控制單元、所述光圈控制單元和所述拍攝元件控制單元的工作時(shí)間，如果正在工作的某個(gè)控制單元中所述誤差信號(hào)接近零值，則由處在該控制單元的存儲(chǔ)單元保持該值，并設(shè)定成最佳拍攝條件，使亮度的整個(gè)區(qū)域獲得清楚的視頻信號(hào)；所述模式信號(hào)產(chǎn)生單元具有對(duì)所述拍攝元件控制單元將電子快門開通時(shí)間設(shè)定成最大值、對(duì)所述增益控制單元將AGC增益設(shè)定成最大值而且對(duì)所述光圈控制單元將光圈值設(shè)定成最小值用的數(shù)據(jù)表、以及對(duì)所述選擇信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生控制單元選擇啟動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生單元，并且接受所述模式切換按鈕的指令信號(hào)，在從常規(guī)拍攝模式切換到高靈敏度拍攝模式時(shí)對(duì)所述各控制單元供給所述數(shù)據(jù)表的值，同時(shí)還從所述增益控制單元啟動(dòng)控制，并收斂到最佳曝光條件。
11.如權(quán)利要求5或6中所述的圖像處理裝置，其特征在于，所述亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元具有示出與曝光時(shí)間m·Tf對(duì)應(yīng)的亮度基準(zhǔn)的所述亮度信號(hào)分量的基準(zhǔn)值的數(shù)據(jù)表，將所述曝光存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的曝光時(shí)間m·Tf供給所述亮度基準(zhǔn)設(shè)定單元，從所述數(shù)據(jù)表選擇與所述曝光時(shí)間m·Tf對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值，將所選的亮度信號(hào)分量基準(zhǔn)值和所述亮度檢測(cè)單元獲得的所述亮度信號(hào)分量值供給所述比較單元，并取得兩個(gè)信號(hào)的誤差信號(hào)，所述拍攝元件控制單元具有在所述曝光存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的所述電子快門開通時(shí)間(曝光時(shí)間)m·Tf為最大值和最小值時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)的最大曝光判別單元和最小曝光判別單元，所述放大器由AGC電路等構(gòu)成，并且設(shè)置具有每一所述M·Tf(M為最大值)周期存儲(chǔ)所述AGC電路的增益值的AGC增益值存儲(chǔ)單元、使根據(jù)從所述比較單元獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算處理而得到的AGC增益校正值ΔG按所述誤差信號(hào)的符號(hào)與在取得所述校正值的時(shí)間點(diǎn)(當(dāng)前周期)的前周期中所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G-1相加或相減從而取得下一周期的AGC增益值G1(＝G--1±ΔG)的增益運(yùn)算單元、以及在所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)所述AGC增益值G1并存儲(chǔ)每一M·Tf周期(M為最大值)的AGC增益值還同時(shí)在所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G為最小值時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)的最小增益判別單元的AGC增益控制單元、驅(qū)動(dòng)以機(jī)械方式控制輸入光量的所述光圈機(jī)構(gòu)用的光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器、具有每一所述M·Tf(M為最大值)周期存儲(chǔ)供給所述光圈機(jī)構(gòu)的光圈值的光圈值存儲(chǔ)單元、使根據(jù)從所述比較單元獲得的所述誤差信號(hào)作運(yùn)算處理而得到的光圈校正值ΔI按所述誤差信號(hào)的符號(hào)與在取得所述校正值的時(shí)間點(diǎn)(當(dāng)前周期)的前周期中所述光圈值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的光圈值I-1相加或相減從而取得下一周期的光圈值I1(＝I--1±ΔI)的光圈值運(yùn)算單元和在所述光圈值存儲(chǔ)單元除存儲(chǔ)所述光圈值I1外還存儲(chǔ)每一M·Tf(M為最大值)的光圈值并同時(shí)判別所述光圈值存儲(chǔ)單元(I)存儲(chǔ)的光圈值I為最小值或規(guī)定值時(shí)的該值而且產(chǎn)生控制信號(hào)的光圈值最小值判別單元、以及進(jìn)行亮度超過所述增益控制單元控制的范圍并達(dá)到所述拍攝元件控制單元控制的范圍的控制和所述拍攝元件控制單元的控制范圍外的明亮范圍(周期1Tf的控制)的控制的光圈值判別單元的光圈控制單元、以及由所述各控制單元中根據(jù)輸入光量在形成各存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的最大值、最小值和規(guī)定值時(shí)產(chǎn)生的控制信號(hào)，產(chǎn)生規(guī)定使所述拍攝元件控制單元或所述AGC增益控制單元或所述光圈控制單元工作的時(shí)間的控制信號(hào)的選擇信號(hào)產(chǎn)生單元，構(gòu)成通過將所述增益控制單元的所述AGC增益值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的AGC增益值G供給所述放大器的AGC放大器，形成控制環(huán)路，并通過將所述光圈值存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的光圈值I供給所述光圈機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器以設(shè)定光圈值，形成控制環(huán)路，所述選擇信號(hào)產(chǎn)生單元根據(jù)亮度切換所述AGC增益控制單元、所述光圈控制單元、以及所述拍攝元件控制單元的工作時(shí)間，如果正在工作的某個(gè)控制單元值所述誤差信號(hào)接近零值，則由處在該控制單元的存儲(chǔ)單元保持該值，并設(shè)定成最佳拍攝條件，使亮度的整個(gè)區(qū)域獲得清楚的視頻信號(hào)；所述模式信號(hào)產(chǎn)生單元具有對(duì)所述拍攝元件控制單元將電子快門開通時(shí)間設(shè)定成最大值、對(duì)所述增益控制單元將AGC增益設(shè)定成最大值而且對(duì)所述光圈控制單元將光圈值設(shè)定成最小值用的數(shù)據(jù)表、以及對(duì)所述選擇信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生控制單元選擇啟動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生單元，并且接受所述模式切換按鈕的指令信號(hào)，在從常規(guī)拍攝模式切換到高靈敏度拍攝模式時(shí)對(duì)所述各控制單元供給所述數(shù)據(jù)表的值，同時(shí)還從所述增益控制單元啟動(dòng)控制，并收斂到最佳曝光條件。
全文摘要
本發(fā)明的目的為提供在暗的環(huán)境中也自動(dòng)設(shè)定適應(yīng)當(dāng)時(shí)的照度的積存時(shí)間(曝光時(shí)間)以可能順暢地跟蹤被拍攝體的活動(dòng)的圖像處理裝置。其中具有對(duì)使來自控制外部入射的光信號(hào)的光量的光圈(2)的信號(hào)成像并輸出視頻信號(hào)的拍攝元件(6)發(fā)出的視頻信號(hào)進(jìn)行增益控制的增益控制單元(7)、對(duì)增益控制單元(7)的輸出信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理的信號(hào)處理單元(9)、以及根據(jù)來自信號(hào)處理單元(9)的視頻信號(hào)控制光圈(2)的開度和拍攝元件(6)的曝光時(shí)間以及增益控制單元的增益量的拍攝控制單元(25)，并且拍攝控制單元(25)在周圍暗時(shí)根據(jù)來自信號(hào)處理單元(9)的視頻信號(hào)判別周圍的亮度，改變拍攝元件(6)的曝光時(shí)間。
文檔編號(hào)H04N5/235GK1849817SQ200480025929
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者守屋修史, 簗瀨彩, 美濃峰男 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社