專利名稱：攝像裝置及攝像元件的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拍攝被攝物的攝像裝置，特別是涉及根據(jù)被攝物的亮度控制圖像信號電平的曝光控制。
背景技術(shù)：
在數(shù)碼相機等攝像裝置中，由CCD(Charge Coupled Device電荷耦合元件)圖像傳感器等攝像元件輸出的圖像信號，在被攝物暗時信號電平低，由其中包含的隨機噪聲或暗電流等引起的噪聲成分的影響變大，從而S/N(Signal lo Noise ratioSN比)惡化。另一方面，在被攝物亮、信號電平高時，由于受光像素或CCD移位寄存器等的飽和，圖像信號的動態(tài)范圍被控制。
因此，進行即使被攝物亮度變化，也將得到的圖像信號電平維持在合適范圍內(nèi)的自動曝光控制。該自動曝光控制一方面利用攝像元件的曝光時間的伸縮來進行。另外，也可通過處理圖像信號的圖像信號處理電路中的圖像信號的放大率(增益)的控制，調(diào)整圖像信號電平。
關(guān)于后者，在圖像信號處理電路中設(shè)置處理從攝像元件輸出的模擬圖像信號的模擬信號處理電路；和設(shè)于其后級，處理A/D變換后的圖像信號的數(shù)字信號處理電路，在這些電路中分別進行增益調(diào)整。具體是，在模擬信號處理電路中設(shè)置以可變控制增益(模擬增益)放大圖像信號的AGC(Auto Gain Control自動增益控制)電路；另一方面，在數(shù)字信號處理電路中設(shè)置對A/D變換的圖像數(shù)據(jù)乘以可變控制增益(數(shù)字增益)的DGC(Digital Gain Control數(shù)字增益控制)電路。
在圖像信號處理電路中，DGC電路輸出的圖像數(shù)據(jù)以1畫面為單位進行積分，自動曝光控制電路根據(jù)該積分結(jié)果，控制攝像元件的驅(qū)動部并伸縮曝光時間，通過調(diào)節(jié)AGC電路、DGC電路的各增益，而進行反饋控制，以使圖像信號的1畫面的平均電平成為所希望的水準。
在此，由AGC電路、DGC電路在圖像信號中乘以增益的處理連噪聲成分都放大。與此相反，曝光時間的延長對噪音增加的影響小。因此，在被攝物暗時，首先延長曝光時間，在即使曝光時間達到上限值、圖像信號電平也不足時，提高AGC電路、DGC電路的增益。另一方面，在降低圖像信號電平的情況下，降低AGC電路、DGC電路的增益，即使將這些增益設(shè)定為下限值、圖像信號電平還過高時，縮短曝光時間。
而且，如上所述，在提高圖像信號電平時，因AGC電路、DGC電路的增益上升在維持S/N的方面不利，故對這些進行優(yōu)先，以謀求延長曝光時間上的對應(yīng)。但是，在可設(shè)定的曝光時間內(nèi)，攝像裝置在運動圖像攝影中，因在對應(yīng)于垂直掃描時間V的每個規(guī)定幀周期進行攝影，故存在對應(yīng)垂直掃描時間V而確定的上限。
關(guān)于此，一旦曝光時間達到對應(yīng)某垂直掃描時間V的上限，則擴大垂直掃描時間，考慮可進一步延長曝光時間。圖5是說明該現(xiàn)有的曝光控制技術(shù)的狀態(tài)變化圖。在圖中，橫軸表示曝光控制的總增益G，向右是增益增加的方向。該總增益相當于對應(yīng)曝光時間伸縮的曝光增益和AGC電路及DGC電路各自的處理增益的積。再者，進行曝光控制的多個控制狀態(tài)在縱方向錯開配置。為了使信號電平上升到目標水準，首先實施延長曝光時間E的光圈控制P2。一旦該曝光時間E達到上限值Emax，便實施將垂直掃描時間V從標準值Vst擴大到值Vcx的擴大光圈控制P4。在擴大光圈控制P4中，曝光時間E可從由光圈控制P2設(shè)定的上限值Emax延長到對應(yīng)新的垂直掃描時間Vex的上限值Emax′。在該擴大光圈控制P4中，曝光時間E即使達到上限值Emax′，在信號電平尚不充足的情況下也進行AGC(P6)，該增益從基準值開始增加。即使進一步將AGC(P6)的增益設(shè)定為上限值，在信號電平不足的情況下也進行DGC(P8)，該增益從基準值開始增加。
在曝光控制中，被攝物越暗越需要自動曝光控制的總增益。即，在上述圖5中，左側(cè)對應(yīng)被攝物亮的一側(cè)，右側(cè)對應(yīng)被攝物暗的一側(cè)。在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，如果被攝物變暗，則在可變控制AGC電路或DGC電路的增益之前，實施擴大光圈控制P4。即，在被攝物還比較亮的階段，擴大垂直掃描時間，幀速率變低。例如，在靜止圖像的拍攝中，攝影間隔大是比較允許的，但在運動圖像攝影和預(yù)覽中，因重視圖像平滑地追隨被攝物的移動，故上述的現(xiàn)有技術(shù)成為問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問題點而進行的，其目的在于在攝像裝置中，可進行確保幀速率及S/N劣化控制達到最佳的曝光控制。
本發(fā)明涉及的攝像裝置具有拍攝被攝物并生成圖像信號的攝像元件；以規(guī)定的幀周期可反復(fù)驅(qū)動上述攝像元件的驅(qū)動部；對上述圖像信號實施規(guī)定的信號處理，并生成輸出圖像信號的信號處理部；對上述輸出圖像信號的信號電平進行反饋控制的曝光控制部；上述驅(qū)動部在對應(yīng)于上述幀周期的范圍內(nèi)伸縮曝光時間、增減曝光增益；上述信號處理部具有對上述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的處理增益的至少1個前級增益控制電路；上述曝光控制部對于對應(yīng)上述曝光增益及上述處理增益之積的上述輸出圖像信號的綜合增益，從小的一方依次設(shè)定第1到第3區(qū)間，在上述第1區(qū)間，將上述幀周期設(shè)定為標準周期，由根據(jù)上述驅(qū)動部的上述曝光增益的增減控制上述綜合增益；在上述第2區(qū)間，由至少1個上述前級增益控制電路的上述處理增益的增減控制上述綜合增益；在上述第3區(qū)間，將上述幀周期設(shè)定為比上述標準周期大的擴大周期，由根據(jù)上述驅(qū)動部的上述曝光增益的增減控制上述綜合增益。
在其他涉及本發(fā)明的攝像裝置中，上述信號處理部具有對上述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的處理增益的后級增益控制電路；上述曝光控制部在配置于上述第3區(qū)間之后的第4區(qū)間，由上述后級增益控制電路的上述處理增益的增減控制上述綜合增益。
其他涉及本發(fā)明的攝像裝置具有拍攝被攝物并生成圖像信號的攝像元件；以規(guī)定的幀周期可反復(fù)驅(qū)動上述攝像元件的驅(qū)動部；對上述圖像信號實施規(guī)定的信號處理，并生成輸出圖像信號的信號處理部；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的2個控制模式中的任何一個，反饋控制上述輸出圖像信號的信號電平的曝光控制部；和切換上述控制模式的切換機構(gòu)；上述驅(qū)動部在對應(yīng)于上述幀周期的范圍內(nèi)伸縮曝光時間、增減曝光增益；上述信號處理部具有對上述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的前級處理增益的前級增益控制電路、和對上述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的后級處理增益的后級增益控制電路；上述曝光控制部對于對應(yīng)上述曝光增益、上述前級處理增益及上述后級處理增益之積的上述輸出圖像信號的綜合增益，分別相對上述各控制模式，從小的一方依次設(shè)定第1到第4區(qū)間，在第1上述控制模式中，在其上述第1區(qū)間，將上述幀周期設(shè)定為標準周期，進行由根據(jù)上述驅(qū)動部的上述曝光增益的增減控制上述綜合增益的標準曝光時間控制；在其上述第2區(qū)間，將上述幀周期設(shè)定為比上述標準周期大的擴大周期，進行由根據(jù)上述驅(qū)動部的上述曝光增益的增減控制上述綜合增益的擴大曝光時間控制；在其上述第3區(qū)間，進行由上述前級處理增益的增減控制上述綜合增益的前級處理增益控制；在其上述第4區(qū)間，進行由上述后級處理增益的增減控制上述綜合增益的后級處理增益控制；在第2上述控制模式中，在其第1區(qū)間進行上述標準曝光時間控制；在其第2區(qū)間進行上述前級處理增益控制；在其第3區(qū)間進行上述后級處理增益控制；在其第4區(qū)間進行上述擴大曝光時間控制。
再者，其他涉及本發(fā)明的攝像裝置具有拍攝被攝物并生成圖像信號的攝像元件；以規(guī)定的幀周期可反復(fù)驅(qū)動上述攝像元件的驅(qū)動部；對上述圖像信號實施規(guī)定的信號處理，并生成輸出圖像信號的信號處理部；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的2個控制模式中的任何一個，反饋控制上述輸出圖像信號的信號電平的曝光控制部；和切換上述控制模式的切換機構(gòu)；上述驅(qū)動部在對應(yīng)于上述幀周期的范圍內(nèi)伸縮曝光時間、增減曝光增益；上述信號處理部具有對上述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的前級處理增益的前級增益控制電路、和對上述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的后級處理增益的后級增益控制電路；上述曝光控制部對于對應(yīng)上述曝光增益、上述前級處理增益及上述后級處理增益之積的上述輸出圖像信號的綜合增益，分別相對上述各控制模式，從小的一方依次設(shè)定第1到第4區(qū)間，在第1上述控制模式中，在其上述第1區(qū)間，將上述幀周期設(shè)定為標準周期，進行由根據(jù)上述驅(qū)動部的上述曝光增益的增減控制上述綜合增益的標準曝光時間控制；在其上述第2區(qū)間，將上述幀周期設(shè)定為比上述標準周期大的擴大周期，進行由根據(jù)上述驅(qū)動部的上述曝光增益的增減控制上述綜合增益的擴大曝光時間控制；在其上述第3區(qū)間，進行由上述前級處理增益的增減控制上述綜合增益的前級處理增益控制；在其上述第4區(qū)間，進行由上述后級處理增益的增減控制上述綜合增益的后級處理增益控制；在第2上述控制模式中，在其第1區(qū)間進行上述標準曝光時間控制；在其第2區(qū)間進行上述前級處理增益控制；在其第3區(qū)間進行上述擴大曝光時間控制；在其第4區(qū)間進行上述后級處理增益控制。
涉及本發(fā)明的攝像元件的控制電路具有連接到拍攝被攝物并生成圖像信號的攝像元件上，以規(guī)定的幀周期可反復(fù)驅(qū)動上述攝像元件的驅(qū)動部；連接于上述攝像元件，對上述圖像信號實施規(guī)定的信號處理，并生成輸出圖像信號的信號處理部；和反饋控制上述輸出圖像信號的信號電平的曝光控制部；上述驅(qū)動部在對應(yīng)于上述幀周期的范圍內(nèi)伸縮曝光時間、增減曝光增益；上述信號處理部具有對上述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的處理增益的至少1個前級增益控制電路；上述曝光控制部對于對應(yīng)上述曝光增益及上述處理增益之積的上述輸出圖像信號的綜合增益，從小的一方依次設(shè)定第1到第3區(qū)間，在上述第1區(qū)間，將上述幀周期設(shè)定為標準周期，由根據(jù)上述驅(qū)動部的上述曝光增益的增減控制上述綜合增益；在上述第2區(qū)間，由至少1個上述前級增益控制電路的上述處理增益的增減控制上述綜合增益；在上述第3區(qū)間，將上述幀周期設(shè)定為比上述標準周期大的擴大周期，由根據(jù)上述驅(qū)動部的上述曝光增益的增減控制上述綜合增益。
在其他涉及本發(fā)明的攝像元件的控制電路中，上述信號處理部具有對上述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的處理增益的后級增益控制電路；上述曝光控制部在配置于上述第3區(qū)間之后的第4區(qū)間，由上述后級增益控制電路的上述處理增益的增減控制上述綜合增益。
根據(jù)本發(fā)明，在被攝物變得比較暗之前，幀周期可以維持在標準周期。即，可以確保幀速率。另外，由于使幀周期為擴大周期后的曝光時間的伸縮控制承擔必要的綜合增益寬度中的一部分，故可相對減小承擔AGC和DGC的增益控制電路的增益寬度，可謀求抑制S/N劣化。


圖1是表示涉及本發(fā)明的實施方式的攝像裝置的簡要構(gòu)成的框圖。
圖2是說明第1控制模式的曝光控制的狀態(tài)變化圖。
圖3是說明第2控制模式的曝光控制的狀態(tài)變化圖。
圖4是說明第3控制模式的曝光控制的狀態(tài)變化圖。
圖5是說明現(xiàn)有的曝光控制技術(shù)的狀態(tài)變化圖。
圖中10-攝像元件，12-驅(qū)動部，14-圖像信號處理部，20-模擬信號處理電路，22-A/D轉(zhuǎn)換電路，24-數(shù)字信號處理電路，30-AGC電路，32-DGC電路，34-LPF，36-灰度系數(shù)(gamma)修正電路，38-積分電路，40-自動曝光控制電路，42-模式切換電路。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式(以下叫做實施方式)進行說明。
圖1是表示涉及本發(fā)明實施方式的攝像裝置的簡要構(gòu)成的框圖。該攝像裝置構(gòu)成為包括CCD圖像傳感器等攝像元件10、驅(qū)動攝像元件10的驅(qū)動部12以及圖像信號處理部14。
圖像信號處理部14根據(jù)由攝像元件10輸出的圖像信號，在生成亮度信號等并輸出到顯示裝置(未圖示)之外，判定曝光狀態(tài)，以控制驅(qū)動攝像元件10的驅(qū)動部12。由攝像元件10輸入到圖像信號處理部14的圖像信號被輸入到模擬信號處理電路20中。
模擬信號處理電路20具備以可變控制的處理增益(模擬增益)放大圖像信號的AGC電路30，進行自動增益控制。而且，模擬信號處理電路20對圖像信號實施采樣保持等處理。A/D轉(zhuǎn)換電路22將由模擬信號處理電路20輸出的圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，并輸出圖像數(shù)據(jù)。
數(shù)字信號處理電路24從A/D轉(zhuǎn)換電路22取入圖像數(shù)據(jù)，進行各種處理。在此，數(shù)字信號處理電路24具有DGC電路32，對圖像數(shù)據(jù)乘以處理增益(數(shù)字增益)并進行放大處理。而且，數(shù)字信號處理電路24具有低通濾波器(LPFLow Pass Filter)34。LPF34在從攝像元件10得到的圖像信號中取出亮度信號成分的同時，除去、降低波紋(moire)干擾、隨機干擾、橫向干擾這些干擾成分。DGC電路32的輸出被輸出到LPF34，在LPF34取出的亮度信號成分作為圖像數(shù)據(jù)被輸入到灰度系數(shù)修正電路36中。
灰度系數(shù)修正電路36對于來自LPF34的圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)非線性變換特性進行變換信號電平的灰度等級修正處理。
積分電路38以1畫面為單位對DGC電路32輸出的圖像數(shù)據(jù)進行積分，自動曝光控制電路40根據(jù)其積分結(jié)果伸縮控制曝光時間E。驅(qū)動部12接受自動曝光控制電路40中的曝光時間控制結(jié)果，并控制攝像元件10中的電子快門動作等的定時，實現(xiàn)目標曝光時間的攝像動作。再者，驅(qū)動部12在自動曝光控制電路40的控制下，變更垂直掃描時間。例如，垂直掃描時間V以每個水平掃描期間的脈沖HD的計數(shù)定義，通過變更設(shè)定于寄存器的該計數(shù)來改變垂直掃描時間。在此，將標準的垂直掃描時間表示為Vst、將延長擴大的垂直掃描時間表示為Vex。
再者，自動曝光控制電路40根據(jù)積分電路38的積分結(jié)果，控制對應(yīng)AGC電路30的圖像信號的處理增益(模擬增益α)、及在DGC電路32的圖像數(shù)據(jù)中所乘的處理增益(數(shù)字增益β)。自動曝光控制電路40如后所述可提供3種控制模式，模式切換電路42對自動曝光控制電路40提供模式切換信號。
模式切換電路42例如可根據(jù)利用開關(guān)切換等的用戶選擇動作而產(chǎn)生模式切換信號。
其次，說明由自動曝光控制電路40進行的曝光控制。雖然3個控制模式中的第1控制模式與用圖5進行說明的情況基本相同，但在此作進一步詳細說明。圖2是說明第1控制模式的曝光控制的狀態(tài)變化圖。在圖中，橫軸表示曝光控制的綜合增益(總增益)G，向右是增益增加的方向。該總增益G相當于曝光時間E、增益α及增益β之積。
自動曝光控制電路40根據(jù)增益來切換分別進行光圈控制P50、擴大光圈控制P52、AGC(P54)及DGC(P56)的4個曝光控制狀態(tài)。
在此，在光圈控制P50和擴大光圈控制P52之間，與不連續(xù)切換垂直掃描時間V有關(guān)，控制P50、P52相互間的狀態(tài)變化容易不穩(wěn)定。因此，為了保持其穩(wěn)定性，在控制P50、P52相互間的變化中設(shè)定滯后作用。具體是，自動曝光控制電路40在增益G的上升過程中，如果將垂直掃描時間V設(shè)定為標準值V并將曝光時間E增加到Emax(控制P50)，為了進一步提高總增益G，將垂直掃描時間V切換為擴大值Vcx，并將曝光時間E從Emax進一步增大(控制P52)。另一方面，在增益G的下降過程中，在將垂直掃描時間V設(shè)定為擴大值Vcx的狀態(tài)下，將曝光時間E減小到下限值Emin′(控制P52)。為了具有滯后作用，該下限值Emin′設(shè)定為比控制P50的上限值Emax小。曝光時間一旦達到Emin′(控制P52)，便將垂直掃描時間V切換為標準值Vst，并將曝光時間E從Emin′進一步減小(控制P50)。即，Emax、Emin′僅偏離ΔE(＝Emax-Emin′)設(shè)定，設(shè)定ΔE，以便可得到控制P50、P52相互間的狀態(tài)變化的穩(wěn)定性。
在控制P52以下的增益G的上升過程中，首先，在控制P52中將曝光時間增大到上限值Emax′，接著轉(zhuǎn)移到控制P54。在控制P54中，持續(xù)維持V＝Vex、E＝Emax′，將增益α從當前的αmin增加。一旦α達到αmax，就轉(zhuǎn)移到控制P56。在控制P56中，持續(xù)維持V＝Vex、E＝Emax′、α＝αmax，將增益β從當前的βmin增加到上限值βmax。另一方面，在下降過程中，按照控制P56、P54、P52的順序，進行上升過程的逆過程控制。從控制P52到P50的控制如上所述。
圖3是說明第2控制模式的曝光控制的狀態(tài)變化圖。在該控制模式中，在增益G的上升過程中，依次進行光圈控制P60、AGC(P62)、擴大光圈控制P64、及DGC(P66)這4個曝光控制，在下降過程中進行逆順序控制。該情況下，為了確保垂直掃描時間切換時的穩(wěn)定性，也在控制中設(shè)置滯后作用。在該控制模式中，垂直掃描時間的切換在控制P62、P64間進行，故關(guān)于這2個控制狀態(tài)間的變化設(shè)置滯后作用。
為慎重起見，進一步具體說明該第2控制模式。在上升過程中，自動曝光控制電路40首先將垂直掃描時間V設(shè)定為標準值Vst并增加曝光時間E。一旦曝光時間E達到Emax(控制P60)，則持續(xù)維持E＝Emax，將增益α從當前的αmin增加到αmax(控制P62)。一旦α達到αmax，則垂直掃描時間V被切換為Vex，將曝光時間E從Emax增加到上限值Emax′(控制P64)。一旦曝光時間E達到上限值Emax′(控制P64)，則持續(xù)維持V＝Vex、E＝Emax′、α＝αmax，將增益β從當前的βmin增加到上限值βmax(控制P66)。
另一方面，在下降過程中，從控制P66至控制P64的曝光控制、及從控制P62至控制P60的曝光控制基本上是沿上述上升過程的逆過程進行的。在從控制P64向控制P62的變化中如上所述設(shè)置滯后作用。具體是，在該變化中，在將垂直掃描時間V設(shè)定為擴大值Vex的狀態(tài)下，將曝光時間E減至Emax(控制P64)。一旦曝光時間達到Emax，則持續(xù)維持V＝Vex、E＝Emax，將增益α從當前的αmax減小到αtr(P62)。例如，αtr是根據(jù)V＝Vex、E＝Emax、α＝αtr的總增益G基本上與V＝Vex、E＝Emin′、α＝αmax的總增益G相等而進行確定的。增益α一旦達到αtr，則將垂直掃描時間V切換為標準值Vst，并持續(xù)維持E＝Emax，將增益α從αtr進一步減小(控制P62)。
圖4是說明第3控制模式的曝光控制的狀態(tài)變化圖。在該控制模式中，在增益G的上升過程中，依次進行光圈控制P70、AGC(P72)、DGC(P74)、以及擴大光圈控制P76這4個曝光控制，在下降過程中進行相反順序的控制。在該情況下，為了確保垂直掃描期間切換時的穩(wěn)定性，也在控制中設(shè)置滯后作用。在該控制模式中，垂直掃描期間的切換在控制P74、P76間進行，故關(guān)于這兩個控制狀態(tài)間的變化設(shè)置滯后作用。
為慎重起見，進一步具體說明該第3控制模式。在上升過程中，自動曝光控制電路40首先將垂直掃描時間V設(shè)定為標準值Vst并增加曝光時間E。一旦曝光時間E達到Emax(控制P70)，則持續(xù)維持E＝Emax，將增益α從當前的αmin增加到αmax(控制P72)。一旦α達到αmax，則持續(xù)維持V＝Vex、E＝Emax、α＝αmax，將增益β從當前的βmin增加到上限值βmax(控制P74)。一旦β達到βmax，則垂直掃描時間V被切換為擴大值Vex，將曝光時間E從Emax增加到上限值Emax′(控制P76)。
另一方面，在下降過程中，在將垂直掃描時間V設(shè)定為擴大值Vex的狀態(tài)下，將曝光時間E減至Emax(控制P76)。一旦曝光時間E達到Emax，則持續(xù)維持V＝Vex、E＝Emax，將增益β從當前的βmax減小到βtr(P74)。例如，βtr是根據(jù)V＝Vex、E＝Emax、β＝βtr的總增益G基本上與V＝Vex、E＝Emin′、β＝βmax的總增益G相等而進行確定的。增益β一旦達到βtr，則將垂直掃描時間V切換為標準值Vst，并持續(xù)維持E＝Emax，將增益β從βtr進一步減小(控制P74)。從控制P74到控制P70的曝光控制沿上述上升過程的逆過程進行。
應(yīng)用圖2～圖4說明的3個控制模式，如上所述地通過模式切換電路42例如由用戶選擇。第2控制模式與第1控制模式相比，在增益G高的區(qū)域垂直掃描時間被作為擴大值Vex。也就是說，在第2控制模式中，幀速率變低的增益G的范圍比第1控制模式窄，而且限于被攝物更暗的一側(cè)。同樣，第3控制模式與第2控制模式相比，幀速率變低的增益G的范圍窄，而且限于被攝物更暗的一側(cè)。這樣，第2控制模式比第1控制模式、第3控制模式比第2控制模式更加適合于幀速率優(yōu)先的攝影，3個控制模式以產(chǎn)生這些不同的方式進行選擇。
例如，在靜止圖像攝影中因確保幀速率的必要性低，故可應(yīng)用第1控制模式，可由此獲得良好的圖像質(zhì)量。另一方面，在運動圖像攝影和預(yù)覽中，最好使幀速率不下降，可采用第2或第3控制模式。例如，在被攝物的活動比較緩慢的情況下，采用第2控制模式，在被攝物的活動比較快速的情況下，可采用第3控制模式。
而且，上述構(gòu)成例如在增益G增加時，在控制AGC電路30的增益α后，控制DGC電路32的增益β，但也可以變換這些增益α、β的控制順序。另外，控制P50、控制P52相互間，控制P62、控制P64相互間，控制P74、控制P76相互間的變化在構(gòu)成上也可以不具有滯后作用。
再者，上述的構(gòu)成具有第1～第3控制模式，為可以相互切換這些的構(gòu)成，但也可以是具有上述第1控制模式及上述第2控制模式2個，可相互切換這些的構(gòu)成、和具有上述第1控制模式及上述第2控制模式2個，可相互切換這些的構(gòu)成。該情況下，例如，在靜止圖像攝影時可應(yīng)用第1控制模式、在運動圖像攝影時等可應(yīng)用第2或第3控制模式。而且，例如，在攝像裝置不具有靜止圖像攝影功能、只進行運動圖像攝影的情況下，作為第2控制模式、第3控制模式的任何1個，或可相互切換這兩者的構(gòu)成，也可以作為優(yōu)先幀速率的曝光控制。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，其特征在于，具有拍攝被攝物并生成圖像信號的攝像元件；以規(guī)定的幀周期可反復(fù)驅(qū)動所述攝像元件的驅(qū)動部；對所述圖像信號實施規(guī)定的信號處理，并生成輸出圖像信號的信號處理部；和對所述輸出圖像信號的信號電平進行反饋控制的曝光控制部；所述驅(qū)動部在對應(yīng)所述幀周期的范圍內(nèi)伸縮曝光時間、增減曝光增益；所述信號處理部具有對所述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的處理增益的至少1個前級增益控制電路；所述曝光控制部對于對應(yīng)所述曝光增益及所述處理增益之積的所述輸出圖像信號的綜合增益，從小的一方依次設(shè)定第1到第3區(qū)間；在所述第1區(qū)間，將所述幀周期設(shè)定為標準周期，由根據(jù)所述驅(qū)動部的所述曝光增益的增減控制所述綜合增益；在所述第2區(qū)間，由至少1個所述前級增益控制電路的所述處理增益的增減控制所述綜合增益；在所述第3區(qū)間，將所述幀周期設(shè)定為比所述標準周期大的擴大周期，由根據(jù)所述驅(qū)動部的所述曝光增益的增減控制所述綜合增益。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述信號處理部具有對所述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的處理增益的后級增益控制電路；所述曝光控制部在配置于所述第3區(qū)間之后的第4區(qū)間，由所述后級增益控制電路的所述處理增益的增減控制所述綜合增益。
3.一種攝像裝置，其特征在于，具有拍攝被攝物并生成圖像信號的攝像元件；以規(guī)定的幀周期可反復(fù)驅(qū)動所述攝像元件的驅(qū)動部；對所述圖像信號實施規(guī)定的信號處理，并生成輸出圖像信號的信號處理部；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的2個控制模式中的任何一個，反饋控制所述輸出圖像信號的信號電平的曝光控制部；和切換所述控制模式的切換機構(gòu)；所述驅(qū)動部在對應(yīng)于所述幀周期的范圍內(nèi)伸縮曝光時間、增減曝光增益；所述信號處理部具有對所述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的前級處理增益的前級增益控制電路；和對所述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的后級處理增益的后級增益控制電路；所述曝光控制部對于對應(yīng)所述曝光增益、所述前級處理增益及所述后級處理增益之積的所述輸出圖像信號的綜合增益，分別相對所述各控制模式，從小的一方依次設(shè)定第1到第4區(qū)間，在第1所述控制模式中，在其所述第1區(qū)間，將所述幀周期設(shè)定為標準周期，進行由根據(jù)所述驅(qū)動部的所述曝光增益的增減控制所述綜合增益的標準曝光時間控制；在其所述第2區(qū)間，將所述幀周期設(shè)定為比所述標準周期大的擴大周期，進行由根據(jù)所述驅(qū)動部的所述曝光增益的增減控制所述綜合增益的擴大曝光時間控制；在其所述第3區(qū)間，進行由所述前級處理增益的增減控制所述綜合增益的前級處理增益控制；在其所述第4區(qū)間，進行由所述后級處理增益的增減控制所述綜合增益的后級處理增益控制。在第2所述控制模式中，在其第1區(qū)間進行所述標準曝光時間控制；在其第2區(qū)間進行所述前級處理增益控制；在其第3區(qū)間進行所述后級處理增益控制；在其第4區(qū)間進行所述擴大曝光時間控制。
4.一種攝像裝置，其特征在于，具有拍攝被攝物并生成圖像信號的攝像元件；以規(guī)定的幀周期可反復(fù)驅(qū)動所述攝像元件的驅(qū)動部；對所述圖像信號實施規(guī)定的信號處理，并生成輸出圖像信號的信號處理部；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的2個控制模式中的任何一個，反饋控制所述輸出圖像信號的信號電平的曝光控制部；和切換所述控制模式的切換機構(gòu)；所述驅(qū)動部在對應(yīng)于所述幀周期的范圍內(nèi)伸縮曝光時間、增減曝光增益；所述信號處理部具有對所述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的前級處理增益的前級增益控制電路；和對所述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的后級處理增益的后級增益控制電路；所述曝光控制部對于對應(yīng)所述曝光增益、所述前級處理增益及所述后級處理增益之積的所述輸出圖像信號的綜合增益，分別相對所述各控制模式，從小的一方依次設(shè)定第1到第4區(qū)間，在第1所述控制模式中，在其所述第1區(qū)間，將所述幀周期設(shè)定為標準周期，進行由根據(jù)所述驅(qū)動部的所述曝光增益的增減控制所述綜合增益的標準曝光時間控制；在其所述第2區(qū)間，將所述幀周期設(shè)定為比所述標準周期大的擴大周期，進行由根據(jù)所述驅(qū)動部的所述曝光增益的增減控制所述綜合增益的擴大曝光時間控制；在其所述第3區(qū)間，進行由所述前級處理增益的增減控制所述綜合增益的前級處理增益控制；在其所述第4區(qū)間，進行由所述后級處理增益的增減控制所述綜合增益的后級處理增益控制。在第2所述控制模式中，在其第1區(qū)間進行所述標準曝光時間控制；在其第2區(qū)間進行所述前級處理增益控制；在其第3區(qū)間進行所述擴大曝光時間控制；在其第4區(qū)間進行所述后級處理增益控制。
5.一種攝像元件的控制電路，其特征在于，具有連接到拍攝被攝物并生成圖像信號的攝像元件上，以規(guī)定的幀周期可反復(fù)驅(qū)動所述攝像元件的驅(qū)動部；連接于所述攝像元件，對所述圖像信號實施規(guī)定的信號處理，并生成輸出圖像信號的信號處理部；和反饋控制所述輸出圖像信號的信號電平的曝光控制部；所述驅(qū)動部在對應(yīng)于所述幀周期的范圍內(nèi)伸縮曝光時間、增減曝光增益；所述信號處理部具有對所述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的處理增益的至少1個前級增益控制電路；所述曝光控制部對于對應(yīng)所述曝光增益及所述處理增益之積的所述輸出圖像信號的綜合增益，從小的一方依次設(shè)定第1到第3區(qū)間；在所述第1區(qū)間，將所述幀周期設(shè)定為標準周期，由根據(jù)所述驅(qū)動部的所述曝光增益的增減控制所述綜合增益；在所述第2區(qū)間，由至少1個所述前級增益控制電路的所述處理增益的增減控制所述綜合增益；在所述第3區(qū)間，將所述幀周期設(shè)定為比所述標準周期大的擴大周期，由根據(jù)所述驅(qū)動部的所述曝光增益的增減控制所述綜合增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像元件的控制電路，其特征在于，所述信號處理部具有對所述圖像信號乘以規(guī)定范圍內(nèi)的處理增益的后級增益控制電路；所述曝光處理部在配置于所述第3區(qū)間之后的第4區(qū)間，由所述后級增益控制電路的所述處理增益的增減控制所述綜合增益。
全文摘要
在攝像裝置的曝光控制中，曝光時間持續(xù)達到上限，若擴大垂直掃描時間并可進一步延長曝光時間，則幀速率降低的影響大。本發(fā)明提供一種攝像裝置及攝像元件的控制電路，在被攝物暗的情況下，首先將垂直掃描時間V設(shè)為標準值Vst，并將曝光時間E增加到上限值Emax(P60)，其次增加AGC電路的增益α(P62)，即使增益α達到上限值αmax，在圖像仍然暗的情況下，也將垂直掃描時間V切換到擴大值Vex，可進一步延長曝光時間E(P64)。
文檔編號H04N5/376GK1731831SQ20051008366
公開日2006年2月8日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者谷本孝司, 中井智通 申請人:三洋電機株式會社