(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データを１サンプリング期間遅延させる第１の遅延手段と、現時刻の画像データと１サンプリング期間遅延した画像データとの差分を求める１次微分手段と、この差分信号を１フィールド期間積分する差分積分手段と、前記差分信号の積分出力を１フィールド期間遅延する第２の遅延手段と、１フィールド期間遅延した前フィールド期間の差分信号の積分値と現フィールド期間の差分信号の積分値とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果から固体撮像素子の露光量を制御する露光制御信号をフィールド信号に同期して固体撮像素子駆動部に出力する露光制御手段とを備え、
前記露光制御手段は、比較手段の比較結果が前フィールド期間積分した差分信号の積分値が現フィールド期間積分した差分信号の積分値より大きくなった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御する手段を備えていることを特徴とする電子露光制御装置。
【請求項２】
固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データの高周波成分を抽出するハイパスフィルタと、抽出した高周波成分を１フィールド期間積分する高周波積分手段と、前記高周波成分の積分出力を１フィールド期間遅延する遅延手段と、１フィールド期間遅延した前フィールド期間の高周波成分の積分値と現フィールド期間の高周波成分の積分値を比較する比較手段と、この比較手段の比較結果から固体撮像素子の露光量を制御する露光制御信号をフィールド信号に同期して固体撮像素子駆動部に出力する露光制御手段とを備え、
前記露光制御手段は、比較手段の比較結果が前フィールド期間積分した高周波成分の積分値が現フィールド期間積分した高周波成分の積分値より大きくなった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御する手段を備えていることを特徴とする電子露光制御装置。
【請求項３】
現フィールド期間中の高周波成分の積分値と１フィールド期間遅延した前フィールド期間中の高周波成分の積分値との差分の絶対値を演算する演算手段と、演算された差分の絶対値と予め設定された判定基準値との大小関係を判定するノイズ判定手段とをさらに備え、
前記露光制御手段は、演算された差分の絶対値が判定基準値以下で、比較手段の比較結果が前フィールド期間積分した高周波成分の積分値が現フィールド期間積分した高周波成分の積分値より大きくなった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御する手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の電子露光制御装置。
【請求項４】
固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データを積分する積分手段と、積分出力と予め設定した暗いめ下限基準値及び明るめ上限基準値との比較から輝度を判定する輝度判定手段と、判定結果、輝度が暗いめ下側基準値以下と判定された場合は明るいめに、輝度が明るいめ上側基準値以上と判定された場合は暗いめに露光量を制御する露光制御信号を出力する輝度制御手段と、輝度制御手段からの露光制御信号と露光制御手段から露光制御信号とのいずれかを選択してフィールド信号に同期して固体素子駆動部に出力するセレクタ手段とをさらに備え、
前記セレクタ手段は、平均輝度値が暗いめ下側基準値以下あるいは明るいめ上側基準値以上の場合は輝度制御手段からの露光制御信号を選択し、それ以外は露光制御手段からの露光制御信号を選択して固体撮像素子駆動部に出力することを特徴とする請求項２記載の電子露光制御装置。
【請求項５】
現フィールド期間中の高周波成分の積分出力と１フィールド期間遅延した積分出力の差分の絶対値を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された差分の絶対値と予め設定された輝度の安定基準値とを比較することにより安定状態判定する安定状態判定手段と、固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データを積分する積分手段と、積分出力と予め設定した再制御下側基準値及び再制御上側基準値を比較することにより露光を再制御するか否かを判定する再制御判定手段と、安定状態判定手段から出力される安定判定信号と再制御判定手段から出力される再制御判定信号の論理判定に基づき露光制御を停止または続行するための露光判定信号を出力する露光判定手段と、前記露光制御手段から固体撮像素子駆動部に出力される露光制御信号を露光判定信号に基づき停止または出力するマルチプレクサとをさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の電子露光制御装置。
【請求項６】
固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データを１フィールド期間積分するフリッカ判定用積分手段と、フリッカ判定用積分手段からの積分出力を予め設定されたフリッカ下側基準値と比較することによりフリッカを判定しフリッカ判定信号を出力するフリッカ判定手段と、前記画像データをフリッカ判定信号に基づいて蓄積する画像蓄積手段とをさらに備え、
前記画像蓄積手段はフリッカ判定手段から出力されるフリッカ判定信号がフリッカ現象であることを示す信号の場合には画像の書き込みを行わずに前に書き込まれた画像データを保持することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子露光制御装置。
【請求項７】
前記フリッカ判定手段から出力されるフリッカ判定信号に基づき前記画像蓄積手段に撮像許可信号を出力する撮像許可判定手段をさらに備え、
前記撮像許可判定手段は、前記フリッカ判定信号が複数個連続して出力したことを検出することにより被写体が黒べた画像と判定し撮像許可信号を前記撮像蓄積手段に出力する請求項６記載の電子露光制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＣＣＤ（固体撮像素子）エリアセンサを用いた電子スチルカメラ及びビデオカメラの電子露光制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子スチルカメラ及びビデオカメラのアイリス制御方式として、光学系にシャッターを設けた虹彩制御方式があるが、最近では直接ＣＣＤ（固体撮像素子）に蓄積された電荷の掃き出しタイミング（電荷蓄積時間）を制御することにより、電気的に露光量を変化させる電子アイリス制御方式（電子露光制御、ＥＥ制御）の技術が開発され、この電子アイリス制御方式の技術が、特開平６−４６３０９号公報、特開平６−４６３１１号公報、特開平６−６２３２４号公報などに開示されている。
【０００３】
特開平６−４６３０９号公報によれば、固体撮像素子から出力されるデジタル輝度信号の高域成分を所定周期で積算する積算回路を設けると共に、この積算回路の出力をオートフォーカス制御に使用しようするビデオカメラが提案されている。
特開平６−４６３１１号公報によれば、固体撮像素子から出力されるデジタル輝度信号の低域成分を抽出し積算回路にて所定周期で積分しこの出力をアイリス制御に使用するビデオカメラが提案されている。
特開平６−６２３２４号公報によれば、固体撮像素子の出力が上側基準値よりも高いと電荷蓄積時間を短くし、下側基準値よりも低いと電荷蓄積時間を長くする電子アイリス制御における誤差範囲（不感帯）を電荷蓄積時間に応じて狭くできることにより、どのシャッタースピードであってもハンチングを伴うことなく制御感度を上げることができる電子アイリス制御回路が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の電子アイリス制御方式として、特開平６−４６３０９号公報、特開平６−４６３１１号公報、特開平６−６２３２４号公報に記載されているビデオカメラ、電子アイリス制御回路の意図するところは、撮像素子からの画像データの平均輝度値を算出し、その値が常に一定となるようにオートフォーカスしたり、あるいはシャッター速度を制御することにある。すなわち、これらの電子アイリス制御方式は、常に同じ明るさの画像を撮像することができる。
しかしながら、図１５の逆光風景の撮像例のように、注目する被写体に比べ太陽光などの非注目領域の光が、平均輝度値の上昇を促すので、露光量を減らす方向へ絞りぎみにシャッター速度が制御され、結果的に被写体が暗く十分なダイナミックレンジ（最大の明るさと最大の暗さのレベル差）が取れず、見づらい画像となる。
【０００５】
こういった逆光の問題を解決するため画像を数領域に分割し、人間は心理的に画像の中心に被写体が写るように撮像することが多いという前提のもとに平均輝度値算出の際に中心領域に大きな重みを、周辺領域には小さな重みを掛け、特に画像の中心にある物体に露光が合うような手法も考案されている。
しかし、白紙に文字が書かれた文章画像のように画像の大部分の輝度値が大きい場合、つまり人間が被写体を画像の中心で捉えようとする前提が成り立たない場合、逆光と同様に白紙の部分のハレーションにより絞りが絞られ暗いめの画像となり結果として文字と白紙とのダイナミックレンジが十分に取れていないボケたような画像となる。
【０００６】
本発明は以上の事情を考慮してなされたもので、本発明の第１の目的は、逆光及び文章画像を撮像した場合などにもダイナミックレンジが最大となるように露光量を調整した撮像ができる電子露光制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、逆光時及び文章画像のような被写体など、ハレーションぎみにしなければ最適な露光で撮像できない場合でも、紙面でハレーションの影響を及ぼさないで、文字のエッジ部分を最大にするように露光量を自動調整して文字が読みやすい画像を撮像できる電子露光制御装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第３の目的は、現フィールド期間の高周波成分の積分値と前フィールド期間の高周波成分の積分値との差分の絶対値を比較して高周波成分が最大となる露光量を設定する際に、差分の絶対値が一定値を超える場合は露光制御を行わない判定基準値を設定することにより、ノイズ及びフリッカによるハンチングを防ぎつつ、適正な露光量を設定することができる電子露光制御装置を提供することにある。
【０００９】
【００１０】
本発明の第４の目的は、撮像画像の輝度の上側基準値の範囲を予め設定し、上側基準値と、下側基準値の比較判定の結果により露光制御をする手段を備え、極度の白べた画像、黒べた画像が撮像されることを防ぐ電子露光制御装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の第５の目的は、撮像画像の平均輝度値の上限閾値と下限閾値の範囲を予め設定し、上限閾値と下限閾値の範囲を越えた場合に露光制御を行う手段を備え、撮像対象の変化に対し最適な露光で撮像することができる電子露光制御装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の第６の目的は、フリッカを判定する手段と、前フィールドの画像を蓄積する手段を備え、フリッカが発生した際には予め蓄積した前フィールドの画像に切り替えて出力することによりフリッカによる撮像ミスを防ぐことができる電子露光制御装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の第７の目的は、フリッカによる黒べた画像か露光量不足の黒べた画像かを判定することより、フリッカによる撮像ミスを防ぎながら被写体の明暗によらず最適の露光量に調整した画像が得られる電子露光制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データを１サンプリング期間遅延させる第１の遅延手段と、現時刻の画像データと１サンプリング期間遅延した画像データとの差分を求める１次微分手段と、この差分信号を１フィールド期間積分する差分積分手段と、前記差分信号の積分出力を１フィールド期間遅延する第２の遅延手段と、１フィールド期間遅延した前フィールド期間の差分信号の積分値と現フィールド期間の差分信号の積分値とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果から固体撮像素子の露光量を制御する露光制御信号をフィールド信号に同期して固体撮像素子駆動部に出力する露光制御手段とを備え、
前記露光制御手段は、比較手段の比較結果が前フィールド期間積分した差分信号の積分値が現フィールド期間積分した差分信号の積分値より大きくなった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御する手段を備えていることを特徴とする電子露光制御装置である。
【００１６】
他の発明は、固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データの高周波成分を抽出するハイパスフィルタと、抽出した高周波成分を１フィールド期間積分する高周波積分手段と、前記高周波成分の積分出力を１フィールド期間遅延する遅延手段と、１フィールド期間遅延した前フィールド期間の高周波成分の積分値と現フィールド期間の高周波成分の積分値を比較する比較手段と、この比較手段の比較結果から固体撮像素子の露光量を制御する露光制御信号をフィールド信号に同期して固体撮像素子駆動部に出力する露光制御手段とを備え、
前記露光制御手段は、比較手段の比較結果が前フィールド期間積分した高周波成分の積分値が現フィールド期間積分した高周波成分の積分値より大きくなった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御する手段を備えていることを特徴とする電子露光制御装置である。
【００１７】
現フィールド期間中の高周波成分の積分値と１フィールド期間遅延した前フィールド期間中の高周波成分の積分値との差分の絶対値を演算する演算手段と、演算された差分の絶対値と予め設定された判定基準値との大小関係を判定するノイズ判定手段とをさらに備え、前記露光制御手段は、演算された差分の絶対値が判定基準値以下で、比較手段の比較結果が前フィールド期間積分した高周波成分の積分値が現フィールド期間積分した高周波成分の積分値より大きくなった場合、現時点の固体撮像素子の露光時間の制御を逆相方向に制御する手段を備えた構成にするのが好ましい。
【００１８】
【００１９】
固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データを積分する積分手段と、積分出力と予め設定した暗いめ下限基準値及び明るめ上限基準値との比較から輝度を判定する輝度判定手段と、判定結果、輝度が暗いめ下側基準値以下と判定された場合は明るいめに、輝度が明るいめ上側基準値以上と判定された場合は暗いめに露光量を制御する露光制御信号を出力する輝度制御手段と、輝度制御手段からの露光制御信号と露光制御手段から露光制御信号を選択してフィールド信号に同期して固体素子駆動部に出力するセレクタ手段とをさらに備え、
前記セレクタ手段は、平均輝度値が暗いめ下側基準値以下あるいは明るいめ上側基準値以上の場合は輝度制御手段からの露光制御信号を選択し、それ以外は露光制御手段からの露光制御信号を選択して固体撮像素子駆動部に出力するよう構成することが好ましい。
【００２０】
現フィールド期間中の高周波成分の積分出力と１フィールド期間遅延した積分出力の差分の絶対値を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された差分の絶対値と予め設定された輝度の安定基準値とを比較することにより安定状態判定する安定状態判定手段と、固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データを積分する積分手段と、積分出力と予め設定した再制御下側基準値及び再制御上側基準値を比較することにより露光を再制御するか否かを判定する再制御判定手段と、安定状態判定手段から出力される安定判定信号と再制御判定手段から出力される再制御判定信号の論理判定に基づき露光制御を停止または続行するための露光判定信号を出力する露光判定手段と、前記露光制御手段から固体撮像素子駆動部に出力される露光制御信号を露光判定信号に基づき停止または出力するマルチプレクサとをさらに備えた構成にすることが好ましい。
【００２１】
【００２２】
固体撮像素子から出力される撮像信号をＡ／Ｄ変換して得られる画像データを１フィールド期間積分するフリッカ判定用積分手段と、フリッカ判定用積分手段からの積分出力を予め設定されたフリッカ下側基準値と比較することによりフリッカを判定しフリッカ判定信号を出力するフリッカ判定手段と、前記画像データをフリッカ判定信号に基づいて蓄積する画像蓄積手段とをさらに備え、
前記画像蓄積手段はフリッカ判定手段から出力されるフリッカ判定信号がフリッカ現象であることを示す信号の場合には画像の書き込みを行わずに前に書き込まれた画像データを保持するよう構成することが好ましい。
【００２３】
前記フリッカ判定手段から出力されるフリッカ判定信号に基づき前記画像蓄積手段に撮像許可信号を出力する撮像許可判定手段をさらに備え、
前記撮像許可判定手段は、前記フリッカ判定信号が複数個連続して出力したことを検出することにより被写体が黒べた画像と判定し撮像許可信号を前記撮像蓄積手段に出力するよう構成することが好ましい。
【００２４】
なお、本発明において、固体撮像素子はＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）が、固体撮像素子駆動部、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）としては、ＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）を用いるのが好適である。
第１の遅延手段、１次微分手段、差分積分手段、第２の遅延手段、比較手段、露光制御手段、高周波積分手段、演算手段、ノイズ判定手段、係数設定手段、減算手段、輝度判定手段、輝度制御手段、セレクタ手段、安定状態判定手段、再制御判定手段、露光設定手段、インターフェイス手段、フリッカ判定手段、撮像蓄積手段、撮像許可判定手段、マルチプレクサとしては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、シフトレジスタ、カウンタなどからなるマイクロコンピュータ、ＬＳＩで構成される。
また、ホストコンピュータとしては、パーソナルコンピュータが用いられる。
【００２５】
【作用】
本発明の請求項１の構成によれば、例えば、逆光時及び文章画像のような被写体は、ハレーションぎみにしなければ最適な露光で撮像できない場合でも、露光制御手段が、前フィールド期間積分した差分信号の積分値が現フィールド期間積分した差分信号の積分値より大きい場合、現時点の固体撮像素子の露光時間が長くする方向の制御ならば短くする方向へ、短くする方向の制御ならば長くする方向へと変化させるための露光制御信号が出力されるので、撮像信号（画像信号）のダイナミックレンジ（最大の明るさと最大の暗さのレベル差）が最大になるように露光時間を制御することができ、逆光や文章画像でも、メリハリのある撮像が可能となる。
【００２６】
本発明の請求項２の構成によれば、例えば、逆光時及び文章画像のような被写体は、ハレーションぎみにしなければ最適な露光で撮像できない場合でも、露光制御手段は、前フィールド期間積分した高周波成分の積分値が現フィールド期間積分した高周波成分の積分値より大きい場合、現時点の固体撮像素子の露光時間を長くする方向の制御ならば短くする方向へ、短くする方向の制御ならば長くする方向へと変化させるための露光制御信号が出力されるので、画像の高周波成分、紙面でのハレーションはエッジ量に影響を及ぼさず、文字のエッジ部分を最大にするような露光量調整が行われ文字が読みやすい画像となる。
【００２７】
本発明の請求項３の構成によれば、現フィールド期間の高周波成分の積分値と前フィールド期間の高周波成分の積分値との差分の絶対値を比較して高周波成分が最大となる露光量を設定する際に、差分の絶対値が所定値以下の場合は露光制御を行わない判定基準値を設定することにより、ノイズ及びフリッカによるハンチングを防ぎつつ、高周波成分が最大となる露光量を設定することができる。  例えば、高周波成分が最大となる露光量を探索する手法として、全ての設定可能な露光量に対する高周波成分の積分値を算出し、積分値が最大値となる露光量を求める、いわば総当たりで最大値を求める方法と、最大値探索を開始した時刻の露光量から少しだけ露光量を変化させ各々の高周波成分の積分値を比較し、積分量の大きい方へと露光絞りを制御し続け最大を推定する方法（最大値探索法）がある。前者の方法は最大値探索中に大きく露光量が変化するのでフリッキング（フリッカ）がひどくビデオカメラへの応用はできない。後者の方法は極大値を確実に求めることができるなら、露光量の変化は必要最小にとどめることができる。しかし、露光量と高周波成分の関係にノイズが乗るので正確な最大値探索はできない。
従って、請求項３の構成では、前フィールドでの高周波成分の積分値と現在の高周波成分の積分量の差分評価に判定基準値を設定し、判定基準値を超えるならその差分は外来ノイズなどによるものと判断し無視し、露光制御は現時点の方向を保持することで外来ノイズに強い露光量制御を行うことができる。
【００２８】
【００２９】
本発明の請求項４の構成によれば、画像の輝度値平均の明るいめ上側基準値、暗いめ下側基準値を設定し、輝度平均値が暗いめ下側基準値を下回った場合あるいは明るいめ上側基準値を上回った場合、強制的に露光制御手段からの露光制御信号により露光を修正することにより、極度の白べた画像、黒べた画像が撮像されることを防ぐことができる。
【００３０】
本発明の請求項５の構成によれば、画像の輝度の平均と撮像画像の輝度が予め設定された輝度の安定基準値とを比較することにより安定状態を判定し露光制御を停止することでハンチングを防ぐ。また、また予め設定した再制御下側基準値及び再制御上側基準値を比較することにより、撮像対象の変化により再度露光量調整が必要な場合、最適な露光を再制御することができる。
【００３１】
【００３２】
本発明の請求項６の構成によれば、フリッカを判定する手段と、前フィールドの画像を蓄積する手段を備え、フリッカが発生した際には予め蓄積した前フィールドの画像に切り替えて出力することによりフリッカによる撮像ミスを防ぐことができる。
例えば、ＮＴＳＣ方式のＣＣＤ駆動の場合、５０Ｈｚの蛍光灯により照明された環境ではＣＣＤからの出力にフィールド単位で約２０Ｈｚのフリッカが生じるが、フリッカ現象による極度の黒べた画像は破棄し、予め蓄積した前フィールドの画像に切り替えて出力するのでフリッカの影響の少ない映像を撮像することができる。
【００３３】
本発明の請求項７の構成によれば、フリッカ判定信号が複数個連続して出力したことを検出することによりフリッカによる黒べた画像か露光量不足の黒べた画像かを判定することができる。フリッカによる撮像ミスを防ぎながら被写体の明暗によらず最適の露光量に調整した画像が得られる。
【００３４】
【実施例】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳述する。なお、これによって、本発明は限定されるものでない。本発明の電子露光制御装置は、主としてＣＣＤカメラ、電子スチルカメラ等のＣＣＤ露光制御に用いられる。
図１は本発明の電子露光制御装置をホストコンピュータに接続したＣＣＤカメラに適用した一実施例を示す概観図である。図１において、１はＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ：固体撮像素子）と光学レンズが実装されているＣＣＤカメラである。２は本発明の電子露光制御装置を内蔵したＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃａｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ）カードであり、ＣＣＤカメラ１から出力される撮像信号を処理する画像処理部３０と本発明の露光制御部２０から構成される（図２、参照）。３はＣＣＤカメラ１とＰＣＭＣＩＡカード２間の各種信号を接続するための信号ケーブルである。４はＰＣＭＣＩＡカード２で処理された画像信号をイメージ情報として取り込みイメージ情報の編集、保存、交換など各種処理を実行するホストコンピュータ（パーソナルコンピュータ）であり、４ａはホストコンピュータ４の本体に設けたＰＣＭＣＩＡカード２用のカードスロットである。
【００３５】
図２は本発明の電子露光制御装置をＣＣＤカメラ制御部に適用した基本構成を示すブロック図である。図２において、光学レンズ１０で収光された光（撮像）が、ＣＣＤ１１にて電気信号の撮像信号（アナログ画像信号）に変換され、さらにＡＧＣ回路（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ：自動増幅制御回路）１２にて、適当にバイアスカット、ゲインコントロールが施され、８ビット構成のＡ／Ｄ変換器１３にて８ビット精度（０〜２５５階調）のデジタルデータＩＤ（デジタル画像信号）に変換され、以降、画像処理部３０（カメラ画像処理手段）へと送られる。
【００３６】
ここで、１４はＣＣＤ１１を駆動するための基本クロック信号ＣＬＫを発信する原発信器であり、１５は原発信器１４からの基本クロック信号を受け、ＣＣＤ駆動信号（掃き出しパルス信号）とともに水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ（フィールド信号）などの同期信号を生成して、ＣＣＤ１１を駆動するＣＣＤ駆動部（固体撮像素子駆動部）である。ＣＣＤ駆動部１５は露光制御部（アイリスコントロール部）２０から出力する二つの露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）に基づきＣＣＤ駆動信号のタイミングを制御することにより露光制御する。
ＡＧＣ回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、原発信器１４、ＣＣＤ駆動部１５、としては、ＨＩＣ（ハイブリッドＩＣ）、専用ＩＣで構成されている。
露光制御部２０、画像処理部３０としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、シフトレジスタ、カウンタなどからなるマイクロコンピュータ、ＬＳＩで構成されている。
【００３７】
図３は本発明の実施例１である露光制御部の構成を示すブロック図である。図３において、図２に示すＡ／Ｄ変換器１３から出力されるデジタルデータ（画像データ）ＩＤが第１の遅延手段１０１に入力される。
第１の遅延手段１０１はこの画像データを１画素分サンプリングして遅延する。次に、一次微分手段１０２は、現時刻の１画素サンプリング期間の画像データと、第１の遅延手段１０１で遅延したサンプリングした画像データの差分の絶対値を計算する。
さらに、一次微分手段１０２の出力信号を積分器（差分積分手段）１０３で１垂直同期時間（１フィールド期間）積分し、この積分信号を第２の遅延手段１０４と比較手段１０５に出力する。この第２の遅延手段１０４は積分信号を１フィールド期間遅延してから比較手段１０５に出力する。ここで、ＶＤは垂直同期信号である。
【００３８】
次に、比較手段１０５は、１フィールド期間遅延した積分信号の積分値と遅延しない積分信号の積分値を比較する。
比較手段１０５において、例えば、１フィールド期間遅延した積分値の方が遅延なしの積分値より大きい場合、露光制御手段１０６にＨｉｇｈレベル（ＴＴＬレベル）の制御信号を出力し、ＣＣＤ駆動部１５に対する露光制御の逆転を知らせる。つまり、露光制御が間違ってるがゆえに積分値が減少していると考える。
【００３９】
逆に遅延していない積分値の方が大きければ制御方向が正しいと判断し、Ｌｏｗレベル（ＴＴＬレベル）の制御信号を出力することで現状の露光制御を続行させる。
露光制御手段１０６では、装置に電源が供給された場合、あるいはリセット信号が入力された場合、ＣＣＤ駆動部１５はＣＣＤ１１の掃き出しパルス信号のタイミングを最小（すなわち図２に示すＣＣＤ駆動部１５からＣＣＤ１１に送られるパルス信号のパルスの信号幅を最小）に、つまりもっとも露光時間が短い状態へとＣＣＤ駆動信号を初期設定するので、掃き出しパルス信号の信号幅を長くする方向（すなわちパルス信号のパルスの信号幅を最小幅から長くする方向）、つまり露光時間を長くするように露光制御を始める。
【００４０】
露光制御手段１０６は、ＥＥＮＲ、ＥＥＵＤという２つの露光制御信号のロジックでＣＣＤ駆動部１５とインターフェイスし、ＣＣＤ駆動部１５はＣＣＤ１１の掃き出しパルス信号のタイミングを制御することによってシャッター速度／露光時間を制御している。
露光制御手段１０６は、シャッター速度を速くし暗いめの絞りに設定する場合、（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，Ｌ）を、シャッター速度を遅くし明るいめの絞りに設定する場合は（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｌ，Ｈ）を、シャッター速度を固定にする場合は（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，Ｈ）（ここではＨ，ＬはＴＴＬレベル信号を指す）を１フィールド期間ごとに変化させて出力する。
リセット動作後は、比較手段１０５から出力される出力信号に基づき垂直同期信号ＶＤの立ち上がりエッジに同期して露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を反転、あるいは保持しＣＣＤ駆動部１５に対して出力する。
【００４１】
ＣＣＤ駆動部１５では、ＣＣＤ１１の駆動信号である掃き出しパルス信号などを、原発信器１４の基本クロック信号より生成しＣＣＤ１１を駆動している。
掃き出しパルス信号のタイミング制御は１フィールド期間単位で変更されて出力される露光時間制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を積算し、どちらの信号が長く出力されているかで次の１フィールド期間におけるシャッター速度の変更を１段階行う。
ＣＣＤ駆動部１５では、この露光時間制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）にてシャッター速度を１／６１〜１／１０９８９０（ｓ）まで対数的に約７０段階変化させることができるが、１フィールド期間では１段階ずつ変化させている。
【００４２】
従って、露光制御部を実施例１の構成にすれば、例えば、逆光時及び文章画像のような撮像対象物は、ハレーションぎみにしなければ最適な露光で撮像出来ない場合でも、画像データの一次微分の１フィールド積分値、すなわち撮像信号（画像信号）のダイナミックレンジ（最大の明るさと最大の暗さのレベル差）が最大になるような露光時間を制御することにより逆光や文章画像でも、メリハリのある撮像が可能となる。
【００４３】
図４は本発明の露光制御部をＣＣＤカメラ制御部に適用した応用構成を示すブロック図である。図４において、光学レンズ１０、ＣＣＤ１１、ＡＧＣ回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、原発信器１４、ＣＣＤ駆動部１５の構成と機能については、図２と同じ機能であるので説明を省略する。
露光制御部２０は以下に示す実施例によって構成する手段およびその機能が異なる。
図４に示すように、露光制御部２０に接続されるＨＰＦ２１（ハイ・パス・フィルタ）、積分器２２（高周波積分手段）、積分器２３、露光設定手段２４、インターフェイス手段２５、フリッカ判定手段２６、ホストコンピュータ４の構成とその機能については、以下に示す実施例２〜９で説明する。
【００４４】
図５は本発明の実施例２である露光制御部の構成を示すブロック図である。図５において、図４に示すＡ／Ｄ変換器１３から出力される画像データＩＤはＨＰＦ２１にて高周波成分が抽出され、積分器２２にて１フィールド期間積分される。
図４に示す積分器２２から出力される積分信号は遅延手段２０１に入力される。
次いで、遅延手段２０１は積分器２２から出力される積分信号を１フィールド期間遅延する。比較手段２０２は遅延した積分信号と遅延なしの積分信号の積分値を比較し、遅延を受けた積分値の方が遅延なしの積分値より大きい場合、露光制御手段２０３にレベルＨを出力し、制御方向の逆転を知らせる。
つまり、制御方向が間違っているがゆえに積分値が減少していると考える。逆に遅延していない積分値の方が大きければ制御方向が正しいと判断し、レベルＬを出力することで露光制御を続行するよう、露光制御手段２０３は、露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）でＣＣＤ駆動部１５を制御する。
【００４５】
従って、露光制御部を実施例２の構成にすれば、例えば、逆光時及び文章画像のような、ハレーションぎみにしなければ撮像対象物が最適露光で撮像出来ない場合でも、画像の高周波成分、すなわち本実施例では一定閾値以上のエッジを検出し、１フィールド期間積分しそれを最大にするような露光制御を行うと、紙面でのハレーションはエッジ量に影響を及ぼさず、文字のエッジ部分を最大にするよう露光量を調整するので文字が読みやすい条件となる。
【００４６】
図６は本発明の実施例３である露光制御部の構成を示すブロック図である。図６において、図４に示すＡ／Ｄ変換器１３から出力される画像データＩＤはＨＰＦ２１にて高周波成分が抽出され、積分器２２（高周波積分手段）にて１フィールド期間積分される。
図４に示す積分器２２から出力される積分信号は遅延手段３０１に入力される。次いで、遅延手段３０１は積分器２２から出力される積分信号を１フィールド期間遅延させる。比較手段３０２は遅延した積分信号の積分値と遅延なしの積分信号の積分値を比較し、遅延を受けた積分値の方が遅延なしの積分値より大きい場合、マスクロジック３０５（露光判定手段）にレベルＨを出力し制御方向の逆転を知らせ、逆に遅延していない積分値の方が大きければ制御方向が正しいと判断しレベルＬを出力する。
【００４７】
一方、演算手段３０３にて、遅延手段３０１からの出力と遅延なしの信号と差分をとりその絶対値を計算し、その出力はノイズ判定手段３０４に入力される。ノイズ判定手段３０４では、入力が７００（予め実験的に設定した定数である判定基準値）を越えれば外来ノイズの影響が出ていると判断してレベルＨ（１）を出力し、以下ならばノイズの影響を受けていないと判断してレベルＬ（０）をマスクロジック３０５に出力する。マスクロジック３０５ではノイズ判定手段３０４からの出力がレベルＬの時のみ比較手段３０２から出力された信号を露光制御手段３０６に出力し、レベルＨの時は常にレベルＬを出力する。すなわち、外来ノイズの影響により露光制御が狂うのを防止するために、マスクロジックにＨが入力されると判断を無視するようにＬ（現状維持）を出力する。
【００４８】
従って、露光制御部を実施例３の構成にすれば、外来ノイズに影響されない最大値探索手法を提案することができる。すなわち、前フィールドでの高周波成分の積分値と現在の高周波成分の積分量の差分評価に一定の判定基準値を設定し、判定基準値を超えればその差分は外来ノイズなどによるものと判断して無視し、絞り方向（明るいめにしているのか、暗いめにしているのか）は現在の方向を保持することでノイズに強い露光量調整を行うことができる。
【００４９】
図７は本発明の実施例４である露光制御部の構成を示すブロック図である。図７において、図４に示すＡ／Ｄ変換器１３から出力される画像データＩＤはＨＰＦ２１にて高周波成分が抽出され、積分器２２にて１フィールド期間積分される。
積分器２２から出力される積分信号が遅延手段４０１に入力される。
次いで、遅延手段４０１は積分器２２の出力をフィールド係数設定手段４０２（係数設定手段）により設定されたフィールド期間分だけ遅延する。次いで、比較手段４０３は積分器２２からの積分信号の積分値と遅延した積分信号の積分値を比較し、遅延を受けた積分値の方が遅延なしの積分値より大きい場合、マスクロジック４０４にレベルＨを出力し、制御方向の逆転をさせ、逆に遅延していない積分値の方が大きければ制御方向が正しいと判断しレベルＬを出力する。
【００５０】
一方、フィールド係数設定手段４０２では、演算手段４０７から出力される、遅延なしの積分信号の積分値と遅延を受けた積分信号の積分値との差分絶対値（すなわち現フィールド期間の信号の積分値と前フィールド期間の信号の積分値の差分絶対値）の出力から次式（１）の計算を行いフィールド係数ｆｋを求める。
ｆｋ＝ｋ・｜ｅｍａｘ−ｅｄｍａｘ｜／ｐｉｘｅｌ‥‥（１）
上記式中、定数ｋは最大値探索の速度及びノイズ感度を決定するファクターである。ｅｍａｘは現フィールド期間の信号の積分値、ｅｄｍａｘは前フィールド期間の信号の積分値、ｐｉｘｅｌはＣＣＤの有効画素数である。本実施例ではＣＣＤの有効画素から６４０×４８０画素を切りだし１フィールド期間と設定しているのでｐｉｘｅｌ＝３０７，２００、ｋ＝０．００１と設定している。
【００５１】
ここで求められたフィールド係数ｆｋは遅延手段４０１に入力される、一方、減算手段４０５に入力され、垂直同期信号に同期して１づつ減算される。減算手段４０５では値が負になったらマスクロジック４０４にレベルＨを、それ以外はレベルＬを出力する。マスクロジック４０４では減算手段４０５からレベルＨの信号が出力されている時は比較手段４０３の出力をそのまま出力し、それ以外はレベルＬを露光制御手段４０６に出力する。
なお、演算手段４０７、ノイズ判定手段４０８の機能としては、図６に示す演算手段３０３、ノイズ判定手段３０４の機能と同じであるので説明を省略する。
【００５２】
図８は露光量と高周波成分の関係を示すグラフである。図８（ａ）に示すように、露光量に対する高周波成分の最大値が、ただ１つの極値を持つような単純な関係ではなく、図８（ｂ）のような偽の極大点を持つような複雑な場合もある。
従って、露光制御部を実施例４の構成にすれば、前フィールドと現フィールドの高周波成分の積分値の差分が大きい場合、まだ極大点には遠いということで荒いフィールド間隔で絞り制御を行い、逆に差分が小さければ現時点が極大点付近であるという特徴から制御点を細かくし、確実に極大点を求めることができる。さらに極大点から遠い部分では制御点が荒いのでノイズに強く極大点を探索することができる最大値探索法が得られる。
【００５３】
図９は本発明の実施例５である露光制御部の構成を示すブロック図である。また、また、図９は、図４及び図７に示す露光制御部の構成に、輝度判定手段５０１（比較手段）、輝度制御手段５０２（保護露光手段）、セレクタ手段５０３をさらに備えた構成にしている。
図９において、図４の積分器２３から出力される積分信号が輝度判定手段５０１に入力される。図７に示す露光制御手段４０６から出力される露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）がセレクタ手段５０３に入力される。
一方、輝度判定手段５０１は図４の積分器２３から出力される積分信号を、予め設定された輝度の明るいめ上側基準値２００、暗いめ下側基準値７０と比較判定する。判定結果を輝度制御手段５０２に入力する。輝度制御手段５０２は輝度判定手段５０１の判定結果に基づき、露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を生成してセレクタ手段５０３に出力する。
【００５４】
輝度制御手段５０２は、判定結果が明るいめ上側基準値を上回る場合、露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，Ｌ）に出力し暗いめに設定する。暗いめ下側基準値を下回る場合は、露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｌ，Ｈ）を出力し明るいめに設定する。
セレクタ手段５０３は、輝度制御手段５０２より前記露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を受けた場合は、この露光制御信号を選択して出力し、それ以外は露光制御手段４０６から出力される露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）をそのまま出力する。セレクタ手段５０３からＣＣＤ駆動部１５へ露光制御信号を出力する。
【００５５】
従って、露光制御部を実施例５の構成にすれば、画像の輝度値平均の明るいめ上側基準値、暗いめ下側基準値を設定し、輝度平均値が下側基準値を下回った場合あるいは上側基準値を上回った場合、強制的に露光を制御する露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｌ，Ｈ）、または（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，Ｌ）を出力することにより、極度の白飛び画像、黒べた画像が撮像されることを防ぐ。
【００５６】
図１０は本発明の実施例６である露光制御部の構成を示すブロック図である。また、図１０は、図４及び図７に示す露光制御部の構成に、再度制御判定手段６０１、安定状態判定手段６０２、マスクロジック６０３（露光判定手段）、マルチプレクサ６０４をさらに備えた構成にしている。
図１０において、図４の積分器２３から出力される積分信号が再度制御判定手段６０１に入力される。図７で示す演算手段４０７から出力される演算信号が安定状態判定手段６０２に入力される。図７に示す露光制御手段４０６から出力される露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）がマルチプレクサ６０４に入力される。
【００５７】
安定状態判定手段６０２では図７に示す演算手段４０７からの出力信号ＳＤと予め設定された安定基準値８０を比較し、安定基準値８０を下回る場合は安定状態であると判定し、マスクロシック６０３にレベルＨを出力し、それ以外はレベルＬを出力する。
再制御判定手段６０１では図４に示す積分器２３からの積分信号と、予め設定された再制御上側基準値２１０、再制御下側基準値１００を比較し、再制御上側基準値２１０を上回る場合、あるいは再制御下側基準値１００を下回る場合、マスクロジック６０３にレベルＨを出力し、それ以外はレベルＬを出力する。
【００５８】
マスクロジック６０３では、再度制御判定手段６０１からの出力と安定状態判定手段６０２の出力から図１１の真理値表に示すような出力信号を出力する。また、図１１は実施例６における判定制御手段の制御信号の真理値表である。
マルチプレクサ６０４ではマスクロジック６０３からの制御信号がＬの場合、画像の平均輝度値が安定状態であると判断し、露光制御を停止するため露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｈ，Ｈ）を出力し、それ以外は図７の露光制御手段４０６からの露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）をそのまま出力する。
【００５９】
従って、露光制御部を実施例６の構成にすれば、実施例２〜５の手法にて露光量調整を行い、露光量を変化させてもあまり画像の平均輝度値に変化がない場合は安定状態であると判断し、露光制御を停止することでハンチングを防ぐ。
また、停止後に撮像対象の変化により再度露光量調整が必要な場合でも撮像画像の平均輝度値が予め設定された上限閾値及び下限閾値で定められる一定の範囲を越えた場合、再び露光制御を行うことで、ＣＣＤカメラを移動させた場合のように新たに被写体が変化した場合でも滑らかで最適な露光量調整を行うことができる。
【００６０】
次に、本発明の実施例７である露光制御部の構成について、図４に示す露光制御部のブロック図と、図１２に示すタイムチャートを用いて説明する。図４に示すように、露光制御部に接続されている露光設定手段２４がインターフェイス手段２５を介しせてホストコンピュータ４にインターフェスされている。
露光設定手段２４は、明るいめ設定レジスタｗｆｆ、暗いめ設定レジスタｂｆｆを備えている。
【００６１】
図１２は実施例７における露光設定手段のタイミング関係を示すタイムチャートである。図１２（ａ）は明るいめ設定時のタイムチャートであり、図１２（ｂ）は暗いめ設定時のタイムチャートである。また、図中のＶＤは垂直同期信号であり、ＨＤは水平同期信号である。ＩＯＷは明るいめ／暗いめ設定信号である。
ホストコンピュータ４よりＩ／Ｏアクセスが発生するとＩＯＷ信号（明るいめ／暗いめ設定信号）がレベルＬとなり、ＩＯＷ信号の立ち上がりエッジにてユーザが明るいめに設定したい場合は明るいめ設定レジスタｗｆｆが、暗いめに設定したい場合は暗いめ設定レジスタｂｆｆがそれぞれレベルＨにセットされる。
【００６２】
次に、垂直同期信号ＶＤの立ち下がりエッジから１フィールド期間（１垂直同期期間）、露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）＝（Ｌ，Ｈ）を出力し、暗いめに設定したい場合は１フィールド期間、露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）を出力する。
どちらでもない場合は露光制御部にて、出力される露光制御信号（ＥＥＮＲ，ＥＥＵＤ）をそのまま出力する。
明るいめ設定レジスタ、暗いめ設定レジスタ共に垂直同期信号ＶＤの立ち上がりエッジにてレベルＬにクリアされる。
従って、露光制御部を実施例７の構成にすれば、実施例２〜６の手法の露光調整に加え、ユーザーの好みにより明るいめ、暗いめの露光が設定できる。
【００６３】
次に、本発明の実施例８である露光制御部の構成について、図４に示す露光制御部のブロック図と、図１３に示すフリッカ判定手段のブロック図を用いて説明する。図４に示すように、実施例２〜７に記載したような手段によりＣＣＤ１１から画像が撮像され、ＡＧＣ回路１２でゲインコントロールが施され、Ａ／Ｄ変換器１３から８ビットのデジタル画像信号（画像データ）ＩＤに変換され、以降、画像処理部３０へと送られる。実施例８ではその出力の先にフリッカ判定手段２６を設けている。
【００６４】
図１３は実施例８におけるフリッカ判定手段の構成とその作用を示すブロック図である。図１３において、ＶＤは垂直同期信号、ＩＤは８ビットの画像データ、Ｆｒはフリッカ検出信号を示す。また、ＷＥは画像蓄積手段８０３（撮像蓄積手段）のライトイネーブル端子を示す。
画像データＩＤと、垂直同期信号ＶＤは積分器８０１に入力される。積分器８０１は入力された画像データＩＤを１フィールド期間積分し、フリッカ検出部（下限コンパレータ）８０２でフリッカ下限閾値３０と比較する。もし下限閾値３０以下であればフリッカ判定信号ＦｒをレベルＨにする。
【００６５】
画像蓄積手段８０３は通常のスタティックＲＡＭで構成され、ライトイネーブル端子ＷＥがフリッカ検出部８０２のフリッカ判定信号Ｆｒによりマスクすることができるようになっている。つまり、フリッカ検出部８０２のフリッカ判定信号ＦｒがレベルＨの時、ライトイネーブル端子ＷＥは常にレベルＨとなり画像の書き込みは行われない。一方、スタティックＲＡＭには、以前、フリッカ検出部８０２からのフリッカ判定信号ＦｒがレベルＬの時の画像データが蓄積されているので、フリッカ現象による黒べた画像は破棄されるが、その数フィールド前に書き込まれたフィールドの画像データを保持することで、フリッカによる撮像ミスを防ぐことができる。
【００６６】
従って、露光制御部を実施例８の構成にすれば、ＮＴＳＣ方式のＣＣＤカメラを駆動する場合、５０Ｈｚの蛍光灯により照明された環境ではＣＣＤからの出力にフィールド単位で約２０Ｈｚのフリッカが生じるが、フリッカによる極度の黒べた画像は破棄し、以降のフリッカの影響が少ない画像を撮像することができる。
【００６７】
次に、本発明の実施例９である露光制御部の構成について、図５に示す露光制御部のブロック図と、図１４に示すフリッカ判定手段のブロック図を用いて説明する。図４に示すように、実施例２〜７に記載したような手段によりＣＣＤ１１から画像が撮像され、ＡＧＣ回路１２でゲインコントロールが施され、Ａ／Ｄ変換器１３から８ビットのデジタル画像信号（画像データ）ＩＤに変換され、以降、画像処理部３０へと送られる。実施例９ではその出力の先にフリッカ判定手段２６を設けていることは実施例８の構成と同じである。
【００６８】
図１４は実施例９におけるフリッカ判定手段の構成とその作用を示すブロック図である。図中のＦｒはフリッカ判定信号１２０５、ＶＤは垂直同期信号、Ｆｍａｓｋはフリッカマスク信号（撮像許可信号）である。
図１４に示すフリッカ判定手段は、実施例８に記載したフリッカ判定手段に対して、リングバッファと論理ゲートからなる撮像許可判定手段をさらに設けている。
フリッカ判定信号はフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ８で構成されたリングバッファ９０１（シフトレジスタ）に入力される。各々のフリップフロップの出力は８入力ＡＮＤゲート９０２に入力され、全ての出力がレベルＨ、つまり前回８フィールド全てが下限閾値３０以下の輝度値しか持たない場合、フリッカによる黒べた画像でなく本来の黒べた画像と判断しフリッカ判定信号をロジック９０３にてマスクしている。
【００６９】
この回路により画像の１フィールド期間の平均輝度値が下限閾値３０を下回った場合でさらに前回８フィールド中に閾値３０を上回る平均輝度値が１度でも存在する場合、現在のフィールドはフリッカによる黒べた画像であると判断し、以降の画像蓄積手段９０４へ画像データの無効を通知するフリッカマスク信号Ｆｍａｓｋを出す。
画像蓄積手段９０４は実施例８に記載したものと同じで本実施例のフリッカマスク信号Ｆｍａｓｋを実施例８のフリッカ判定信号Ｆｒと置き換えて画像蓄積手段９０４に入力している。
【００７０】
従って、露光制御部を実施例８の構成にすれば、フリッカによる極度の黒べた画像は破棄するが、単に露光量不足及び被写体による黒べた画像は撮像することができ、フリッカによる撮像ミスをなくしながら、通常の暗い画像を撮像することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を奏する。
請求項１の構成によれば、固体撮像素子から出力される撮像信号の一次微分を１フィールド期間積分することで、１画面中の画像信号のダイナミックレンジ（最大の明るさと最大の暗さのレベル差）が最大となるように露光制御を行うことによりメリハリ（濃淡差）のある画像を得ることができる。逆光及び文章画像を撮像した場合などにもダイナミックレンジが最大となるような露光量に自動調整した画像を撮像できる。
請求項２の構成によれば、ＣＣＤ固体撮像素子から出力される撮像信号から高周波成分を抽出し、１フィールド期間積分した積分量と１フィールド前同様に積分した積分量を比較し、現フィールドでの積分量が小さい場合に露光絞りの制御方向を逆にすることで、十分なダイナミックレンジを確保した露光量を自動設定することができる。従って、逆光時及び文章画像のような被写体では、ハレーションぎみにしなければ最適な露光で撮像できない場合でも、紙面でハレーションの影響を及ぼさないで、文字のエッジ部分を最大にするような露光量を自動調整して文字が読みやすい画像を撮像できる。
請求項３の構成によれば、現フィールド期間の高周波成分の積分値と前フィールド期間の高周波成分の積分値との差分の絶対値を比較して高周波成分が最大となる露光量を設定する際に、差分の絶対値が判定基準値を超える場合は露光制御を行わないようにすることにより、ノイズ及びフリッカによるハンチングを防ぎつつ、高周波成分が最大となる露光量を設定することができる。
請求項４の構成によれば、撮像画像の輝度の上側基準値の範囲を予め設定し、上側基準値と、下側基準値の比較判定により露光制御をする手段を備えることにより、極度の白べた画像、黒べた画像が撮像されることを防ぐことができる。
請求項５の構成によれば、撮像画像の平均輝度値の上限閾値と下限閾値の範囲を予め設定し、上限閾値と下限閾値の範囲を越えた場合に露光制御を行う手段を備えることにより、撮像対象の変化に対し最適な露光で撮像することができる。
請求項６の構成によれば、ＮＴＳＣ方式のＣＣＤを使用したデジタルスチルカメラにおいて、蛍光灯とＣＣＤ駆動周波数のわずかな違いから数フィールドに一定の割合で極端に暗い画像を撮像するフリッカ現像に対して、フリッカを判定する手段と、前フィールドの画像を蓄積する手段を備え、フリッカが発生した際には予め蓄積した前フィールドの画像に切り替えて出力することによりフリッカによる撮像ミスを防ぐことができる。
請求項７の構成によれば、フリッカによる黒べた画像か露光量不足の黒べた画像かを判定することより、フリッカによる撮像ミスを防ぎながら被写体の明暗によらず最適の露光量に調整した画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子露光制御装置をホストコンピュータに接続したＣＣＤカメラに適用した一実施例を示す概観図である。
【図２】本発明の電子露光制御装置をＣＣＤカメラ制御部に適用した基本構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１である露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の露光制御部をＣＣＤカメラ制御部に適用した応用構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例２である露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例３である露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例４である露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】露光量と高周波成分の関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例５である露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例６である露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施例６における判定制御手段の制御信号の真理値表である。
【図１２】実施例７における露光設定手段のタイミング関係を示すタイムチャートである。
【図１３】実施例８におけるフリッカ判定手段の構成とその作用を示すブロック図である。
【図１４】実施例９におけるフリッカ判定手段の構成とその作用を示すブロック図である。
【図１５】逆光風景の撮像例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    ＣＣＤカメラ
２    ＰＣＭＣＩＡ
３    信号ケーブル
４    ホストコンピュータ
１０  光学レンズ
１１  ＣＣＤ
１２  ＡＧＣ回路
１３  Ａ／Ｄ変換器
１４  原発信器
１５  ＣＣＤ駆動部
２０  露光制御部
３０  画像処理部
ＩＤ  画像データ
ＶＤ  垂直同期信号
ＥＥＵＤ  露光制御信号
ＥＥＮＲ  露光制御信号
【図１】
0003547203.tif 000002
【図２】
0003547203.tif 000003
【図３】
0003547203.tif 000004
【図４】
0003547203.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003547203.tif 000007
【図７】
0003547203.tif 000008
【図８】
0003547203.tif 000009
【図９】
0003547203.tif 000010
【図１０】
0003547203.tif 000011
【図１１】
0003547203.tif 000012
【図１２】
0003547203.tif 000013
【図１３】
0003547203.tif 000014
【図１４】
0003547203.tif 000015
【図１５】
0003547203.tif 000016