(57)【要約】【課題】ビデオサーボレンズを制御するための基準信号を出力できない装置構成であっても，ビデオサーボレンズを制御することの可能な撮像装置および撮像装置のレンズ制御方法を提供する。【解決手段】光学部品１０に入射された光を電気信号に変換した撮像信号から映像信号を生成する信号処理部４０と，信号処理部から出力される映像信号のうち輝度信号を検波して，輝度信号の特性値を検出する検波回路４５と，検波回路が検出する輝度信号の特性値をもとにして，オートアイリス手段を制御するためのエミュレート信号を生成し，光学レンズ系にフィードバックするレンズ制御部１００を含むことを特徴とする。ビデオサーボレンズの駆動信号を，信号処理部による処理後の映像信号をもとにエミュレートすることで基準信号を出力できない構成であっても，ビデオサーボレンズを駆動することが可能である。【選択図】　図１
2004120198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置であって，
オートアイリス手段を有する光学レンズ系と，
前記光学レンズ系に入射された光を電気信号に変換した撮像信号から映像信号を生成する信号処理部と，
前記信号処理部から出力される前記映像信号のうち輝度信号を検波して，前記輝度信号の特性値を検出する検波部と，
前記検波部が検出する前記輝度信号の特性値をもとにして，前記オートアイリス手段を制御するためのエミュレート信号を生成し，前記光学レンズ系にフィードバックするレンズ制御部と，
を含むことを特徴とする，撮像装置。
【請求項２】
前記レンズ制御部は，前記検波部が検出する前記輝度信号の特性値と前記光学レンズ系の光学特性値との関係を規定する換算係数を用いて，前記エミュレート信号を生成することを特徴とする，請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記検波部が検出する前記輝度信号の特性値は，積分検波により得られる，前記輝度信号の平均輝度レベルであることを特徴とする，請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記検波部が検出する前記輝度信号の特性値は，ピーク検波により得られる，前記輝度信号の最大輝度レベルであることを特徴とする，請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記レンズ制御部は，
前記検波部が積分検波により得る前記輝度信号の平均輝度レベルと，前記検波部がピーク検波により得る前記輝度信号の最大輝度レベルとを切り替える特性値切り替え部を備えたことを特徴とする，請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記レンズ制御部は，
前記検波部が検出する前記輝度信号の特性値が所定のしきい値より高いときには第１のレベル，所定のしきい値より低いときには前記第１のレベルよりも低い第２のレベルを振幅とする矩形波の前記エミュレート信号を生成することを特徴とする，請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記レンズ制御部は，信号レベルを調整可能な電子ボリュームにより生成された前記第１のレベルおよび前記第２のレベルを切り替えて，前記エミュレート信号を生成することを特徴とする，請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記レンズ制御部は，
前記輝度信号の特性値と同じ特性値を持つ三角波の前記エミュレート信号を生成することを特徴とする，請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
撮像装置のレンズ制御方法であって，
光学レンズ系に入射された光を電気信号に変換した撮像信号から映像信号を生成し，
前記映像信号のうち輝度信号を検波して，前記輝度信号の特性値を検出し，
前記輝度信号の特性値をもとにして，前記オートアイリス手段を制御するためのエミュレート信号を生成し，前記光学レンズ系にフィードバックすることで前記光学レンズ系を制御することを特徴とする，撮像装置のレンズ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置および撮像装置のレンズ制御方法にかかり，特に，オートアイリス機能を有する撮像装置の光学レンズとして使用されるビデオサーボレンズをコントロールするための基準となる映像信号をエミュレートすることで，映像信号がなくてもビデオサーボレンズを制御できる撮像装置および撮像装置のレンズ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，多くの公共の場，例えば駅，銀行，駐車場，コンビニエンスストアなどにおいて，安全性の確保や保安上の問題などから，監視カメラなどによって各所を集中的に監視する監視システムが導入されている。また，河川の水位を監視して河川の氾濫による被害を未然に防止したり，工事現場を監視して土砂崩れ等による事故を未然に防止したりと監視カメラの用途は多岐に亘っている。このような監視カメラによれば，所定の監視領域の映像から監視地点の異常を自動的に検出して警報を発したり録画したりすることができるので，多数の監視地点を昼夜を問わず監視する要請がある場合であっても，監視要員が監視モニタにより監視し続けることなく，事故や被害の発生を未然に防止することが可能となる。
【０００３】
上述の監視カメラをはじめ，業務用や家庭用の撮像装置には，その光学レンズ系にオートアイリス機能（自動絞り機能）を搭載したものがある。オートアイリス機能は，外光に応じてアイリス（絞り）を調整して，常に一定の光量となされた被写体像が撮像素子に結像するようにするための機能である。オートアイリス手段を有する光学レンズ系としては通常ビデオサーボレンズが使用され，ドライバ（何れも図示しない）からサーボレンズ駆動信号が供給され，その値に応じてアイリスが開閉制御される。
【０００４】
上述のようなサーボレンズ駆動信号を用いたビデオサーボレンズの制御については，例えば特開平２００１−２５５５６８（特許文献１）に開示されている。この文献には，サーボレンズが交換可能な撮像装置であって，レンズから入射されてきた光を電気信号に変換した後の輝度信号に基づいて絞り駆動機構を制御する撮像処理手段と，その撮像処理手段から得られた輝度信号のレベルを調整する利得調整手段を備えた構成について記載されている。ここでの輝度信号は利得回路（ＡＧＣ：Ａｕｔｏ　Ｇａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）を通す前の映像信号から生成される信号である。これは，可能な限り，利得を少なく抑えたいからである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−２５５５６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごとく，従来のビデオサーボレンズの制御においては，前処理を行う利得調整手段等の制御の前段階で制御ループが組まれているため，独自の自動露光制御にも限界があり，所望の露光条件を設定できないという問題点があった。
【０００７】
また，２重露光や画素ごとに感度の異なる撮像デバイスを利用した撮像ダイナミックレンジの拡張手法が実用化されているが，このシステムでは，映像信号の場所によって感度もしくは露光比が異なるため，ビデオサーボレンズ内で行われる積分検波やピーク検波は，正しい結果を得ることができない。このため，適切な輝度信号を生成することができず，その結果，適切なレンズ制御が実現できないという問題点があった。
【０００８】
また，一般的に，利得回路を通す前の映像信号から生成される輝度信号のレベルは３００ｍＶ程度である。その一方で，実際にビデオサーボレンズの制御を行うために必要なレベルは７００ｍＶ程度である。このため，ビデオサーボレンズの制御回路に輝度信号を増幅するための増幅回路を備える必要がある。このように，従来必要であったビデオサーボレンズの制御回路は大きめのＩＣチップを用いなければならない構成となっており，原価の増加や装置サイズの増大に繋がっていた。
【０００９】
本発明は，従来の撮像装置および撮像装置のレンズ制御方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，ビデオサーボレンズを制御するための基準信号を出力できない装置構成であっても，ビデオサーボレンズを制御することの可能な，新規かつ改良された撮像装置および撮像装置のレンズ制御方法を提供することである。
【００１０】
さらに，本発明の別の目的は，２重露光や画素ごとに感度の異なる撮像デバイスを利用して撮像ダイナミックレンジの拡張手法を採用した場合であっても，逆光補正の処理など任意の制御を行うことの可能な，新規かつ改良された撮像装置および撮像装置のレンズ制御方法を提供することである。
【００１１】
さらに，本発明の別の目的は，ビデオサーボレンズの制御回路を簡易な構成とすることにより，原価の減少および装置サイズの縮小を図ることが可能な，新規かつ改良された撮像装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，撮像装置であって，オートアイリス手段を有する光学レンズ系（１０）と，光学レンズ系に入射された光を電気信号に変換した撮像信号から映像信号を生成する信号処理部（４０）と，信号処理部から出力される映像信号のうち輝度信号を検波して，輝度信号の特性値を検出する検波部（４５）と，検波部が検出する輝度信号の特性値をもとにして，オートアイリス手段を制御するためのエミュレート信号を生成し，光学レンズ系にフィードバックするレンズ制御部（１００）とを含むことを特徴とする，撮像装置が提供される。
【００１３】
レンズ制御部は，検波部が検出する輝度信号の特性値と光学レンズ系の光学特性値との関係を規定する換算係数（ｋ）を用いて，エミュレート信号を生成するようにしてもよい。すなわち，検波部が検出する輝度信号の特性値と，光学レンズ系の光学特性値（実際に光学レンズ系の制御を行うために必要なレベル）との関係を規定する換算係数（ｋ）を用いて，エミュレート信号を生成するようにしてもよい。一例を挙げると，輝度信号の入力範囲は３００ｍＶ程度である。その一方で，実際に光学レンズ系の制御を行うために必要なレベルは７００ｍＶ程度である。この場合，換算係数（ｋ）の値は７００／３００となる。
【００１４】
かかる本発明によれば，以下のような優れた効果を得ることができる。
▲１▼ビデオサーボレンズを駆動するための駆動信号を，信号処理部による処理後の映像信号をもとにエミュレートしている。このようにして，ビデオサーボレンズを駆動するための基準となる映像信号（基準信号）を出力できない構成であっても，ビデオサーボレンズを駆動することが可能である。
▲２▼また，従来の構成では，ビデオサーボレンズ，撮像素子，およびビデオサーボレンズの制御回路の間で処理ループが組まれており，逆光補正などの処理に限界があった。この点，本発明によれば，ビデオサーボレンズ，撮像素子，ビデオサーボレンズの制御部にさらに信号処理部を加えて処理ループを組むことで，信号処理部による処理後の映像信号をビデオサーボレンズの制御部にフィードバックすることが可能である。このようにして，逆光補正の処理など任意の制御を行うことが可能である。
▲３▼また，映像信号の場所によって感度や露光比が異なるワイドダイナミックレンジの拡張手法を用いたシステムであっても，ビデオサーボレンズ内で行われる積分検波やピーク検波で正しい結果を得ることができるため，ビデオサーボレンズを利用して所望のレンズ制御を行えるようになる。
【００１５】
検波部が検出する輝度信号の特性値は，積分検波により得られる，輝度信号の平均輝度レベルとすることができる。あるいは，検波部が検出する輝度信号の特性値は，ピーク検波により得られる，輝度信号の最大輝度レベルとすることもできる。そして，このような平均輝度レベルや最大輝度レベルをもとに上記換算係数を用いてエミュレート信号を生成することにより，実際の輝度信号と比較して，波形は異なるがエネルギとしては同じになる信号を生成することができる。
【００１６】
また，レンズ制御部は，検波部が積分検波により得る輝度信号の平均輝度レベルと，検波部がピーク検波により得る輝度信号の最大輝度レベルとを切り替える特性値切り替え部（ＳＷ２）を備えることもできる。平均輝度レベルと最大輝度レベルの両方をもとにしてエミュレート信号を生成することにより，より現実に近い信号の形となり，ユーザがこれまでと同じ操作感で好みの映像レベルに調節することができる。
【００１７】
あるいは，エミュレート信号の最も簡単な生成のため，レンズ制御部は，検波部が検出する輝度信号の特性値が所定のしきい値より高いときには第１のレベル，所定のしきい値より低いときには第１のレベルよりも低い第２のレベルを振幅とする矩形波（方形波）のエミュレート信号を生成することもできる。
【００１８】
レンズ制御部は，信号レベルを調整可能な電子ボリュームにより生成された第１のレベルおよび第２のレベルを切り替えて，エミュレート信号を生成することが可能である。
【００１９】
また，レンズ制御部は，輝度信号の特性値（平均輝度レベルまたは最大輝度レベル）と同じ特性値を持つ三角波（鋸波を含む）のエミュレート信号を生成するようにしてもよい。ここで，三角波の特性値とは，三角波の所定区間の積分値をいう。すなわち，実際の輝度信号と比較して，波形は異なるがエネルギとしては同じになる三角波（鋸波を含む）のエミュレート信号を生成するようにしてもよい。
【００２０】
また，本発明の第２の観点によれば，撮像装置のレンズ制御方法であって，光学レンズ系に入射された光を電気信号に変換した撮像信号から映像信号を生成し，映像信号のうち輝度信号を検波して，輝度信号の特性値を検出し，輝度信号の特性値をもとにして，オートアイリス手段を制御するためのエミュレート信号を生成し，光学レンズ系にフィードバックすることで光学レンズ系を制御することを特徴とする，撮像装置のレンズ制御方法が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる撮像装置および撮像装置のレンズ制御方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
本実施の形態にかかる撮像装置について，図１を参照しながら説明する。
なお，以下では，撮像装置の一例として，ビデオカメラの例を挙げて説明するが，本発明はかかる例に限定されるものではない。
【００２３】
ビデオカメラ１は，例えば，静止画像や動画像をカラーもしくは白黒で撮像可能なディジタルビデオカメラなどであり，例えば監視カメラなどに用いられるものである。この監視カメラの用途としては，例えば，銀行，コンビニエンスストア等の商店もしくは一般家庭などにおける防犯監視用や，駐車場の混雑度，河川の水位，工事現場での土砂崩れ等をモニタリングする用途などが挙げられる。
【００２４】
かかるビデオカメラは，例えば，自動露光（自動露出ともいう。以下では，ＡＥという。）機能を有しており，撮像デバイスである例えばＣＣＤ個体撮像素子（以下では，ＣＣＤという。）への入射光量に応じて，レンズの絞り（アイリス）やシャッタースピードなどを自動的に調整するなどして，露光量を自動的に調整することができる。
【００２５】
次に，図１に基づいて，本実施形態にかかるビデオカメラシステムの回路構成および信号処理について説明する。図１は，本実施形態にかかるビデオカメラ１の回路構成を示すブロック図である。なお，図１において，点線および太線は信号の流れを表している。特に太線は，本実施の形態の特徴的な信号の流れを示すものである。また，以下では，ビデオカメラ１は，撮像素子としてＣＣＤ２０を用いた例について説明するが，かかる例に限定されるものではない。
【００２６】
（光学部品１０）
図１に示すように，ビデオカメラ１において，撮像した被写体からの光は光学部品１０を通して入射され，ＣＣＤ２０に取り込まれる。この光学部品１０は，レンズと光学フィルタとから構成される。
【００２７】
レンズは被写体からの光を集光する。レンズが集光した光は光学フィルタに入射される。このレンズの絞りは，後述するマイクロコントローラ（以下では，マイコンという。）８０によって制御回路１００を介して制御可能であり，これによりＣＣＤ２０への入射光量が調整される。
【００２８】
光学フィルタは，例えば，赤外カットフィルタ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｃｕｔ　Ｆｉｌｔｅｒ；以下では，ＩＲＣＦという場合もある。）や光学ローパスフィルタ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｅｒ；以下では，ＯＬＰＦという場合もある。）などで構成されており，被写体から入射された光に各種の処理を施すことができる。例えば，ＩＲＣＦは，入射光のうち近赤外線領域よりも波長の長い光をカットして可視光領域の光のみを透過させることにより，人が見た色感と同様な画像を撮像することができる。また，ＯＬＰＦは，例えば，特定周波数成分を除去することにより，モアレや擬色を防止して画質を向上させることができる。なお，かかる光学フィルタは，赤外線カットフィルタ脱着機構により上記赤外線カットフィルタを脱着することも可能である。
【００２９】
（ＣＣＤ２０）
上記のようにしてレンズによって絞り込まれ，光学フィルタを通過した光学像は，ＣＣＤ２０に入射される。このＣＣＤ２０は，代表的な撮像素子（撮像デバイス）であり，受光面に配された複数の画素により，受光した当該光学像を光電変換して電気信号として出力することができる。なお，ＣＣＤ２０としては，例えば，補色単板ＣＣＤ，３板ＣＣＤのいずれであってもよい。
【００３０】
かかるＣＣＤ２０は，タイミングジェネレータ（ＴＧ）６０により駆動され（電子シャッター機能），光電変換された電気信号である画像信号を読み出す。なお，このＴＧ６０によるシャッタースピードは，マイコン８０によって制御可能である。撮像環境が比較的明るくＣＣＤ２０への入射光量が多い場合には，シャッタースピードを速め，一方，撮像環境が比較的暗く入射光量が少ない場合には，シャッタースピードを遅くすることにより，露光量を調整することができる。
【００３１】
（ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３０）
このようなＣＣＤ２０から読み出された電気的な画像信号は，信号処理の前処理を行うためのＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３０に入力される。このＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３０では，画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）処理を施した後，ゲインコントロールアンプ（ＡＧＣ）によって必要に応じて好適な信号レベルに増幅（ゲイン調整）される。このＡＧＣのゲインは，マイコン８０によって制御可能である。かかるＡＧＣの出力は，黒レベル等を調整した後，アナログ／ディジタル変換回路（ＡＤＣ）により，アナログ信号からディジタル信号に変換されて，信号処理部４０に出力される。
【００３２】
（信号処理部４０）
信号処理部４０は，画像信号に対して，ガンマ補正，ダイナミックレンジ調整，アパーチャーによる輪郭補正，ホワイトバランス（ＷＢ）調整などの各種処理を施すとともに，画像信号の信号レベルや色情報などを検出する機能を有する。これら処理の制御は，タイミングジェネレータ６０やマイコン８０から供給される信号やデータをもとに行われる。
【００３３】
この制御に必要なデータや，調整データ，ユーザ設定は，ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体９０に保存されている場合がある。記録媒体９０は，例えば，フラッシュメモリ等の電気的に消去可能なＲＯＭであるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）などで構成されている。
【００３４】
信号処理部４０は，画像信号のうちの輝度信号を検波して，輝度信号の特性値を検出する検波回路４５を備えている。検波回路４５は，画像信号のうちの輝度信号を検波して，検波結果をマイコン８０に出力する。検波回路４５による検波をより具体的に説明すると，例えば，所定の検波枠を生成し，この検波枠内の輝度信号を積分回路によって例えば１フィールド分積分し，この積分結果をマイコン８０に出力することができる。また，この検波枠内の輝度信号から最大輝度レベルを検波して，この検波結果をマイコン８０に出力することもできる。
【００３５】
マイコン８０は，電子ボリューム（ＥＶＲ）７０を通じて，レンズの制御回路１００をコントロールし，レンズアイリスの調整を行うことができる。電子ボリューム７０は，所望の電圧値を出力するための電圧出力手段であり，マイコン８０の制御により，所望の電圧値をレンズ制御回路１００に出力する。本実施の形態は，この電子ボリューム７０によるエミュレート信号の生成に特徴を有するものである。これについてはさらに後述する。
【００３６】
（レンズ制御回路１００）
レンズ制御回路１００は，検波回路４５が検出する輝度信号の特性値（平均輝度レベルまたは最大輝度レベル）をもとにして，オートアイリス手段を制御するためのエミュレート信号を生成し，光学部品１０にフィードバックする回路である。このように本実施の形態は，検波回路４５が検出する輝度信号の特性値をもとにして，オートアイリス手段を制御するためのエミュレート信号を生成し，光学レンズ系にフィードバックすることを特徴としている。レンズ制御回路１００の構成例およびエミュレート信号の例については，さらに後述する。
【００３７】
（マイコン８０）
マイコン８０は，タイミングジェネレータ６０を利用しながら，上記のようなビデオカメラ１内の各装置を制御する機能を有する。例えば，マイコン８０は，電子ボリューム７０等を通じて，レンズ制御回路１００を制御して，レンズアイリスの調整を行うことができる。このようなマイコン８０の制御のうち，例えば自動露光機能を実現するための制御について，以下に詳細に説明する。
【００３８】
マイコン８０は，上記検波回路４５からの検波結果を基に，目標ＡＥレベルを維持するべく，露光を自動的に調節するよう各装置を制御する。より詳しくは，マイコン８０は，撮像中は常に，検波回路４５による検波結果を用いて撮像画像のＡＥレベルを監視している。この監視の結果，例えば，撮像した画像信号のレベルが目標ＡＥレベルよりも高い，すなわち，ＣＣＤ２０への入射光量が多いと判断した場合には，ＣＣＤ２０が出力する信号レベルを減少させる方向に各装置を制御する。すなわち，マイコン８０は，例えば，電子ボリューム７０等を通じてレンズ制御回路１００を制御してレンズの絞りを絞る，ＴＧ６０を介して電子シャッターのシャッタースピードを増加させＣＣＤ２０の露光量を低減する，あるいはＡＧＣのゲインを抑えるなどといった制御を行う。かかる制御により，ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３０から信号処理部４０に入力される画像信号の信号レベルが好適なレベルにまで低減され，好適に露光調整を行うことができる。
【００３９】
このように，マイコン８０，ＴＧ６０，ＣＣＤ２０，記録媒体９０，レンズ制御回路１００およびＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３０などは，自動露光調整装置としても構成されており，ＣＣＤ２０に対する入射光量（すなわち，撮像環境の明度）に応じて，レンズ２０の絞り，シャッタースピードおよびＡＧＣゲインなどの露光条件を自動的に調整することができる。これにより，撮像装置１は，出力する映像信号の明るさを好適なレベルに保ち，画質を向上させることができる。
【００４０】
なお，上記では，主に，マイコン８０が，上記撮像装置１内の各装置の処理を制御するシステムについて説明したが，かかる例に限定されず，上記のような処理を，例えば，Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＥＩＡ−２３２，ＥＩＡ−４８５等といった外部インターフェースを介して外部から制御することも可能である。
【００４１】
（ドライバ５０）
信号処理部４０による処理を施された画像信号は，ドライバ（出力段）５０を通して，映像信号として外部に出力される。ドライバ５０から出力された映像信号は，表示装置であるモニタや記録装置であるビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）などに出力される。これら表示装置や記録装置は，ビデオカメラ１の内蔵型として一体に構成してもよく，また，大型ワイドテレビジョンや監視モニタなどの形態でビデオカメラ１とは別体に構成してもよい。
【００４２】
以上，図１を参照しながら本実施の形態にかかるビデオカメラ１の構成について説明した。上記のように，本実施の形態にかかるビデオカメラ１では，エミュレート信号を用いてレンズ制御回路１００がレンズの制御を行う点に特徴を有するものである。以下に，レンズ制御回路１００の構成およびエミュレート信号について詳細に説明する。
【００４３】
一般的なビデオカメラにおいて，映像処理を行う前段階の処理を行う前処理部では，基準信号である増幅されていないもとの映像信号を出力できないものがある。基準信号を出力できないということは，ビデオサーボレンズが利用できなくなることを意味する。また，２重露光（長時間露光と短時間露光が混在する露光）や画素ごとに感度の異なる撮像デバイスを利用して撮像ダイナミックレンジの拡張手法が実現化されているが，このシステムでの映像信号は，感度もしくは露光比が異なる映像が混在しているため，そのままでは利用できない。本実施の形態では，エミュレート信号を生成することで，これらの問題を解決する。
【００４４】
図２に，信号処理部が出力する映像信号の一例を示す。同図に示したように，映像信号は，映像信号期間とＢＬＫ期間に分けられる。ビデオサーボレンズでは，この映像信号に対して積分検波や，ピーク検波を行うことにより，映像信号の特性値（平均輝度レベルまたは最大輝度レベル）を得る。そして，この特性値をもとに，レンズの絞りが調整される。積分検波とは，波形を積分してその検波区間で除することにより，その検波区間の平均輝度レベル（以下，平均レベルという）Ｖａを得る検波である。また，ピーク検波とは，検波区間における最大輝度レベル（以下，ピークレベルという）Ｖｐを得る検波である。
【００４５】
例えば，比較的暗い室内から比較的明るい室外を撮像する場合のように，明暗の差が大きい場合には，ピーク検波を行うことは適切でない。すなわち，ピーク検波による高い輝度レベルをもとにしてレンズ制御を行うと，比較的暗い室内の被写体が沈んだ状態で撮像されることになる。このような場合には，積分検波による平均輝度レベルをもとにすることで，適切なレンズ制御を行うことができる。なお，積分検波を行うかピーク検波を行うかは，マイコン８０により自動的に判断される。
【００４６】
以上のことから，ビデオサーボレンズで積分検波やピーク検波を行った結果，レンズを制御できるような信号をエミュレートし，ビデオサーボレンズへ入力すれば，基準信号を出力できない装置構成であってもビデオサーボレンズを使用できる。以下に，エミュレートション信号の具体例を説明する。
【００４７】
＜エミュレーション信号の生成例（１）＞
図３は，最も基本的なエミュレート信号の例を示す説明図である。
この例では，同図に示したように，ＢＬＫ期間の信号レベルに対して，一定のレベル値からなる信号を生成する。例えば，ＢＬＫ期間の信号レベルを基準レベル（第１のレベル）とし，検波回路４５より得られた検波レベルに相当する映像信号レベルになるような第２のレベルを振幅とするエミュレート信号を生成する。すなわち，実際の基準信号と比較して，波形は異なるがエネルギとしては同じになる信号を生成する。
【００４８】
図３に示したエミュレート信号の生成方法の例を挙げる。
（１）このエミュレート信号の生成には，図１のレンズ制御回路１００として，図４に示した構成を採用することができる。このレンズ制御回路は，アナログスイッチＳＷ１を含んで構成されている。アナログスイッチＳＷ１には，映像信号期間の信号レベル（上述の第２のレベル）とＢＬＫ期間の信号レベル（上述の第１のレベル）が入力される。映像信号期間の信号レベルとＢＬＫ期間の信号レベルは，電子ボリューム７０を用いて生成することができる。そして，レンズ制御回路は，このアナログスイッチＳＷ１を切り替えることでエミュレート信号を生成する。このアナログスイッチＳＷ１の切り替えには，ＯＰＢ信号等の映像の有無を示す信号を利用することができる。
（２）このエミュレート信号の他の作成例として，ＯＰＢ信号等の映像の有無を示す信号により，電子ボリューム７０等から出力される信号レベルを変化させることも可能である。
【００４９】
＜エミュレーション信号例（２）＞
エミュレーション信号の他の一例として，図５に示したような波形を用いることも可能である。この図５に示した波形は，右上がりの鋸波であり，映像区間の積分値が，実際の基準信号の積分値と同じになる信号である，すなわち，実際の基準信号と比較して，波形は異なるがエネルギとしては同じになる信号を生成する。この図５に示した波形は右上がりの鋸波であるが，右下がりの鋸波を用いることもできる。また，両側が斜めになった三角波を用いることもできる。
【００５０】
このような波形を作成するには，三角波（あるいは鋸波）を発生できるデバイスを利用すると容易に生成可能である。すなわち，図４に示した映像信号期間の信号レベルが入力される端子に，そのような三角波（あるいは鋸波）を発生できるデバイスを接続すればよい。
【００５１】
＜エミュレーション信号例（３）＞
さらに，エミュレート信号の他の一例について説明する。
一般的に，ビデオサーボレンズには，ピーク検波と積分検波の結果を任意の割合で合成し，シーンに応じて適切な絞りが得られるように調整できる機構がついている。エミュレート信号の生成時にも，この調整機構をうまく使えるようにする。例えば，信号処理部４０からの情報に基づいて，図６に示すように，ピークレベルｖｐと平均レベルｖａの両方を映像信号としてエミュレートすれば，より現実に近い信号の形となり，ユーザがこれまでと同じ操作感で好みの映像レベルに調節することができる。
【００５２】
図６に示す２つの例のように，（ａ）１つの映像期間に２つのレベルを作成する方法と，（ｂ）１つの映像期間に１つのレベルしか作成せず，複数の映像期間にわたってレベルを切り替えて作成する方法がある。ここでは，単に２つのレベルの組み合わせで示したが，三角波などの複数の単純な波形の組み合わせで，ピークレベルＶｐと平均レベルＶａを実現してもよい。
【００５３】
図６（ｂ）におけるピークレベルＶｐと平均レベルＶａの求め方を以下に説明する。ここで，図６（ｂ）のエミュレート信号において，映像区間におけるピークレベルＶｐの区間と平均レベルＶａの区間とが等しいものとする。また，信号処理部４０から得られた情報もしくは推定された情報において，輝度信号のピークレベルｖｐと平均レベルｖａを既知とする。このとき，ビデオサーボレンズの基準信号入力範囲にあわせるための換算係数をｋとする。すなわち，換算係数ｋは，検波回路４５が検出する輝度信号の特性値と光学レンズ系１０の光学特性値との関係を規定する補正係数である。
【００５４】
ピークレベルＶｐは，スケールをあわせるだけでよいので，以下の式で求まる。
Ｖｐ＝ｋ＊ｖｐ
【００５５】
また，映像区間におけるピークレベルＶｐの区間と平均レベルＶａの区間とが等しい場合には，以下の式が成り立つ。
ｋ＊ｖａ＝（Ｖｐ＋Ｖａ）／２
このため，平均レベルＶａは以下の式で求まる。
Ｖａ＝ｋ＊（２＊ｖａ−ｖｐ）
【００５６】
図６（ｂ）のエミュレート信号の生成には，図１のレンズ制御回路１００として，図７に示した構成を採用することができる。このレンズ制御回路は，アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２を含んで構成されている。アナログスイッチＳＷ２（本発明の特性値切り替え部）には，ピークレベルＶｐと平均レベルＶａが入力される。また，アナログスイッチＳＷ１には，アナログスイッチＳＷ２により選択された信号レベル（ピークレベルＶｐまたは平均レベルＶａ）とＢＬＫ期間の信号レベルが入力される。そして，レンズ制御回路は，このアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り替えることでエミュレート信号を生成する。ピークレベルＶｐ，平均レベルＶａ，およびＢＬＫ期間の信号レベルは，電子ボリューム７０を用いて生成することができる。また，ピークレベルＶｐと平均レベルＶａの切り替えには，ラインＩＤ等を判別できる信号を利用することができる。また，ピークレベルＶｐまたは平均レベルＶａと，ＢＬＫ期間の信号レベルの切り替えには，ＯＰＢ信号等の映像の有無を示す信号を利用することができる。
【００５７】
以上，具体例に示したような信号を光学部品１０にフィードバックすることで，基準信号を出力できない構成であってもビデオサーボレンズを駆動することができる。
【００５８】
以上説明したように，本実施の形態によれば，以下のような優れた効果を得ることが可能である。
▲１▼ビデオサーボレンズを駆動するための駆動信号を，信号処理部４０による処理後の映像信号をもとにエミュレートしている。このようにして，ビデオサーボレンズを駆動するための基準となる映像信号（基準信号）を出力できない構成であっても，ビデオサーボレンズを駆動することが可能である。
▲２▼また，従来の構成では，ビデオサーボレンズ，撮像素子，およびビデオサーボレンズの制御回路の間で処理ループが組まれており，逆光補正などの処理に限界があった。この点，本発明によれば，光学部品１０，撮像素子２０，レンズ制御回路１００にさらに信号処理部４０を加えて処理ループを組むことで，信号処理部４０による処理後の映像信号をレンズ制御回路１００にフィードバックすることが可能である。このようにして，逆光補正の処理など任意の制御を行うことが可能である。
▲３▼また，映像信号の場所によって感度や露光比が異なるワイドダイナミックレンジの拡張手法を用いたシステムであっても，ビデオサーボレンズ内で行われる積分検波やピーク検波で正しい結果を得ることができるため，ビデオサーボレンズを利用して所望のレンズ制御を行えるようになる。
【００５９】
また，一般的に，ビデオサーボレンズの基準信号の入力範囲は３００ｍＶ程度である。その一方で，基準信号を用いて実際に制御を行うために必要なレベルは７００ｍＶ程度である。このため，従来のように，信号処理を行う前の前処理ブロックからの基準信号をレンズ制御回路に直接出力する場合には，図８に示したように，レンズ制御回路に基準信号を増幅するための増幅回路を備える必要がある。このように，従来必要であったビデオサーボレンズの制御回路は大きめのＩＣチップを用いなければならない構成となっており，原価の増加や装置サイズの増大に繋がっていた。この点，本実施の形態によれば，レンズ制御回路１００をアナログスイッチのみの簡易な構成とすることにより，原価の減少および装置サイズの縮小を図ることが可能である。
【００６０】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる撮像装置および撮像装置のレンズ制御方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
例えば，上記実施形態では，撮像装置としてビデオカメラ１の例を挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されず，例えば，ディジタルスチルカメラ，ＶＴＲ，テレビジョン受像機，プロジェクタ，プリンタなどに広く適用可能である。また，ビデオカメラ１は，監視カメラ以外にも，例えば業務用ビデオカメラ，家庭用ビデオカメラなどに用いてもよい。
【００６２】
また，上記実施形態では，ＣＣＤセンサとして補色単板ＣＣＤを用いたが，本発明はかかる例に限定されず，例えば原色，多板ＣＣＤであってもよい。また，イメージセンサは，ＣＣＤセンサに限定されず，例えばＣＭＯＳセンサ，ＶＭＩＳなどであってもよい。
【００６３】
また，上記実施形態では，画質調整機能として，ＡＥ機能およびＡＷＢ機能の双方を備えたビデオカメラ１について説明したが，かかる例に限定されず，ＡＥ機能およびＡＷＢ機能の少なくともいずれか一方を備える，もしくはこれら以外の画質調整機能をさらに備えた撮像装置であってもよい。
【００６４】
また，撮像装置の回路構成は，上記実施形態にかかるビデオカメラ１の回路構成の例に限定されず，各種のセンサ，回路などを付加したり，もしくは削除したりしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，以下のような優れた効果を得ることが可能である。
▲１▼ビデオサーボレンズを駆動するための駆動信号を，信号処理部による処理後の映像信号をもとにエミュレートしている。このようにして，ビデオサーボレンズを駆動するための基準となる映像信号（基準信号）を出力できない構成であっても，ビデオサーボレンズを駆動することが可能である。
▲２▼また，従来の構成では，ビデオサーボレンズ，撮像素子，およびビデオサーボレンズの制御回路の間で処理ループが組まれており，逆光補正などの処理に限界があった。この点，本発明によれば，ビデオサーボレンズ，撮像素子，ビデオサーボレンズの制御部にさらに信号処理部を加えて処理ループを組むことで，信号処理部による処理後の映像信号をビデオサーボレンズの制御部にフィードバックすることが可能である。このようにして，逆光補正の処理など任意の制御を行うことが可能である。
▲３▼また，映像信号の場所によって感度や露光比が異なるワイドダイナミックレンジの拡張手法を用いたシステムであっても，ビデオサーボレンズ内で行われる積分検波やピーク検波で正しい結果を得ることができるため，ビデオサーボレンズを利用して所望のレンズ制御を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なカメラシステムの構成を示す説明図である。
【図２】基準信号の一例を示す説明図である。
【図３】エミュレート信号の一例を示す説明図である。
【図４】レンズ制御回路の一例を示す説明図である。
【図５】エミュレート信号の他の一例を示す説明図である。
【図６】エミュレート信号の他の一例を示す説明図である。
【図７】レンズ制御回路の他の一例を示す説明図である。
【図８】増幅回路を備えたレンズ制御回路を示す説明図である。
【符号の説明】
１　ビデオカメラ
１０　光学部品
２０　撮像素子
３０　ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路
４０　信号処理部
４５　検波回路
５０　ドライバ／出力段
６０　タイミングジェネレータ（ＴＧ）
７０　電子ボリューム（ＥＶＲ）
８０　マイコン
９０　記録媒体
１００　レンズ制御回路
ＳＷ１，ＳＷ２　アナログスイッチ
【図１】
2004120198.tif 000003
【図２】
2004120198.tif 000004
【図３】
2004120198.tif 000005
【図４】
2004120198.tif 000006
【図５】
2004120198.tif 000007
【図６】
2004120198.tif 000008
【図７】
2004120198.tif 000009
【図８】
2004120198.tif 000010