(57)【要約】本発明は、暗い環境においてもその時の照度に応じた上記蓄積時間（露出時間）を自動的に設定し、被写体の動きに対してできるだけスムーズに追従させる画像処理装置を提供することを目的とし、外部から入射した光学信号の光量を制御するアイリス２からの信号を結像し映像信号を出力する撮像素子６からの映像信号のゲイン制御を行うゲイン制御手段７と、ゲイン制御手段７の出力信号を信号処理する信号処理手段９と、信号処理手段９からの映像信号に基づきアイリス２の開度と撮像素子６の露光時間とゲイン制御手段のゲイン量を制御する撮像制御手段２５とを備え、撮像制御手段２５は、周囲が暗い時に信号処理手段９からの映像信号に基づき周囲の明るさを判別し、撮像素子６の露光時間を可変する。
2005027510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲が明るい時に用いる第１の撮影モードと、周囲が暗い時に用いる第２の撮影モードとを備えた画像処理装置であって、
外部から入射した光学信号の光量を制御するアイリスと、
前記アイリスからの光学信号を映像信号として出力する撮像素子と、
前記撮像素子からの映像信号のゲイン制御を行うゲイン制御手段と、
前記ゲイン制御手段の出力信号を信号処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの映像信号に基づき前記アイリスの開度と前記撮像素子の露出時間と前記ゲイン制御手段のゲイン量を制御する撮像制御手段と
を備え、前記撮像制御手段は、第２の撮影モードの時に前記信号処理手段からの映像信号に基づき周囲の明るさを判別し、その明るさに応じて前記撮像素子における露出時間を可変するよう構成した
画像処理装置。
【請求項２】
撮像制御手段は、周囲の明るさが所定値よりも明るい時および所定値より暗い時にアイリスの開度制御を行うよう構成した
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
撮像制御手段は、周囲の明るさが所定値よりも暗い時にゲイン制御手段のゲイン量を制御するよう構成した
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
電子シャッタのオン時間ｍ・Ｔｆ（ｍ：正数、Ｔｆ：１フィールド期間）とオフ時間ｎ・Ｔｆ（ｎ：０〜２の正数）とを合わせたＭ・Ｔｆ（＝ｍ・Ｔｆ＋ｎ・Ｔｆ、Ｍ：１及び２以上の偶数）を周期とした自動検索制御ループを構成し、被写体の明るさに適合した撮像素子に対する露出時間、アイリスに対するアイリス値及び増幅器に対するＡＧＣゲイン値を求め保持して最適撮影条件に設定するよう構成した
画像処理装置。
【請求項５】
撮像素子の露出時間である電子シャッタオン時間を周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍ：１および２以上の偶数、Ｔｆ：１フィールド期間）内のｍ・Ｔｆ（ｍ：正数）期間にすることによって暗い環境での撮影を可能にする画像処理装置であって、
電子シャッタオフ時間をｎ・Ｔｆ（ｎ：０〜２の正数）とした時に          Ｍ・Ｔｆ  ＝  ｍ・Ｔｆ  ＋  ｎ・Ｔｆ
の関係を持たせながら周期Ｍ・Ｔｆで上記露出時間ｍ・Ｔｆを連続的に変化させ自動的に最適露出時間に設定させるため、光を電荷に変換する光電変換素子からなる撮像面と上記光電変換素子から発生する電荷を蓄積する蓄積部と蓄積された電荷を垂直及び水平方向に転送し画像信号を得る電荷転送素子等からなる撮像素子と、
上記撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるためのレンズ及びアイリス等から構成されるレンズユニットと、
上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆに上記電荷転送素子からの電荷を上記蓄積部に蓄積させる電子シャッタオン駆動制御と、上記電子シャッタオフ時間ｎ・Ｔｆに上記蓄積部から電荷を排出する電荷排出駆動制御と、上記電荷転送素子の垂直及び水平転送によって上記周期Ｍ・Ｔｆ毎に得られる最終１フィールドの上記ｍ・Ｔｆ時間だけ蓄積して得られた画像信号を取り出す駆動制御とを行う撮像素子ドライバーと、
上記撮像素子ドライバーの駆動により上記撮像素子から得られる画像信号を増幅する増幅器と、
上記増幅器より得られる画像信号を信号処理して輝度信号及び色信号からなる映像信号を得る信号処理回路と、
上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆに上記撮像面に入り込む光量値を示す上記輝度信号を上記露出期間の最終１フィールド期間積分して被写体の明るさに対応する入力光量値を検出する輝度検出手段と、
明るさに対応した輝度信号成分の基準値を設定する輝度基準設定手段と、
上記輝度検出手段から得られる輝度信号成分値と上記輝度基準設定手段からの輝度信号成分の基準値とを比較して周期Ｍ・Ｔｆ毎の両信号の誤差信号を得る比較手段と、
撮像素子制御手段と
を有し、上記撮像素子制御手段は周期Ｍ・Ｔｆ毎に設定される電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆをメモリーする露出メモリー手段と、
現周期（Ｍ０・Ｔｆ周期）の１周期前（Ｍ−１・Ｔｆ周期）に、露出メモリー手段にメモリーされている電子シャッタオン時間ｍ−１・Ｔｆに、現周期（Ｍ０・Ｔｆ周期）において１周期前（Ｍ−１・Ｔｆ周期）に得られた上記誤差信号を基に演算して得られる露出時間補正量Δｍ−１・Ｔｆを上記誤差信号の符号により加算または減算演算処理し、次周期（Ｍ１・Ｔｆ周期）の電子シャッタオン時間ｍ１・Ｔｆ（＝ｍ−１・Ｔｆ±Δｍ−１・Ｔｆ）を求める露出時間演算手段と、
上記電子シャッタオン時間ｍ１・Ｔｆを上記露出メモリー手段にメモリーすると共に上記電子シャッタオン時間ｍ１・Ｔｆを基に上記撮像素子ドライバーに供給する電子シャッタオン時間と電子シャッタオフ期間を示す第１の制御信号と蓄積して得られた１フィールドの画像信号を取り出す第２の制御信号を発生する制御信号発生手段と
を有し、上記制御信号発生手段からの上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを基に発生された第１，第２の制御信号を上記撮像素子ドライバーに供給することによってＭ・Ｔｆ周期でのフィードバック制御ループを形成し、上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを変化させ、上記誤差信号がゼロまたはゼロ付近になった時点の上記電子シャッタオン時間（露出時間）ｍ・Ｔｆを保持することによって最適露出条件での映像信号を得るよう構成した
画像処理装置。
【請求項６】
通常撮影モードでは撮像素子制御手段からの電子シャッタオン時間を周期１Ｔｆに固定することによって上記信号処理回路からは連続的な映像信号を得、上記高感度撮影モードの時は上記信号処理回路から周期Ｍ・Ｔｆ毎に周期的に得られる１フィールドの映像信号を連続の映像信号にするためのメモリー手段と、
上記信号処理回路回路からの通常撮影モード時の動画映像信号と上記メモリー手段からの高感度撮影モード時の映像信号を選択するためのスイッチ手段と、
上記モードを切り換える指令信号を発生するモード切換釦と、
上記モード切換釦からの指令信号を受け上記スイッチ手段の切換を行う制御信号と上記撮像素子制御手段の設定をモードによって切り換える制御信号とを発生するモード信号発生手段と
を設けた
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
上記輝度基準設定手段は露出時間ｍ・Ｔｆに対応する明るさの基準を示す上記輝度信号成分の基準値のデータテーブルを有し、上記露出メモリー手段によりメモリーされた電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆが上記輝度基準設定手段に供給され、上記露出時間ｍ・Ｔｆに対応する輝度信号成分の基準値を上記データテーブルから選択し、選択された輝度信号成分の基準値と上記輝度検出手段より得られる上記輝度信号成分値とを上記比較手段に供給し、両信号の誤差信号を得るようにした
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
上記撮像素子制御手段は、上記露出メモリー手段にメモリーされる電子シャッタオン時間（露出時間）ｍ・Ｔｆが最大値及び最小値になった時に制御信号を発生する最大露出判別手段及び最小露出判別手段を有し、
上記増幅器はＡＧＣ回路等で構成され、上記ＡＧＣ回路のゲイン値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするＡＧＣゲイン値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるＡＧＣゲイン補正値ΔＧに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期に上記メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇ−１とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のＡＧＣゲイン値Ｇ１（＝Ｇ−１±ΔＧ）を得るゲイン演算手段と、上記ＡＧＣゲイン値Ｇ１を上記メモリー手段にメモリーし、周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎のＡＧＣゲイン値をメモリーすると共に上記メモリー手段にメモリーされるＡＧＣゲイン値Ｇが最小値になった時に制御信号を発生する最小ゲイン判別手段とを有するＡＧＣゲイン制御手段と、
入力光量を機械的にコントロールする上記アイリス機構を駆動するためのアイリス機構ドライバーと、
上記アイリス機構に与えるアイリス値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするアイリス値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるアイリス補正値ΔＩに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期の上記アイリス値メモリー手段から得られるアイリス値Ｉ−１とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のアイリス値Ｉ１（＝Ｉ−１±ΔＩ）を得るアイリス値演算手段と、上記アイリス値Ｉ１を上記アイリス値メモリー手段に加え、Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）周期毎のアイリス値をメモリーすると共に上記アイリス値メモリー手段（Ｉ）にメモリーされるアイリス値Ｉが最小値か、特定値になった時その値を判別し、制御信号を発生するアイリス値最小値の判別手段及びアイリス値特定値の判別手段とを有する明るさが上記ゲイン制御手段で制御される範囲を越え上記撮像素子制御手段で制御される範囲までと上記撮像素子制御手段の制御範囲外の明るい範囲（周期１Ｔｆでの制御）の制御を行うアイリス値判別手段とを有するアイリス制御手段と、
上記各制御手段において入力光量に応じて各メモリー手段にメモリーされる最大値、最小値及び特定値になった時に発生される制御信号によって上記撮像素子制御手段または、上記ＡＧＣゲイン制御手段または、上記アイリス制御手段を作動させる期間をきめる制御信号を発生する選択信号発生手段と
を設け、上記ゲイン制御手段の上記ＡＧＣゲイン値メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇを上記増幅器のＡＧＣアンプに供給することにより制御ループを形成し、上記アイリス値メモリー手段にメモリーされるアイリス値Ｉを上記アイリス機構ドライバーに供給し、アイリス値を設定することにより制御ループを形成し、明るさに応じて上記選択信号発生手段により、上記ＡＧＣゲイン制御手段，上記アイリス制御手段並びに上記撮像素子制御手段の動作期間を切り換え、動作中のどれかの制御手段において上記誤差信号がゼロ値付近になればその制御手段にあるメモリー手段によりその値を保持し、最適撮影条件に設定し、明るさの全領域で明瞭な映像信号を得るよう構成した
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
上記輝度基準設定手段は露出時間ｍ・Ｔｆに対応する明るさの基準を示す上記輝度信号成分の基準値のデータテーブルを有し、上記露出メモリー手段によりメモリーされた露出時間ｍ・Ｔｆが上記輝度基準設定手段に供給され、上記露出時間ｍ・Ｔｆに対応する輝度信号成分の基準値を上記データテーブルから選択し、選択された輝度信号成分の基準値と上記輝度検出手段より得られる上記輝度信号成分値とを上記比較手段に供給し、両信号の誤差信号を得るように構成し、
上記撮像素子制御手段は、上記露出メモリー手段にメモリーされる電子シャッタオン時間（露出時間）ｍ・Ｔｆが最大値及び最小値になった時に制御信号を発生する最大露出判別手段及び最小露出判別手段を有し、
上記増幅器はＡＧＣ回路等で構成され、上記ＡＧＣ回路のゲイン値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするＡＧＣゲイン値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるＡＧＣゲイン補正値ΔＧに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期に上記メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇ−１とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のＡＧＣゲイン値Ｇ１（＝Ｇ−１±ΔＧ）を得るゲイン演算手段と、上記ＡＧＣゲイン値Ｇ１を上記メモリー手段にメモリーし、周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎のＡＧＣゲイン値をメモリーすると共に上記メモリー手段にメモリーされるＡＧＣゲイン値Ｇが最小値になった時に制御信号を発生する最小ゲイン判別手段とを有するＡＧＣゲイン制御手段と、
入力光量を機械的にコントロールする上記アイリス機構を駆動するためのアイリス機構ドライバーと、
上記アイリス機構に与えるアイリス値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするアイリス値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるアイリス補正値ΔＩに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期の上記アイリス値メモリー手段から得られるアイリス値Ｉ−１とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のアイリス値Ｉ１（＝Ｉ−１±ΔＩ）を得るアイリス値演算手段と、上記アイリス値Ｉ１を上記アイリス値メモリー手段に加え、Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）周期毎のアイリス値をメモリーすると共に上記アイリス値メモリー手段（Ｉ）にメモリーされるアイリス値Ｉが最小値か、特定値になった時その値を判別し、制御信号を発生するアイリス値最小値の判別手段及びアイリス値特定値の判別手段とを有する明るさが上記ゲイン制御手段で制御される範囲を越え上記撮像素子制御手段で制御される範囲までと上記撮像素子制御手段の制御範囲外の明るい範囲（周期１Ｔｆでの制御）の制御を行うアイリス値判別手段を有するアイリス制御手段と、
上記各制御手段において入力光量に応じて各メモリー手段にメモリーされる最大値、最小値及び特定値になった時に発生される制御信号によって上記撮像素子制御手段または、上記ＡＧＣゲイン制御手段または、上記アイリス制御手段を作動させる期間をきめる制御信号を発生する選択信号発生手段と
を設け、上記ゲイン制御手段の上記ＡＧＣゲイン値メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇを上記増幅器のＡＧＣアンプに供給することにより制御ループを形成し、上記アイリス値メモリー手段にメモリーされるアイリス値Ｉを上記アイリス機構ドライバーに供給し、アイリス値を設定することにより制御ループを形成し、明るさに応じて上記選択信号発生手段により、上記ＡＧＣゲイン制御手段、上記アイリス制御手段並びに上記撮像素子制御手段の動作期間を切り換え、動作中のどれかの制御手段において上記誤差信号がゼロ値付近になればその制御手段にあるメモリー手段によりその値を保持し、最適撮影条件に設定し、明るさの全領域で明瞭な映像信号を得るよう構成した
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
上記撮像素子制御手段は、上記露出メモリー手段にメモリーされる露出時間ｍ・Ｔｆが最大値及び最小値になった時に制御信号を発生する最大露出判別手段及び最小露出判別手段を有し、
上記増幅器はＡＧＣ回路等で構成され、上記ＡＧＣ回路のゲイン値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするＡＧＣゲイン値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるＡＧＣゲイン補正値ΔＧに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期に上記メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇ−１とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のＡＧＣゲイン値Ｇ１（＝Ｇ−１±ΔＧ）を得るゲイン演算手段と、上記ＡＧＣゲイン値Ｇ１を上記メモリー手段にメモリーし、周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎のＡＧＣゲイン値をメモリーすると共に上記メモリー手段にメモリーされるＡＧＣゲイン値Ｇが最小値になった時に制御信号を発生する最小ゲイン判別手段とを有するＡＧＣゲイン制御手段と、
入力光量を機械的にコントロールする上記アイリス機構を駆動するためのアイリス機構ドライバーと、
上記アイリス機構に与えるアイリス値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするアイリス値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるアイリス補正値ΔＩに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期の上記アイリス値メモリー手段から得られるアイリス値Ｉ−１とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のアイリス値Ｉ１（＝Ｉ−１±ΔＩ）を得るアイリス値演算手段と、上記アイリス値Ｉ１を上記アイリス値メモリー手段に加え、Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）周期毎のアイリス値をメモリーすると共に上記アイリス値メモリー手段（Ｉ）にメモリーされるアイリス値Ｉが最小値か、特定値になった時その値を判別し、制御信号を発生するアイリス値最小値の判別手段及びアイリス値特定値の判別手段とを有する明るさが上記ゲイン制御手段で制御される範囲を越え上記撮像素子制御手段で制御される範囲までと上記撮像素子制御手段の制御範囲外の明るい範囲（周期１Ｔｆでの制御）の制御を行うアイリス値判別手段とを有するアイリス制御手段と、
上記各制御手段において入力光量に応じて各メモリー手段にメモリーされる最大値、最小値及び特定値になった時に発生される制御信号によって上記撮像素子制御手段または、上記ＡＧＣゲイン制御手段または、上記アイリス制御手段を作動させる期間をきめる制御信号を発生する選択信号発生手段と
を設け、上記ゲイン制御手段の上記ＡＧＣゲイン値メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇを上記増幅器のＡＧＣアンプに供給することにより制御ループを形成し、上記アイリス値メモリー手段にメモリーされるアイリス値Ｉを上記アイリス機構ドライバーに供給し、アイリス値を設定することにより制御ループを形成し、明るさに応じて上記選択信号発生手段により、上記ＡＧＣゲイン制御手段、上記アイリス制御手段並びに上記撮像素子制御手段の動作期間を切り換え、動作中のどれかの制御手段において上記誤差信号がゼロ値付近になればその制御手段にあるメモリー手段によりその値を保持し、最適撮影条件に設定し、明るさの全領域で明瞭な映像信号を得るよう構成し、
上記モード信号発生手段は、
上記撮像素子制御手段に対して電子シャッタオン時間を最大値に、上記ゲイン制御手段に対してＡＧＣゲインを最大値に、そして上記アイリス制御手段に対してアイリス値を最小値に設定するためのデータテーブルと、
上記選択信号発生手段に対して制御手段選択のスタート信号を発生する発生手段と
を有し、上記モード切換釦の指令信号を受け、通常撮影モードから高感度撮影モードに切り換えられた時、上記各制御手段に上記データテーブルの値を供給すると共に上記選択信号発生手段にはスタート信号を供給して上記ゲイン制御手段から制御をスタートし、最適露出条件に収束させるよう構成した
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
上記輝度基準設定手段は露出時間ｍ・Ｔｆに対応する明るさの基準を示す上記輝度信号成分の基準値のデータテーブルを有し、上記露出メモリー手段によりメモリーされた露出時間ｍ・Ｔｆが上記輝度基準設定手段に供給され、上記露出時間ｍ・Ｔｆに対応する輝度信号成分の基準値を上記データテーブルから選択し、選択された輝度信号成分の基準値と上記輝度検出手段より得られる上記輝度信号成分値とを上記比較手段に供給し、両信号の誤差信号を得るように構成し、
上記撮像素子制御手段は、上記露出メモリー手段にメモリーされる露出時間ｍ・Ｔｆが最大値及び最小値になった時に制御信号を発生する最大露出判別手段及び最小露出判別手段を有し、
上記増幅器はＡＧＣ回路等で構成され、上記ＡＧＣ回路のゲイン値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするＡＧＣゲイン値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるＡＧＣゲイン補正値ΔＧに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期に上記メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇ−１とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のＡＧＣゲイン値Ｇ１（＝Ｇ−１±ΔＧ）を得るゲイン演算手段と、上記ＡＧＣゲイン値Ｇ１を上記メモリー手段にメモリーし、周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎のＡＧＣゲイン値をメモリーすると共に上記メモリー手段にメモリーされるＡＧＣゲイン値Ｇが最小値になった時に制御信号を発生する最小ゲイン判別手段とを有するＡＧＣゲイン制御手段と、
入力光量を機械的にコントロールする上記アイリス機構を駆動するためのアイリス機構ドライバーと、
上記アイリス機構に与えるアイリス値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするアイリス値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるアイリス補正値ΔＩに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期の上記アイリス値メモリー手段から得られるアイリス値Ｉ−１とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のアイリス値Ｉ１（＝Ｉ−１±ΔＩ）を得るアイリス値演算手段と、上記アイリス値Ｉ１を上記アイリス値メモリー手段に加え、Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）周期毎のアイリス値をメモリーすると共に上記アイリス値メモリー手段（Ｉ）にメモリーされるアイリス値Ｉが最小値か、特定値になった時その値を判別し、制御信号を発生するアイリス値最小値の判別手段及びアイリス値特定値の判別手段とを有する明るさが上記ゲイン制御手段で制御される範囲を越え上記撮像素子制御手段で制御される範囲までと上記撮像素子制御手段の制御範囲外の明るい範囲（周期１Ｔｆでの制御）の制御を行うアイリス値判別手段とを有するアイリス制御手段と、
上記各制御手段において入力光量に応じて各メモリー手段にメモリーされる最大値、最小値及び特定値になった時に発生される制御信号によって上記撮像素子制御手段または、上記ＡＧＣゲイン制御手段または、上記アイリス制御手段を作動させる期間をきめる制御信号を発生する選択信号発生手段と
を設け、上記ゲイン制御手段の上記ＡＧＣゲイン値メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇを上記増幅器のＡＧＣアンプに供給することにより制御ループを形成し、上記アイリス値メモリー手段にメモリーされるアイリス値Ｉを上記アイリス機構ドライバーに供給し、アイリス値を設定することにより制御ループを形成し、明るさに応じて上記選択信号発生手段により、上記ＡＧＣゲイン制御手段、上記アイリス制御手段並びに上記撮像素子制御手段の動作期間を切り換え、動作中のどれかの制御手段において上記誤差信号がゼロ値付近になればその制御手段にあるメモリー手段によりその値を保持し、最適撮影条件に設定し、明るさの全領域で明瞭な映像信号を得るよう構成し、
上記モード信号発生手段は、
上記撮像素子制御手段に対して露出時間を最大値に、上記ゲイン制御手段に対してＡＧＣゲインを最大値に、そして上記アイリス制御手段に対してアイリス値を最小値に設定するためのデータテーブルと、
上記選択信号発生手段に対して制御手段選択のスタート信号を発生する発生手段と
を有し、上記モード切換釦の指令信号を受け、通常撮影モードから高感度撮影モードに切り換えられた時、上記各制御手段に上記データテーブルの値を供給すると共に上記選択信号発生手段にはスタート信号を供給して上記ゲイン制御手段から制御をスタートし、最適露出条件に収束させるよう構成した
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は暗い環境において、照明等に頼ることなく、その照度に応じた明瞭な画像を撮像することが可能なビデオカメラなどの画像処理装置に関するものである。
背景の技術
小型ビデオカメラ、あるいは小型ビデオ一体型カメラにおいて撮像素子は殆ど固体撮像素子であるＣＣＤ型撮像素子が使われている。ＣＭＯＳ型撮像素子も使用されているが光電変換部の素子が異なるだけで画像信号を得る過程は同じようなものである。以下は上記固体撮像素子としてＣＣＤ型撮像素子を例に挙げて説明する。
暗い環境において明瞭な撮影画像をえるため、通常は照明によって被写体の照度を高め撮影が行われているが、照明器具は持ち運びが不便な点や、電力消費も大きいので、小型ビデオカメラ等においてはそのようなものがなくても暗い環境で撮影ができることが望まれる。
固体撮像素子を用いたカメラに関してはデジタルスチルカメラの例であるが特開２００１−２８５７０７公報に記載されている。この文献にはＣＣＤ型撮像素子を用い、その撮像の感度及び電子シャッタ、撮像素子の信号出力の増幅等を行うＣＤＳ／ＡＧＣ回路のゲイン、さらにアイリスの絞り値等の制御パラメータの値を調整して露出を自動制御する方式が記載されている。
本発明は動画を撮影するビデオカメラにおいて特開２００１−２８５７０７公報に示されている制御パラメータを調整し暗い環境において露出を設定するものであるが、従来はその時の明るさの環境において暗い環境であれば感度を高くした固定の制御パラメータの設定がなされていた。特に、上記した電子シャッタ、すなわち露出時間に対しては長い時間に設定される。そのため撮影された画像の動きがスムーズでなくなる問題がある。
ＣＣＤ型撮像素子における電子シャッタ、所謂、露出時間については特開２００１−２８５７０７公報に記されているが以下のようなシステムになっている。
ＣＣＤ型撮像素子は受光面はフォトダイオードアレイ（ＰＤ）等の光を電荷に変換する光電変換素子、発生する電荷を蓄積する蓄積部及び蓄積部の電荷を電荷転送素子（ＣＣＤ）によって垂直方向への転送と水平方向への転送を行い画像信号を得るものである。
そこでＰＤから発生する電荷を蓄積する時間長によって撮像素子に取りこまれる入力光量が決まってくるので、この蓄積のための時間長を制御すれば、機械的なシャッタを用いることなく撮像素子に取り込まれる光量の時間的コントロールすなわち露出時間のコントロールができることになる。これが電気的なシャッタまたは電子シャッタと呼ばれるものである。
ＣＣＤ型撮像素子を用いたビデオカメラにおいては、通常撮影においては映像信号のフィールド周期（Ｔｆ）に合わせた１／６０秒の電子シャッタ時間（露出時間）で撮影される。これは１／６０秒間に取り込まれる単位時間の入力光量が十分で高い信号出力が撮像素子から得られる明るい環境下の撮影の場合である。暗い環境においては単位時間当たりの入力光量が少ないので、信号出力を大きくするには露出時間を長くして入力光量を蓄積させることによって高い信号出力を得ることが行われる。
このように電子シャッタ時間（露出時間）に相当する撮像素子のＰＤから発生する電荷を蓄積部に蓄積させる期間を長くすることによって暗い環境での高感度撮影が可能となる。
例えば露出時間を０．５秒に設定した場合は、この長さは３０フィールド（１５フレーム）に相当するので３０フィールドの期間の上記ＰＤからの電荷が蓄積部に蓄積される。そしてこの蓄積期間（露出時間）の最後の１フィールドが蓄積画像信号となる。さらにこの蓄積期間の最終１フィールドの画像信号を信号処理して映像信号に変換し、それを３０フィールド間メモリーして連続の映像信号を得ることが行われる。この露出時間はフレーム期間（約３３ｍｓ）の倍数で最大０．５秒程度までであればどんな値でも良いがかなり暗い状態でも撮影できるように０．５秒近くに設定されることが多い。
しかしながら、この場合当然のことながら３０フィールド間（約０．５秒）蓄積した最後の１フィールドをＣＣＤから取りだすことになるので３０フィールド毎の静止画になり、画像の動きがスムーズでなくなる。被写体の動きが速い場合は、その動きが撮影できなくなる場合が生ずる。そして、被写体の照度に応じた映像信号レベルが得られない問題がある。
本発明は上記問題点を改善するものであり、暗い環境においてもその時の照度に応じた上記蓄積時間（露出時間）を自動的に設定し、被写体の動きに対してできるだけスムーズに追従させるようにしたものであり、さらに、その時の画質も最適にする画像処理装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
この課題を解決するため、本発明の画像処理装置は、周囲が明るい時に用いる第１の撮影モードと、周囲が暗い時に用いる第２の撮影モードとを備えた画像処理装置であって、外部から入射した光学信号の光量を制御するアイリスと、前記アイリスからの光学信号を映像信号として出力する撮像素子と、前記撮像素子からの映像信号のゲイン制御を行うゲイン制御手段と、前記ゲイン制御手段の出力信号を信号処理する信号処理手段と、前記信号処理手段からの映像信号に基づき前記アイリスの開度と前記撮像素子の露出時間と前記ゲイン制御手段のゲイン量を制御する撮像制御手段とを備え、前記撮像制御手段は、第２の撮影モードの時に前記信号処理手段からの映像信号に基づき周囲の明るさを判別し、その明るさに応じて前記撮像素子における露出時間を可変するよう構成したことを特徴とする。
また、本発明の画像処理装置は、撮像素子の露出時間である電子シャッタオン時間を周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍ：１および２以上の偶数、Ｔｆ：１フィールド期間）内のｍ・Ｔｆ（ｍ：正数）期間にすることによって暗い環境での撮影を可能にする画像処理装置であって、電子シャッタオフ時間をｎ・Ｔｆ（ｎ：０〜２の正数）とした時にＭ・Ｔｆ  ＝  ｍ・Ｔｆ  ＋  ｎ・Ｔｆの関係を持たせながら周期Ｍ・Ｔｆで上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを連続的に変化させ自動的に最適露出時間に設定させるため、光を電荷に変換する光電変換素子からなる撮像面と上記光電変換素子から発生する電荷を蓄積する蓄積部と蓄積された電荷を垂直及び水平方向に転送し画像信号を得る電荷転送素子（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）等からなる撮像素子と、上記撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるためのレンズ及びアイリス等から構成されるレンズユニットと、上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆに上記光電変換素子からの電荷を上記蓄積部に蓄積させる電子シャッタ駆動制御と、上記電子シャッタオフ時間ｎ・Ｔｆに上記蓄積部から電荷を排出する電荷排出駆動制御と、上記電荷転送素子の垂直及び水平転送によって上記周期Ｍ・Ｔｆ毎に得られる最終１フィールドの上記ｍ・Ｔｆ時間だけ蓄積して得られた画像信号を取り出す駆動制御とを行う撮像素子ドライバーと、上記撮像素子ドライバーの駆動により上記撮像素子から得られる画像信号を増幅する増幅器と、上記増幅器より得られる画像信号を信号処理して輝度信号及び色信号からなる映像信号を得る信号処理回路と、上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆに上記撮像面に入り込む光量値を示す上記輝度信号を上記露出期間の最終１フィールド期間積分して被写体の明るさに対応する入力光量値を検出する輝度検出手段と、明るさに対応した輝度信号成分の基準値を設定する輝度基準設定手段と、上記輝度検出手段から得られる輝度信号成分値と上記輝度基準設定手段からの輝度信号成分の基準値とを比較して周期Ｍ・Ｔｆ毎の両信号の誤差信号を得る比較手段と、撮像素子制御手段とを有し、上記撮像素子制御手段は周期Ｍ・Ｔｆ毎に設定される電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆをメモリーする露出メモリー手段と、現周期（Ｍ０・Ｔｆ周期）の１周期前（Ｍ−１・Ｔｆ周期）に、露出メモリー手段にメモリーされている電子シャッタオン時間ｍ−１・Ｔｆに、現周期（Ｍ０・Ｔｆ周期）において１周期前（Ｍ−１・Ｔｆ周期）に得られた上記誤差信号を基に演算して得られる露出時間補正量Δｍ−１・Ｔｆを上記誤差信号の符号により加算または減算演算処理し、次周期（Ｍ１・Ｔｆ周期）の電子シャッタオン時間ｍ１・Ｔｆ（＝ｍ−１・Ｔｆ±Δｍ−１・Ｔｆ）を求める露出時間演算手段と、上記電子シャッタオン時間ｍ１・Ｔｆを上記露出メモリー手段にメモリーすると共に上記電子シャッタオン時間ｍ１・Ｔｆを基に上記撮像素子ドライバーに供給する電子シャッタオン時間と電子シャッタオフ期間を示す第１の制御信号と蓄積して得られた１フィールドの画像信号を取り出す第２の制御信号を発生する制御信号発生手段を有し、上記制御信号発生手段からの上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを基に発生された第１，第２の制御信号を上記撮像素子ドライバ��に供給することによってＭ・Ｔｆ周期でのフィードバック制御ループを形成し、上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを変化させ、上記誤差信号がゼロまたはゼロ付近になった時点の上記電子シャッタオン時間（露出時間）ｍ・Ｔｆを保持することによって最適露出条件での映像信号を得るよう構成したことを特徴とする。
さらに本発明は全ての明るさ環境での撮影ができるように上記露出時間の制御でカバーされる明るさ範囲外の明るい環境そして範囲外の暗い環境にも対応できるように上記増幅器及びアイリスをも制御し、いかなる明るさの環境でも撮影ができるようにも構成したものである。
この構成によると、ビデオカメラにおいて撮像素子に入力した光量を蓄積できる機能を利用して、最適自動露出時間の設定ができる高感度画像処理方式であるが、加えてアイリス及びＡＧＣ増幅器を制御することにより、
（１）照度に応じた最適の露出時間に設定されるので、露出時間が長くなることによる出力画像の動きの応答性の劣化が少なくなる。
（２）露出時間に応じた映像信号出力が得られる。すなわち明るさに応じた映像信号出力が得られる。
（３）殆ど暗闇からかなり明るい範囲の環境下での撮影が可能である。
等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の実施の形態１における全体回路ブロック図
図２は本発明の実施の形態に係わる撮像素子の電子シャッタ動作を説明するためのタイムチャート
図３は本発明の実施の形態に係わる撮像素子の特定露出時間の場合の電子シャッタ動作を説明するためのタイムチャート
図４は本発明の実施の形態に係わる撮像素子制御手段の詳細回路ブロック図
図５は本発明の実施の形態に係わるアイリス制御手段の詳細回路ブロック図
図６は本発明の実施の形態に係わるＡＧＣゲイン制御手段の詳細回路ブロック図
図７は本発明の実施の形態に係わる選択信号発生手段の詳細回路ブロック図
図８は本発明の実施の形態に係わる選択信号発生手段における入出力信号のタイムチャート
図９は本発明の実施の形態に係わる被写体の明るさと露出時間、明るさとアイリス値及び明るさとＡＧＣゲイン値との関係並びに制御領域を説明するための図
図１０は本発明の実施の形態に係わる被写体の明るさと輝度信号成分値Ｙ及び基礎信号基準値Ｙｓとの関係を説明する図
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について、図１から図１０を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態の全体構成を示す。
図１において、１は被写体像を結像させるためのレンズ部、２は機械的に入射光量を調節するアイリス及びアイリスの口径を変えるアイリス駆動モータ（図示せず）等からなるアイリス部であり、１００はレンズ部１及びアイリス部２からなるレンズユニットである。２０はアイリス部２のアイリス駆動モータを駆動するアイリス機構ドライバーである。１９はアイリスの口径値を設定するアイリス制御手段である。
３は、光を電荷に変換するフォトダイオードアレイのような光電変換素子（ＰＤと称す）であり、レンズユニット１００により光量を調整され、結像された光学画像を光電変換する。４は電子シャッタが開いている期間、すなわち露出時間（露出期間）にＰＤ３からの電荷を蓄積するアレイ状の蓄積部である。５は蓄積部４で蓄積された電荷を垂直及び水平方向に転送し画像信号を得る電荷転送素子（以下、ＣＣＤと称す）である。６はＰＤ３、蓄積部４並びにＣＣＤ５からなる撮像素子である。２１は撮像素子６から画像信号を取り出すための撮像素子６の制御駆動を行う撮像素子ドライバーである。１８は撮像素子ドライバー２１に対して上記電子シャッタオン時間（露出時間）の設定や蓄積された画像信号を取り出すためのタイミング信号を発生する撮像素子制御手段である。
増幅器７はＡＧＣ回路からなる増幅器で、撮像素子６から得られる画像信号のノイズを低減するＣＤＳ回路と画像信号を増幅する。１６は増幅器７のＡＧＣ回路のゲインを設定するＡＧＣゲイン制御手段である。
Ａ／Ｄ変換器８は、増幅器７より得られる画像信号をデジタル信号に変換する。信号処理回路９は、Ａ／Ｄ変換器８から得られるデジタル画像信号を輝度信号と色信号からなるデジタル標準映像信号に変換する。
ここで通常撮影モード（第１の撮影モード）と本発明における高感度撮影モード（第２の撮影モード）について説明する。
ここで言う通常撮影モードとは、周囲が明るく、特別な照明を必要としないで、撮影画像が普通に判別できる範囲の通常の撮影状態である。このモードにおいては上記したように電子シャッタ時間（露出時間）は撮像素子制御手段１８によって映像信号のフィールド周波数ｆｖの１周期である１／ｆｖ秒（約１／６０秒）に設定されている。よって、通常撮影モードではフィールド期間（Ｔｆ）と電子シャッタ時間（露出時間）とが一致しているので通常の動画撮影ができることになる。そして本発明における高感度撮影モードでは上記した通常撮影モードでの撮影では照明しないと良好な撮影画像が得られない状況でも、照明なしで効果的に撮影ができ、さらにこのモードにおいては周囲の状況が変わり明るくなっても明瞭な画像信号が得ることができる装置である。そして、モード切換は以下のようにして行われる。
図１のモード切換釦１２は上記両モードを切り換える指令信号を発生する切換釦である。モード信号発生手段１３はモード切換釦１２からの指令信号により上記一方のモードから他方のモードに上記各制御手段及び一部の手段の設定条件を切り換えるための制御信号を発生する。本装置の電源をオンにした時は通常撮影モードに設定される。高感度撮影モードにしたいときはモード切換釦１２をおせば上記指令信号によりそのモードに切り換わる。再度釦を押せば元の通常撮影モードに戻る。いわゆるトグル動作になる。メモリー手段１１は高感度撮影モードにおいて信号処理回路９からの露出時間に蓄積された周期的に得られる１フィールドの映像信号をその１周期間メモリーして連続な映像信号にするためのメモリーである。スイッチ手段２２は上記両モードにおいてそれぞれ得られる映像信号をモード信号発生手段１３からの切換え制御信号によって切り換える。
まず、通常撮影モードの状態では、上記したように撮像素子制御手段１８が撮像素子ドライバー２１に与える電子シャッタ時間、すなわち露出時間が上記した１／ｆｖ秒（＝Ｔｆ）になるように、制御信号がモード信号発生手段１３から撮像素子制御手段１８に信号線４０を介して供給される。信号線についてはどの信号線かをわかるように番号を付す。
よって、撮像素子６からは上記したように通常の動画画像信号が得られ、増幅器７、Ａ／Ｄ変換器８並びに信号処理回路９により、増幅、及びデジタル信号処理され、信号処理回路９から連続動画のデジタル映像信号が得られる。得られたデジタル映像信号はスイッチ手段２２の端子Ａを介して出力される。２３は出力端子であり、カメラだけの仕様であればこれが出力端子となる。２４はデジタルビデオテープレコーダまたはディスクレコーダ等の映像信号を記録再生できるレコーダである。ビデオ一体型カメラの場合は、スイッチ手段２２の映像信号がレコーダ２４によって記録される。
通常撮影モードの場合、モード信号発生手段１３から撮像素子制御手段１８への露出時間の設定は１／ｆｖ秒であるが増幅器７のＡＧＣ回路のゲインを設定するＡＧＣゲイン制御手段１６及びアイリス値の設定を行うアイリス制御手段１９においてもモード信号発生手段１３から設定のための制御信号が供給されている。ＡＧＣゲインは最小値（０ｄＢ）であり、アイリスは定常値に設定されるが入力光量が多くなると後述するアイリス制御によりアイリス値が設定される。
以上が通常撮影モード時の動作説明である。
本発明における高感度撮影モードは、暗い環境においても電子シャッタ時間、すなわち露出時間を、１フィールド期間（Ｔｆ＝１／ｆｖ秒）より長くして良好な画像信号を得ようとする装置である。この場合の電子シャッタの動作を図２，図３を用いて説明する。
ビデオカメラにおいては映像信号の奇数偶数フィールドからなるフレーム単位で画像が成り立っている。電子シャッタオン時間（以下、露出時間とも言う。）はＰＤ３からの電荷を蓄積部４に蓄積している期間に相当するので、露出時間を１フィールド期間を越えた時間に設定するには露出時間を包含する数フレーム単位での周期的な信号処理を行う必要がある。
高感度撮影モードの場合には、撮像素子６の蓄積部４、ＣＣＤ５を駆動制御する撮像素子ドライバー２１に撮像素子制御手段１８から信号線４７，４６，４４を介して図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す制御信号が供給される。（図２（ａ）（ｂ）（ｃ）が図１の信号線４７，４６，４４に示す（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応している。）
図２の第１の制御信号（ａ）は、露出時間（電荷蓄積期間）及び電荷排出期間を指定する信号で、ＰＤ３からの電荷が蓄積部４に蓄積されている期間である露出時間Ｔｅｘｐ＝ｍ・Ｔｆ及びＰＤ３からの電荷を排出し、蓄積部４に電荷を蓄積しない期間である電子シャッタオフ時間Ｔｄｉｓ＝ｎ・Ｔｆを示す制御信号である。そしてＴｅｘｐとＴｄｉｓには次式の関係を持たせ、周期的に電子シャッタ動作を行うようにする。
Ｔａｌｌ  ＝Ｔｅｘｐ  ＋  Ｔｄｉｓ
＝ｍ・Ｔｆ  ＋  ｎ・Ｔｆ
＝（ｍ＋ｎ）Ｔｆ＝Ｍ・Ｔｆ            ・・・（１）
ｍ＋  ｎ＝  Ｍ                                  ・・・（２）
ここで  Ｔｆ＝１フィールド期間、ｍ：１〜３４程度の正数、ｎ：０〜２の正数、Ｍ：１または２〜３４程度の偶数  そしてｍとＭとの関係は次式で示される。
ｍ  ＝  １の時は  Ｍ  ＝  １
１  ＜  ｍ  ≦  ２  の時は  Ｍ  ＝  ２
２  ＜ｍ  の時は  Ｍ−２  ＜  ｍ  ≦  Ｍ                  ・・・（３）
すなわち、ｍ・Ｔｆを露出時間（電子シャッタオン時間）、ｎ・Ｔｆを電荷排出期間（電子シャッタオフ時間）とを合計したＭ・Ｔｆを１周期とした電子シャッタオンオフ動作が行われることになる。ｍ  ＝  １の時は  Ｍ  ＝  １である。これは通常撮影モードの時の露出時間（Ｔｆ  ＝  １／ｆｖ）と同じである。図３（ａ）はｍ＝２．５すなわち露出時間Ｔｅｘｐ  ＝  ２．５Ｔｆの場合の制御信号を示している。この場合は上記の関係から  ２  ＜  ２．５  ≦  ４であるのでＭ＝４となり、ｎ  ＝  Ｍ−ｍ  ＝  ４−２．５  ＝１．５、すなわち、Ｔｄｉｓ＝１．５Ｔｆとなる。よって４Ｔｆを１周期とした露出時間２．５Ｔｆの電子シャッタで撮影が行われることになる。
次に露出時間ｍ・Ｔｆ中に蓄積部４に蓄積された電荷はＣＣＤ５の垂直及び水平方向への転送によって画像信号として取り出される。そのため、まず、撮像素子制御手段１８から、図２（ｂ）に示す蓄積電荷をＣＣＤ５に移送する期間を指示する信号、または図３（ｂ）に示すＣＣＤ５の垂直・水平転送期間および画像取り込み期間を指示する電荷移送パルスが、撮像素子ドライバー２１に供給される。このパルス期間は垂直同期信号帰線期間に相当し、この間に蓄積部４からＣＣＤ５への電荷の移送が行われる。さらに図２（ｃ）または図３（ｃ）に示すゲート信号によって、Ｍ・Ｔｆ周期毎の１フィールド区間においてＣＣＤ５に移送された電荷を垂直方向及び水平方向にＣＣＤ５自身により蓄積電荷を転送すれば撮像素子６のＣＣＤ５からはＭ・Ｔｆ周期毎の露出時間ｍ・Ｔｆ蓄積された画像信号が得られる。この信号は、増幅器７，Ａ／Ｄ変換器８，信号処理回路９を通ることによって図２（ｄ）または図３（ｄ）に示すＭ・Ｔｆ周期毎のｍ・Ｔｆ期間（露出時間）被写体からの光学像が電荷として蓄積された１フィールドの映像信号が信号処理回路９から得られる（図２（ｄ）または図３（ｄ）が、図１の信号処理回路９の信号線４８（ｄ）に対応している。）。
この場合、信号処理回路９からの映像信号は、上記したようにＭ・Ｔｆ周期毎に１フィールドの間欠的な信号になるので、これを連続の映像信号に直さなければ画像を見ることができない。１１はこのためのメモリー手段である。メモリー手段１１には、上記した図２（ｃ）または図３（ｃ）に示すゲート信号が撮像素子制御手段１８から信号線４４を介して供給され、上記１フィールドの映像信号がメモリーされる。そして信号のない期間をメモリー手段１１にメモリーされた信号に置き換えれば、図２（ｅ）または図３（ｅ）に示す連続な映像信号がメモリー手段１１から得られる（図２（ｅ）または図３（ｅ）が図１の信号線４９（ｅ）に対応している。）。
高感度撮影モードの時は上記したようにスイッチ手段２２にはモード信号発生手段１３から制御信号が供給され、スイッチ手段２２のコモン端子は端子Ｂに接続されているのでスイッチ手段２２に繋がる出力端子２３にはメモリー手段１１からの上記した図２（ｅ）または図３（ｅ）に示す映像信号が得られ、ビデオ一体型カメラにおいてはこの信号が上記したレコーダ２４によって記録される。以上が高感度撮影モードの場合の電子シャッタ動作と映像信号処理である。
次にこの電子シャッタ動作を利用して本発明からなる自動的に最適の露出時間を設定できる制御方法を以下に述べる。
信号処理回路９からは上記した図２（ｄ）または図３（ｄ）に示すＭ・Ｔｆ周期毎の１フィールドの間欠的な映像信号が得られる。上記したように被写体光をＰＤ３にて電荷に変換し、蓄積部４にて蓄積され、ＣＣＤ５にて走査されて得られた画像信号は、信号処理回路９にて信号処理され、輝度信号成分と色信号成分とからなる映像信号になる。すなわち、輝度信号成分は被写体からの光量に比例しているので、この輝度信号成分の１フィールド間の積分値は電子シャッタオン期間中の撮像素子６への入力光量を示す。輝度検出手段１０は、電子シャッタオン期間ｍ・Ｔｆ中の入射光量を得るための輝度信号を１フィールド間積分して輝度信号成分値Ｙを検出する（積分期間は図２（ｃ）に示す区間１１３である。）。
輝度基準設定手段１４は、被写体照度に対する輝度信号成分値の基準値の予め定められた値がメモリーされたデータテーブル等を有しており、後述のようにこのデータテーブルは露出時間ｍ・Ｔｆ値によって定められている。
比較手段１５は、輝度検出手段１０からの輝度信号成分値Ｙと輝度基準設定手段１４からの輝度信号成分の基準値Ｙｓとを比較し、その誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）を出力する。
比較手段１５で得られた誤差信号は、信号線３９を介して撮像素子制御手段１８、ゲイン制御手段１６並びにアイリス制御手段１９に供給される。
以上のことから、撮像素子６→増幅器７→Ａ／Ｄ変換器８→信号処理回路９→輝度検出手段１０→比較手段１５→撮像素子制御手段１８→撮像素子ドライバー２１→撮像素子６の制御ループが構成される。この制御ループによって、Ｍ・Ｔｆ周期で露出時間ｍ・Ｔｆ蓄積された電荷と等価な上記輝度信号成分値を周期毎に輝度信号成分の基準値と比較し、その誤差信号Ｙｄを基に次の周期の露出時間を決めるようなフィードバック制御が確立される。
上記したように
誤差信号Ｙｄ  ＝  輝度信号成分Ｙ  −  輝度信号成分の基準値Ｙｓ
であるので、これらの関係からＭ・Ｔｆ周期で被写体照度に対応した輝度信号成分の基準値Ｙｓと輝度信号成分Ｙとが等しくなるよう露出時間ｍ・Ｔｆが自動調整できればよい。そこで、Ｙ＝Ｙｓになる時（完全に一致の条件ではなくある幅を持った範囲）の露出時間を求めるため、Ｙ＞Ｙｓの時は入力光量が基準値より大きい（被写体照度が明るい）、つまり現在の露出時間が長いので、これを短くするような制御を行えばよい。逆に、Ｙ＜Ｙｓの時は入力光量が基準値より小さい（被写体照度が暗い）、つまり現在の露出時間が短いので、これを長くするような制御を上記制御ループを用いて行えばよい。この露出時間の算出と制御信号の発生を行う手段が撮像素子制御手段１８である。
図４は撮像素子制御手段１８の具体的なブロック図である。
撮像素子制御手段１８には、比較手段１５より信号線３９を介して誤差信号Ｙｄが供給されている。露出補正値演算手段３１は、誤差信号Ｙｄを基に次の周期の露出時間を決めるための露出時間補正値Δｍ・Ｔｆを求めるもので、次式で示されるような演算を行う。
露出時間補正値Δｍ・Ｔｆ  ＝
誤差信号Ｙｄ  ×  露出時間補正係数ｋｓ・・・（４）
ｋｓは定数である。光量はエネルギーであるので（４）式はＹｄの数次の関数で表せるが、複雑であるので１次で示した。
３０は誤差信号Ｙｄの符号の判別と値が０（ゼロ）の判別を行い制御信号を発生する第１の判別手段である。これを言いかえれば、
誤差信号Ｙｄ  ＝  輝度信号成分値Ｙ  −  輝度信号Ｙｓ
であるので、
Ｙ  ＞  Ｙｓ  の時は正（＋）
Ｙ  ＝  Ｙｓ  の時は０（ゼロ）
Ｙ  ＜  Ｙｓ  の時は負（−）
の判別を行いそれぞれの制御信号を発生する手段である。
第１の切換手段３２は、図４に示すように第１の判別手段３０からの制御信号によって上記露出時間補正値Δｍ・Ｔｆの供給先を切り換える。３３は第１の減算手段、３４が第１の加算手段である。
露出時間（電子シャッタオン時間）演算処理手段４５は、誤第１の判別手段３０、第１の切換手段３２、加算手段３４並びに減算手段３３からなる。
露出メモリー手段３５は、露出時間演算手段４５により演算して得られる露出時間ｍ・Ｔｆの値と、この露出時間ｍ・Ｔｆを基に上記（１）（２）（３）式から計算される周期Ｍ・Ｔｆの値とを次周期までメモリーする。
図２に示したように現周期（Ｍ０・Ｔｆ周期）において次周期の露出時間ｍ１・Ｔｆが露出時間演算手段４５により演算され、次周期の露出時間ｍ１・Ｔｆ（＝前周期の露出時間ｍ−１・Ｔｆ±露出時間補正値Δｍ−１・Ｔｆ）が得られる。（演算期間は図２（ｃ）に示す１１４の区間において行われる。）このようにして前周期（Ｍ−１・Ｔｆ）の露出時間ｍ−１・Ｔｆの値を現周期（Ｍ０・Ｔｆ）まで露出メモリー手段３５にて遅延し、現周期（Ｍ０・Ｔｆ）において計算された次周期の露出時間ｍ１・Ｔｆと周期Ｍ１・Ｔｆが２周期毎にが得られメモリーされる。３８は露出メモリー手段３５から得られる上記２周期ごとの露出時間ｍ・Ｔｆと周期Ｍ・Ｔｆの値から撮像素子ドライバー２１に与える図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す制御信号を発生する制御信号発生手段である。
上記したように  Ｙ  ＞  Ｙｓ  の時は第１の判別手段３０より第１の切換手段３２より正の制御信号が供給されるので上記露出時間補正値Δｍ・Ｔｆは端子ｂ（＋）を介して減算手段３３に減算（−）入力に供給される。減算手段３３の加算（＋）入力には露出メモリー手段３５からの図２（ａ）に示す現在の周期Ｍ０・Ｔｆの前周期Ｍ−１・Ｔｆにおける露出時間ｍ−１・Ｔｆの値が供給され、減算手段３３からは次式で示される次周期に対する露出時間が得られる。
ｍ１・Ｔｆ  ＝  ｍ−１・Ｔｆ  −  Δｍ−１・Ｔｆ          ・・・（５）
Ｙ  ＞  Ｙｓ  と言うことは、前周期Ｍ−１・Ｔｆにおける露出時間ｍ−１・Ｔｆによって得られる輝度信号成分値が基準値より大きい、すなわち前周期は露出時間が長いということであるので次の周期は短くすれば  Ｙ  ＝  Ｙｓ  に近くなる。
（５）式で計算される次周期の露出時間ｍ１・Ｔｆは前周期の露出時間ｍ−１・Ｔｆより上記（４）式より計算される前周期の露出時間補正値Δｍ−１・Ｔｆだけ短くなる。これらの関係は図４にも示されている。
また、  Ｙ  ＜  Ｙｓ  の時は第１の切換手段が端子ａ（−）に切り換わるので上記Δｍ・Ｔｆは加算手段３４の加算入力に供給される。そしてもう一方の加算入力には上記した前周期Ｍ−１・Ｔｆにおける露出時間ｍ−１・Ｔｆの値が供給され、加算手段３４からは次式で示される次周期に対する露出時間が得られる。
ｍ１・Ｔｆ  ＝  ｍ−１・Ｔｆ  ＋  Δｍ−１・Ｔｆ          ・・・（６）
Ｙ  ＜  Ｙｓ  と言うことは、前周期Ｍ−１・Ｔｆにおける露出時間ｍ−１・Ｔｆによって得られる輝度信号成分値が基準値より小さい、すなわち前周期は露出時間が短いということであるので次の周期は長くすれば  Ｙ  ＝  Ｙｓ  に近くなる。
（６）式で計算される次周期の露出時間ｍ１・Ｔｆは前周期の露出時間ｍ−１・Ｔｆより上記（４）式より計算される前周期の露出時間補正値Δｍ−１・Ｔｆだけ長くなる。これらの関係は図４にも示されている。
図９は以上の制御方式を、被写体の明るさと露出時間との関係で示したグラフである。横軸は被写体の明るさ（照度）である。この明るさの検出は入射光量であり、アイリスが最大、すなわち絞りきった最も明るい状態（点線１３０の位置）から暗闇状態（点線１４２の位置）までを示している。縦軸は被写体の明るさに対応した設定されるべき露出時間ｍ・Ｔｆ及び周期Ｍ・Ｔｆを示し、そしてまたアイリス制御におけるアイリス値Ｉ及びＡＧＣゲイン値Ｇを示している。明るさにより図に示すように４個の制御領域がある。ＡＬＣ１２０は上記した通常撮影モードの範囲と同じであり、露出時間は１２４ａに示すように１フィールド期間長１Ｔｆ（１／ｆｖ）で一定である。アイリスだけが制御される。アイリス値Ｉは開口径で示されている。これをＦ値で示すならば最も明るい時は絞りは絞られている（開口径は最小値）のでＦ値はｍａｘである。それから被写体の明るさが暗くなるにつれ絞りが開かれ、（開口径は大きくなり、Ｆ値が小さくなる。）アイリス値ＩがＩｓｔ（Ｆ値ではＦｒ．ｓ）になるまで明るさに対応したアイリス値を設定する制御が行われる。このＡＬＣ１２０の範囲の制御はアイリス制御手段１９によって行われる。１２１のＳＴＣは上記した撮像素子制御手段１８による被写体の明るさに対応する最適な露出時間ｍ・Ｔｆを設定する制御領域である。明るさと露出時間ｍ・Ｔｆの関係は１２４ｂに示す曲線のようになる。周期Ｍ・Ｔｆは（３）式の関係から露出時間ｍ・Ｔｆが１Ｔｆ〜２Ｔｆでは１６０ａに示すように２Ｔｆとなり、ｍ・Ｔｆが２Ｔｆ〜４Ｔｆでは１６０ｂに示すように４Ｔｆとなる。このようにＭ・Ｔｆはｍ・Ｔｆの値により２Ｔｆ単位で図のようにステップ状になる。このＳＴＣ領域ではアイリス値Ｉは標準のＩｓｔ（Ｆ値ではＦｒ．ｓ）に固定されている。１２２のＩＲＩＳはアイリスによる制御領域であり、アイリス制御手段１９によって制御が行われる。１２３のＡＧＣは最も暗い範囲の制御領域であり、ゲイン制御手段１６によって制御が行われる。ＩＲＩＳ１２２及びＡＧＣ１２３の領域では露出時間は最大値（図に示す３４Ｔｆ）で一定である。すなわち被写体の明るさと電子シャッタオン時間（露出時間）との関係はＡＬＣ１２０の領域では１フィールド期間長１Ｔｆ（１／ｆｖ）で一定である。それ以降のＳＴＣ１２１の領域は明るさによってｍ・Ｔｆは１２４ｂの曲線で示すように変化し、明るさに対応し上記したような撮像素子制御手段１８の制御により露出時間が設定される。ＩＲＩＳ１２２及びＡＧＣ１２３の領域では１２４ｃに示すようにｍ・Ｔｆは最大値（＝３４Ｔｆ）で一定である。
明るさとアイリス値との関係はＡＬＣ１２０の領域は上記したように１２５ａの実線に示すようにＩｍｉｎ（Ｆ値がＦｍａｘ）からＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）まで直線的に変わり、明るさに対応するＩ値に設定される。ＳＴＣ１２１の領域は１２５ｂの実線に示すように標準のＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）で一定である。その条件で上記したように明るさに対応じた露出時間ｍ・Ｔｆを設定する領域と言うことができる。ＩＲＩＳ１２２の領域はＦ値は１２５ｃの実線に示すようにＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）からＩｍａｘ（Ｆｍｉｎ）（ｏｐｅｎ）まで直線的に変わり、その範囲の明るさに対応したアイリス値に設定される。ＡＧＣ１２３の領域は１２５ｄの実線に示すようにＩｍａｘ（Ｆｍｉｎ）一定である。この明るさとアイリス値Ｉの関係を示す曲線１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄは、明るさとアイリス開口径との関係で示したものでＦ値とは逆の関係になっている。図に示すように明るければ開口径を小さくし、最も明るい状況では開口径は最小値Ｉｍｉｎになり、Ｆ値では最大Ｆｍａｘである。逆に最も暗い状況では開口径は最大値Ｉｍａｘとなり、Ｆ値は最小値Ｆｍｉｎとなる。
もう１つの制御パラメータである明るさとＡＧＣゲインとの関係はＡＬＣ１２０、ＳＴＣ１２１及びＩＲＩＳ１２２の領域ではｍｉｎ値（＝０ｄＢ）で一定である。これらの範囲ではＡＧＣ回路のゲインが０ｄＢでも増幅器７には出力が得られることを意味する。ＡＧＣ１２３の範囲はかなり暗い範囲でＡＧＣゲインを上げないと出力が得られない範囲であり、点線１２６のように変わり、その範囲の明るさに対応したＡＧＣゲイン値に設定される制御が行われる。
次に上記した輝度信号成分値Ｙ、輝度信号成分の基準値Ｙｓ及びこれらの差信号（誤差信号）Ｙｄについて図１０を用いて説明する。図１０に付す番号は同じ線及び範囲は図９と同じ番号になっている。図１０における横軸は図９と同様に明るさを現す軸である。縦軸は輝度成分値Ｙ、輝度信号成分の基準値Ｙｓである。横軸には図９と同様にＡＬＣ１２０から始まりＡＧＣ１２３までの各領域を示している。それぞれの領域において輝度信号成分の基準値Ｙｓは予め決められた値として輝度基準設定手段１４において不揮発性メモリー等のデータテーブルにメモリーされている。ＡＬＣ１２０の領域では輝度信号出力が最大値を取れるだけの入射光量がえられるのでＹが１２７ａに示す最大値Ｙｈ（＝Ｙｓ）になるように明るさに対応したアイリス値が設定できれば最適条件での撮影ができる。ＳＴＣ１２１の領域では輝度信号成分の基準値Ｙｓは被写体の明るさが次第に暗くなるので、１２７ｂに示すようにその明るさに合わせた値に設定されている。図９で説明したようにＳＴＣ１２１の領域においてはその明るさに対応した露出時間が設定されるので露出時間と明るさとは１対１の関係になる。図９における１３１から１４０に示す位置は、代表的な露出時間を示している。図１０にも同様に明るさに対する露出時間の代表値（点線１３１から点線１４０）を示している。これらのことから、ＳＴＣ１２１の領域では輝度信号成分の基準値Ｙｓは露出時間ｍ・Ｔｆの関数と定義してもよい。
Ｙｓ  ＝  Ｆ（ｍ・Ｔｆ）                              ・・（７）
となる。そしてＩＲＩＳ１２２及びＡＧＣ１２３の領域においては輝度信号成分の基準値Ｙｓはノイズが多くならないようなＹｌに設定されている。いずれにせよ全領域で露出時間によって輝度信号成分の基準値Ｙｓが決定される。すなわち、
ＡＬＣの領域  Ｙｓ  ＝  Ｆ（１Ｔｆ）  ＝  Ｙｈ
ＳＴＣの領域  Ｙｓ  ＝  Ｆ（ｍ・Ｔｆ）
ＩＲＩＳ及びＡＧＣの領域  Ｙｓ  ＝  Ｆ（３４Ｔｆ）  ＝  Ｙｌ
である。全領域で輝度信号成分の基準値Ｙｓを点線１２８のようにＹｓ＝Ｙｈにも設定できるが全領域で明るい画面が得られ実際的ではなくなる。
上記したＹｓ、Ｙ及びＹｄと露出時間演算処理４５により演算して得られる上記した（５）式に基づく露出時間との関係を図１０を用いて説明する。前周期Ｍ−１・Ｔｆ（図２（ａ）参照）における露出時間が点線１４３で示す２６．５Ｔｆであるとする。その時のＭ−１・Ｔｆは（１）（２）（３）式より２８Ｔｆとなる。この前周期において露出時間２６．５Ｔｆ中に蓄積された電荷は現周期Ｍ０・Ｔｆ（図２（ａ）参照）において１フィールドの映像信号に変換されるので、この信号の輝度信号成分のみを積分したものがＹである。１２９ａに示すポイントがこのＹの値である。これをＹａとする。そして１２９ｂに示すポイントが露出時間２６．５Ｔｆ対するＹｓとなる。この時のＹｓをＹｓｂとすると、誤差信号ＹｄはＹとＹｓの差であるので矢印間の実線１４４で示され、次式となる。
Ｙｄ  ＝  Ｙ−Ｙｓ  ＝  Ｙａ  −  Ｙｓｂ
そして露出補正値演算手段３１により（４）式で示す露出時間補正値Δｍ・Ｔｆが得られる。
Δｍ・Ｔｆ  ＝  Ｙｄ・ｋｓ＝（Ｙａ−Ｙｓｂ）・ｋｓ
＝Δｍ−１・Ｔｆ        ・・・（８）
この値は図１０から凡そわかる。Ｙａと同じ値のＹｓは点線１４５で示される（この点線は１２７ｂの実線を上下反転したもので１２９ａのポイントを通る。）と１２７ｂで示される曲線との交点である。１２９ｃで示すポイントである。このポイントのＹｓをＹｓｃとする。このポイントを通る点線１４６は露出時間が１４．５Ｔｆ（点線１３６で示す１４Ｔｆに近い。）である。これらのことから
Δｍ−１・Ｔｆ  ＝  ２６．５Ｔｆ−１４．５Ｔｆ  ＝  １２
である。実際は（８）式で計算する。ＹとＹｓとの差に補正係数ｋｓを掛ければ相関関係からΔｍ−１・Ｔｆが求まる。次周期Ｍ１・Ｔｆの露出時間ｍ１・Ｔｆは（５）式より、
ｍ１・Ｔｆ  ＝  ｍ−１・Ｔｆ−Δｍ−１・Ｔｆ
＝  ２６．５Ｔｆ−１２Ｔｆ
＝１４．５Ｔｆ
となり、次周期ではＹとＹｓは略一致するのでその露出時間この場合は１４．５Ｔｆを露出メモリー手段３５で保持しすれば被写体の明るさにマッチした露出条件での撮影ができる。ＹとＹｓとの一致を検出すことはＹｄが０であることを検出することと同じである。これは第１の判別手段３０によって行われる。  Ｙｄ  ＝  ０すなわち  Ｙ  ＝  Ｙｓ  ＝  Ｙｓｃになれば第１の判別手段３０から制御信号が露出メモリー手段３５に供給され、それ以降の周期ではその時点でメモリーされた露出時間が保持される。ＳＴＣ１２１の領域の制御は以上である。次にＳＴＣ１２１の領域より被写体照度が明るいＡＬＣ１２０の領域における制御について説明する。
この領域の制御は図１のアイリス制御手段１９によって行う。この領域での露出時間は上記したように１フィールド周期１Ｔｆ（＝１／ｆｖ）である。図５はアイリス制御手段１９の詳細ブロック図である。比較手段１５からの誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）は信号線３９を介してアイリス制御手段１９に供給される。アイリス値演算手段６６は、前周期の誤差信号Ｙｄを基に現周期中に次周期のアイリス値を演算する。５５は前周期、現周期並びに次周期のアイリス値をメモリーすると共にそのアイリス値をアイリス機構ドライバー２０に供給してアイリス２を設定する制御信号を発生するアイリス値メモリー手段である。
アイリス値演算手段６６における演算処理は次のようにして行われる。５０は前周期の誤差信号Ｙｄに基づき次式のような演算を行うアイリス補正値演算手段である。
ΔＩ  ＝  Ｙｄ・ｋｉ                              ・・・（９）
ここでΔＩ：アイリス補正値、ｋｉ：アイリス補正係数（定数）である。
第２の判別手段５２は、誤差信号Ｙｄの符号の判別と値が０（ゼロ）の判別を行い制御信号を発生する。
誤差信号Ｙｄ＝  輝度信号成分値Ｙ  −  輝度信号成分の基準値Ｙｓ
であるので、
Ｙ  ＞  Ｙｓ  の時は正（＋）
Ｙ  ＝  Ｙｓ  の時はゼロ
Ｙ  ＜  Ｙｓ  の時は負（−）
の判別を行いそれぞれの制御信号を発生する手段である。
５１は上記アイリス補正値ΔＩの供給先を切り換えるための第２の切換手段であり、図５に示すように第２の判別手段５２からの制御信号によって切り換えられる。５３は第２の減算手段であり、５４が第２の加算手段である。
この場合、前周期（フィールド）の輝度信号成分値Ｙを検出し、輝度信号成分の基準値Ｙｓ（この領域では図１０に示すようにＹｓ＝Ｙｈ（一定））と比較する。その誤差信号Ｙｄを基にアイリス補正手段５０にて（９）式で示す前周期（フィールド）のアイリス補正値ΔＩ−１を求める。現周期（フィールド）においてアイリス値メモリー手段５５から得られる前周期（フィールド）のアイリス値Ｉ−１と上記アイリス補正値ΔＩ−１とをＹｄの正負により第２の加算手段５４または第２の減算手段５３にて加算または減算を行い次周期のためのアイリス値Ｉ１を求める。得られたアイリス値Ｉ１を次周期で実施するような２フィールドサイクルの制御を行い、Ｙ＝  Ｙｓ（Ｙｈ）すなわちＹｄ  ＝  ０になった時点のアイリス値Ｉを保持する。Ｙｄ  ＝  ０の判別は第２の判別手段５２で行われる。Ｙｄ＝０になった時点で第２の判別手段５２から制御信号がアイリス値メモリー手段５５に供給され、その時点のアイリス値がメモリーされ、保持されるので明るさに対応した最適のアイリス値に設定されることになり、最適な撮影が可能になる。以上がＡＬＣ１２０の領域の制御方法である。次にＳＴＣ１２１の領域より被写体照度が暗いＩＲＩＳ１２２の領域の制御について説明する。
この領域はＡＬＣ１２０の領域と同じくアイリス制御手段１９によって制御される。この領域におけるアイリス制御手段１９の動作は基本的には上記したＡＬＣ１２０の領域と同じであるが制御のサイクルすなわち露出時間ｍ・Ｔｆ（＝周期Ｍ・Ｔｆ）と輝度信号成分の基準値Ｙｓが異なる。対比して示す（図９及び図１０参照）。
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ＡＬＣ領域では露出時間の周期が１フィールド（１Ｔｆ）サイクルである。実際の制御サイクルはＡＬＣ領域の制御で述べたように２Ｔｆサイクルで制御される。ＩＲＩＳ領域では周期が３４Ｔｆサイクルであり、これは約０．５６秒サイクルとなる。制御のサイクルはこのサイクルの２倍の６８Ｔｆである。したがって１．１秒サイクルとなる。この領域はかなり暗い状況の撮影を可能にするためにあるので、露出時間を最大値にした上さらに感度を上げるため、アイリスの開口径を大きくして、被写体照度に対応したアイリスに設定する制御を行う。アイリス制御手段１９の制御方法は上記サイクルとＹｓの違いだけで回路動作はＡＬＣ領域と同じであるので説明は省略する。以上がＩＲＩＳ領域の制御方式である。
次にＩＲＩＳ１２２の領域よりさらに暗い領域の制御を行うＡＧＣ１２３の領域を説明する。図９及び図１０に示すように、この領域は露出時間も最大で、さらにアイリスも開口径最大（Ｆ値最小）すなわちオープン（ＯＰＥＮ）の状態でさらに感度を上げ、暗闇状態まで撮影を可能にするための制御を行う。この領域の制御はＡＧＣゲイン制御手段１６によって行う。この領域での露出時間は上記したように周期が３４Ｔｆサイクルである。図６はＡＧＣゲイン制御手段１６の詳細回路ブロック図である。比較手段１５からの誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）は信号線３９を介してＡＧＣゲイン制御手段１６に供給される。７８は前周期の誤差信号Ｙｄを基に現周期中に次周期のゲイン値を演算するゲイン演算手段である。７５は前周期、現周期並びに次周期のゲイン値をメモリーすると共にそのゲイン値をＡＧＣ回路を含む増幅器に供給してＡＧＣ回路のゲインを設定する制御信号を発生するＡＧＣゲイン値メモリー手段である。
ゲイン演算手段７８における演算処理は次のようにして行われる。７０は前周期の誤差信号Ｙｄに基づき次式のような演算を行うＡＧＣゲイン補正値演算手段である。
ΔＧ  ＝  Ｙｄ・ｋｇ                          ・・・（１０）
ここで  ΔＧ：ゲイン補正値  ｋｇ：ゲイン補正係数（定数）である。
第３の判別手段７２は、誤差信号Ｙｄの符号の判別と値が０（ゼロ）の判別を行い制御信号を発生する。誤差信号Ｙｄ＝輝度信号成分値Ｙ−輝度信号成分の基準値Ｙｓであるので、
Ｙ  ＞  Ｙｓ  の時は正（＋）
Ｙ  ＝  Ｙｓ  の時はゼロ
Ｙ  ＜  Ｙｓ  の時は負（−）
の判別を行いそれぞれの制御信号を発生する手段である。
７１は上記ゲイン補正値ΔＧの供給先を切り換えるための第３の切換手段であり、図６に示すように第３の判別手段７２からの制御信号によって切り換えられる。７３は第３の減算手段であり、７４が第３の加算手段である。
この場合前周期において蓄積された入力光量に相当する輝度信号成分値Ｙを検出し、輝度信号成分の基準値Ｙｓ（この領域では図１０に示すようにＹｓ＝Ｙｌ（一定））と比較する。その誤差信号Ｙｄを基にＡＧＣゲイン補正値演算手段７０にて（１０）式で示す前周期のゲイン補正値ΔＧ−１を求める。現フィールドにおいてＡＧＣゲイン値メモリー手段７５から得られる前周期のゲイン値Ｇ−１と上記ゲイン補正値ΔＧ−１とをＹｄの正負により第３の加算手段７４または第３の減算手段７３にて加算または減算を行い次周期のためのゲイン値Ｇ１を求める。得られたゲイン値Ｇ１を次周期で実施するような２フィールドサイクルの制御を行い、Ｙ＝Ｙｓ（Ｙｌ）すなわちＹｄ＝０になった時点のゲイン値Ｇを保持する。Ｙｄ＝０の判別は第３の判別手段７２で行われる。Ｙｄ＝０になった時点で第３の判別手段７２から制御信号がＡＧＣゲイン値メモリー手段７５に供給され、その時点のゲイン値がメモリーされ、保持されるので明るさに対応した最適のゲイン値に設定されることになり、最適な撮影が可能になる。以上がＡＧＣ領域での制御方法である。
これで４つの領域の制御について個々に説明したが本発明の目的は暗い環境での効果的な撮影を行うため、被写体の明るさに合わせた最適な露出時間、アイリス値ならびにＡＧＣゲイン値を設定することにある。つまり、通常撮影モードで撮影していた状態から暗い環境の中に入った時、上記した高感度撮影モードに切り換え、上記４領域においてその明るさに合致した最適条件の露出時間、アイリス値、ＡＧＣゲイン値（以下、３最適設定値）を求め、その値を保持することを行うことにある。そのため上記４領域を自動的にスィープするようにして明るさに合致した３最適設定値を得る方法を述べる。
図１の選択信号発生手段１７は、上記４領域を自動的にスィープするため、撮像素子制御手段１８、アイリス制御手段１９、及びＡＧＣゲイン制御手段を切り換える制御信号を発生する。図７がそのブロック図であり、各信号線における信号のタイムチャートを図８に示す。
図７における９３，９５，９６はＯＲゲート、９４，９７はフリップフロップ、９８はＮＯＲゲートである。これらの回路を有する選択信号発生手段１７の動作を以下に述べる。
まず、通常撮影モードから高感度撮影モードへ撮影状態を切り換えると（この切り換えには上記したようにモード切換釦１２を押す。）、モード信号発生手段１３より図８（ａ）に示すスタート信号が、信号線９９を介して選択信号発生手段１７に供給される。同時にモード信号発生手段１３からは、撮像素子制御手段１８にある露出メモリー手段３５，アイリス制御手段１９にあるアイリス値メモリー手段５５，ＡＧＣゲイン制御手段１６にあるＡＧＣゲイン値メモリー手段７５に、それぞれ制御スタートの初期値が供給される。この初期値は、データテーブル等によりモード信号発生手段１３に予めメモリーされている。
図９の制御のスタートポイントに示すように露出メモリー手段３５には露出時間の初期値として、最大値（３４Ｔｆ）が、アイリス値メモリー手段５５にはＩｍａｘ（Ｆｍｉｎ）が、そしてＡＧＣゲイン値メモリー手段７５には最大値（Ｇｍａｘ）が供給され、各メモリーにメモリーされる。このようにするのは被写体の明るさが上記した４領域の何処にあるのか、わからないので高感度撮影モードに切り換えた時制御のスタート点を最も暗い状態から始めることにある。このスタート信号はＯＲゲート９３を通り、フリップフロップ９４のＳ（セット入力）に供給される。よってフリップフロップ９４の出力Ｑにはスタート信号が入ると同時に立ちあがる図８（ｈ）に示すような制御信号Ｇが得られる。この制御信号Ｇは信号線９２を介してＡＧＣゲイン制御手段１６に供給される。そしてこの制御信号ＧはＡＧＣゲイン制御手段１６におけるＡＧＣゲイン値メモリー手段７５及びＡＧＣゲイン補正値演算手段７０に供給される。この制御信号ＧのＨレベルにある期間これらの手段が動作し、Ｌレベルにある期間はＡＧＣゲイン補正値演算手段７０は出力としてのゲイン補正値は０（ゼロ）値にホールドされ、ＡＧＣゲイン値メモリー手段７５は動作終了時点の最終メモリー値（最小値）を保持する。すなわち制御信号ＧにおいてＨからＬに変わる時点のメモリー値を保持する。
このようにして、図９、図１０に示すように暗闇状態を想定して、制御をスタートし、まず、ＡＧＣ領域でのＡＧＣゲイン制御手段１６による上記した明るさに対応した上記３最適設定値を求める。被写体の明るさがＡＧＣ領域の何処かにあれば上記した誤差信号Ｙｄの値が０（ゼロ）になる時点があり、その時点のＡＧＣゲイン値ＧｘがＡＧＣゲイン値メモリー手段７５にてメモリーされ、ホールドされる。つまり、この時点の３最適設定値は露出時間が最大値（３４Ｔｆ）であり、アイリスは最大値Ｉｍａｘ（ＯＰＥＮ）であり、ＡＧＣゲインはＧｘと成り、これらの値で、撮像素子６、アイリス２、増幅器７が動作する。これらの値が保持されている間、上記した制御信号Ｇ（図８（ｈ）参照）はＨレベルに保持されている。ＡＧＣゲイン制御手段１６が動作していることになる（図８に示すタイムチャートのＡ区間の何処かで設定値が決まる。）。
次に被写体の明るさがＩＲＩＳの領域にある場合は制御のスタートはモード切換釦１２を押すことから始まり、スタート信号、初期値の設定等は上記したように行うがＡＧＣの領域では比較手段１５から得られる誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）はＹｄ＞０つまりＹ＞Ｙｓであるのでこの制御領域を越え次のＩＲＩＳの制御領域に移さなければならない。ＡＧＣの領域からＩＲＩＳの領域へ移行する分岐点は図９に示すようにＡＧＣゲイン値が最小値（０ｄＢ）になる時点を検出すればよい。図６における７６は最小ゲイン判別手段で、ＡＧＣの領域を越え、ＩＲＩＳの領域の制御領域に移行させるための制御信号を発生する。ＡＧＣ領域での制御方法は上記したように露出時間最大値（３４Ｔｆ）の周期でＡＧＣゲイン値の最適値を求める制御がなされるので、ゲイン値を低くする方向になる。ゲインを下げてもＹ＞Ｙｓであるので、何周期の制御サイクルの後、ＡＧＣゲイン制御手段１６における第３の減算手段７３からＡＧＣゲイン値が最小値になる時点が来る。最小ゲイン判別手段７６は、その最小値になった時点を検出し、図８（ｂ）に示すようなゲイン最小値到達信号を発生する。この信号は信号線８０を介して図７に示す選択信号発生手段１７のフリップフロップ９４のリセット入力Ｒ及びＯＲゲート９５に供給される。よってフリップフロップ９４はリセットされ、出力Ｑには図８（ｈ）に示す制御信号Ｇが得られるので、この信号がＬレベルになった時点でＡＧＣゲイン制御手段１６による制御は停止し、上記したようにＡＧＣゲイン値メモリー手段７５にメモリーされたゲイン最小値がこの時点以降ＡＧＣ回路を含む増幅器７に供給される。そしてこのゲイン最小値到達信号はＯＲゲート９５を通ってフリップフロップ９７のセット入力Ｓにも供給されるので、フリップフロップ９７の出力Ｑには図８（ｈ）に示す制御信号Ｉが得られる。この制御信号Ｉは、アイリス制御手段１９におけるアイリス値メモリー手段５５及びアイリス補正値演算手段５０に供給される。この制御信号ＩのＨレベルにある期間にこれらの手段が動作し、Ｌレベルにある期間はアイリス補正値演算手段５０は出力としてのゲイン補正値はゼロ値にホールドされ、ＡＧＣゲイン値メモリー手段５５は動作終了時点の最終メモリー値（最小値）を保持する。すなわち、制御信号ＩにおいてＨレベルからＬレベルに変わる時点のメモリー値を保持する。このようにして制御信号ＩがＨレベルにある時はアイリス制御手段１９が動作している期間である。
この動作期間中、被写体の明るさがＩＲＩＳ領域の何処かにあれば、上記した誤差信号Ｙｄの値がゼロになる時点があり、その時点のアイリス値Ｉｘがアイリス値メモリー手段５５にて記憶し保持される。つまり、この時点の３最適設定値は、露出時間が最大値（３４Ｔｆ）であり、アイリスはＩｘであり、ＡＧＣゲインは最小値（０ｄＢ）と成り、これらの値で、撮像素子６，アイリス２，増幅器７が動作する。
これらの値が保持されている間、上記した制御信号Ｉ（図８（ｉ）参照）はＨレベルに保持され、アイリス制御手段１９が動作していることになる（図８に示すタイムチャートのＢ区間の何処かで設定値が決まる。）。
次に、被写体の明るさがＳＴＣ領域（図９及び図１０参照）１２１にある場合は、制御のスタートはモード切換釦１２を押すことから始まり、スタート信号，初期値の設定等は、上記したと同じように行うがＡＧＣ領域１２３及びＩＲＩＳ領域１２２では、比較手段１５から得られる誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）はＹｄ＞０つまりＹ＞Ｙｓであるので、これらの領域を通過していくことになる。ＡＧＣ領域１２３を越え、ＩＲＩＳ領域１２２からＳＴＣ領域１２１へ移行する分岐点は、図９に示すようにアイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）（ｂ点）になる点を検出すればよい。図５における第１のアイリス値判別手段５７は、アイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）（ｂ点）になる点を検出するものである。
ＩＲＩＳ領域１２２での制御方法は上記したように露出時間最大値（３４Ｔｆ）の周期でアイリス値の最適値を求める制御がなされるので、アイリス値を低くする方向になる。アイリス値を下げてもＹ＞Ｙｓであるので、何周期かの制御サイクルの後、アイリス制御手段１９における第２の減算手段５３からアイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）になる時点が来る。第１のアイリス値判別手段５７は、アイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）になる時点を検出し、図８（ｃ）に示すようなアイリス値Ｉｓｔ（ｂ点）到達信号を発生する。この到達信号は信号線６４を介して図７に示す選択信号発生手段１７のＯＲゲート９６に供給される。さらにこの到達信号は、ＯＲゲート９６を通ってフリップフロップ９７のリセット入力Ｒに供給されるので、フリップフロップ９７はリセットされ、出力Ｑには図８（ｉ）に示す制御信号Ｉが得られる。この信号がＬレベルになった時点でアイリス制御手段１９による制御は停止し、上記したようにアイリス値メモリー手段５５にメモリーされたアイリス値Ｉｓｔ（Ｆｒ．ｓ）がこの時点以降、アイリス機構ドライバー２０に供給される。一方、選択信号発生手段１７におけるＮＯＲゲート９８には、図８（ｈ）（ｉ）に示すフリップフロップ９４の出力Ｑである制御信号Ｇ及びフリップフロップ９７の出力Ｑである制御信号Ｉが供給されている。よって、ＮＯＲゲート９８の出力には図８（ｊ）に示す制御信号Ｐが得られる。この制御信号Ｐは、信号線９０を介して撮像素子制御手段１８における露出メモリー手段３５及び露出補正値演算手段３１に供給される。この制御信号ＰのＨレベルにある期間にこれらの手段が動作し、Ｌレベルにある期間は露出補正値演算手段３１は出力としての露出時間補正値はゼロ値にホールドされ、露出メモリー手段３５は動作終了時点の最終メモリー値（最小値）を保持する。すなわち、制御信号ＰにおいてＨレベルからＬレベルに変わる時点のメモリー値を保持する。制御信号ＰがＨレベルにある時は撮像素子制御手段１８が動作している期間である。
この動作期間中、被写体の明るさがＳＴＣ領域の何処かにあれば上記した誤差信号Ｙｄの値がゼロになる時点があり、その時点の露出時間ｍｘＴｆが露出メモリー手段３５にて記憶と保持される。つまり、この時点の３最適設定値は、露出時間がｍｘＴｆであり、アイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）であり、ＡＧＣゲインが最小値（０ｄＢ）と成り、これらの値で、撮像素子６，アイリス２，増幅器７が動作する。これらの値が保持されている間、上記した制御信号Ｐ（図８（ｊ）参照）はＨレベルに保持されている。撮像素子制御手段１８が動作していることになる（図８に示すタイムチャートのＣ区間の何処かで設定値が決まる。）。
次に、被写体の明るさがＡＬＣ領域（図９及び図１０参照）１２０にある場合は、制御のスタートはモード切換釦１２を押すことから始まり、スタート信号，初期値の設定等は上記したと同じように行うが、ＡＧＣ領域１２３、ＩＲＩＳ領域１２２並びにＳＴＣ領域１２１では、比較手段１５から得られる誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）はＹｄ＞０つまりＹ＞Ｙｓであるので、上記した各制御領域の制御により、これらの領域を通過することになる。ＡＧＣ領域１２３，ＩＲＩＳ領域１２２を越え、ＳＴＣ領域１２１からＡＬＣ領域１２０へ移行する分岐点は、図９に示すように露出時間が最小値（１Ｔｆ）になる時点を検出すればよい。図４における最小露出判別手段３６は、ＳＴＣ領域１２１を越え、ＡＬＣ領域１２０の制御領域に移行させるための制御信号を発生する露出時間最小値（１Ｔｆ）判別手段である。ＳＴＣ領域１２１での制御方法は、上記したように露出時間最大値（３４Ｔｆ）から最小値（１Ｔｆ）までを変化させ露出時間の最適値を求める制御がなされていくので、露出時間は明るい方向に対しては短くなっていく。明るさがＡＬＣ領域１２０にある場合は、ＳＴＣ領域１２１の制御、すなわち撮像素子制御手段１８による制御状態においては、Ｙ＞Ｙｓであるので、何周期かの制御サイクルの後、撮像素子制御手段１８における第１の減算手段３３から得られる露出時間が最小値（１Ｔｆ）になる時点が来る。最小露出判別手段３６は、露出時間が最小値（１Ｔｆ）になる時点を検出し、図８（ｄ）に示すような露出時間最小値（１Ｔｆ）到達信号を発生する。この到達信号は信号線４２を介して図７に示す（制御手段選択制御信号発生手段）選択信号発生手段１７のＯＲゲート９５に供給される。さらに、この到達信号はＯＲゲート９５を通ってフリップフロップ９７のセット入力Ｓに供給されるので、フリップフロップ９７はセットされ、出力Ｑにはこの到達信号が供給された時点でＨレベルとなる図８（ｉ）に示す制御信号Ｉが得られる。そして選択信号発生手段１７におけるＮＯＲゲート９８には図８（ｈ）（ｉ）に示すフリップフロップ９４の出力Ｑである制御信号Ｇ及びフリップフロップ９７の出力Ｑである制御信号Ｉが供給されている。
よって、ＮＯＲゲート９８の出力には図８（ｊ）に示す制御信号Ｐが得られる。この制御信号Ｐは、信号線９０を介して撮像素子制御手段１８における露出メモリー手段３５及び露出補正値演算手段３１に供給される。この制御信号ＰのＨレベルにある期間にこれらの手段が動作し、Ｌレベルにあると露出補正値演算手段３１は出力としての露出時間補正値はゼロ値にホールドされ、露出メモリー手段３５は動作終了時点の最終メモリー値（最小値）を保持し、撮像素子制御手段１８の制御は停止する。
すなわち、ＡＬＣ領域１２０に入ると露出時間は最小値（１Ｔｆ）となる。一方、制御信号Ｉは上記したようにこの時点で再びＨレベルになるのでアイリス制御手段１９が動作するようになる。
動作が始まり被写体の明るさがＡＬＣ領域１２０の何処かにあれば上記した誤差信号Ｙｄの値がゼロになる時点があり、その時点のアイリス値Ｉｙがアイリス値メモリー手段３５にて記憶され保持される。つまり、この時点の３最適設定値は、露出時間が最小値（１Ｔｆ）であり、アイリスはＩｙであり、ＡＧＣゲインは最小値（０ｄＢ）と成り、これらの値で、撮像素子６，アイリス２，増幅器７が動作する。これらの値が保持されている間、上記した制御信号Ｉ（図８（ｉ）参照）はＨレベルに保持されている。Ｈレベルにある間は、アイリス制御手段１９が動作していることになる（図８に示すタイムチャートのＤ区間の何処かで設定値が決まる。）。
次に、被写体の明るさが非常に明るくアイリスすなわち絞りが最大に絞りこまれた状態（開口径が最小の状態）になると、それ以上いくら明るくてもアイリス値はＩｍｉｎ（開口径が最小）となる。図５のアイリス制御手段１９における５６は、このアイリス値がＩｍｉｎに成ったことを検出する最小アイリス値判別手段である。被写体の明るさが非常に明るい場合は開口径、すなわち、アイリス値Ｉが小さくなるように制御がなされる。
よって、アイリス制御手段１９における第２の減算手段５３から得られるアイリス値は小さい値になって行き、最終的にはＩｍｉｎになる時点がくる。最小アイリス値判別手段５６によってこの時点を検出し、得られた制御信号をアイリス値メモリー手段５５に供給し、このＩｍｉｎをアイリス値メモリー手段５５にて記憶し保持する。
以上は、被写体の明るさ（照度）がＡＬＣ，ＳＴＣ，ＩＲＩＳ，ＡＧＣにわた何処の領域にあっても、高感度撮影モードに切り換え、その撮影モードにした場合、その明るさに合った最適な露出時間、アイリス値そしてＡＧＣゲイン値を求め、その値をメモリーすることによって保持して、最適条件で撮影する。
ところが、高感度撮影モードにしたまま、ある最適条件で撮影していた状態において、急に周囲の明るさが変化した場合や室内から屋外の撮影に変えた場合や、この逆の場合等には、被写体の明るさが変化する。
現在メモリーされ設定されている３最適設定値での明るさよりも、周囲の明るさが明るくなる場合は、上記した暗い状態から明るい状態への制御、すなわち各制御領域において各制御手段における減算手段による１周期前の値から補正値を減算する演算を行えば、変化した明るい条件の基での３最適設定値が求まる。
逆に、明るい状態から暗い状態への制御すなわち各制御領域において各制御手段における加算手段による１周期前の値から補正値を加算する演算を行えば、変化した暗い条件の基での３最適設定値が求まる。
その設定値をメモリーし、その新撮影条件で撮像素子６，アイリス２，増幅器７を動作させれば新環境での最適撮影ができる。
この明るい状況から暗い状況に変わる場合の制御を、実際の動作図面を用いて説明する。
現在の状態が図９におけるＡＬＣ領域１２０の何処かにあって、その状況での最適条件に設定されているとする。その場合、上記したようにアイリス制御手段１９が動作しているので図８に示すタイムチャート上ではＤ区間の何処かで設定がなされている。この領域内で現在より暗くなれば、アイリス値が小さいので輝度信号成分値Ｙが低下し輝度信号成分の基準値Ｙｓより小さくなる。例えば現在のアイリス値Ｉの値をＩｒとし、この状態で暗い状況になった時Ｙの値がＹｓ／４になったとすればこの暗い状況でＹがＹｓと同じくなるようにするためにはアイリス値を４Ｉｒにすればよい。開口径でいえば２倍にすれば入射光量は同じになるのでその値が暗くなった状況での設定値となる。この設定値は上記したようにアイリス制御手段１９におけるアイリス補正値演算手段５０からのアイリス補正値及びアイリス値メモリー手段からの前周期アイリス値とを第２の加算手段５４にて演算することによって得られる。
以上がＡＬＣの領域内で明るさが暗くなった場合の制御及び最適値設定方法であるが、次に、現在の状態が図９におけるＡＬＣ領域１２０の何処かにあって、その状況での最適条件に設定されているとする。その状態から急にＳＴＣ領域１２１の何処かの明るさ（暗くなる。）になったとする。この場合はＡＬＣ領域１２０では、Ｙ＜Ｙｓであるので、アイリス値Ｉは大きくなっていくので、ついには図９に示すＡＬＣ領域１２０とＳＴＣ領域１２１の境界（点線１３１）のＩｓｔ（ａ点）に到達する。図５のアイリス制御手段１９における第２のアイリス値判別手段５９は、アイリス値が上記Ｉｓｔ（ａ点）に到達する時点を検出する。第２のアイリス値判別手段５９には、第２の加算手段５４から得られるアイリス値がＩｓｔになると図８（ｅ）に示すアイリス値Ｉｓｔ（ａ点）到達信号が得られる。この信号は信号線６３を介して（制御手段選択制御信号発生手段）選択信号発生手段１７におけるＯＲゲート９６に供給される。この信号はＯＲゲート９６を通ってフリップフロップ９７のリセット入力Ｒに供給されるので、フリップフロップ９７はリセットされ、出力Ｑには図８（ｉ）に示す制御信号Ｉが得られる。図８（ｅ）に示すアイリス値Ｉｓｔ（ａ点）到達信号が選択信号発生手段１７に供給された時点で、アイリス制御手段１９の動作は停止し（図８のＤ区間が終わる）、アイリス値メモリー手段５５においては上記アイリス値Ｉｓｔを保持する。一方、選択信号発生手段１７のＮＯＲゲート９８からは図８（ｊ）に示す制御信号Ｐが得られ、この信号は撮像素子制御手段１８に供給される。よって、上記到達信号が発せられた時点からＳＴＣ領域すなわち撮像素子制御手段１８による制御に入る（図８のＥ区間）。明るさがＳＴＣの領域の何処かにあるとすれば、その明るさに適合する露出時間になるまで露出時間ｍ・Ｔｆを長くしていく制御が行われる。上記したように制御がＳＴＣ領域１２１に入ると図９に示すように露出時間は１Ｔｆから始まる（点線１３１の位置）。例えば、今の被写体の明るさが点線１４６の位置にあるとすれば、点線１３１の位置では輝度信号成分値Ｙは１４８に示すＹｂの値になる。また、１４７はこの位置の輝度信号成分の基準値Ｙｓｏを示し、Ｙｓｏ＝Ｙｈである。この位置での誤差信号Ｙｄは  Ｙ  ＝  Ｙｂ  ＜  Ｙｓ  ＝Ｙｓｏ  ＝  ＹｈであるのでＹｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）＜  ０  であるのでＭ・Ｔｆ周期毎の撮像素子制御手段１８における露出補正値演算手段３１から得られる前周期の露出時間補正値Δｍ・Ｔｆが第１の切換手段のａ（−）の端子を通り、第１の加算手段３４に供給される。第１の加算手段３４には露出メモリー手段３５からの前周期の露出時間ｍ・Ｔｆも供給されている。よって、両値が加算された次周期の露出時間ｍ・Ｔｆ＋Δｍ・Ｔｆが得られる。このようにして制御周期が何回か回るにつれ、Ｙは図１０に示す曲線１４５に沿って増加していく。（連続的に示しているが周期毎に飛び飛びに曲線に沿って増加していく。）最終的には  Ｙ  ＝  Ｙｓ  ＝  Ｙｓｃ、つまり誤差信号Ｙｄがゼロに近くなれば、第１の判別手段３０にてＹｄ＝０を検出し、その時の露出時間の値を露出メモリー手段３５にて記憶して保持する。このように被写体の明るさに対応し��設定値が決まり、最適な撮影ができる。
以上が、ＡＬＣ領域１２０で最適設定値にあった状況から被写体の明るさがＳＴＣ領域１２１の暗い状況に変わった場合の新しい状況に適合した設定値を求める方法である。
さらに暗い領域の状況に変わる場合を説明する。
各領域での最適設定値を求める方法は今まで説明したことから容易に分かるので、領域から領域に移行させる方法をだけ述べる。
被写体の明るさが、ＡＬＣ領域１２０から急にＩＲＩＳ領域１２２に変わった場合には、制御は、ＡＬＣ領域１２０，ＳＴＣ領域１２１を通過してＩＲＩＳの領域１２２まで移行しなければならない。ＡＬＣ領域１２０からＳＴＣ領域１２１に移行させる方法については上記した。そしてＳＴＣ領域１２１の制御についても述べた。
この場合、ＳＴＣ領域１２１においては  Ｙ  ＜  Ｙｓ  であるので、露出時間は長くなり、最大値に到達する。図９における点線１４０は露出時間最大値の明るさ位置であり、ＳＴＣ領域１２１からＩＲＩＳ領域１２２に移る境界位置を示している。
図４の撮像素子制御手段１８における最大露出判別手段３７は、第１の加算手段３４から周期毎に得られる露出時間が最大値（３４Ｔｆ）に到達する時点を検出し、その時点で制御信号を発生する。最大露出判別手段３７からは図８（ｆ）に示す露出時間最大値到達信号が得られ、信号線４３を介して図７に示す選択信号発生手段１７におけるＯＲゲート９５に供給される。この信号はＯＲゲート９５を通ってフリップフロップ９７のセット入力Ｓに加えられるので、出力Ｑには図８（ｉ）に示すような制御信号Ｉが得られる。この信号は前記したようにアイリス制御手段１９に加えられているので、上記到達信号が発生した時点からアイリス制御手段１９による制御が始まる。図８におけるＦ区間の制御になる。アイリス制御手段１９による最適設定値を求める方法については、以上までに説明したことと同様である。
さらに、暗いＡＧＣ領域１２３に被写体が置かれた場合には、アイリス値が最大値（図９における点線１４１の位置）に到達する時点を検出し、その時点からＡＧＣゲイン制御手段１６を動作させればよい。図５のアイリス制御手段１９における最大アイリス値判別手段５８は、第２の加算手段５４から得られるアイリス値が最大値に到達した時点を検出する。最大アイリス値判別手段５８からは図８（ｇ）に示すアイリス最大値到達信号が得られる。この信号は信号線６２を介して図７に示す選択信号発生手段１７におけるＯＲゲート９３に供給される。この信号はＯＲゲート９３を通ってフリップフロップ９４のセット入力Ｓに加えられるので、出力Ｑには図８（ｈ）に示すような制御信号Ｇが得られる。制御信号ＧはＡＧＣゲイン制御手段１６に供給されているので、これ以降ＡＧＣゲイン制御手段１６による制御領域となる。ＡＧＣゲイン制御手段１６の制御はＹ＝Ｙｓ＝Ｙｌになる最適設定値を求める制御であり、前記したと同様である。
最後に、全くの暗闇になった状態では、輝度信号成分値Ｙはないので、Ｙ＜Ｙｓであり、図６のＡＧＣゲイン制御手段１６において第３の加算手段７２から得られるＡＧＣゲイン値は最大値になるまで増加する。最大ゲイン判別手段７７はＡＧＣゲイン値が最大値になった時、その時点において最大値到達の制御信号を発生する。最大ゲイン判別手段７７からの最大値到達制御信号はＡＧＣゲイン値メモリー手段７５に加えられ、ＡＧＣゲイン最大値を記憶して保持する。この状態の設定値は高感度撮影モードに切り換えた制御スタートポイントの初期設定値と同じである。
この状態から、また明るい状態に本装置を持っていくと、前記した明るい方向での制御を行えば最適設定値が求められる。要するに本装置が通常撮影モードから高感度撮影モードに切り換えると如何なる明るさの状況でも最適設定値を求め、その設定値を保持し撮影ができる。さらにその設定状態から明るさの異なる状況に移動したり、撮影場所が変わらなくても明るさだけが変化した場合でも、その明るさに適合した設定値に自動的に移行できる。
なお、上記の実施の形態では、構成要素を回路ブロックを用いたハードウエアで示したが、図１の撮像制御手段２５は１個のマイクロコンピュータでも構成できる。この場合、各ブロックの動作はプログラムで表される。また初期設定値及び輝度信号基準値等は内部のロム（ＲＯＭ）に予め設定されることになる。
なお、本発明はビデオカメラの他、デジタルスチルカメラなどように撮像手段を備えたものに用いることで、本発明と同等の効果が得られる。
【図１】
2005027510.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年3月10日(2006.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲が明るい時に用いる第１の撮影モードと、周囲が暗い時に用いる第２の撮影モードとを備えた画像処理装置であって、
被写体光学像を撮像素子に結像させるレンズユニットと、
前記レンズユニットに入射した光量を調整するアイリスと、
前記アイリスからの光量が調整された被写体光学像を画像信号として出力する電子シャッター機能を有する撮像素子と、
前記撮像素子からの画映像信号を増幅し、その増幅ゲインを調整できるＡＧＣ増幅器と、
前記ＡＧＣ増幅器で増幅された画像信号を信号処理して映像信号を得る信号処理手段と、
被写体の明るさを示す前記映像信号の輝度信号レベルと定められた基準輝度信号レベルとを比較する比較手段と、撮像制御手段とを有し、前記第２の撮影モードにした時、
前記撮像制御手段は、前記電子シャッター機能を２フィールドの倍数周期で周期の長さを変え、周期に合わせて電子シャッターオン時間（露出時間）を連続的に変えて、前記輝度信号レベルと前記基準輝度信号レベルが一致する前記比較手段の出力が０（ゼロ）になる時点の電子シャッターオン時間を保持する撮像素子制御手段を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
撮像制御手段は、周囲の明るさが所定値よりも明るい時および所定値より暗い時、前記アイリスを調整し、輝度信号レベルと基準輝度信号レベルが一致する比較手段の出力が０(ゼロ)になる時点のアイリスを保持するアイリス制御手段を有する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
撮像制御手段は、周囲の明るさが所定値よりも暗い時にＡＧＣ増幅器のゲインを調整し、前記輝度信号レベルと前記基準輝度信号レベルが一致する前記比較手段の出力が０(ゼロ)になる時点のゲイン値を保持するゲイン制御手段を有する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
電子シャッタのオン時間ｍ・Ｔｆ（ｍ：正数、Ｔｆ：１フィールド期間）とオフ時間ｎ・Ｔｆ（ｎ：０〜２の正数）とを合わせたＭ・Ｔｆ（＝ｍ・Ｔｆ＋ｎ・Ｔｆ、Ｍ：１及び２以上の偶数）を周期とした自動検索制御ループを構成し、被写体の明るさに適合した撮像素子に対する露出時間、アイリスに対するアイリス値及び増幅器に対するＡＧＣゲイン値を求め保持して最適撮影条件に設定するよう構成した
画像処理装置。
【請求項５】
撮像素子の露出時間である電子シャッタオン時間を周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍ：１および２以上の偶数、Ｔｆ：１フィールド期間）内のｍ・Ｔｆ（ｍ：正数）期間にすることによって暗い環境での撮影を可能にする画像処理装置であって、
電子シャッタオフ時間をｎ・Ｔｆ（ｎ：０〜２の正数）とした時に
Ｍ・Ｔｆ ＝ ｍ・Ｔｆ ＋ ｎ・Ｔｆ
の関係を持たせながら周期Ｍ・Ｔｆで上記露出時間ｍ・Ｔｆを連続的に変化させ自動的に最適露出時間に設定させるため、光を電荷に変換する光電変換素子からなる撮像面と上記光電変換素子から発生する電荷を蓄積する蓄積部と蓄積された電荷を垂直及び水平方向に転送し画像信号を得る電荷転送素子等からなる撮像素子と、
上記撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるためのレンズ及びアイリス等から構成されるレンズユニットと、
上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆに上記電荷転送素子からの電荷を上記蓄積部に蓄積させる電子シャッタオン駆動制御と、上記電子シャッタオフ時間ｎ・Ｔｆに上記蓄積部から電荷を排出する電荷排出駆動制御と、上記電荷転送素子の垂直及び水平転送によって上記周期Ｍ・Ｔｆ毎に得られる最終１フィールドの上記ｍ・Ｔｆ時間だけ蓄積して得られた画像信号を取り出す駆動制御とを行う撮像素子ドライバーと、
上記撮像素子ドライバーの駆動により上記撮像素子から得られる画像信号を増幅する増幅器と、
上記増幅器より得られる画像信号を信号処理して輝度信号及び色信号からなる映像信号を得る信号処理回路と、
上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆに上記撮像面に入り込む光量値を示す上記輝度信号を上記露出期間の最終１フィールド期間積分して被写体の明るさに対応する入力光量値を検出する輝度検出手段と、
明るさに対応した輝度信号成分の基準値を設定する輝度基準設定手段と、
上記輝度検出手段から得られる輝度信号成分値と上記輝度基準設定手段からの輝度信号成分の基準値とを比較して周期Ｍ・Ｔｆ毎の両信号の誤差信号を得る比較手段と、
撮像素子制御手段と
を有し、上記撮像素子制御手段は周期Ｍ・Ｔｆ毎に設定される電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆをメモリーする露出メモリー手段と、
現周期（Ｍ0・Ｔｆ周期）の１周期前（Ｍ-1・Ｔｆ周期）に、露出メモリー手段にメモリーされている電子シャッタオン時間ｍ-1・Ｔｆに、現周期（Ｍ0・Ｔｆ周期）において１周期前（Ｍ-1・Ｔｆ周期）に得られた上記誤差信号を基に演算して得られる露出時間補正量Δｍ-1・Ｔｆを上記誤差信号の符号により加算または減算演算処理し、次周期（Ｍ1・Ｔｆ周期）の電子シャッタオン時間ｍ1・Ｔｆ（＝ｍ-1・Ｔｆ±Δｍ-1・Ｔｆ）を求める露出時間演算手段と、
上記電子シャッタオン時間ｍ1・Ｔｆを上記露出メモリー手段にメモリーすると共に上記電子シャッタオン時間ｍ1・Ｔｆを基に上記撮像素子ドライバーに供給する電子シャッタオン時間と電子シャッタオフ期間を示す第１の制御信号と蓄積して得られた１フィールドの画像信号を取り出す第２の制御信号を発生する制御信号発生手段と、
を有し、上記制御信号発生手段からの上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを基に発生された第１，第２の制御信号を上記撮像素子ドライバーに供給することによってＭ・Ｔｆ周期でのフィードバック制御ループを形成し、上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを変化させ、上記誤差信号がゼロまたはゼロ付近になった時点の上記電子シャッタオン時間（露出時間）ｍ・Ｔｆを保持することによって最適露出条件での映像信号を得るよう構成した
画像処理装置。
【請求項６】
通常撮影モードでは撮像素子制御手段からの電子シャッタオン時間を周期１Ｔｆに固定することによって上記信号処理回路からは連続的な映像信号を得、上記高感度撮影モードの時は上記信号処理回路から周期Ｍ・Ｔｆ毎に周期的に得られる１フィールドの映像信号を連続の映像信号にするためのメモリー手段と、
上記信号処理回路回路からの通常撮影モード時の動画映像信号と上記メモリー手段からの高感度撮影モード時の映像信号を選択するためのスイッチ手段と、
上記モードを切り換える指令信号を発生するモード切換釦と、
上記モード切換釦からの指令信号を受け上記スイッチ手段の切換を行う制御信号と上記撮像素子制御手段の設定をモードによって切り換える制御信号とを発生するモード信号発生手段と
を設けた
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
上記輝度基準設定手段は露出時間ｍ・Ｔｆに対応する明るさの基準を示す上記輝度信号成分の基準値のデータテーブルを有し、上記露出メモリー手段によりメモリーされた電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆが上記輝度基準設定手段に供給され、上記露出時間ｍ・Ｔｆに対応する輝度信号成分の基準値を上記データテーブルから選択し、選択された輝度信号成分の基準値と上記輝度検出手段より得られる上記輝度信号成分値とを上記比較手段に供給し、両信号の誤差信号を得るようにした
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
上記撮像素子制御手段は、上記露出メモリー手段にメモリーされる電子シャッタオン時間（露出時間）ｍ・Ｔｆが最大値及び最小値になった時に制御信号を発生する最大露出判別手段及び最小露出判別手段を有し、
上記増幅器はＡＧＣ回路等で構成され、上記ＡＧＣ回路のゲイン値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするＡＧＣゲイン値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるＡＧＣゲイン補正値ΔＧに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期に上記メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇ-1とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のＡＧＣゲイン値Ｇ1（＝Ｇ-1±ΔＧ）を得るゲイン演算手段と、上記ＡＧＣゲイン値Ｇ1を上記メモリー手段にメモリーし、周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎のＡＧＣゲイン値をメモリーすると共に上記メモリー手段にメモリーされるＡＧＣゲイン値Ｇが最小値になった時に制御信号を発生する最小ゲイン判別手段とを有するＡＧＣゲイン制御手段と、
入力光量を機械的にコントロールする上記アイリス機構を駆動するためのアイリス機構ドライバーと、
上記アイリス機構に与えるアイリス値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするアイリス値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるアイリス補正値ΔＩに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期の上記アイリス値メモリー手段から得られるアイリス値Ｉ-1とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のアイリス値Ｉ1（＝Ｉ-1±ΔＩ）を得るアイリス値演算手段と、上記アイリス値Ｉ1を上記アイリス値メモリー手段に加え、Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）周期毎のアイリス値をメモリーすると共に上記アイリス値メモリー手段（Ｉ）にメモリーされるアイリス値Ｉが最小値か、特定値になった時その値を判別し、制御信号を発生するアイリス値最小値の判別手段及びアイリス値特定値の判別手段とを有する明るさが上記ゲイン制御手段で制御される範囲を越え上記撮像素子制御手段で制御される範囲までと上記撮像素子制御手段の制御範囲外の明るい範囲（周期１Ｔｆでの制御）の制御を行うアイリス値判別手段とを有するアイリス制御手段と、
上記各制御手段において入力光量に応じて各メモリー手段にメモリーされる最大値、最小値及び特定値になった時に発生される制御信号によって上記撮像素子制御手段または、上記ＡＧＣゲイン制御手段または、上記アイリス制御手段を作動させる期間をきめる制御信号を発生する選択信号発生手段と
を設け、上記ゲイン制御手段の上記ＡＧＣゲイン値メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇを上記増幅器のＡＧＣアンプに供給することにより制御ループを形成し、上記アイリス値メモリー手段にメモリーされるアイリス値Ｉを上記アイリス機構ドライバーに供給し、アイリス値を設定することにより制御ループを形成し、明るさに応じて上記選択信号発生手段により、上記ＡＧＣゲイン制御手段，上記アイリス制御手段並びに上記撮像素子制御手段の動作期間を切り換え、動作中のどれかの制御手段において上記誤差信号がゼロ値付近になればその制御手段にあるメモリー手段によりその値を保持し、最適撮影条件に設定し、明るさの全領域で明瞭な映像信号を得るよう構成した
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
上記輝度基準設定手段は露出時間ｍ・Ｔｆに対応する明るさの基準を示す上記輝度信号成分の基準値のデータテーブルを有し、上記露出メモリー手段によりメモリーされた露出時間ｍ・Ｔｆが上記輝度基準設定手段に供給され、上記露出時間ｍ・Ｔｆに対応する輝度信号成分の基準値を上記データテーブルから選択し、選択された輝度信号成分の基準値と上記輝度検出手段より得られる上記輝度信号成分値とを上記比較手段に供給し、両信号の誤差信号を得るように構成し、
上記撮像素子制御手段は、上記露出メモリー手段にメモリーされる電子シャッタオン時間（露出時間）ｍ・Ｔｆが最大値及び最小値になった時に制御信号を発生する最大露出判別手段及び最小露出判別手段を有し、
上記増幅器はＡＧＣ回路等で構成され、上記ＡＧＣ回路のゲイン値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするＡＧＣゲイン値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるＡＧＣゲイン補正値ΔＧに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期に上記メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇ-1とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のＡＧＣゲイン値Ｇ1（＝Ｇ-1±ΔＧ）を得るゲイン演算手段と、上記ＡＧＣゲイン値Ｇ1を上記メモリー手段にメモリーし、周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎のＡＧＣゲイン値をメモリーすると共に上記メモリー手段にメモリーされるＡＧＣゲイン値Ｇが最小値になった時に制御信号を発生する最小ゲイン判別手段とを有するＡＧＣゲイン制御手段と、
入力光量を機械的にコントロールする上記アイリス機構を駆動するためのアイリス機構ドライバーと、
上記アイリス機構に与えるアイリス値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするアイリス値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるアイリス補正値ΔＩに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期の上記アイリス値メモリー手段から得られるアイリス値Ｉ-1とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のアイリス値Ｉ1（＝Ｉ-1±ΔＩ）を得るアイリス値演算手段と、上記アイリス値Ｉ1を上記アイリス値メモリー手段に加え、Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）周期毎のアイリス値をメモリーすると共に上記アイリス値メモリー手段（Ｉ）にメモリーされるアイリス値Ｉが最小値か、特定値になった時その値を判別し、制御信号を発生するアイリス値最小値の判別手段及びアイリス値特定値の判別手段とを有する明るさが上記ゲイン制御手段で制御される範囲を越え上記撮像素子制御手段で制御される範囲までと上記撮像素子制御手段の制御範囲外の明るい範囲（周期１Ｔｆでの制御）の制御を行うアイリス値判別手段を有するアイリス制御手段と、
上記各制御手段において入力光量に応じて各メモリー手段にメモリーされる最大値、最小値及び特定値になった時に発生される制御信号によって上記撮像素子制御手段または、上記ＡＧＣゲイン制御手段または、上記アイリス制御手段を作動させる期間をきめる制御信号を発生する選択信号発生手段と
を設け、上記ゲイン制御手段の上記ＡＧＣゲイン値メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇを上記増幅器のＡＧＣアンプに供給することにより制御ループを形成し、上記アイリス値メモリー手段にメモリーされるアイリス値Ｉを上記アイリス機構ドライバーに供給し、アイリス値を設定することにより制御ループを形成し、明るさに応じて上記選択信号発生手段により、上記ＡＧＣゲイン制御手段、上記アイリス制御手段並びに上記撮像素子制御手段の動作期間を切り換え、動作中のどれかの制御手段において上記誤差信号がゼロ値付近になればその制御手段にあるメモリー手段によりその値を保持し、最適撮影条件に設定し、明るさの全領域で明瞭な映像信号を得るよう構成した
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
上記撮像素子制御手段は、上記露出メモリー手段にメモリーされる露出時間ｍ・Ｔｆが最大値及び最小値になった時に制御信号を発生する最大露出判別手段及び最小露出判別手段を有し、
上記増幅器はＡＧＣ回路等で構成され、上記ＡＧＣ回路のゲイン値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするＡＧＣゲイン値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるＡＧＣゲイン補正値ΔＧに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期に上記メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇ-1とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のＡＧＣゲイン値Ｇ1（＝Ｇ-1±ΔＧ）を得るゲイン演算手段と、上記ＡＧＣゲイン値Ｇ1を上記メモリー手段にメモリーし、周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎のＡＧＣゲイン値をメモリーすると共に上記メモリー手段にメモリーされるＡＧＣゲイン値Ｇが最小値になった時に制御信号を発生する最小ゲイン判別手段とを有するＡＧＣゲイン制御手段と、
入力光量を機械的にコントロールする上記アイリス機構を駆動するためのアイリス機構ドライバーと、
上記アイリス機構に与えるアイリス値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするアイリス値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるアイリス補正値ΔＩに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期の上記アイリス値メモリー手段から得られるアイリス値Ｉ-1とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のアイリス値Ｉ1（＝Ｉ-1±ΔＩ）を得るアイリス値演算手段と、上記アイリス値Ｉ1を上記アイリス値メモリー手段に加え、Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）周期毎のアイリス値をメモリーすると共に上記アイリス値メモリー手段（Ｉ）にメモリーされるアイリス値Ｉが最小値か、特定値になった時その値を判別し、制御信号を発生するアイリス値最小値の判別手段及びアイリス値特定値の判別手段とを有する明るさが上記ゲイン制御手段で制御される範囲を越え上記撮像素子制御手段で制御される範囲までと上記撮像素子制御手段の制御範囲外の明るい範囲（周期１Ｔｆでの制御）の制御を行うアイリス値判別手段とを有するアイリス制御手段と、
上記各制御手段において入力光量に応じて各メモリー手段にメモリーされる最大値、最小値及び特定値になった時に発生される制御信号によって上記撮像素子制御手段または、上記ＡＧＣゲイン制御手段または、上記アイリス制御手段を作動させる期間をきめる制御信号を発生する選択信号発生手段と
を設け、上記ゲイン制御手段の上記ＡＧＣゲイン値メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇを上記増幅器のＡＧＣアンプに供給することにより制御ループを形成し、上記アイリス値メモリー手段にメモリーされるアイリス値Ｉを上記アイリス機構ドライバーに供給し、アイリス値を設定することにより制御ループを形成し、明るさに応じて上記選択信号発生手段により、上記ＡＧＣゲイン制御手段、上記アイリス制御手段並びに上記撮像素子制御手段の動作期間を切り換え、動作中のどれかの制御手段において上記誤差信号がゼロ値付近になればその制御手段にあるメモリー手段によりその値を保持し、最適撮影条件に設定し、明るさの全領域で明瞭な映像信号を得るよう構成し、
上記モード信号発生手段は、
上記撮像素子制御手段に対して電子シャッタオン時間を最大値に、上記ゲイン制御手段に対してＡＧＣゲインを最大値に、そして上記アイリス制御手段に対してアイリス値を最小値に設定するためのデータテーブルと、
上記選択信号発生手段に対して制御手段選択のスタート信号を発生する発生手段と
を有し、上記モード切換釦の指令信号を受け、通常撮影モードから高感度撮影モードに切り換えられた時、上記各制御手段に上記データテーブルの値を供給すると共に上記選択信号発生手段にはスタート信号を供給して上記ゲイン制御手段から制御をスタートし、最適露出条件に収束させるよう構成した
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
上記輝度基準設定手段は露出時間ｍ・Ｔｆに対応する明るさの基準を示す上記輝度信号成分の基準値のデータテーブルを有し、上記露出メモリー手段によりメモリーされた露出時間ｍ・Ｔｆが上記輝度基準設定手段に供給され、上記露出時間ｍ・Ｔｆに対応する輝度信号成分の基準値を上記データテーブルから選択し、選択された輝度信号成分の基準値と上記輝度検出手段より得られる上記輝度信号成分値とを上記比較手段に供給し、両信号の誤差信号を得るように構成し、
上記撮像素子制御手段は、上記露出メモリー手段にメモリーされる露出時間ｍ・Ｔｆが最大値及び最小値になった時に制御信号を発生する最大露出判別手段及び最小露出判別手段を有し、
上記増幅器はＡＧＣ回路等で構成され、上記ＡＧＣ回路のゲイン値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするＡＧＣゲイン値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるＡＧＣゲイン補正値ΔＧに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期に上記メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇ-1とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のＡＧＣゲイン値Ｇ1（＝Ｇ-1±ΔＧ）を得るゲイン演算手段と、上記ＡＧＣゲイン値Ｇ1を上記メモリー手段にメモリーし、周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎のＡＧＣゲイン値をメモリーすると共に上記メモリー手段にメモリーされるＡＧＣゲイン値Ｇが最小値になった時に制御信号を発生する最小ゲイン判別手段とを有するＡＧＣゲイン制御手段と、
入力光量を機械的にコントロールする上記アイリス機構を駆動するためのアイリス機構ドライバーと、
上記アイリス機構に与えるアイリス値を上記周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）毎にメモリーするアイリス値メモリー手段と上記比較手段より得られる上記誤差信号を基に演算処理して得られるアイリス補正値ΔＩに上記補正値が得られる時点（現周期）の前周期の上記アイリス値メモリー手段から得られるアイリス値Ｉ-1とを上記誤差信号の符号により減算または加算することによって次周期のアイリス値Ｉ1（＝Ｉ-1±ΔＩ）を得るアイリス値演算手段と、上記アイリス値Ｉ1を上記アイリス値メモリー手段に加え、Ｍ・Ｔｆ（Ｍは最大値）周期毎のアイリス値をメモリーすると共に上記アイリス値メモリー手段（Ｉ）にメモリーされるアイリス値Ｉが最小値か、特定値になった時その値を判別し、制御信号を発生するアイリス値最小値の判別手段及びアイリス値特定値の判別手段とを有する明るさが上記ゲイン制御手段で制御される範囲を越え上記撮像素子制御手段で制御される範囲までと上記撮像素子制御手段の制御範囲外の明るい範囲（周期１Ｔｆでの制御）の制御を行うアイリス値判別手段とを有するアイリス制御手段と、
上記各制御手段において入力光量に応じて各メモリー手段にメモリーされる最大値、最小値及び特定値になった時に発生される制御信号によって上記撮像素子制御手段または、上記ＡＧＣゲイン制御手段または、上記アイリス制御手段を作動させる期間をきめる制御信号を発生する選択信号発生手段と
を設け、上記ゲイン制御手段の上記ＡＧＣゲイン値メモリー手段にメモリーされたＡＧＣゲイン値Ｇを上記増幅器のＡＧＣアンプに供給することにより制御ループを形成し、上記アイリス値メモリー手段にメモリーされるアイリス値Ｉを上記アイリス機構ドライバーに供給し、アイリス値を設定することにより制御ループを形成し、明るさに応じて上記選択信号発生手段により、上記ＡＧＣゲイン制御手段、上記アイリス制御手段並びに上記撮像素子制御手段の動作期間を切り換え、動作中のどれかの制御手段において上記誤差信号がゼロ値付近になればその制御手段にあるメモリー手段によりその値を保持し、最適撮影条件に設定し、明るさの全領域で明瞭な映像信号を得るよう構成し、
上記モード信号発生手段は、
上記撮像素子制御手段に対して露出時間を最大値に、上記ゲイン制御手段に対してＡＧＣゲインを最大値に、そして上記アイリス制御手段に対してアイリス値を最小値に設定するためのデータテーブルと、
上記選択信号発生手段に対して制御手段選択のスタート信号を発生する発生手段と
を有し、上記モード切換釦の指令信号を受け、通常撮影モードから高感度撮影モードに切り換えられた時、上記各制御手段に上記データテーブルの値を供給すると共に上記選択信号発生手段にはスタート信号を供給して上記ゲイン制御手段から制御をスタートし、最適露出条件に収束させるよう構成した
請求項５または請求項６に記載の画像処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は暗い環境において、照明等に頼ることなく、その照度に応じた明瞭な画像を撮像することが可能なビデオカメラなどの画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型ビデオカメラ、あるいは小型ビデオ一体型カメラにおいて撮像素子は殆ど固体撮像素子であるＣＣＤ型撮像素子が使われている。ＣＭＯＳ型撮像素子も使用されているが光電変換部の素子が異なるだけで画像信号を得る過程は同じようなものである。以下は上記固体撮像素子としてＣＣＤ型撮像素子を例に挙げて説明する。
【０００３】
暗い環境において明瞭な撮影画像をえるため、通常は照明によって被写体の照度を高め撮影が行われているが、照明器具は持ち運びが不便な点や、電力消費も大きいので、小型ビデオカメラ等においてはそのようなものがなくても暗い環境で撮影ができることが望まれる。
【０００４】
固体撮像素子を用いたカメラに関してはデジタルスチルカメラの例であるが特開２００１−２８５７０７公報に記載されている。この文献にはＣＣＤ型撮像素子を用い、その撮像の感度及び電子シャッタ、撮像素子の信号出力の増幅等を行うＣＤＳ／ＡＧＣ回路のゲイン、さらにアイリスの絞り値等の制御パラメータの値を調整して露出を自動制御する方式が記載されている。
【０００５】
本発明は動画を撮影するビデオカメラにおいて特開２００１−２８５７０７公報に示されている制御パラメータを調整し暗い環境において露出を設定するものであるが、従来はその時の明るさの環境において暗い環境であれば感度を高くした固定の制御パラメータの設定がなされていた。特に、上記した電子シャッタ、すなわち露出時間に対しては長い時間に設定される。そのため撮影された画像の動きがスムーズでなくなる問題がある。
【０００６】
ＣＣＤ型撮像素子における電子シャッタ、所謂、露出時間については特開２００１−２８５７０７公報に記されているが以下のようなシステムになっている。
ＣＣＤ型撮像素子は受光面はフォトダイオードアレイ（ＰＤ）等の光を電荷に変換する光電変換素子、発生する電荷を蓄積する蓄積部及び蓄積部の電荷を電荷転送素子（ＣＣＤ）によって垂直方向への転送と水平方向への転送を行い画像信号を得るものである。
【０００７】
そこでＰＤから発生する電荷を蓄積する時間長によって撮像素子に取りこまれる入力光量が決まってくるので、この蓄積のための時間長を制御すれば、機械的なシャッタを用いることなく撮像素子に取り込まれる光量の時間的コントロールすなわち露出時間のコントロールができることになる。これが電気的なシャッタまたは電子シャッタと呼ばれるものである。
【０００８】
ＣＣＤ型撮像素子を用いたビデオカメラにおいては、通常撮影においては映像信号のフィールド周期（Ｔｆ）に合わせた１／６０秒の電子シャッタ時間（露出時間）で撮影される。これは１／６０秒間に取り込まれる単位時間の入力光量が十分で高い信号出力が撮像素子から得られる明るい環境下の撮影の場合である。暗い環境においては単位時間当たりの入力光量が少ないので、信号出力を大きくするには露出時間を長くして入力光量を蓄積させることによって高い信号出力を得ることが行われる。
【０００９】
このように電子シャッタ時間（露出時間）に相当する撮像素子のＰＤから発生する電荷を蓄積部に蓄積させる期間を長くすることによって暗い環境での高感度撮影が可能となる。
【００１０】
例えば露出時間を０．５秒に設定した場合は、この長さは３０フィールド（１５フレーム）に相当するので３０フィールドの期間の上記ＰＤからの電荷が蓄積部に蓄積される。そしてこの蓄積期間（露出時間）の最後の１フィールドが蓄積画像信号となる。さらにこの蓄積期間の最終１フィールドの画像信号を信号処理して映像信号に変換し、それを３０フィールド間メモリーして連続の映像信号を得ることが行われる。この露出時間はフレーム期間（約３３ｍｓ）の倍数で最大０．５秒程度までであればどんな値でも良いがかなり暗い状態でも撮影できるように０．５秒近くに設定されることが多い。
【特許文献１】特開２００１−２８５７０７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、この場合当然のことながら３０フィールド間（約０．５秒）蓄積した最後の１フィールドをＣＣＤから取りだすことになるので３０フィールド毎の静止画になり、画像の動きがスムーズでなくなる。被写体の動きが速い場合は、その動きが撮影できなくなる場合が生ずる。そして、被写体の照度に応じた映像信号レベルが得られない問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題点を改善するものであり、暗い環境においてもその時の照度に応じた上記蓄積時間（露出時間）を自動的に設定し、被写体の動きに対してできるだけスムーズに追従させるようにしたものであり、さらに、その時の画質も最適にする画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決するため、本発明の画像処理装置は、周囲が明るい時に用いる第１の撮影モードと、周囲が暗い時に用いる第２の撮影モードとを備えた画像処理装置であって、被写体光学像を撮像素子に結像させるレンズユニットと、前記レンズユニットに入射した光量を調整するアイリスと、前記アイリスからの光量が調整された被写体光学像を画像信号として出力する電子シャッター機能を有する撮像素子と、前記撮像素子からの画映像信号を増幅し、その増幅ゲインを調整できるＡＧＣ増幅器と、前記ＡＧＣ増幅器で増幅された画像信号を信号処理して映像信号を得る信号処理手段と、被写体の明るさを示す前記映像信号の輝度信号レベルと定められた基準輝度信号レベルとを比較する比較手段と、撮像制御手段とを有し、前記第２の撮影モードにした時、前記撮像制御手段は、前記電子シャッター機能を２フィールドの倍数周期で周期の長さを変え、周期に合わせて電子シャッターオン時間（露出時間）を連続的に変えて、前記輝度信号レベルと前記基準輝度信号レベルが一致する前記比較手段の出力が０（ゼロ）になる時点の電子シャッターオン時間を保持する撮像素子制御手段を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の画像処理装置は、撮像素子の露出時間である電子シャッタオン時間を周期Ｍ・Ｔｆ（Ｍ：１および２以上の偶数、Ｔｆ：１フィールド期間）内のｍ・Ｔｆ（ｍ：正数）期間にすることによって暗い環境での撮影を可能にする画像処理装置であって、電子シャッタオフ時間をｎ・Ｔｆ（ｎ：０〜２の正数）とした時にＭ・Ｔｆ ＝ ｍ・Ｔｆ ＋ ｎ・Ｔｆの関係を持たせながら周期Ｍ・Ｔｆで上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを連続的に変化させ自動的に最適露出時間に設定させるため、光を電荷に変換する光電変換素子からなる撮像面と上記光電変換素子から発生する電荷を蓄積する蓄積部と蓄積された電荷を垂直及び水平方向に転送し画像信号を得る電荷転送素子（Charge-Coupled Devices ）等からなる撮像素子と、上記撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるためのレンズ及びアイリス等から構成されるレンズユニットと、上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆに上記光電変換素子からの電荷を上記蓄積部に蓄積させる電子シャッタ駆動制御と、上記電子シャッタオフ時間ｎ・Ｔｆに上記蓄積部から電荷を排出する電荷排出駆動制御と、上記電荷転送素子の垂直及び水平転送によって上記周期Ｍ・Ｔｆ毎に得られる最終１フィールドの上記ｍ・Ｔｆ時間だけ蓄積して得られた画像信号を取り出す駆動制御とを行う撮像素子ドライバーと、上記撮像素子ドライバーの駆動により上記撮像素子から得られる画像信号を増幅する増幅器と、上記増幅器より得られる画像信号を信号処理して輝度信号及び色信号からなる映像信号を得る信号処理回路と、上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆに上記撮像面に入り込む光量値を示す上記輝度信号を上記露出期間の最終１フィールド期間積分して被写体の明るさに対応する入力光量値を検出する輝度検出手段と、明るさに対応した輝度信号成分の基準値を設定する輝度基準設定手段と、上記輝度検出手段から得られる輝度信号成分値と上記輝度基準設定手段からの輝度信号成分の基準値とを比較して周期Ｍ・Ｔｆ毎の両信号の誤差信号を得る比較手段と、撮像素子制御手段とを有し、上記撮像素子制御手段は周期Ｍ・Ｔｆ毎に設定される電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆをメモリーする露出メモリー手段と、現周期（Ｍ0・Ｔｆ周期）の１周期前（Ｍ-1・Ｔｆ周期）に、露出メモリー手段にメモリーされている電子シャッタオン時間ｍ-1・Ｔｆに、現周期（Ｍ0・Ｔｆ周期）において１周期前（Ｍ-1・Ｔｆ周期）に得られた上記誤差信号を基に演算して得られる露出時間補正量Δｍ-1・Ｔｆを上記誤差信号の符号により加算または減算演算処理し、次周期（Ｍ1・Ｔｆ周期）の電子シャッタオン時間ｍ1・Ｔｆ（＝ｍ-1・Ｔｆ±Δｍ-1・Ｔｆ）を求める露出時間演算手段と、上記電子シャッタオン時間ｍ1・Ｔｆを上記露出メモリー手段にメモリーすると共に上記電子シャッタオン時間ｍ1・Ｔｆを基に上記撮像素子ドライバーに供給する電子シャッタオン時間と電子シャッタオフ期間を示す第１の制御信号と蓄積して得られた１フィールドの画像信号を取り出す第２の制御信号を発生する制御信号発生手段を有し、上記制御信号発生手段からの上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを基に発生された第１，第２の制御信号を上記撮像素子ドライバーに供給することによってＭ・Ｔｆ周期でのフィードバック制御ループを形成し、上記電子シャッタオン時間ｍ・Ｔｆを変化させ、上記誤差信号がゼロまたはゼロ付近になった時点の上記電子シャッタオン時間（露出時間）ｍ・Ｔｆを保持することによって最適露出条件での映像信号を得るよう構成したことを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明は全ての明るさ環境での撮影ができるように上記露出時間の制御でカバーされる明るさ範囲外の明るい環境そして範囲外の暗い環境にも対応できるように上記増幅器及びアイリスをも制御し、いかなる明るさの環境でも撮影ができるようにも構成したものである。
【発明の効果】
【００１６】
この構成によると、ビデオカメラにおいて撮像素子に入力した光量を蓄積できる機能を利用して、最適自動露出時間の設定ができる高感度画像処理方式であるが、加えてアイリス及びＡＧＣ増幅器を制御することにより、
（１）照度に応じた最適の露出時間に設定されるので、露出時間が長くなることによる出力画像の動きの応答性の劣化が少なくなる。
【００１７】
（２）露出時間に応じた映像信号出力が得られる。すなわち明るさに応じた映像信号出力が得られる。
（３）殆ど暗闇からかなり明るい範囲の環境下での撮影が可能である。
等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１０を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態の全体構成を示す。
【００１９】
図１において、１は被写体像を結像させるためのレンズ部、２は機械的に入射光量を調節するアイリス及びアイリスの口径を変えるアイリス駆動モータ（図示せず）等からなるアイリス部であり、１００はレンズ部１及びアイリス部２からなるレンズユニットである。２０はアイリス部２のアイリス駆動モータを駆動するアイリス機構ドライバーである。１９はアイリスの口径値を設定するアイリス制御手段である。
【００２０】
３は、光を電荷に変換するフォトダイオードアレイのような光電変換素子（ＰＤと称す）であり、レンズユニット１００により光量を調整され、結像された光学画像を光電変換する。４は電子シャッタが開いている期間、すなわち露出時間（露出期間）にＰＤ３からの電荷を蓄積するアレイ状の蓄積部である。５は蓄積部４で蓄積された電荷を垂直及び水平方向に転送し画像信号を得る電荷転送素子（以下、ＣＣＤと称す）である。６はＰＤ３、蓄積部４並びにＣＣＤ５からなる撮像素子である。２１は撮像素子６から画像信号を取り出すための撮像素子６の制御駆動を行う撮像素子ドライバーである。１８は撮像素子ドライバー２１に対して上記電子シャッタオン時間（露出時間）の設定や蓄積された画像信号を取り出すためのタイミング信号を発生する撮像素子制御手段である。
【００２１】
７は撮像素子６から得られる画像信号のノイズを低減するＣＤＳ回路とＡＧＣ回路からなる増幅器である。
１６は増幅器７のＡＧＣ回路のゲインを設定するＡＧＣゲイン制御手段である。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器８は、増幅器７より得られる画像信号をデジタル信号に変換する。信号処理回路９は、Ａ／Ｄ変換器８から得られるデジタル画像信号を輝度信号と色信号からなるデジタル標準映像信号に変換する。
【００２３】
ここで通常撮影モード（第１の撮影モード）と本発明における高感度撮影モード（第２の撮影モード）について説明する。
ここで言う通常撮影モードとは、周囲が明るく、特別な照明を必要としないで、撮影画像が普通に判別できる範囲の通常の撮影状態である。このモードにおいては上記したように電子シャッタ時間（露出時間）は撮像素子制御手段１８によって映像信号のフィールド周波数ｆｖの１周期である１／ｆｖ秒（約１／６０秒）に設定されている。よって、通常撮影モードではフィールド期間（Ｔｆ）と電子シャッタ時間（露出時間）とが一致しているので通常の動画撮影ができることになる。そして本発明における高感度撮影モードでは上記した通常撮影モードでの撮影では照明しないと良好な撮影画像が得られない状況でも、照明なしで効果的に撮影ができ、さらにこのモードにおいては周囲の状況が変わり明るくなっても明瞭な画像信号が得ることができる装置である。そして、モード切換は以下のようにして行われる。
【００２４】
図１のモード切換釦１２は上記両モードを切り換える指令信号を発生する切換釦である。モード信号発生手段１３はモード切換釦１２からの指令信号により上記一方のモードから他方のモードに上記各制御手段及び一部の手段の設定条件を切り換えるための制御信号を発生する。本装置の電源をオンにした時は通常撮影モードに設定される。高感度撮影モードにしたいときはモード切換釦１２をおせば上記指令信号によりそのモードに切り換わる。再度釦を押せば元の通常撮影モードに戻る。いわゆるトグル動作になる。メモリー手段１１は高感度撮影モードにおいて信号処理回路９からの露出時間に蓄積された周期的に得られる１フィールドの映像信号をその１周期間メモリーして連続な映像信号にするためのメモリーである。スイッチ手段２２は上記両モードにおいてそれぞれ得られる映像信号をモード信号発生手段１３からの切換え制御信号によって切り換える。
【００２５】
まず、通常撮影モードの状態では、上記したように撮像素子制御手段１８が撮像素子ドライバー２１に与える電子シャッタ時間、すなわち露出時間が上記した１／ｆｖ秒（＝Ｔｆ）になるように、制御信号がモード信号発生手段１３から撮像素子制御手段１８に信号線４０を介して供給される。信号線についてはどの信号線かをわかるように番号を付す。
【００２６】
よって、撮像素子６からは上記したように通常の動画画像信号が得られ、増幅器７、Ａ／Ｄ変換器８並びに信号処理回路９により、増幅、及びデジタル信号処理され、信号処理回路９から連続動画のデジタル映像信号が得られる。得られたデジタル映像信号はスイッチ手段２２の端子Ａを介して出力される。２３は出力端子であり、カメラだけの仕様であればこれが出力端子となる。２４はデジタルビデオテープレコーダまたはディスクレコーダ等の映像信号を記録再生できるレコーダである。ビデオ一体型カメラの場合は、スイッチ手段２２の映像信号がレコーダ２４によって記録される。
【００２７】
通常撮影モードの場合、モード信号発生手段１３から撮像素子制御手段１８への露出時間の設定は１／ｆｖ秒であるが増幅器７のＡＧＣ回路のゲインを設定するＡＧＣゲイン制御手段１６及びアイリス値の設定を行うアイリス制御手段１９においてもモード信号発生手段１３から設定のための制御信号が供給されている。ＡＧＣゲインは最小値（０ｄＢ）であり、アイリスは定常値に設定されるが入力光量が多くなると後述するアイリス制御によりアイリス値が設定される。
【００２８】
以上が通常撮影モード時の動作説明である。
本発明における高感度撮影モードは、暗い環境においても電子シャッタ時間、すなわち露出時間を、１フィールド期間（Ｔｆ＝１／ｆｖ秒）より長くして良好な画像信号を得ようとする装置である。この場合の電子シャッタの動作を図２，図３を用いて説明する。
【００２９】
ビデオカメラにおいては映像信号の奇数偶数フィールドからなるフレーム単位で画像が成り立っている。電子シャッタオン時間（以下、露出時間とも言う。）はＰＤ３からの電荷を蓄積部４に蓄積している期間に相当するので、露出時間を１フィールド期間を越えた時間に設定するには露出時間を包含する数フレーム単位での周期的な信号処理を行う必要がある。
【００３０】
高感度撮影モードの場合には、撮像素子６の蓄積部４、ＣＣＤ５を駆動制御する撮像素子ドライバー２１に撮像素子制御手段１８から信号線４７，４６，４４を介して図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す制御信号が供給される。（図２（ａ）（ｂ）（ｃ）が図１の信号線４７，４６，４４に示す（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応している。）
図２の第１の制御信号（ａ）は、露出時間（電荷蓄積期間）及び電荷排出期間を指定する信号で、ＰＤ３からの電荷が蓄積部４に蓄積されている期間である露出時間Ｔｅｘｐ＝ｍ・Ｔｆ及びＰＤ３からの電荷を排出し、蓄積部４に電荷を蓄積しない期間である電子シャッタオフ時間Ｔｄｉｓ＝ｎ・Ｔｆを示す制御信号である。そしてＴｅｘｐとＴｄｉｓには次式の関係を持たせ、周期的に電子シャッタ動作を行うようにする。
【００３１】
Ｔａｌｌ ＝ Ｔｅｘｐ ＋ Ｔｄｉｓ
＝ ｍ・Ｔｆ ＋ ｎ・Ｔｆ 
＝（ｍ＋ｎ）Ｔｆ＝Ｍ・Ｔｆ           ・・・（１）
ｍ＋ ｎ＝ Ｍ                              ・・・（２）
ここで  Ｔｆ＝１フィールド期間、ｍ：１〜３４程度の正数、ｎ：０〜２の正数、Ｍ：１および２〜３４程度の偶数  そしてｍとＭとの関係は次式で示される。
【００３２】
ｍ ＝ １の時は Ｍ ＝ １
１ ＜ ｍ ≦ ２ の時は Ｍ ＝ ２
２ ＜ｍ の時は Ｍ−２ ＜ ｍ ≦ Ｍ             ・・・（３）
すなわち、ｍ・Ｔｆを露出時間（電子シャッタオン時間）、ｎ・Ｔｆを電荷排出期間（電子シャッタオフ時間）とを合計したＭ・Ｔｆを１周期とした電子シャッタオンオフ動作が行われることになる。ｍ ＝ １の時は Ｍ ＝ １である。これは通常撮影モードの時の露出時間（Ｔｆ ＝ １／ｆｖ）と同じである。図３（ａ）はｍ＝２．５すなわち露出時間Ｔｅｘｐ ＝ ２．５Ｔｆの場合の制御信号を示している。この場合は上記の関係から  ２ ＜ ２．５ ≦ ４であるのでＭ＝４となり、ｎ ＝ Ｍ−ｍ ＝ ４−２．５ ＝１．５、すなわち、Ｔｄｉｓ＝１．５Ｔｆとなる。よって４Ｔｆを１周期とした露出時間２．５Ｔｆの電子シャッタで撮影が行われることになる。
【００３３】
次に露出時間ｍ・Ｔｆ中に蓄積部４に蓄積された電荷はＣＣＤ５の垂直及び水平方向への転送によって画像信号として取り出される。そのため、まず、撮像素子制御手段１８から、図２（ｂ）に示す蓄積電荷をＣＣＤ５に移送する期間を指示する信号、または図３（ｂ）に示すＣＣＤ５の垂直・水平転送期間および画像取り込み期間を指示する電荷移送パルスが、撮像素子ドライバー２１に供給される。このパルス期間は垂直同期信号帰線期間に相当し、この間に蓄積部４からＣＣＤ５への電荷の移送が行われる。さらに図２（ｃ）または図３（ｃ）に示すゲート信号によって、Ｍ・Ｔｆ周期毎の１フィールド区間においてＣＣＤ５に移送された電荷を垂直方向及び水平方向にＣＣＤ５自身により蓄積電荷を転送すれば撮像素子６のＣＣＤ５からはＭ・Ｔｆ周期毎の露出時間ｍ・Ｔｆ蓄積された画像信号が得られる。この信号は、増幅器７，Ａ／Ｄ変換器８，信号処理回路９を通ることによって図２（ｄ）または図３（ｄ）に示すＭ・Ｔｆ周期毎のｍ・Ｔｆ期間（露出時間）被写体からの光学像が電荷として蓄積された１フィールドの映像信号が信号処理回路９から得られる（図２（ｄ）または図３（ｄ）が、図１の信号処理回路９の信号線４８（ｄ）に対応している。）。
【００３４】
この場合、信号処理回路９からの映像信号は、上記したようにＭ・Ｔｆ周期毎に１フィールドの間欠的な信号になるので、これを連続の映像信号に直さなければ画像を見ることができない。１１はこのためのメモリー手段である。メモリー手段１１には、上記した図２（ｃ）または図３（ｃ）に示すゲート信号が撮像素子制御手段１８から信号線４４を介して供給され、上記１フィールドの映像信号がメモリーされる。そして信号のない期間をメモリー手段１１にメモリーされた信号に置き換えれば、図２（ｅ）または図３（ｅ）に示す連続な映像信号がメモリー手段１１から得られる（図２（ｅ）または図３（ｅ）が図１の信号線４９（ｅ）に対応している。）。
【００３５】
高感度撮影モードの時は上記したようにスイッチ手段２２にはモード信号発生手段１３から制御信号が供給され、スイッチ手段２２のコモン端子は端子Ｂに接続されているのでスイッチ手段２２に繋がる出力端子２３にはメモリー手段１１からの上記した図２（ｅ）または図３（ｅ）に示す映像信号が得られ、ビデオ一体型カメラにおいてはこの信号が上記したレコーダ２４によって記録される。以上が高感度撮影モードの場合の電子シャッタ動作と映像信号処理である。
【００３６】
次にこの電子シャッタ動作を利用して本発明からなる自動的に最適の露出時間を設定できる制御方法を以下に述べる。
信号処理回路９からは上記した図２（ｄ）または図３（ｄ）に示すＭ・Ｔｆ周期毎の１フィールドの間欠的な映像信号が得られる。上記したように被写体光をＰＤ３にて電荷に変換し、蓄積部４にて蓄積され、ＣＣＤ５にて走査されて得られた画像信号は、信号処理回路９にて信号処理され、輝度信号成分と色信号成分とからなる映像信号になる。すなわち、輝度信号成分は被写体からの光量に比例しているので、この輝度信号成分の１フィールド間の積分値は電子シャッタオン期間中の撮像素子６への入力光量を示す。輝度検出手段１０は、電子シャッタオン期間ｍ・Ｔｆ中の入射光量を得るための輝度信号を１フィールド間積分して輝度信号成分値Ｙを検出する（積分期間は図２（ｃ）に示す区間１１３である。）。
【００３７】
輝度基準設定手段１４は、被写体照度に対する輝度信号成分値の基準値の予め定められた値がメモリーされたデータテーブル等を有しており、後述のようにこのデータテーブルは露出時間ｍ・Ｔｆ値によって定められている。
【００３８】
比較手段１５は、輝度検出手段１０からの輝度信号成分値Ｙと輝度基準設定手段１４からの輝度信号成分の基準値Ｙｓとを比較し、その誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）を出力する。
【００３９】
比較手段１５で得られた誤差信号は、信号線３９を介して撮像素子制御手段１８、ゲイン制御手段１６並びにアイリス制御手段１９に供給される。
以上のことから、撮像素子６→増幅器７→Ａ／Ｄ変換器８→信号処理回路９→輝度検出手段１０→比較手段１５→撮像素子制御手段１８→撮像素子ドライバー２１→撮像素子６の制御ループが構成される。この制御ループによって、Ｍ・Ｔｆ周期で露出時間ｍ・Ｔｆ蓄積された電荷と等価な上記輝度信号成分値を周期毎に輝度信号成分の基準値と比較し、その誤差信号Ｙｄを基に次の周期の露出時間を決めるようなフィードバック制御が確立される。
【００４０】
上記したように
誤差信号Ｙｄ ＝ 輝度信号成分Ｙ − 輝度信号成分の基準値Ｙｓ
であるので、これらの関係からＭ・Ｔｆ周期で被写体照度に対応した輝度信号成分の基準値Ｙｓと輝度信号成分Ｙとが等しくなるよう露出時間ｍ・Ｔｆが自動調整できればよい。そこで、Ｙ＝Ｙｓになる時（完全に一致の条件ではなくある幅を持った範囲）の露出時間を求めるため、Ｙ＞Ｙｓの時は入力光量が基準値より大きい（被写体照度が明るい）、つまり現在の露出時間が長いので、これを短くするような制御を行えばよい。逆に、Ｙ＜Ｙｓの時は入力光量が基準値より小さい（被写体照度が暗い）、つまり現在の露出時間が短いので、これを長くするような制御を上記制御ループを用いて行えばよい。この露出時間の算出と制御信号の発生を行う手段が撮像素子制御手段１８である。
【００４１】
図４は撮像素子制御手段１８の具体的なブロック図である。
撮像素子制御手段１８には、比較手段１５より信号線３９を介して誤差信号Ｙｄが供給されている。露出補正値演算手段３１は、誤差信号Ｙｄを基に次の周期の露出時間を決めるための露出時間補正値Δｍ・Ｔｆを求めるもので、次式で示されるような演算を行う。
露出時間補正値Δｍ・Ｔｆ ＝ 
誤差信号Ｙｄ × 露出時間補正係数ｋｓ・・・（４）
ｋｓは定数である。光量はエネルギーであるので（４）式はＹｄの数次の関数で表せるが、複雑であるので１次で示した。
【００４２】
３０は誤差信号Ｙｄの符号の判別と値が０（ゼロ）の判別を行い制御信号を発生する第１の判別手段である。これを言いかえれば、
誤差信号Ｙｄ ＝ 輝度信号成分値Ｙ − 輝度信号Ｙｓ
であるので、
Ｙ ＞ Ｙｓ の時は正（＋）
Ｙ ＝ Ｙｓ の時は０（ゼロ）
Ｙ ＜ Ｙｓ の時は負（−）
の判別を行いそれぞれの制御信号を発生する手段である。
【００４３】
第１の切換手段３２は、図４に示すように第１の判別手段３０からの制御信号によって上記露出時間補正値Δｍ・Ｔｆの供給先を切り換える。３３は第１の減算手段、３４が第１の加算手段である。
【００４４】
露出時間（電子シャッタオン時間）演算処理手段４５は、誤第１の判別手段３０、露出補正値演算手段３１、第１の切換手段３２、加算手段３４並びに減算手段３３からなる。
露出メモリー手段３５は、露出時間演算手段４５により演算して得られる露出時間ｍ・Ｔｆの値と、この露出時間ｍ・Ｔｆを基に上記（１）（２）（３）式から計算される周期Ｍ・Ｔｆの値とを次周期までメモリーする。
【００４５】
図２に示したように現周期（Ｍ0・Ｔｆ周期）において次周期の露出時間ｍ1・Ｔｆが露出時間演算手段４５により演算され、次周期の露出時間ｍ1・Ｔｆ（＝前周期の露出時間ｍ-1・Ｔｆ±露出時間補正値Δｍ-1・Ｔｆ）が得られる。（演算期間は図２（ｃ）に示す１１４の区間において行われる。）このようにして前周期（Ｍ-1・Ｔｆ）の露出時間ｍ-1・Ｔｆの値を現周期（Ｍ0・Ｔｆ）まで露出メモリー手段３５にて遅延し、現周期（Ｍ0・Ｔｆ）において計算された次周期の露出時間ｍ1・Ｔｆと次周期Ｍ1・Ｔｆが２周期毎に得られメモリーされる。３８は露出メモリー手段３５から得られる上記２周期ごとの露出時間ｍ・Ｔｆと周期Ｍ・Ｔｆの値から撮像素子ドライバー２１に与える図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す制御信号を発生する制御信号発生手段である。
【００４６】
上記したように Ｙ ＞ Ｙｓ の時は第１の判別手段３０より第１の切換手段３２を切り換える正の制御信号が供給されるので上記露出時間補正値Δｍ・Ｔｆは端子ｂ（＋）を介して減算手段３３の減算（−）入力に供給される。減算手段３３の加算（＋）入力には露出メモリー手段３５からの図２（ａ）に示す現在の周期Ｍ0・Ｔｆの前周期Ｍ-1・Ｔｆにおける露出時間ｍ-1・Ｔｆの値が供給され、減算手段３３からは次式で示される次周期に対する露出時間が得られる。
【００４７】
ｍ1・Ｔｆ ＝ ｍ-1・Ｔｆ − Δｍ-1・Ｔｆ         ・・・（５）
Ｙ ＞ Ｙｓ と言うことは、前周期Ｍ-1・Ｔｆにおける露出時間ｍ-1・Ｔｆによって得られる輝度信号成分値が基準値より大きい、すなわち前周期は露出時間が長いということであるので次の周期は短くすれば Ｙ ＝ Ｙｓ に近くなる。
【００４８】
よって（５）式で計算される次周期の露出時間ｍ1・Ｔｆは前周期の露出時間ｍ-1・Ｔｆより上記（４）式より計算される前周期の露出時間補正値Δｍ-1・Ｔｆだけ短くなる。これらの関係式は図４にも示されている。
【００４９】
また、 Ｙ ＜ Ｙｓ の時は第１の切換手段が端子ａ（−）に切り換わるので上記Δｍ・Ｔｆは加算手段３４の加算入力に供給される。そしてもう一方の加算入力には上記した前周期Ｍ-1・Ｔｆにおける露出時間ｍ-1・Ｔｆの値が供給され、加算手段３４からは次式で示される次周期に対する露出時間が得られる。
【００５０】
ｍ1・Ｔｆ ＝ ｍ-1・Ｔｆ ＋ Δｍ-1・Ｔｆ        ・・・（６）
Ｙ ＜ Ｙｓ と言うことは、前周期Ｍ-1・Ｔｆにおける露出時間ｍ-1・Ｔｆによって得られる輝度信号成分値が基準値より小さい、すなわち前周期は露出時間が短いということであるので次の周期は長くすれば Ｙ ＝ Ｙｓ に近くなる。
【００５１】
よって（６）式で計算される次周期の露出時間ｍ1・Ｔｆは前周期の露出時間ｍ-1・Ｔｆより上記（４）式より計算される前周期の露出時間補正値Δｍ-1・Ｔｆだけ長くなる。これらの関係式は図４にも示されている。
【００５２】
図９は以上の制御方式を、被写体の明るさと露出時間との関係で示したグラフである。横軸は被写体の明るさ（照度）である。この明るさの検出は入射光量であり、アイリスが最大、すなわち絞りきった最も明るい状態（点線１３０の位置）から暗闇状態（点線１４２の位置）までを示している。縦軸は被写体の明るさに対応した設定されるべき露出時間ｍ・Ｔｆ及び周期Ｍ・Ｔｆを示し、そしてまたアイリス制御におけるアイリス値Ｉ及びＡＧＣゲイン値Ｇを示している。明るさにより図に示すように４個の制御領域がある。ＡＬＣ１２０は上記した通常撮影モードの範囲と同じであり、露出時間は１２４ａに示すように１フィールド期間長１Ｔｆ（１／ｆｖ）で一定である。アイリスだけが制御される。アイリス値Ｉは開口径で示されている。これをＦ値で示すならば最も明るい時は絞りは絞られている（開口径は最小値）のでＦ値はｍａｘである。それから被写体の明るさが暗くなるにつれ絞りが開かれ、（開口径は大きくなり、Ｆ値が小さくなる。）アイリス値ＩがＩｓｔ（Ｆ値ではＦｒ．ｓ）になるまで明るさに対応したアイリス値を設定する制御が行われる。このＡＬＣ１２０の範囲の制御はアイリス制御手段１９によって行われる。１２１のＳＴＣは上記した撮像素子制御手段１８による被写体の明るさに対応する最適な露出時間ｍ・Ｔｆを設定する制御領域である。明るさと露出時間ｍ・Ｔｆの関係は１２４ｂに示す曲線のようになる。周期Ｍ・Ｔｆは（３）式の関係から露出時間ｍ・Ｔｆが１Ｔｆ〜２Ｔｆでは１６０ａに示すように２Ｔｆとなり、ｍ・Ｔｆが２Ｔｆ〜４Ｔｆでは１６０ｂに示すように４Ｔｆとなる。このようにＭ・Ｔｆはｍ・Ｔｆの値により２Ｔｆ単位で図のようにステップ状になる。このＳＴＣ領域ではアイリス値Ｉは標準のＩｓｔ（Ｆ値ではＦｒ．ｓ）に固定されている。１２２のＩＲＩＳはアイリスによる制御領域であり、アイリス制御手段１９によって制御が行われる。１２３のＡＧＣは最も暗い範囲の制御領域であり、ゲイン制御手段１６によって制御が行われる。ＩＲＩＳ１２２及びＡＧＣ１２３の領域では露出時間は最大値（図に示す３４Ｔｆ）で一定である。すなわち被写体の明るさと電子シャッタオン時間（露出時間）との関係はＡＬＣ１２０の領域では１フィールド期間長１Ｔｆ（１／ｆｖ）で一定である。それ以降のＳＴＣ１２１の領域は明るさによってｍ・Ｔｆは１２４ｂの曲線で示すように変化し、明るさに対応し上記したような撮像素子制御手段１８の制御により露出時間が設定される。ＩＲＩＳ１２２及びＡＧＣ１２３の領域では１２４ｃに示すようにｍ・Ｔｆは最大値（＝３４Ｔｆ）で一定である。
【００５３】
明るさとアイリス値との関係はＡＬＣ１２０の領域は上記したように１２５ａの実線に示すようにＩｍｉｎ（Ｆ値がＦｍａｘ）からＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）まで直線的に変わり、明るさに対応するＩ値に設定される。ＳＴＣ１２１の領域は１２５ｂの実線に示すように標準のＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）で一定である。その条件で上記したように明るさに対応じた露出時間ｍ・Ｔｆを設定する領域と言うことができる。ＩＲＩＳ１２２の領域はＦ値は１２５ｃの実線に示すようにＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）からＩｍａｘ（Ｆｍｉｎ）（ｏｐｅｎ）まで直線的に変わり、その範囲の明るさに対応したアイリス値に設定される。ＡＧＣ１２３の領域は１２５ｄの実線に示すようにＩｍａｘ（Ｆｍｉｎ）一定である。この明るさとアイリス値Ｉの関係を示す曲線１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄは、明るさとアイリス開口径との関係で示したものでＦ値とは逆の関係になっている。図に示すように明るければ開口径を小さくし、最も明るい状況では開口径は最小値Ｉｍｉｎになり、Ｆ値では最大Ｆｍａｘである。逆に最も暗い状況では開口径は最大値Ｉｍａｘとなり、Ｆ値は最小値Ｆｍｉｎとなる。
【００５４】
もう１つの制御パラメータである明るさとＡＧＣゲインとの関係はＡＬＣ１２０、ＳＴＣ１２１及びＩＲＩＳ１２２の領域ではｍｉｎ値（＝０ｄＢ）で一定である。これらの範囲ではＡＧＣ回路のゲインが０ｄＢでも増幅器７には出力が得られることを意味する。ＡＧＣ１２３の範囲はかなり暗い範囲でＡＧＣゲインを上げないと出力が得られない範囲であり、点線１２６のように変わり、その範囲の明るさに対応したＡＧＣゲイン値に設定される制御が行われる。
【００５５】
次に上記した輝度信号成分値Ｙ、輝度信号成分の基準値Ｙｓ及びこれらの差信号（誤差信号）Ｙｄについて図１０を用いて説明する。図１０に付す番号は同じ線及び範囲は図９と同じ番号になっている。図１０における横軸は図９と同様に明るさを現す軸である。縦軸は輝度成分値Ｙ、輝度信号成分の基準値Ｙｓである。横軸には図９と同様にＡＬＣ１２０から始まりＡＧＣ１２３までの各領域を示している。それぞれの領域において輝度信号成分の基準値Ｙｓは予め決められた値として輝度基準設定手段１４において不揮発性メモリー等のデータテーブルにメモリーされている。ＡＬＣ１２０の領域では輝度信号出力が最大値を取れるだけの入射光量がえられるのでＹが１２７ａに示す最大値Ｙｈ（＝Ｙｓ）になるように明るさに対応したアイリス値が設定できれば最適条件での撮影ができる。ＳＴＣ１２１の領域では輝度信号成分の基準値Ｙｓは被写体の明るさが次第に暗くなるので、１２７ｂに示すようにその明るさに合わせた値に設定されている。図９で説明したようにＳＴＣ１２１の領域においてはその明るさに対応した露出時間が設定されるので露出時間と明るさとは１対１の関係になる。図９における１３１から１４０に示す位置は、代表的な露出時間を示している。図１０にも同様に明るさに対する露出時間の代表値（点線１３１から点線１４０）を示している。これらのことから、ＳＴＣ１２１の領域では輝度信号成分の基準値Ｙｓは露出時間ｍ・Ｔｆの関数と定義してもよい。
【００５６】
Ｙｓ ＝ Ｆ（ｍ・Ｔｆ）                          ・・（７）
となる。そしてＩＲＩＳ１２２及びＡＧＣ１２３の領域においては輝度信号成分の基準値Ｙｓはノイズが多くならないようなＹｌに設定されている。いずれにせよ全領域で露出時間によって輝度信号成分の基準値Ｙｓが決定される。すなわち、
ＡＬＣの領域  Ｙｓ ＝ Ｆ（１Ｔｆ） ＝ Ｙｈ
ＳＴＣの領域  Ｙｓ ＝ Ｆ（ｍ・Ｔｆ）
ＩＲＩＳ及びＡＧＣの領域  Ｙｓ ＝ Ｆ（３４Ｔｆ） ＝ Ｙｌ
である。全領域で輝度信号成分の基準値Ｙｓを点線１２８のようにＹｓ＝Ｙｈにも設定できるが全領域で明るい画面が得られ実際的ではなくなる。
【００５７】
上記したＹｓ、Ｙ及びＹｄと露出時間演算処理４５により演算して得られる上記した（５）式に基づく露出時間との関係を図１０を用いて説明する。前周期Ｍ-1・Ｔｆ（図２（ａ）参照）における露出時間が点線１４３で示す２６．５Ｔｆであるとする。その時のＭ-1・Ｔｆは（１）（２）（３）式より２８Ｔｆとなる。この前周期において露出時間２６．５Ｔｆ中に蓄積された電荷は現周期Ｍ0・Ｔｆ（図２（ａ）参照）において１フィールドの映像信号に変換されるので、この信号の輝度信号成分のみを積分したものがＹである。１２９ａに示すポイントがこのＹの値である。これをＹａとする。そして１２９ｂに示すポイントが露出時間２６．５Ｔｆ対するＹｓとなる。この時のＹｓをＹｓｂとすると、誤差信号ＹｄはＹとＹｓの差であるので矢印間の実線１４４で示され、次式となる。
【００５８】
Ｙｄ ＝ Ｙ−Ｙｓ ＝ Ｙａ − Ｙｓｂ
そして露出補正値演算手段３１により（４）式で示す露出時間補正値Δｍ・Ｔｆが得られる。
【００５９】
Δｍ・Ｔｆ ＝ Ｙｄ・ｋｓ＝（Ｙａ−Ｙｓｂ）・ｋｓ
＝Δｍ-1・Ｔｆ       ・・・（８）
この値は図１０から凡そわかる。Ｙａと同じ値のＹｓは点線１４５（この点線は１２７ｂの実線を上下反転したもので１２９ａのポイントを通る。）と１２７ｂで示される曲線との交点である。１２９ｃで示すポイントである。このポイントのＹｓをＹｓｃとする。このポイントを通る点線１４６は露出時間が１４．５Ｔｆ（点線１３６で示す１４Ｔｆに近い。）である。これらのことから
Δｍ-1・Ｔｆ ＝ ２６．５Ｔｆ−１４．５Ｔｆ ＝ １２Ｔｆ
である。実際は（８）式で計算する。ＹとＹｓとの差に補正係数ｋｓを掛ければ相関関係からΔｍ-1・Ｔｆが求まる。次周期Ｍ1・Ｔｆの露出時間ｍ1・Ｔｆは（５）式より、
ｍ1・Ｔｆ ＝ ｍ-1・Ｔｆ−Δｍ-1・Ｔｆ
＝ ２６．５Ｔｆ−１２Ｔｆ
＝１４．５Ｔｆ
となり、次周期ではＹとＹｓは略一致するのでその露出時間この場合は１４．５Ｔｆを露出メモリー手段３５で保持しすれば被写体の明るさにマッチした露出条件での撮影ができる。ＹとＹｓとの一致を検出すことはＹｄが０であることを検出することと同じである。これは第１の判別手段３０によって行われる。 Ｙｄ ＝ ０ すなわち Ｙ ＝ Ｙｓ ＝ Ｙｓｃになれば第１の判別手段３０から制御信号が露出メモリー手段３５に供給され、それ以降の周期ではその時点でメモリーされた露出時間が保持される。ＳＴＣ１２１の領域の制御は以上である。次にＳＴＣ１２１の領域より被写体照度が明るいＡＬＣ１２０の領域における制御について説明する。
【００６０】
この領域の制御は図１のアイリス制御手段１９によって行う。この領域での露出時間は上記したように１フィールド周期１Ｔｆ（＝１／ｆｖ）である。図５はアイリス制御手段１９の詳細ブロック図である。比較手段１５からの誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）は信号線３９を介してアイリス制御手段１９に供給される。アイリス値演算手段６６は、前周期の誤差信号Ｙｄを基に現周期中に次周期のアイリス値を演算する。５５は前周期、現周期並びに次周期のアイリス値をメモリーすると共にそのアイリス値をアイリス機構ドライバー２０に供給してアイリス２を設定する制御信号を発生するアイリス値メモリー手段である。
【００６１】
アイリス値演算手段６６における演算処理は次のようにして行われる。５０は前周期の誤差信号Ｙｄに基づき次式のような演算を行うアイリス補正値演算手段である。
ΔＩ ＝ Ｙｄ・ｋｉ                              ・・・（９）
ここでΔＩ：アイリス補正値、ｋｉ：アイリス補正係数（定数）である。
【００６２】
第２の判別手段５２は、誤差信号Ｙｄの符号の判別と値が０（ゼロ）の判別を行い制御信号を発生する。
誤差信号Ｙｄ＝ 輝度信号成分値Ｙ − 輝度信号成分の基準値Ｙｓ
であるので、
Ｙ ＞ Ｙｓ の時は正（＋）
Ｙ ＝ Ｙｓ の時はゼロ
Ｙ ＜ Ｙｓ の時は負（−）
の判別を行いそれぞれの制御信号を発生する手段である。
【００６３】
５１は上記アイリス補正値ΔＩの供給先を切り換えるための第２の切換手段であり、図５に示すように第２の判別手段５２からの制御信号によって切り換えられる。５３は第２の減算手段であり、５４が第２の加算手段である。
【００６４】
この場合、前周期（フィールド）の輝度信号成分値Ｙを検出し、輝度信号成分の基準値Ｙｓ（この領域では図１０に示すようにＹｓ＝Ｙｈ（一定））と比較する。その誤差信号Ｙｄを基にアイリス補正手段５０にて（９）式で示す前周期（フィールド）のアイリス補正値ΔＩ-1を求める。現周期（フィールド）においてアイリス値メモリー手段５５から得られる前周期（フィールド）のアイリス値Ｉ-1と上記アイリス補正値ΔＩ-1とをＹｄの正負により第２の加算手段５４または第２の減算手段５３にて加算または減算を行い次周期のためのアイリス値Ｉ1を求める。得られたアイリス値Ｉ1を次周期で実施するような２フィールドサイクルの制御を行い、Ｙ ＝ Ｙｓ（Ｙｈ）すなわちＹｄ ＝ ０になった時点のアイリス値Ｉを保持する。Ｙｄ ＝ ０の判別は第２の判別手段５２で行われる。Ｙｄ＝０になった時点で第２の判別手段５２から制御信号がアイリス値メモリー手段５５に供給され、その時点のアイリス値がメモリーされ、保持されるので明るさに対応した最適のアイリス値に設定されることになり、最適な撮影が可能になる。以上がＡＬＣ１２０の領域の制御方法である。次にＳＴＣ１２１の領域より被写体照度が暗いＩＲＩＳ１２２の領域の制御について説明する。
【００６５】
この領域はＡＬＣ１２０の領域と同じくアイリス制御手段１９によって制御される。この領域におけるアイリス制御手段１９の動作は基本的には上記したＡＬＣ１２０の領域と同じであるが制御のサイクルすなわち露出時間ｍ・Ｔｆ（＝周期Ｍ・Ｔｆ）と輝度信号成分の基準値Ｙｓが異なる。対比して示す（図９及び図１０参照）。
ｍ・Ｔｆ（＝周期Ｍ・Ｔｆ）
輝度信号成分の基準値Ｙs
ＡＬＣ
１Ｔｆ（一定）
Ｙｈ
ＩＲＩＳ
最大値（３４Ｔｆ）（一定）           
Ｙｌ
ＡＬＣ領域では露出時間の周期が１フィールド（１Ｔｆ）サイクルである。実際の制御サイクルはＡＬＣ領域の制御で述べたように２Ｔｆサイクルで制御される。ＩＲＩＳ領域では周期が３４Ｔｆサイクルであり、これは約０．５６秒サイクルとなる。制御のサイクルはこのサイクルの２倍の６８Ｔｆである。したがって１．１秒サイクルとなる。この領域はかなり暗い状況の撮影を可能にするためにあるので、露出時間を最大値にした上さらに感度を上げるため、アイリスの開口径を大きくして、被写体照度に対応したアイリスに設定する制御を行う。アイリス制御手段１９の制御方法は上記サイクルとＹｓの違いだけで回路動作はＡＬＣ領域と同じであるので説明は省略する。以上がＩＲＩＳ領域の制御方式である。
【００６６】
次にＩＲＩＳ１２２の領域よりさらに暗い領域の制御を行うＡＧＣ１２３の領域を説明する。図９及び図１０に示すように、この領域は露出時間も最大で、さらにアイリスも開口径最大（Ｆ値最小）すなわちオープン（ＯＰＥＮ）の状態でさらに感度を上げ、暗闇状態まで撮影を可能にするための制御を行う。この領域の制御はＡＧＣゲイン制御手段１６によって行う。この領域での露出時間は上記したように周期が３４Ｔｆサイクルである。図６はＡＧＣゲイン制御手段１６の詳細回路ブロック図である。比較手段１５からの誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）は信号線３９を介してＡＧＣゲイン制御手段１６に供給される。７８は前周期の誤差信号Ｙｄを基に現周期中に次周期のゲイン値を演算するゲイン演算手段である。７５は前周期、現周期並びに次周期のゲイン値をメモリーすると共にそのゲイン値をＡＧＣ回路を含む増幅器に供給してＡＧＣ回路のゲインを設定する制御信号を発生するＡＧＣゲイン値メモリー手段である。
【００６７】
ゲイン演算手段７８における演算処理は次のようにして行われる。７０は前周期の誤差信号Ｙｄに基づき次式のような演算を行うＡＧＣゲイン補正値演算手段である。
ΔＧ ＝ Ｙｄ・ｋｇ                        ・・・（１０）
ここで  ΔＧ：ゲイン補正値  ｋｇ：ゲイン補正係数（定数）である。
【００６８】
第３の判別手段７２は、誤差信号Ｙｄの符号の判別と値が０（ゼロ）の判別を行い制御信号を発生する。誤差信号Ｙｄ＝輝度信号成分値Ｙ−輝度信号成分の基準値Ｙｓであるので、
Ｙ ＞ Ｙｓ の時は正（＋）
Ｙ ＝ Ｙｓ の時はゼロ
Ｙ ＜ Ｙｓ の時は負（−）
の判別を行いそれぞれの制御信号を発生する手段である。
【００６９】
７１は上記ゲイン補正値ΔＧの供給先を切り換えるための第３の切換手段であり、図６に示すように第３の判別手段７２からの制御信号によって切り換えられる。７３は第３の減算手段であり、７４が第３の加算手段である。
【００７０】
この場合前周期において蓄積された入力光量に相当する輝度信号成分値Ｙを検出し、輝度信号成分の基準値Ｙｓ（この領域では図１０に示すようにＹｓ＝Ｙｌ（一定））と比較する。その誤差信号Ｙｄを基にＡＧＣゲイン補正値演算手段７０にて（１０）式で示す前周期のゲイン補正値ΔＧ-1を求める。現周期においてＡＧＣゲイン値メモリー手段７５から得られる前周期のゲイン値Ｇ-1と上記ゲイン補正値ΔＧ-1とをＹｄの正負により第３の加算手段７４または第３の減算手段７３にて加算または減算を行い次周期のためのゲイン値Ｇ1を求める。得られたゲイン値Ｇ1を次周期で実施するような２周期サイクルの制御を行い、Ｙ＝Ｙｓ（Ｙｌ）すなわちＹｄ＝０になった時点のゲイン値Ｇを保持する。Ｙｄ＝０の判別は第３の判別手段７２で行われる。Ｙｄ＝０になった時点で第３の判別手段７２から制御信号がＡＧＣゲイン値メモリー手段７５に供給され、その時点のゲイン値がメモリーされ、保持されるので明るさに対応した最適のゲイン値に設定されることになり、最適な撮影が可能になる。以上がＡＧＣ領域での制御方法である。
【００７１】
これで４つの領域の制御について個々に説明したが本発明の目的は暗い環境での効果的な撮影を行うため、被写体の明るさに合わせた最適な露出時間、アイリス値ならびにＡＧＣゲイン値を設定することにある。つまり、通常撮影モードで撮影していた状態から暗い環境の中に入った時、上記した高感度撮影モードに切り換え、上記４領域においてその明るさに合致した最適条件の露出時間、アイリス値、ＡＧＣゲイン値（以下、３最適設定値）を求め、その値を保持することを行うことにある。そのため上記４領域を自動的にスィープするようにして明るさに合致した３最適設定値を得る方法を述べる。
【００７２】
図１の選択信号発生手段１７は、上記４領域を自動的にスィープするため、撮像素子制御手段１８、アイリス制御手段１９、及びＡＧＣゲイン制御手段１６を切り換える制御信号を発生する。図７がそのブロック図であり、各信号線における信号のタイムチャートを図８に示す。
【００７３】
図７における９３，９５，９６はＯＲゲート、９４，９７はフリップフロップ、９８はＮＯＲゲートである。これらの回路を有する選択信号発生手段１７の動作を以下に述べる。
【００７４】
まず、通常撮影モードから高感度撮影モードへ撮影状態を切り換えると（この切り換えには上記したようにモード切換釦１２を押す。）、モード信号発生手段１３より図８（ａ）に示すスタート信号が、信号線９９を介して選択信号発生手段１７に供給される。同時にモード信号発生手段１３からは、撮像素子制御手段１８にある露出メモリー手段３５，アイリス制御手段１９にあるアイリス値メモリー手段５５，ＡＧＣゲイン制御手段１６にあるＡＧＣゲイン値メモリー手段７５に、それぞれ制御スタートの初期値が供給される。この初期値は、データテーブル等によりモード信号発生手段１３に予めメモリーされている。
【００７５】
図９の制御のスタートポイントに示すように露出メモリー手段３５には露出時間の初期値として、最大値（３４Ｔｆ）が、アイリス値メモリー手段５５にはＩｍａｘ（Ｆｍｉｎ）が、そしてＡＧＣゲイン値メモリー手段７５には最大値（Ｇｍａｘ）が供給され、各メモリーにメモリーされる。このようにするのは被写体の明るさが上記した４領域の何処にあるのか、わからないので高感度撮影モードに切り換えた時制御のスタート点を最も暗い状態から始めることにある。このスタート信号はＯＲゲート９３を通り、フリップフロップ９４のＳ（セット入力）に供給される。よってフリップフロップ９４の出力Ｑにはスタート信号が入ると同時に立ちあがる図８（ｈ）に示すような制御信号Ｇが得られる。この制御信号Ｇは信号線９２を介してＡＧＣゲイン制御手段１６に供給される。そしてこの制御信号ＧはＡＧＣゲイン制御手段１６におけるＡＧＣゲイン値メモリー手段７５及びＡＧＣゲイン補正値演算手段７０に供給される。この制御信号ＧのＨレベルにある期間これらの手段が動作し、Ｌレベルにある期間はＡＧＣゲイン補正値演算手段７０は出力としてのゲイン補正値は０（ゼロ）値にホールドされ、ＡＧＣゲイン値メモリー手段７５は動作終了時点の最終メモリー値（最小値）を保持する。すなわち制御信号ＧにおいてＨからＬに変わる時点のメモリー値を保持する。
【００７６】
このようにして、図９、図１０に示すように暗闇状態を想定して、制御をスタートし、まず、ＡＧＣ領域でのＡＧＣゲイン制御手段１６による上記した明るさに対応した上記３最適設定値を求める。被写体の明るさがＡＧＣ領域の何処かにあれば上記した誤差信号Ｙｄの値が０（ゼロ）になる時点があり、その時点のＡＧＣゲイン値ＧｘがＡＧＣゲイン値メモリー手段７５にてメモリーされ、ホールドされる。つまり、この時点の３最適設定値は露出時間が最大値（３４Ｔｆ）であり、アイリスは最大値Ｉｍａｘ（ＯＰＥＮ）であり、ＡＧＣゲインはＧｘと成り、これらの値で、撮像素子６、アイリス２、増幅器７が動作する。これらの値が保持されている間、上記した制御信号Ｇ（図８（ｈ）参照）はＨレベルに保持されている。ＡＧＣゲイン制御手段１６が動作していることになる（図８に示すタイムチャートのＡ区間の何処かで設定値が決まる。）。
【００７７】
次に被写体の明るさがＩＲＩＳの領域にある場合は制御のスタートはモード切換釦１２を押すことから始まり、スタート信号、初期値の設定等は上記したように行うがＡＧＣの領域では比較手段１５から得られる誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）はＹｄ＞０つまりＹ＞Ｙｓであるのでこの制御領域を越え次のＩＲＩＳの制御領域に移さなければならない。ＡＧＣの領域からＩＲＩＳの領域へ移行する分岐点は図９に示すようにＡＧＣゲイン値が最小値（０ｄＢ）になる時点を検出すればよい。図６における７６は最小ゲイン判別手段で、ＡＧＣの領域を越え、ＩＲＩＳの領域の制御領域に移行させるための制御信号を発生する。ＡＧＣ領域での制御方法は上記したように露出時間最大値（３４Ｔｆ）の周期でＡＧＣゲイン値の最適値を求める制御がなされるので、ゲイン値を低くする方向になる。ゲインを下げてもＹ＞Ｙｓであるので、何周期の制御サイクルの後、ＡＧＣゲイン制御手段１６における第３の減算手段７３からＡＧＣゲイン値が最小値になる時点が来る。最小ゲイン判別手段７６は、その最小値になった時点を検出し、図８（ｂ）に示すようなゲイン最小値到達信号を発生する。この信号は信号線８０を介して図７に示す選択信号発生手段１７のフリップフロップ９４のリセット入力Ｒ及びＯＲゲート９５に供給される。よってフリップフロップ９４はリセットされ、出力Ｑには図８（ｈ）に示す制御信号Ｇが得られるので、この信号がＬレベルになった時点でＡＧＣゲイン制御手段１６による制御は停止し、上記したようにＡＧＣゲイン値メモリー手段７５にメモリーされたゲイン最小値がこの時点以降ＡＧＣ回路を含む増幅器７に供給される。そしてこのゲイン最小値到達信号はＯＲゲート９５を通ってフリップフロップ９７のセット入力Ｓにも供給されるので、フリップフロップ９７の出力Ｑには図８（ｉ）に示す制御信号Ｉが得られる。この制御信号Ｉは、信号線９１を介してアイリス制御手段１９におけるアイリス値メモリー手段５５及びアイリス補正値演算手段５０に供給される。この制御信号ＩのＨレベルにある期間にこれらの手段が動作し、Ｌレベルにある期間は後述するようにアイリス補正値演算手段５０は出力としてのアイリス補正値ΔＩはゼロ値にホールドされ、アイリス値メモリー手段５５は動作終了時点の最終メモリー値Ｉｓｔ（Ｆｒ．ｓ）を保持する。すなわち、制御信号ＩにおいてＨレベルからＬレベルに変わる時点のメモリー値を保持する。このようにして制御信号ＩがＨレベルにある時はアイリス制御手段１９が動作している期間である。
【００７８】
この動作期間中、被写体の明るさがＩＲＩＳ領域の何処かにあれば、上記した誤差信号Ｙｄの値がゼロになる時点があり、その時点のアイリス値Ｉｘがアイリス値メモリー手段５５にて記憶し保持される。つまり、この時点の３最適設定値は、露出時間が最大値（３４Ｔｆ）であり、アイリスはＩｘであり、ＡＧＣゲインは最小値（０ｄＢ）と成り、これらの値で、撮像素子６，アイリス２，増幅器７が動作する。
【００７９】
これらの値が保持されている間、上記した制御信号Ｉ（図８（ｉ）参照）はＨレベルに保持され、アイリス制御手段１９が動作していることになる（図８に示すタイムチャートのＢ区間の何処かで設定値が決まる。）。
【００８０】
次に、被写体の明るさがＳＴＣ領域（図９及び図１０参照）１２１にある場合は、制御のスタートはモード切換釦１２を押すことから始まり、スタート信号，初期値の設定等は、上記したと同じように行うがＡＧＣ領域１２３及びＩＲＩＳ領域１２２では、比較手段１５から得られる誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）はＹｄ＞０つまりＹ＞Ｙｓであるので、これらの領域を通過していくことになる。ＡＧＣ領域１２３を越え、ＩＲＩＳ領域１２２からＳＴＣ領域１２１へ移行する分岐点は、図９に示すようにアイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）（ｂ点）になる点を検出すればよい。図５における第１のアイリス値判別手段５７は、アイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）（ｂ点）になる点を検出するものである。
【００８１】
ＩＲＩＳ領域１２２での制御方法は上記したように露出時間最大値（３４Ｔｆ）の周期でアイリス値の最適値を求める制御がなされるので、アイリス値を低くする方向になる。アイリス値を下げてもＹ＞Ｙｓであるので、何周期かの制御サイクルの後、アイリス制御手段１９における第２の減算手段５３からアイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）になる時点が来る。第１のアイリス値判別手段５７は、アイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）になる時点を検出し、図８（ｃ）に示すようなアイリス値Ｉｓｔ（ｂ点）到達信号を発生する。この到達信号は信号線６４を介して図７に示す選択信号発生手段１７のＯＲゲート９６に供給される。さらにこの到達信号は、ＯＲゲート９６を通ってフリップフロップ９７のリセット入力Ｒに供給されるので、フリップフロップ９７はリセットされ、出力Ｑには図８（ｉ）に示す制御信号Ｉが得られる。この信号がＬレベルになった時点でアイリス制御手段１９による制御は停止し、上記したようにアイリス値メモリー手段５５にメモリーされたアイリス値Ｉｓｔ（Ｆｒ．ｓ）がこの時点以降、アイリス機構ドライバー２０に供給される。一方、選択信号発生手段１７におけるＮＯＲゲート９８には、図８（ｈ）（ｉ）に示すフリップフロップ９４の出力Ｑである制御信号Ｇ及びフリップフロップ９７の出力Ｑである制御信号Ｉが供給されている。よって、ＮＯＲゲート９８の出力には図８（ｊ）に示す制御信号Ｐが得られる。この制御信号Ｐは、信号線９０を介して撮像素子制御手段１８における露出メモリー手段３５及び露出補正値演算手段３１に供給される。この制御信号ＰのＨレベルにある期間にこれらの手段が動作し、Ｌレベルにある期間は露出補正値演算手段３１は出力としての露出時間補正値はゼロ値にホールドされ、露出メモリー手段３５は動作終了時点の最終メモリー値（最小値）を保持する。すなわち、制御信号ＰにおいてＨレベルからＬレベルに変わる時点のメモリー値を保持する。制御信号ＰがＨレベルにある時は撮像素子制御手段１８が動作している期間である。
【００８２】
この動作期間中、被写体の明るさがＳＴＣ領域の何処かにあれば上記した誤差信号Ｙｄの値がゼロになる時点があり、その時点の露出時間ｍｘＴｆが露出メモリー手段３５にて保持される。つまり、この時点の３最適設定値は、露出時間がｍｘＴｆであり、アイリス値がＩｓｔ（Ｆｒ．ｓ）であり、ＡＧＣゲインが最小値（０ｄＢ）と成り、これらの値で、撮像素子６，アイリス２，増幅器７が動作する。これらの値が保持されている間、上記した制御信号Ｐ（図８（ｊ）参照）はＨレベルに保持されている。撮像素子制御手段１８が動作していることになる（図８に示すタイムチャートのＣ区間の何処かで設定値が決まる。）。
【００８３】
次に、被写体の明るさがＡＬＣ領域（図９及び図１０参照）１２０にある場合は、制御のスタートはモード切換釦１２を押すことから始まり、スタート信号，初期値の設定等は上記したと同じように行うが、ＡＧＣ領域１２３、ＩＲＩＳ領域１２２並びにＳＴＣ領域１２１では、比較手段１５から得られる誤差信号Ｙｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）はＹｄ＞０つまりＹ＞Ｙｓであるので、上記した各制御領域の制御により、これらの領域を通過することになる。ＡＧＣ領域１２３，ＩＲＩＳ領域１２２を越え、ＳＴＣ領域１２１からＡＬＣ領域１２０へ移行する分岐点は、図９に示すように露出時間が最小値（１Ｔｆ）になる時点を検出すればよい。図４における最小露出判別手段３６は、ＳＴＣ領域１２１を越え、ＡＬＣ領域１２０の制御領域に移行させるための制御信号を発生する露出時間最小値（１Ｔｆ）判別手段である。ＳＴＣ領域１２１での制御方法は、上記したように露出時間最大値（３４Ｔｆ）から最小値（１Ｔｆ）までを変化させ露出時間の最適値を求める制御がなされていくので、露出時間は明るい方向に対しては短くなっていく。明るさがＡＬＣ領域１２０にある場合は、ＳＴＣ領域１２１の制御、すなわち撮像素子制御手段１８による制御状態においては、Ｙ＞Ｙｓであるので、何周期かの制御サイクルの後、撮像素子制御手段１８における第１の減算手段３３から得られる露出時間が最小値（１Ｔｆ）になる時点が来る。最小露出判別手段３６は、露出時間が最小値（１Ｔｆ）になる時点を検出し、図８（ｄ）に示すような露出時間最小値（１Ｔｆ）到達信号を発生する。この到達信号は信号線４２を介して図７に示す（制御手段選択制御信号発生手段）選択信号発生手段１７のＯＲゲート９５に供給される。さらに、この到達信号はＯＲゲート９５を通ってフリップフロップ９７のセット入力Ｓに供給されるので、フリップフロップ９７はセットされ、出力Ｑにはこの到達信号が供給された時点でＨレベルとなる図８（ｉ）に示す制御信号Ｉが得られる。そして選択信号発生手段１７におけるＮＯＲゲート９８には図８（ｈ）（ｉ）に示すフリップフロップ９４の出力Ｑである制御信号Ｇ及びフリップフロップ９７の出力Ｑである制御信号Ｉが供給されている。
【００８４】
よって、ＮＯＲゲート９８の出力には図８（ｊ）に示す制御信号Ｐが得られる。この制御信号Ｐは、信号線９０を介して撮像素子制御手段１８における露出メモリー手段３５及び露出補正値演算手段３１に供給される。この制御信号ＰのＨレベルにある期間にこれらの手段が動作し、Ｌレベルにあると露出補正値演算手段３１は出力としての露出時間補正値はゼロ値にホールドされ、露出メモリー手段３５は動作終了時点の最終メモリー値（最小値）を保持し、撮像素子制御手段１８の制御は停止する。
【００８５】
すなわち、ＡＬＣ領域１２０に入ると露出時間は最小値（１Ｔｆ）となる。一方、制御信号Ｉは上記したようにこの時点で再びＨレベルになるのでアイリス制御手段１９が動作するようになる。
【００８６】
動作が始まり被写体の明るさがＡＬＣ領域１２０の何処かにあれば上記した誤差信号Ｙｄの値がゼロになる時点があり、その時点のアイリス値Ｉｙがアイリス値メモリー手段３５にて記憶され保持される。つまり、この時点の３最適設定値は、露出時間が最小値（１Ｔｆ）であり、アイリスはＩｙであり、ＡＧＣゲインは最小値（０ｄＢ）と成り、これらの値で、撮像素子６，アイリス２，増幅器７が動作する。これらの値が保持されている間、上記した制御信号Ｉ（図８（ｉ）参照）はＨレベルに保持されている。Ｈレベルにある間は、アイリス制御手段１９が動作していることになる（図８に示すタイムチャートのＤ区間の何処かで設定値が決まる。）。
【００８７】
次に、被写体の明るさが非常に明るくアイリスすなわち絞りが最大に絞りこまれた状態（開口径が最小の状態）になると、それ以上いくら明るくてもアイリス値はＩｍｉｎ（開口径が最小）となる。図５のアイリス制御手段１９における５６は、このアイリス値がＩｍｉｎに成ったことを検出する最小アイリス値判別手段である。被写体の明るさが非常に明るい場合は開口径、すなわち、アイリス値Ｉが小さくなるように制御がなされる。
【００８８】
よって、アイリス制御手段１９における第２の減算手段５３から得られるアイリス値は小さい値になって行き、最終的にはＩｍｉｎになる時点がくる。最小アイリス値判別手段５６によってこの時点を検出し、得られた制御信号をアイリス値メモリー手段５５に供給し、このＩｍｉｎをアイリス値メモリー手段５５にて記憶し保持する。
【００８９】
以上は、被写体の明るさ（照度）がＡＬＣ，ＳＴＣ，ＩＲＩＳ，ＡＧＣの何処の領域にあっても、その明るさに合った最適な露出時間、アイリス値そしてＡＧＣゲイン値を求め、その値をメモリーすることによって保持して、最適条件で撮影する。
【００９０】
ところが、高感度撮影モードにしたまま、ある最適条件で撮影していた状態において、急に周囲の明るさが変化した場合や室内から屋外の撮影に変えた場合や、この逆の場合等には、被写体の明るさが変化する。
【００９１】
現在メモリーされ設定されている３最適設定値での明るさよりも、周囲の明るさが明るくなる場合は、上記した暗い状態から明るい状態への制御、すなわち各制御領域において各制御手段における減算手段による１周期前の値から補正値を減算する演算を行えば、変化した明るい条件の基での３最適設定値が求まる。
【００９２】
逆に、明るい状態から暗い状態への制御すなわち各制御領域において各制御手段における加算手段による１周期前の値から補正値を加算する演算を行えば、変化した暗い条件の基での３最適設定値が求まる。
【００９３】
その設定値をメモリーし、その新撮影条件で撮像素子６，アイリス２，増幅器７を動作させれば新環境での最適撮影ができる。
この明るい状況から暗い状況に変わる場合の制御を、実際の動作図面を用いて説明する。
【００９４】
現在の状態が図９におけるＡＬＣ領域１２０の何処かにあって、その状況での最適条件に設定されているとする。その場合、上記したようにアイリス制御手段１９が動作しているので図８に示すタイムチャート上ではＤ区間の何処かで設定がなされている。この領域内で現在より暗くなれば、アイリス値が小さいので輝度信号成分値Ｙが低下し輝度信号成分の基準値Ｙｓより小さくなる。例えば現在のアイリス値Ｉの値をＩｒとし、この状態で暗い状況になった時Ｙの値がＹｓ／４になったとすればこの暗い状況でＹがＹｓと同じくなるようにするためにはアイリス値を４Ｉｒにすればよい。開口径でいえば２倍にすれば入射光量は同じになるのでその値が暗くなった状況での設定値となる。この設定値は上記したようにアイリス制御手段１９におけるアイリス補正値演算手段５０からのアイリス補正値及びアイリス値メモリー手段からの前周期アイリス値とを第２の加算手段５４にて演算することによって得られる。
【００９５】
以上がＡＬＣの領域内で明るさが暗くなった場合の制御及び最適値設定方法であるが、次に、現在の状態が図９におけるＡＬＣ領域１２０の何処かにあって、その状況での最適条件に設定されているとする。その状態から急にＳＴＣ領域１２１の何処かの明るさ（暗くなる。）になったとする。この場合はＡＬＣ領域１２０では、Ｙ＜Ｙｓであるので、アイリス値Ｉは大きくなっていくので、ついには図９に示すＡＬＣ領域１２０とＳＴＣ領域１２１の境界（点線１３１）のＩｓｔ（ａ点）に到達する。図５のアイリス制御手段１９における第２のアイリス値判別手段５９は、アイリス値が上記Ｉｓｔ（ａ点）に到達する時点を検出する。第２のアイリス値判別手段５９には、第２の加算手段５４から得られるアイリス値がＩｓｔになると図８（ｅ）に示すアイリス値Ｉｓｔ（ａ点）到達信号が得られる。この信号は信号線６３を介して選択信号発生手段１７におけるＯＲゲート９６に供給される。この信号はＯＲゲート９６を通ってフリップフロップ９７のリセット入力Ｒに供給されるので、フリップフロップ９７はリセットされ、出力Ｑには図８（ｉ）に示す制御信号Ｉが得られる。図８（ｅ）に示すアイリス値Ｉｓｔ（ａ点）到達信号が選択信号発生手段１７に供給された時点で、アイリス制御手段１９の動作は停止し（図８のＤ区間が終わる）、アイリス値メモリー手段５５においては上記アイリス値Ｉｓｔを保持する。一方、選択信号発生手段１７のＮＯＲゲート９８からは図８（ｊ）に示す制御信号Ｐが得られ、この信号は撮像素子制御手段１８に供給される。よって、上記到達信号が発せられた時点からＳＴＣ領域すなわち撮像素子制御手段１８による制御に入る（図８のＥ区間）。明るさがＳＴＣの領域の何処かにあるとすれば、その明るさに適合する露出時間になるまで露出時間ｍ・Ｔｆを長くしていく制御が行われる。上記したように制御がＳＴＣ領域１２１に入ると図１０に示すように露出時間は１Ｔｆから始まる（点線１３１の位置）。例えば、今の被写体の明るさが点線１４６の位置にあるとすれば、点線１３１の位置では輝度信号成分値Ｙは１４８に示すＹｂの値になる。また、１４７はこの位置の輝度信号成分の基準値Ｙｓｏを示し、Ｙｓｏ＝Ｙｈである。この位置での誤差信号Ｙｄは  Ｙ ＝ Ｙｂ ＜ Ｙｓ ＝ Ｙｓｏ ＝ ＹｈであるのでＹｄ（＝Ｙ−Ｙｓ）＜ ０ であるのでＭ・Ｔｆ周期毎の撮像素子制御手段１８における露出補正値演算手段３１から得られる前周期の露出時間補正値Δｍ・Ｔｆが第１の切換手段のａ（−）の端子を通り、第１の加算手段３４に供給される。第１の加算手段３４には露出メモリー手段３５からの前周期の露出時間ｍ・Ｔｆも供給されている。よって、両値が加算された次周期の露出時間ｍ・Ｔｆ＋Δｍ・Ｔｆが得られる。このようにして制御周期が何回か回るにつれ、Ｙは図１０に示す曲線１４５に沿って増加していく。（連続的に示しているが周期毎に飛び飛びに曲線に沿って増加していく。）最終的には Ｙ ＝ Ｙｓ ＝ Ｙｓｃ、つまり誤差信号Ｙｄがゼロに近くなれば、第１の判別手段３０にてＹｄ＝０を検出し、その時の露出時間の値を露出メモリー手段３５にて記憶して保持する。このように被写体の明るさに対応した設定値が決まり、最適な撮影ができる。
【００９６】
以上が、ＡＬＣ領域１２０で最適設定値にあった状況から被写体の明るさがＳＴＣ領域１２１の暗い状況に変わった場合の新しい状況に適合した設定値を求める方法である。
さらに暗い領域の状況に変わる場合を説明する。
【００９７】
各領域での最適設定値を求める方法は今まで説明したことから容易に分かるので、領域から領域に移行させる方法をだけ述べる。
被写体の明るさが、ＡＬＣ領域１２０から急にＩＲＩＳ領域１２２に変わった場合には、制御は、ＡＬＣ領域１２０，ＳＴＣ領域１２１を通過してＩＲＩＳの領域１２２まで移行しなければならない。ＡＬＣ領域１２０からＳＴＣ領域１２１に移行させる方法については上記した。そしてＳＴＣ領域１２１の制御についても述べた。
【００９８】
この場合、ＳＴＣ領域１２１においては Ｙ ＜ Ｙｓ であるので、露出時間は長くなり、最大値に到達する。図１０における点線１４０は露出時間最大値の明るさ位置であり、ＳＴＣ領域１２１からＩＲＩＳ領域１２２に移る境界位置を示している。
【００９９】
図４の撮像素子制御手段１８における最大露出判別手段３７は、第１の加算手段３４から周期毎に得られる露出時間が最大値（３４Ｔｆ）に到達する時点を検出し、その時点で制御信号を発生する。最大露出判別手段３７からは図８（ｆ）に示す露出時間最大値到達信号が得られ、信号線４３を介して図７に示す選択信号発生手段１７におけるＯＲゲート９５に供給される。この信号はＯＲゲート９５を通ってフリップフロップ９７のセット入力Ｓに加えられるので、出力Ｑには図８（ｉ）に示すような制御信号Ｉが得られる。この信号は前記したようにアイリス制御手段１９に加えられているので、上記到達信号が発生した時点からアイリス制御手段１９による制御が始まる。図８におけるＦ区間の制御になる。アイリス制御手段１９による最適設定値を求める方法については、以上までに説明したことと同様である。
【０１００】
さらに、暗いＡＧＣ領域１２３に被写体が置かれた場合には、アイリス値が最大値（図１０における点線１４１の位置）に到達する時点を検出し、その時点からＡＧＣゲイン制御手段１６を動作させればよい。図５のアイリス制御手段１９における最大アイリス値判別手段５８は、第２の加算手段５４から得られるアイリス値が最大値に到達した時点を検出する。最大アイリス値判別手段５８からは図８（ｇ）に示すアイリス最大値到達信号が得られる。この信号は信号線６２を介して図７に示す選択信号発生手段１７におけるＯＲゲート９３に供給される。この信号はＯＲゲート９３を通ってフリップフロップ９４のセット入力Ｓに加えられるので、出力Ｑには図８（ｈ）に示すような制御信号Ｇが得られる。制御信号ＧはＡＧＣゲイン制御手段１６に供給されているので、これ以降ＡＧＣゲイン制御手段１６による制御領域となる。ＡＧＣゲイン制御手段１６の制御はＹ＝Ｙｓ＝Ｙｌになる最適設定値を求める制御であり、前記したと同様である。
【０１０１】
最後に、全くの暗闇になった状態では、輝度信号成分値Ｙはないので、Ｙ＜Ｙｓであり、図６のＡＧＣゲイン制御手段１６において第３の加算手段７２から得られるＡＧＣゲイン値は最大値になるまで増加する。最大ゲイン判別手段７７はＡＧＣゲイン値が最大値になった時、その時点において最大値到達の制御信号を発生する。最大ゲイン判別手段７７からの最大値到達制御信号はＡＧＣゲイン値メモリー手段７５に加えられ、ＡＧＣゲイン最大値を記憶して保持する。この状態の設定値は高感度撮影モードに切り換えた制御スタートポイントの初期設定値と同じである。
【０１０２】
この状態から、また明るい状態に本装置を持っていくと、前記した明るい方向での制御を行えば最適設定値が求められる。要するに本装置が通常撮影モードから高感度撮影モードに切り換えると如何なる明るさの状況でも最適設定値を求め、その設定値を保持し撮影ができる。さらにその設定状態から明るさの異なる状況に移動したり、撮影場所が変わらなくても明るさだけが変化した場合でも、その明るさに適合した設定値に自動的に移行できる。
【０１０３】
なお、上記の実施の形態では、構成要素を回路ブロックを用いたハードウエアで示したが、図１の撮像制御手段２５は１個のマイクロコンピュータでも構成できる。この場合、各ブロックの動作はプログラムで表される。また初期設定値及び輝度信号基準値等は内部のロム（ＲＯＭ）に予め設定されることになる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
なお、本発明はビデオカメラの他、デジタルスチルカメラなどように撮像手段を備えたものに用いることで、本発明と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施の形態１における全体回路ブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係わる撮像素子の電子シャッタ動作を説明するためのタイムチャート
【図３】本発明の実施の形態に係わる撮像素子の特定露出時間の場合の電子シャッタ動作を説明するためのタイムチャート
【図４】本発明の実施の形態に係わる撮像素子制御手段の詳細回路ブロック図
【図５】本発明の実施の形態に係わるアイリス制御手段の詳細回路ブロック図
【図６】本発明の実施の形態に係わるＡＧＣゲイン制御手段の詳細回路ブロック図
【図７】本発明の実施の形態に係わる選択信号発生手段の詳細回路ブロック図
【図８】本発明の実施の形態に係わる選択信号発生手段における入出力信号のタイムチャート
【図９】本発明の実施の形態に係わる被写体の明るさと露出時間、明るさとアイリス値及び明るさとＡＧＣゲイン値との関係並びに制御領域を説明するための図
【図１０】本発明の実施の形態に係わる被写体の明るさと輝度信号成分値Ｙ及び基礎信号基準値Ｙｓとの関係を説明する図
【符号の説明】
【０１０６】
１      レンズ部
２      アイリス（絞り）
３      光電変換素子（ＰＤ）
４      蓄積部
５      電荷転送素子（ＣＣＤ）
６      撮像素子
７      増幅器
８      Ａ／Ｄ変換器
９      信号処理回路
１０    輝度検出手段
１１    メモリー手段
１２    モード切換釦  
１３    モード信号発生手段
１４    輝度基準設定手段
１５    比較手段
１６    ゲイン制御手段
１７    選択信号発生手段
１８    撮像素子制御手段
１９    アイリス制御手段
２０    アイリス機構ドライバー
２１    撮像素子ドライバー
２２    スイッチ手段
２３    出力端子
２４    レコーダ
２５    撮像制御手段
３０    第１の判別手段  
３１    露出補正値演算手段
３２    第１の切換手段
３３    減算手段  
３４    加算手段
３５    露出メモリー手段
３６    最小露出判別手段
３７    最大露出判別手段
３８    制御信号発生手段
４５    演算処理手段
５０    アイリス補正手段
５１    第２の切換手段
５２    第２の判別手段
５３    第２の減算手段
５４    加算手段
５５    アイリス値メモリー手段
５６    最小アイリス値判別手段
５７    アイリス値判別手段
５８    最大アイリス値判別手段
５９    アイリス値判別手段
６６    アイリス値演算手段
７０    ＡＧＣゲイン補正値演算手段
７１    第３の切換手段
７２    第３の判別手段
７３    第３の減算手段
７４    第３の加算手段
７５    ＡＧＣゲイン値メモリー手段
７６    最小ゲイン判別手段
７７    最大ゲイン判別手段
７８    ゲイン演算手段
９３    ＯＲゲート
９４    フリップフロップ
９５    ＯＲゲート
９６    ＯＲゲート
９７    フリップフロップ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005027510.tif 000014
【図２】
2005027510.tif 000015
【図３】
2005027510.tif 000016
【図４】
2005027510.tif 000017
【図５】
2005027510.tif 000018
【図６】
2005027510.tif 000019
【図７】
2005027510.tif 000020
【図８】
2005027510.tif 000021
【図９】
2005027510.tif 000022
【図１０】
2005027510.tif 000023
【国際調査報告】
2005027510.tif 000024
2005027510.tif 000025
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