(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の像を結像する光学レンズと、光学レンズを通った光を電荷に換えて蓄積する撮像素子を具備し、撮像素子に蓄積された電荷より被写体の像を映像信号に変換して出力する撮像回路と、制御パルス信号を出力して撮像素子の電荷蓄積時間を調節する電子シャッタ制御回路と、撮像回路から出力される映像信号を増幅するとともに増幅後の映像信号レベルに応じて増幅度を調整する自動ゲイン制御回路と、自動ゲイン制御回路で増幅された映像信号を信号処理して所定の映像信号フォーマットに変換するとともに映像信号の振幅が適正なレベルとなるように電子シャッタ制御回路並びに自動ゲイン制御回路を制御する信号処理回路と、電子シャッタ制御回路から出力される制御パルス信号のパルス数に基づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回路と、自動ゲイン制御回路の前段に設けられ、明るさ判別回路での判別結果に応じて映像信号が適正なレベルとなるように映像信号を増幅する処理と増幅しない処理とが切り換えられる切換増幅回路とを備え、明るさ判別回路での判別結果に応じて映像信号を適正なレベルとし、且つ撮像開始後の所定時間における明るさ判別回路での判別結果に応じて切換増幅回路での処理を一方に固定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
切換増幅回路での処理が何れか一方に固定されるまでの間だけ信号処理回路から外部への映像信号の出力を禁止する映像ミューティング回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
撮像開始後の所定時間内における切換増幅回路の処理を映像信号の増幅処理に固定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
少なくとも電子シャッタ制御回路、自動ゲイン制御回路並びに信号処理回路を１チップの半導体デバイスとして形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関するものであり、特に設置場所が固定され、一度に連続して撮像する時間が数分程度と短く且つ光量を調節するための絞りを具備しない監視カメラ装置のような撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の撮像装置（監視カメラ装置）を示すブロック図である。この撮像装置は、被写体の像を結像する光学レンズ１と、光学レンズ１を通った光を電荷に換えて蓄積する撮像素子を具備し、撮像素子に蓄積された電荷より被写体の像を映像信号に変換して出力する撮像回路２と、撮像回路２から出力された映像信号より低域ノイズを除去する相関二重サンプリング回路６と、制御パルス信号を出力して撮像素子の電荷蓄積時間を調節する電子シャッタ制御回路３と、撮像回路２から出力されて相関二重サンプリング回路６で低域ノイズが除去された映像信号を増幅するとともに増幅後の映像信号レベルに応じて増幅度を調整する自動ゲイン制御回路４と、自動ゲイン制御回路４で増幅された映像信号を信号処理して所定の映像信号フォーマットに変換するとともに映像信号の振幅が適正なレベルとなるように電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４を制御する信号処理回路５とを備えている。撮像素子としてはＣＣＤ（電荷結合素子）が用いられており、光学レンズ１によって入射光がＣＣＤの受光面に結像し、ＣＣＤ内部で入射光の強弱に応じた電荷が各画素単位で蓄積され、蓄積電荷量に応じたレベルの映像信号が撮像回路２から出力される。
【０００３】
ここで、ＣＣＤへの入射光量は被写体の照度に比例しているから、例えば上述のような撮像装置を屋外で使用する場合、被写体照度が０．１ルクス（夜間の無照明下における照度）から１５万ルクス（昼間の太陽光下における照度）までといったようにおよそ１５０万倍の明るさ変化に対応する非常に広いダイナミックレンジがＣＣＤに要求される。しかしながら、通常のＣＣＤが追従し得るダイナミックレンジは数百〜数千倍の程度であり、昼間の太陽光下のように非常に明るいシーンで被写体を撮像した場合に入射光が強すぎて各画素に蓄積される電荷量が容量を超えてしまうことがある。この場合、撮像回路２から出力される映像信号の振幅も上限値に達してしまい、映像信号をモニタ等で表示したときに被写体が白つぶれして判別不能になってしまう虞がある。
【０００４】
これに対してＣＣＤへの入射光量を調節するために絞りを備えた撮像装置があるが、上述のような監視カメラ装置として用いる撮像装置においては寸法的な制約やコストの面から絞りを設けない場合が多く、一般的にはＣＣＤの画素に蓄積される余分な電荷を掃き捨てることで蓄積電荷量が飽和することを防ぐ、いわゆる電子シャッタと呼ばれる機能を設けることで入射光量を調節している。すなわち、昼間の太陽光下のような明るいシーンの撮像画像に対してはＣＣＤの電荷蓄積時間を通常よりも短くすることで蓄積電荷量の飽和を防ぎ、曇天や夜間等の暗いシーンの撮像画像に対しては電荷蓄積時間を通常の長さとして充分な電荷が蓄積されるようにしてある。
【０００５】
ところで、撮像回路２に対して余分な蓄積電荷を掃き捨てさせるための制御パルス信号（一般に電荷掃き捨てパルスなどと呼ばれる）は、図８（ｂ）に示すような一定周期の方形パルスであって被写体の照度が所定レベルよりも明るくなればなるほどに多数入力されるものである。そして、この制御パルス信号が入力されている間、撮像回路２ではＣＣＤに蓄積された電荷を掃き捨てて電荷蓄積時間を通常よりも短くしている。一方、図９（ｂ）に示すように被写体照度が低く暗いシーンでは制御パルス信号が撮像回路２に入力されず、映像信号フォーマットに対応した電荷蓄積時間（例えばＮＴＳＣ方式の場合には１フレームに対応した約３０分の１秒）だけＣＣＤに電荷が蓄積される。なお、信号処理回路５が映像信号の振幅から判断した被写体の明るさに応じて映像信号の振幅を適正なレベルとするように上記制御パルス信号を出力する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように屋外で使用される監視カメラ装置のように非常に広いダイナミックレンジが必要とされる撮像装置の場合、ＣＣＤのような撮像素子の能力により適正な映像が得られるダイナミックレンジに限界が生じる。特に監視カメラ装置の場合には被写体照度が低くなる暗いシーンにおいて問題になることが多い。すなわち、映像信号の振幅に基づいて被写体照度が低いと判断した場合、信号処理回路５は電子シャッタ制御回路３に対して制御パルス信号を出力せず、且つ自動ゲイン制御回路４に対してはゲインを最大とするように制御するが、ＣＣＤの感度及び自動ゲイン制御回路４のゲイン限界により、暗いシーンでの被写体の撮像が困難になることがある。
【０００７】
そこで、図１０に示すように相関二重サンプリング回路６と自動ゲイン制御回路４との間に映像信号を増幅する増幅回路７を設けて自動ゲイン制御回路４のゲイン限界を補うことが考えられるが、映像信号を増幅する際には映像信号に含まれるノイズ成分も増幅されてしまい、被写体照度が高い比較的に明るいシーンではＳ／Ｎ比が低下してノイズが目立つようになるので、暗いシーンでのみ増幅回路７により映像信号を増幅し、明るいシーンでは増幅しない方が望ましい。
【０００８】
ところで、特許公報第２８０７９２８号に記載されている撮像装置のように自動ゲイン制御回路４から出力される制御信号によって増幅回路７のゲインを調節しようとすると、電子シャッタ制御回路３，自動ゲイン制御回路４並びに信号処理回路５を１チップの半導体デバイス（集積回路）として形成した場合に上記制御信号を外部に取り出すための出力端子等が必要となり、コストアップを招くといった問題が生じる。また、最近では１チップ化された半導体デバイスから上記制御信号を取り出すような構成とすることは希である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレベルとすることができる撮像装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、被写体の像を結像する光学レンズと、光学レンズを通った光を電荷に換えて蓄積する撮像素子を具備し、撮像素子に蓄積された電荷より被写体の像を映像信号に変換して出力する撮像回路と、制御パルス信号を出力して撮像素子の電荷蓄積時間を調節する電子シャッタ制御回路と、撮像回路から出力される映像信号を増幅するとともに増幅後の映像信号レベルに応じて増幅度を調整する自動ゲイン制御回路と、自動ゲイン制御回路で増幅された映像信号を信号処理して所定の映像信号フォーマットに変換するとともに映像信号の振幅が適正なレベルとなるように電子シャッタ制御回路並びに自動ゲイン制御回路を制御する信号処理回路と、電子シャッタ制御回路から出力される制御パルス信号のパルス数に基づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回路と、自動ゲイン制御回路の前段に設けられ、明るさ判別回路での判別結果に応じて映像信号が適正なレベルとなるように映像信号を増幅する処理と増幅しない処理とが切り換えられる切換増幅回路とを備え、明るさ判別回路での判別結果に応じて映像信号を適正なレベルとし、且つ撮像開始後の所定時間における明るさ判別回路での判別結果に応じて切換増幅回路での処理を一方に固定することを特徴とし、電子シャッタ制御回路から出力される制御パルス信号は被写体の明るさに応じて変化するものであるから、別途明るさ検出用の素子等を設けることなく、明るさ判別回路にて制御パルス信号のパルス数をカウントすることで被写体の明るさを判別することができる。そして、この判別結果に応じて、例えば被写体照度が低い場合には照明負荷を点灯させるなどして映像信号を適正なレベルとするため、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレベルとすることができる。また、被写体照度が低い場合には切換増幅回路が映像信号を増幅する処理を行うことで映像信号を適正なレベルとし、被写体照度が高い場合には切換増幅回路が映像信号を増幅しない処理を行うことで過度の増幅によってＳ／Ｎ比が低下することが無く、その結果、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレベルとすることができる。さらに、撮像開始直後には信号処理回路による電子シャッタ制御回路並びに自動ゲイン制御回路の制御が安定せず、明るさ判別回路での被写体の明るさの判別が正確でないために切換増幅回路の処理の切換が頻繁に行われて映像が乱れる場合があるが、電子シャッタ制御回路並びに自動ゲイン制御回路の制御が安定する所定時間での明るさ判別回路の判別結果に応じて切換増幅回路の処理を一方に固定することにより、頻繁な増幅度の切換に起因する映像の乱れ（ハンチング現象）を防止することができる。
【００１３】
請求項２は、請求項１の発明において、切換増幅回路での処理が何れか一方に固定されるまでの間だけ信号処理回路から外部への映像信号の出力を禁止する映像ミューティング回路を備えたことを特徴とし、切換増幅回路の処理が何れか一方に固定されるまでの間は映像の乱れがモニタ装置等の外部機器に出力されず、品質の向上が図れる。
【００１４】
請求項３は、請求項１の発明において、撮像開始後の所定時間内における切換増幅回路の処理を映像信号の増幅処理に固定することを特徴とし、電子シャッタ制御回路から制御パルス信号が出力される被写体の明るさが相対的に低くなり、明るさ判別回路の判別結果に応じて切換増幅回路の処理を切り換えることができる被写体の明るさも低くすることができ、より暗いシーンにおいて切換増幅回路に映像信号を増幅する処理を行わせることができる。
【００１６】
請求項４は、請求項１〜３の何れかの発明において、少なくとも電子シャッタ制御回路、自動ゲイン制御回路並びに信号処理回路を１チップの半導体デバイスとして形成したことを特徴とし、小型化並びにコストダウンが図れ、しかも明るさ判別回路では制御パルス信号により被写体の明るさを判別しているため、被写体の明るさを判別するための信号出力端子を別途半導体デバイスに設ける必要がなく構成が簡素化できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明と基本構成が共通である参考例について説明する。
（参考例１）
図１は本参考例のブロック図を示しており、図７に示した従来例と基本的な構成が共通である。よって、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本参考例の特徴となる構成についてのみ説明する。
【００１８】
本参考例は、図１に示すように電子シャッタ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス数に基づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回路８を備え、明るさ判別回路８での判別結果に応じて映像信号を適正なレベルとする点に特徴がある。
【００１９】
すなわち、電子シャッタ制御回路から出力される制御パルス信号のパルス数は被写体照度が高いときには少なく又はゼロとなり、被写体照度が低くなるにつれて増加するものであるから、明るさ判別回路８では制御パルス信号のパルス数をカウントし、そのカウント値から被写体の明るさを判別している。つまり、フォトトランジスタのような明るさ検出用の素子を別途設けることなしに制御パルス信号のパルス数に基づいて被写体の明るさを判別することができる。
【００２０】
そして、本参考例においては、制御パルス信号のパルス数から判別された被写体の明るさが所定の閾値を下回っている場合に明るさ判別回路８から照明負荷制御信号を出力して照明負荷９を点灯させ、照明負荷９により照明して被写体照度を高めることによって、映像信号を適正なレベルとしている。
【００２１】
上述のように本参考例では、電子シャッタ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス数に基づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回路８を備え、明るさ判別回路８での判別結果に応じて映像信号を適正なレベルとしているので、別途明るさ検出用の素子等を設けることなく被写体の明るさを判別することができ、そして、この判別結果に応じて被写体照度が低い場合には照明負荷９を点灯させて映像信号を適正なレベルとするため、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレベルとすることができる。
【００２２】
ところで、電子シャッタ制御回路３、自動ゲイン制御回路４並びに信号処理回路５を１チップの半導体デバイス（例えば、Digital Signal Processor）１０として形成した場合、撮像装置の小型化並びにコストダウンが図れ、しかも明るさ判別回路８では制御パルス信号により被写体の明るさを判別しているため、被写体の明るさを判別するための信号出力端子を別途半導体デバイス１０に設ける必要がなく、構成が簡素化できるという利点がある。
【００２３】
（参考例２）
図２は本参考例のブロック図を示しており、図７に示した従来例及び参考例１と基本的な構成が共通である。よって、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本参考例の特徴となる構成についてのみ説明する。
【００２４】
本参考例は、明るさ判別回路８での判別結果に応じて映像信号が適正なレベルとなるように映像信号を増幅する処理と増幅しない処理とが切り換えられる切換増幅回路１１を自動ゲイン制御回路４の前段に設けた点に特徴がある。
【００２５】
切換増幅回路１１は、映像信号増幅用のアンプ１１ａと、相関二重サンプリング回路６の出力端に接続された共通端子をアンプ１１ａの入力端並びに出力端に切換接続するスイッチ１１ｂとで構成される。また、スイッチ１１ｂは制御パルス信号のパルス数から判別された被写体の明るさが所定の閾値を下回っている場合に明るさ判別回路８によってアンプ１１ａの入力端側に切り換えられ、上記閾値を上回っている場合にはアンプ１１ａの出力端側に切り換えられる。
【００２６】
而して、被写体照度が低い場合には切換増幅回路１１にて映像信号をアンプ１１ａで増幅することで映像信号を適正なレベルとし、被写体照度が高い場合には切換増幅回路１１ではアンプ１１ａをスルーして映像信号を増幅せずに出力している。このため、被写体照度が低く暗いシーンでのみ映像信号を増幅し、被写体照度が高く明るいシーンでは過度の増幅によってＳ／Ｎ比が低下することが無く、簡単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレベルとすることができる。
【００２７】
（実施形態１）
ところで参考例２においては、明るさ判別回路８の判別結果に応じて切換増幅回路１１による増幅処理の有無を切り換えているが、例えば、ＣＣＤの撮像範囲内で被写体が動くことによって明るさ判別回路８の判別結果が変化する場合があるため、被写体が動く度に明るさ判別回路８の判別結果が変化して切換増幅回路１１による増幅処理の有無が切り換えられると、信号処理回路５から出力される映像信号をモニタ装置等で表示した場合に非常に見苦しい映像となってしまう。
【００２８】
例えば、明るさ判別回路８で被写体が暗いと判断した場合、映像信号の増幅処理が行われて切換増幅回路１１から出力される映像信号の振幅が瞬間的に増大するが、信号処理回路５において映像信号の振幅から被写体が明るいと判断されると電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４に制御パルス信号並びに制御信号を出力して映像信号の振幅を低下させるような制御が働く。しかしながら、これらの制御と実際の映像信号の振幅変化との間にはタイムラグが生じるため、モニタ装置等においては画面が一瞬明るくなった後に徐々に暗くなってしまう。また、明るさ判別回路８で被写体が明るいと判断した場合、スイッチ１１ｂがアンプ１１ａの出力端側に切り換えられて映像信号の増幅処理が行われなくなると切換増幅回路１１から出力される映像信号の振幅が瞬間的に低下するが、信号処理回路５において映像信号の振幅から被写体が暗いと判断されると電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４に制御パルス信号並びに制御信号を出力して映像信号の振幅を増大させるような制御が働く。しかしながら、この場合にも上記制御と実際の映像信号の振幅変化との間にタイムラグが生じるため、モニタ装置等においては画面が一瞬暗くなった後に徐々に明るくなってしまう。このように切換増幅回路１１において映像信号の増幅処理の有無が切り換えられると、瞬間的にモニタ装置等の画面上で映像が乱れてしまうことになる。さらに被写体の明るさが明るさ判別回路８の閾値近傍にある場合、増幅処理の有無の切り換えが頻繁に生じる現象（ハンチング現象）が引き起こされる。
【００２９】
そこで、本実施形態では以下に説明する動作を行うことで上記ハンチング現象の発生を防いでいる。なお、本実施形態の構成は参考例２と共通であるから図示並びに説明は省略する。
【００３０】
図３のフローチャートに示すように撮像回路２に電源が供給されて撮像が開始された後、電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４の制御動作が安定するまでの所定時間（制御安定待ち時間）をカウントし（Ｓ１）、この制御安定待ち時間が経過した時点で明るさ判別回路８が電子シャッタ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス数をカウントして被写体の明るさを判別し（Ｓ２，Ｓ３）、判別された被写体の明るさが所定の閾値を下回っていれば明るさ判別回路８によってスイッチ１１ｂをアンプ１１ａの入力端側に切り換えて切換増幅回路１１により映像信号を増幅し（Ｓ４）、上記閾値を上回っている場合にはスイッチ１１ｂをアンプ１１ａの出力端側に切り換えて切換増幅回路１１による映像信号の増幅処理を行わない（Ｓ５）。この結果、上述のように頻繁な増幅度の切換に起因する映像の乱れ（ハンチング現象）を防止することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では上記処理以降、撮像回路２に電源が供給されている間は被写体の明るさが変化しても明るさ判別回路８はスイッチ１１ｂの切り換えを行わないようにしている。つまり、撮像する場所や時間とともに被写体の明るさが変化する可能性があるが、本実施形態の撮像装置は監視カメラ装置であって設置場所並びに撮像場所が固定され、しかも一回の撮像時間が短いことから、上述のようにスイッチ１１ｂの切り換えを行わないようにしても実際上問題になることはほとんど無い。
【００３２】
而して本実施形態では、撮像開始後の所定時間における明るさ判別回路８での判別結果に応じて切換増幅回路１１での処理を一方に固定するので、撮像開始直後には信号処理回路５による電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４の制御が安定せず、明るさ判別回路５での被写体の明るさの判別が正確でないために切換増幅回路１１の処理の切換が頻繁に行われて映像が乱れる場合があるが、電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４の制御が安定する所定時間（制御安定待ち時間の経過時点）での明るさ判別回路８の判別結果に応じて切換増幅回路１１の処理を一方に固定することにより、頻繁な増幅度の切換に起因する映像の乱れ（ハンチング現象）を防止することができる。
【００３３】
（実施形態２）
図４は本実施形態のブロック図を示しており、図７に示した従来例及び参考例２と基本的な構成が共通である。よって、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成についてのみ説明する。
【００３４】
上述の実施形態１においては、ハンチング現象を防止して被写体が暗い場合だけ切換増幅回路１１による増幅処理を行わせることができるが、制御安定待ち時間が経過した時点で明るさ判別回路８の判別結果に応じて切換増幅回路１１のスイッチ１１ｂが切り換えられたときにモニタ装置等の画面に乱れが生じる可能性がある。
【００３５】
そこで、このような画面の乱れを防ぐために、本実施形態は切換増幅回路１１での処理が何れか一方に固定されるまでの間だけ信号処理回路５から外部（モニタ装置等）への映像信号の出力を禁止する映像ミューティング回路１２を備えており、この点に本実施形態の特徴がある。
【００３６】
映像ミューティング回路１２は従来周知の構成を有し、制御安定待ち時間が経過してから切換増幅回路１１の切換処理が完了するまでの所定時間だけ信号処理回路５から出力された映像信号を後段のモニタ装置等に出力せず、その代わりに所定の映像信号（例えば、黒又は青一色の画面を表示するための映像信号）を出力する。
【００３７】
而して本実施形態では、切換増幅回路１１での処理が何れか一方に固定されるまでの間だけ信号処理回路５から外部への映像信号の出力を禁止する映像ミューティング回路１２を備えたので、切換増幅回路１１の処理が何れか一方に固定されるまでの間は映像の乱れがモニタ装置等の外部機器に出力されず、品質の向上が図れる。
【００３８】
（実施形態３）
ところで実施形態１においては、制御安定待ち時間の経過後に電子シャッタ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス数をカウントして被写体の明るさを判別し、被写体が暗いと判断した場合には切換増幅回路１１のスイッチ１１ｂをアンプ１１ａの入力端側に切り換えて映像信号を増幅しているが、この場合、明るさ判別回路８における明るさの判別レベルの最小値は制御パルス信号のパルス数が０又は１つの境界付近の値となる。しかしながら、制御パルス信号の出力パルス数は切換増幅回路１１における増幅処理の有無によって変化する。つまり、スイッチ１１ｂがアンプ１１ａの出力端側に切り換えられて切換増幅回路１１が増幅処理を行っていない場合、例えば１００ルクス程度の周囲照度下で明るさ判別回路８が判別レベルの最小値にあっても、スイッチ１１ｂがアンプ１１ａの入力端側に切り換えられて切換増幅回路１１が増幅処理を行っている場合には、明るさ判別回路８の判別レベルの最小値は１００ルクスよりも低いレベルとなる。すなわち、切換増幅回路１１で増幅処理を行っている場合、撮像シーンが暗い状態であっても映像信号が切換増幅回路１１で増幅されているために信号処理回路５では被写体が明るいものと判断し、電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４に対して映像信号の振幅を低下させるように制御を行う。その結果、電子シャッタ制御回路３より出力される制御パルス信号のパルス数が増加することになる。
【００３９】
而して本実施形態では、以下に説明するような動作を行うことで明るさ判別回路８の判別結果に応じて切換増幅回路１１の処理を切り換えることができる被写体の明るさを低くするようにしている。なお、本実施形態の構成は参考例２と共通であるから図示並びに説明は省略する。
【００４０】
図５のフローチャートに示すように撮像回路２に電源が供給されて撮像が開始されたとき、切換増幅回路１１では常にスイッチ１１ｂがアンプ１１ａの入力端側に切り換えられて映像信号を増幅する処理を行っている（Ｓ１）。そして、実施形態３で説明したように電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４の制御動作が安定するまでの制御安定待ち時間をカウントし（Ｓ２）、この制御安定待ち時間が経過した時点で明るさ判別回路８が電子シャッタ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス数をカウントして被写体の明るさを判別し（Ｓ３，Ｓ４）、判別された被写体の明るさが所定の閾値を下回っていればスイッチ１１ｂをそのままの状態に保って切換増幅回路１１により映像信号を増幅し（Ｓ５）、上記閾値を上回っている場合にはスイッチ１１ｂをアンプ１１ａの出力端側に切り換えて切換増幅回路１１による映像信号の増幅処理を行わない（Ｓ６）。つまり、制御安定待ち時間の経過時点では切換増幅回路１１によって常に映像信号が増幅されているため、映像信号が切換増幅回路１１によって増幅されていない場合に比較して明るさ判別回路８の判別レベルの最小値を低いレベルにすることができる。
【００４１】
而して本実施形態では、撮像開始後の所定時間内における切換増幅回路１１の処理を映像信号の増幅処理に固定するので、電子シャッタ制御回路３から制御パルス信号が出力される被写体の明るさが相対的に低くなり、明るさ判別回路８の判別結果に応じて切換増幅回路１１の処理を切り換えることができる被写体の明るさも低くすることができる。この結果、より暗いシーンにおいて切換増幅回路１１に映像信号を増幅する処理を行わせることができる。
【００４２】
（実施形態４）
ところで実施形態１においては、制御安定待ち時間の経過後に電子シャッタ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス数をカウントして被写体の明るさを判別し、被写体が暗いと判断した場合には切換増幅回路１１のスイッチ１１ｂをアンプ１１ａの入力端側に切り換えて映像信号を増幅し、これ以降、撮像回路２に電源が供給されている間は被写体の明るさが変化しても明るさ判別回路８はスイッチ１１ｂの切り換えを行わないようにしている。すなわち、本実施形態の撮像装置が監視カメラ装置であって一回の撮像時間が短いことから、撮像中に被写体の明るさが変化する可能性が低いという前提で、撮像開始後の所定のタイミングで切換増幅回路１１の増幅処理の有無を切り換えるようにしているが、被写体の動き等によってその明るさが変化する可能性が僅かではある。
【００４３】
そこで、本実施形態では以下に説明する動作を行うことで実際の被写体の明るさに追従しながら上記ハンチング現象の発生を防いでいる。なお、本実施形態の構成は参考例２と共通であるから図示並びに説明は省略する。
【００４４】
図６のフローチャートに示すように撮像回路２に電源が供給されて撮像が開始された後、電子シャッタ制御回路３並びに自動ゲイン制御回路４の制御動作が安定するまでの制御安定待ち時間をカウントし（Ｓ１）、この制御安定待ち時間が経過した時点で明るさ判別回路８が電子シャッタ制御回路３から出力される制御パルス信号のパルス数をカウントして被写体の明るさを判別し（Ｓ２，Ｓ３）、判別された被写体の明るさが所定の閾値を下回っていれば明るさ判別回路８によってスイッチ１１ｂをアンプ１１ａの入力端側に切り換えて切換増幅回路１１により映像信号を増幅し（Ｓ４）、上記閾値を上回っている場合にはスイッチ１１ｂをアンプ１１ａの出力端側に切り換えて切換増幅回路１１による映像信号の増幅処理を行わない（Ｓ５）。そして、本実施形態の動作が実施形態３と異なる点は、切換増幅回路１１による増幅処理の有無を切り換えた後に再度制御安定待ち時間のカウントを行い（Ｓ１）、上記動作を繰り返す点にある。この結果、制御安定待ち時間よりも短くない比較的長い時間間隔（例えば、数十秒）で明るさ判別回路８により被写体の明るさを判別して切換増幅回路１１における増幅処理の有無を切り換えているため、切換時に多少の映像の乱れは生じるものの、実際の被写体の明るさに追従しながらも頻繁な増幅度の切換に起因するハンチング現象を防止することができる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、被写体の像を結像する光学レンズと、光学レンズを通った光を電荷に換えて蓄積する撮像素子を具備し、撮像素子に蓄積された電荷より被写体の像を映像信号に変換して出力する撮像回路と、制御パルス信号を出力して撮像素子の電荷蓄積時間を調節する電子シャッタ制御回路と、撮像回路から出力される映像信号を増幅するとともに増幅後の映像信号レベルに応じて増幅度を調整する自動ゲイン制御回路と、自動ゲイン制御回路で増幅された映像信号を信号処理して所定の映像信号フォーマットに変換するとともに映像信号の振幅が適正なレベルとなるように電子シャッタ制御回路並びに自動ゲイン制御回路を制御する信号処理回路と、電子シャッタ制御回路から出力される制御パルス信号のパルス数に基づいて被写体の明るさを判別する明るさ判別回路と、自動ゲイン制御回路の前段に設けられ、明るさ判別回路での判別結果に応じて映像信号が適正なレベルとなるように映像信号を増幅する処理と増幅しない処理とが切り換えられる切換増幅回路とを備え、明るさ判別回路での判別結果に応じて映像信号を適正なレベルとし、且つ撮像開始後の所定時間における明るさ判別回路での判別結果に応じて切換増幅回路での処理を一方に固定するので、電子シャッタ制御回路から出力される制御パルス信号は被写体の明るさに応じて変化するものであるから、別途明るさ検出用の素子等を設けることなく、明るさ判別回路にて制御パルス信号のパルス数をカウントすることで被写体の明るさを判別することができ、そして、この判別結果に応じて、例えば被写体照度が低い場合には照明負荷を点灯させるなどして映像信号を適正なレベルとするため、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレベルとすることができるという効果がある。また、被写体照度が低い場合には切換増幅回路が映像信号を増幅する処理を行うことで映像信号を適正なレベルとし、被写体照度が高い場合には切換増幅回路が映像信号を増幅しない処理を行うことで過度の増幅によってＳ／Ｎ比が低下することが無く、その結果、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく且つ簡単な構成により撮像する被写体の明るさに応じて映像信号を適正なレベルとすることができるという効果がある。さらに、撮像開始直後には信号処理回路による電子シャッタ制御回路並びに自動ゲイン制御回路の制御が安定せず、明るさ判別回路での被写体の明るさの判別が正確でないために切換増幅回路の処理の切換が頻繁に行われて映像が乱れる場合があるが、電子シャッタ制御回路並びに自動ゲイン制御回路の制御が安定する所定時間での明るさ判別回路の判別結果に応じて切換増幅回路の処理を一方に固定することにより、頻繁な増幅度の切換に起因する映像の乱れ（ハンチング現象）を防止することができるという効果がある。
【００４８】
請求項２は、請求項１の発明において、切換増幅回路での処理が何れか一方に固定されるまでの間だけ信号処理回路から外部への映像信号の出力を禁止する映像ミューティング回路を備えたので、切換増幅回路の処理が何れか一方に固定されるまでの間は映像の乱れがモニタ装置等の外部機器に出力されず、品質の向上が図れるという効果がある。
【００４９】
請求項３は、請求項１の発明において、撮像開始後の所定時間内における切換増幅回路の処理を映像信号の増幅処理に固定するので、電子シャッタ制御回路から制御パルス信号が出力される被写体の明るさが相対的に低くなり、明るさ判別回路の判別結果に応じて切換増幅回路の処理を切り換えることができる被写体の明るさも低くすることができ、より暗いシーンにおいて切換増幅回路に映像信号を増幅する処理を行わせることができるという効果がある。
【００５１】
請求項４は、請求項１〜３の何れかの発明において、少なくとも電子シャッタ制御回路、自動ゲイン制御回路並びに信号処理回路を１チップの半導体デバイスとして形成したので、小型化並びにコストダウンが図れ、しかも明るさ判別回路では制御パルス信号により被写体の明るさを判別しているため、被写体の明るさを判別するための信号出力端子を別途半導体デバイスに設ける必要がなく構成が簡素化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１を示すブロック図である。
【図２】本発明の参考例２を示すブロック図である。
【図３】実施形態１の動作説明用のフローチャートである。
【図４】実施形態２を示すブロック図である。
【図５】実施形態３の動作説明用のフローチャートである。
【図６】実施形態４の動作説明用のフローチャートである。
【図７】従来例を示すブロック図である。
【図８】同上の動作説明用の波形図である。
【図９】同上の動作説明用の波形図である。
【図１０】他の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 光学レンズ
２ 撮像回路
３ 電子シャッタ制御回路
４ 自動ゲイン制御回路
５ 信号処理回路
６ 相関二重サンプリング回路
７ 増幅回路
８ 明るさ判別回路
９ 照明負荷
【図１】
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【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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