摄像装置及摄像元件的控制电路

摘要

在摄像装置的曝光控制中，曝光时间持续达到上限，若扩大垂直扫描时间并可进一步延长曝光时间，则帧速率降低的影响大。本发明提供一种摄像装置及摄像元件的控制电路，在被摄物暗的情况下，首先将垂直扫描时间V设为标准值Vst，并将曝光时间E增加到上限值Emax(P60)，其次增加AGC电路的增益α(P62)，即使增益α达到上限值αmax，在图像仍然暗的情况下，也将垂直扫描时间V切换到扩大值Vex，可进一步延长曝光时间E(P64)。

权利要求

1.一种摄像装置，其特征在于，具有：拍摄被摄物并生成图像信号的摄像元件；

以规定的帧周期可反复驱动所述摄像元件的驱动部；

对所述图像信号实施规定的信号处理，并生成输出图像信号的信号处理部；和对所述输出图像信号的信号电平进行反馈控制的曝光控制部；

所述驱动部在对应所述帧周期的范围内伸缩曝光时间、增减曝光增益；

所述信号处理部具有：对所述图像信号乘以规定范围内的处理增益的至少1个前级增益控制电路；

所述曝光控制部对于对应所述曝光增益及所述处理增益之积的所述输出图像信号的综合增益，从小的一方依次设定第1到第3区间；

在所述第1区间，将所述帧周期设定为标准周期，由根据所述驱动部的所述曝光增益的增减控制所述综合增益；

在所述第2区间，由至少1个所述前级增益控制电路的所述处理增益的增减控制所述综合增益；

在所述第3区间，将所述帧周期设定为比所述标准周期大的扩大周期，由根据所述驱动部的所述曝光增益的增减控制所述综合增益。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述信号处理部具有：对所述图像信号乘以规定范围内的处理增益的后级增益控制电路；

所述曝光控制部在配置于所述第3区间之后的第4区间，由所述后级增益控制电路的所述处理增益的增减控制所述综合增益。

3.一种摄像装置，其特征在于，具有：拍摄被摄物并生成图像信号的摄像元件；

以规定的帧周期可反复驱动所述摄像元件的驱动部；

对所述图像信号实施规定的信号处理，并生成输出图像信号的信号处理部；

根据预先设定的2个控制模式中的任何一个，反馈控制所述输出图像信号的信号电平的曝光控制部；和切换所述控制模式的切换机构；

所述驱动部在对应于所述帧周期的范围内伸缩曝光时间、增减曝光增益；

所述信号处理部具有前级增益控制电路和后级增益控制电路，该前级增益控制电路对所述图像信号乘以规定范围内的前级处理增益，该后级增益控制电路对所述图像信号乘以规定范围内的后级处理增益，所述曝光控制部对于对应所述曝光增益、所述前级处理增益及所述后级处理增益之积的所述输出图像信号的综合增益，分别相对所述各控制模式，从小的一方依次设定第1到第4区间，在第1所述控制模式中，在其所述第1区间，将所述帧周期设定为标准周期，进行由根据所述驱动部的所述曝光增益的增减控制所述综合增益的标准曝光时间控制；

在其所述第2区间，将所述帧周期设定为比所述标准周期大的扩大周期，进行由根据所述驱动部的所述曝光增益的增减控制所述综合增益的扩大曝光时间控制；

在其所述第3区间，进行由所述前级处理增益的增减控制所述综合增益的前级处理增益控制；

在其所述第4区间，进行由所述后级处理增益的增减控制所述综合增益的后级处理增益控制；

在第2所述控制模式中，

在其第1区间进行所述标准曝光时间控制；

在其第2区间进行所述前级处理增益控制；

在其第3区间进行所述后级处理增益控制；

在其第4区间进行所述扩大曝光时间控制。

4.一种摄像装置，其特征在于，具有：拍摄被摄物并生成图像信号的摄像元件；

以规定的帧周期可反复驱动所述摄像元件的驱动部；

对所述图像信号实施规定的信号处理，并生成输出图像信号的信号处理部；

根据预先设定的2个控制模式中的任何一个，反馈控制所述输出图像信号的信号电平的曝光控制部；和切换所述控制模式的切换机构；

所述驱动部在对应于所述帧周期的范围内伸缩曝光时间、增减曝光增益；

所述信号处理部具有前级增益控制电路和后级增益控制电路，该前级增益控制电路对所述图像信号乘以规定范围内的前级处理增益，该后级增益控制电路对所述图像信号乘以规定范围内的后级处理增益，所述曝光控制部对于对应所述曝光增益、所述前级处理增益及所述后级处理增益之积的所述输出图像信号的综合增益，分别相对所述各控制模式，从小的一方依次设定第1到第4区间，在第1所述控制模式中，在其所述第1区间，将所述帧周期设定为标准周期，进行由根据所述驱动部的所述曝光增益的增减控制所述综合增益的标准曝光时间控制；

在其所述第2区间，将所述帧周期设定为比所述标准周期大的扩大周期，进行由根据所述驱动部的所述曝光增益的增减控制所述综合增益的扩大曝光时间控制；

在其所述第3区间，进行由所述前级处理增益的增减控制所述综合增益的前级处理增益控制；

在其所述第4区间，进行由所述后级处理增益的增减控制所述综合增益的后级处理增益控制；

在第2所述控制模式中，

在其第1区间进行所述标准曝光时间控制；

在其第2区间进行所述前级处理增益控制；

在其第3区间进行所述扩大曝光时间控制；

在其第4区间进行所述后级处理增益控制。

5.一种摄像元件的控制电路，其特征在于，具有：连接到拍摄被摄物并生成图像信号的摄像元件上，以规定的帧周期可反复驱动所述摄像元件的驱动部；

连接于所述摄像元件，对所述图像信号实施规定的信号处理，并生成输出图像信号的信号处理部；和反馈控制所述输出图像信号的信号电平的曝光控制部；

所述驱动部在对应于所述帧周期的范围内伸缩曝光时间、增减曝光增益；

所述信号处理部具有对所述图像信号乘以规定范围内的处理增益的至少1个前级增益控制电路；

所述曝光控制部对于对应所述曝光增益及所述处理增益之积的所述输出图像信号的综合增益，从小的一方依次设定第1到第3区间；

在所述第1区间，将所述帧周期设定为标准周期，由根据所述驱动部的所述曝光增益的增减控制所述综合增益；

在所述第2区间，由至少1个所述前级增益控制电路的所述处理增益的增减控制所述综合增益；

在所述第3区间，将所述帧周期设定为比所述标准周期大的扩大周期，由根据所述驱动部的所述曝光增益的增减控制所述综合增益。

6.根据权利要求5所述的摄像元件的控制电路，其特征在于，所述信号处理部具有：对所述图像信号乘以规定范围内的处理增益的后级增益控制电路；

所述曝光控制部在配置于所述第3区间之后的第4区间，由所述后级增益控制电路的所述处理增益的增减控制所述综合增益。

说明书

技术领域

本发明涉及拍摄被摄物的摄像装置，特别是涉及根据被摄物的亮度控制图像信号电平的曝光控制。

背景技术

在数码相机等摄像装置中，由CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合元件)图像传感器等摄像元件输出的图像信号，在被摄物暗时信号电平低，由其中包含的随机噪声或暗电流等引起的噪声成分的影响变大，从而S/N(Signal lo Noise ratio：SN比)恶化。另一方面，在被摄物亮、信号电平高时，由于受光像素或CCD移位寄存器等的饱和，图像信号的动态范围被控制。
因此，进行：即使被摄物亮度变化，也将得到的图像信号电平维持在合适范围内的自动曝光控制。该自动曝光控制一方面利用摄像元件的曝光时间的伸缩来进行。另外，也可通过处理图像信号的图像信号处理电路中的图像信号的放大率(增益)的控制，调整图像信号电平。
关于后者，在图像信号处理电路中设置：处理从摄像元件输出的模拟图像信号的模拟信号处理电路；和设于其后级，处理A/D变换后的图像信号的数字信号处理电路，在这些电路中分别进行增益调整。具体是，在模拟信号处理电路中设置以可变控制增益(模拟增益)放大图像信号的AGC(Auto Gain Control：自动增益控制)电路；另一方面，在数字信号处理电路中设置对A/D变换的图像数据乘以可变控制增益(数字增益)的DGC(Digital Gain Control：数字增益控制)电路。
在图像信号处理电路中，DGC电路输出的图像数据以1画面为单位进行积分，自动曝光控制电路根据该积分结果，控制摄像元件的驱动部并伸缩曝光时间，通过调节AGC电路、DGC电路的各增益，而进行反馈控制，以使图像信号的1画面的平均电平成为所希望的水准。
在此，由AGC电路、DGC电路在图像信号中乘以增益的处理连噪声成分都放大。与此相反，曝光时间的延长对噪音增加的影响小。因此，在被摄物暗时，首先延长曝光时间，在即使曝光时间达到上限值、图像信号电平也不足时，提高AGC电路、DGC电路的增益。另一方面，在降低图像信号电平的情况下，降低AGC电路、DGC电路的增益，即使将这些增益设定为下限值、图像信号电平还过高时，缩短曝光时间。
而且，如上所述，在提高图像信号电平时，因AGC电路、DGC电路的增益上升在维持S/N的方面不利，故对这些进行优先，以谋求延长曝光时间上的对应。但是，在可设定的曝光时间内，摄像装置在运动图像摄影中，因在对应于垂直扫描时间V的每个规定帧周期进行摄影，故存在对应垂直扫描时间V而确定的上限。
关于此，一旦曝光时间达到对应某垂直扫描时间V的上限，则扩大垂直扫描时间，考虑可进一步延长曝光时间。图5是说明该现有的曝光控制技术的状态变化图。在图中，横轴表示曝光控制的总增益G，向右是增益增加的方向。该总增益相当于对应曝光时间伸缩的曝光增益和AGC电路及DGC电路各自的处理增益的积。再者，进行曝光控制的多个控制状态在纵方向错开配置。为了使信号电平上升到目标水准，首先实施延长曝光时间E的光圈控制P2。一旦该曝光时间E达到上限值Emax，便实施将垂直扫描时间V从标准值Vst扩大到值Vcx的扩大光圈控制P4。在扩大光圈控制P4中，曝光时间E可从由光圈控制P2设定的上限值Emax延长到对应新的垂直扫描时间Vex的上限值Emax′。在该扩大光圈控制P4中，曝光时间E即使达到上限值Emax′，在信号电平尚不充足的情况下也进行AGC(P6)，该增益从基准值开始增加。即使进一步将AGC(P6)的增益设定为上限值，在信号电平不足的情况下也进行DGC(P8)，该增益从基准值开始增加。
在曝光控制中，被摄物越暗越需要自动曝光控制的总增益。即，在上述图5中，左侧对应被摄物亮的一侧，右侧对应被摄物暗的一侧。在上述的现有技术中，如果被摄物变暗，则在可变控制AGC电路或DGC电路的增益之前，实施扩大光圈控制P4。即，在被摄物还比较亮的阶段，扩大垂直扫描时间，帧速率变低。例如，在静止图像的拍摄中，摄影间隔大是比较允许的，但在运动图像摄影和预览中，因重视图像平滑地追随被摄物的移动，故上述的现有技术成为问题。

发明内容

本发明是为解决上述问题点而进行的，其目的在于：在摄像装置中，可进行确保帧速率及S/N劣化控制达到最佳的曝光控制。
本发明涉及的摄像装置具有：拍摄被摄物并生成图像信号的摄像元件；以规定的帧周期可反复驱动上述摄像元件的驱动部；对上述图像信号实施规定的信号处理，并生成输出图像信号的信号处理部；对上述输出图像信号的信号电平进行反馈控制的曝光控制部；上述驱动部在对应于上述帧周期的范围内伸缩曝光时间、增减曝光增益；上述信号处理部具有对上述图像信号乘以规定范围内的处理增益的至少1个前级增益控制电路；上述曝光控制部对于对应上述曝光增益及上述处理增益之积的上述输出图像信号的综合增益，从小的一方依次设定第1到第3区间，在上述第1区间，将上述帧周期设定为标准周期，由根据上述驱动部的上述曝光增益的增减控制上述综合增益；在上述第2区间，由至少1个上述前级增益控制电路的上述处理增益的增减控制上述综合增益；在上述第3区间，将上述帧周期设定为比上述标准周期大的扩大周期，由根据上述驱动部的上述曝光增益的增减控制上述综合增益。
在其他涉及本发明的摄像装置中，上述信号处理部具有对上述图像信号乘以规定范围内的处理增益的后级增益控制电路；上述曝光控制部在配置于上述第3区间之后的第4区间，由上述后级增益控制电路的上述处理增益的增减控制上述综合增益。
其他涉及本发明的摄像装置具有：拍摄被摄物并生成图像信号的摄像元件；以规定的帧周期可反复驱动上述摄像元件的驱动部；对上述图像信号实施规定的信号处理，并生成输出图像信号的信号处理部；根据预先设定的2个控制模式中的任何一个，反馈控制上述输出图像信号的信号电平的曝光控制部；和切换上述控制模式的切换机构；上述驱动部在对应于上述帧周期的范围内伸缩曝光时间、增减曝光增益；上述信号处理部具有：对上述图像信号乘以规定范围内的前级处理增益的前级增益控制电路、和对上述图像信号乘以规定范围内的后级处理增益的后级增益控制电路；上述曝光控制部对于对应上述曝光增益、上述前级处理增益及上述后级处理增益之积的上述输出图像信号的综合增益，分别相对上述各控制模式，从小的一方依次设定第1到第4区间，在第1上述控制模式中，在其上述第1区间，将上述帧周期设定为标准周期，进行由根据上述驱动部的上述曝光增益的增减控制上述综合增益的标准曝光时间控制；在其上述第2区间，将上述帧周期设定为比上述标准周期大的扩大周期，进行由根据上述驱动部的上述曝光增益的增减控制上述综合增益的扩大曝光时间控制；在其上述第3区间，进行由上述前级处理增益的增减控制上述综合增益的前级处理增益控制；在其上述第4区间，进行由上述后级处理增益的增减控制上述综合增益的后级处理增益控制；在第2上述控制模式中，在其第1区间进行上述标准曝光时间控制；在其第2区间进行上述前级处理增益控制；在其第3区间进行上述后级处理增益控制；在其第4区间进行上述扩大曝光时间控制。
再者，其他涉及本发明的摄像装置具有：拍摄被摄物并生成图像信号的摄像元件；以规定的帧周期可反复驱动上述摄像元件的驱动部；对上述图像信号实施规定的信号处理，并生成输出图像信号的信号处理部；根据预先设定的2个控制模式中的任何一个，反馈控制上述输出图像信号的信号电平的曝光控制部；和切换上述控制模式的切换机构；上述驱动部在对应于上述帧周期的范围内伸缩曝光时间、增减曝光增益；上述信号处理部具有：对上述图像信号乘以规定范围内的前级处理增益的前级增益控制电路、和对上述图像信号乘以规定范围内的后级处理增益的后级增益控制电路；上述曝光控制部对于对应上述曝光增益、上述前级处理增益及上述后级处理增益之积的上述输出图像信号的综合增益，分别相对上述各控制模式，从小的一方依次设定第1到第4区间，在第1上述控制模式中，在其上述第1区间，将上述帧周期设定为标准周期，进行由根据上述驱动部的上述曝光增益的增减控制上述综合增益的标准曝光时间控制；在其上述第2区间，将上述帧周期设定为比上述标准周期大的扩大周期，进行由根据上述驱动部的上述曝光增益的增减控制上述综合增益的扩大曝光时间控制；在其上述第3区间，进行由上述前级处理增益的增减控制上述综合增益的前级处理增益控制；在其上述第4区间，进行由上述后级处理增益的增减控制上述综合增益的后级处理增益控制；在第2上述控制模式中，在其第1区间进行上述标准曝光时间控制；在其第2区间进行上述前级处理增益控制；在其第3区间进行上述扩大曝光时间控制；在其第4区间进行上述后级处理增益控制。
涉及本发明的摄像元件的控制电路具有：连接到拍摄被摄物并生成图像信号的摄像元件上，以规定的帧周期可反复驱动上述摄像元件的驱动部；连接于上述摄像元件，对上述图像信号实施规定的信号处理，并生成输出图像信号的信号处理部；和反馈控制上述输出图像信号的信号电平的曝光控制部；上述驱动部在对应于上述帧周期的范围内伸缩曝光时间、增减曝光增益；上述信号处理部具有对上述图像信号乘以规定范围内的处理增益的至少1个前级增益控制电路；上述曝光控制部对于对应上述曝光增益及上述处理增益之积的上述输出图像信号的综合增益，从小的一方依次设定第1到第3区间，在上述第1区间，将上述帧周期设定为标准周期，由根据上述驱动部的上述曝光增益的增减控制上述综合增益；在上述第2区间，由至少1个上述前级增益控制电路的上述处理增益的增减控制上述综合增益；在上述第3区间，将上述帧周期设定为比上述标准周期大的扩大周期，由根据上述驱动部的上述曝光增益的增减控制上述综合增益。
在其他涉及本发明的摄像元件的控制电路中，上述信号处理部具有对上述图像信号乘以规定范围内的处理增益的后级增益控制电路；上述曝光控制部在配置于上述第3区间之后的第4区间，由上述后级增益控制电路的上述处理增益的增减控制上述综合增益。
根据本发明，在被摄物变得比较暗之前，帧周期可以维持在标准周期。即，可以确保帧速率。另外，由于使帧周期为扩大周期后的曝光时间的伸缩控制承担必要的综合增益宽度中的一部分，故可相对减小承担AGC和DGC的增益控制电路的增益宽度，可谋求抑制S/N劣化。

附图说明

图1是表示涉及本发明的实施方式的摄像装置的简要构成的框图。
图2是说明第1控制模式的曝光控制的状态变化图。
图3是说明第2控制模式的曝光控制的状态变化图。
图4是说明第3控制模式的曝光控制的状态变化图。
图5是说明现有的曝光控制技术的状态变化图。
图中：10-摄像元件，12-驱动部，14-图像信号处理部，20-模拟信号处理电路，22-A/D转换电路，24-数字信号处理电路，30-AGC电路，32-DGC电路，34-LPF，36-灰度系数(gamma)修正电路，38-积分电路，40-自动曝光控制电路，42-模式切换电路。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式(以下叫做实施方式)进行说明。
图1是表示涉及本发明实施方式的摄像装置的简要构成的框图。该摄像装置构成为包括：CCD图像传感器等摄像元件10、驱动摄像元件10的驱动部12以及图像信号处理部14。
图像信号处理部14根据由摄像元件10输出的图像信号，在生成亮度信号等并输出到显示装置(未图示)之外，判定曝光状态，以控制驱动摄像元件10的驱动部12。由摄像元件10输入到图像信号处理部14的图像信号被输入到模拟信号处理电路20中。
模拟信号处理电路20具备以可变控制的处理增益(模拟增益)放大图像信号的AGC电路30，进行自动增益控制。而且，模拟信号处理电路20对图像信号实施采样保持等处理。A/D转换电路22将由模拟信号处理电路20输出的图像信号转换为数字数据，并输出图像数据。
数字信号处理电路24从A/D转换电路22取入图像数据，进行各种处理。在此，数字信号处理电路24具有DGC电路32，对图像数据乘以处理增益(数字增益)并进行放大处理。而且，数字信号处理电路24具有低通滤波器(LPF：Low Pass Filter)34。LPF34在从摄像元件10得到的图像信号中取出亮度信号成分的同时，除去、降低波纹(moire)干扰、随机干扰、横向干扰这些干扰成分。DGC电路32的输出被输出到LPF34，在LPF34取出的亮度信号成分作为图像数据被输入到灰度系数修正电路36中。
灰度系数修正电路36对于来自LPF34的图像数据，根据非线性变换特性进行变换信号电平的灰度等级修正处理。
积分电路38以1画面为单位对DGC电路32输出的图像数据进行积分，自动曝光控制电路40根据其积分结果伸缩控制曝光时间E。驱动部12接受自动曝光控制电路40中的曝光时间控制结果，并控制摄像元件10中的电子快门动作等的定时，实现目标曝光时间的摄像动作。再者，驱动部12在自动曝光控制电路40的控制下，变更垂直扫描时间。例如，垂直扫描时间V以每个水平扫描期间的脉冲HD的计数定义，通过变更设定于寄存器的该计数来改变垂直扫描时间。在此，将标准的垂直扫描时间表示为Vst、将延长扩大的垂直扫描时间表示为Vex。
再者，自动曝光控制电路40根据积分电路38的积分结果，控制对应AGC电路30的图像信号的处理增益(模拟增益α)、及在DGC电路32的图像数据中所乘的处理增益(数字增益β)。自动曝光控制电路40如后所述可提供3种控制模式，模式切换电路42对自动曝光控制电路40提供模式切换信号。
模式切换电路42例如可根据利用开关切换等的用户选择动作而产生模式切换信号。
其次，说明由自动曝光控制电路40进行的曝光控制。虽然3个控制模式中的第1控制模式与用图5进行说明的情况基本相同，但在此作进一步详细说明。图2是说明第1控制模式的曝光控制的状态变化图。在图中，横轴表示曝光控制的综合增益(总增益)G，向右是增益增加的方向。该总增益G相当于曝光时间E、增益α及增益β之积。
自动曝光控制电路40根据增益来切换分别进行光圈控制P50、扩大光圈控制P52、AGC(P54)及DGC(P56)的4个曝光控制状态。
在此，在光圈控制P50和扩大光圈控制P52之间，与不连续切换垂直扫描时间V有关，控制P50、P52相互间的状态变化容易不稳定。因此，为了保持其稳定性，在控制P50、P52相互间的变化中设定滞后作用。具体是，自动曝光控制电路40在增益G的上升过程中，如果将垂直扫描时间V设定为标准值V并将曝光时间E增加到Emax(控制P50)，为了进一步提高总增益G，将垂直扫描时间V切换为扩大值Vcx，并将曝光时间E从Emax进一步增大(控制P52)。另一方面，在增益G的下降过程中，在将垂直扫描时间V设定为扩大值Vcx的状态下，将曝光时间E减小到下限值Emin′(控制P52)。为了具有滞后作用，该下限值Emin′设定为比控制P50的上限值Emax小。曝光时间一旦达到Emin′(控制P52)，便将垂直扫描时间V切换为标准值Vst，并将曝光时间E从Emin′进一步减小(控制P50)。即，Emax、Emin′仅偏离ΔE(＝Emax-Emin′)设定，设定ΔE，以便可得到控制P50、P52相互间的状态变化的稳定性。
在控制P52以下的增益G的上升过程中，首先，在控制P52中将曝光时间增大到上限值Emax′，接着转移到控制P54。在控制P54中，持续维持V＝Vex、E＝Emax′，将增益α从当前的αmin增加。一旦α达到αmax，就转移到控制P56。在控制P56中，持续维持V＝Vex、E＝Emax′、α＝αmax，将增益β从当前的βmin增加到上限值βmax。另一方面，在下降过程中，按照控制P56、P54、P52的顺序，进行上升过程的逆过程控制。从控制P52到P50的控制如上所述。
图3是说明第2控制模式的曝光控制的状态变化图。在该控制模式中，在增益G的上升过程中，依次进行光圈控制P60、AGC(P62)、扩大光圈控制P64、及DGC(P66)这4个曝光控制，在下降过程中进行逆顺序控制。该情况下，为了确保垂直扫描时间切换时的稳定性，也在控制中设置滞后作用。在该控制模式中，垂直扫描时间的切换在控制P62、P64间进行，故关于这2个控制状态间的变化设置滞后作用。
为慎重起见，进一步具体说明该第2控制模式。在上升过程中，自动曝光控制电路40首先将垂直扫描时间V设定为标准值Vst并增加曝光时间E。一旦曝光时间E达到Emax(控制P60)，则持续维持E＝Emax，将增益α从当前的αmin增加到αmax(控制P62)。一旦α达到αmax，则垂直扫描时间V被切换为Vex，将曝光时间E从Emax增加到上限值Emax′(控制P64)。一旦曝光时间E达到上限值Emax′(控制P64)，则持续维持V＝Vex、E＝Emax′、α＝αmax，将增益β从当前的βmin增加到上限值βmax(控制P66)。
另一方面，在下降过程中，从控制P66至控制P64的曝光控制、及从控制P62至控制P60的曝光控制基本上是沿上述上升过程的逆过程进行的。在从控制P64向控制P62的变化中如上所述设置滞后作用。具体是，在该变化中，在将垂直扫描时间V设定为扩大值Vex的状态下，将曝光时间E减至Emax(控制P64)。一旦曝光时间达到Emax，则持续维持V＝Vex、E＝Emax，将增益α从当前的αmax减小到αtr(P62)。例如，αtr是根据V＝Vex、E＝Emax、α＝αtr的总增益G基本上与V＝Vex、E＝Emin′、α＝αmax的总增益G相等而进行确定的。增益α-旦达到αtr，则将垂直扫描时间V切换为标准值Vst，并持续维持E＝Emax，将增益α从αtr进一步减小(控制P62)。
图4是说明第3控制模式的曝光控制的状态变化图。在该控制模式中，在增益G的上升过程中，依次进行光圈控制P70、AGC(P72)、DGC(P74)、以及扩大光圈控制P76这4个曝光控制，在下降过程中进行相反顺序的控制。在该情况下，为了确保垂直扫描期间切换时的稳定性，也在控制中设置滞后作用。在该控制模式中，垂直扫描期间的切换在控制P74、P76间进行，故关于这两个控制状态间的变化设置滞后作用。
为慎重起见，进一步具体说明该第3控制模式。在上升过程中，自动曝光控制电路40首先将垂直扫描时间V设定为标准值Vst并增加曝光时间E。一旦曝光时间E达到Emax(控制P70)，则持续维持E＝Emax，将增益α从当前的αmin增加到αmax(控制P72)。一旦α达到αmax，则持续维持V＝Vex、E＝Emax、α＝αmax，将增益β从当前的βmin增加到上限值βmax(控制P74)。一旦β达到βmax，则垂直扫描时间V被切换为扩大值Vex，将曝光时间E从Emax增加到上限值Emax′(控制P76)。
另一方面，在下降过程中，在将垂直扫描时间V设定为扩大值Vex的状态下，将曝光时间E减至Emax(控制P76)。一旦曝光时间E达到Emax，则持续维持V＝Vex、E＝Emax，将增益β从当前的βmax减小到βtr(P74)。例如，βtr是根据V＝Vex、E＝Emax、β＝βtr的总增益G基本上与V＝Vex、E＝Emin′、β＝βmax的总增益G相等而进行确定的。增益β一旦达到βtr，则将垂直扫描时间V切换为标准值Vst，并持续维持E＝Emax，将增益β从βtr进一步减小(控制P74)。从控制P74到控制P70的曝光控制沿上述上升过程的逆过程进行。
应用图2～图4说明的3个控制模式，如上所述地通过模式切换电路42例如由用户选择。第2控制模式与第1控制模式相比，在增益G高的区域垂直扫描时间被作为扩大值Vex。也就是说，在第2控制模式中，帧速率变低的增益G的范围比第1控制模式窄，而且限于被摄物更暗的一侧。同样，第3控制模式与第2控制模式相比，帧速率变低的增益G的范围窄，而且限于被摄物更暗的一侧。这样，第2控制模式比第1控制模式、第3控制模式比第2控制模式更加适合于帧速率优先的摄影，3个控制模式以产生这些不同的方式进行选择。
例如，在静止图像摄影中因确保帧速率的必要性低，故可应用第1控制模式，可由此获得良好的图像质量。另一方面，在运动图像摄影和预览中，最好使帧速率不下降，可采用第2或第3控制模式。例如，在被摄物的活动比较缓慢的情况下，采用第2控制模式，在被摄物的活动比较快速的情况下，可采用第3控制模式。
而且，上述构成例如在增益G增加时，在控制AGC电路30的增益α后，控制DGC电路32的增益β，但也可以变换这些增益α、β的控制顺序。另外，控制P50、控制P52相互间，控制P62、控制P64相互间，控制P74、控制P76相互间的变化在构成上也可以不具有滞后作用。
再者，上述的构成具有第1～第3控制模式，为可以相互切换这些的构成，但也可以是具有上述第1控制模式及上述第2控制模式2个，可相互切换这些的构成、和具有上述第1控制模式及上述第2控制模式2个，可相互切换这些的构成。该情况下，例如，在静止图像摄影时可应用第1控制模式、在运动图像摄影时等可应用第2或第3控制模式。而且，例如，在摄像装置不具有静止图像摄影功能、只进行运动图像摄影的情况下，作为第2控制模式、第3控制模式的任何1个，或可相互切换这两者的构成，也可以作为优先帧速率的曝光控制。