CN1630350A - 闪烁检测装置和摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所要解决的问题是高精度地检测出在由荧光灯产生的照明下的动态图像摄像产生的闪烁。将日本东部的发光周期1/100sec、日本西部的发光周期1/120sec和对应于帧速率fp的1/fp的公倍数定为同步周期。曝光条件决定部(22)根据每个同步周期的图像信号电平决定曝光条件，并将该曝光条件反馈到同步周期后的帧的曝光控制中。同步时电平抽出部(24)对于每个同步周期的多个帧抽出图像信号电平，同步时电平判断部(26)判断该电平的稳定状态。另一方面，闪烁判断部(28)检测出有在同步周期内相邻帧间的图像信号电平的变动大的位置。闪烁判断部(28)在通过同步时电平判断部(26)确认为处于曝光稳定状态的情况下，将基于同步周期内的变动的闪烁判断结果设为有效。

Description

闪烁检测装置和摄像装置
技术领域
本发明涉及检测在荧光灯等亮度周期性变化的光源下拍摄动态图像时产生的闪烁的闪烁检测装置和摄像装置。
背景技术
在近年来的移动电话中，可以看到多数装载了CCD图像传感器等固体摄像元件，而兼有摄像功能。虽然所拍摄的图像可以介由无线传送线路，发送到其他的移动电话等终端，但是随着传送系统的技术进步，不仅可以配送静止图像，还可以配送动态图像。
在周期性发光的光源下进行动态图像的拍摄的情况下，因光源的发光周期与摄像周期不同，存在图像信号的电平在每个图像中产生有偏差的闪烁的情况。图4是说明在使用了帧传送型CCD图像传感器的摄像装置中，以15fps的帧速率来拍摄由以50Hz的交流电源发光的荧光灯来照明的被摄体的示意性时间图。图中表示了光源的发光强度L、垂直同步信号VD、电子快门的定时脉冲ST。曝光期间E是从通过电子快门动作暂时排出了CCD图像传感器的摄像部中存储的信息电荷的定时开始到与VD连动的帧传送的开始定时为止的期间。在该例中，与光源的发光强度L的变化周期T1为1/100sec相对，摄像周期T2为1/15sec。其发光和摄像动作的相位仅在作为公倍数的1/5sec周期内一致。即，1/5sec周期中的三帧的摄影曝光在发光周期中的不同定时内进行。由于图像信号的电平与各拍摄动作的曝光期间E中的光源的发光强度L的积分值成正比，所以因光源的发光周期中曝光期间E的位置不同，可产生闪烁。这种闪烁在曝光期间E越短的情况下越明显。
拍摄时产生的闪烁的检测在现有技术中，通过检测出每个图像的亮度信号的积分值的波峰位置，并根据该波峰位置的周期性的有无或其频率来进行。另外，现有技术中提出了在检测出闪烁的情况下，不使闪烁产生的技术，例如，下述专利文献1，公开了如上例这样，在帧速率与光源的发光周期不一致的情况下，使固体摄像元件连续动作，而不产生闪烁的技术。
世界上工业交流电源的频率存在50Hz的地域和60Hz的地域，在日本，日本东部是50Hz地域，日本西部是60Hz地域。因此，根据现有技术，当摄像装置在驱动为一个地域不产生闪烁的状态中检测到图像信号电平的周期性波峰产生时，可在另一地域中切换为不产生闪烁的驱动。另外，在根据图像信号电平的变化频率检测闪烁的方法中，摄像装置可以从其变动频率与这时的摄像周期估计该地域是50Hz、60Hz的哪一个地域，并可根据其估计结果，变动驱动的方法，以使其不产生闪烁。
【专利文献1】
特开2000-224491号公报
以往，虽然根据图像信号电平的周期性变动来检测闪烁，但是图像信号电平还因光源的周期性发光之外的原因而变动。存在将该其他原因的变动误检为闪烁，或因对闪烁有干扰，而产生闪烁频率的误检或闪烁的漏检的情况。例如，通常，在摄像装置中进行的自动曝光控制(自动光圈控制)可以成为这样的其他原因之一。在自动曝光控制中，以将图像信号电平保持为规定的目标电平为目的，例如，进行：在某一帧的图像信号电平超过了目标电平的情况下，使后一帧的曝光期间E比现在短(其表现为“缩小光圈”)，另一方面，在低于目标电平的情况下，使曝光期间E比现在长(其表现为“打开光圈”)这样的与曝光条件有关的反馈控制。可以将反馈的时间常数设定为很短，以使其可迅速追随被摄体的亮度变化。在这里，一般在CCD图像传感器中，将某一帧的曝光期间中存储的信息电荷暂时移到存储部等中，与下一帧的信息电荷的存储动作并行进行该信息电荷的读出动作。因此，将根据某一帧的摄像得到的曝光条件反馈到两帧后的曝光中。
图5、图6分别是表示在通过50Hz电源发光的荧光灯下以15fps来拍摄在时间上恒定的被摄体情况下的每个图像的信号电平的一例的示意图。图5表示没有进行曝光控制的情况，图6表示进行了以2帧为周期的自动曝光控制的情况。图中向右对应于时间轴，各个矩形上标记的记号“a1”、“b1”、“c1”等对应的帧分别是指图4的A、B、C帧，矩形内的α、β、γ等记号是指该帧的图像信号电平。如图5所示，在不进行曝光控制时，即，在曝光时间E固定为恒定的情况下，基本上图像信号电平为α、β、γ…重复。即，图像信号电平以三帧为周期变动，并可基于此检测闪烁，另外，可估计发光周期。接着，说明图6的情况。在该例子中，β是合适的曝光电平，另外，设α＞β＞γ，为使说明简单，将由曝光控制引起的电平变化简化。由于将曝光时间E作为初始值e而拍摄到的帧“a1”的图像信号电平α比合适的曝光电平高，即亮，所以曝光控制电路在两帧后的帧“c1”中将曝光时间设定为比e短的e_(缩小光圈)。结果，帧“c1”、“a2”的图像信号电平分别为比γ、α低的γ_、α_。曝光控制电路检测出帧“c1”的图像信号电平γ_比合适的曝光电平低，即暗，在两帧后的帧“b2”中，将曝光时间从e_返回到e(打开光圈)。结果，帧“b2”、“c2”的图像信号电平分别为β、γ。接着，曝光控制电路检测出帧“b2”的图像信号电平为合适的曝光电平β，而在两帧后的帧“a3”中将曝光时间维持为e的状态。结果，帧“a3”、“b3”的图像信号电平分别为α、β。在帧“a3”以后，重复上述的帧“a1”～“c2”的曝光状态。结果，图像信号电平的变动在帧“a1”、“a3”、“a5”，…中产生波峰。
这样，若单纯进行自动曝光控制，则图像信号电平的波峰位置或变动周期可以与本来的闪烁不同。因此，如已经描述的，产生误检测闪烁频率、或者将图像信号电平的变动作为不是由闪烁引起而产生漏检的问题。
另外，图像信号电平，即使光源亮度恒定，也会根据被摄体变化。在图像信号电平因被摄体而能变动的状况下，进行图像信号电平的变化是否由闪烁引起的判断是不容易的。另外，即使是在亮度周期性变动的光源下的拍摄，也因被摄体变化的影响，图像信号电平的波峰位置或变动周期可以与闪烁本身不同，所以与上述自动曝光控制的情况相同，产生闪烁的检测精度降低的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出，其目的是提供一种可高精度检测出在荧光灯等亮度周期性变化的光源下拍摄动态图像时产生的闪烁的闪烁检测装置和摄像装置。
本发明的闪烁检测装置，其用于以帧速率fp进行摄影的摄像装置，检测因亮度以周期1/f周期性变化的光源引起的图像的闪烁，其中具有：同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；曝光控制机构，其根据所述同步时图像信号电平，进行将由所述摄像装置进行的摄影维持为规定的曝光状态的曝光控制；和闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平电动来判断有无所述闪烁。
根据本发明，在光源的变化周期的恒定相位中，进行图像信号电平的抽出和基于该图像信号电平的曝光状态的反馈控制。该曝光控制可以不受光源的周期性变化的影响，且可去除对应于被摄体的图像信号电平的变动。结果，在光源的亮度以周期1/f周期性变化的状况下，基本上将进行了曝光状态的抽出的每个同步周期的定时内的图像信号电平维持在曝光控制的目标电平附近，期间的定时中得到的图像信号电平成为距该目标电平较远的值。即，图像信号电平中最好出现对应于光源的周期1/f的每个同步周期的变动，可以根据其电平变动检测由该光源引起的闪烁的有无。
另一本发明的闪烁检测装置，其用于以帧速率fp进行摄影的摄像装置，检测因亮度以周期1/f1周期性变化的第一光源引起的图像的闪烁和因亮度以周期1/f2周期性变化的第二光源引起的图像闪烁，其中包括：同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；曝光控制机构，其根据所述同步时图像信号电平，进行将由所述摄像装置进行的摄影维持为规定的曝光状态的曝光控制；和闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动来判断有无所述闪烁。
在本发明中，将同步周期决定为发光周期不同的两个光源的该周期的公倍数。由此，根据其同步周期进行的曝光控制，在任何一种光源下都可不受光源的周期性变化的影响，且去除对应于被摄体的图像信号电平的变动。由此，在任何一种光源下都可高精度地进行基于图像信号电平的每个同步周期的变动的闪烁检测。
另一本发明的闪烁检测装置，具有同步时电平判断机构，判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，使所述有无闪烁的判断结果为有效。
若连动于同步周期进行曝光控制，则基本上期待为将同步时图像信号电平维持在曝光控制的目标电平附近的曝光稳定状态，但是还存在引起曝光控制不能追随的被摄体的急剧变化，或不是曝光稳定状态的可能性。因此，在本发明中，为了根据同步时图像信号电平注意是否处于曝光稳定状态，而进行确认，在不是曝光稳定状态的情况下，将基于同步周期内的图像信号电平的变动的有无闪烁的判断结果设为无效，从而避免了作出误判断。
另一本发明的闪烁检测装置，其用于以帧速率fp进行摄影的摄像装置，检测因亮度以周期1/f周期性变化的光源引起的图像的闪烁，其中包括：同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；同步时电平判断机构，判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；和闪烁判断机构，检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动来判断有无所述闪烁，所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述有无闪烁的判断结果设为有效。
即使在不进行曝光控制的情况下，在被摄体不变化的情况下，也可以实现曝光稳定状态。本发明除了根据同步时图像信号电平确认为曝光稳定状态，还将基于同步周期内的图像信号电平的变动的有无闪烁的判断结果设为有效，从而避免了在不是曝光稳定状态的情况下引起的错误的闪烁判断。
另一本发明的闪烁检测装置，其用于以帧速率fp摄影的摄像装置，检测因亮度以周期1/f1周期性变化的第一光源引起的图像的闪烁和因亮度以周期1/f2周期性变化的第二光源引起的图像闪烁，其中包括：同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；同步时电平判断机构，其判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；和闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动来判断有无所述闪烁；所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述有无闪烁的判断结果设为有效。
在本发明中，将同步周期决定为发光周期不同的两个光源的该周期的公倍数，并确定该同步周期下的曝光稳定状态。由此，即使在其中之一的光源下，也可避免在不是曝光稳定状态的情况下产生的错误的闪烁判断。
本发明的最好形态是所述闪烁判断机构在所述变动程度比规定基准值大的情况下判断为所述闪烁产生的闪烁检测装置。
在其他本发明的闪烁检测装置中，所述闪烁判断机构在各规定数目的连续的所述同步周期中所述变动程度比规定基准值大的情况下，判断为所述闪烁产生。
根据本发明，根据连续的多个同步周期内的图像信号电平的变动一致性来判断闪烁。由此，可以避免错将任何物体偶然通过摄像范围的暂时原因而产生的图像信号电平的变动作为闪烁检测出。
本发明的摄像装置，其以帧速率fp进行摄影，其中至少能切换亮度以频率1/f1周期性变化的第一光源下不产生图像的闪烁的驱动状态和亮度以频率1/f2周期性变化的第二光源下不产生图像的闪烁的驱动状态，具有：同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；曝光控制机构，其根据所述同步时图像信号电平，进行将由所述摄像装置进行的摄影维持为规定的曝光状态的曝光控制；闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动判断有无所述闪烁；和切换机构，根据所述闪烁判断机构的判断结果，切换所述驱动状态。
另一本发明的摄像装置，其中具有同步时电平判断机构，其判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态，所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述有无闪烁的判断结果设为有效。
另一本发明的摄像装置，其以帧速率fp进行摄影，其中至少能切换亮度以频率1/f1周期性变化的第一光源下不产生图像的闪烁的驱动状态和亮度以频率1/f2周期性变化的第二光源下不产生图像的闪烁的驱动状态，具有：同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；同步时电平判断机构，其判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动判断有无所述闪烁；和切换机构，其根据所述闪烁判断机构的判断结果，切换所述驱动状态；所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述闪烁有无的判断结果设为有效。
本发明的最佳形态是所述切换机构在检测出了所述闪烁的情况下，将当前的驱动状态切换为不产生所述闪烁的另一驱动状态的摄像装置。
附图说明
图1是本发明的摄像装置的示意方框构成图；
图2是表示作为实施方式的闪烁检测电路的示意电路结构的框图；
图3是用来说明作为实施方式的闪烁检测电路的动作的时间图；
图4是对在使用了CCD图像传感器的摄像装置中，以15fps的帧速率来摄像由50Hz的交流电源产生发光的荧光灯照明的被摄体的情况进行说明的示意性时间图；
图5是表示在由50Hz电源进行发光的荧光灯下，不进行曝光控制，而以15fps来拍摄的情况下的每个图像的信号电平的一例的示意图；
图6是表示在由50Hz电源进行发光的荧光灯下，进行以2帧为周期的自动曝光控制，并以15fps来拍摄的情况下的每个图像的信号电平的一例的示意图。
图中：2-摄像装置，4-CCD图像传感器，6-图像传感器控制电路，8-模拟信号处理电路，10-ADC，12-数字信号处理电路，20-闪烁检测电路，22-曝光条件决定部，24-同步时电平抽出部，26-同步时电平判断部，28-闪烁判断部，30、50、58、66-DEF，40-变动幅度计算部，42、56-比较器，52-减法器，54-绝对值计算器，60、64-AND电路，62-OR电路。
具体实施方式
下面，根据附图，说明本发明的实施方式(下面称为实施方式)。
图1是本发明的摄像装置的示意方框构成图。本摄像装置2构成为包括：CCD图像传感器4、图像传感器控制电路6、模拟信号处理电路8、ADC(analog-to-digital converter)10、数字信号处理电路12，可以进行动态图像拍摄。
图像传感器控制电路6例如在CCD图像传感器4为帧传送型的情况下，包括该摄像部、存储部、水平传送部、输出部及进行基板电位的驱动的驱动器和进行其驱动器的输出脉冲的定时控制的定时控制电路。具体的，图像传感器控制电路6进行例如从摄像部向存储部高速传送信息电荷的帧传送、从存储部向水平传送部一水平行接水平行地进行传送的行传送、将传送到水平传送部的信息电荷依次传送到输出部的水平传送。
在这里，图像传感器控制电路6根据交流电源的频率是50Hz的地域还是60Hz的地域，调整动态图像摄影的帧间隔，可以抑制如荧光灯那样根据电源周期亮度周期性变化的光源下的闪烁。例如，可构成为：设帧间隔为适合于50Hz和60Hz的其中之一的地域的切换根据后述的数字信号处理电路12中的有无闪烁的判断结果来自动进行。后面进一步说明该闪烁抑制。
另外，图像传感器控制电路6根据由数字信号处理电路12生成的曝光信息控制摄像部中的电子快门动作，进行调节曝光时间的自动光圈控制。例如，图像传感器控制电路6具有存储对应于从垂直同步脉冲VD的定时到电子快门的触发脉冲的定时为止的时间的数值的快门定时寄存器(ST寄存器)，该数值根据从CCD图像传感器4输出的图像信号的信号电平，由数字信号处理电路12进行变更。图像传感器控制电路6使用计数器测量从VD的定时开始的时间，若该计数器的值与ST寄存器的设定值一致，则生成快门触发脉冲，使存储在摄像部中的信息电荷排出。例如，在图像信号电平超过了作为合适的曝光电平的目标范围时，通过使ST寄存器的值增加，从而使后一拍摄中的快门触发延迟，以缩短信息电荷的存储时间，相反，在低于目标范围的情况下，通过使ST寄存器的值减少，来提早快门触发，而延长存储时间。由此，反馈控制存储时间，以使其与被摄体的亮度无关，将图像信号电平保持在合适的电平。
模拟信号处理电路8对从CCD图像传感器4输出的图像信号Y0(t)实施相关双重取样(CDS)、自动增益控制(AGC)等处理，并输出波形整形后的图像信号Y1(t)。ADC10一个接一个象素地将该图像信号Y1(t)转换为数字信号后，生成图像数据D(n)。
数字信号处理电路12对图像数据D(n)实施颜色分离、矩阵运算、白平衡调整等处理后，生成亮度数据Y(n)和色差数据U(n)、V(n)。数字信号处理电路12也可进一步处理数据Y(n)、U(n)、V(n)。另外，可将这些所生成的数据输出到显示部或记录部中，用于图像显示，或存储到记录介质中。此外，数字信号处理电路12积分一个画面或一个画面内的任意区域的从CCD图像传感器4输出的图像信号而求出图像信号电平。该图像信号电平如上所述，用于图像传感器控制电路6的自动光圈控制。另外，数字信号处理电路12备有闪烁检测电路20。闪烁检测电路20根据图像信号电平的变动来判断有无闪烁，判断结果如上所述，在图像传感器控制电路6中使用。
作为由图像传感器控制电路6进行的抑制闪烁的摄像动作，例如有在专利文献1中提出的技术。在这里以本摄像装置进行帧速率为15fps的动态图像摄影的情况为例简单说明该专利文献1的无闪烁驱动。50Hz地域中荧光灯以1/100sec的周期闪烁，在60Hz地域中以1/120sec的周期闪烁。荧光灯的发光和摄影定时以彼此的公倍数周期同步。在这里，所谓多个周期τξ(ξ＝1，2，…m)的公倍数周期T，是指对于任意的ξ，为T＝cξτξ的自然数cξ存在的时间长度。即，50Hz地域和60Hz地域中的荧光灯的发光和摄影以作为1/100sec、1/120sec和1/15sec公倍数的1/5sec周期同步，在该同步周期内，任何一个地域中都进行三帧的摄影。
在50Hz地域中在1/5sec期间进行了20周期的发光。由此，若将该20周期中、彼此为同一相位且近似等间隔的定时设为三帧的摄影定时，则在50Hz地域中可以抑制闪烁。例如，作为在50Hz地域的荧光灯发光下拍摄中不产生闪烁的动作模式(50Hz地域动作模式)，图像传感器控制电路6将20周期分割为7周期、7周期、6周期，控制CCD图像传感器4，以便以该周期进行三帧的摄影。
另一方面，在60Hz地域中，设该地域的发光与15fps的摄影周期的公倍数为1/15sec。这意味着若将60Hz地域中各帧的摄影定时设为等间隔周期，则在发光周期一定的相位中进行摄影，由此，可以抑制闪烁。即，作为在60Hz地域的荧光灯发光下的摄影中不产生闪烁的动作模式(60Hz地域动作模式)，图像传感器控制电路6控制CCD图像传感器4，以便在1/5sec的同步周期内等间隔进行三帧的摄影。
接着，说明闪烁检测电路20的主要部分的结构和动作。图2是表示闪烁检测电路20的示意电路结构的框图。图3是说明闪烁检测电路20的动作用的时间图。为了使说明简单，将图2所示的闪烁检测电路20划分为曝光条件决定部22、同步时电平抽出部24、同步时电平判断部26、闪烁判断部28。数字信号处理电路12根据图像传感器控制电路6生成的1V周期的垂直同步信号VD，生成与其同步的时钟CK1，并对其进行分频后，生成时钟CK2。CK2规定自动光圈控制的反馈周期。具体的，在自动光圈控制中，在进行迅速反馈的情况下，如现有技术所述，将反馈周期设为两帧，该情况下，CK2的周期为两帧。另一方面，在作为本发明的特征动作的闪烁检测动作中，将由50Hz地域中的发光周期1/100sec、60Hz地域中的发光周期1/120sec和从帧速率15fps决定的上述同步周期(1/5sec)设为反馈周期。即，在反馈检测动作中，CK2的周期为三帧。
数字信号处理电路12根据从ADC10输出的图像信号数据D(n)，求出各帧的一个画面的图像信号的积分值I，并将其输入到闪烁检测电路20中。该积分值I在曝光决定部22、同步时电平判断部26和闪烁判断部28中使用。
曝光条件决定部22抽出以1帧为周期输入的积分值I中，将规定帧数的值作为图像信号电平EX，并根据该图像信号电平EX求出新的曝光条件。例如，曝光条件决定部22求出在ST寄存器中设定的新的控制值AI，以作为曝光条件，提供给图像传感器控制电路6。使用图3说明该动作的流程。在图3中，“VD”表示垂直同步信号VD的脉冲产生定时，在“F”中，使用与图5、图6相同的记号a1、b1、c1、a2…表示与VD同步定义的帧。另外，表示图像数据D的标记“D(f)”是指该数据在帧f下拍摄到，表示图像信号电平EX的抽出定时的标记“I(f)”是指所抽出的图像信号电平是基于数据D(f)的积分值I(f)，表示控制值AI向数字信号处理电路12输出定时的标记AI(f)是指通过其控制值来更新帧f的曝光条件。
在闪烁检测动作中，将每个同步周期(三帧)的帧、例如帧ai(i＝1、2、3…)的积分值I作为图像信号电平EX抽出。因此，与图像数据D(ai)和D(bi)间的定时中产生的时钟CK1同步生成时钟CK2。曝光条件决定部22通过与该CK2同步并进行对积分值I的抽出动作，从而可以将基于图像数据D(ai)的积分值I(ai)作为图像信号电平EX取出。曝光条件决定部22根据所取得的I(ai)，决定作为定义同步周期后的帧ai+1上的快门触发ST的定时的曝光条件的控制值AI(ai+1)。曝光条件决定部22根据时钟CK1，取0得比时钟CK2晚一帧的定时，并在该定时下将控制值AI(ai+1)输出到数字信号处理电路12中，以便在帧ai+1的前一帧的帧ci的曝光期间终止后，通过数字信号处理电路12来更新控制值。
图3所示的CK2’、EX’和AI’分别表示以两帧为周期进行反馈的通常曝光控制下的时钟CK2、图像信号电平EX的抽出定时和控制值AI的输出定时。
接着，说明同步时电平抽出部24。同步时电平抽出部24取得每个同步周期的图像信号电平EX并输出。同步时电平抽出部24构成为串联连接延迟触发器(Delay Flip Flop：DFF)。例如，这里由4级DFF30(DFF30-1～30-4)构成，各DFF30同步于时钟CK2并向输出端输出输入端的数据。通过串行连接结构，输出到k级输出端的数据成为(k+1)级的输入数据，按CK2的每个周期依次向后级传送数据。向初级的DFF30-1输入积分值I。时钟CK2在闪烁检测动作中，如上所述，周期为三帧，在这里，如图3所示，同步于帧ai的积分值I(ai)的输入定时。由此，DFF30-1连动于CK2，将三帧的积分值I(ai)作为图像信号电平EX依次取入，并分别向DFF30-1～30-4的输出端输出I(ai+3)、I(ai+2)、I(ai+1)、I(ai)。同步时电平抽出部24将平均偏移了三帧的四个定时中的图像信号电平EX输出到同步时电平判断部26内。
同步时电平判断部26是根据每个同步周期的图像信号电平EX的变动幅度判断曝光状态是否稳定的电路，构成为包括变动幅度计算器40和比较器42。将来自同步时电平抽出部24的四个定时内的图像信号电平EX输入到变动幅度计算器40。变动幅度计算器40运算并输出这四个数据中的最大值和最小值之差。比较器42将变动幅度计算器40的输出与基准值LVA进行比较，在每个同步周期的图像信号电平EX的变动幅度比基准值LVA小的情况下，即在判断为处于曝光稳定状态(同步时电平稳定状态)的情况下，输出相当于逻辑电平“H”(High)的电压信号，另一方面，在变动幅度为基准值LVA以上的情况下，输出相当于逻辑电平“L”(Low)的电压信号。基准值LVA可以为固定值，可以构成为可从用户或外部电路设定。
同步时电平抽出部24和同步时电平判断部26可以判断多个周期的同步周期中的图像信号电平的稳定性。可以更多地构成同步时电平抽出部24的DFF30的级数，通过增加其级数，来判断更长期间中的图像信号电平的稳定性。该判断最好在不进行AGC等的图像信号处理系统的增益控制状态下进行。
另一方面，下面所述的闪烁判断部28基本上检测同步周期内的图像信号电平的变动。闪烁判断部28根据其变动判断有无闪烁。闪烁判断部28构成为包括DFF50、减法器52、绝对值计算器54(ABS)、比较器56、多个DFF58、多个AND电路60、OR电路62、AND电路64和DFF66。设置在输入上的DFF50提供积分值I作为输入数据，并连动于时钟CK1来动作。减法器52输入直接输入的积分值I和由DFF50延迟了一帧周期的积分值I，并从其中一个中减去另一个并输出到绝对值运算部54中。绝对值计算器54求出由减法器52得到的差的绝对值并向比较器56输出。比较器56将从绝对值计算器54输入的相邻帧间的图像信号电平的差与基准值LVB进行比较，在差比基准值LVB大的情况下，输出逻辑电平“H”，另一方面，在差为基准值LVB以下的情况下，输出逻辑电平“L”。另外，基准值LVB可以为固定值，也可以构成为可从用户或外部电路设定。
在比较器56的输出侧设置按9级串联连接的DFF58(DFF58-1～58-9)。该DFF58的级数对应于同步时电平抽出部24抽出图像信号电平EX的区间长度，还可根据DFF30的级数变动DFF58的级数。各DFF58连动于时钟CK1而被驱动，将从比较器56输出的“H”或“L”的一个比特的逻辑数据分别平均延迟一帧周期，同时传送到后级。由此，在各DFF58的输出端，在平均偏移了一帧的定时中得到从比较器56输出的数据。具体的，在从DFF30-1～DFF30-4的输出端输出了I(ai+3)、I(ai+2)、I(ai+1)、I(ai)的定时中，分别从DFF58-1～58-9的输出端输出相对于|I(ai+3)-I(ci+2)|，|I(ci+2)-I(bi+2)|，|I(bi+2)-I(ai+2)|，…|I(ci)-I(bi)|，|I(bi)-I(ai)|的比较器56的比较结果。
这样，将9级的各DFF58的输出端上得到的“H”或“L”分配给三个AND电路60(AND电路60-1～60-3)并输入。AND电路60为了判断连续多个同步周期中的图像信号电平的变动情况是否一致，即为了取得一致而设置。从以下所述的结构中可以理解：该AND电路60的数目对应于同步周期中的帧数为3。为了取得一致，在各AND电路60的输入端上连接平均偏移了三级(即平均同步周期的一个周期)的DFF58的输出端。具体的，向AND电路60-1输入DFF58-1、58-4、58-7的输出，即相对于|I(ai+3)-I(ci+2)|，|I(ai+2)-I(ci+1)|，|I(ai+1)-I(ci)|的比较器56的比较结果。同样，向AND电路60-2输入DFF58-2、58-5、58-8的输出，即相对于|I(ci+2)-I(bi+2)|，|I(ci+1)-I(bi+1)|，|I(ci)-I(bi)|的比较器56的比较结果。另外，向AND电路60-3输入DFF58-3、58-6、58-9的输出，即相对于|I(bi+2)-I(ai+2)|，|I(bi+1)-I(ai+1)|，|I(bi)-I(ai)|的比较器56的比较结果。
同步周期由三帧构成，与此对应，相邻帧的差也由三个不同的定时(相位)定义。各AND电路60如上述的具体例所理解的，输入对应于连续三个同步周期中的同一相位上的相邻帧的差的比较结果数据，三个AND电路60判断彼此不同的相位上的一致性。各AND电路60的输出在对应相位上的相邻帧的图像信号电平的变动在三次同步周期中都比基准值LVB大的情况下，为“H”电平，在其中一个同步周期中相邻帧的图像信号电平的变动为基准值LVB以下的情况下，为“L”电平。将这三个AND电路60的输出输入到OR电路62中，OR电路62将逻辑和运算的结果输入到AND电路64。
在同步周期内的其中一个定时中，相邻帧间的图像信号电平的变动大的情况下，有产生闪烁的可能性，在其变动跨过多个同步周期而共同产生的情况下，由偶发的被摄体的变化引起的闪烁的可能性降低。由此，在OR电路62的输出为“H”电平的情况下，认为同步周期中产生由闪烁引起的图像信号电平的变动的可能性变高。
向AND电路64输入OR电路62的输出与同步时电平判断部26的比较器42的输出。AND电路64的输出为DFF66的输入数据，DFF66输出连动于时钟CK3的定时内的输入数据。该DFF66的输出成为由闪烁检测电路20产生的闪烁判断结果，若为“H”电平，则指检测出闪烁产生，另一方面，若为“L”电平，则指没有产生闪烁。即，闪烁检测电路20即使在同步周期内图像信号电平变动，若通过同步时电平抽出部24和同步时电平判断部26没有判断为每个同步周期的图像信号电平EX被维持在规定范围内的曝光稳定状态的情况下，则也不会判断为产生闪烁。这是因为没有达到曝光稳定状态的状态是由被摄体的运动等产生的亮度变化的情况等，这种状态下以同步周期内的图像信号电平变化为基础，判断为闪烁的情况由误检引起的可能性变高。从该观点来看，可以构成闪烁检测电路20，以便与OR电路62的输出独立地输出比较器42的输出，并能提供：在比较器42的输出为“L”的情况下，为“不能判断闪烁”；在比较器42的输出为“H”且OR电路52的输出为“H”的情况下，为“产生闪烁”；在比较器42的输出为“H”且OR电路62的输出为“L”的情况下，为“没有闪烁”的三种判断结果。
另外，时钟CK3用于校正提供AND电路64的两个输入的各电路系统、即同步时电平抽出部24和同步时电平判断部26、从闪烁判断部28的DFF50到OR电路62的电路中的处理时间差。即，这两个系统如上所说明的，以同一帧区间为对象进行运算，在AND电路64中对照这些结果，但是若两系统间存在处理时间差，则输入到AND电路64中的两个系统的判断结果基于不同的帧区间。因此，在向AND电路64输入的两个系统的判断结果为基于同一帧区间之前，通过DFF66和CK3来保留来自闪烁检测电路20的最终判断结果的输出。
在闪烁检测电路20检测出闪烁的情况下，进行切换CCD图像传感器4的驱动的控制。例如，数字信号处理电路12在标识等中保持图像传感器控制电路6目前以50Hz地域动作模式、60Hz地域动作模式的其中之一驱动CCD图像传感器4的状态，在闪烁检测电路20检测出闪烁的情况下，向图像传感器控制电路6提供指示，以使其以与现在的动作模式不同的另一个动作模式驱动CCD图像传感器4。
由闪烁检测电路20进行的判断动作例如可在摄像装置2的起动时自动进行，也可根据用户的操作进行。另外，也可构成为根据判断结果暂时设定的动作模式即使摄像装置2的电源断开也可保持。
在上述构成中，闪烁判断部28求出相邻帧间的图像信号电平的差，并根据其绝对值判断该帧间的图像信号电平的变动。代替该结构，可以构成为求出相邻帧彼此的图像信号电平的比，根据该比是否处于以1为中心的规定范围内，来判断图像信号电平的变动。
在上述构成中，按每个同步周期测量曝光状态，并根据其测量结果，一方面反馈控制曝光条件，另一方面判断该曝光状态是否稳定。并且，仅在为曝光稳定状态的情况下，使闪烁的判断结果有效，以使闪烁检测的可靠性提高。但是，该可靠性的提高效果还存在即使不必然进行同步周期内的曝光控制和曝光稳定状态的判断的双方也可得到的情况。
作为这种情况的一例，可举出将摄像装置向着基本上不变化的被摄体来进行闪烁检测动作的情况。在这种状况下，可以期待适当进行每个同步周期下的曝光控制，每个同步周期中测量的曝光状态容纳在规定范围内，估计为处于稳定状态不是不正当的。由此，也可是将仅进行曝光控制，省略了曝光稳定状态的判断的结构，即，省略了上述同步时电平抽出部24和同步时电平判断部26的闪烁检测装置装载在摄像装置上。另外，在同一状态下，即使不进行曝光控制也可成为曝光稳定状态。由此，即使使曝光控制停止，仅进行曝光稳定状态的判断，也可提高闪烁检测的可靠性。
另外，在上述构成中，曝光稳定状态由同步时电平抽出部24从对每帧测量的积分值I中抽出I(ai+3)、I(ai+2)、I(ai+1)、I(ai)，并根据这些的变动幅度来进行判断。但是，也可构成为通过变动相位进行来自每一帧中测量的积分值I的每个同步周期的图像信号电平EX的抽出，对多个相位判断曝光稳定状态。例如，也可进一步并联设置两个与同步时电平抽出部24和同步时电平判断部26相同的电路。在该一个同步时电平抽出部24中在对CK2延迟了一帧的相位的时钟(周期与CK2相同为三帧)内进行图像信号电平的抽出，在另一个同步时电平抽出部24中，在对CK2延迟了两帧的相位的时钟(周期与CK2同样，为三帧)内进行图像信号电平的抽出。通过这些电路，可以判断基于I(bi+3)、I(bi+2)、I(bi+1)、I(bi)的变动幅度的曝光稳定状态和基于I(ci+3)、I(ci+2)、I(ci+1)、I(ci)的变动幅度的曝光稳定状态。并且，例如，也可构成为仅在所有的相位为曝光稳定状态的情况下，使闪烁判断部28的判断结果有效，或在两个以上的相位中为曝光稳定状态中的情况下，使闪烁判断部28的判断结果有效。
上述结构为了在两种交流电源频率f1、f2(这里，50Hz和60Hz)的地域的任何之一中都可高精度地检测出相对于帧速率fp(这里15fps)的摄像的闪烁，而将同步周期设定为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数(这里，1/5sec)。但是，本发明可以与交流电源频率的种类数无关地使用。例如，作为摄像装置的使用地域若有三种频率f1、f2、f3，则可以将同步频率数设定为1/f1、1/f2、1/f3和1/fp的公倍数。另外，若使用地域限于一种频率n的地域，则也可将周期频率设为1/f1和1/fp的公倍数。

Claims (11)

1.一种闪烁检测装置，其中用于以帧速率fp进行摄影的摄像装置，检测因亮度以周期1/f周期性变化的光源引起的图像的闪烁，其特征在于，具有：
同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；
曝光控制机构，其根据所述同步时图像信号电平，进行将由所述摄像装置进行的摄影维持为规定的曝光状态的曝光控制；和
闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动来判断有无所述闪烁。
2.一种闪烁检测装置，其中用于以帧速率fp进行摄影的摄像装置，检测因亮度以周期1/f1周期性变化的第一光源引起的图像的闪烁和因亮度以周期1/f2周期性变化的第二光源引起的图像闪烁，其特征在于，具有：
同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；
曝光控制机构，其根据所述同步时图像信号电平，进行将由所述摄像装置进行的摄影维持为规定的曝光状态的曝光控制；和
闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动来判断有无所述闪烁。
3.根据权利要求1或2所述的闪烁检测装置，其特征在于，具有同步时电平判断机构，其判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；
所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述有无闪烁的判断结果设为有效。
4.一种闪烁检测装置，其中用于以帧速率fp进行摄影的摄像装置，检测因亮度以周期1/f周期性变化的光源引起的图像的闪烁，其特征在于，具有：
同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；
同步时电平判断机构，其判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；和
闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动来判断有无所述闪烁；
所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述有无闪烁的判断结果设为有效。
5.一种闪烁检测装置，其中用于以帧速率fp进行摄影的摄像装置，检测因亮度以周期1/f1周期性变化的第一光源引起的图像的闪烁和因亮度以周期1/f2周期性变化的第二光源引起的图像闪烁，其特征在于，具有：
同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；
同步时电平判断机构，其判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；和
闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动来判断有无所述闪烁；
所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述有无闪烁的判断结果设为有效。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的闪烁检测装置，其特征在于，所述闪烁判断机构在所述变动程度比规定基准值大的情况下，判断为所述闪烁产生。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的闪烁检测装置，其特征在于，所述闪烁判断机构在规定数目的各连续的所述同步周期中，在所述变动程度比规定基准值大的情况下，判断为所述闪烁产生。
8.一种摄像装置，其中以帧速率fp进行摄影，至少能切换亮度以频率1/f1周期性变化的第一光源下不产生图像闪烁的驱动状态和亮度以频率1/f2周期性变化的第二光源下不产生图像闪烁的驱动状态，其特征在于，具有：
同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；
曝光控制机构，其根据所述同步时图像信号电平，进行将由所述摄像装置进行的摄影维持为规定的曝光状态的曝光控制；
闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动判断有无所述闪烁；和
切换机构，其根据所述闪烁判断机构的判断结果，切换所述驱动状态。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，具有同步时电平判断机构，其判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；
所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述有无闪烁的判断结果设为有效。
10.一种摄像装置，其中以帧速率fp进行摄影，至少能切换亮度以频率1/f1周期性变化的第一光源下不产生图像闪烁的驱动状态和亮度以频率1/f2周期性变化的第二光源下不产生图像闪烁的驱动状态，其特征在于，具有：
同步时电平抽出机构，其根据在作为1/f1、1/f2和1/fp的公倍数的每个同步周期中摄影的所述图像，抽出同步时图像信号电平；
同步时电平判断机构，其判断是否为所述同步时图像信号电平维持在规定范围内的同步时电平稳定状态；
闪烁判断机构，其检测所述图像在所述同步周期内的图像信号电平的变动，并根据该电平变动判断有无所述闪烁；和
切换机构，其根据所述闪烁判断机构的判断结果，切换所述驱动状态；
所述闪烁判断机构在实现了所述同步时电平稳定状态的情况下，将所述闪烁有无的判断结果设为有效。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的摄像装置，其特征在于，所述切换机构在检测出所述闪烁的情况下，将当前的驱动状态切换为不产生所述闪烁的另一驱动状态。
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