JP2000299815A - 露光制御機能付テレビカメラ装置 - Google Patents

露光制御機能付テレビカメラ装置

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JP2000299815A
JP2000299815A JP11107300A JP10730099A JP2000299815A JP 2000299815 A JP2000299815 A JP 2000299815A JP 11107300 A JP11107300 A JP 11107300A JP 10730099 A JP10730099 A JP 10730099A JP 2000299815 A JP2000299815 A JP 2000299815A
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Takami Hasegawa
孝美 長谷川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】画像計測用テレビカメラで、計測すべき被写体
が多様な光反射率を有する場合、出力映像信号において
適正レベルを得るために、撮像した画像の中心部又は複
数部の映像信号あるいはカメラ外部に受光素子等を配置
して被写体の反射光検出信号により対物レンズの絞りを
制御したり、撮像デバイスの電荷蓄積時間の制御又は映
像利得制御を行って出力映像信号の適正レベルを得てい
るが制御系の応答速度が3フレーム以上の時間を要する
ため高速画像処理が困難であった。 【解決手段】撮像デバイスに近接し、かつ撮像用対物レ
ンズのイメージサークル内に配設された受光素子が一定
方向に走行する被写体を撮像する撮像デバイスの画像の
走査を開始する1フレーム以上前の被写体の位置情報信
号に同期して反射光を受光し、その光電変換出力レベル
により電荷蓄積時間制御回路を制御し撮像デバイスの電
荷蓄積時間を変えることにより感度を制御し高速画像処
理を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、画像計測用テレ
ビカメラに係わり、撮像デバイスの感度を自動制御する
手段を有する露光制御機能付テレビカメラ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】 画像計測用テレビカメラにおいて、計
測すべき被写体が多様な光反射率を有する場合、テレビ
カメラの出力映像信号において適正レベルを得るため
に、撮像した画像の中心部又は複数部の映像信号、又は
公報特開平1−94653号では同一イメージセンサチ
ップ内の撮像に有効な領域以外の場所に連続するフォト
ダイオード列を配置して測光用信号が常時検出され出力
されている。これらの信号により対物レンズの絞り等を
制御したり、あるいは、カメラ外部に受光素子又は測光
装置を配置して被写体の反射光を検出し、その検出信号
により対物レンズの絞りを制御したり、撮像デバイスの
電荷蓄積時間の制御又は映像利得制御を行ってカメラ出
力映像信号の適正レベルを得ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 しかし、撮像デバイ
スの撮像した映像信号、前記測光用信号又はカメラ外部
に受光素子又は測光装置を配置して被写体の反射光を検
出して対物レンズの絞りの制御をしたり、撮像デバイス
の電荷蓄積時間の制御又は映像利得制御をしているの
で、カメラ出力映像信号が適正レベルになるまで、 相当
の時間を必要とした。例えば、1800個/分以上の高
速画像処理を行おうとすると、 1800/60=30(個/秒) となり、1秒間に30個以上の高速処理を行う必要があ
るが、どの方法も制御系の応答速度の問題で3フレーム
以上の時間を要しているため高速画像処理が困難であっ
た。また、特殊な撮像デバイスを製作したり、カメラ外
部に受光素子又は測光装置を配置するため装置が複雑に
なりコストが増大するのみでなく、配置上の制約も生ず
る。本発明は、リアルタイムに適正な映像レベルを得る
感度制御と、受光素子配置上の制約等を排除した低コス
トの露光制御機能付テレビカメラ装置を提供するもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】 本発明者は、上記に鑑
み鋭意研究の結果、次の手段によりこの課題を解決し
た。 (1)テレビカメラ装置において、 一定方向へ走行する
被写体を撮像するための撮像デバイスと、該撮像デバイ
スを駆動制御する駆動回路と、前記撮像デバイスの出力
信号を増幅・制御する信号処理回路と、外部に設置され
た被写体位置センサからの位置情報信号に基づいて被写
体の反射光を光電変換する1又は複数個の受光素子と、
該受光素子の光電変換出力レベルに基いて撮像デバイス
の電荷蓄積時間を制御する電荷蓄積時間制御回路を備え
て構成し、前記受光素子が、前記撮像デバイスの画像の
走査を開始する1フレーム以上前の被写体の位置情報信
号に同期して、同1フレーム以上前の被写体の反射光を
受光し、その光電変換出力レベルにより前記電荷蓄積時
間制御回路を制御し、撮像デバイスの電荷蓄積時間を変
えることにより感度を制御することを特徴とする露光制
御機能付テレビカメラ装置。
【0005】(2)前記受光素子が、テレビカメラの撮
像デバイスに近接して配設され、かつテレビカメラの撮
像用対物レンズのイメージサークル内に配設されてなる
ことを特徴とする(1)項記載の露光制御機能付テレビ
カメラ装置。
【0006】(3)前記受光素子が、テレビカメラの撮
像用対物レンズのイメージサークル内で、かつ前記撮像
用対物レンズの結像面に配設されてなることを特徴とす
る(1)又は(2)項記載の露光制御機能付テレビカメ
ラ装置。
【0007】(4)さらに、特に好ましい態様として、
前記受光素子が、前記撮像デバイスの画像の走査を開始
する1フレーム前の被写体の位置情報信号に同期して、
同1フレーム前の被写体の反射光を受光し、その光電変
換出力レベルにより前記電荷蓄積時間制御回路を制御
し、撮像デバイスの電荷蓄積時間を変えることにより感
度を制御することを特徴とする(1)〜(3)項のいず
れか1項記載の露光制御機能付テレビカメラ装置が提案
される。
【0008】
【発明の実施の形態】 本発明では、撮像デバイス(以
後、CCDと記述)と、該CCDを駆動制御する駆動回
路と、前記CCDの出力信号を増幅・制御するカメラ信
号処理回路と、位置情報信号に基づいて被写体の反射光
を光電変換する受光素子(以後、PDと記述)と、該P
Dの光電変換出力信号によってCCDの電荷蓄積時間を
制御する電荷蓄積時間制御回路を備え、前記PDが、一
定方向に走行する被写体を撮像する前記CCDの画像の
走査を開始する1又は1フレーム以上前の被写体の位置
情報信号に基づいて反射光を受光し、その光電変換出力
信号により前記電荷蓄積時間制御回路を制御し、CCD
の電荷蓄積時間を変えることにより感度を制御し適正映
像レベルを出力する。
【0009】
【実施例】 本発明の露光制御機能付テレビカメラ装置
の実施例の構成と作用について、図に基いて説明する。
図1は本発明の露光制御機能付テレビカメラブロック
図。図2は同撮像デバイスと受光素子の配置模式図。図
3は同タイムチャート図。図4はPD信号レベルとCC
D電荷蓄積時間の関係図である。図1、図2及び図3に
おいて、1はテレビカメラ、2は対物レンズ、3はCC
D,4はカメラ信号処理回路、5は出力端子、6はP
D、7は光電変換出力信号、8は光量測定回路、9はP
D出力信号、10は電荷蓄積時間制御回路、11は位置
情報信号、12は電荷蓄積時間、13はCCD駆動回
路、14はイメージサークル、15はCCD取付面、1
6はベルトコンベア等、17は位置センサである。
【0010】図1及び図2において、テレビカメラ1の
撮像用対物レンズ2のイメージサークル14内で、かつ
CCD取付面15上の結像面に配設されたPD6が、走
行するベルトコンベア等16に近接して設置された位置
センサ17で、CCD3の画像の走査を開始する1フレ
ーム又は1フレーム以上前の時間に相当する被写体位置
Aを検知した位置情報信号11に同期して被写体の反射
光を受光し、その光電変換出力信号7を光量測定回路8
に送出する。この光量測定回路8の温度補正等されたP
D出力信号9のレベルに応じて電荷蓄積時間制御回路1
0が作動し、CCD駆動回路13を介してCCD3の電
荷蓄積時間12と読み出し時間を制御する。CCD3か
ら読み出された映像信号は、カメラ信号処理回路4によ
って信号処理されて、出力端子5から画像処理装置(図
示せず)へ送出される。
【0011】図3において、ベルトコンベア等16に近
接して設置され、ベルトコンベア等16上の被写体に対
してPD6の受光タイミングを与えるための位置センサ
17によって位置情報信号11が生成されると、この位
置情報信号11に同期してPD6が受光レベルIL1〜I
L3を決定し、被写体の反射率に比例して光電変換された
PD出力信号9が電荷蓄積時間制御回路10へ送出され
る。位置センサ17が検出した被写体位置Aの被写体が
カメラ光軸上の被写体位置Bに達したとき、IL1〜IL3
の各信号レベルに対応したCCD3の露光(電荷蓄積)
が開始される。被写体位置Aから被写体位置Bに至るま
での時間は、あらかじめベルトコンベア等16の速度が
分かっているので容易に予測できる。また、被写体位置
Aが被写体位置Bに達するまでの時間は、あらかじめV
D信号の1フレームの時間に相当するようにベルトコン
ベア等16の速度が設定されても良い。CCD3の露光
が完了するとカメラのVD信号リセットが行われる。
【0012】前記PD出力信号9のIL1,IL2,IL3
の各レベルに基づいてCCD3の電荷蓄積時間12のt
,t,tを決定し、CCD駆動回路13を介して
CCD3を駆動する。図4において、CCD3の電荷蓄
積時間12は、PD出力信号9の信号レベルに逆比例の
関係にあり、PD出力信号9レベルが高い(明るい)と
短い時間で、低く(暗い)なるにしたがって長い時間に
なる。この結果、CCD3の電荷蓄積が完了し、蓄積さ
れた電荷を読みだしてカメラ信号処理回路4の出力端子
5に出力された映像信号は、被写体の反射率の大小に拘
わらず一定の信号レベルとなる。電荷蓄積時間12の生
成は、例えば、10000分の1秒から1フレーム分に
相当する60分の1秒まで連続可変速シャッタ機能を有
するCCD3であればよい。また、CCDはエリアセン
サ又はラインセンサを使用してもよい。
【0013】
【発明の効果】 本発明によれば、次のような効果が発
揮される。 1.本願の請求項1の発明によれば、受光素子が、一定
方向に走行する被写体を撮像する撮像デバイスの画像の
走査を開始する1フレーム以上前の被写体の位置情報信
号に同期して、同1フレーム以上前の被写体の反射光を
受光し、その光電変換出力レベルにより電荷蓄積時間制
御回路を制御し、撮像デバイスの電荷蓄積時間を変える
ことにより感度を制御できるので、高速度リアルタイム
で適正レベルの画像処理用映像信号を送出可能である。
【0014】2.本願の請求項2及び3の発明によれ
ば、光電変換素子が、テレビカメラの撮像デバイスに近
接して配設され、かつテレビカメラの撮像用対物レンズ
のイメージサークル内で結像面に配設されているので、
小型でかつ低コストの画像計測用カメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の露光制御機能付テレビカメラブロック
図。
【図2】同撮像デバイスと受光素子の配置模式図。
【図3】同タイムチャート図。
【図4】PD信号レベルとCCD電荷蓄積時間の関係
図。
【符号の説明】
1:テレビカメラ 2:対物レンズ 3:CCD 4:カメラ信号
処理回路 5:出力端子 6:PD 7:光電変換出力信号 8:光量測定回
路 9:PD出力信号 10:電荷蓄積
時間制御回路 11:位置情報信号 12:電荷蓄積
時間 13:CCD駆動回路 14:イメージ
サークル 15:CCD取付面 16:ベルトコ
ンベア等 17:位置センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H002 CC01 DB00 DB06 DB21 DB30 FB21 HA05 HA14 HA21 JA08 JA11 5C022 AA01 AA14 AB03 AB17 AB64 AC42 AC69 5C024 AA01 AA20 CA17 FA01 FA08 FA11

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テレビカメラ装置において、 一定方向へ
    走行する被写体を撮像するための撮像デバイスと、該撮
    像デバイスを駆動制御する駆動回路と、前記撮像デバイ
    スの出力信号を増幅・制御する信号処理回路と、外部に
    設置された被写体位置センサからの位置情報信号に基づ
    いて被写体の反射光を光電変換する1又は複数個の受光
    素子と、該受光素子の光電変換出力レベルに基いて撮像
    デバイスの電荷蓄積時間を制御する電荷蓄積時間制御回
    路を備えて構成し、前記受光素子が、前記撮像デバイス
    の画像の走査を開始する1フレーム以上前の被写体の位
    置情報信号に同期して、同1フレーム以上前の被写体の
    反射光を受光し、その光電変換出力レベルにより前記電
    荷蓄積時間制御回路を制御し、撮像デバイスの電荷蓄積
    時間を変えることにより感度を制御することを特徴とす
    る露光制御機能付テレビカメラ装置。
  2. 【請求項2】 前記受光素子が、テレビカメラの撮像デ
    バイスに近接して配設され、かつテレビカメラの撮像用
    対物レンズのイメージサークル内に配設されてなること
    を特徴とする請求項1記載の露光制御機能付テレビカメ
    ラ装置。
  3. 【請求項3】 前記受光素子が、テレビカメラの撮像用
    対物レンズのイメージサークル内で、かつ前記撮像用対
    物レンズの結像面に配設されてなることを特徴とする請
    求項1又は2記載の露光制御機能付テレビカメラ装置。
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