JP2001186407A

JP2001186407A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2001186407A
Application number: JP36913799A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Nakano; 憲彦中野; Ryushi Nishimura; 龍志西村; Akihito Nishizawa; 明仁西沢; Junji Kamimura; 順次上村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像装置において、任意の周期のフリッカに対
し精度よくフリッカ除去を行うこと。【解決手段】光電変換手段と、駆動手段と、Ａ／Ｄ変換
手段と、信号処理手段と、検波演算手段と、露光制御演
算手段と、メモリ手段と、ゲイン制御手段と、メモリコ
ントロール手段と、映像信号出力手段から構成される。
露光制御演算手段の演算した画像信号に対し、その演算
結果によるゲインの調整をゲイン制御手段で行うによ
り、任意の周期のフリッカに対し精度よくフリッカ除去
を行うことを可能とする。

Description

【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係り、特
に発光輝度が変動する光源下での撮影に好適な撮像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の撮像装置は、ＣＣＤ(Charge Coup
led Device)等の撮像素子を用いて光電変換を行ない、
これに信号処理を施して所定の画像信号を得るものであ
る。このような撮像装置を用いて、蛍光燈の環境下のよ
うに発光輝度が変動する光源下で撮影した際に、光源の
電源周波数と撮像装置のサンプリング周波数が異なった
場合には、出力画像にフリッカが生じる。例えば電源周
波数が５０ヘルツの場合には蛍光燈の光強度が１００ヘ
ルツの周期で変化し、このような光源下の被写体をサン
プリング周波数が６０フィールドであるＮＴＳＣ方式の
撮像装置で撮影した場合には、出力画像のレベルが３フ
ィールド周期で変化しフリッカを生じる。

【０００３】このようなフリッカを除去する方法は、特
開平4-94272号公報に開示されており、積分時間の異な
る積分手段を設け自動利得制御回路のゲインを制御する
ことによりフリッカを除去しようとしている。

【０００４】図５に従来技術を用いたフリッカの除去制
御の処理タイミングを示す。図５ではサンプリング周期
毎の処理の一部が示されており、撮像素子から出力され
た信号は検波され、フリッカキャンセルの為のゲインが
演算されている。従来技術では、このゲインを用いてフ
リッカの周期に合せた数サンプリング周期後の信号に補
正をかけ、フリッカの除去を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術ではフリッカキャンセルの為のゲインを演算した信号
にではなく、数サンプリング周期後の信号のゲイン制御
に用いている為、精度が悪く、また対応するフリッカの
周期が限定され、精度よくフリッカを除去することが困
難であった。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは任意の周期のフリッカに対
し精度よくフリッカ除去することが可能な撮像装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、光信号を電気信号に変換する複数の画素
の配列を備えた光電変換手段と、該光電変換手段が所定
の時間で露光するように制御する駆動手段と、該光電変
換手段の出力するアナログ画像信号を第１のデジタル画
像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段
の出力する該第１のデジタル画像信号に演算を行い第２
のデジタル画像信号を生成する信号処理手段と、該信号
処理手段の出力する該第２のデジタル画像信号の検波を
行い評価値を演算する検波演算手段と、該検波演算手段
が演算した該評価値を用いて露光制御を行うための制御
量を演算する露光制御演算手段と、該信号処理手段の出
力する該第２のデジタル画像信号を保持するメモリ手段
と、該メモリ手段に保持した該第２のデジタル画像信号
に演算を行いゲインの制御を行うゲイン制御手段と、該
信号処理手段の出力する該第２のデジタル画像信号を該
メモリ手段へ記憶する為の制御と該メモリ手段に保持し
た該信号処理手段の出力する該第２のデジタル画像信号
を該ゲイン制御手段へ出力する為の制御を行うメモリコ
ントロール手段と、該ゲイン制御手段が出力するゲイン
制御された該第２のデジタル画像信号に演算を行い映像
信号を出力する映像信号出力手段とを有する撮像装置に
おいて、上記露光制御演算手段の演算した制御量を用い
て、上記ゲイン制御手段で画像信号のゲインの制御を行
うようにしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を説明する。

【０００９】図１は、本発明の第１実施例に係る撮像装
置のブロック図である。

【００１０】図１において、１は撮像装置で、絞り制御
部１０１と、光電変換部１０２と、駆動部１０３と、第
１のゲイン制御部１０４と、Ａ／Ｄ変換部１０５と、第
２のゲイン制御部１０６と、信号処理部１０７と、検波
演算部１０８と、露光制御演算部１０９と、第１のメモ
リコントロール部１１０と、メモリ部１１１と、第２の
メモリコントロール部１１２と、第３のゲイン制御部１
１３と、映像信号出力部１１４とを具備している。

【００１１】絞り制御部１０１は、露光制御の為に絞り
の制御を行い、絞りを含む。光電変換部１０２は、絞り
制御部１０１の絞りを通った光の情報をＣＣＤやＣＭＯ
Ｓセンサー等の撮像素子を用いて電気信号へと変換す
る。駆動部１０３は駆動パルスを光電変換部１０２に出
力し、所定のタイミングでの信号読み出しや、所定の時
間での露光を行う為の電子シャッター制御を行う。第１
のゲイン制御部１０４は光電変換部１０２から出力され
るアナログ信号のゲインの調整を行う。Ａ／Ｄ変換部１
０５は、第１のゲイン制御部１０４から出力されるアナ
ログ信号を第１のデジタル信号へと変換する。第２のゲ
イン制御部１０６はＡ／Ｄ変換部１０５から出力される
第１のデジタル信号のゲインの調整を行う。

【００１２】信号処理部１０７は、第２のゲイン制御部
１０６より得られる第１のデジタル信号に対しフィルタ
演算、マトリックス演算、ガンマ補正などの信号処理を
行い、第２のデジタルの輝度信号と色差信号を出力す
る。検波演算部１０８では、信号処理部１０７から出力
される第２のデジタル信号に対し検波を行い、露光制御
・フリッカ除去制御に用いる評価値の演算、たとえば輝
度信号の積分演算を行う。また、検波演算部１０８の入
力信号は、信号処理部１０７の出力信号でなく、Ａ／Ｄ
変換部１０５や第２のゲイン制御部１０６の出力信号で
もよい。

【００１３】露光制御演算部１０９では、検波演算部１
０８より得られる評価値を用いて、露光制御・フリッカ
除去制御に用いる制御量の演算を行う。すなわち露光制
御演算部１０９では、第３のゲイン制御部１１３では用
いるフリッカ除去用のゲイン量の演算を行う。また露光
制御演算部１０９では、検波演算部１０８より得られる
評価値を用いて、絞り制御部１０１や駆動部１０３、第
１のゲイン制御部１０４、第２のゲイン制御部１０６の
露光制御の為の制御量の演算を行うことも可能である。
この場合には、評価値に対する演算の時定数や係数を変
え、各部に最適な制御量を演算すればよい。第１のメモ
リコントロール部１１０では、信号処理部１０７から出
力される第２のデジタル信号を、メモリ部１１１への書
き込みを行う。

【００１４】メモリ部１１１は、信号処理部１０７から
出力される第２のデジタル信号を記憶する。第２のメモ
リコントロール部１１２は、メモリ部１１１が記憶する
第２のデジタル信号を第３のゲイン制御部１１３に出力
する。第３のゲイン制御部１１３では、露光制御演算部
１０９より得られる制御量を用いて、第２のメモリコン
トロール部の出力する第２のデジタル信号に対し、ゲイ
ンの調整を行う。上記したゲインの調整は、第２のデジ
タル信号の輝度信号のみに行われてもよいし、輝度信号
と色差信号に対して行われてもよい。また輝度信号Ｙと
色差信号Ｃに対して行われた場合、調整したゲインは各
々で異なっていてもよい。映像信号出力部１１４では、
第３のゲイン制御部１１３より得られるゲイン制御され
た第２のデジタル信号に対し、同期信号、ハ゛ースト信号の
付加や色信号の変調を行い映像信号を出力する。

【００１５】図３に本実施例を用いたフリッカの除去制
御の処理タイミングを示す。図３ではあるサンプリング
周期で露光された信号の処理シーケンスを示している。

【００１６】図３に示すように、光電変換部１０２であ
る撮像素子から出力された信号は、第１のゲイン制御部
１０４・Ａ／Ｄ変換部１０５・第２のゲイン制御部１０
６・信号処理部１０７でゲイン制御・信号処理が行われ
る。信号処理後の信号は、検波演算部１０８・露光制御
演算部１０９で、検波・演算されフリッカキャンセルの
為の制御ゲイン量が演算される。

【００１７】図５に示すように従来の撮像装置の処理シ
ーケンスでは、処理された信号はビデオ信号として出力
され、検波・演算された制御ゲイン量は、数サンプリン
グ周期後の信号に対して、第１のゲイン制御部１０４の
ゲインや光電変換部１０２と駆動部１０３の電子シャタ
ー制御のゲイン、第２のゲイン制御部１０６のゲインと
して、ゲイン制御されていた。

【００１８】本実施例の用いた撮像装置の処理シーケン
スでは、図３に示すように第１のメモリコントロール部
１１０を用いてメモリ部１１１に信号を格納する。次サ
ンプリング周期で第２のメモリコントロール部１１２を
用いてメモリ部１１１から信号を読み出す。

【００１９】読み出す信号を前サンプリング周期で検波
・演算し算出した制御ゲインを用いて、第２のメモリコ
ントロール部１１２が読み出し出力する信号に対し、第
３のゲイン制御部１１３でゲインの調整、すなわちフリ
ッカの除去を行う。上記の信号読み出しは、次サンプリ
ング周期では無く数サンプリング周期後でもかまわな
い。数サンプリング周期後の場合にはゲイン制御の為の
制御量をメモリに記憶し、検波・演算を行った信号に対
し、その演算結果によるゲインの調整を行うようにタイ
ミングを合せてやればよい。

【００２０】上記のように、フリッカキャンセル用の検
波・演算を行った信号に対し、その演算結果によるゲイ
ンの調整を行うことにより精度よくフリッカキャンセル
を行うことができる。このことは、従来のゲイン制御が
メモリに格納する前に行われていたのに対し、メモリに
格納後の信号に対しゲインの制御が行われることにより
実現されている。また本技術は、演算した信号と、演算
結果を用いる信号が同じであるため、従来技術のように
フリッカの周期を考慮する必要がなく、任意の周期のフ
リッカに対応可能である。さらにこの技術は通常の露光
制御にも応用可能であり、検波演算部１０８・露光制御
演算部１０９で検波・演算を行った信号に対し、その演
算結果によるゲインの制御を第３のゲイン制御部で行う
ことにより、安定した出力レベルの映像信号を生成可能
である。

【００２１】また上述した処理シーケンスは、検波演算
部１０８の入力信号に、信号処理部１０７の出力信号で
なく、Ａ／Ｄ変換部１０５や第２のゲイン制御部１０６
の出力信号を用いても同様である。本技術を用いた第２
の実施例として、Ａ／Ｄ変換部１０５の出力信号を検波
演算部１０８の入力信号として用いた場合のブロック図
を図２に示す。

【００２２】かように本実施例によれば、フリッカキャ
ンセル用の検波・演算を行った信号に対し、その演算結
果によるゲインの調整を行うことにより、任意の周期の
フリッカに対し精度よくフリッカ除去することが可能と
なる。

【００２３】第３の実施例を図４を用いて説明する。図
４は露光制御演算部１０９で演算されたフリッカキャン
セルの為の制御量と第３のゲイン制御部１１３でかける
ゲイン量の関係を示している。

【００２４】光源が遮られたり新しく光源が増えた場合
などには、撮影している被写体の輝度レベルが大きく変
化する。このようなフリッカ以外の影響で被写体の輝度
レベルが変動した場合には、被写体が暗くなった場合に
は出力映像を暗く、被写体が明るくなった場合には出力
映像を明るくしたほうが、出力信号が一定であるよりも
撮影映像として良い場合がある。このような場合には、
しきい値のレベル以上のゲインは、弱めのゲインに変換
して画像信号のゲインの制御を行ってやればよい。

【００２５】図４に示すように、第１のしきい値４０１
より露光制御演算部で演算されたフリッカキャンセルの
為の制御量が大きい場合には、４０２に示されるように
第３のゲイン制御部１１３でかけるゲイン量を弱くす
る。マイナス方向のゲインについても同様である。この
ようなしきい値は、外部からデータを設定してもよい
し、過去のフリッカキャンセルに用いたゲインから演算
して求めてもよい。演算で求めた場合には、演算結果を
用いて、小さい場合には、小さめの第２のしきい値４０
３を用いて、４０４に示すような制御量とゲイン量の関
係を用いればよい。大きい場合にも同様である。

【００２６】上記しきい値の演算では、例えば過去に用
いた露光制御演算部１０９で演算されたフリッカキャン
セルの制御量、第３のゲイン制御部１１３でかけるゲイ
ン量、フリッカキャンセルゲインを用いて、長期間のゲ
インの平均（積分演算）や、分布（分散関係）、短期間
の変動量（微分演算）等の演算を行えばよい。また、サ
ンプリング周期毎にしきい値と制御量とゲイン量の関係
を変えてやってもよい。

【００２７】さらに、この時の制御量とゲイン量の関係
はプラス方向とマイナス方向で異なっていてもよい。こ
のようなゲイン変換の制御は、露光制御演算部１０９、
第３のゲイン制御部１１３のどちらで行われてもよい。
このように上記演算、制御を用いることにより、被写体
が暗くなった場合には出力映像を暗く、被写体が明るく
なった場合には出力映像を明るくした撮影が可能であ
る。

【００２８】かように本実施例によれば、しきい値のレ
ベル以上のゲインは弱めのゲインに変換して画像信号の
ゲインの制御を行うことにより、フリッカを除去しなが
ら被写体の輝度レベルの変化に応じた映像信号出力する
が可能となる。さらに、しきい値を可変にすることによ
り、被写体の輝度レベルの変化に応じた好適な撮影が可
能となる。

【００２９】第４の実施例を図６を用いて説明する。第
１の実施例である図１と比べて、ズーム制御部と、パニ
ング検出部と、シーン変化検出部を構成要素に持つ。

【００３０】ズーム制御部６０１は、ズームの制御を行
いズーム制御情報を出力する。パニング検出部６０２で
は、パニングの検出を行いパニング情報を出力する。こ
のようなパニングの検出には、既知の撮像装置の手ぶれ
検出に用いられているジャイロセンサーや、画像の差分
の動きベクトル情報を用いて演算を行えばよい。シーン
変化検出手段６０３では、ズーム制御部６０１から得ら
れるズーム制御情報と、パニング検出部６０２から得ら
れるパニング情報と、検波演算部１０８から得られる輝
度信号の高周波成分の演算から、撮影シーンの変化を検
出する。

【００３１】本実施例では、露光制御演算部の演算する
制御量と第３のゲイン制御部の制御するゲインを用いて
可変なしきい値を演算する際に、シーン変化検出手段６
０３の出力する撮影シーン変化情報を用いてしきい値の
演算補正を行う。例えば、シーン変化があった場合に
は、しきい値を小さくし、さらに４０５に示すようにし
きい値をゲインのリミットに用いることも可能である。

【００３２】かように本実施例によれば、撮影シーンの
変化を用いてしきい値の演算の補正を行うことにより、
撮影シーンに応じた好適な撮影が可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、フリッカ
キャンセル用の検波・演算を行った信号に対し、その演
算結果によるゲインの調整を行うことが可能であるこの
ことにより、任意の周期のフリッカに対し精度よくフリ
ッカ除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る撮像装置のブロック
図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る撮像装置のブロック
図である。

【図３】本発明の第１の実施例を用いたフリッカの除去
制御の処理タイミングチャートである。

【図４】本発明の第３の実施例に係る露光制御演算部で
演算されたフリッカキャンセルの為の制御量と第３のゲ
イン制御部でかけるゲイン量の関係を示す図である。

【図５】従来例を説明するためのフリッカの除去制御の
処理タイミングチャートである。

【図６】本発明の第４実施例に係る撮像装置のブロック
図である。

【符号の説明】

１…撮像装置、１０１…絞り制御部、１０２…光電変換
部、１０３…駆動部、１０４…第１のゲイン制御部、１
０５…Ａ／Ｄ変換部、１０６…第２のゲイン制御部、１
０７…信号処理部、１０８…検波演算部、１０９…露光
制御演算部、１１０…第１のメモリコントロール部、１
１１…メモリ部、１１２…第２のメモリコントロール
部、１１３…第３のゲイン制御部、１１４…映像信号出
力部、４０１…第１のしきい値、４０２…第１のしきい
値を用いた制御量とゲイン量の関係、４０３…第２のし
きい値、４０４…第２のしきい値を用いた制御量とゲイ
ン量の関係、４０５…第２のしきい値をリミットに用い
た制御量とゲイン量の関係、６０１…ズーム制御部、６
０２…パニング検出部、６０３…シーン変化検出部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西沢明仁神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所デジタルメディア開発本部内 (72)発明者上村順次神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所デジタルメディア開発本部内Ｆターム(参考） 5C022 AB03 AB12 AB20 AB51 AC27 AC42 AC69

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号を電気信号に変換する複数の画素の
配列を備えた光電変換手段と、該光電変換手段が所定の
時間で露光するように制御する駆動手段と、該光電変換
手段の出力するアナログ画像信号を第１のデジタル画像
信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段の
出力する該第１のデジタル画像信号に演算を行い第２の
デジタル画像信号を生成する信号処理手段と、該信号処
理手段の出力する該第２のデジタル画像信号の検波を行
い評価値を演算する検波演算手段と、該検波演算手段が
演算した該評価値を用いて露光制御を行うための制御量
を演算する露光制御演算手段と、該信号処理手段の出力
する該第２のデジタル画像信号を保持するメモリ手段
と、該メモリ手段に保持した該第２のデジタル画像信号
に演算を行いゲインの制御を行うゲイン制御手段と、該
信号処理手段の出力する該第２のデジタル画像信号を該
メモリ手段へ記憶する為の制御と該メモリ手段に保持し
た該信号処理手段の出力する該第２のデジタル画像信号
を該ゲイン制御手段へ出力する為の制御を行うメモリコ
ントロール手段と、該ゲイン制御手段が出力するゲイン
制御された該第２のデジタル画像信号に演算を行い、映
像信号を出力する映像信号出力手段と、によって構成さ
れたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】絞りの制御を行い該絞りを含む絞り制御手
段と、該絞りを通った光信号を電気信号に変換する複数
の画素の配列を備えた光電変換手段と、該光電変換手段
が所定の時間で露光するように制御する駆動手段と、該
光電変換手段の出力するアナログ画像信号のゲインを調
整するための第１のゲイン制御手段と、該第１のゲイン
制御手段の出力するアナログ画像信号を第１のデジタル
画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手
段の出力する該第１のデジタル画像信号にゲインの制御
を行うための第２のゲイン制御手段と、該第２のゲイン
制御手段の出力するゲイン制御された該第１のデジタル
画像信号に演算を行い第２のデジタル画像信号を生成す
る信号処理手段と、該信号処理手段の出力する該第２の
デジタル画像信号の検波を行い評価値を演算する検波演
算手段と、該検波演算手段が演算した該評価値を用いて
露光制御を行うための制御量を演算する露光制御演算手
段と、該信号処理手段の出力する該第２のデジタル画像
信号を保持するメモリ手段と、該信号処理手段の出力す
る該第２のデジタル画像信号を該メモリ手段へ記憶する
為の制御を行う第１のメモリコントロール手段と、該メ
モリ手段に保持した該第２のデジタル画像信号に演算を
行いゲインの制御を行う第３のゲイン制御手段と、該メ
モリ手段に保持した該信号処理手段の出力する該第２の
デジタル画像信号を該第３のゲイン制御手段へ出力する
為の制御を行う第２のメモリコントロール手段と、該第
３のゲイン制御手段が出力するゲイン制御された該第２
のデジタル画像信号に演算を行い、映像信号を出力する
映像信号出力手段とを有し、上記露光制御演算手段の演
算した制御量を用いて、上記第３のゲイン制御手段で画
像信号のゲインの制御を行うことを特徴とする撮像装
置。
【請求項３】絞りの制御を行い該絞りを含む絞り制御手
段と、該絞りを通った光信号を電気信号に変換する複数
の画素の配列を備えた光電変換手段と、該光電変換手段
が所定の時間で露光するように制御する駆動手段と、該
光電変換手段の出力するアナログ画像信号のゲインを調
整するための第１のゲイン制御手段と、該第１のゲイン
制御手段の出力するアナログ画像信号を第１のデジタル
画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手
段の出力する該第１のデジタル画像信号にゲインの制御
を行うための第２のゲイン制御手段と、該第２のゲイン
制御手段の出力するゲイン制御された該第１のデジタル
画像信号に演算を行い第２のデジタル画像信号を生成す
る信号処理手段と、該Ａ／Ｄ変換手段の出力する該第１
のデジタル画像信号の検波を行い評価値を演算する検波
演算手段と、該検波演算手段が演算した該評価値を用い
て露光制御を行うための制御量を演算する露光制御演算
手段と、該信号処理手段の出力する該第２のデジタル画
像信号を保持するメモリ手段と、該信号処理手段の出力
する該第２のデジタル画像信号を該メモリ手段へ記憶す
る為の制御を行う第１のメモリコントロール手段と、該
メモリ手段に保持した該第２のデジタル画像信号に演算
を行いゲインの制御を行う第３のゲイン制御手段と、該
メモリ手段に保持した該信号処理手段の出力する該第２
のデジタル画像信号を該第３のゲイン制御手段へ出力す
る為の制御を行う第２のメモリコントロール手段と、該
第３のゲイン制御手段が出力するゲイン制御された該第
２のデジタル画像信号に演算を行い、映像信号を出力す
る映像信号出力手段とを有し、上記露光制御演算手段の
演算した制御量を用いて、上記第３のゲイン制御手段で
画像信号のゲインの制御を行うことを特徴とする撮像装
置。
【請求項４】前記請求項２又は３に記載の撮像装置にお
いて、上記露光制御演算手段の演算した制御量を用い
て、上記第３のゲイン制御手段で画像信号のゲインの制
御を行う際に、しきい値のレベル以上のゲインは、弱め
のゲインに変換して画像信号のゲインの制御を行うこと
を特徴とする撮像装置。
【請求項５】前記請求項４に記載の撮像装置において、
弱めのゲイン変換に用いるしきい値に、上記露光制御演
算手段の演算する制御量と上記第３のゲイン制御手段の
制御するゲインを用いて演算された可変なしきい値を用
いることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】前記請求項５に記載の撮像装置において、
ズームの制御を行いズーム制御情報を出力するズーム制
御手段と、パニングの検出を行いパニングの情報を出力
するパニング検出手段と、該ズーム制御手段から得られ
る該ズーム制御情報と該パニング検出手段から得られる
該パニング検出情報と該検波手段から得られる該評価値
を用いて撮影シーン変化を検出するシーン変化検出手段
とを備え、上記露光制御演算手段の演算する制御量と上
記第３のゲイン制御手段の制御するゲインを用いて可変
なしきい値を演算する際に、上記シーン変化検出手段の
出力する撮影シーン変化情報を用いてしきい値の演算の
補正を行うことを特徴とする撮像装置。