JP2003134392A - 撮像装置、撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法に
関し、例えばテレビジョンカメラに適用して、確実にフ
リッカを防止することができるようにする。 【解決手段】 本発明は、撮像結果の輝度レベルＤＹを
検出してフィードバック制御によりフリッカを防止する
際に、入射光量の予測値を求め、この予測値を基準にし
て増幅回路６の利得を制御する。また輝度レベルよりフ
リッカ周期による信号成分を抽出し、この信号成分の信
号レベルにより撮像結果の信号レベルを補正する。

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、撮像装
置の制御方法に関し、例えばテレビジョンカメラに適用
することができる。本発明は、撮像結果の輝度レベルを
検出してフィードバック制御によりフリッカを防止する
際に、入射光量の予測値を求め、この予測値を基準にし
て増幅回路の利得を制御することにより、確実にフリッ
カを防止することができるようにする。また輝度レベル
よりフリッカ周期による信号成分を抽出し、この信号成
分の信号レベルにより撮像結果の信号レベルを補正する
ことにより、確実にフリッカを防止することができるよ
うにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビジョンカメラにおいては、
蛍光灯のような点滅する光源の元で撮像すると、撮像結
果にフリッカが観察される場合があり、このようなフリ
ッカを有効に回避する方法が種々に提案されるようにな
されている。

【０００３】すなわち蛍光灯においては、管内放電によ
り発光することにより、図６（Ａ）に示すように、ほぼ
電源電圧の振幅値に応じて発光光量が変化する。これに
よりフィールド周波数が５０〔Ｈｚ〕のビデオカメラに
おいて、蛍光灯の電源周波数が６０〔Ｈｚ〕の場合、連
続するフィールドにおいて、被写体を照明する光量がフ
ィールド毎に変化することになり、これによりフリッカ
が観察されるようになる。

【０００４】この場合に、図６（Ｂ）に示すように、電
子シャッタにより電荷蓄積時間Ｔを極端に短くすると、
連続するフィールドにおいて、被写体を照明する光量の
変化が著しくなり、これにより著しいフリッカが観察さ
れるようになる。なおこの図６及び続く図７における電
子シャッタの説明においては、各フィールドにおいて、
光電変換処理される被写体の照明光量をハッチングによ
り示す。

【０００５】また図７（Ａ）に示すように、フィールド
周波数が６０〔Ｈｚ〕のビデオカメラにおいて、蛍光灯
の電源周波数が５０〔Ｈｚ〕の場合においても、連続す
るフィールドにおいて、被写体を照明する光量がフィー
ルド毎に変化することになり、これによりフリッカが観
察されるようになる。この場合にも、図７（Ｂ）に示す
ように、電子シャッタにより電荷蓄積時間Ｔを極端に短
くすると、連続するフィールドにおいて、被写体を照明
する光量の変化が著しくなり、これにより著しいフリッ
カが観察される。

【０００６】しかしながら電荷蓄積時間を光源の点灯周
期（この場合は１／１００〔秒〕及び１／１２０
〔秒〕）の整数倍の期間に設定すると、各フィールドに
おいては、同一の光量により被写体が照明されることに
より、この場合、何らフリッカを感じることの無い撮像
結果を得ることができる。これにより従来のビデオカメ
ラにおいては、この補正原理に従ったユーザーによる切
り換え操作等により、フリッカを防止するようになされ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来のフリッ
カ防止方法においては、光源に対応した切り換え操作を
実行しなければならない等により、実用上未だ不十分な
問題があった。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、確実にフリッカを防止することができる撮像装置、
撮像装置の制御方法を提案しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１の発明においては、撮像装置に適用して、信
号レベル補正手段による補正量により輝度レベル検出結
果を補正して、撮像素子の入射光量を示す光量検出結果
を生成し、予測されるフリッカの周期分、光量検出結果
を遅延させて遅延光量検出結果を生成し、光量検出結果
と、対応する遅延光量検出結果とにより、続くフィール
ドの、光量検出結果の予測値を生成し、光量検出結果の
予測値に基づいて、輝度レベル検出結果が所定値になる
ように、信号レベル補正手段による補正量を制御する。

【００１０】また請求項３の発明においては、撮像装置
の制御方法に適用して、信号レベル補正手段による補正
量により輝度レベル検出結果を補正して、撮像素子の入
射光量を示す光量検出結果を生成する光量検出処理ステ
ップと、予測されるフリッカの周期分、光量検出結果を
遅延させて遅延光量検出結果を生成する遅延処理ステッ
プと、光量検出結果と、対応する遅延光量検出結果とに
より、続くフィールドの、光量検出結果の予測値を生成
する予測処理のステップと、光量検出結果の予測値に基
づいて、輝度レベル検出結果が所定値になるように、信
号レベル補正手段による補正量を制御する制御処理のス
テップとを有するようにする。

【００１１】また請求項４の発明においては、撮像装置
に適用して、輝度レベル検出結果より、フリッカ周期に
より変化する信号成分を抽出するフリッカ成分抽出手段
と、信号成分の信号レベルを基準にして、出力信号の信
号レベルを補正する信号レベル補正手段とを備えるよう
にする。

【００１２】また請求項９の発明においては、撮像装置
の制御方法に適用して、輝度レベル検出結果より、フリ
ッカ周期により変化する信号成分を抽出するフリッカ成
分抽出処理のステップと、信号成分の信号レベルを基準
にして、出力信号の信号レベルを補正する信号レベル補
正処理のステップとを備えるようにする。

【００１３】請求項１の構成によれば、撮像装置に適用
して、信号レベル補正手段の補正量により輝度レベル検
出結果を補正して、撮像素子の入射光量を示す光量検出
結果を生成し、予測されるフリッカの周期分、光量検出
結果を遅延させて遅延光量検出結果を生成し、光量検出
結果と、対応する遅延光量検出結果とにより、続くフィ
ールドの、光量検出結果の予測値を生成し、光量検出結
果の予測値に基づいて、輝度レベル検出結果が所定値に
なるように、信号レベル補正手段による補正量を制御す
ることにより、例えば露光制御に供する一連の構成を有
効に利用して、フィードバック制御によりフリッカを確
実に防止することができる。

【００１４】これにより請求項３の構成によれば、フリ
ッカを確実に防止することができる撮像装置の制御方法
を提供することができる。

【００１５】また請求項４の構成によれば、撮像装置に
適用して、輝度レベル検出結果より、フリッカ周期によ
り変化する信号成分を抽出するフリッカ成分抽出手段
と、信号成分の信号レベルを基準にして、出力信号の信
号レベルを補正する信号レベル補正手段とを備えること
により、例えばフィードフォワード制御によりフリッカ
を確実に防止することができる。

【００１６】これにより請求項９の構成によれば、フリ
ッカを確実に防止することができる撮像装置の制御方法
を提供することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００１８】（１）第１の実施の形態 （１−１）第１の実施の形態の構成 図１は、本発明の実施の形態に係るテレビジョンカメラ
を示すブロック図である。このテレビジョンカメラ１に
おいて、レンズ２は、入射光Ｌ１を続くＣＣＤ固体撮像
素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）３の撮像面に
集光する。

【００１９】ＣＣＤ固体撮像素子３は、タイミングジェ
ネレータ（ＴＧ）４による駆動信号により動作して、撮
像面に形成されたカラーフィルタに応じた色信号の繰り
返しによる出力信号Ｓ１をフィールド周波数６０〔Ｈ
ｚ〕により出力する。この処理において、ＣＣＤ固体撮
像素子３は、タイミングジェネレータ４より出力される
駆動信号に応じて電荷蓄積時間を可変する。

【００２０】相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Corr
elated Double Sampling）５は、二次元イメージセンサ
３の出力信号Ｓ１を相関二重サンプリングして出力し、
ＡＧＣ回路（Automatic Gain Control）６は、この相関
二重サンプリング回路５の出力信号をマイコン１４によ
り指示される利得Ｇで増幅して出力する。ディジタルシ
グナルプロセッサ７は、このＡＧＣ回路６の出力信号を
受け、所定の信号処理により輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙを生成して出力する。

【００２１】すなわちディジタルシグナルプロセッサ７
において、アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）８
は、ＡＧＣ回路６の出力信号をアナログディジタル変換
処理し、その処理結果による画像データを出力する。続
く色差信号処理回路９は、このアナログディジタル変換
回路８から出力される画像データを演算処理し、色差信
号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに対応する色差データを生成して出力
する。この処理において色差信号処理回路９は、マイコ
ン１４からの指示による増幅率により各色信号を増幅
し、これによりオートホワイトバランス調整の処理を実
行する。続くディジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１
０は、この色差データをディジタルアナログ変換処理す
ることにより、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成して出力
する。

【００２２】輝度信号処理回路１１は、アナログディジ
タル変換回路８から出力される画像データを処理するこ
とにより、輝度信号Ｙに対応する輝度データを生成して
出力する。この処理において、輝度信号処理回路１１
は、ニー処理、ガンマ補正処理、黒レベル設定処理等を
実行する。続くディジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）
１２は、この輝度データをディジタルアナログ変換処理
することにより、輝度信号Ｙを生成して出力する。

【００２３】光学検波部（ＯＰＤ）１３は、ディジタル
シグナルプロセッサ７における処理に係る画像データを
適宜、積分等し、露光制御、オートホワイトバランス調
整、黒レベル設定処理等に必要な各種測定結果を取得
し、この測定結果をマイコン１４に出力する。この処理
において、光学検波部１３は、フィールド単位で輝度デ
ータを積分し、又はフィールド単位で、所定の重み付け
係数により輝度データを重み付けして積分し、これによ
り撮像結果の明るさを示す輝度レベル検出結果ＤＹをマ
イコン１４に出力する。かくするにつき、この実施の形
態では、この測定結果ＤＹを基準にしてフリッカを防止
すると共に、露光制御するようになされている。

【００２４】タイミングジェネレータ４は、このテレビ
ジョンカメラの動作に必要な各種基準信号を生成して出
力する。

【００２５】マイコン１４は、このテレビジョンカメラ
の動作を制御するコントローラであり、ユーザーによる
図示しない操作子の操作により、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）１４Ａにワークエリアを確保して、リード
オンリメモリ（ＲＯＭ）１４Ｂに格納した処理手順を中
央処理ユニットにより実行し、これにより全体の動作を
制御する。

【００２６】この処理において、マイコン１４は、フリ
ッカを予測し、その予測結果に基づいてＡＧＣ回路６の
利得Ｇを制御することにより、フリッカを防止する。す
なわち図２は、フィールドを単位にした時間経過により
テレビジョンカメラ１における各部の動作関連を示す図
表であり、テレビジョンカメラ１においては、レンズ２
の入射光Ｌ１がＣＣＤ固体撮像素子３において１フィー
ルド周期で光電変換処理された後、この光電変換処理結
果が順次ＣＣＤ固体撮像素子３の垂直転送レジスタ、水
平転送レジスタを介してＣＣＤ固体撮像素子３より出力
される。これによりＣＣＤ固体撮像素子３の駆動を開始
した後、矢印ａにより示すように、１フィールド遅延し
てＣＣＤ固体撮像素子３から有効な撮像結果としての出
力信号Ｓ１が出力されることになる。因みに、撮影を開
始した最初の１フィールドについては、暗電流等による
出力信号Ｓ１が出力されることになる。

【００２７】なお図２は、電源周波数５０〔Ｈｚ〕の蛍
光灯下における処理を示すものであり、この場合、フィ
ールド周波数６０〔Ｈｚ〕による撮像においては、被写
体を照明する光量が３フィールド周期で変動する。図２
では、これにより各フィールドにおけるＣＣＤ固体撮像
素子３への入射光Ｌ１の光量を数値化して値１００、８
００、２００により順次示し、またこの光量に設定した
数値との対応により、ＣＣＤ固体撮像素子３の出力信号
Ｓ１の信号レベル、光学検波部１３により検出される輝
度レベル検出結果ＤＹの値を示す。

【００２８】またこのＣＣＤ固体撮像素子３の出力信号
Ｓ１においては、相関二重サンプリング回路５、ＡＧＣ
回路６を順次介してディジタルシグナルプロセッサ７に
入力され、このディジタルシグナルプロセッサ７の光学
検波部１３において、フィールド周期で積分されて輝度
レベル検出結果ＤＹが得られる。これにより正しく被写
体の明るさを示している輝度レベル検出結果ＤＹにおい
ては、矢印ｂにより示すように、さらに１フィールド遅
延することになり、結局、撮像を開始して、２フィール
ド経過すると、正しく被写体の明るさを示している輝度
レベル検出結果ＤＹを検出することができる。

【００２９】従ってマイコン１４においては、撮像を開
始した後、２フィールドの終了時点で、ＡＧＣ回路６の
利得制御の基準となる輝度レベル検出結果ＤＹを取得す
ることができ、これにより撮像を開始した後、矢印ｃに
より示すように、４フィールド目より、ＡＧＣ回路６の
利得Ｇを制御することが可能となる。

【００３０】これらによりマイコン１４においては、撮
像を開始した後、３フィールドの期間においては、ＡＧ
Ｃ回路６の利得を基準値（利得２）に保持する。また３
フィールドを経過した後においては、直前フィールドと
の間の輝度レベル検出結果ＤＹの変化を緩やかに抑圧す
るように（すなわち一定の時定数により制御目標値に収
束するように）、ＡＧＣ回路６の利得を計算し（図３に
おいて、符号ＧＮにより示す）、この計算した利得ＧＮ
（Ｇ）による増幅をＡＧＣ回路６に指示する。

【００３１】さらにマイコン１４においては、ＡＧＣ回
路６の利得で、光学検波部１３による輝度レベル検出結
果ＤＹを集計することにより入射光Ｌ１の光量を求め、
所定フィールド周期で、この計算値を順次循環的にラン
ダムアクセスメモリ１４Ａに記録する。これによりマイ
コン１４は、光学検波部１３より得られる輝度レベル検
出結果ＤＹを増幅回路であるＡＧＣ回路６の補正量によ
り補正して、ＣＣＤ固体撮像素子３の入射光量を示す光
量検出結果を生成し、予測されるフリッカの周期分、こ
の光量検出結果を遅延させて遅延光量検出結果を生成す
るようになされている。なお図２においては、この計算
により求められる入射光Ｌ１の光量を、ＡＧＣ回路６の
利得を基準値に設定した場合の輝度レベル検出結果ＤＹ
により表し、外乱予測値として示すようになされてい
る。

【００３２】このようにして計算される光量検出結果に
おいては、電源周波数６０〔Ｈｚ〕の光源下で撮像する
場合、さらには白色光源等の光源下で撮像する場合、ほ
ぼ一定値に保持される。

【００３３】これに対して電源周波数５０〔Ｈｚ〕の蛍
光灯下で撮像してフリッカが発生している場合、このよ
うにして計算により求められる入射光Ｌ１の光量におい
ては、３フィールド周期で変化することになる。これに
よりマイコン１４は、この光量計算結果の遅延時間が３
フィールドに設定され、記録を開始して３フィールド分
の記録が完了すると、輝度レベル検出結果ＤＹの変化を
徐々に抑圧するようにするＡＧＣ回路６の利得の制御に
代えて、この記録を基準にして続くフィールドについ
て、フリッカを補正可能なＡＧＣ回路６の利得Ｇを設定
する。なおマイコン１４は、このようにＡＧＣ回路６の
利得Ｇの設定を開始した後においても、循環的な入射光
Ｌ１の光量の記録を継続する。

【００３４】すなわちこの図２の場合、撮像を開始して
３フィールド目より、入射光Ｌ１の光量が計算により求
められ、５フィールド目には、入射光Ｌ１の光量の記録
が、フリッカの１周期分について完了する。また何ら被
写体の明るさ自体に変化が無い場合、６フィールド目に
は、３フィールド目と同一の値により入射光Ｌ１の光量
が計算により求められる。また被写体自体の明るさが変
化している場合でも、６フィールド目には、このような
被写体自体の明るさの変化に伴って、フリッカによる光
量の変化が観察されることになる。

【００３５】これによりマイコン１４は、このようにし
て記録した入射光Ｌ１の光量の記録より、続くフィール
ドにおける入射光Ｌ１の光量を予測し、この予測を補う
ようにＡＧＣ回路６の利得Ｇを設定する。具体的に、マ
イコン１４は、直前フィールドによる光量計算結果と、
メモリ１４Ａに記録された対応する１周期前（フリッカ
の１周期である）の遅延光量計算結果との比により、メ
モリ１４Ａに記録された続くフィールドの光量計算結果
を補正し、これにより続くフィールドの入射光量を予測
する。さらにこの予測より、輝度レベル検出結果ＤＹが
所定値となるように（この場合、値８００）、ＡＧＣ回
路６の利得を計算し、この計算した利得によりＡＧＣ回
路６の利得を設定する。これらによりこのテレビジョン
カメラ１では、６フィールドの終了時点で、予測値を得
ることができ、図２において破線により示すように、７
フィールド目以降より、フリッカを確実に防止すること
ができる。

【００３６】かくするにつき被写体自体の明るさが変化
していない場合には、図２に示すように、外乱予測値と
して、光量計算結果が順次計算されてメモリに順次記録
され、またこの記録により外乱予測値として続くフィー
ルドの光量が計算されることになる。これに対して被写
体自体の明るさが変化している場合には、順次循環的に
変化する入射光Ｌ１の光量の移動平均値が、この被写体
の明るさの変化に応じて順次変化し、この変化に対応す
るように外乱予測値も、その移動平均値が変化すること
になる。

【００３７】かくするにつき、このように光量計算結果
を一旦メモリに記録し、この記録により続く入射光量を
予測してＡＧＣ回路６の利得を制御する場合、単に、メ
モリに記録した光量計算結果を予測に利用するまでの期
間の分の遅延時間により、ＡＧＣ回路６の利得を制御し
ていることになる。これによりこのマイコン１４におい
ては、フリッカが発生していない場合でも、ＡＧＣ回路
６の利得を適切に制御できるようになされている。

【００３８】すなわちマイコン１４においては、光学検
波部１３より得られる輝度レベル検出結果ＤＹをフリッ
カの周期により移動平均し、この平均値と制御目標値と
の比較により、図示しない絞り、ＣＣＤ固体撮像素子３
の電荷蓄積時間を制御する。これによりマイコン１４
は、上述したＡＧＣ回路６の利得の制御によりフリッカ
を防止して、光学検波部１３より得られる輝度レベル検
出結果ＤＹが所定値となるように、適切に露光制御でき
るようになされている。

【００３９】マイコン１４は、これらの露光処理、上述
したＡＧＣ回路６の利得の制御において、絞りを最も開
放すると共に、電荷蓄積時間を最も長い時間に設定し
て、光学検波部１３より得られる輝度レベル検出結果Ｄ
Ｙが所定値に満たない場合、すなわち撮像結果において
充分な明るさを確保できない場合、ＡＧＣ回路６の利得
の制御における制御中心の利得を増大させる。かくする
につき、この実施の形態では、上述した基準の利得より
撮像を開始することにより、充分な入射光量が得られて
いる場合、フリッカによる光量の変化に対応するように
ＡＧＣ回路６の利得を制御した場合、この利得の制御中
心においては、基準の利得に維持されるようになされて
いる。

【００４０】これらによりこのテレビジョンカメラ１に
おいて、ＡＧＣ回路６は、ＣＣＤ固体撮像素子３の出力
信号の信号レベルを補正する信号レベル補正手段を構成
するのに対し、ディジタルシグナルプロセッサ７は、こ
の信号レベル補正手段の出力信号を信号処理して、該出
力信号の輝度レベルをフィールド単位で検出して輝度レ
ベル検出結果ＤＹを出力する輝度レベル検出手段を構成
するようになされている。またマイコン１４は、この輝
度レベル検出結果ＤＹに基づいて、信号レベル補正手段
の動作を制御する制御手段を構成し、信号レベル補正手
段による補正量Ｇにより輝度レベル検出結果ＤＹを補正
して、撮像素子３の入射光量を示す光量検出結果を生成
し、予測されるフリッカの周期分、この光量検出結果を
遅延させて遅延光量検出結果を生成し、光量検出結果
と、フリッカ周期の分だけ遅延してなる対応する遅延光
量検出結果とにより、続くフィールドの、光量検出結果
の予測値を生成し、この光量検出結果の予測値に基づい
て、輝度レベル検出結果ＤＹが所定値になるように、信
号レベル補正手段の利得を制御するようになされてい
る。またマイコン１４においては、上述したＡＧＣ回路
６の利得を含めた露光制御の処理を実行するＡＥ部１４
Ｃを構成するようになされている。

【００４１】（１−２）第１の実施の形態の動作 以上の構成において、このテレビジョンカメラ１では、
ＣＣＤ固体撮像素子３の出力信号Ｓ１が相関二重サンプ
リング回路５、ＡＧＣ回路６で順次処理され、ディジタ
ルシグナルプロセッサ７によりニー処理、オートホワイ
トバランス調整処理、ガンマ処理等されて、輝度信号及
び色差信号が生成され、これら輝度信号及び色差信号が
モニタ機構により表示され、さらに外部機器に出力され
る。これによりテレビジョンカメラ１では、所望する被
写体の撮像結果をモニタし、外部機器に出力できるよう
になされている。

【００４２】テレビジョンカメラ１では、このような処
理において、ディジタルシグナルプロセッサ７の光学検
波部１３において、輝度データがフィールド単位で処理
され、撮像結果の明るさを示す輝度レベル検出結果ＤＹ
が検出される。さらにこの輝度レベル検出結果ＤＹをＡ
ＧＣ回路６の利得により補正して、ＣＣＤ固体撮像素子
３の入射光量が計算され、この計算結果が順次メモリ１
４Ａに記録されて予測されるフリッカ周期の分だけ遅延
される。テレビジョンカメラ１では、このようにして遅
延して得られる光量検出結果と、計算より得られる対応
する現在の光量検出結果との比較により、続くフィール
ドの光量について予測値が得られ、この予測値により、
光学検波部１３で検出される輝度レベル検出結果が一定
値となるように、ＡＧＣ回路６の利得が制御される。

【００４３】これによりテレビジョンカメラ１では、フ
ィードバック制御によりＡＧＣ回路６の利得を制御し
て、電荷蓄積時間を特定の時間に設定する等の煩雑な操
作を実行することなく、フリッカを防止することができ
る。またこのように予測値によりＡＧＣ回路６の利得を
制御することにより、何らフリッカが発生していない場
合でも、さらにはフリッカが発生しなくなった場合で
も、適切にＡＧＣ回路６の利得を制御することができ
る。またこのような予測値により実際にフリッカが発生
しているか否か判断することもでき、これによりこのフ
リッカの有無の検出結果を種々の制御等に役立てること
ができる。なおこのようなフリッカの有無の検出結果に
おいては、この実施の形態によるＡＧＣ回路６の利得の
制御と、従来のＡＧＣ回路の利得の制御とで動作を切り
換える場合等に利用することができる。

【００４４】テレビジョンカメラ１では、撮像を開始し
て、このような光量検出結果が得られるまでの間は、Ａ
ＧＣ回路６の利得が基準値に設定され、さらに光量検出
結果が得られて、予測されるフリッカ周期の分だけ光量
検出結果の遅延が完了するまでの間、光量検出結果の基
準である輝度レベル検出結果ＤＹの変化を緩やかに抑圧
するようにＡＧＣ回路６の利得が制御され、その後、予
測によりフリッカを防止するようにＡＧＣ回路６の利得
が制御される。これによりテレビジョンカメラ１では、
ユーザーに違和感を感じさせること無く、予測によりフ
リッカを防止するようになされている。

【００４５】テレビジョンカメラ１では、このようにし
てＡＧＣ回路６の利得の制御によりフリッカを防止する
ようにして、光学検波部１３で検出される輝度レベル検
出結果ＤＹが所定値となるように、絞り、ＣＣＤ固体撮
像素子３の電荷蓄積時間が制御されて露光制御の処理が
実行される。これによりテレビジョンカメラ１では、露
光制御に利用する輝度レベル検出結果ＤＹを有効に利用
して、フリッカを防止するようになされている。

【００４６】（１−３）第１の実施の形態の効果 以上の構成によれば、撮像結果の輝度レベルを検出して
フィードバック制御によりフリッカを防止する際に、入
射光量の予測値を求め、この予測値を基準にして増幅回
路の利得を制御することにより、確実にフリッカを防止
することができる。

【００４７】またこの輝度レベルの検出結果が露光制御
用の測定結果であることにより、露光制御用の構成を有
効に利用してフリッカを防止することができ、その分、
簡易な構成によりフリッカを防止することができる。

【００４８】（２）第２の実施の形態 図３は、本発明の第２の実施の形態に係るテレビジョン
カメラを示すブロック図である。このテレビジョンカメ
ラ２１において、第１の実施の形態に係るテレビジョン
カメラ１と同一の構成は、対応する符号を付して示し、
重複した説明は省略する。

【００４９】このテレビジョンカメラ２１において、デ
ィジタルシグナルプロセッサ２７は、輝度信号処理回路
１１から出力される輝度データを増幅回路２８により増
幅して出力する。ここでこの増幅回路２８は、図４に示
す特性により、マイコン２４から出力される制御データ
ＤＣに応じて利得を可変するようになされている。

【００５０】マイコン２４は、光学検波部１３から出力
される輝度レベル検出結果ＤＹをフリッカの周期により
移動平均し、この平均値と制御目標値との比較により、
図示しない絞り、ＣＣＤ固体撮像素子３の電荷蓄積時間
を制御し、これにより露光制御する。またこのように露
光制御して、撮像結果において充分な明るさを確保でき
ない場合、ＡＧＣ回路６の利得を増大させる。

【００５１】さらにマイコン２４は、光学検波部１３か
ら出力される連続する輝度レベル検出結果ＤＹを演算処
理することにより、フィルタ回路を構成し、輝度レベル
検出結果ＤＹよりフリッカ周期による信号成分を抽出す
る。さらにマイコン２４は、この信号成分の信号レベル
を基準にして、増幅回路２８の利得を制御し、これによ
りフリッカによる輝度レベルの変化を補正する。

【００５２】これによりこのテレビジョンカメラ２１で
は、フィードフォア制御により、撮像結果の信号レベル
を補正してフリッカを防止するようになされている。こ
のようなフィードフォア制御においては、上述した第１
の実施の形態のように予測値を求めなくても、確実にフ
リッカを防止することができ、その分、マイコン１４に
おける処理を簡略化することができる。また光学検波部
１３から出力される輝度レベル検出結果ＤＹを基準にし
て、フリッカの有無を判断することができ、この判断結
果を種々の制御に役立てることができる。

【００５３】図３に示す構成によれば、撮像結果の輝度
レベルからフリッカ周期による信号成分を抽出し、この
信号成分の信号レベルを基準にして増幅回路の利得を制
御することにより、第１の実施の形態と同様の効果を得
ることができる。

【００５４】（３）第３の実施の形態 図５は、本発明の第３の実施の形態に係るテレビジョン
カメラを示すブロック図である。このテレビジョンカメ
ラ３１において、第２の実施の形態に係るテレビジョン
カメラ１と同一の構成は、対応する符号を付して示し、
重複した説明は省略する。

【００５５】このテレビジョンカメラ３１において、デ
ィジタルシグナルプロセッサ３７は、色差信号処理回路
９より出力される輝度データの信号レベルを増幅回路３
８により補正して出力する。ここで増幅回路３８は、マ
イコン３４により指示される増幅率によりそれぞれ色差
データを増幅して出力するようになされている。これに
よりディジタルシグナルプロセッサ３７は、マイコン３
４の指示により撮像結果の色相を補正し、フリッカによ
る色相の脈動を防止するようになされている。

【００５６】すなわち蛍光灯においては、近年、管内に
特性の異なる複数種類の蛍光体を塗布することにより、
白色光に近いスペクトラムを確保できるようになされた
ものが提供されている。このような蛍光灯による発光ス
ペクトラムを詳細に観察すると、電源電圧の立ち上がり
周期又は立ち下がり周期の間で、スペクトラムが変化す
る欠点があり、これにより蛍光灯によるフリッカによ
り、撮像結果の色相が順次循環的に変化することが判っ
た。このような撮像結果における色相の変化は、フリッ
カによる輝度レベルの変化を防止すると目立つようにな
る。この実施の形態では、これによりフリッカによる輝
度レベルの脈動に加えて、色相の脈動を防止する。

【００５７】すなわちマイコン３４は、第２の実施の形
態について上述したマイコン２４と同一に、光学検波部
１３から出力される輝度レベル検出結果ＤＹを処理し、
増幅回路２８の利得、絞り、ＣＣＤ固体撮像素子３の電
荷蓄積時間、ＡＧＣ回路６の利得を制御する。これによ
りマイコン３４は、輝度信号の信号レベルを補正してフ
リッカによる輝度レベルの脈動を防止し、また露光制御
するようになされている。

【００５８】さらにマイコン２４は、光学検波部１３か
ら出力されるオートホワイトバランス調整用の信号レベ
ル検出結果を輝度レベル検出結果ＤＹと同様に処理し、
フリッカ周期による信号成分を抽出し、さらには移動平
均による平均値を検出する。なおここでこのオートホワ
イトバランス調整用の信号レベル検出結果においては、
各色信号をフィールド単位で積分して生成される。マイ
コン２４は、この平均値を従来のオートホワイトバラン
ス調整における処理と同様に処理して、各色信号を増幅
する増幅回路の利得を求め、この利得により各色信号の
信号レベルを補正するように、ディジタルシグナルプロ
セッサ３７の動作を制御する。これによりマイコン２４
は、オートホワイトバランス調整するようになされてい
る。

【００５９】さらにマイコン２４は、フリッカ周期によ
る信号成分を基準にして、この信号レベルの脈動を抑圧
するように、色差データについて補正値を計算し、この
補正値に対応する利得により各色差データを補正するよ
うに、増幅回路３８の利得を制御する。

【００６０】これによりこの実施の形態では、フリッカ
による輝度レベルの脈動に加えて、色相の脈動を防止す
るようになされ、さらに一段と撮像結果の画質を向上す
るようになされている。

【００６１】またこの色相の脈動を防止する処理におい
ても、オートホワイトバランス調整用の検出結果を有効
に利用することにより、簡易な構成で画質を向上できる
ようになされている。

【００６２】（４）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、それぞれ露光制御用
及びオートホワイトバランス調整用に適用される測定結
果を有効に利用してフリッカを防止する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、露光制御用及びオート
ホワイトバランス調整用の測定結果とは別に、フリッカ
を防止用に、別途、撮像結果より輝度レベル、色信号レ
ベルを検出するようにしてもよい。なおこの場合に、色
相の脈動を防止する構成においては、色差信号の脈動を
検出して補正することが考えられる。

【００６３】また上述の第３の実施の形態においては、
第２の実施の形態に係る構成に加えて、フィートフォワ
ード制御により、フリッカによる色相の脈動を防止する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、第１の
実施の形態に係る構成に、フリッカによる色相の脈動を
防止する構成を適用するようにしてもよい。

【００６４】また上述の実施の形態においては、それぞ
れＡＧＣ回路の利得の制御、輝度信号を増幅する増幅回
路の利得の制御により、フリッカによる輝度レベルの脈
動を防止する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、例えばＣＣＤ固体撮像素子の出力信号を増幅する
増幅回路を別途配置する場合、アナログディジタル変換
回路、ディジタルアナログ変換回路における基準信号の
制御により等化的に撮像結果の信号レベルを補正する場
合等、種々の信号レベル補正手段の構成を広く適用する
ことができる。

【００６５】また上述の第３の実施の形態においては、
色差信号の信号レベルの補正により、フリッカによる輝
度レベル、色相の脈動を防止する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、例えばオートホワイトバラ
ンス調整用の増幅回路の利得の制御により色相を補正す
る場合、さらには別途、補正回路を設けて色相を補正す
る場合等、種々の色相補正方法を広く適用することがで
きる。

【００６６】また上述の実施の形態においては、本発明
をテレビジョンカメラに適用する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、カメラ一体型ビデオテープ
レコーダ等の録画機能を有してなる撮像装置、携帯電話
等の通信機能を有してなる撮像装置、パーソナルコンピ
ュータに組み込まれた撮像装置等に広く適用することが
できる。

【００６７】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、撮像結果
の輝度レベルを検出してフィードバック制御によりフリ
ッカを防止する際に、入射光量の予測値を求め、この予
測値を基準にして増幅回路の利得を制御することによ
り、又は輝度レベルよりフリッカ周期による信号成分を
抽出し、この信号成分の信号レベルにより撮像結果の信
号レベルを補正することにより、確実にフリッカを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るテレビジョン
カメラを示すブロック図である。

【図２】図１のテレビジョンカメラの動作の説明に供す
る図表である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るテレビジョン
カメラを示すブロック図である。

【図４】図３のテレビジョンカメラにおける増幅回路の
特性を示す特性曲線図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係るテレビジョン
カメラを示すブロック図である。

【図６】電源周波数６０〔Ｈｚ〕における撮像の説明に
供するタイムチャートである。

【図７】電源周波数５０〔Ｈｚ〕における撮像の説明に
供するタイムチャートである。

【符号の説明】

１、２１、３１……テレビジョンカメラ、３……ＣＣＤ
固体撮像素子、７、２７、３７……ディジタルシグナル
プロセッサ、９……色差信号処理回路、１１……輝度信
号処理回路、１３……光学検出回路、１４、２４、３４
……マイコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C021 PA71 PA76 PA85 PA86 PA92 RB01 XA04 YA07 5C022 AB03 AB20 AB51 AC42 AC69 5C065 AA01 BB02 BB21 DD01 GG15 GG18

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像結果を出力する撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号の信号レベルを補正する信号レ
   ベル補正手段と、 前記信号レベル補正手段の出力信号を信号処理して、該
   出力信号の輝度レベルをフィールド単位で検出して輝度
   レベル検出結果を出力する輝度レベル検出手段と、 前記輝度レベル検出結果に基づいて、前記信号レベル補
   正手段の動作を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、 前記信号レベル補正手段による補正量により前記輝度レ
   ベル検出結果を補正して、前記撮像素子の入射光量を示
   す光量検出結果を生成し、 予測されるフリッカの周期分、前記光量検出結果を遅延
   させて遅延光量検出結果を生成し、 前記光量検出結果と、対応する前記遅延光量検出結果と
   により、続くフィールドの、前記光量検出結果の予測値
   を生成し、 前記光量検出結果の予測値に基づいて、前記輝度レベル
   検出結果が所定値になるように、前記信号レベル補正手
   段による補正量を制御することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】前記輝度レベル検出結果に基づいて、露光
   制御する露光制御手段を有することを特徴とする請求項
   １に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】撮像結果を出力する撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号の信号レベルを補正する信号レ
   ベル補正手段と、 前記信号レベル補正手段の出力信号を信号処理して、該
   出力信号の輝度レベルをフィールド単位で検出して輝度
   レベル検出結果を出力する輝度レベル検出手段とを備え
   る撮像装置の制御方法であって、 前記信号レベル補正手段による補正量により前記輝度レ
   ベル検出結果を補正して、前記撮像素子の入射光量を示
   す光量検出結果を生成する光量検出処理ステップと、 予測されるフリッカの周期分、前記光量検出結果を遅延
   させて遅延光量検出結果を生成する遅延処理ステップ
   と、 前記光量検出結果と、対応する前記遅延光量検出結果と
   により、続くフィールドの、前記光量検出結果の予測値
   を生成する予測処理のステップと、 前記光量検出結果の予測値に基づいて、前記輝度レベル
   検出結果が所定値になるように、前記信号レベル補正手
   段による補正量を制御する制御処理のステップとを有す
   ることを特徴とする撮像装置の制御方法。
4. 【請求項４】撮像結果を出力する撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号を信号処理して、前記出力信号
   の輝度レベルをフィールド単位で検出して輝度レベル検
   出結果を出力する輝度レベル検出手段と、 前記輝度レベル検出結果より、フリッカ周期により変化
   する信号成分を抽出するフリッカ成分抽出手段と、 前記信号成分の信号レベルを基準にして、前記出力信号
   の信号レベルを補正する信号レベル補正手段とを備える
   ことを特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】前記撮像素子の出力信号を信号処理して輝
   度信号を生成する信号処理手段を有し、 前記信号補正手段は、 前記輝度信号を増幅する増幅回路と、 前記信号成分の信号レベルを基準にして、前記増幅回路
   の利得を制御する制御手段とであることを特徴とする請
   求項４に記載の撮像装置。
6. 【請求項６】前記輝度レベル検出結果に基づいて、露光
   制御する露光制御手段を有することを特徴とする請求項
   ４に記載の撮像装置。
7. 【請求項７】前記撮像素子の出力信号より得られる各色
   信号をフィールド単位で検出して色信号検出結果を出力
   する色信号検出手段と、 前記色信号検出結果より、フリッカ周期により変化する
   色信号成分を抽出するフリッカ成分抽出手段と、 前記色信号成分の信号レベルを基準にして、前記出力信
   号の色相を補正する色相補正手段とを有することを特徴
   とする請求項４に記載の撮像装置。
8. 【請求項８】前記色信号検出結果に基づいて、ホワイト
   バランス調整するホワイトバランス調整手段を有するこ
   とを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 【請求項９】撮像結果を出力する撮像素子と、 前記撮像素子の出力信号を信号処理して、前記出力信号
   の輝度レベルをフィールド単位で検出して輝度レベル検
   出結果を出力する輝度レベル検出手段とを備える撮像装
   置の制御方法であって、 前記輝度レベル検出結果より、フリッカ周期により変化
   する信号成分を抽出するフリッカ成分抽出処理のステッ
   プと、 前記信号成分の信号レベルを基準にして、前記出力信号
   の信号レベルを補正する信号レベル補正処理のステップ
   とを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。