JP2005064973A - 撮影環境判定方法および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置の大型化や高コスト化を来たすことなく、かつ撮像装置の垂直同期周波数と蛍光灯駆動電源周波数との組み合わせの如何にかかわらず、蛍光灯照明下であるか否かを判断できるようにする。
【解決手段】ＣＭＯＳ撮像装置などのＸＹアドレス走査型の撮像装置の場合、撮影環境判定時には、遠隔操作用の赤外受光部３１において、ＩＲフィルタ３２を受光素子３３の前方から外して、蛍光灯照明光を受光素子３３で検出し、ＢＢＦ３８で蛍光灯の輝度変化の周波数成分のみを抽出し、撮影環境判定部２２で、その抽出された成分のＡ／Ｄ変換値Ｓｄから、蛍光灯照明下であるか否かを判断し、蛍光灯照明下と判断した場合には、蛍光灯駆動電源周波数を判別する。ＣＣＤ撮像装置の場合には、ＩＲフィルタ３２を受光素子３３の前方に配置したまま、受光素子３３の出力信号Ｓａから遠隔操作の赤外信号Ｓｉｒによる周波数成分を除去する。
【選択図】図９

Description

この発明は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子、またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像素子などのＸＹアドレス走査型の撮像素子を用いた撮像装置によって被写体を撮影するときの環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断する方法、および、この撮影環境判定方法を実行する撮像装置に関する。

デジタルビデオカメラとしては、ＮＴＳＣ方式のものとＰＡＬ方式のものがある。さらに、最近のデジタルビデオカメラは、ＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式の両方に対応したものがほとんどであり、工場から出荷する際に、出荷仕向けによって電気的にＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式のいずれかに設定される。また、デジタルスチルカメラなどでは、フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のものがある。

これらの撮像装置によって被写体を撮影する場合、特に動画を撮影する場合、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かは、蛍光灯フリッカが発生するか否かなどの点で、したがって蛍光灯フリッカに対する対策を必要とするか否かなどの点で、重要である。

家庭用交流電源によって直接点灯される蛍光灯の照明下で、撮像装置によって被写体を撮影すると、蛍光灯の輝度変化（光量変化）の周波数（電源周波数の２倍）と撮像装置の垂直同期周波数（撮像周波数）との違いによって、撮影出力の映像信号に時間的な明暗の変化、いわゆる蛍光灯フリッカを生じる。

家庭用交流電源の周波数は、日本の一部地域および世界の一部の国または地域では５０Ｈｚとされ、日本のその他の地域および世界のその他の国または地域では６０Ｈｚとされている。

以下に、ＣＣＤ撮像装置およびＸＹアドレス走査型の撮像装置につき、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、およびフレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式の場合における、蛍光灯フリッカの態様を示す。

ＮＴＳＣ方式のＣＣＤ撮像装置によって、電源周波数が５０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図１８に示すように、１フィールドが１／６０秒（垂直同期周波数が６０Ｈｚ）であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１００秒となるので、蛍光灯の輝度変化に対して各フィールドの露光タイミングがずれ、各画素の露光量がフィールドごとに（フィールド間で）変化する。

そのため、露光時間が１／６０秒であるときには、期間ａ１，ａ２，ａ３では、同じ露光時間でも露光量が異なり、露光時間が１／６０秒より短いとき（ただし、後述のように１／１００秒ではないとき）には、期間ｂ１，ｂ２，ｂ３では、同じ露光時間でも露光量が異なる。

この場合、蛍光灯の輝度変化に対する露光タイミングは、３フィールド（１／２０秒）ごとに元のタイミングに戻るため、フリッカによる明暗変化は、３フィールドごとの繰り返しとなる。すなわち、各フィールドの輝度比（フリッカの見え方）は、露光期間によって変わるが、フリッカの周期は変わらない。

さらに、蛍光灯は、白色光を発光するために、通常、複数の蛍光体、例えば、赤、緑、青の蛍光体が用いられている。しかし、これら蛍光体は、それぞれが固有の残光特性を有し、輝度変化の周期中に存在する放電停止から次の放電開始までの期間は、それぞれの残光特性で減衰発光する。そのため、この期間では、始めは白色であった光が、次第に色相を変えながら減衰することになるので、上記のように露光タイミングがずれると、明暗変化だけでなく、色相変化を生じる。また、蛍光灯は、特定の波長に強いピークが存在するという特有の分光特性を持っているため、色によって信号の変動成分が異なる。

そして、このような色相変化、および色ごとの変動成分の差によって、いわゆる色フリッカが発生する。

ただし、この場合、露光時間を、１フィールド（１／６０秒）を超えない範囲内で、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１００秒の整数倍に設定すれば、すなわち図１８の最下段に示すように１／１００秒に設定すれば、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、フリッカを生じない。

以上の、ＣＣＤ撮像装置についての、垂直同期周波数が６０Ｈｚ、電源周波数が５０Ｈｚの場合を、図１９の第１段目に示す。

ＮＴＳＣ方式のＣＣＤ撮像装置によって、電源周波数が６０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、１フィールド（１／６０秒）が、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１２０秒の整数倍となるので、露光時間が１／６０秒の通常シャッタ時にも、露光時間が１／６０秒より短い高速シャッタ時にも、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、フリッカを生じない。

この、ＣＣＤ撮像装置についての、垂直同期周波数が６０Ｈｚ、電源周波数が６０Ｈｚの場合を、図１９の第２段目に示す。

ＰＡＬ方式のＣＣＤ撮像装置によって、電源周波数が６０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図では省略するが、１フィールドが１／５０秒（垂直同期周波数が５０Ｈｚ）であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１２０秒となるので、蛍光灯の輝度変化に対して各フィールドの露光タイミングがずれ、各画素の露光量がフィールドごとに変化する。

この場合、蛍光灯の輝度変化に対する露光タイミングは、５フィールド（１／１０秒）ごとに元のタイミングに戻り、フリッカによる明暗変化は、５フィールドごとの繰り返しとなる。

ただし、この場合、露光時間を、１フィールド（１／５０秒）を超えない範囲内で、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１２０秒の整数倍に設定すれば、すなわち１／１２０秒または１／６０秒に設定すれば、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、フリッカを生じない。

以上の、ＣＣＤ撮像装置についての、垂直同期周波数が５０Ｈｚ、電源周波数が６０Ｈｚの場合を、図１９の第４段目に示す。

ＰＡＬ方式のＣＣＤ撮像装置によって、電源周波数が５０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、１フィールド（１／５０秒）が、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１００秒の整数倍となるので、露光時間が１／５０秒の通常シャッタ時にも、露光時間が１／５０秒より短い高速シャッタ時にも、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、フリッカを生じない。

この、ＣＣＤ撮像装置についての、垂直同期周波数が５０Ｈｚ、電源周波数が５０Ｈｚの場合を、図１９の第３段目に示す。

フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のＣＣＤ撮像装置によって、電源周波数が５０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図では省略するが、１フレームが１／３０秒（垂直同期周波数が３０Ｈｚ）であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１００秒となるので、蛍光灯の輝度変化に対して各フレームの露光タイミングがずれ、各画素の露光量がフレームごとに（フレーム間で）変化する。

この場合、蛍光灯の輝度変化に対する露光タイミングは、３フレーム（１／１０秒）ごとに元のタイミングに戻り、フリッカによる明暗変化は、３フレームごとの繰り返しとなる。

ただし、この場合、露光時間を、１フレーム（１／３０秒）を超えない範囲内で、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１００秒の整数倍に設定すれば、すなわち１／１００秒、１／５０秒、または３／１００秒に設定すれば、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、フリッカを生じない。

以上の、ＣＣＤ撮像装置についての、垂直同期周波数が３０Ｈｚ、電源周波数が５０Ｈｚの場合を、図１９の第５段目に示す。

フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のＣＣＤ撮像装置によって、電源周波数が６０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、１フレーム（１／３０秒）が、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１２０秒の整数倍となるので、露光時間が１／３０秒の通常シャッタ時にも、露光時間が１／３０秒より短い高速シャッタ時にも、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、フリッカを生じない。

この、ＣＣＤ撮像装置についての、垂直同期周波数が３０Ｈｚ、電源周波数が６０Ｈｚの場合を、図１９の第６段目に示す。

上述したように電子シャッタ速度をフリッカが発生しないシャッタ速度に設定する代わりに、蛍光灯照明下で被写体を撮影した場合に撮像素子から得られる映像信号に生じるフリッカを低減する方法も考えられている。

ＣＣＤ撮像装置のように１画面内の全ての画素が同一の露光タイミングで露光される撮像装置の場合には、フリッカによる明暗変化および色変化がフィールド間（プログレッシブ方式の場合にはフレーム間）でのみ現れるため、フリッカを低減することは比較的容易である。

例えば、図１８の場合、露光時間が１／１００秒でなければ、フリッカは３フィールドの繰り返し周期となるので、各フィールドの映像信号の平均値が一定となるように３フィールド前の映像信号から現在の輝度および色の変化を予測し、その予測結果に応じて各フィールドの映像信号のゲインを調整することによって、フリッカを実用上問題のないレベルまで抑圧することができる。

一方、ＣＭＯＳ撮像素子などのＸＹアドレス走査型の撮像素子では、画素ごとの露光タイミングが画面水平方向において読み出しクロック（画素クロック）の１周期分ずつ順次ずれ、全ての画素で露光タイミングが異なるため、ＣＣＤ撮像装置の場合とは蛍光灯フリッカの態様が異なる。

図２０に、ＮＴＳＣ方式のＣＭＯＳ撮像装置によって、電源周波数が５０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合を示す。

上記のように画面水平方向でも各画素の露光タイミングが順次ずれるが、蛍光灯の輝度変化の周期に比べて１水平周期は十分短いので、同一ライン上の画素は露光タイミングが同時であると仮定し、画面垂直方向における各ラインの露光タイミングを示す。実際上、このように仮定しても問題はない。

図２０に示すように、ＣＭＯＳ撮像装置では、ラインごとに露光タイミングが異なり（Ｆ０は、あるフィールドでの、その様子を示す）、各ラインで露光量に差を生じるため、フリッカによる明暗変化および色変化が、フィールド間だけでなくフィールド内でも生じ、画面上では縞模様（縞自体の方向は水平方向、縞の変化の方向は垂直方向）として現れる。

図２１に、被写体が均一なパターンの場合の、この面内フリッカの様子を示す。縞模様の１周期（１波長）が１／１００秒であるので、１画面中には１．６６６周期分の縞模様が発生することになり、１フィールド当たりの読み出しライン数をＭとすると、縞模様の１周期は読み出しライン数ではＬ＝Ｍ＊６０／１００に相当する。なお、明細書および図面では、アスタリスク（＊）を乗算の記号として用いる。

図２２に示すように、この縞模様は、３フィールド（３画面）で５周期（５波長）分となり、連続的に見ると垂直方向に流れるように見える。

図２１および図２２には、フリッカによる明暗変化のみを示すが、実際には上述した色変化も加わり、画質が著しく劣化する。特に色フリッカは、シャッタ速度が速くなる（露光時間が短くなる）と顕著になるとともに、ＣＭＯＳ撮像装置では、その影響が画面内に現れるため、画質劣化がより目立つようになる。

以上のように、ＮＴＳＣ方式のＣＭＯＳ撮像装置によって、電源周波数が５０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図２３（Ａ）の左側にも示すように、１フィールドが１／６０秒（垂直同期周波数が６０Ｈｚ）であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１００秒となるので、露光時間が１／６０秒の通常シャッタ時にも、露光時間が１／６０秒より短い高速シャッタ時にも、図２３（Ａ）の右側に示すように、３フィールド（３画面）を繰り返し周期とする時間軸上で連続性を持った（連続的に見ると垂直方向に流れるように見える）フリッカを生じる。

ただし、この場合、露光時間を、１フィールド（１／６０秒）を超えない範囲内で、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１００秒の整数倍に設定すれば、すなわち１／１００秒に設定すれば、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じない。

以上の、ＣＭＯＳ撮像装置についての、垂直同期周波数が６０Ｈｚ、電源周波数が５０Ｈｚの場合を、図２５の第１段目に示す。

ＮＴＳＣ方式のＣＭＯＳ撮像装置によって、電源周波数が６０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図２３（Ｂ）の左側に示すように、１フィールドが１／６０秒であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１２０秒となるので、露光時間が１／６０秒の通常シャッタ時には、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じないが、露光時間が１／６０秒より短い高速シャッタ時には、図２３（Ｂ）の右側に示すように、各フィールド（各画面）でフリッカの縞模様が同一となる１フィールド（１画面）で完結するフリッカを生じる。

そして、このように各画面でフリッカの縞模様が同一となる１画面で完結するフリッカを生じる場合には、撮像素子からの映像信号中の絵柄成分とフリッカ成分を区別することができなくなる。

ただし、高速シャッタとする場合でも、露光時間を、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１２０秒に設定すれば、露光時間が１／６０秒の通常シャッタ時と同様に、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じない。

以上の、ＣＭＯＳ撮像装置についての、垂直同期周波数が６０Ｈｚ、電源周波数が６０Ｈｚの場合を、図２５の第２段目に示す。

ＰＡＬ方式のＣＭＯＳ撮像装置によって、電源周波数が６０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図２４（Ａ）の左側に示すように、１フィールドが１／５０秒（垂直同期周波数が５０Ｈｚ）であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１２０秒となるので、露光時間が１／５０秒の通常シャッタ時にも、露光時間が１／５０秒より短い高速シャッタ時にも、図２４（Ａ）の右側に示すように、５フィールド（５画面）を繰り返し周期とする時間軸上で連続性を持った（連続的に見ると垂直方向に流れるように見える）フリッカを生じる。

ただし、この場合、露光時間を、１フィールド（１／５０秒）を超えない範囲内で、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１２０秒の整数倍に設定すれば、すなわち１／１２０秒または１／６０秒に設定すれば、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じない。

以上の、ＣＭＯＳ撮像装置についての、垂直同期周波数が５０Ｈｚ、電源周波数が６０Ｈｚの場合を、図２５の第４段目に示す。

ＰＡＬ方式のＣＭＯＳ撮像装置によって、電源周波数が５０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図２４（Ｂ）の左側に示すように、１フィールドが１／５０秒であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１００秒となるので、露光時間が１／５０秒の通常シャッタ時には、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じないが、露光時間が１／５０秒より短い高速シャッタ時には、図２４（Ｂ）の右側に示すように、各フィールド（各画面）でフリッカの縞模様が同一となる１フィールド（１画面）で完結するフリッカを生じる。

ただし、高速シャッタとする場合でも、露光時間を、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１００秒に設定すれば、露光時間が１／５０秒の通常シャッタ時と同様に、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じない。

以上の、ＣＭＯＳ撮像装置についての、垂直同期周波数が５０Ｈｚ、電源周波数が５０Ｈｚの場合を、図２５の第３段目に示す。

フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のＣＭＯＳ撮像装置によって、電源周波数が５０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図では省略するが、１フレームが１／３０秒（垂直同期周波数が３０Ｈｚ）であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１００秒となるので、露光時間が１／３０秒の通常シャッタ時にも、露光時間が１／３０秒より短い高速シャッタ時にも、３フレーム（３画面）を繰り返し周期とする時間軸上で連続性を持った（連続的に見ると垂直方向に流れるように見える）フリッカを生じる。

ただし、この場合、露光時間を、１フレーム（１／３０秒）を超えない範囲内で、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１００秒の整数倍に設定すれば、すなわち１／１００秒、１／５０秒または３／１００秒に設定すれば、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じない。

以上の、ＣＭＯＳ撮像装置についての、垂直同期周波数が３０Ｈｚ、電源周波数が５０Ｈｚの場合を、図２５の第５段目に示す。

フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のＣＭＯＳ撮像装置によって、電源周波数が６０Ｈｚの地域において、蛍光灯照明下で被写体を撮影する場合には、図では省略するが、１フレームが１／３０秒であるのに対して、蛍光灯の輝度変化の周期が１／１２０秒となるので、露光時間が１／３０秒の通常シャッタ時には、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じないが、露光時間が１／３０秒より短い高速シャッタ時には、各フレーム（各画面）でフリッカの縞模様が同一となる１フレーム（１画面）で完結するフリッカを生じる。

ただし、高速シャッタとする場合でも、露光時間を、蛍光灯の輝度変化の周期である１／１２０秒の整数倍に設定すれば、すなわち１／１２０秒、１／６０秒または１／４０秒に設定すれば、露光時間が１／３０秒の通常シャッタ時と同様に、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、面内フリッカを含むフリッカを生じない。

以上の、ＣＭＯＳ撮像装置についての、垂直同期周波数が３０Ｈｚ、電源周波数が６０Ｈｚの場合を、図２５の第６段目に示す。

ＣＭＯＳ撮像装置についても、電子シャッタ速度をフリッカが発生しないシャッタ速度に設定する代わりに、蛍光灯照明下で被写体を撮影した場合に撮像素子から得られる映像信号に生じるフリッカを低減する方法が考えられている。

具体的に、図２２、図２３（Ａ）右側または図２４（Ａ）右側に示したような、複数垂直周期（複数画面）を繰り返し周期とする時間軸上で連続性を持ったフリッカを生じる場合には、フリッカの連続性を利用して、撮影出力の映像信号中のフリッカ成分を推定し、その推定結果のフリッカ成分に応じて映像信号のゲインを調整し、または推定結果のフリッカ成分を映像信号から減算するなど、推定結果に応じて撮影出力の映像信号を補正することによって、撮影出力の映像信号中のフリッカ成分を低減することができる。

なお、動画と静止画の両方を撮影できるデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラによって静止画を撮影する場合には、ＣＭＯＳ撮像装置などのＸＹアドレス走査型の撮像装置でも、１画面内の全ての画素の露光タイミング（露光開始および露光終了のタイミング）を同一にすることができるので、蛍光灯フリッカの発生を回避することができる。この場合、撮像素子からの映像信号の読み出しは、動画を撮影する場合のような読み出し速度の制約がないので、機械的なシャッタを閉じて遮光した状態で、ゆっくり行うことができる。

上述したように、ＣＣＤ撮像装置の場合にも、ＣＭＯＳ撮像装置などのＸＹアドレス走査型の撮像装置の場合にも、撮影出力の映像信号にフリッカを生じない電子シャッタ速度に設定し、または映像信号に生じたフリッカを低減するには、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断する必要がある。

また、ＷＢ（ホワイトバランス）調整やＡＥ（自動露光）調整などの調整も、蛍光灯照明下と非蛍光灯照明下では、それぞれに最適なように制御することが好ましく、そのためには、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断する必要がある。

この撮影環境判定方法として、特許文献１（特開昭６３−３０８４８４号公報）には、撮像素子からの映像信号の輝度レベルのフィールド間での変動成分を測定し、その変動成分のレベルによって蛍光灯照明下であるか否かを判断する方法が示されている。

また、特許文献２（特開平７−３３６５８６号公報）には、特別に用意した測光センサによって外光を直接測定し、その測定結果の出力信号中に変動成分が存在するか否かによって蛍光灯照明下であるか否かを判断し、さらに変動成分が存在することにより蛍光灯照明下と判断した場合には、変動成分の周波数を検出することによって蛍光体駆動電源周波数を検出する方法が示されている。

上に挙げた先行技術文献は、以下の通りである。
特開昭６３−３０８４８４号公報 特開平７−３３６５８６号公報

特許文献１に記載された方法は、撮影出力の映像信号から撮影環境を判断し、別途測光センサを必要としないので、撮像装置の小型化および低コスト化を実現することができる。

しかしながら、この特許文献１に記載された方法では、図２３（Ｂ）右側または図２４（Ｂ）右側に示したような、各画面でフリッカの縞模様が同一となる１画面で完結するフリッカを生じる場合には、撮影出力の映像信号中の絵柄成分とフリッカ成分を区別することができず、映像信号の輝度レベルのフィールド間での変動成分が検出されないため、蛍光灯照明下と判断することができない。

これに対して、特許文献２に記載された方法は、測光センサによって外光を直接測定するので、図２３（Ｂ）右側または図２４（Ｂ）右側に示したようなフリッカを生じる場合を含めて、蛍光灯照明下か否かを判断することができ、電源周波数も検出することができる。

しかしながら、この特許文献２に記載された方法は、別途測光センサを必要とし、しかも測光センサと撮像装置本体との間の接続や通信を考慮しなければならないので、撮像装置が大型化し、高コスト化する問題があり、小型化や低コスト化が要求される撮像装置には適さない。

そこで、この発明は、撮像装置の大型化や高コスト化を来たすことなく、かつ撮像装置の垂直同期周波数と蛍光灯駆動電源周波数との組み合わせの如何にかかわらず、蛍光灯照明下であるか否かを正確かつ確実に判断することができ、しかも必要に応じて電源周波数も検出することができるようにしたものである。

この発明の撮影環境判定方法は、撮像装置の制御手段が、当該撮像装置に設けられた遠隔操作用の赤外受光部内の受光素子の出力信号レベルから、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断するものである。

一般に、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置には、赤外線を利用した遠隔操作機能、いわゆるリモコン機能が備えられ、撮像装置本体には、赤外発信器（赤外送信機）からの赤外遠隔操作信号を受信する赤外受光部が設けられる。

この点に着目して、この発明の撮影環境判定方法では、撮像装置のＣＰＵなどの制御手段が、赤外受光部内の受光素子の出力信号レベルから、蛍光灯照明下か否かを判断するものである。

したがって、この発明の撮影環境判定方法によれば、撮像装置の垂直同期周波数と蛍光灯駆動電源周波数との組み合わせの如何にかかわらず、蛍光灯照明下であるか否かを正確かつ確実に判断することができ、必要に応じて電源周波数も検出することができる。しかも、そのために別途、特別の測光センサを必要としないので、撮像装置の大型化や高コスト化を来たさない。

以上のように、この発明によれば、撮像装置の大型化や高コスト化を来たすことなく、かつ撮像装置の垂直同期周波数と蛍光灯駆動電源周波数との組み合わせの如何にかかわらず、蛍光灯照明下であるか否かを正確かつ確実に判断することができ、しかも必要に応じて電源周波数も検出することができる。

〔ＣＣＤ撮像装置の場合の実施形態：図１〜図８〕
（システム構成）
図１は、この発明のＣＣＤ撮像装置の一例を示す。

この例のＣＣＤ撮像装置では、被写体からの光が、撮像光学系１１を介してＣＣＤ撮像素子１２ａに入射して、ＣＣＤ撮像素子１２ａで光電変換され、ＣＣＤ撮像素子１２ａから、ＲＧＢ（赤、緑、青）各色の原色信号または補色系の色信号からなるアナログ映像信号が得られる。

このＣＣＤ撮像素子１２ａからのアナログ映像信号は、ＩＣ（集積回路）として構成されたアナログ信号処理部１３において、色信号ごとに、サンプルホールドされ、ＡＧＣ（自動利得制御）によってゲインが制御され、Ａ／Ｄ変換によってデジタル信号に変換される。

このアナログ信号処理部１３からのデジタル映像信号は、ＩＣとして構成されたデジタル信号処理部１４において、クランプ、ゲイン調整、ＷＢ調整、ガンマ補正（階調変換）などの処理が実行されて、最終的に、デジタル信号処理部１４から、輝度信号Ｙおよび赤、青の色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが出力される。

システムコントローラ２１は、マイクロコンピュータなどによって構成され、カメラ各部を制御する。

具体的に、システムコントローラ２１から、ＩＣとして構成されたレンズ駆動用ドライバ１５に、レンズ駆動制御信号が供給され、レンズ駆動用ドライバ１５によって、撮像光学系１１のレンズやアイリスが駆動される。

また、システムコントローラ２１からタイミングジェネレータ１６に、タイミング制御信号が供給され、タイミングジェネレータ１６からＣＣＤ撮像素子１２ａに、各種タイミング信号が供給されて、ＣＣＤ撮像素子１２ａが駆動される。

さらに、デジタル信号処理部１４からシステムコントローラ２１に、映像信号の検波信号が取り込まれ、システムコントローラ２１からのＡＧＣ信号によって、アナログ信号処理部１３において、上記のように各色信号のゲインが制御されるとともに、システムコントローラ２１によって、デジタル信号処理部１４における信号処理が制御される。

また、システムコントローラ２１には、手ぶれセンサ１７が接続され、これから得られる手ぶれ情報が、手ぶれ補正に利用される。

また、システムコントローラ２１には、マイクロコンピュータなどによって構成されたヒューマンインタフェース２６を介して、ユーザインタフェース２７を構成する操作部２８および表示部２９が接続され、操作部２８での設定操作や選択操作などが、システムコントローラ２１によって検出されるとともに、カメラの設定状態や制御状態などが、システムコントローラ２１によって表示部２９に表示される。

さらに、システムコントローラ２１は、機能的に撮影環境判定部２２およびＡＥ制御部２３を備え、後述のように、その撮影環境判定部２２で撮影環境が判定され、ＡＥ制御部２３でＣＣＤ撮像素子１２ａの電子シャッタ速度（露光時間）が設定される。

なお、出荷時にＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式のいずれかに選択的に設定される場合には、その設定状態が、設定フラグとしてシステムコントローラ２１内に保持され、撮影環境判定部２２による撮影環境の判定およびＡＥ制御部２３によるシャッタ速度の設定に供される。

さらに、この例のＣＣＤ撮像装置は、遠隔操作用の赤外発信器４０を備え、撮像装置本体には、その赤外発信器４０からの赤外信号Ｓｉｒを受信する赤外受光部３１が設けられる。

赤外受光部３１は、この例では、赤外透過フィルタであるＩＲ（ｉｎｆｒａｒｅｄ）フィルタ３２、このＩＲフィルタ３２を透過した光を検出する、フォトトランジスタなどの受光素子３３、および、この受光素子３３の出力信号Ｓａを波形整形する、ＩＣとして構成された整形回路３４によって構成される。

その整形回路３４の出力信号Ｓｂが、操作信号としてヒューマンインタフェース２６に送出される。ヒューマンインタフェース２６では、その操作信号Ｓｂから赤外発信器４０での操作内容が解析され、その解析結果がシステムコントローラ２１に送出されて、システムコントローラ２１は、赤外発信器４０での操作内容に応じた制御を実行する。

さらに、この例では、受光素子３３の出力信号Ｓａが、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３７に供給され、ＬＰＦ３７の出力信号Ｓｃが、Ａ／Ｄ変換器３９でデジタルデータに変換され、その変換値Ｓｄが、撮影環境判定部２２に取り込まれる。

（赤外信号による遠隔操作）
遠隔操作の赤外通信では、撮影開始、撮影停止、ズーミングなどの操作内容に応じたデータコードが、あらかじめ定められ、赤外発信器４０では、図２に示すように赤外領域内の波長λｏを中心波長とする分光特性を有する赤外発光素子から、操作内容に応じたデータコードに相当する発光パターンで、赤外光が出力される。

赤外受光部３１内のＩＲフィルタ３２は、図３の曲線２ａで示すように波長λｏ近傍の波長域のみを透過させる分光特性、または曲線２ｂで示すように波長λｏ近傍の波長域およびこれより長波長の波長域を透過させる分光特性の光学フィルタとされ、可視領域の光は、ほとんどＩＲフィルタ３２を透過しない。

具体的に、遠隔操作時、赤外発信器４０からは、図６の上段に示すように、一般に赤外通信に用いられる数１０ｋＨｚ程度の搬送波を、操作内容に応じたデータコードで変調した赤外信号Ｓｉｒが発信される。赤外発光ＯＮに対応するコード“１”の時間、および赤外発光ＯＦＦに対応するコード“０”の時間は、それぞれ数ｍ秒程度である。

この赤外信号Ｓｉｒは、上述した分光特性のＩＲフィルタ３２を透過して受光素子３３で検出され、受光素子３３の出力信号Ｓａとして、図６の中段に示すように、外乱などの影響によって鈍った波形の信号が得られる。さらに、この受光素子３３の出力信号Ｓａが、整形回路３４で波形整形されて、整形回路３４の出力信号Ｓｂとして、図６の下段に示すように、操作内容に応じたデータコードを示す二値信号が得られる。

この整形回路３４の出力信号Ｓｂが、ヒューマンインタフェース２６において、あらかじめ定められているデータコードとの間でマッチングされることによって、出力信号Ｓｂのコード内容が特定され、赤外発信器４０での操作内容が認識されて、上述したようにシステムコントローラ２１によって操作内容に応じた制御が実行される。

（撮影環境の判定）
太陽光や白熱光などの非蛍光灯照明光は、図４の曲線３ａまたは３ｂで示すように、スペクトルが可視領域より長波長の赤外領域にまで分布するのに対して、蛍光灯照明光は、図５の曲線４で示すように、スペクトルが可視領域にのみ分布する。

したがって、非蛍光灯照明下では、その照明光の一部が、ＩＲフィルタ３２を透過して受光素子３３で検出され、受光素子３３の出力信号Ｓａが閾値レベル以上となるのに対して、蛍光灯照明下では、その照明光が、ほとんどＩＲフィルタ３２を透過せず、受光素子３３の出力信号Ｓａが閾値レベルより小さくなる。したがって、受光素子３３の出力信号Ｓａのレベルを検出することによって、蛍光灯照明下であるか否かを判断することができる。

しかし、蛍光灯照明下でも、赤外発信器４０による遠隔操作時には、上述したように赤外信号ＳｉｒがＩＲフィルタ３２を透過して、受光素子３３の出力信号Ｓａが閾値レベル以上となる。

そこで、この例では、遠隔操作時の誤判断を防止するために、受光素子３３の出力信号Ｓａが、遠隔操作の赤外信号Ｓｉｒによる上述した数１０ｋＨｚ前後の周波数成分を除去するＬＰＦ３７に供給され、上述したように、このＬＰＦ３７の出力信号ＳｃのＡ／Ｄ変換値Ｓｄが、撮影環境判定部２２に取り込まれる。ＬＰＦ３７は、具体的に、図７に示すように、数１００Ｈｚ以下の周波数成分のみを抽出する特性とされる。

したがって、蛍光灯照明下では、赤外発信器４０による遠隔操作時にも、ＬＰＦ３７の出力信号Ｓｃが閾値レベルより小さくなり、Ａ／Ｄ変換値Ｓｄが閾値Ｓｔｈより小さくなるとともに、非蛍光灯照明下では、ＬＰＦ３７の出力信号Ｓｃが閾値レベル以上となり、Ａ／Ｄ変換値Ｓｄが閾値Ｓｔｈ以上となる。

そして、撮影環境判定部２２は、撮像装置の電源がオンにされたときや、被写体情報（被写体の明るさや色温度）が大きく変化して、撮影環境が変化した可能性があるときには、以下のような撮影環境判定処理ルーチンに従って、蛍光灯照明下であるか否かを判断し、ＣＣＤ撮像素子１２ａの電子シャッタ速度を設定する。

図８に、出荷時にＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式のいずれかに選択的に設定されるＣＣＤ撮像装置の場合の、撮影環境判定処理ルーチンを示す。

この例の撮影環境判定処理ルーチン５０では、まずステップ５１で、Ａ／Ｄ変換値Ｓｄを取得して、撮影環境判定部２２内のＲＡＭに書き込み、次にステップ５２で、そのＡ／Ｄ変換値Ｓｄが上記の閾値Ｓｔｈより小さいか否かを判断する。

なお、閾値Ｓｔｈは、撮像装置の出荷前に、各種照明下で実験的に被写体を撮影した結果に基づいて決定して、撮影環境判定部２２内のＥＥＰＲＯＭなどのメモリに書き込み、ステップ５２での判断時、そのメモリから読み出されるようにする。

そして、Ａ／Ｄ変換値Ｓｄが閾値Ｓｔｈより小さい場合には、蛍光灯照明下と判断して、ステップ５２からステップ５３に進んで、シャッタ制限フラグを１に設定し、さらにステップ５４に進んで、上述した設定フラグから、撮像装置の設定された映像方式（垂直同期周波数ｆｖ）がＮＴＳＣ方式（ｆｖ＝６０Ｈｚ）であるかＰＡＬ方式（ｆｖ＝５０Ｈｚ）であるかを判断する。

そして、ＮＴＳＣ方式が設定されているときには、ステップ５４からステップ５５に進んで、シャッタ速度（露光時間）を１／１００秒に設定する。

蛍光灯駆動電源周波数をｆｐとすると、ＣＣＤ撮像装置で、ｆｖ＝６０Ｈｚの場合、図１９の第１段目および第２段目に示したように、シャッタ速度を１／１００秒に設定すれば、ｆｐ＝５０Ｈｚのときにも、ｆｐ＝６０Ｈｚのときにも、フリッカを生じない。

すなわち、ステップ５５で、電源周波数ｆｐの如何にかかわらず（電源周波数ｆｐを判別することなく）、シャッタ速度を１／１００秒に設定することによって、フリッカが発生しなくなる。

ＰＡＬ方式が設定されているときには、ステップ５４からステップ５６に進んで、シャッタ速度を１／１２０秒または１／６０秒に設定する。

ＣＣＤ撮像装置で、ｆｖ＝５０Ｈｚの場合、図１９の第３段目および第４段目に示したように、シャッタ速度を１／１２０秒または１／６０秒に設定すれば、ｆｐ＝５０Ｈｚのときにも、ｆｐ＝６０Ｈｚのときにも、フリッカを生じない。

すなわち、ステップ５６で、電源周波数ｆｐの如何にかかわらず（電源周波数ｆｐを判別することなく）、シャッタ速度を１／１２０秒または１／６０秒に設定することによって、フリッカが発生しなくなる。

一方、ステップ５２でＡ／Ｄ変換値Ｓｄが閾値Ｓｔｈ以上であると判断した場合には、非蛍光灯照明下と判断して、ステップ５７に進んで、シャッタ制限フラグを０に設定し、撮影環境判定処理を終了する。

非蛍光灯照明下では、フリッカを生じないので、露光時間は、垂直周期（ＮＴＳＣ方式では１／６０秒、ＰＡＬ方式では１／５０秒）を超えない範囲内で任意に設定することができる。

ＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式のいずれかに最初から固定的に決定されているＣＣＤ撮像装置の場合には、ステップ５２で蛍光灯照明下と判断し、ステップ５３でシャッタ制限フラグを１に設定したとき、ステップ５４の判断をすることなく、その決定されている映像方式（垂直同期周波数ｆｖ）に応じたシャッタ速度に設定するように撮影環境判定処理ルーチンを構成すればよい。

また、フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のＣＣＤ撮像装置の場合には、蛍光灯照明下と判断されたとき、シャッタ速度が１／１００秒、１／５０秒または３／１００秒に設定されるように構成すればよい。

フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のＣＣＤ撮像装置の場合、図１９の第５段目および第６段目に示したように、シャッタ速度を１／１００秒、１／５０秒または３／１００秒に設定すれば、ｆｐ＝５０Ｈｚのときにも、ｆｐ＝６０Ｈｚのときにも、フリッカを生じない。

すなわち、蛍光灯照明下と判断したときには、電源周波数ｆｐの如何にかかわらず（電源周波数ｆｐを判別することなく）、シャッタ速度を１／１００秒、１／５０秒または３／１００秒に設定することによって、フリッカが発生しなくなる。

図１８および図１９から明らかなように、ＣＣＤ撮像装置の場合には、Ｎを正の整数とすると、ｆｖ＝６０ＨｚのＮＴＳＣ方式、ｆｖ＝５０ＨｚのＰＡＬ方式、およびｆｖ＝３０Ｈｚのプログレッシブ方式を含めて、一般に、１２０／ｆｖが整数のときには、露光時間が垂直周期（１／ｆｖ秒）を超えない範囲内で、シャッタ速度をＮ／１００秒に設定し、１００／ｆｖが整数のときには、露光時間が垂直周期（１／ｆｖ秒）を超えない範囲内で、シャッタ速度をＮ／１２０秒に設定すれば、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、フリッカを生じない。

撮影環境判定後は、ＡＥ制御部２３が、上記のシャッタ制限フラグを参照して、撮影時のシャッタ速度を設定する。この場合、蛍光灯照明下と判断されている場合でも、フリッカを生じるシャッタ速度に設定してもよい。ただし、その場合には、デジタル信号処理部１４でフリッカ低減処理が実行されるように撮像装置を構成する。

具体的に、ｆｖ＝６０ＨｚのＮＴＳＣ方式の場合には、例えば、シャッタ速度を１／６０秒にする。これによって、ｆｐ＝５０Ｈｚのときには、図１８および図１９の第１段目に示したように、撮影出力の映像信号中に３フィールドを繰り返し周期とするフリッカ成分を生じるが、そのフリッカ成分は、デジタル信号処理部１４で公知のフリッカ低減方法によって低減することができる。この場合、ｆｐ＝６０Ｈｚのときには、図１９の第２段目に示したように、いずれのシャッタ速度でもフリッカ成分を生じないので、電源周波数ｆｐを判別する必要はない。

ｆｖ＝５０ＨｚのＰＡＬ方式の場合には、例えば、シャッタ速度を１／５０秒にする。これによって、ｆｐ＝６０Ｈｚのときには、図１９の第４段目に示したように、撮影出力の映像信号中に５フィールドを繰り返し周期とするフリッカ成分を生じるが、そのフリッカ成分は、デジタル信号処理部１４で公知のフリッカ低減方法によって低減することができる。この場合、ｆｐ＝５０Ｈｚのときには、図１９の第３段目に示したように、いずれのシャッタ速度でもフリッカ成分を生じないので、電源周波数ｆｐを判別する必要はない。

ｆｖ＝３０Ｈｚのプログレッシブ方式の場合には、例えば、シャッタ速度を１／３０秒にする。これによって、ｆｐ＝５０Ｈｚのときには、図１９の第５段目に示したように、撮影出力の映像信号中に３フレームを繰り返し周期とするフリッカ成分を生じるが、そのフリッカ成分は、デジタル信号処理部１４で公知のフリッカ低減方法によって低減することができる。この場合、ｆｐ＝６０Ｈｚのときには、図１９の第６段目に示したように、いずれのシャッタ速度でもフリッカ成分を生じないので、電源周波数ｆｐを判別する必要はない。

また、このようにデジタル信号処理部１４にフリッカ低減機能を持たせる場合には、例えば、ｆｖ＝６０ＨｚのＮＴＳＣ方式の場合でも、最適露光が優先されるべきときにはシャッタ速度を１／６０秒に設定し、手ぶれ補正を実行するときにはシャッタ速度を１／１００秒に設定する、というように、撮影状況に応じてシャッタ速度を変えることができる。

なお、図１の例は、撮影環境判定部２２の外部にＬＰＦ３７を設ける場合であるが、撮影環境判定部２２内でデジタルＬＰＦを構成して、遠隔操作の赤外信号Ｓｉｒによる周波数成分を除去してもよい。

また、このようにＬＰＦによって遠隔操作の赤外信号Ｓｉｒによる周波数成分を除去する代わりに、遠隔操作時、すなわち撮像装置本体が赤外発信器４０からの赤外信号Ｓｉｒを受信している期間は、上述した撮影環境判定処理を停止するように構成してもよい。

〔ＣＭＯＳ撮像装置の場合の実施形態：図９〜図１７〕
（第１の例：図９〜図１４）
図９は、この発明のＣＭＯＳ撮像装置の第１の例を示す。

この例のＣＭＯＳ撮像装置は、撮像素子としてＣＭＯＳ撮像素子１２ｂを用い、これに伴って、撮影環境判定のための構成を、図１の例のＣＣＤ撮像装置に対して変更したものである。

具体的に、この例では、赤外受光部３１を、アクチュエータ３５によってＩＲフィルタ３２をスライドさせて、ＩＲフィルタ３２が受光素子３３の受光面３３ａの前方に位置する状態と、受光面３３ａから外れた位置にある状態とを取り得るように構成するとともに、図１の例のＬＰＦ３７に代えてＢＰＦ（バンドパスフィルタ）３８を設ける。

通常は、すなわち撮影環境判定処理が実行されないときには、システムコントローラ２１からのアクチュエータ制御信号によって、ＩＲフィルタ３２は受光面３３ａの前方に位置するようにされる。これに対して、撮影環境判定時、すなわち上述したように、撮像装置の電源がオンにされたときや、被写体情報（被写体の明るさや色温度）が大きく変化したときには、アクチュエータ制御信号によって、ＩＲフィルタ３２が受光面３３ａから外れた位置にされる。

したがって、撮影環境判定時には、遠隔操作時の赤外発信器４０からの赤外信号Ｓｉｒ、および蛍光灯照明光または非蛍光灯照明光が、受光素子３３で検出される。

ＢＰＦ３８は、この撮影環境判定時の受光素子３３の出力信号Ｓａから、遠隔操作の赤外信号Ｓｉｒによる数１０ｋＨｚ前後の周波数成分を除去し、蛍光灯照明下での、電源周波数ｆｐが５０Ｈｚのときの１００Ｈｚの蛍光灯輝度変化成分、および電源周波数ｆｐが６０Ｈｚのときの１２０Ｈｚの蛍光灯輝度変化成分のみを抽出するように、図１０に示すように、１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚの成分のみを通過させる急峻な特性とされる。

したがって、撮影環境判定時、ＢＰＦ３８の出力信号Ｓｅとして、すなわちＡ／Ｄ変換器３９の出力のＡ／Ｄ変換値Ｓｄとして、蛍光灯照明下での１００Ｈｚの蛍光灯輝度変化成分または１２０Ｈｚの蛍光灯輝度変化成分のみが得られる。

さらに、ＣＭＯＳ撮像装置の場合には、図２０〜図２５に示して上述したように、電源周波数ｆｐが５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかによって、フリッカの態様が全く異なるので、蛍光灯照明下であるか否かだけでなく、蛍光灯照明下のときには、電源周波数ｆｐが５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかを判別する必要がある。

そこで、この例では、撮影環境判定部２２は、以下のように、撮影環境判定処理として離散フーリエ変換処理を行う。

具体的に、Ａ／Ｄ変換器３９では、ＢＰＦ３８の出力信号Ｓｅを、図１１に示すように蛍光灯の輝度変化の１００Ｈｚと１２０Ｈｚの波形を十分分解できる間隔（周波数）でサンプリングし、全体のサンプリング期間も、後の離散フーリエ変換処理において１００Ｈｚと１２０Ｈｚの波形を十分分解できる時間とし、例えば、図１１に示すように３フィールド分の期間で１０２４点をサンプリングする。

撮影環境判定部２２は、このように所要数のＡ／Ｄ変換値Ｓｄを取得したら、その変換値Ｓｄを離散フーリエ変換する。

離散フーリエ変換の結果、得られるスペクトルは、ｆｐ＝５０Ｈｚの蛍光灯照明下では、図１２（Ａ）および図１３（Ａ）に示すように、ｎ＝０、ｎ＝５（１００Ｈｚに相当する）、ｎ＝１０など、ｎが０または５の倍数の点にスペクトルピークを生じ、ｆｐ＝６０Ｈｚの蛍光灯照明下では、図１２（Ｂ）および図１３（Ｂ）に示すように、ｎ＝０、ｎ＝６（１２０Ｈｚに相当する）、ｎ＝１２など、ｎが０または６の倍数の点にスペクトルピークを生じる。ただし、ピーク値は、ｎが大きくなるほど、小さくなる。

これに対して、非蛍光灯照明下では、図１３（Ｃ）に示すように、ｎ＝０の点にのみスペクトルピークを生じ、ｎ＝５，ｎ＝６の点を含む他の点ではスペクトルピークを生じない。

したがって、例えば、ｎ＝５の成分のレベルＳｎ５が閾値Ｓｔｈ５より大きいか否かを検出することによって、ｆｐ＝５０Ｈｚの蛍光灯照明下であるか否かを判断することができ、ｎ＝６の成分のレベルＳｎ６が閾値Ｓｔｈ６より大きいか否かを検出することによって、ｆｐ＝６０Ｈｚの蛍光灯照明下であるか否かを判断することができる。

このようにｎ＝５およびｎ＝６の成分のみによって、蛍光灯照明下か否かを判断し、電源周波数ｆｐを判別することができるので、上記の離散フーリエ変換としては、実際上は、所要数のＡ／Ｄ変換値Ｓｄにつき、ｎ＝５，６の積和演算を行うだけでよく、演算規模を縮小することができる。

なお、閾値Ｓｔｈ５，Ｓｔｈ６は、撮像装置の出荷前に、各種照明下で実験的に被写体を撮影した結果に基づいて決定して、撮影環境判定部２２内のＥＥＰＲＯＭなどのメモリに書き込んでおく。

図１４に、出荷時にＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式のいずれかに選択的に設定される、またはＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式のいずれかに最初から固定的に決定されているＣＭＯＳ撮像装置の場合の、上記の離散フーリエ変換処理を含む撮影環境判定処理のルーチンを示す。

この例の撮影環境判定処理ルーチン６０では、まずステップ６１で、Ａ／Ｄ変換値Ｓｄを所要数取得して、撮影環境判定部２２内のＲＡＭに書き込み、次にステップ６２で、そのＡ／Ｄ変換値Ｓｄを離散フーリエ変換して、ｎ＝５およびｎ＝６の成分を得る。

次に、ステップ６３に進んで、ｎ＝５の成分のレベルＳｎ５が閾値Ｓｔｈ５より大きいか、またはｎ＝６の成分のレベルＳｎ６が閾値Ｓｔｈ６より大きいかを判断する。

そして、Ｓｎ５＞Ｓｔｈ５、またはＳｎ６＞Ｓｔｈ６であるときには、上述したように蛍光灯照明下と判断して、ステップ６３からステップ６４に進んで、シャッタ制限フラグを１に設定し、さらにステップ６５に進んで、ｎ＝５の成分のレベルＳｎ５がｎ＝６の成分のレベルＳｎ６より大きいか否かを判断する。

そして、Ｓｎ５＞Ｓｎ６であるときには、図１３（Ａ）に示したようなｆｐ＝５０Ｈｚの蛍光灯照明下であると判断して、ステップ６５からステップ６６に進んで、撮像装置の設定されている映像方式（垂直同期周波数ｆｖ）がＮＴＳＣ方式（ｆｖ＝６０Ｈｚ）であるかＰＡＬ方式（ｆｖ＝５０Ｈｚ）であるかに応じて、ＮＴＳＣ方式のときには、シャッタ速度（露光時間）を１／１００秒に設定し、ＰＡＬ方式のときには、シャッタ速度を１／１００秒または１／５０秒に設定する。

ＣＭＯＳ撮像装置で、ｆｐ＝５０Ｈｚの場合、ＮＴＳＣ方式のときには、図２５の第１段目に示したように、シャッタ速度を１／１００秒に設定すれば、フリッカを生じず、ＰＡＬ方式のときには、図２５の第３段目に示したように、シャッタ速度を１／１００秒または１／５０秒に設定すれば、フリッカを生じない。

ステップ６５で、Ｓｎ５≦Ｓｎ６と判断したとき（実際上、Ｓｎ５＝Ｓｎ６となることはほとんどないので、Ｓｎ５＜Ｓｎ６と判断したとき）には、図１３（Ｂ）に示したようなｆｐ＝６０Ｈｚの蛍光灯照明下であると判断して、ステップ６７に進んで、撮像装置の設定されている映像方式（垂直同期周波数ｆｖ）がＮＴＳＣ方式（ｆｖ＝６０Ｈｚ）であるかＰＡＬ方式（ｆｖ＝５０Ｈｚ）であるかにかかわらず、シャッタ速度を１／１２０秒または１／６０秒に設定する。

ＣＭＯＳ撮像装置で、ｆｐ＝６０Ｈｚの場合、図２５の第２段目および第４段目に示したように、ＮＴＳＣ方式のときにも、ＰＡＬ方式のときにも、シャッタ速度を１／１２０秒または１／６０秒に設定すれば、フリッカを生じない。

ステップ６３で、Ｓｎ５≦Ｓｔｈ５、かつＳｎ６≦Ｓｔｈ６と判断したときには、非蛍光灯照明下と判断して、ステップ６８に進んで、シャッタ制限フラグを０に設定し、撮影環境判定処理を終了する。

非蛍光灯照明下では、フリッカを生じないので、露光時間は、垂直周期（ＮＴＳＣ方式では１／６０秒、ＰＡＬ方式では１／５０秒）を超えない範囲内で任意に設定することができる。

フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のＣＭＯＳ撮像装置の場合には、ステップ６６では、シャッタ速度を１／１００秒、１／５０秒または３／１００秒に設定し、ステップ６７では、シャッタ速度を１／１２０秒、１／６０秒、１／４０秒または１／３０秒に設定する。

フレーム周波数が３０Ｈｚのプログレッシブ方式のＣＭＯＳ撮像装置の場合、図２５の第５段目に示したように、ｆｐ＝５０Ｈｚのときには、シャッタ速度を１／１００秒、１／５０秒または３／１００秒に設定すれば、フリッカを生じず、ｆｐ＝６０Ｈｚのときには、シャッタ速度を１／１２０秒、１／６０秒、１／４０秒または１／３０秒に設定すれば、フリッカを生じない。

図２０〜図２５から明らかなように、ＣＭＯＳ撮像装置の場合には、Ｎを正の整数とすると、ｆｖ＝６０ＨｚのＮＴＳＣ方式、ｆｖ＝５０ＨｚのＰＡＬ方式、およびｆｖ＝３０Ｈｚのプログレッシブ方式を含めて、一般に、電源周波数ｆｐが５０Ｈｚのときには、露光時間が垂直周期（１／ｆｖ秒）を超えない範囲内で、シャッタ速度をＮ／１００秒に設定し、電源周波数ｆｐが６０Ｈｚのときには、露光時間が垂直周期（１／ｆｖ秒）を超えない範囲内で、シャッタ速度をＮ／１２０秒に設定すれば、露光タイミングにかかわらず露光量が一定となって、フリッカを生じない。

撮影環境判定後は、ＡＥ制御部２３が、上記のシャッタ制限フラグおよびステップ６５での判断結果を参照して、撮影時のシャッタ速度を設定する。この場合、蛍光灯照明下と判断されている場合でも、フリッカを生じるシャッタ速度に設定してもよい。

ただし、そのシャッタ速度は、図２３（Ｂ）右側または図２４（Ｂ）右側に示したような、各垂直周期（各画面）でフリッカの縞模様が同一となる１垂直周期（１画面）で完結するフリッカを生じないシャッタ速度、すなわち図２３（Ａ）右側または図２４（Ａ）右側に示したような、複数垂直周期（複数画面）を繰り返し周期とする時間軸上で連続性を持った（連続的に見ると垂直方向に流れるように見える）フリッカを生じるシャッタ速度に設定するとともに、デジタル信号処理部１４でフリッカ低減処理が実行されるように撮像装置を構成する。

前者の、１垂直周期（１画面）で完結する時間軸上で不連続なフリッカを生じる場合には、そもそも、撮影出力の映像信号中の絵柄成分とフリッカ成分を区別することができないため、フリッカ成分を低減することができない。

これに対して、後者の、時間軸上で連続性を持ったフリッカを生じる場合には、フリッカの連続性を利用して、撮影出力の映像信号中のフリッカ成分を推定し、その推定結果のフリッカ成分に応じて映像信号のゲインを調整し、または推定結果のフリッカ成分を映像信号から減算するなど、推定結果に応じて撮影出力の映像信号を補正することによって、撮影出力の映像信号中のフリッカ成分を低減することができる。

具体的に、ｆｖ＝６０ＨｚのＮＴＳＣ方式の場合で、ｆｐ＝５０Ｈｚのときには、図２５の第１段目に示したように、シャッタ速度を通常シャッタの１／６０秒に設定し、ｆｖ＝５０ＨｚのＰＡＬ方式の場合で、ｆｐ＝６０Ｈｚのときには、図２５の第４段目に示したように、シャッタ速度を通常シャッタの１／５０秒に設定し、ｆｖ＝３０Ｈｚのプログレッシブ方式の場合で、ｆｐ＝５０Ｈｚのときには、図２５の第５段目に示したように、シャッタ速度を通常シャッタの１／３０秒に設定することができる。

なお、図９の例は、撮影環境判定部２２の外部にＢＰＦ３８を設ける場合であるが、撮影環境判定部２２内でデジタルＢＰＦを構成して、遠隔操作の赤外信号Ｓｉｒによる周波数成分を除去し、蛍光灯の輝度変化の周波数成分のみを抽出してもよい。

（第２の例：図１５）
図１５は、この発明のＣＭＯＳ撮像装置の第２の例を示す。

図９の例のようにアクチュエータ３５によってＩＲフィルタ３２をスライドさせる構成とすると、赤外受光部３１が若干、複雑となり、大型化する。

そこで、この図１５の例では、ＩＲフィルタ３２およびアクチュエータ３５を無くし、その代わりに、整形回路３４の直前または内部に、受光素子３３の出力信号Ｓａ中の、遠隔操作の赤外信号Ｓｉｒによる数１０ｋＨｚ前後の周波数成分のみを通過させるＢＰＦ３６を設ける。撮影環境判定用にＢＰＦ３８を設ける点は、図９の例と同じである。

したがって、この図１５の例では、図９の例と同様に、撮影環境の判定および遠隔操作の制御を行うことができるとともに、図９の例に比べて、撮像装置を小型化かつ低コスト化することができる。

（第３の例：図１６および図１７）
図１６は、この発明のＣＭＯＳ撮像装置の第３の例を示す。

図１５の例では、遠隔操作用の赤外発信器４０の発光周波数で発光するような照明光が存在した場合、その照明光による信号が受光素子３３の出力信号Ｓａとして、ＢＰＦ３６を通じて整形回路３４に供給されるため、遠隔操作につき誤動作を生じる（遠隔操作されていないにもかかわらず遠隔操作されたと判断される）可能性がある。

その可能性を排除するには、受光素子３３の受光面３３ａの前方に、図３の曲線２ａまたは２ｂで示したような分光特性のＩＲフィルタを配置すればよいが、これでは、蛍光灯の輝度変化の成分もカットされてしまう。

そこで、この図１６の例では、受光素子３３の受光面３３ａの前方に、ＩＲフィルタ３２として、図１７の曲線５ａまたは５ｂで示すように、可視領域における蛍光灯スペクトル６中の赤外領域に近い、波長λａ以上の波長成分６ａを透過させる分光特性の光学フィルタを配置する。その他の点は、図１５の例と同じである。

これによれば、蛍光灯スペクトル６中の波長λａ以下の波長成分は、ＩＲフィルタ３２を透過しないので、少なくとも波長λａ以下の波長成分に対しては、遠隔操作につき誤動作を生じることがないとともに、撮影環境判定時、蛍光灯スペクトル６中の波長λａ以上の波長成分６ａの蛍光灯輝度変化成分は十分に検出することができ、撮影環境を正確に判定することができる。

したがって、この図１６の例では、図９の例に比べて、撮像装置を小型化かつ低コスト化することができるとともに、図１５の例に比べて、遠隔操作につき誤動作を生じる可能性を減少させることができる。

〔他の実施形態〕
ＣＭＯＳ撮像装置についての上述した各例の実施形態は、ＣＭＯＳ撮像装置以外のＸＹアドレス走査型の撮像装置に、そのまま適用することができる。

また、ＣＣＤ撮像装置、およびＸＹアドレス走査型の撮像装置についての、上述した実施形態は、蛍光灯照明下で、撮影出力の映像信号にフリッカを生じない電子シャッタ速度に設定し、または映像信号に生じたフリッカを低減する場合であるが、この発明の撮影環境判定方法は、上述したＷＢ調整やＡＥ調整などの調整を、蛍光灯照明下と非蛍光灯照明下で、それぞれに最適なように制御する場合などにも適用することができる。

この発明のＣＣＤ撮像装置の一例を示す図である。 赤外発光素子の分光特性を示す図である。 ＩＲフィルタの分光特性の例を示す図である。 非蛍光灯照明光の分光特性を示す図である。 蛍光灯照明光の分光特性を示す図である。 リモコン発信時の各信号を示す図である。 図１の例のＬＰＦの特性を示す図である。 ＣＣＤ撮像装置の場合の撮影環境判定処理ルーチンの一例を示す図である。 この発明のＣＭＯＳ撮像装置の第１の例を示す図である。 図９の例のＢＰＦの特性を示す図である。 ＣＭＯＳ撮像装置の場合の撮影環境判定処理の説明に供する図である。 ＣＭＯＳ撮像装置の場合の撮影環境判定処理の説明に供する図である。 ＣＭＯＳ撮像装置の場合の撮影環境判定処理の説明に供する図である。 ＣＭＯＳ撮像装置の場合の撮影環境判定処理ルーチンの一例を示す図である。 この発明のＣＭＯＳ撮像装置の第２の例を示す図である。 この発明のＣＭＯＳ撮像装置の第３の例を示す図である。 図１６の例のＩＲフィルタの分光特性を示す図である。 ＣＣＤ撮像装置における蛍光灯フリッカの説明に供する図である。 各種方式のＣＣＤ撮像装置におけるフリッカ態様を示す図である。 ＣＭＯＳ撮像装置における蛍光灯フリッカの説明に供する図である。 ＣＭＯＳ撮像装置における蛍光灯フリッカの１画面内の縞模様を示す図である。 ＣＭＯＳ撮像装置における蛍光灯フリッカの連続する３画面に渡る縞模様を示す図である。 ＮＴＳＣ方式のＣＭＯＳ撮像装置におけるフリッカ態様を示す図である。 ＰＡＬ方式のＣＭＯＳ撮像装置におけるフリッカ態様を示す図である。 各種方式のＣＭＯＳ撮像装置におけるフリッカ態様を示す図である。

符号の説明

主要部については図中に全て記述したので、ここでは省略する。

Claims (10)

1. 撮像装置の制御手段が、当該撮像装置に設けられた遠隔操作用の赤外受光部内の受光素子の出力信号レベルから、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断する撮影環境判定方法。
2. 撮像装置の制御手段が、当該撮像装置に設けられた遠隔操作用の赤外受光部内の受光素子の出力信号レベルから、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断し、その判断結果に基づいて、当該撮像装置の撮像素子の電子シャッタ速度を決定する撮影環境判定方法。
3. ＣＣＤ撮像素子と、
   赤外透過フィルタ、およびこの赤外透過フィルタを透過した光を受光する受光素子を有する遠隔操作用の赤外受光部と、
   この赤外受光部の前記受光素子の出力信号レベルから、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断する制御手段と、
   を備える撮像装置。
4. 請求項３の撮像装置において、
   前記制御手段は、撮影環境が蛍光灯照明下であると判断した場合には、当該撮像装置の設定された垂直同期周波数をｆｖとし、Ｎを正の整数とするとき、１２０／ｆｖが整数のときには、前記撮像素子の電子シャッタ速度をＮ／１００秒に設定し、１００／ｆｖが整数のときには、前記撮像素子の電子シャッタ速度をＮ／１２０秒に設定する撮像装置。
5. ＸＹアドレス走査型の撮像素子と、
   遠隔操作用の赤外受光部と、
   この赤外受光部において、受光素子の受光面から赤外透過フィルタが外された状態、または受光素子の受光面に赤外透過フィルタが存在しない状態での、前記受光素子の出力信号レベルから、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断する制御手段と、
   を備える撮像装置。
6. 請求項５の撮像装置において、
   前記制御手段は、撮影環境が蛍光灯照明下であると判断した場合には、前記受光素子の出力信号レベルから、蛍光灯を駆動する電源の周波数が５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかを判断する撮像装置。
7. 請求項６の撮像装置において、
   前記制御手段は、Ｎを正の整数とするとき、前記電源周波数が５０Ｈｚであると判断したときには、前記撮像素子の電子シャッタ速度をＮ／１００秒に設定し、前記電源周波数が６０Ｈｚであると判断したときには、前記撮像素子の電子シャッタ速度をＮ／１２０秒に設定する撮像装置。
8. ＸＹアドレス走査型の撮像素子と、
   蛍光灯スペクトルの一部を透過させる分光特性の赤外透過フィルタ、およびこの赤外透過フィルタを透過した光を受光する受光素子を有する遠隔操作用の赤外受光部と、
   この赤外受光部の前記受光素子の出力信号レベルから、撮影環境が蛍光灯照明下であるか否かを判断する制御手段と、
   を備える撮像装置。
9. 請求項８の撮像装置において、
   前記制御手段は、撮影環境が蛍光灯照明下であると判断した場合には、前記受光素子の出力信号レベルから、蛍光灯を駆動する電源の周波数が５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかを判断する撮像装置。
10. 請求項９の撮像装置において、
    前記制御手段は、Ｎを正の整数とするとき、前記電源周波数が５０Ｈｚであると判断したときには、前記撮像素子の電子シャッタ速度をＮ／１００秒に設定し、前記電源周波数が６０Ｈｚであると判断したときには、前記撮像素子の電子シャッタ速度をＮ／１２０秒に設定する撮像装置。

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