JP3375557B2 - 映像信号処理装置 - Google Patents

映像信号処理装置

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JP3375557B2 JP02214199A JP2214199A JP3375557B2 JP 3375557 B2 JP3375557 B2 JP 3375557B2 JP 02214199 A JP02214199 A JP 02214199A JP 2214199 A JP2214199 A JP 2214199A JP 3375557 B2 JP3375557 B2 JP 3375557B2
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    • H04N23/76—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the image signals

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はテレビカメラなどの
撮像装置における映像信号処理装置に関し、特に蛍光灯
によるフリッカの抑圧と同時に自動光量制御を電子シャ
ッターを用いて行うことを可能とした映像信号処理装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、蛍光灯によるフリッカの発生原因
について説明し、次に、このフリッカを抑圧する機能を
有する従来の映像信号処理装置について説明する。
【０００３】蛍光灯は、電源電圧の振幅に対応して明る
さが周期的に変動する。この状態を図３(a)、(b)に示
す。なお、電源電圧の周期は50Hzの地域（以下、50Hz地
域と記載する。）と60Hzの地域（以下、60Hz地域と記載
する。）の二つがあるが、ここでは50Hz地域を図示し
た。蛍光灯の明るさは、電源電圧の振幅が最も大きくな
った場合に最も明るくなるので、50Hz地域では100Hz、6
0Hz地域では120Hzの周期で変動する。
【０００４】このように明るさが周期的に変動する蛍光
灯のもとで、1/30秒蓄積のＭＯＳ型撮像素子で撮像した
場合の蓄積タイミングと撮像素子出力を図３(c)、(d)に
示す。なお、1/60秒蓄積の撮像素子やＣＣＤ撮像素子を
用いた場合でも基本原理は同じである。
【０００５】50Hz地域で1/30秒蓄積のＭＯＳ型撮像素子
を用いた場合、図３(c)に示すように読み出し点A1から
読み出し点B1までの入射光量を積分した値が撮像素子の
第１ラインの出力信号になる。同様に、読み出し点A2か
ら読み出し点B2までの入射光量の積分が第２ラインの出
力信号になり、以下525ライン目まで同様の結果とな
る。この時、入射される光量に図３(b)に示すような時
間的変動が存在するため、結果として撮像素子の出力に
も図３(d)のような変動が現れ、画面上で輝度レベルの
変動となるため、フリッカとして認識される。特にＭＯ
Ｓ型撮像素子の場合には上述のように１ライン毎に蓄積
タイミングが異なるため、１フレーム内にこのフリッカ
が現れ、画面上で黒い横縞として認識されることにな
り、実用上きわめて問題である。ＣＣＤ型撮像素子の場
合は、全ラインの蓄積タイミングが同じであるため、１
フレーム内ではフリッカが現れないが、フレーム毎に信
号レベルの変動が現れることは原理上同じである。
【０００６】図４は、このようなフリッカを抑圧する機
能を備えた従来の映像信号処理装置の一例のブロック図
である。この映像信号処理装置において、撮像素子11の
出力信号はＡＧＣ利得回路12に入力され、その平均レベ
ルが一定になるように制御される。ＡＧＣ利得回路12の
出力信号はＡ／Ｄ変換器13によりデジタル信号に変換さ
れ、平均値検出回路14で平均値が検出され、その平均値
が自動光量制御回路15へ入力される。自動光量制御回路
15は、入力された平均値に応じてＡＧＣ利得回路12の利
得を設定し、平均値が一定になるように制御する。
【０００７】また、この映像信号処理装置において、撮
像素子11の蓄積時間を電子シャッター発生回路16によ
り、50Hz地域では電子シャッタースピードを1/100秒に
固定し、60Hz地域では1/30秒または1/60秒に固定してい
る。図５は50Hz地域において電子シャッタースピードを
1/100秒に固定し、フリッカを抑圧する場合を表してい
る。図５(c)に示すように、50Hz地域において電子シャ
ッタースピードを1/100秒にすると、撮像素子の蓄積時
間と蛍光灯の明るさの変動の周期とが一致する。このた
め、図５(d)に示すように、撮像素子の信号出力のレベ
ルに変動がなくなり、結果的に映像出力（画面上）のフ
リッカは抑圧することができる。60Hz地域においても原
理的に同様である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した例の場合、フ
リッカ補正時には電子シャッタースピードが固定される
ので、ＡＧＣ利得回路12だけで自動光量制御を行うこと
になる。このため、外部からの光量の変動に対するカメ
ラの自動光量制御の可能な範囲はＡＧＣ利得回路12のダ
イナミックレンジに制限されるという欠点があった。そ
して、より広い範囲の光量変動に対して自動光量制御を
行おうとすると、撮像素子11の出力信号のレベルを検出
し、そのレベルに応じてレンズ絞りを機械的に制御する
ことのできる自動絞りレンズを使用せざるを得なくなる
ので、コスト的にも不利であり、さらに自動絞りレンズ
の機構構造のため小型化も困難であった。
【０００９】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされたもので、その目的は、蛍光灯の明るさの周期的
変動が原因で発生する映象信号のフリッカ抑圧を回路的
に行い、しかも自動光量制御の範囲を拡大することを可
能とした映像信号処理装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の映像信号処理装
置は、撮像素子から得られる映像信号のレベルを制御す
るＡＧＣ手段と、前記ＡＧＣ手段でレベル制御された映
像信号の平均値を検出する平均値検出手段と、前記平均
値検出手段の出力に応じて前記ＡＧＣ手段の利得を制御
する利得制御手段と、前記撮像素子の電子シャッタース
ピードを入射光量の変動周期の整数倍、かつ前記撮像素
子の蓄積時間以内の２つ以上の値で前記入射光量に応じ
て段階的に制御する電子シャッタースピード制御手段と
を備え、前記電子シャッタースピードが3/100秒から2/1
00秒へ移行するときに前記ＡＧＣ手段で利得を＋3.5dB
上げることを特徴とする。このように構成したことによ
り、回路的な処理を用いて、電子シャッタースピードを
固定した場合よりも自動光量制御の範囲を拡大すること
ができるとともに、電子シャッタースピードを3/100秒
から2/100秒に変化させた時の映像信号のレベル変動を
抑圧することができる。
【００１１】また、本発明の映像信号処理装置は、撮像
素子から得られる映像信号のレベルを制御するＡＧＣ手
段と、前記ＡＧＣ手段でレベル制御された映像信号の平
均値を検出する平均値検出手段と、前記平均値検出手段
の出力に応じて前記ＡＧＣ手段の利得を制御する利得制
御手段と、前記撮像素子の電子シャッタースピードを 入
射光量の変動周期の整数倍、かつ前記撮像素子の蓄積時
間以内の２つ以上の値で前記入射光量に応じて段階的に
制御する電子シャッタースピード制御手段とを備え、前
記電子シャッタースピードが4/120秒から3/120秒へ移行
するときに前記ＡＧＣ手段で利得を＋2.5dB上げること
を特徴とする。このように構成したことにより、回路的
な処理を用いて、電子シャッタースピードを固定した場
合よりも自動光量制御の範囲を拡大することができると
ともに、電子シャッタースピードを4/120秒から3/120秒
に変化させた時の映像信号のレベル変動を抑圧すること
ができる。
【００１２】さらに、本発明の映像信号処理装置は、撮
像素子から得られる映像信号のレベルを制御するＡＧＣ
手段と、前記ＡＧＣ手段でレベル制御された映像信号の
平均値を検出する平均値検出手段と、前記平均値検出手
段の出力に応じて前記ＡＧＣ手段の利得を制御する利得
制御手段と、前記撮像素子の電子シャッタースピードを
入射光量の変動周期の整数倍、かつ前記撮像素子の蓄積
時間以内の２つ以上の値で前記入射光量に応じて段階的
に制御する電子シャッタースピード制御手段とを備え、
前記電子シャッタースピードが3/120秒から2/120秒へ移
行するときに前記ＡＧＣ手段で利得を＋3.5dB上げるこ
とを特徴とする。このように構成したことにより、回路
的な処理を用いて、電子シャッタースピードを固定した
場合よりも自動光量制御の範囲を拡大することができる
とともに、電子シャッタースピードを3/120秒から2/120
秒に変化させた時の映像信号のレベル変動を抑圧するこ
とができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明を適用した映像信号処理装置
の構成を示すブロック図である。この映像信号処理装置
において、撮像素子１は例えばＭＯＳ型撮像素子であ
り、図示されていない光学系を経て入力される光信号を
電気信号に変換し、映像信号を出力する。ＡＧＣ利得回
路２はこの映像信号の平均レベルが一定になるように、
後述する自動光量制御回路５から供給される利得制御信
号に従って利得が制御される。Ａ／Ｄ変換器３はＡＧＣ
利得回路２の出力をデジタル信号に変換し、平均値検出
回路４へ出力する。平均値検出回路４は入力されたデジ
タル信号の平均値を検出し、自動光量制御回路５へ出力
する。自動光量制御回路５はこの平均値に応じて生成し
た利得制御信号をＡＧＣ利得回路２へ供給する。つま
り、ＡＧＣ利得回路２、Ａ／Ｄ変換器３、平均値検出回
路４および自動光量制御回路５から構成されるフィード
バックループにより平均値ＡＧＣ制御が行われる。ま
た、自動光量制御回路５は、前記平均値に応じて生成し
たシャッタースピード設定信号を電子シャッター発生回
路６へ供給する。電子シャッター発生回路６は、このシ
ャッタースピード設定信号に従って撮像素子１の電子シ
ャッタースピードを制御する。
【００１５】次に、以上のように構成された映像信号処
理装置の動作を図２を用いて説明する。以下の説明で
は、撮像素子１は1/30秒蓄積ＭＯＳ型撮像素子とし、50
Hz地域で使用した場合とする。
【００１６】この場合、撮像素子の出力信号にフリッカ
が現れない電子シャッタースピードは、蛍光灯の明るさ
の変動周期の整数倍であり、かつ撮像素子１の蓄積時間
以内である3/100秒、2/100秒、および1/100秒である。
そこで、この映像信号処理装置では、外部光量の変化に
対して自動光量制御回路５が制御動作を行う領域を３つ
に分ける。そして、自動光量制御回路５は撮像素子１に
おける電子シャッタースピードを、最も暗い領域では3/
100秒、中間の明るさの領域では2/100秒、最も明るい領
域では1/100秒とするように、３段階のシャッタースピ
ード設定信号を生成する。
【００１７】ただし、この３段階のシャッタースピード
制御では、制御ステップが実用上は粗いという欠点があ
る。そこで、この映像信号処理装置では、それを補うた
めにＡＧＣ利得回路２の利得を図２に示すように制御す
る。すなわち、電子シャッタースピードが3/100秒から2
/100秒へ移行する時に撮像素子１の蓄積時間は2/3 にな
るため、映像信号のレベルも2/3になる。そこで、ＡＧ
Ｃ利得回路２の利得を＋3.5dB上げればその出力信号の
レベルが1.5倍となるので、ＡＧＣ利得回路２から出力
される映像信号にレベル変動は現れない。その後、外部
光量が明るくなっていくにつれて徐々にＡＧＣ利得回路
２の利得を下げていき、2/100秒から1/100秒への移行時
に同様にＡＧＣ利得の制御を＋６dB上げ、出力信号レベ
ルを２倍とすることで映像信号の自動光量制御を実現し
ている。
【００１８】このように、電子シャッタースピードが1/
100秒に固定していた従来方式に比較して、本発明の実
施の形態では、3/100秒まで電子シャッターが動作する
ため、自動光量制御の範囲が３倍に拡大されている。ま
た、電子シャッタースピードが変化した時の撮像出力レ
ベルの低下をＡＧＣの利得を上げることで補正している
ため、フリッカがなくかつ適切なレベルに制御された映
像信号を得ることができる。
【００１９】同様に、60Hz地域で1/30秒蓄積撮像素子を
用いる場合には、電子シャッタースピードを4/120秒、3
/120秒、2/120秒、1/120秒の４段階とし、その電子シャ
ッタースピードが段階的に変化した時にＡＧＣ利得回路
２の利得を＋2.5dB、＋3.5dB、＋６dB上げればよい。ま
た、1/60秒蓄積撮像素子の場合は、60Hz地域では2/120
秒と1/120秒の２段階の制御により、同様のことが行え
る。
【００２０】なお、以上の実施の形態では、デジタル化
した映像信号の平均値を検出するように構成したが、ア
ナログの映像信号の平均値を検出するように構成しても
良い。また、以上の実施の形態では、ＭＯＳ型撮像素子
の場合について説明したが、本発明はＣＣＤ型撮像素子
にも同様に適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フリッ
カがなく、かつ適切なレベルに制御された映像信号を回
路的な制御で得ることができ、しかも電子シャッタース
ピードを固定した従来の方式に比較し、自動光量制御の
範囲を拡大することができ、さ らに電子シャッタースピ
ードを変化させた時の映像信号のレベル変動を抑圧する
ことができる映像信号処理装置を提供できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図、
【図２】本発明の実施の形態の動作を説明するための
図、
【図３】フリッカの発生原因を説明するための図、
【図４】フリッカ抑圧機能を備えた従来の映像信号処理
装置の一例のブロック図、
【図５】図４の映像信号処理装置の動作を説明するため
の図である。
【特号の説明】
１ 撮像素子 ２ ＡＧＣ利得回路 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ 平均値検出回路 ５ 自動光量制御回路 ６ 電子シャッター発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/235 H04N 5/335

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮像素子から得られる映像信号のレベル
    を制御するＡＧＣ手段と、前記ＡＧＣ手段でレベル制御
    された映像信号の平均値を検出する平均値検出手段と、
    前記平均値検出手段の出力に応じて前記ＡＧＣ手段の利
    得を制御する利得制御手段と、前記撮像素子の電子シャ
    ッタースピードを入射光量の変動周期の整数倍、かつ前
    記撮像素子の蓄積時間以内の２つ以上の値で前記入射光
    量に応じて段階的に制御する電子シャッタースピード制
    御手段とを備え、前記電子シャッタースピードが3/100
    秒から2/100秒へ移行するときに前記ＡＧＣ手段で利得
    を＋3.5dB上げることを特徴とする映像信号処理装置。
  2. 【請求項２】 撮像素子から得られる映像信号のレベル
    を制御するＡＧＣ手段と、前記ＡＧＣ手段でレベル制御
    された映像信号の平均値を検出する平均値検出手段と、
    前記平均値検出手段の出力に応じて前記ＡＧＣ手段の利
    得を制御する利得制御手段と、前記撮像素子の電子シャ
    ッタースピードを入射光量の変動周期の整数倍、かつ前
    記撮像素子の蓄積時間以内の２つ以上の値で前記入射光
    量に応じて段階的に制御する電子シャッタースピード制
    御手段とを備え、前記電子シャッタースピードが4/120
    秒から3/120秒へ移行するときに前記ＡＧＣ手段で利得
    を＋2.5dB上げることを特徴とする映像信号処理装置。
  3. 【請求項３】 撮像素子から得られる映像信号のレベル
    を制御するＡＧＣ手段と、前記ＡＧＣ手段でレベル制御
    された映像信号の平均値を検出する平均値検出手段と、
    前記平均値検出手段の出力に応じて前記ＡＧＣ手段の利
    得を制御する利得制御手段と、前記撮像素子の電子シャ
    ッタースピードを入射光量の変動周期の整数倍、かつ前
    記撮像素子の蓄積時間以内の２つ以上の値で前記入射光
    量に応じて段階的に制御する電子シャッタースピード制
    御手段とを備え、前記電子シャッタースピードが3/120
    秒から2/120秒へ移行するときに前記ＡＧＣ手段で利得
    を＋3.5dB上げることを特徴とする映像信号処理装置。
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