JP4673130B2 - TV camera equipment - Google Patents
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Description
本発明は、テレビカメラ装置に関し、特に、フリッカに影響されない自動フォーカスシステムを具えたテレビカメラ装置に関するものである。 The present invention relates to a television camera apparatus, and more particularly to a television camera apparatus provided with an automatic focus system that is not affected by flicker.
テレビカメラ装置を用いて被写体を撮像する場合、テレビカメラ装置のレンズ系の焦点距離を合わせる必要がある。放送用や業務用のテレビカメラ装置では、カメラマンが自分自身でマニュアル調整する場合が多いが、産業用や民生用の用途では、焦点距離合わせを自動化したオートフォーカスシステムが数多く発表されている。その方式について図7を用いて説明する。 When imaging a subject using a television camera device, it is necessary to adjust the focal length of the lens system of the television camera device. In broadcast and commercial television camera devices, cameramen often make manual adjustments themselves, but for industrial and consumer applications, many autofocus systems that automate focal length adjustments have been announced. This method will be described with reference to FIG.
図7は、テレビカメラ装置のオートフォーカスシステムの概略構成を示すブロック図である。図7において、701は、テレビカメラ装置の光学系、703は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)のようなセンサで構成された撮像部であり、被写体からの光702が光学系701を介して撮像部703に結像されるように構成されている。なお、撮像部は、白黒画像用またはカラー画像用のいずれでも良いことは言うまでもない。また、カラー画像用の撮像部は、単板式の撮像部あるいは3板式の撮像部が使用可能である。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of an autofocus system of the television camera apparatus. In FIG. 7,
704は、信号処理部であり、撮像部703で被写体からの光学像が映像信号に変換され、この映像信号が信号処理部704に供給され、ここで、その後の映像信号の伝送に必要な輝度信号や色信号に分離され、出力端子705から出力される。また、モニタ装置(図示せず。)に接続して、被写体像を表示することもできる。
一方、撮像部703からの映像信号は、フォーカス制御信号発生部706に供給される。フォーカス制御信号発生部706は、フイルタ707および演算部708で構成されている。フイルタ707は、バンドパスフィルタ(帯域フイルタ)あるいはハイパスフィルタ(高域成分通過フイルタ)で構成され、撮像部703からの映像信号の内、輝度信号の高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分を演算部708に供給する。演算部708では、輝度信号の高周波成分を積分し、この積分値から光学系701の焦点距離合わせの制御信号を生成し、制御部709に供給する。制御部709は、焦点距離合わせの制御信号に基づいて光学系駆動部710を駆動し、被写体からの光学像が撮像部703上に丁度焦点が合うように光学系701を駆動し、焦点調整がなされる。
On the other hand, the video signal from the
ここで、フォーカス制御信号発生部706の動作を図8を用いて説明する。図8は、例えば、被写体のエッジ部分の輝度信号をバンドパスフイルタ707を通した信号波形を模式的に示したものである。図8(A)は、被写体からの光学像が撮像部703上に丁度焦点が合った場合の信号を示し、この場合の信号の振幅M1を演算部708で積分し、その値の積分値は、最大となる。図8(B)は、被写体からの光学像が撮像部703上に結像されるが、焦点が合っていない、所謂、ボケている状態を示している。この場合の信号の振幅M2を演算部708で積分した値は、振幅M1より小さくなる。この振幅M2は、被写体からの光学像が撮像部703上に投影された場合に、焦点(ピント)の合い具合に応じて変動する。従って、制御部709は、フォーカス制御信号発生部706からの制御信号に基づいて、光学系駆動部710を制御し、振幅M2の積分値が振幅M1の積分値に近づくように光学系701を調節し、フィードバック制御することによりテレビカメラ装置のオートフォーカスを実現している。
Here, the operation of the focus
しかしながら、このようなオートフォーカス機能をもつテレビカメラ装置は、種々の照明が行われた場所で被写体を撮像する場合が多く、そのような場合、周期的に変化する照明光が映像信号に混入し、フリッカー現象を発生する。このフリッカー現象は、オートフォーカス機能の収束あるいはオートフォーカス機能の精度に大きな影響を与えることなり、監視カメラや検査装置の撮影に問題となっている。 However, television camera devices having such an autofocus function often image a subject in a place where various illuminations are performed. In such a case, illumination light that periodically changes is mixed into the video signal. Flicker phenomenon occurs. This flicker phenomenon greatly affects the convergence of the autofocus function or the accuracy of the autofocus function, which is a problem for the photographing of surveillance cameras and inspection devices.
以下、フリッカー現象(以下、フリッカーと称する。)について、図9−図11を用いて説明する。図7で説明したようにバンドパスフイルタ707を通した信号を演算部708で積分した場合、バンドパスフィルタ707を用いて抽出する高周波成分のレベルは小さく、例えば、蛍光灯によるフリッカーの影響を受けやすい。蛍光灯の電源の周波数が50Hzの場合、光量は、100Hzで変動する。図9は、その状態を示している。図9において、縦軸は振幅、横軸は周波数を示している。そして、DC成分は、オートフォーカスのゆっくりとした制御ループで変化するDC成分を示しており、100Hzの信号は、蛍光灯の電源の周波数が50Hzの場合の光量の変化を示している。
Hereinafter, the flicker phenomenon (hereinafter referred to as flicker) will be described with reference to FIGS. When the signal passing through the
一方、テレビカメラ装置におけるフィールド周波数は、例えば、NTSC方式の場合、60フィールド/秒、即ち、60Hzで変化している。この場合、フィールド周波数60フィールド/秒と蛍光灯の光量変化の周期100Hzとは、20Hzの刻みで一致する。この20Hzの成分がフリッカー成分と呼ばれるものである。これを周波数領域で考えると図10に示すように、100Hzの信号が60Hzでサンプリングされるため、100Hzの2倍の高調波200Hzの折り返しを含め200Hzの折り返しの20Hzと100Hzの折り返しの40Hzに折返し成分が発生する。図11は、上述したフリッカーの発生を説明するための図であって、蛍光灯の電源周波数が図11(A)に示すように50Hzであるとき、蛍光灯の光量の変化は、図11(B)に示すように100Hzとなる。テレビカメラ装置におけるフィールド周波数が、例えば、NTSC方式の場合、図11(C)に示すように1フィールド(16.67ms)毎に輝度信号レベルが変化するので、変化の周期は、20Hz毎、即ち、20Hzの整数倍で一致する。これがフリッカー成分となる。 On the other hand, the field frequency in the television camera device changes at 60 fields / second, that is, 60 Hz in the NTSC system, for example. In this case, the field frequency of 60 fields / second and the light quantity change period of the fluorescent lamp of 100 Hz coincide with each other in increments of 20 Hz. This 20 Hz component is called a flicker component. Considering this in the frequency domain, as shown in FIG. 10, since a 100 Hz signal is sampled at 60 Hz, the 200 Hz folded 20 Hz including the 100 Hz folded 200 Hz folded and the 100 Hz folded 40 Hz folded. Ingredients are generated. FIG. 11 is a diagram for explaining the occurrence of the flicker described above. When the power supply frequency of the fluorescent lamp is 50 Hz as shown in FIG. 11A, the change in the light quantity of the fluorescent lamp is shown in FIG. As shown in B), the frequency is 100 Hz. When the field frequency in the TV camera device is, for example, the NTSC system, the luminance signal level changes every field (16.67 ms) as shown in FIG. 11C, so the change cycle is every 20 Hz, that is, , And an integer multiple of 20 Hz. This is the flicker component.
フリッカー成分があるとフォーカス評価値がこのフリッカー成分により変調を受ける。
例えば、焦点位置を固定し、高周波成分を積分したフォーカス評価値を測定した場合、映像に動きがない場合、評価値は一定であれば問題ないが、実際には、蛍光灯によるフリッカーがあると、フリッカー成分によって、評価値が変動する。このフリッカーによる変動成分が、フォーカスの収束および精度に悪影響を与えている。
If there is a flicker component, the focus evaluation value is modulated by the flicker component.
For example, when measuring the focus evaluation value with the focus position fixed and integrating the high frequency component, if there is no motion in the image, there is no problem if the evaluation value is constant, but actually there is flicker due to fluorescent lamps The evaluation value varies depending on the flicker component. The fluctuation component due to the flicker adversely affects the focus convergence and accuracy.
また、テレビジョンカメラ(例えば、特許文献1参照)には、オートフォーカス動作を高精度に行うための映像信号を得る技術についての記載がある。 In addition, a television camera (see, for example, Patent Document 1) describes a technique for obtaining a video signal for performing an autofocus operation with high accuracy.
オートフォーカス機能をもつテレビカメラ装置は、種々の照明が行われた場所で被写体を撮像する場合が多く、そのような場合、周期的に変化する照明光からのフリッカーが映像信号に混入し、オートフォーカス機能の収束あるいはオートフォーカス機能の精度に大きな影響を与える場合がある。 TV camera devices with an autofocus function often image a subject in a place where various types of illumination are performed. In such a case, flicker from periodically changing illumination light is mixed into the video signal, and The convergence of the focus function or the accuracy of the autofocus function may be greatly affected.
本発明の目的は、被写体の照明光に影響されないで被写体を撮像できるテレビカメラ装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a television camera apparatus that can image a subject without being affected by illumination light of the subject.
本発明の他の目的は、自動フォーカスシステムのフォーカスの収束、フォーカス精度の高いテレビカメラ装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a television camera device with high focus accuracy and focus accuracy of an automatic focus system.
本発明の更に他の目的は、被写体の照明光によるフリッカを除去した自動フォーカスシステムを具えたテレビカメラ装置を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a television camera apparatus including an automatic focusing system that eliminates flicker caused by illumination light of a subject.
本発明のテレビカメラ装置は、光学系と、上記光学系のフォーカスを調節する光学系駆動部と、上記光学系からの入射光を映像信号に変換する撮像部と、上記撮像部からの映像信号を適宜処理する信号処理部と、上記撮像部からの映像信号からフォーカス映像信号を入力されるフォーカス制御信号生成部と、上記フォーカス制御信号生成部から出力されるフォーカス制御信号に基づいて上記光学系駆動部を制御する制御部とを具え、上記入射光に周期的な光量変化が重畳されている場合、上記フォーカス制御信号生成部から出力されるフォーカス制御信号を、上記周期的な光量変化に基づいて上記フォーカス制御信号に重畳されるフリッカ成分を除去するローパスフイルタを介して出力するように構成される。 The television camera device of the present invention includes an optical system, an optical system driving unit that adjusts the focus of the optical system, an imaging unit that converts incident light from the optical system into a video signal, and a video signal from the imaging unit. A signal processing unit that appropriately processes, a focus control signal generation unit that receives a focus video signal from a video signal from the imaging unit, and the optical system based on the focus control signal that is output from the focus control signal generation unit A control unit that controls the drive unit, and when the periodic light amount change is superimposed on the incident light, the focus control signal output from the focus control signal generation unit is based on the periodic light amount change. Thus, it is configured to output via a low-pass filter that removes the flicker component superimposed on the focus control signal.
また、本発明のテレビカメラ装置において、上記入射光に周期的な光量変化が重畳されている場合、上記周期的な光量変化に基づくフリッカ成分を前もって算出し、上記ローパスフイルタを上記算出されたフリッカ成分をカットオフ周波数とするローパスフイルタとするように構成される。 In the television camera device of the present invention, when a periodic light amount change is superimposed on the incident light, a flicker component based on the periodic light amount change is calculated in advance, and the low-pass filter is calculated as the calculated flicker. A low-pass filter having a component as a cutoff frequency is configured.
また、本発明のテレビカメラ装置において、更に、上記撮像部からの映像信号のうちフォーカス映像信号の平均値を算出する信号平均算出部と、上記信号平均算出部の出力と上記信号平均算出部の出力を上記ローパスフイルタを介して出力される出力との間の最大値と最小値の差を算出する振幅算出部と、上記振幅算出部の出力に基づいて上記ローパスフイルタの特性を制御する制御部とを有し、上記撮像部で所定の動きのない被写体を撮影した場合、上記ローパスフイルタの特性を制御する制御部は、上記振幅算出部の出力が最大となるように上記ローパスフイルタを制御するように構成される。 Further, in the television camera device of the present invention, a signal average calculation unit that calculates an average value of the focus video signal among the video signals from the imaging unit, an output of the signal average calculation unit, and a signal average calculation unit An amplitude calculation unit that calculates a difference between a maximum value and a minimum value between an output and an output that is output via the low-pass filter, and a control unit that controls characteristics of the low-pass filter based on the output of the amplitude calculation unit And a control unit that controls the characteristics of the low-pass filter controls the low-pass filter so that the output of the amplitude calculation unit is maximized. Configured as follows.
また、本発明のテレビカメラ装置において、上記振幅算出部の出力の変動分に閾値を設け、上記制御部は、上記振幅算出部の出力の変動分が、上記閾値以下となるように上記ローパスフイルタの特性を制御するように構成される。 In the television camera device of the present invention, a threshold value is provided for the fluctuation amount of the output of the amplitude calculation unit, and the control unit is configured to provide the low-pass filter so that the fluctuation amount of the output of the amplitude calculation unit is equal to or less than the threshold value. Configured to control the characteristics of the.
更に、本発明のテレビカメラ装置において、上記フォーカス制御信号生成部からの出力と、上記信号平均算出部からの出力を切換える選択部を有し、上記撮像部で所定の動きのない被写体を撮影した場合、上記選択部は、上記信号平均算出部からの出力を選択し、上記ローパスフイルタに出力すると共に、上記減算部は、上記信号平均算出部の出力と上記信号平均算出部の出力を上記ローパスフイルタを介して出力される出力との間の最大値と最小値の差を算出し、上記振幅算出部の出力が最大となるように上記ローパスフイルタの特性を制御し、上記撮像部で所定の動きのある被写体を撮影した場合、上記選択部は、上記フォーカス制御信号生成部からの信号を選択し、上記ローパスフイルタを介して上記光学系駆動部を制御する制御部に供給するように構成される。 Furthermore, the television camera device of the present invention has a selection unit that switches between the output from the focus control signal generation unit and the output from the signal average calculation unit, and the imaging unit captures a subject without a predetermined movement. In this case, the selection unit selects the output from the signal average calculation unit and outputs it to the low-pass filter, and the subtraction unit outputs the output of the signal average calculation unit and the output of the signal average calculation unit to the low-pass filter. The difference between the maximum value and the minimum value output from the output through the filter is calculated, and the characteristics of the low-pass filter are controlled so that the output of the amplitude calculation unit is maximized. When the moving subject is photographed, the selection unit selects a signal from the focus control signal generation unit, and controls the optical system drive unit via the low-pass filter. Configured to feed.
以上説明したように、本発明によれば、オートフォーカス機能の収束あるいはオートフォーカス機能の精度に大きな影響を与える周期的に変化する照明光からのフリッカーを除去した自動フォーカスシステムを具えたテレビカメラ装置が実現できる。従って、被写体の照明光に影響されないで被写体を撮像することが可能となり、また、自動フォーカスシステムのフォーカスの収束、フォーカス精度の高いテレビカメラ装置が実現できる特徴がある。 As described above, according to the present invention, a television camera apparatus including an autofocus system that eliminates flicker from periodically changing illumination light that significantly affects the convergence of the autofocus function or the accuracy of the autofocus function. Can be realized. Therefore, the subject can be imaged without being influenced by the illumination light of the subject, and there is a feature that a television camera device with high focus accuracy and high focus accuracy can be realized.
図1は、本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。図1において、101は、信号平均算出部、102は、選択部、103は、ローパスフイルタ、104は、減算部、105は、振幅算出部、106は、制御部、107は、操作部、108は、選択部および109は、フォーカス映像信号生成部である。なお、図7と同じものには同じ符号が付されている。以下、図1に示す一実施例の動作を説明する。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is a signal average calculation unit, 102 is a selection unit, 103 is a low-pass filter, 104 is a subtraction unit, 105 is an amplitude calculation unit, 106 is a control unit, 107 is an operation unit, and 108. The selection unit and 109 are a focus video signal generation unit. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as FIG. The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described below.
まず、映像信号出力について説明する。撮像部703には、被写体からの光学像が光学系701を介して結像される。この光学像は、撮像部703で映像信号に変換され、信号処理部704に供給され、適宜信号処理されて出力端子705から出力される。これは、図7に示すものと同様である。
First, video signal output will be described. An optical image from the subject is formed on the
また、自動フォーカスシステムについては、撮像部703からの映像信号が後述するフォーカス映像信号生成部109を介してフォーカス制御信号発生部706のフイルタ707に供給され、フォーカス映像信号の高周波成分が抽出される。抽出された高周波成分は、演算部708に供給され、フォーカス映像信号の高周波成分を積分し、この積分値から光学系701の焦点距離合わせの制御信号を生成し、選択部108を介して制御部709に供給される。制御部709は、焦点距離合わせの制御信号に基づいて光学系駆動部710を駆動し、被写体からの光学像が撮像部703上に丁度焦点が合うように光学系701を駆動し、焦点調整がなされる。
As for the automatic focus system, the video signal from the
ここで、フォーカス映像信号生成部109について説明する。まず、カメラ装置では、白黒用のカメラ装置やカラーカメラ装置があり、白黒用のカメラ装置では、フォーカス映像信号として映像信号そのものが使用される。また、カラーカメラ装置では、カラーカメラ装置を使用する用途に応じて種々のフォーカス映像信号が用いられる。フォーカス映像信号生成部109は、そのようなフォーカス映像信号を生成するためのものである。例えば、ホームビデオのようなカメラ装置では、(1)式のY信号を生成する。
Here, the focus video
Y=0.299R+0.4869G+0.114B ・・・・・・(1)
ここで、Y:輝度信号、R、G、Bは、それぞれ赤、緑、青の信号成分を表す。
また、ハイビジョンのようなカメラ装置では、(2)式のようなY信号を生成する。
Y = 0.299R + 0.4869G + 0.114B (1)
Here, Y: luminance signal, R, G, and B represent red, green, and blue signal components, respectively.
In addition, in a camera device such as a high-definition camera, a Y signal as shown in equation (2) is generated.
Y=0.212R+0.7153G+0.00723B ・・・・(2)
これに対して医療顕微鏡や検査装置等の産業用カメラ装置では、輝度信号ではなく色信号、例えば、(3)〜(5)式に示すような色信号Cを用途に応じて生成する。
Y = 0.212R + 0.7153G + 0.00723B (2)
On the other hand, in an industrial camera device such as a medical microscope or an inspection device, a color signal, for example, a color signal C as shown in the equations (3) to (5) is generated according to the use, not a luminance signal.
C=0.5G+0.25G+0.25B ・・・・・・・・・・・(3)
C=0.5G+0.5R ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
C=G ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
なお、上述の(1)〜(5)に示した輝度信号Yおよび色信号Cは、一例であり、これに限定されるものではない。従って、上述したフォーカス制御信号の生成に使用される輝度信号Y、色信号Cおよび白黒の場合の映像信号も含めてフォーカス映像信号と称することにする。従って、フォーカス映像信号生成部109は、フォーカス映像信号を生成する。
C = 0.5G + 0.25G + 0.25B (3)
C = 0.5G + 0.5R (4)
C = G (5)
Note that the luminance signal Y and the color signal C shown in the above (1) to (5) are examples, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the luminance signal Y, the color signal C, and the video signal in the case of black and white used for generating the focus control signal are referred to as a focus video signal. Accordingly, the focus video
なお、本発明は、フリッカ除去の発明に関するものであり、フォーカス映像信号としては、上述の(1)〜(5)に示した輝度信号Yおよび色信号C、白黒映像の場合の映像信号等をフォーカス映像信号として使用することができるが、以下の説明では、輝度信号を用いた場合について説明する。しかしながら輝度信号を用いた場合のみに限定されるものではないことは言うまでもない。 The present invention relates to a flicker removal invention. As the focus video signal, the luminance signal Y and color signal C shown in the above (1) to (5), the video signal in the case of monochrome video, and the like are used. Although it can be used as a focus video signal, in the following description, a case where a luminance signal is used will be described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the case where the luminance signal is used.
次に、フッリカーを除去する自動フォーカスシステムについて説明する。本実施例では、前もって照明光のフリッカー成分を検出する。そのためにテレビカメラ装置の操作者は、まず、操作部107を操作して制御部106を介して選択部102の端子aを選択し、信号平均算出部101の出力が選択部102を介してローパスフイルタ103および減算部104に供給されるようになされる。なお、このとき選択部108は、いずれの端子も選択されず、オートフォーカスは、働かないようにしてある。また、センサ703で撮像する被写体としては、動きが殆どない被写体(図示せず。)を準備し、この被写体を撮像する。また、この被写体は、周期的に変化する照明光、例えば、蛍光灯で照明されているものとする。なお、本実施例では、周期的に変化する照明光として蛍光灯を用いた場合について説明するが、蛍光灯に限定されるものではなく、周期的に変化する照明光であれば、どのような照明光であっても本発明は適用できることは言うまでもない。
Next, an automatic focus system for removing flicker will be described. In this embodiment, the flicker component of the illumination light is detected in advance. For this purpose, the operator of the television camera apparatus first operates the
このようにして被写体を撮像すると、光学系701を介して撮像部703に結像された被写体像の映像信号は、フォーカス映像信号生成部109で、上述したフォーカス映像信号が生成され、信号平均算出部101に供給される。信号平均算出部101は、フォーカス映像信号生成部109からのフォーカス映像信号について、フィールド平均値を算出する。このフィールド平均値は、もし、照明光が一定、例えば、周期的な変化がない白熱光源のような照明光であれば、撮像する被写体は、前述したように動きが殆どない被写体を撮像しているので、信号平均算出部101からの出力信号レベルは、一定となる。しかしながら被写体が周期的に変化する照明光で照明されている場合、信号平均算出部101の出力信号レベルは、図2で示されるように変化する。図2において、縦軸は信号レベルを、横軸は、時間を示している。そして、映像信号レベル、例えば、輝度信号レベルは、前述したように動きが殆どない被写体を撮像しているので、その平均映像レベルは、ほぼ一定である。
When the subject is imaged in this way, the above-described focus video signal is generated by the focus video
しかしながら、前述したように50Hzの電源で駆動される蛍光体は、光量が100Hzの周期で変化し、更に、テレビカメラ装置のフィールド周波数60Hzでサンプリングされるために、例えば、20Hzと40Hzの合成されたフリッカー変動成分(図2に図示)が出力される。これを周波数領域で表示すると、図3で示すようになる。即ち、信号平均算出部101の出力信号としては、オートフォーカス値として、ゆっくりとした制御ループで変化する(周波数は、ほぼ0に近い。)、所謂、DC成分(基準光量)と、これに20Hzの成分と40Hzの成分が加わったものになる。従って、もし、この出力信号で変調されたフォーカス制御信号(これを評価値D(f)とする。)は、DC成分のD(f)以外に、20Hzを基準に前後にスペクトル(点線の矢印で示す。)、40Hzを基準に前後にスペクトル(点線の矢印で示す。)を持つフォーカス制御信号となり、本来のフォーカス制御信号、即ち、フォーカス制御用評価値D(f)が正確に出力されず、フォーカス制御の精度が劣化する原因となる。
However, as described above, the phosphor driven by the power source of 50 Hz changes in the light quantity at a cycle of 100 Hz, and is further sampled at the field frequency 60 Hz of the TV camera device. The flicker fluctuation component (shown in FIG. 2) is output. When this is displayed in the frequency domain, it is as shown in FIG. That is, the output signal of the signal
本発明は、これら20Hz、40Hzの成分等のフリッカー成分を取除き、フォーカスのためのDC成分D(f)を取出すものである。なお、本実施例では、説明の都合上、20Hz、40Hzのように、既知のフリッカー成分について説明するが、本発明の構成は、フリッカー成分が不明な場合に、フリッカー成分を自動測定し、フリッカー成分を除去するフィルターの特性を自動設定するものである。また、本実施例では、NTSC方式についての例で説明するが、PAL方式やSECAM方式についても同様である。以下詳細に説明する。信号平均算出部101からの出力は、ローパスフイルタ103および減算部104に供給される。ここで、ローパスフイルタ103について説明する。
In the present invention, flicker components such as 20 Hz and 40 Hz components are removed, and a DC component D (f) for focusing is taken out. In this embodiment, for the sake of explanation, a known flicker component such as 20 Hz and 40 Hz will be described. However, the configuration of the present invention automatically measures the flicker component when the flicker component is unknown, This automatically sets the characteristics of the filter that removes components. In this embodiment, the NTSC system is described as an example, but the same applies to the PAL system and the SECAM system. This will be described in detail below. The output from the signal
図4は、本発明で使用されるローパスフイルタの一実施例の概略構成を示すブロック図である。図4において、401は、入力端子であり、信号平均算出部101からの信号平均値が入力される。Z(+2)、Z(+1)、・・・Z(−2)は、シフトレジスタであり、サンプリング周期(フィールド周期)毎に信号が順にシフトされる。402、403および407は、乗算器、K1・・K3は、フィルタの係数であり、これらのフィルタの係数は、それぞれ端子404、405、406に入力される制御部106からの制御信号で設定値が変更され、それによってフイルタ特性が変更できるようになっている。408は、出力端子で、減算部104および選択部108の端子bに接続される。なお、図4に示すローパスフイルタは、Z(0)を中心に前後2段づつ、計5段の構成であるが、3段の構成、2段の構成とすることもできる。また、段数をいくらでも増やすことが可能であるが、段数を増やすほど、応答時間がおそくなる欠点があり、変調成分除去を考慮した場合、図4に示す5段の構成が有効である。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the low-pass filter used in the present invention. In FIG. 4,
図5は、図4に示すローパスフイルタの特性を示す特性曲線f(w)を示している。図5において、縦軸は、利得、横軸は周波数を示し、20Hz以上の周波数については、利得がほぼ0、即ち、カットオフ周波数が20Hzのローパスフイルタを示している。ローパスフイルタ103の出力は、減算部104に供給される。減算部104では、信号平均算出部101からの信号平均値からローパスフイルタの出力、即ち、図5に示される20Hz以下の出力は、減算され、ほとんど零となるが、20Hz以上の帯域では、信号平均算出部101からの信号平均値の成分が出力され、振幅算出部105に供給される。換言すれば、ローパスフイルタ103と減算部104とでハイパスフイルタを構成し、減算部104の出力としては、図3のDC成分が除去された信号、即ち、フリッカー成分が振幅算出部105に供給される。
FIG. 5 shows a characteristic curve f (w) indicating the characteristics of the low-pass filter shown in FIG. In FIG. 5, the vertical axis represents the gain, and the horizontal axis represents the frequency. For frequencies above 20 Hz, the gain is almost zero, that is, a low-pass filter having a cutoff frequency of 20 Hz. The output of the low-
振幅算出部105では、減算部104からの信号の最大値と最小値の差分を算出し、その信号を制御部106に印加する。これによって最適なローパスフイルタの特性を決定する。この最適なローパスフイルタの特性の決定について以下に説明する。制御部106は、ローパスフイルタ103の帯域切換えの制御を行う。先に説明したように図4に示すローパスフイルタ103は、フィルタの係数K1・・K3を変更することでローパスフイルタの特性を変更できることを説明した。従って、フィルタの係数K1・・K3をそれぞれ端子404、405、406に入力される制御部106からの制御信号で適宜設定値を変更するとローパスフイルタの特性が変化する。図6は、ローパスフイルタ103のフィルタの係数K1・・K3を変化させた場合のカットオフ周波数の変化を示す特性曲線を示す。図6において、CF1、CF2、CF3は、それぞれ10Hz、20Hz、30Hzのカットオフ周波数を示し、フィルタの係数K1・・K3を変化させることによりカットオフ周波数が矢印の方向に変化することを示している。なお、ローパスフイルタ103の周波数特性を切換えるための係数K1・・K3は、前もって実験的に求めておき、例えば、ROM等に記憶し、操作部107の操作で所定の係数を選択することで実現できる。
The
上記のように構成すると、減算部104からの高域の周波数成分は、ローパスフイルタ103の特性が変化すると変化するので、振幅算出部105で減算部104の出力の最大値と最小値の差を演算し、制御部106でローパスフイルタ103の帯域を切り替え、振幅算出部105の差が最小となる帯域と最大となる帯域を求め、その結果によりローパスフイルタ103の特性の最適値を求める。即ち、帯域を狭くすると、つまりカットオフ周波数を下げるとフリッカー成分が除去され、変動分が小さくなる。またカットオフ周波数を上げるとフリッカー成分が入り、変動分が大きくなる。従って、まず、振幅算出部105の演算結果で変動分の最大値を求め、この変動分が例えば、10%(これを閾値Tとする。)以下になるローパスフイルタ103の帯域を求めることで、ローパスフイルタ103の最適な帯域を求めれば良い。なお、閾値Tは、フリッカの状態、フォーカスの精度等を考慮して適宜設定することができる。
With the above configuration, the high frequency component from the
以上のようにしてローパスフイルタ103の最適な特性が決定されると、制御部106は、ローパスフイルタ103をその最適な特性に固定する。即ち、フィルタの係数K1・・K3を固定する。そして、操作部107を操作して制御部106を介して選択部102のb端子を、また、選択部108のb端子を選択し、テレビカメラ装置の撮像を開始する。このように構成した場合のフォーカス制御について説明する。被写体を撮像した光学像702が撮像部703に結像される。この場合、被写体(一般に、動きのある対象物)は、実際の放送用あるいは業務用の撮像対象であるが、この被写体は、蛍光灯のような周期的に光量が変化する照明光で照明されている。撮像部703の出力は、信号処理部704およびフォーカス映像信号生成部109に供給される。このフォーカス映像信号生成部109からのフォーカス映像信号は、フォーカス制御信号発生部706に供給される。このフォーカス制御信号発生部706で生成されたフォーカス制御信号は、選択部102の端子bを経由してローパスフイルタ103に供給される。ローパスフイルタ103は、先に説明したように上記蛍光灯によるフリッカ成分を除去するローパスフイルタ特性に固定されているので、ローパスフイルタ103でフォーカス制御信号発生部706で生成されたフォーカス制御信号から上記蛍光灯によるフリッカ成分が除去され、選択部108のb端子を経由して制御部709に供給される。その結果、オートフォーカスに必要なフォーカス制御信号のみが制御部709に供給され、制御部709は、このフォーカス制御信号に基づいて光学系駆動部710を駆動し、光学系701の焦点合せを行う。従って、被写体を照明する光源の光量が周期的に変化するような照明でも、フリッカ成分が除去された精度の高い、良好なフォーカス制御をおこなうことができる。
When the optimum characteristic of the low-
以上の実施例では、フリッカ成分が不明な場合、これを自動的に検出し、ローパスフイルタ103のフイルタ特性を固定する方法について説明したが、予めテレビカメラ装置のフィールド周期と照明装置の光量の変化周期が分っている場合は、ローパスフイルタ103のフイルタ特性を前もって計算に基づいて決定できるので、操作部107を操作して制御部106を介して図4に示す係数K1・・K3を設定すれば、照明光によるフリッカ成分を除去できるローパスフイルタ103を実現できる。従って、このような場合には、ローパスフイルタ103のフイルタ特性を前もって設定できるために、前述したようにフリッカー成分をもとめるために前もって被写体を動きのないものにして、フリッカーを自動で検出するようなステップは不用である。
In the above embodiment, the method of automatically detecting the flicker component when it is unknown and fixing the filter characteristic of the low-
また、照明光が白熱ランプあるいは太陽光のような照明光では、フッリカー成分は発生しないので、操作部107を操作して選択部108のa端子を選択し、フォーカス制御信号発生部706のフォーカス制御信号を直接選択部108を介して制御部709に供給することでオートフォーカスを実現できる。
Further, when the illumination light is illumination light such as an incandescent lamp or sunlight, no flicker component is generated. Therefore, the
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたテレビカメラ装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外のさまざまなフリッカ現象の伴うテレビカメラ装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the embodiments of the television camera apparatus described herein, and can be widely applied to television camera apparatuses with various flicker phenomena other than those described above. Needless to say, you can do it.
101:信号平均算出部、102、108:選択部、103:ローパスフイルタ、104:減算部、105:振幅算出部、106、709:制御部、107:操作部、109:フォーカス映像信号生成部、401:入力端子、402、403、407:乗算器、404、405、406:係数入力端子、408、705:出力端子、701:光学系、702:被写体からの光、703:センサ、704:信号処理部、706:フォーカス制御信号発生部、707:フイルタ、708:演算部、710:光学系駆動部。 101: signal average calculation unit, 102, 108: selection unit, 103: low-pass filter, 104: subtraction unit, 105: amplitude calculation unit, 106, 709: control unit, 107: operation unit, 109: focus video signal generation unit, 401: input terminal 402, 403, 407: multiplier, 404, 405, 406: coefficient input terminal, 408, 705: output terminal, 701: optical system, 702: light from the subject, 703: sensor, 704: signal Processing unit, 706: focus control signal generation unit, 707: filter, 708: calculation unit, 710: optical system drive unit.
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