JP4836896B2 - ビデオカメラ - Google Patents

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Description

この発明は、撮像素子の露光時間と蛍光灯の明滅周期との間のビート干渉に起因するフリッカの発生を防止する、ビデオカメラに関する。
この種のビデオカメラの一例が、特許文献1に開示されている。この背景技術によれば、撮像素子の電荷蓄積時間つまり露光時間は、蛍光灯の明滅周期(=T)と同じ時間、あるいは周期Tの整数倍(=2T,3T,4T,…)に設定される。これによって、撮像素子の露光時間と蛍光灯の明滅周期との間のビート干渉に起因するフリッカの発生が防止される。
特開2003−18458号公報[H04N 5/235, 5/21, 5/335, H01L 27/146]
しかし、フリッカが生じているか否かを判別するには、数フレーム〜十数フレームの被写界像を参照する必要がある。したがって、フリッカが生じているか否かを常時判別するようにすると、プロセサの負荷が増大する。
それゆえに、この発明の主たる目的は、フリッカの判別に起因する負荷の増大を抑えつつ、フリッカの発生を速やかに防止することができる、ビデオカメラを提供することである。
請求項1の発明に従うビデオカメラ(10:実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、シーンを表す光学像が照射される撮像面を有し、光学像に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段(16)、撮像手段によって捉えられたシーンに基準を上回る特定変動が発生したか否かを撮像手段の画像出力処理と並行して繰り返し判別する判別手段(S27, S27’)、および判別手段の判別結果が否定的な結果から肯定的な結果に更新されたとき撮像手段から出力された電子画像にフリッカが生じているか否かを判別し、肯定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を実行する一方、否定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を中断するフリッカ処理手段(S39~S43)を備える。
撮像手段は、シーンを表す光学像が照射される撮像面を有し、光学像に対応する電子画像を繰り返し出力する。判別手段は、撮像手段によって捉えられたシーンに基準を上回る特定変動が発生したか否かを、撮像手段の画像出力処理と並行して繰り返し判別する。フリッカ処理手段は、判別手段の判別結果が否定的な結果から肯定的な結果に更新されたとき撮像手段から出力された電子画像にフリッカが生じているか否かを判別し、肯定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を実行する一方、否定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を中断する
このように、フリッカ判別は基準を上回る特定変動が撮像手段によって捉えられたシーンに発生したときに実行される。換言すれば、特定変動が発生しない限り、フリッカ判別は中断される。これによって、フリッカ判別に起因する負荷の増大を抑えつつ、フリッカの発生を速やかに防止することができる。
請求項2の発明に従うビデオカメラは、請求項1に従属し、撮像手段は電子画像を第1周期で生成し、判別手段は特定変動が発生したか否かを第1周期よりも長い第2周期で判別する。これによって、特定変動が頻繁に発生することに起因してフリッカの有無が頻繁に判別される事態を回避することができる。
請求項3の発明に従うビデオカメラは、請求項1または2に従属し、フリッカ処理手段は判別結果の更新から指定期間が経過した時点でフリッカ判別を実行する。フリッカ判別は、被写界が安定した時点で実行され得る。
請求項4の発明に従うビデオカメラは、請求項3に従属し、撮像手段によって捉えられたシーンの変動量に応じて指定期間を変更する第1変更手段(S53〜S59)をさらに備える。これによって、フリッカ処理手段の応答特性を被写界の変動量に応じて変更することができる。
請求項5の発明に従うビデオカメラは、請求項1ないし4のいずれかに従属し、撮像手段によって捉えられたシーンの変動量に応じてフリッカ判別精度を変更する第2変更手段(S63〜S71)をさらに備える。これによって、フリッカ処理手段の応答特性を被写界の変動量に応じて変更することができる。
請求項6の発明に従うビデオカメラは、請求項1ないし5のいずれかに従属し、撮像手段から出力された電子画像に基づいて撮像パラメータを繰り返し調整する調整手段(S5, S7, S11, S13)をさらに備え、判別手段は調整手段によって調整された撮像パラメータの変動に注目して判別処理を実行する。
請求項7の発明に従うビデオカメラは、請求項6に従属し、撮像パラメータは露光量を含む。フリッカ手段は、被写界の明るさが大きく変化したときに起動し得る。
請求項8の発明に従うビデオカメラは、請求項6に従属し、撮像パラメータは白バランス調整ゲインを含む。フリッカ処理手段は、被写界の色合いが大きく変化したときに起動し得る。
請求項9の発明に従う撮像制御プログラムは、シーンを表す光学像が照射される撮像面を有し、光学像に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段(16)を備えるビデオカメラ(10)のプロセサ(30)に、撮像手段によって捉えられたシーンに基準を上回る特定変動が発生したか否かを撮像手段の画像出力処理と並行して繰り返し判別する判別ステップ(S27, S27’)、および判別ステップの判別結果が否定的な結果から肯定的な結果に更新されたとき撮像手段から出力された電子画像にフリッカが生じているか否かを判別し、肯定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を実行する一方、否定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を中断するフリッカ処理ステップ(S39~S43)を実行させるための、撮像制御プログラムである。
請求項1発明と同様、フリッカの判別に起因する負荷の増大を抑えつつ、フリッカの発生を速やかに防止することができる。
請求項10の発明に従う撮像制御方法は、シーンを表す光学像が照射される撮像面を有し、光学像に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段(16)を備えるビデオカメラ(10)の撮像制御方法であって、撮像手段によって捉えられたシーンに基準を上回る特定変動が発生したか否かを撮像手段の画像出力処理と並行して繰り返し判別する判別ステップ(S27, S27’)、および判別ステップの判別結果が否定的な結果から肯定的な結果に更新されたとき撮像手段から出力された電子画像にフリッカが生じているか否かを判別し、肯定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を実行する一方、否定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を中断するフリッカ処理ステップ(S39~S43)を備える。
請求項1発明と同様、フリッカの判別に起因する負荷の増大を抑えつつ、フリッカの発生を速やかに防止することができる。
この発明によれば、フリッカ判別は基準を上回る特定変動が撮像手段によって捉えられたシーンに発生したときに実行される。換言すれば、特定変動が発生しない限り、フリッカ判別は中断される。これによって、フリッカ判別に起因する負荷の増大を抑えつつ、フリッカの発生を速やかに防止することができる。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図1を参照して、この実施例のビデオカメラ10は、光学レンズ12および絞りユニット14を含む。これらの部材を経た被写界の光学像は、CMOS型のイメージセンサ16を構成する撮像部18の前面つまり撮像面に照射され、光電変換を施される。これによって、被写界像を表す電荷からなる生画像信号が生成される。
電源が投入されると、CPU30は、露光および電荷読み出しの繰り返しをイメージセンサ16を構成するTG(Timing Generator)22に命令する。TG22は、撮像面の露光動作とこれによって得られた電荷の読み出し動作とを繰り返し実行するべく、SG(Signal Generator)24から出力される垂直同期信号Vsyncに応答した複数のタイミング信号を撮像部18に与える。垂直同期信号Vsyncは1/60秒毎にSG24から出力され、撮像部18で生成された各フレームの生画像信号はラスタ走査に従う順序で1/60秒毎に読み出される。
撮像部18から出力された生画像信号は、イメージセンサ16を構成するCDS/AGC/AD回路20によって相関二重サンプリング,自動ゲイン調整およびA/D変換の一連の処理を施される。信号処理回路26は、CDS/AGC/AD回路20から出力された生画像データに白バランス調整,色分離,YUV変換などの処理を施し、YUV形式の画像データをメモリ制御回路32を通してSDRAM34に書き込む。なお、白バランス調整は、白バランス調整回路24wによって実行される。
LCDドライバ36は、こうしてSDRAM34に書き込まれた画像データをメモリ制御回路34を通して1/60秒毎に読み出し、読み出された画像データに基づいてLCDモニタ38を駆動する。この結果、被写界のリアルタイム動画像(スルー画像)がモニタ画面に表示される。
輝度評価回路28は、信号処理回路26によって生成されたYデータに基づいて、被写界の明るさ(輝度)を1/60秒毎に評価する。CPU30は、輝度評価回路28によって求められた輝度評価値に基づいて最適EV値を算出し、算出された最適EV値を定義する絞り量および露光時間を絞りユニット14およびTG22にそれぞれ設定する。この結果、LCDモニタ38に表示されるスルー画像の明るさが適度に調整される。
CPU30はまた、白バランス調整回路26wから出力されたRGB形式の画像データに基づいて白バランス調整用の最適ゲインを算出し、算出された最適ゲインを白バランス調整回路26wに設定する。これによって、スルー画像の白バランスが適度に調整される。
キー入力装置46によって記録開始操作が行われると、CPU30は、I/F40に記録処理を命令する。I/F40は、SDRAM34に格納された画像データをメモリ制御回路32を通して1/60秒毎に読み出し、読み出された画像データを含む動画ファイルを記録媒体42に作成する。このような記録処理は、キー入力装置46による記録終了操作に応答して終了される。
図2(A)および図2(B)を参照して、60Hzの商用電源が供給される蛍光灯は1/120秒毎に明滅する一方、50Hzの商用電源が供給される蛍光灯は1/100秒毎に明滅する。このような明滅周期の相違から、撮像面の露光時間と蛍光灯の明滅周期との間のビート干渉に起因するフリッカが発生する可能性がある。
そこで、CPU30は、撮像面によって捉えられた被写界像を参照したフリッカ判別処理を実行し、判別結果がフリッカの発生を示しているときにフリッカ対策処理を実行する。フリッカ対策処理が実行された結果、撮像面の露光時間は、60Hzの商用電源に対応して1/120秒の整数倍に設定され、50Hzの商用電源に対応して1/100秒の整数倍に設定される。
ただし、フリッカが生じているか否かの判別には数フレーム〜十数フレームの被写界像が必要であり、フリッカ判別処理を常時実行するようにするとCPU30の負荷が増大する。そこで、CPU30は、異なるタイミングで得られた最適EV値の差分をΔEVとして算出し、算出された差分ΔEVが閾値TH1を上回るときにフリッカ判別処理を実行する。
さらに、フリッカ判別処理を起動すべきか否かの判断基準を最適EV値の変動量に求めていることから、撮像面の向きを明所と暗所との間で頻繁に変更するとフリッカ判別処理が頻繁に起動される懸念がある。また、差分ΔEVが閾値TH1を上回るほどの被写界の変動から被写界が安定するまでに時間がかかる可能性がある。
そこで、CPU30は、1秒前に求められた最適EV値と最新の最適EV値との差分をΔEVとして算出するとともに、タイマTMのリセット&スタートを繰り返し(タイマ設定値:10秒)、ΔEV>閾値TH1の成立とタイマTMのタイムアウトとを条件としてフリッカ判別処理を実行する。フリッカ判別処理は、図3に示す要領で実行される。これによって、フリッカの判別に起因する負荷の増大を抑えつつ、フリッカの発生を速やかに防止することができる。
CPU30は、図4に示す撮像条件タスク,図5に示す環境判別タスクおよび図6に示すフリッカ判別タスクを含む複数のタスクを並列的に実行する。なお、これらのタスクは、図1に示すフラッシュメモリ44に記憶される。
図4を参照して、ステップS1では垂直同期信号Vsyncが発生したか否かを判別し、YESであればステップS3で輝度評価回路28から輝度評価値を取り込む。ステップS5では取り込まれた輝度評価値に基づいて最適EV値を算出し、ステップS7では算出された最適EV値を定義する絞り量および露光時間を絞りユニット14およびTG22にそれぞれ設定する。ステップS9では、白バランス調整回路26wから出力されたRGB形式の画像データを取り込む。ステップS11では取り込まれた画像データに基づいて白バランス調整用の最適ゲインを算出し、ステップS13では算出された最適ゲインを白バランス調整回路26wに設定する。ステップS13の処理が完了すると、ステップS1に戻る。
図5を参照して、ステップS21ではフラグFLGを“0”に設定し、ステップS23では垂直同期信号Vsyncが60回発生したか否か(直前の処理から1秒が経過したか否か)を判別する。ここでYESであればステップS25に進み、1秒前に求められた最適EV値と最新の最適EV値と差分をΔEVとして算出する。ステップS27では、算出された差分ΔEVが閾値TH1を上回るか否かを判別し、NOであればそのままステップS23に戻る一方、YESであればステップS29でフラグFLGを“1”に設定してからステップS23に戻る。
図6を参照して、ステップS31では、タイマTMのリセット&スタートを実行する。タイマTMには“10秒”に相当する数値が設定され、設定された数値は時間とともに減少する。ステップS33ではタイムアウトが発生したか否か(リセット&スタートから10秒が経過したか否か)を判別する。ここでYESであれば、ステップS35でステップS31と同様の処理を実行し、ステップS37でフラグFLGの状態を判別する。
フラグFLGが“0”を示していればステップS33に戻り、フラグFLGが“1”を示していればステップS39に進む。ステップS39では数フレーム期間〜十数フレーム期間かけてフリッカ判別処理を実行し、ステップS41ではフリッカ判別処理の結果がフリッカの発生を示しているか否かを判別する。ここでNOであればそのままステップS45に進む一方、YESであればステップS43でフリッカ対策処理を実行してからステップS45に進む。ステップS45ではフラグFLGを“0”に戻し、その後にステップS33に戻る。
以上の説明から分かるように、イメージセンサ16は、被写界の光学像が照射される撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する。CPU30は、イメージセンサ16によって捉えられた被写界に基準を上回る特定変動(ΔEV>TH1の変動)が発生したか否かを、イメージセンサ16による被写界像の生成処理と並行して繰り返し判別する(S27)。判別結果が否定的な結果から肯定的な結果に更新されると、CPU30は、指定期間(タイマTMの残り時間)の経過を待ってフリッカ判別処理を実行し(S39)、必要に応じてフリッカ対策処理を実行する(S43)。
このように、フリッカ判別処理は、基準を上回る特定変動が被写界に発生したときに実行される。換言すれば、特定変動が発生しない限り、フリッカ判別処理は中断される。これによって、フリッカの判別に起因する負荷の増大を抑えつつ、フリッカの発生を速やかに防止することができる。
なお、この実施例では、ステップS31およびS35の各々でタイマTMに設定される時間を固定値(=10秒)とし、フラグFLGが“1”に更新されてからフリッカ判別処理が実行されるまでの待ち時間(=指定時間)をタイマTMの残り時間とするようにしているが、この待ち時間は被写界の変動量に応じて変更するようにしてもよい。この場合、CPU30は、図6に示すステップS31〜S37の処理に代えて図7に示すステップS51〜S59の処理を実行するのが好ましい。
図7を参照して、ステップS51ではフラグFLGが“1”を示すか否かを判別し、YESであれば差分ΔEVの大きさをステップS53およびS55の各々で判別する。差分ΔEVが閾値TH1を上回りかつ閾値TH2以下であれば、ステップS53でYESと判断し、ステップS57で10秒待機してからステップS39に進む。差分ΔEVが閾値TH2を上回りかつ閾値TH3以下であれば、ステップS55でYESと判断し、ステップS59で10秒待機してからステップS39に進む。差分ΔEVが閾値TH3を上回れば、ステップS55でNOと判断し、そのままステップS39に進む。これによって、フリッカ判別処理の応答特性を被写界の変動量に応じて変更することができる。
なお、図7に示す処理では被写界の変動が大きいほど待機時間を短縮するようにしているが、被写界の変動が大きいほど待機時間を延長するようにしてもよい。
また、この実施例では、フリッカ判別処理の精度は被写界の変動量と特に関連しないが、フリッカ判別処理の精度(つまりフリッカ判別処理に費やす時間)を被写界の変動量に応じて変更するようにしてもよい。この場合、CPU30は、図6に示すステップS31〜S37の処理に代えて図8に示すステップS61〜ステップS71の処理を実行するのが好ましい。
図8を参照して、ステップS61〜S65の処理が図7に示すステップS51〜S55
の処理と同じであるため、重複した説明は省略する。ステップS63でYESであればステップS67でフリッカ判別精度を“高”に設定し、ステップS65でYESであればステップS69でフリッカ判別精度を“中”に設定し、そしてステップS65でNOであればステップS71でフリッカ判別精度を“低”に設定する。ステップS39のフリッカ判別処理に費やされる時間は、フリッカ判別精度の低下に伴って短縮される。これによって、フリッカ対策処理の応答特性を被写界の変動量に応じて変更することができる。
なお、図8に示す処理では被写界の変動が大きいほど精度を低下させるようにしているが、被写界の変動が大きいほど精度を向上させるようにしてもよい。また、図7に示すステップS57の処理をステップS67の処理と同時に実行し、図7に示すステップS59の処理をステップS69の処理と同時に実行するようにしてもよい。
さらに、この実施例では、最適EV値の変動量が閾値TH1を上回るときにフラグFLGを“1”に設定するようにしているが、白バランス調整用の最適ゲインの変動量を参照してフラグFLGを制御するようにしてもよい。この場合、図5に示すステップS25〜S27の処理に代えて図9に示すステップS25´〜S27´の処理を実行するのが好ましい。
図9を参照して、ステップS25´では1秒前に求められた最適ゲインと最新の最適ゲインとの差分をΔGとして算出する。ステップS27´では算出された差分ΔGのα倍の値が閾値TH1を上回るか否かを判別し、ここでYESであればステップS29でフラグFLGを“1”に設定する。これによって、被写界の色あいが大きく変動したときにフリッカ判別処理が実行される。
さらに、この実施例では、CMOS型のイメージセンサを用いているが、これに代えてCCD型のイメージセンサを用いるようにしてもよい。また、この実施例では、垂直同期信号Vsyncの発生周期として1/60秒を想定しているが、垂直同期信号Vsyncの発生周期はこれに限られるものではない。
この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 (A)は60Hzの商用電源によって点灯する蛍光灯下での撮像動作の一例を示す図解図であり、(B)は50Hzの商用電源によって点灯する蛍光灯下での撮像動作の一例を示す図解図である。 図1実施例に適用されるCPUの動作の一部を示すタイミング図である。 図1実施例に適用されるCPUの動作の一部を示すフロー図である。 図1実施例に適用されるCPUの動作の他の一部を示すフロー図である。 図1実施例に適用されるCPUの動作のその他の一部を示すフロー図である。 この発明の他の実施例に適用されるCPUの動作の一部を示すフロー図である。 この発明のその他の実施例に適用されるCPUの動作の他の一部を示すフロー図である。 この発明のさらにその他の実施例に適用されるCPUの動作の他の一部を示すフロー図である。
符号の説明
10 …ビデオカメラ
16 …イメージセンサ
26 …信号処理回路
28 …輝度評価回路
30 …CPU

Claims (10)

  1. シーンを表す光学像が照射される撮像面を有し、前記光学像に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段、
    前記撮像手段によって捉えられたシーンに基準を上回る特定変動が発生したか否かを前記撮像手段の画像出力処理と並行して繰り返し判別する判別手段、および
    前記判別手段の判別結果が否定的な結果から肯定的な結果に更新されたとき前記撮像手段から出力された電子画像にフリッカが生じているか否かを判別し、肯定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を実行する一方、否定的な判別結果に対応して前記フリッカ対策処理を中断するフリッカ処理手段を備える、ビデオカメラ。
  2. 前記撮像手段は前記電子画像を第1周期で生成し、
    前記判別手段は前記特定変動が発生したか否かを前記第1周期よりも長い第2周期で判別する、請求項1記載のビデオカメラ。
  3. 前記フリッカ処理手段は前記判別結果の更新から指定期間が経過した時点でフリッカ判別を実行する、請求項1または2記載のビデオカメラ。
  4. 前記撮像手段によって捉えられたシーンの変動量に応じて前記指定期間を変更する第1変更手段をさらに備える、請求項3記載のビデオカメラ。
  5. 前記撮像手段によって捉えられたシーンの変動量に応じてフリッカ判別精度を変更する第2変更手段をさらに備える、請求項1ないし4のいずれかに記載のビデオカメラ。
  6. 前記撮像手段から出力された電子画像に基づいて撮像パラメータを繰り返し調整する調整手段をさらに備え、
    前記判別手段は前記調整手段によって調整された撮像パラメータの変動に注目して判別処理を実行する、請求項1ないし5のいずれかに記載のビデオカメラ。
  7. 前記撮像パラメータは露光量を含む、請求項6記載のビデオカメラ。
  8. 前記撮像パラメータは白バランス調整ゲインを含む、請求項6記載のビデオカメラ。
  9. シーンを表す光学像が照射される撮像面を有し、前記光学像に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段を備えるビデオカメラのプロセサに、
    前記撮像手段によって捉えられたシーンに基準を上回る特定変動が発生したか否かを前記撮像手段の画像出力処理と並行して繰り返し判別する判別ステップ、および
    前記判別ステップの判別結果が否定的な結果から肯定的な結果に更新されたとき前記撮像手段から出力された電子画像にフリッカが生じているか否かを判別し、肯定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を実行する一方、否定的な判別結果に対応して前記フリッカ対策処理を中断するフリッカ処理ステップを実行させるための、撮像制御プログラム。
  10. シーンを表す光学像が照射される撮像面を有し、前記光学像に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段を備えるビデオカメラの撮像制御方法であって、
    前記撮像手段によって捉えられたシーンに基準を上回る特定変動が発生したか否かを前記撮像手段の画像出力処理と並行して繰り返し判別する判別ステップ、および
    前記判別ステップの判別結果が否定的な結果から肯定的な結果に更新されたとき前記撮像手段から出力された電子画像にフリッカが生じているか否かを判別し、肯定的な判別結果に対応してフリッカ対策処理を実行する一方、否定的な判別結果に対応して前記フリッカ対策処理を中断するフリッカ処理ステップを備える、撮像制御方法。
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