JPH0243397B2 - - Google Patents

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JPH0243397B2
JPH0243397B2 JP55053300A JP5330080A JPH0243397B2 JP H0243397 B2 JPH0243397 B2 JP H0243397B2 JP 55053300 A JP55053300 A JP 55053300A JP 5330080 A JP5330080 A JP 5330080A JP H0243397 B2 JPH0243397 B2 JP H0243397B2
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signal
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imaging
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/40Circuit details for pick-up tubes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は外部照明に起因するフリツカ現象を減
少させる処理機構を有するビデオカメラに関す
る。
一般にテレビジヨンのフイールド周波数は商用
電源からの妨害を防ぐ為に、電源周波数とほぼ等
しく選ばれるのが普通であり、世界各国のテレビ
ジヨン方式はフイールド周波数に関し50Hz方式と
60Hz方式に大別される。
商用電源がテレビジヨンに及ぼす影響の一つ
に、照明源が電源周波数で変化することによりカ
メラ出力映像信号が変調を受けることがあげられ
る。
日本におけるフイールド周波数は60Hzで統一さ
れているが商用電源は残念ながら富士川を境にし
て北は50Hz地域、西は60Hz地域に分けられてい
る。
従つて60Hz地域と50Hz地域ではフリツカの発生
が異なる事が当然ながら予想される。
以下にフリツカ−の発生機構と、それに関する
若干の解析をする。
周波数が、50Hzの商用電源で点灯された螢光灯
からの光の強さは100Hzで変調されている。した
がつて、螢光灯照明のもとで、フイールド周波数
60Hzのテレビカメラを動作させると、その映像出
力は100Hzで変調を受け20Hzのビ−ト成分を有す
る。
今、テレビカメラの撮像部が、従来の撮像管あ
るいは、MOSタイプの固体撮像素子よりなる場
合には、水平ライン毎に、光電変換された電荷の
蓄積および読出しを繰返す(以後ラインフイール
ド蓄積と呼ぶ)ので、螢光灯で照明した場合、モ
ニタ上で観測すると、1点に着目すれば、20Hzで
点滅している様に見え、画面全体に着目すれば、
横縞が、1秒間に20回の速度で上から下へ流れて
いる様に見える。
また撮像部が、電荷転送素子(CCD)の様に
垂直帰線期間に、蓄積された電荷を一度にメモリ
部へ移送するものでは、フイールド毎に蓄積、読
出しを繰返す(以後フイールド蓄積と呼ぶ)こと
になるので、モニタ上で観測すると、画面全体が
同じ位相で、20Hzで点滅している様に見える。こ
の様なフリツカ−はテレビスタジオ等の様に白熱
電球で照明されている様な所では特に問題とはな
らなかつたが、近年家庭用ビデオカメラが次第に
普及するにつれて、螢光灯下で撮像する機会が増
加したため、その対策が問題点としてクローズア
ツプされてきた。
フリツカに関する光源の特性は、光出力をl
(t)で表わすと、次式のパーセントフリツカD
で定義される。
D=max{l(t)}−min{l(t)}/max{l(
t)}+min{l(t)}×100%(1) 螢光灯の光出力観測結果によると、上記変化分
は、電源周波数成分を全波整流したものに近い。
すなわち、螢光灯の光出力l(t)は、電源周波
数をfp(50Hz)とすれば、次式で示される。
l(t)=lo{1+a|sin(2πfpt+θp)|} (2) aはフリツカの大きさを表わすパラメータであ
り、これを(1)式へ代入するとフリツカDは次式と
なる。
D=a/2+a×100% (3) 各撮像素子はフイールド期間(Tf)、螢光灯か
らの光を積分し、これに比例した信号電流を出力
する。いまnTfから(n+1)Tfの1フイールド
期間の中、垂直帰線期間の電荷転送の部分では電
荷を蓄積しないことを考慮し、蓄積時間をTeと
すると、螢光灯の光出力の積分値Fnは、 Fn=∫nTf+Te oTf l(t)dt (4) 厳密には(2)式を(4)式へ代入して積分すれば良い
が、簡単のため(2)式のうち、フーリエ級数展開し
た基本波成分2+pについてだけ代入し近似値を
求めると、 Fn=A+Bsin(4πfp n Tf+θp′) (5) 但し A=lo(1+2/πa)Te B=−2loa/3π2fp sin2πfpTe (5)式より、3フイールド毎に、つまり20Hzで信
号が変調されていることがわかる。また信号出力
のフリツカD′は近似的に次式で与えられる D′=−2a sin(2πfpTe)/3πfp(π+2a)・Te(6) これを見ると、撮像素子の積分効果により(3)式
で与えられるフリツカDより大分、抑圧されDに
比し約14%程度になるが、目につく、フリツカの
生ずることを示している。(6)式で示したものはラ
イン毎に信号を読出すタイプの場合であるが、
CCD素子の場合には(5)式で示された様に離散し
た値しかとらないため、フリツカ量は(6)式より、
さらに15%〜25%程度小さい値を示す。
以上に述べた如く螢光灯照明下における映像に
関してはフリツカを生ずるという不都合がある。
本発明は前記フリツカを軽減する事を目的とす
るものである。
本発明の他の目的は、照明光源のフリツカによ
るレベル変動の影響を正確に除去できるビデオカ
メラを提供することを目的としている。
そしてこの目的を達成するために、本発明のビ
デオカメラは被写体像をテレビジヨン周期で撮像
しテレビジヨン映像信号を形成する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像動作を制御する為の信号を発
生する同期信号手段と、前記撮像手段とは別に設
けられ被写体の明るさを検出する光電素子と、前
記光電素子の出力中から被写体の照明光中の少な
くともテレビジヨン周期との間でフリツカを生じ
る周波数成分を抽出するフイルタと、該フイルタ
により抽出された前記周波数成分に同期して前記
同期信号発生手段の動作を制御することにより撮
像手段における撮像動作と前記フリツカの位相と
を同期させると共に前記撮像手段の利得をフリツ
カの周期で制御することによりフリツカによる影
響を除去する制御手段と、を有する。
そしてこの構成により、前記光電素子を介して
検出されるフリツカ位相と撮像手段における撮像
動作のタイミングにずれが生じないので、前記撮
像手段の利得をフリツカの周期で制御することに
より極めて正確にフリツカによる影響を除去する
ことができる特徴を有する。
以下、図面に従つて本発明に基づく1実施例を
詳細に説明する。(以下の説明においてはフイー
ルド周波数はNTSC方式の60Hzとする。) 第1図はフイールド蓄積タイプの固体撮像素子
に応用した場合の例である。第2図は第1図の動
作波形図を示す。
第1図において、ブロツク100は一般的なビ
デオカメラの電気回路を、ブロツク200はフリ
ツカ軽減回路を表している。
ブロツク100において、1は固体撮像素子、
2は固体撮像素子1の出力信号を増幅する前置増
幅器、3は映像信号を通過せる低域フイルタ、4
は低照度撮影時に増幅度を上げる動作と共に、後
述の如くフリツカを補正する可変利得増巾
(AGC)回路、5はNTSCテレビ信号を作り出す
プロセス・エンコーダ回路、7は水晶発振回路、
8は同期信号発生器を示す。またブロツク200
において、10は照明条件による明るさの変動を
検出する光電素子、11は120Hzの帯域フイルタ
(以後BPF)、12は120Hzに位相同期するPLL回
路、13はPLL回路12の出力を60Hzに分周す
る1/2分周器、20はBPF11の出力を整流
してスイツチSWIをA側に通電させる制御回路を
示している。
また14は100HzのBPF、15は100Hzを6逓
倍して位相同期するPLL回路、16はPLL回路
15の出力を100Hzに分周する1/6分周器、1
7はPLL回路15の出力を60Hzに分周する1/
10分周器、18は1/6分周器16の出力を10Hz
に分周する1/10分周器、19は1/10分周器1
7の出力を20Hzに分周する1/3分周器、21は
60Hzの入力信号から同期信号発生器8への垂直リ
セツトパルスを発生する垂直リセツト(V.R)パ
ルス発生器、SW2は後述の検知回路22により
同期信号発生器の垂直同期を内部か外部に切替え
るスイツチ、22は照明条件が60Hz・50Hzかそう
でないかを検知する検知回路、9は1/3分周器
19の出力をAGC回路4の利得可変制御電位に
付加する加算器、SW3は検知回路22の出力に
より制御されるスイツチを示す。
以下、上述の構成の動作を説明する。
まずスイツチSW2,SW3の働きを説明する。
スイツチSW2,SW3はフリツカ軽減回路20
0を動作させる必要があるときに切替るように構
成されている。即ち日本での照明電源は50Hzと60
Hzでありそれ以外の例えば日中における撮影の場
合は、映像信号にフリツカは当然含まれていない
ので、フリツカ軽減回路を動作させる必要はな
い。そこで検知回路22には照明電源が50Hzか60
Hzのときにフリツカ信号100Hzか120Hzが入力され
るので、このフリツカ信号を整流してスイツチ切
替信号(高電位)2cとする。スイツチSW2,
SW3はスイツチ切替信号2Cが低電位のときは
前状態を保持するのでフリツカ軽減回路200は
動作しない。スイツチSW2は同期信号発生器8
への垂直リセツトパルス10bの切替えを、スイ
ツチSW3はAGC回路4への制御電圧9bの切替
えを行う。
照明が60Hzの場合は光電素子10は120Hzの光
量変化を検出し、BPF11で120Hzの成分だけが
導出される。PLL回路12は照明電源の周波数
変動に追従し得るが極めて狭いロツクレンジを有
する様構成されているもので、この出力は1/2
分周回路13で60Hzに分周される。この60Hz信号
はスイツチSW1がA側に通電しているからV・
Rパルス発生器21を経て同期信号発生器8を垂
直リセツトする。従つてビデオカメラ系は照明光
源に同期させられたことにより、非常にゆるやか
に変化していたフリツカは完全になくなる。この
時スイツチSW3はイツチ切替信号2CによりE
側へ通電しているが、照明が60Hz電源であるので
BPF14の出力は零であり後段の回路は動作せ
ず1/3分周器19の出力信号9bも変化しない
ので問題はない。照明電源が50Hzの場合は光電素
子10は100Hzの光量変化を検出する。BPF14
では100Hz成分だけが通過するとともに後述する
位相調整のための4.16ms(100Hzに対しての位相
150゜に相当する)の遅延時間を持つべく構成され
ている。BPF14の出力4bはPLL回路15と
1/6分周器16で6逓倍されるので、PLL回
路出力信号は5bは600Hzとなる。この600Hzは
1/10分周器17で60Hzに分周されるが、分周の
基準として1/6分周器16の出力を1/10分周
器18で10Hz7bに変換し、7bの立上り部分で
リセツトパルス7b′を発生させ、10msec毎にリ
セツトを行つている。即ちフリツカ100Hz信号4
bと60Hz信号8bは10msecの周期で同期してい
ることになる。またこのリセツト信号7b′が、各
フイールドでどのフリツカ値を持つかの基準とな
る。第3図に光電素子10の入力フリツカ信号A
と、第5式から計算した映像信号に含まれるフリ
ツカ信号Bを示す。ここでB図の縦軸単位は、フ
リツカの平均値を0として最大値を1、最小値を
−1とする。第3図をフイールド蓄積に対応させ
て考えると、フリツカ信号Aを(n−2)Ttか
ら(n−2)Tf+Teの期間積分したときの値が
フリツカ信号Bのa、同様にb、c、d……とな
る。第3図では積分の開始時刻を(n−1)Tt
より150゜遅れた位置に設定した時である。この設
定の時、固体撮像素子から読出す時のフリツカは
a点(0.5)、b点(−1)、c点(0.5)、d点
(0.5)……( )内前述したフリツカ値と、3フ
イールドのなかで2回は同量のフリツカを示す。
このようなタイミングで積分(蓄積)を行なえ
ば、3フイールドで1フイールド分だけフリツカ
補正を行なうような回路構成にすれば良い事が分
る。この他にも、積分の開始時刻を(n−1)
Ttより適当に選ぶ事ができる。例えば90゜遅れた
位置に設定した場合は、a点(−0.5)、b点(1)、
c点(−0.5)、d点(−0.5)……の値をとり、
この値に合致するようにAGC回路4への制御電
圧を調整すれば同様なフリツカ補正が可能であ
る。
この目的を達するために1/3分周器19はリ
セツト信号7b′を基準に60Hz信号8bを分周す
る。そして1/3分周器19の出力信号9bは第
2図示のようになり、AGC回路4の制御電圧は
9b′となる。このAGC回路4は制御電圧が高く
なると増幅度が大きくなるよう働くのでフリツカ
は次のように激減する いま、AGC回路への入力をA(t)、フリツカ
を±αとし、AGC回路の増幅度を(1〓β)B
(ここでβは制御電圧による増幅度変化比率)と
するとAGC回路の出力は (1±α)A(t)×(1〓β)B =A(t)B(1−αβ) 一般にβはαを同一になるように調整するので A(t)B(1−α2) となり、例えばαが10%であつたとすればAGC
回路出力では−1%に軽減されたことになる。
次に本発明の変形例を説明する。
第4図は撮像管のようないわゆるラインフイー
ルド蓄積タイプに応用した場合である。この場合
は映像信号に含まれるフリツカ信号が第3図に示
すAそのものの波形になる。かかる場合での本発
明の実施例を第4図に示し、実施例第1図示で変
更した部分のみを図示する。
ここで19′は100Hzの低域フイルタを示す。
1/6分周器16の出力信号6bは低域フイルタ
19′によりフリツカと大略同波形の100Hzに変換
されるそして加算器9を経た後AGC回路4の制
御電圧となり、以下の動作は第一の実施例と同様
である。
ここで映像信号に含まれるフリツカと位相を一
致させるためにBPF14と低域フイルタ19′の
遅延時間は両方の加算値で4.16mSecになるよう
にすることは第一の実施例と同様である。この実
施例によつても第1図におけるような効果を得る
ことができる。
以上本発明のビデオカメラについて説明したが
前述したように、本発明によれば螢光灯照明下で
映像信号にフリツカを含んでいても、フリツカ軽
減回路の働きにより、フリツカを感じさせない画
像を得ることが出来、効果絶大なるものである。
特に本発明はフリツカ除去の為の利得制御の前
に、フリツカに同期して前記同期信号発生手段の
動作を制御することにより撮像手段における撮像
動作と前記フリツカの位相とを同期させる様にし
ているので、撮像手段の出力とフリツカ除去の為
の利得制御の位相が正確に合致し、フリツカ補正
を極めて高精度に行なうことができるという効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づく一実施例の回路構成
図。第2図は第1図の動作波形図、第3図は光源
のフリツカと映像信号に含まれるフリツカの関係
を示す図、第4図は本発明を撮像管を用いたビデ
オカメラに応用した場合を説明する図である。 1は固体撮像素子、2は前置増幅器、3は低域
フイルタ、4はAGC回路、8は同期信号発生器、
9は加算回路、10は光電素子、20は制御回
路、21はV・Rパルス発生器、22は検知回
路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被写体像をテレビジヨン周期で撮像しテレビ
    ジヨン映像信号を形成する撮像手段と、 前記撮像手段の撮像動作を制御する為の信号を
    発生する同期信号発生手段と、 前記撮像手段とは別に設けられ被写体の明るさ
    を検出する光電素子と、 前記光電素子の出力中から被写体の照明光中の
    少なくともテレビジヨン周期との間でフリツカを
    生じる周波数成分を抽出するフイルタと、 該フイルタにより抽出された前記周波数成分に
    同期して前記同期信号発生手段の動作を制御する
    ことにより撮像手段における撮像動作と前記フリ
    ツカの位相とを同期させると共に前記撮像手段の
    利得をフリツカの周期で制御することによりフリ
    ツカによる影響を除去する制御手段と、 を有するビデオカメラ。
JP5330080A 1980-04-21 1980-04-21 Video camera Granted JPS56149183A (en)

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