JPH05219447A - Ｔｖカメラ用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 被写体を照明する半導体発光素子（２）と、
ＣＣＤ撮像式ＴＶカメラ（３）からの撮像タイミング信
号ＴＳに呼応して撮像時を含む所定期間には前記半導体
発光素子を発光させるとともに一定時間発光を休止させ
るように駆動する発光時間制御部（１）を具備する。 【効果】 従来の半導体発光素子を用いたものより大電
流で駆動し高光量を得ることができる。あるいは、装置
の消費電力を減らし装置の寿命を延ばすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶカメラによる撮像
時に良好な画像信号を得るために用いられる照明装置、
特に発光源に半導体発光素子を用いている照明装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年ＴＶカメラは、その構成の半導体化
により小形軽量化、低価格化が進み工業及び民生用途に
多用されるようになった。夜間時など、ＴＶカメラによ
る撮像時に被写体からの光量が不足する場合には、暗視
カメラ等の特殊カメラを使用する場合を除き通常のＴＶ
カメラでの撮像には、光量を補い照度をあげるべく照明
装置が利用されている。照明装置の発光源としては一般
に、ハロゲンランプや半導体発光素子が使われている。
また、撮像部をＣＣＤ化したＴＶカメラでは高速シヤツ
タの技術が確立されているが、この高速シヤツタ使用時
には撮像時間（露光時間）を短縮しているため光量の不
足が生じがちでやはり照明装置を必要とする場合が有
る。特に、図４に示すように、道路上方約６ｍに設置さ
れたＴＶカメラ３を使用して道路を撮影しその画像から
走行車両を検知したりそのナンバープレートの登録番号
を認識したりする交通用画像処理装置においては夜間に
も対応するため照明装置２′が必要であり、また撮像時
間（シヤツタ時間）を１／１０００ｓ程度にする必要か
ら高速シヤツタの使用が前提となっている。

【０００３】ところで、上述したＴＶカメラ用の照明装
置のうちハロゲンランプを用いたものは光源の寿命が短
いとの欠点がある。さらに、これを無人装置に使用する
場合には、使用中は非常に高温になるため周りに燃え易
いものがある所での使用は危険である。また無人装置に
用いた場合には光源が短寿命であるから取替作業を頻繁
に行う必要があり保守が煩雑である。特に、画像式車両
感知装置用に使用する場合には、自動車運転者の運転操
作に悪影響を与えないために周りへの影響防止や運転者
に眩しさや困惑を与えないようにハロゲンランプの前面
に可視光をカットする光学的フイルタを取りつけて近赤
外光のみを得て照明に利用しているが、この用途では可
視光カットフイルタが機械的に破損した場合に可視光が
漏れて悪影響を与える可能性がある。

【０００４】一方、半導体発光素子を光源に用いた照明
装置は、例えば半導体発光素子にピーク波長が８５０ｎ
ｍ程度の発光ダイオード（近赤外発光ダイオード：ＬＥ
Ｄ）を多数個面状に配置したものである。この装置は、
半導体発光素子が長寿命であるという利点があり、この
ため無人装置に用いた場合には保守等に手間がかからな
い。更に上述した画像式車両感知装置用として使用する
場合には、ほとんど可視光を発光しないので可視カット
フイルタを必要とせず、また機械的に破損した場合にも
運転者を眩惑させるなど周りに悪影響を及ぼすことがな
く好適である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
発光素子を用いた照明装置は、最大定格で用いてもハロ
ゲン照明装置に比べて光度が低いものであった。被写体
の照度を上げるべく半導体発光素子に流す電流を上げる
ことが考えられるが、半導体発光素子の順電流には絶対
最大定格があり流せる電流には限界があり現状よりさら
に光量を上げることは困難で必要とする被写体の照度が
得られないとの問題点があった。本発明は、このような
状況に鑑みてなされたもので、半導体発光素子を光源と
して用いながらも従来のものより高光量を得ることがで
きる半導体発光素子を利用したＴＶカメラ用照明装置を
提案することを課題とするものである。なお、本願装置
は同一構成を用いて、光量が充分である場合でも設定条
件を異ならせ光量を上げないで使用した場合にはＴＶカ
メラ用照明装置の消費電力を減らすことができ、装置の
寿命を延ばすことができる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明ではＴＶカメラ用照明装置を、被写体を照明す
る半導体発光素子と、ＣＣＤ撮像式ＴＶカメラからの撮
像タイミング信号に呼応して、撮像時を含む所定期間に
は前記半導体発光素子を発光させるとともに一定時間発
光を休止させるように駆動する発光時間制御部とを具備
し構成する。また本願他の発明ではＴＶカメラ用照明装
置を、被写体を照明する半導体発光素子と、ＣＣＤ撮像
式ＴＶカメラからの垂直及び水平同期信号が入力されこ
れらに基づき所定タイミングで開始パルス信号を出力す
る第１遅延回路と、開始パルス信号と撮像タイミング信
号に基づき発光開始信号を出力する第２遅延回路とから
なる撮像タイミング信号検出部と、前記発光開始信号と
前記水平同期信号とに基づき発光停止信号を出力する第
３遅延回路と、前記発光開始信号入力時から発光停止信
号入力時まで駆動信号を出力するマルチバイブレータと
からなる発光時間設定部と、これに後続し前記半導体発
光素子を駆動する駆動回路とからなり、撮像時を含む所
定期間には前記半導体発光素子を発光させるとともに一
定時間発光を休止させるように構成する。

【０００６】

【作用】発光時間制御部の作用により、ＣＣＤ撮像式Ｔ
Ｖカメラからの撮像タイミング信号に呼応して撮像時を
含む所定期間には前記半導体発光素子を発光させるとと
もに一定時間発光を休止させるため、半導体発光素子を
連続的に駆動する場合に比べて半導体発光素子の温度上
昇が少なく、このため発光時に大電力を供給して発光強
度を上げることが可能となる。また、設定により発光強
度を従来と同程度とすれば休止時間を設けたことより装
置の消費電力を少なくし装置の寿命を延ばすこともでき
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を添附図面に沿って詳細に説明
する。図１は、本発明のＴＶカメラ用照明装置の一実施
例を概略的に示すブロック図である。この装置は、ＣＣ
Ｄ撮像式ＴＶカメラ３からの撮像タイミング信号ＴＳが
入力される発光時間制御部１とこの発光時間制御部１の
パルス出力により駆動される半導体発光素子２により構
成される。なお、電源部については省略する。半導体発
光素子２は、例えば近赤外領域に発光波長を有する発光
ダイオードである。この半導体発光素子２は連続的に通
電駆動すると許容発熱量の関係で一定の定格がありあま
り多くの電力を供給することができない。然るに、連続
的駆動すなわち直流電源によらず一定の休止期間を伴う
パルス駆動とすれば発光駆動時には連続的駆動の場合に
比して多くの電流を供給して高発光量としても発熱量は
総合的には増大せず半導体発光素子を破壊するには至ら
ない。すなわち、半導体発光素子の順電流の絶対最大定
格は流す電流をパルス化してそのデューティ比を大きく
する事によって見掛け上増やす事ができる。本発明はこ
の点を巧みに利用して、必要時にのみ、すなわち高速シ
ャッタモード時にＴＶカメラのシャッタが開いている時
間（撮像時）にのみこれに同期して半導体発光素子をパ
ルス点灯させるようにして、供給順電流を増やし高発光
量を得るものである。

【０００８】ＣＣＤ撮像式ＴＶカメラ３の出力する前記
撮像タイミング信号ＴＳとは、図２に示すように映像信
号生成に付帯して生成される水平同期信号ＨＤ、垂直同
期信号ＶＤ、フィールド判別信号ＦＥあるいはＣＣＤ撮
像式ＴＶカメラの高速シャッタモード時に特有の逆転送
タイミング信号ＴＧ等のＣＣＤ撮像式ＴＶカメラの動作
タイミングを知ることができる信号群を指す。本願発明
ではこの信号群のうち１つ以上の信号を用いる。ここ
で、逆転送タイミング信号ＴＧについて説明する。ＣＣ
Ｄカメラにおいてシャッタオフの状態での動作は、図２
のＣＤ′に示すように１フィールド間に電荷を溜められ
る最大時間である約１／６０秒間各画素に対応する電荷
を蓄積し、１／６０秒周期でこの電荷を取り出して（図
２、正転送過程）映像信号に変換している。ところで、
ＣＣＤカメラ特有の動作として高速シャッタモードがあ
り、電荷の蓄積時間を変更することができる。即ち、図
２のＣＤに示すように、正転送動作間に逆転送動作を入
れて、正転送終了時から逆転送時までの時間（ｔ）秒に
ＣＣＤに蓄積された電荷を捨てて、新たに電荷を蓄積し
直し、この電荷を正転送時に取り出すようにする。この
ようにすると、シャッタスピード（ｔ′＝１／６０−
ｔ）秒の撮像時間に対応する画像が得られ高速に動く画
像を鮮明に捉えることができる。以下、上述した高速シ
ャッタモード時の逆転送動作に対応するタイミング信号
を逆転送タイミング信号ＴＧという。

【０００９】さて、前記発光時間制御部１は、水平同期
信号ＨＤ又は垂直同期信号ＶＤあるいは撮像タイミング
信号ＴＳのうちの何れかあるいはこれらの幾つかに基づ
き呼応して、常に撮像時を含む所定期間には前記半導体
発光素子２を駆動し発光させるとともに、一定時間は必
ず発光を休止させるようにする。このためには、これら
の信号の何れかを基に撮像時間に対応した所定のタイミ
ング（時間的位置）で撮像時間に対応した所定時間だけ
前記半導体発光素子２を駆動するパルス信号を生成すれ
ばよく、パルス遅延回路と一定時間を計時するタイマ回
路（例えば、モノマルチバイブレータ）を組合せても実
現することができる。

【００１０】図３は、この発光時間制御部１の詳細な構
成の一実施例を示している。この発光時間制御部１は、
ＣＣＤ撮像式ＴＶカメラからの撮像タイミング信号ＴＳ
のうち水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤ及び逆転送
タイミング信号ＴＧから、これらに所定時間関係で対応
し発光を開始させる発光開始信号ＳＥＴを出力するため
の撮像タイミング検出部１０と、これに後続し発光開始
信号ＳＥＴと水平同期信号ＨＤとから発光開始信号ＳＥ
Ｔが入力された時から所定時間経過後まで半導体発光素
子２を発光させるための駆動信号ＬＳを出力する発光時
間設定部２０と、これに後続し半導体発光素子２を駆動
する発光駆動部（駆動回路）３０とから構成されてい
る。

【００１１】前記撮像タイミング検出部１０は、水平同
期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤとが入力され両者に基づ
き所定タイミングで開始パルス信号ＰＡを発生する第１
遅延回路（カウンタ）１１と、この開始パルス信号ＰＡ
と逆転送タイミング信号ＴＧとが入力され両者に基づき
所定タイミングで発光開始信号ＳＥＴを出力する第２遅
延回路１２とから構成されている。第１遅延回路１１の
設定を変えれば遅延時間を変更することができる。前記
発光時間設定部２０は、上記発光開始信号ＳＥＴと水平
同期信号ＨＤが入力され発光開始信号ＳＥＴを水平同期
信号ＨＤに基づき設定時間（ｄ秒）だけ遅延させて発光
停止信号ＲＥＳを出力する第３遅延回路（カウンタ）２
１と、この発光停止信号ＲＥＳと前述発光開始信号ＳＥ
Ｔとが入力され、所定時間すなわち発光開始信号ＳＥＴ
入力時から発光停止信号ＲＥＳ入力時まで（ｄ秒）継続
するパルス信号すなわち駆動信号ＬＳを出力するモノマ
ルチバイブレータ２２とから構成されている。前述駆動
信号ＬＳの駆動時間はＣＣＤ撮像式ＴＶカメラ３の撮像
時間（ｔ′秒）と対応させて撮像時間全てを含むように
又は少なくとも撮像時間の大部分を含むようにそのタイ
ミングと駆動時間が設定される。この設定は前述した各
遅延回路（１１、１２、２１）の設定により決まるもの
で、可変できるようにしても良い。前記発光駆動部３０
は、発光時間設定部２０からのＴＴＬレベルの駆動信号
ＬＳを増幅して半導体発光素子２を充分な電力で駆動す
るための駆動回路である。

【００１２】以上の構成により、発光時間制御部１はＣ
ＣＤ撮像式ＴＶカメラからの撮像タイミング信号ＴＳに
呼応して撮像時を含む所定期間には半導体発光素子を発
光させるとともにこれ以外の一定時間発光を休止させる
ようにできる。すなわち照明装置の半導体発光素子２に
デューティ比の低い駆動電力を供給することができ、こ
の結果発光時には大電力を供給して高光度の発光をさせ
ることができる。なお、本発明の照明装置は被写体照度
が充分で光度を特に上げる必要がない場合には、構成は
そのままで発光時に供給する電力を対応して下げて従来
と同程度に設定すれば、照明装置で消費する電力を減少
させることができる。このことは同時に装置の寿命が延
びることも意味する。

【００１３】上述実施例においては、全てのフィールド
毎に１回パルス発光（照明）が行われる場合を説明した
が、用途によっては更に発光回数を減らして休止時間を
長くしてもよい。例えば、画像処理が目的の装置でイン
ターレース時に取り込む映像が片フィールド分のみでよ
い場合であれば、回路中に分周回路を介在させフィール
ド判別信号ＦＥを使い片フィールドのみ発光させる等の
変更により、より一層の効果が得られる。さらに、数フ
ィールドおきに処理が行われる装置に用いるのであれ
ば、これに同期させて数フィールドおきの発光としても
良い。これらの変更は、上述遅延回路の設定を変更する
ことによっても可能である。なお、本願発明の照明装置
は、昼夜を問わず稼働が要求されるため照明装置が不可
欠で、しかも走行車両を被撮像物とするために高速度シ
ャッタの使用を余儀無くされ、さらに保守の軽減が要求
されている交通制御用の画像処理装置に用いる照明装置
として用いた場合に特に有効であるが、その他一般にＣ
ＣＤ撮像式ＴＶカメラを高速度シャッタモードで使用す
る場合の照明装置に用いて有用であることは言うまでも
ない。

【００１４】

【発明の効果】以上詳述したとおり本願発明のＴＶカメ
ラ用照明装置は、ＣＣＤ撮像式ＴＶカメラからの撮像タ
イミング信号に呼応して撮像時を含む所定期間には半導
体発光素子を発光させるとともに一定時間発光を休止さ
せるように駆動する発光時間制御部を含み構成したの
で、半導体発光素子の発熱が少なく、このため発光時に
大電力を供給して発光強度を上げることが可能で、従来
の半導体発光素子を用いたものより高光量を得ることが
できる。あるいは、装置の消費電力を減らすことがで
き、また装置の寿命を延ばすことができる。

【００１５】また、本願他の発明のＴＶカメラ用照明装
置は、被写体を照明する半導体発光素子と、ＣＣＤ撮像
式ＴＶカメラからの垂直及び水平同期信号が入力されこ
れらに基づき所定タイミングで開始パルス信号を出力す
る第１遅延回路と、開始パルス信号と撮像タイミング信
号に基づき発光開始信号を出力する第２遅延回路とから
なる撮像タイミング信号検出部と、前記発光開始信号と
前記水平同期信号とに基づき発光停止信号を出力する第
３遅延回路と、前記発光開始信号入力時から発光停止信
号入力時まで駆動信号を出力するマルチバイブレータと
からなる発光時間設定部と、これに後続し前記半導体発
光素子を駆動する駆動回路とから構成され、撮像時を含
む所定期間には前記半導体発光素子を発光させるととも
に一定時間発光を休止させるように駆動するので、前記
発明同様に、従来の半導体発光素子を用いたものより高
光量を得ることができる。あるいは、装置の消費電力を
減らすことができ、装置の寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のＴＶカメラ用照明装置の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】本願発明のＴＶカメラ用照明装置の動作例を示
すチャート図である。

【図３】本願他の発明のＴＶカメラ用照明装置の一実施
例を示すブロック図である。

【図４】本願発明のＴＶカメラ用照明装置の交通用画像
処理装置における使用例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…発光時間制御部、 ２…半導体発光素子、 ３…ＣＣＤ撮像式ＴＶカメラ、 １０…撮像タイミング検出部、 １１…第１遅延回路、 １２…第２遅延回路、 ２０…発光時間設定部、 ２１…第３遅延回路、 ２２…マルチバイブレータ、 ３０…発光駆動部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を照明する半導体発光素子と、 ＣＣＤ撮像式ＴＶカメラからの撮像タイミング信号に呼
   応して、撮像時を含む所定期間には前記半導体発光素子
   を発光させるとともに一定時間発光を休止させるように
   駆動する発光時間制御部とを具備したことを特徴とする
   ＴＶカメラ用照明装置。
2. 【請求項２】 被写体を照明する半導体発光素子と、 ＣＣＤ撮像式ＴＶカメラからの垂直及び水平同期信号が
   入力されこれらに基づき所定タイミングで開始パルス信
   号を出力する第１遅延回路と、開始パルス信号と撮像タ
   イミング信号に基づき発光開始信号を出力する第２遅延
   回路とからなる撮像タイミング信号検出部と、 前記発光開始信号と前記水平同期信号とに基づき発光停
   止信号を出力する第３遅延回路と、前記発光開始信号入
   力時から発光停止信号入力時まで駆動信号を出力するマ
   ルチバイブレータとからなる発光時間設定部と、 これに後続し前記半導体発光素子を駆動する駆動回路と
   からなり、 撮像時を含む所定期間には前記半導体発光素子を発光さ
   せるとともに一定時間発光を休止させるように駆動する
   ことを特徴とするＴＶカメラ用照明装置。