JPH1132254A - 撮像装置におけるフリッカ除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のフリッカ除去方式はいずれもハードウ
ェアに頼る方式であるため、外付け回路が増加して実装
面積が大きくなったり、コスト高を招くとともに、映像
情報の減少により画質が低下するという問題点があっ
た。 【解決手段】 撮像素子（ＣＣＤ）から得られる映像信
号のうち信号レベルが最も高いフィールドの検出を行な
い、次に各フィールドの信号と最大レベルの信号とのレ
ベル比を求め、信号レベルが最大のフィールドについて
はＡＧＣ回路の利得を下げ、その他のフィールドに対し
てはＡＧＣ回路の利得を上げるような制御をソフトウェ
アで行なうようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置における
フリッカ雑音の除去に適用して有効な技術に関し、例え
ば固体撮像装置（ＣＣＤカメラ）を蛍光灯照明下で使用
する場合に発生するフリッカの防止に利用して有効な技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般、交流電源で点灯された蛍光灯は、
その輝度が電源周波数で点滅を繰り返す。そのため、こ
のような蛍光灯により照明された被写体を撮像装置で撮
影した場合、光源の点滅周波数と撮像装置のフィールド
周波数との差により、蛍光灯フリッカと呼ばれる画面の
ちらつき現象が発生する。具体的には、例えば電源周波
数が５０Ｈｚの場合、この電源で交流駆動される光源で
照明された被写体をフィールド周波数が６０ＨｚのＮＴ
ＳＣ方式のＣＣＤカメラで撮影すると、カメラから出力
される映像信号レベルは、図４に示すように、３フィー
ルドを単位として変動し、画面がちらつく現象を引き起
こす。

【０００３】従来、上記蛍光灯フリッカを除去する方法
として、カメラの映像出力信号のレベルを増幅するＡＧ
Ｃ回路（自動利得制御型増幅回路）に補正回路を付加し
てフリッカ発生周期に応じて増幅率を変動するようにし
た方式（特開平４−９４２７３号）や光源の強度変化の
周波数とカメラのフィールド周波数との関係で決まるフ
ィールドごとにカメラの映像信号をデジタルメモリに書
き込み、それを繰り返し読み出すことにより映像信号の
レベルを揃えてフリッカを除去する方式（特開平４−１
３５３８２号）などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のフリッカ除去方
式はいずれもハードウェアに頼る方式であるため、外付
け回路が増加して実装面積が大きくなったり、コスト高
を招くという問題点があった。しかも、カメラの映像出
力信号を所定フィールドごとにメモリに書き込む方式に
あっては、映像情報の減少により画質が低下するという
問題点があった。

【０００５】この発明の目的は、外付け回路を増加させ
たり画質の低下を招くことなく蛍光灯フリッカを除去可
能な小型かつ安価な撮像装置を提供することにある。

【０００６】この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面
から明らかになるであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。

【０００８】すなわち、撮像装置の映像出力信号のレベ
ルを増幅するＡＧＣ回路をソフトウェアで制御し、光量
変化に応じた利得補正を行なうようにしたものである。

【０００９】具体的には、先ず映像信号のレベルが最も
高いフィールドの検出を行ない、次にその他のフィール
ドの信号とのレベル差の検出を行ない、さらに制御に冗
長性を持たせ過補正を防止するため、不感帯という概念
を導入してデータの丸め処理を行なうようにした。そし
て、信号レベルが最大のフィールドについてはＡＧＣ回
路の利得を下げ、その他のフィールドに対しては利得を
上げることとした。

【００１０】なお、このときの利得の増減量は３つのフ
ィールドの総和が「０」となるように設定することで、
３フィールド内での光量が一定になるようにし、しかも
長時間にわたる利得制御についても光量が一定になるよ
うにするのが望ましい。さらに、変更した利得が制限値
に達したときには利得の更新を行なわないようにして、
任意の光源の点滅にはＡＧＣ回路の利得制御を反応させ
ないようにすると良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。

【００１２】図１は本発明を適用して有効なＣＣＤカメ
ラのシステム構成例を示す。図１において、１は光学系
レンズ、２はアイリスシャッタと撮像素子としてのＣＣ
Ｄ（チャージ・カップルド・デバイス）からなる撮像
部、３は撮像部２で光電変換された映像信号をサンプリ
ングするサンプルホールド回路、４は入力された映像信
号の最大振幅が一定レベルになるように増幅するＡＧＣ
回路、５は増幅された信号を処理して輝度信号や色信号
を形成する映像処理回路、６は上記撮像部のアイリスシ
ャッタを駆動して入射光量を制御するドライバ回路、７
はマイクロコンピュータなどからなり上記信号処理回路
５から供給される輝度レベル信号に基づいてＡＧＣ回路
４の利得を制御したり上記ドライバ回路６に対する制御
信号を形成して出力するシステム制御回路である。

【００１３】上記システム制御回路７内には、マイクロ
コンピュータの動作プログラムを格納するＲＯＭ（リー
ド・オンリ・メモリ）や作業領域を提供するワーキング
ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）が設けられてい
る。

【００１４】上記のような構成は、通常のアイリス制御
を行なうＣＣＤカメラシステムと同様の回路構成であ
る。この実施例では、蛍光灯フリッカの除去を、ソフト
ウェアすなわちシステム制御回路７を構成するマイクロ
コンピュータのプログラムで、信号処理回路５からの輝
度レベル信号に基づいてＡＧＣ回路４の利得を制御する
ことで行なうようにしている。

【００１５】以下、本発明のソフトウェアによるフリッ
カキャンセルの原理および具体的な制御手順を図２を用
いて説明する。この実施例では、一例として、電源周波
数が５０Ｈｚで駆動されている蛍光灯の下で被写体をフ
ィールド周波数が６０ＨｚのＮＴＳＣ方式のＣＣＤカメ
ラで撮影する場合のフリッカキャンセルについて説明す
る。

【００１６】上記条件下では、蛍光灯フリッカによるＣ
ＣＤカメラの出力映像信号レベルは３フィールドを周期
として変動する。そこで、連続した３フィールドの映像
信号にＡ，Ｂ，Ｃの符号を付して説明する。

【００１７】本実施例のフリッカキャンセル制御は、大
きく分けると、各フィールドの映像信号のレベルを規格
化して所定の可変基準レベル（以下、不感帯レベルと称
する）と比較して３つのフィールドの映像信号と上記不
感帯レベルとの関係を判定する処理（以下、不感帯処理
と称する）と、この不感帯処理により得られた判定結果
に基づいて各フィールドの映像信号に対するＡＧＣ回路
４の利得を決定し制御信号を形成するとともに上記不感
帯レベルを変更するゲイン制御処理と、変更後の利得が
予め定められた制限値（最大および最小）を超えたか否
か判定して判定結果に応じた処理を行なうリミッタ処理
とにより構成される。

【００１８】上記各処理をさらに具体的に説明すると、
先ず不感帯処理では、システム制御回路７のマイクロコ
ンピュータは、各フィールドの映像信号のレベルを規格
化するため、信号処理回路５からの上記各フィールドの
映像信号Ａ，Ｂ，Ｃに対応したそれぞれ輝度レベル信号
（各フィールドごとの平均レベル）から信号レベルの最
も高いフィールドを検出する（ステップＳ１）。

【００１９】次に、各フィールドの輝度信号と３つの映
像信号のうち最も信号レベルの高い映像信号のレベルと
の比を求め、それに所定の倍率ｎ（例えば２５６）を掛
けた値を算出する（ステップＳ２）。ｎ倍しているの
は、計算の精度を高くするためである。次に、マイクロ
コンピュータは、ステップＳ２で得られた値と所定の不
感帯レベルとを比較して、不感帯レベルを超えているフ
ィールドの数（以下、不感帯データ数と称する）を判定
する（ステップＳ３）。

【００２０】ゲイン制御処理においては、上記ステップ
Ｓ３での判定により得られた不感帯データ数に応じて、
不感帯データ数が「０」すなわちいずれの映像信号のレ
ベルも不感帯レベルを超えていないときは、各信号に対
するＡＧＣ回路４の利得（ゲイン）をそれぞれ予め設定
された増減率だけ増加（＋）させる制御信号を形成する
とともに、上記不感帯レベルを予め設定された増減レベ
ルの２倍だけ下げる（−２）処理を行なう（ステップＳ
４）。

【００２１】一方、ステップＳ３での判定により不感帯
データ数が「１」と判定されたときは、不感帯レベルを
超えた映像信号すなわち最大レベルの映像信号に対する
ＡＧＣ回路４の利得を予め設定された増減率だけ減少
（−１）させ、他の映像信号に対するＡＧＣ回路４の利
得を予め設定された増減率の２倍増加（＋２）させる制
御信号を形成するとともに、上記不感帯レベルを予め設
定された増減レベル分だけ下げる（−１）処理を行なう
（ステップＳ５）。

【００２２】また、ステップＳ３での判定により不感帯
データ数が「２」と判定されたときは、すべての映像信
号に対するＡＧＣ回路４の利得および上記不感帯レベル
を前回と同じ（±０）にする（ステップＳ６）。つま
り、この実施例では、不感帯データ数が「２」すなわち
不感帯レベルを超えているフィールド数が２つのときを
最適な利得設定状態としている。なお、図示しないが、
不感帯データ数が「３」すなわちすべてのフィールドの
輝度レベルが不感帯レベルを超えていると判定されたと
きは、アイリスシャッタドライバ６に対する制御信号を
変更して、入射光量が減少するようにアイリス制御を行
なうようになっている。

【００２３】リミッタ処理においては、上記ステップＳ
４〜Ｓ６で決定した各フィールドの映像信号に対するＡ
ＧＣ回路４の利得が予め定められた制限値（最大および
最小）を超えたか否か判定し（ステップＳ７）、超えて
いなければそのまま、また超えたときはすべての映像信
号に対するＡＧＣ回路４の利得を前回の利得に戻して
（ステップＳ８）から次の処理へ移行する。これによっ
て、被写体を照らす任意の光源（例えばストロボ）の点
滅に対してフリッカキャンセル制御が応答して誤動作す
るのを防止することができる。

【００２４】図３は実施例のフリッカキャンセル制御に
よる具体的なタイミング例を示す。ここでは一例とし
て、３つのフィールドの映像信号のレベルの大きさが
Ａ，Ｃ，Ｂの順になっている場合を示す。なお、図２の
制御フローの中のステップＳ２およびＳ３での計算およ
び判定は、３番目のフィールドの映像信号入力中に行な
われ、この判定結果に基づいて次のフィールドに対する
利得制御信号の出力が行なわれる。

【００２５】図３に示すように、最初の期間（ａ）では
不感帯レベルはすべてのフィールドの信号よりも高くさ
れているため、ステップＳ３での判定により不感帯デー
タ数は「０」と判定される。これによって、ゲイン制御
処理のステップＳ４で各信号に対するＡＧＣ回路４の利
得がそれぞれ増加される（＋１）とともに、上記不感帯
レベルが所定のレベルだけ下げられる（−２）ため、各
映像信号および不感帯レベルは例えば図３の期間（ｂ）
のように変化する。

【００２６】図３に示す期間（ｂ）では、フィールドＡ
の信号レベルのみが不感帯レベルを超え、他のフィール
ドの信号は不感帯レベルを超えていないため、ステップ
Ｓ３での判定により不感帯データ数は「１」と判定され
る。これによって、ゲイン制御処理のステップＳ５でフ
ィールドＡの信号に対する利得は下げられ（−１）、他
の信号に対するＡＧＣ回路４の利得がそれぞれ増加され
る（＋２）とともに、上記不感帯レベルが所定のレベル
だけ下げられる（−１）ため、各映像信号および不感帯
レベルは例えば図３の期間（ｃ）のように変化する。

【００２７】図３に示す期間（ｃ）では、フィールドＡ
とＣの信号レベルが不感帯レベルを超え、フィールドＢ
の信号のみが不感帯レベルを超えていないため、ステッ
プＳ３での判定により不感帯データ数は「２」と判定さ
れる。これによって、ゲイン制御処理のステップＳ６で
各フィールドの信号に対する利得は前回の利得を保持す
る（±０）とともに、不感帯レベルも前回のままとされ
る。

【００２８】図３の（ａ）〜（ｃ）を比較すると明らか
なように、本実施例のフリッカキャンセル制御に従う
と、最初は信号レベルが大きくばらついていた３つのフ
ィールドの信号が制御開始後は徐々に近づき、最後はほ
ぼ同一レベルに制御され、蛍光灯フリッカによる映像信
号レベル変動が抑制されることが分かる。なお、上記実
施例では、不感帯レベルを最初に高めに設定しておいて
徐々に下げて行くように制御しているが、上記とは逆に
不感帯レベルを最初に低めに設定しておいて徐々に上げ
て行くように制御することも可能である。

【００２９】以上説明したように上記実施例は、撮像素
子（ＣＣＤ）から得られる映像信号のうち信号レベルが
最も高いフィールドの検出を行ない、次に各フィールド
の信号と最大レベルの信号とのレベル比を求め、信号レ
ベルが最大のフィールドについてはＡＧＣ回路の利得を
下げ、その他のフィールドに対してはＡＧＣ回路の利得
を上げるような制御をソフトウェアで行なうようにした
ので、外付け回路を増加させたり画質の低下を招くこと
なく蛍光灯フリッカを除去可能な小型かつ安価なＣＣＤ
カメラを実現することができるという効果がある。

【００３０】また、変更した利得が制限値に達したとき
には利得の更新を行なわないようにしたので、ストロボ
など任意の光源の点滅にはＡＧＣ回路の利得制御を反応
させないようにすることができる。

【００３１】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、実
施例においては、５０Ｈｚの周波数の電源により駆動さ
れている蛍光灯の下で被写体をフィールド周波数が６０
ＨｚのＮＴＳＣ方式のＣＣＤカメラで撮影する場合のフ
リッカキャンセルについて説明したが、カメラの周波数
と異なる周波数で点滅する光源の照明下で撮影する場合
に適用することができる。

【００３２】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＣＣＤ
カメラに適用した場合について説明したが、この発明は
それに限定されるものでなく撮像装置一般に利用するこ
とができる。

【００３３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。

【００３４】すなわち、外付け回路を増加させたり画質
の低下を招くことなく蛍光灯フリッカを除去可能な小型
かつ安価な固体撮像装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して有効なＣＣＤカメラのシステ
ム構成例を示すブロック図である。

【図２】本発明のソフトウェアによるフリッカキャンセ
ルの具体的な制御手順の一例を示すフローチャートであ
る。

【図３】実施例のフリッカキャンセル制御による具体的
なタイミング例を示すタイムチャートである。

【図４】蛍光灯フリッカの発生を説明するためのタイム
チャートである。

【符号の説明】

１ 光学系レンズ ２ 撮像部 ３ サンプルホールド回路 ４ ＡＧＣ回路 ５ 映像処理回路 ６ ドライバ回路 ７ 制御回路

フロントページの続き (72)発明者 高橋 隆 東京都小平市上水本町５丁目22番１号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 松本 宏之 東京都小平市上水本町５丁目22番１号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 尾高 照明 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子と、該撮像素子の出力信号を増
   幅する自動利得制御型増幅回路と、該自動利得制御型増
   幅回路の出力信号を処理する映像信号処理回路と、該映
   像信号処理回路からの輝度レベル信号に基づいて上記自
   動利得制御型増幅回路の利得を制御する制御回路とを備
   えた撮像装置の利得制御において、 上記撮像素子から得られる映像信号のうち信号レベルが
   最も高いフィールドの検出を行ない、次に各フィールド
   の信号と最大レベルの信号とのレベル比を求め、信号レ
   ベルが最大のフィールドについては上記自動利得制御型
   増幅回路の利得を下げ、その他のフィールドに対しては
   上記自動利得制御型増幅回路の利得を上げるように制御
   することを特徴とするフリッカ除去方法。
2. 【請求項２】 上記各フィールドの信号と最大レベルの
   信号とのレベル比を予め定められた値と比較して判定を
   行ない、その判定結果に基づいて各フィールドに対して
   上記自動利得制御型増幅回路の利得を上げるか下げるか
   決定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
   フリッカ除去方法。
3. 【請求項３】 上記変更後の利得が制限値に達したとき
   には利得の更新を行なわないようにしたことを特徴とす
   る請求項１または２に記載のフリッカ除去方法。
4. 【請求項４】 上記制御装置はマイクロコンピュータで
   あり、上記輝度レベル信号に基づく上記自動利得制御型
   増幅回路の利得制御を上記マイクロコンピュータのプロ
   グラムに従って行なうことを特徴とする請求項１、２ま
   たは３に記載のフリッカ除去方法。