KR100643830B1 - 플리커 검출 장치 및 촬상 장치 - Google Patents

플리커 검출 장치 및 촬상 장치 Download PDF

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KR100643830B1
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 형광등에 의한 조명 하에서의 동화상 촬영 시에 발생하는 플리커를 높은 정밀도로 검출하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 동일본에서의 발광 주기 1/100 sec와, 서일본에서의 발광 주기 1/120 sec와, 프레임 레이트 fp에 따른 1/fp의 공배수를 동기 주기로 정한다. 노광 조건 결정부(22)는 동기 주기마다의 화상 신호 레벨에 기초하여 노광 조건을 정하고, 상기 노광 조건을 동기 주기 후의 프레임의 노광 제어로 피드백시킨다. 동기 시 레벨 추출부(24)는 동기 주기마다의 복수 프레임에 대하여 화상 신호 레벨을 추출하여, 동기 시 레벨 판정부(26)는 해당 레벨의 안정 상태를 판정한다. 한편, 플리커 판정부(28)는 동기 주기 내에서 인접 프레임 사이의 화상 신호 레벨의 변동이 큰 부분이 있는 것을 검출한다. 플리커 판정부(28)는, 동기 시 레벨 판정부(26)에 의해 노광 안정 상태에 있는 것이 확인된 경우에, 동기 주기 내의 변동에 기초하는 플리커 판정 결과를 유효로 한다.
CCD 이미지 센서, 아날로그 신호 처리 회로, ADC, 플리커 검출 회로, AND 회로

Description

플리커 검출 장치 및 촬상 장치{FLICKER DETECTING DEVICE AND IMAGE PICKUP DEVICE}
도 1은 본 발명에 따른 촬상 장치의 개략적 블록 구성도.
도 2는 실시예인 플리커 검출 회로의 개략적 회로 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 실시예인 플리커 검출 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.
도 4는 CCD 이미지 센서를 이용한 촬상 장치에서, 50㎐의 교류 전원에 의해 발광하는 형광등에 의해 조명된 피사체를, 15fps의 프레임 레이트로 촬상하는 경우에 대하여 설명하는 모식적인 타이밍도.
도 5는 50㎐ 전원에 의해 발광되는 형광등 아래에서, 노광 제어를 행하지 않고 15fps로 촬영한 경우의 화상마다의 신호 레벨의 일례를 나타내는 모식도.
도 6은 50㎐ 전원에 의해 발광하는 형광등 아래에서, 2 프레임 주기의 자동 노광 제어를 행하여 15fps로 촬영한 경우의 화상마다의 신호 레벨의 일례를 나타내는 모식도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
2 : 촬상 장치
4 : CCD 이미지 센서
6 : 이미지 센서 제어 회로
8 : 아날로그 신호 처리 회로
10 : ADC
12 : 디지털 신호 처리 회로
20 : 플리커 검출 회로
22 : 노광 조건 결정부
24 : 동기 시 레벨 추출부
26 : 동기 시 레벨 판정부
28 : 플리커 판정부
30, 50, 58, 66 : DFF
40 : 변동 폭 산출기
42, 56 : 비교기
52 : 감산기
54 : 절대값 산출기
60, 64 : AND 회로
62 : OR 회로
본 발명은, 형광등 등의 밝기가 주기적으로 변화되는 광원 하에서 동화상을 촬영할 때에 발생하는 플리커를 검출하는 플리커 검출 장치 및 촬상 장치에 관한 것이다.
최근의 휴대 전화에는, CCD 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 탑재하여, 카메라 기능을 더불어 갖는 것을 많이 볼 수 있게 되었다. 촬영한 화상은 무선 전송로를 통해, 다른 휴대 전화 등의 단말기로 보낼 수 있는데, 전송계의 기술 향상에 수반하여, 정지 화상뿐만 아니라 동화상의 배신도 가능해지고 있다.
주기 발광하는 광원 하에서 동화상의 촬영을 행하는 경우, 광원의 발광 주기와 촬상 주기의 차이에 의해, 화상 신호의 레벨이 화상마다 변동되는 플리커가 발생하는 경우가 있다. 도 4는, 프레임 트랜스퍼형 CCD 이미지 센서를 이용한 촬상 장치에서, 50㎐의 교류 전원에 의해 발광되는 형광등에 의해 조명된 피사체를, 15fps의 프레임 레이트로 촬상하는 경우에 대하여 설명하는 모식적인 타이밍도이다. 도면에는 광원의 발광 강도 L, 수직 동기 신호 VD, 전자 셔터의 타이밍 펄스 ST가 나타나 있다. 노광 기간 E는, 전자 셔터 동작에 의해 CCD 이미지 센서의 촬상부에 축적된 정보 전하를 일단 배출한 타이밍으로부터, VD에 연동된 프레임 전송의 개시 타이밍까지의 기간이다. 이 예에서, 광원의 발광 강도 L의 변동 주기 T1은 1/100 sec로 되는 데 대하여 촬상 주기 T2는 1/15 sec로 된다. 이들 발광과 촬상 동작의 위상은 이들의 공배수인 1/5 sec 주기에서만 일치한다. 즉, 1/5 sec 주기 중에서의 3 프레임의 촬영에서의 노광은, 발광 주기 중의 상이한 타이밍에서 행해지게 된다. 화상 신호의 레벨은 각 촬상 동작의 노광 기간 E에서의 광원의 발광 강도 L의 적분값에 비례하기 때문에, 광원의 발광 주기 중에서의 노광 기간 E의 위치의 차이에 의해 플리커가 생길 수 있다. 이러한 플리커는 노광 기간 E가 짧을수 록 눈에 띄기 쉬워진다.
촬상 시에 발생하는 플리커의 검출은, 종래 화상마다의 휘도 신호의 적산값의 피크 위치를 검출하고, 그 피크 위치의 주기성의 유무나 그 주파수에 기초하여 행해지고 있다. 또한, 플리커가 검출된 경우에는, 그것을 발생하지 않도록 하는 기술이 종래부터 제안되고 있으며, 예를 들면 하기 특허 문헌 1은 상술한 예와 같이 프레임 레이트가 광원의 발광 주기와 일치하지 않는 경우라도, 플리커를 발생시키지 않고 고체 촬상 소자를 연속 동작시키는 기술을 개시하고 있다.
세계적으로 볼 때, 상용 교류 전원의 주파수가 50㎐인 지역과 60㎐인 지역이 있으며, 또한 일본에서는 동일본이 50㎐인 지역, 서일본이 60㎐인 지역으로 되어 있다. 따라서, 종래 기술에 따르면, 예를 들면 촬상 장치는 한쪽 지역에서 플리커가 발생하지 않도록 구동되어 있는 상태에서 화상 신호 레벨의 주기적인 피크 발생을 검지하면, 다른쪽 지역에서 플리커를 발생시키지 않는 구동으로 전환할 수 있다. 또한, 화상 신호 레벨의 변동 주파수에 기초하여 플리커를 검출하는 방법에서는, 촬상 장치는, 그 변동 주파수와 그 때의 촬상 주기로부터, 해당 지역이 50㎐, 60㎐ 중 어느 지역인지를 추정할 수 있어서, 그 추정 결과에 따라, 플리커를 발생시키지 않도록 구동 방법을 변경할 수 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특개2000-224491호 공보
종래에는, 화상 신호 레벨의 주기적 변동에 기초하여 플리커를 검출하고 있 지만, 화상 신호 레벨은 광원의 주기적 발광 이외의 요인에 의해서도 변동된다. 해당 다른 요인의 변동은, 플리커로서 잘못 검출되거나, 플리커에 요란을 미쳐서 플리커 주파수의 오검출이나 플리커의 검출 누설을 발생하는 경우가 있다. 예를 들면, 통상, 촬상 장치에서 행해지고 있는 자동 노광 제어(오토 아이리스 제어)가 그와 같은 다른 요인의 하나로 될 수 있다. 자동 노광 제어에서는, 화상 신호 레벨을 소정의 목표 레벨로 유지하는 것을 목적으로 하며, 예를 들면 어떤 프레임의 화상 신호 레벨이 목표 레벨을 상회한 경우에는, 후속 프레임의 노광 기간 E를 현재 상태보다 단축하며(이것을 「아이리스를 조임」으로 표현함), 한편, 목표 레벨을 하회한 경우에는 노광 기간 E를 현재 상태보다 연장하는(이것을 「아이리스를 개방함」으로 표현함) 등의, 노광 조건에 관한 피드백 제어가 행해진다. 피드백의 시상수는, 피사체의 밝기의 변화에 신속하게 추종 가능하도록 짧게 설정된다. 여기서, 일반적으로 CCD 이미지 센서에서는, 임의의 프레임의 노광 기간에서 축적된 정보 전하는 일단, 축적부 등에 옮겨지고, 해당 정보 전하의 판독 동작은 다음 프레임의 정보 전하의 축적 동작과 병행하여 행해진다. 그 때문에, 임의의 프레임에서의 촬상에 기초하여 얻어진 노광 조건은 2 프레임 후의 노광으로 피드백된다. ,
도 5, 도 6은, 각각 50㎐ 전원에 의해 발광하는 형광등 아래에서 시간적으로 일정한 피사체를 15fps로 촬영한 경우의 화상마다의 신호 레벨의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 5는, 노광 제어를 행하지 않은 경우를 나타내며, 도 6은 2 프레임 주기의 자동 노광 제어를 행한 경우를 나타낸다. 도면에서 우측 방향이 시간축에 대응하며, 각 사각형의 위에 기재한 기호 "a1", "b1", "c 1" 등은 대응하는 프레임이 각각 도 4의 A, B, C 프레임인 것을 의미하며, 사각형 내의 α, β, γ,…등의 기호는 해당 프레임의 화상 신호 레벨을 의미한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 노광 제어를 행하지 않은 경우, 즉 노광 시간 E를 일정하게 고정한 경우에는, 기본적으로, 화상 신호 레벨은 α, β, γ,…의 반복으로 된다. 즉, 화상 신호 레벨은 3 프레임 주기로 변동하며, 이것에 기초하여 플리커를 검지할 수 있고, 또한 발광 주기를 추정하는 것이 가능하게 된다. 다음으로, 도 6의 경우를 설명한다. 이 예에서는, β가 적정 노광 레벨이며, 또한 α>β>γ로 하고, 설명을 보다 간단히 하기 위해 노광 제어에 의한 레벨 변화를 단순화하고 있다. 노광 시간 E를 초기값 e로 하여 촬영된 프레임 "a1"의 화상 신호 레벨 α는 적정 노광 레벨보다 높기 때문에, 즉 밝기 때문에, 노광 제어 회로는 2 프레임 후의 프레임 "c1"에서는 노광 시간을 e보다 짧은 e_로 설정한다(아이리스를 조임). 그 결과, 프레임 "c1", "a2 "의 화상 신호 레벨은 각각 γ, α보다 낮아서, γ_, α_로 된다. 노광 제어 회로는 프레임 "c1"의 화상 신호 레벨 γ_가 적정 노광 레벨보다 낮은, 즉 어두운 것을 검지하여, 2 프레임 후의 프레임 "b2"에서는 노광 시간을 e_로부터 e로 설정한다(아이리스를 개방함). 그 결과, 프레임 "b2", "c2"의 화상 신호 레벨은 각각 β, γ로 된다. 계속해서, 노광 제어 회로는, 프레임 "b2"의 화상 신호 레벨이 적정 노광 레벨 β인 것을 검지하고, 2 프레임 후의 프레임 "a3"에서는 노광 시간을 e의 상태로 유지 한다. 그 결과, 프레임 "a3", "b3"의 화상 신호 레벨은 각각 α, β로 된다. 프레임 "a3" 이후에는, 상술한 프레임 "a1"∼"c2"의 노광 상태가 반복된다. 그 결과, 화상 신호 레벨의 변동은 프레임 "a1", "a3", "a5 ",…에서 피크를 발생한다.
이와 같이, 단순하게 자동 노광 제어를 행하면, 화상 신호 레벨의 피크 위치나 변동 주기는 플리커 본래의 것과 상이한 것으로 될 수 있다. 그 때문에, 앞서 설명한 바와 같이, 플리커 주파수를 잘못 검출하거나, 화상 신호 레벨의 변동이 플리커에 의한 것이 아니라고 하고 검출 누설을 발생한다는 문제가 발생한다.
또한, 화상 신호 레벨은, 광원의 밝기가 일정하더라도 피사체에 따라 변화된다. 화상 신호 레벨이 피사체에 기인하여 변동할 수 있는 상황 하에서는, 화상 신호 레벨의 변동이 플리커에 의한 것인지 여부의 판단이 용이하지 않다. 또한, 밝기가 주기적으로 변동되는 광원 하에서의 촬영이라도, 피사체의 변화의 영향에 의해, 화상 신호 레벨의 피크 위치나 변동 주기가 플리커 본래의 것과 상이한 것으로 될 수 있기 때문에, 상술한 자동 노광 제어인 경우와 마찬가지로, 플리커의 검출 정밀도가 저하된다는 문제가 발생한다.
본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 형광등 등의 밝기가 주기적으로 변화되는 광원 하에서 동화상을 촬영할 때에 발생하는 플리커를 높은 정밀도로 검출하는 플리커 검출 장치 및 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 플리커 검출 장치는, 프레임 레이트 fp로 촬영하는 촬상 장치에 이용되며, 주기 1/f로 밝기가 주기적으로 변화되는 광원에 기인하는 화상의 플리커를 검출하는 것으로서, 1/f과 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과, 상기 동기 시 화상 신호 레벨에 기초하여, 상기 촬상 장치에 의한 촬영을 소정의 노광 상태로 유지하는 노광 제어를 행하는 노광 제어 수단과, 상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단을 갖는다.
본 발명에 따르면, 광원의 변화 주기의 일정한 위상에서, 화상 신호 레벨의 추출 및 해당 화상 신호 레벨에 기초한 노광 상태의 피드백 제어가 행해진다. 이 노광 제어는, 광원의 주기적 변화의 영향을 받지 않고, 또한 피사체에 따른 화상 신호 레벨의 변동을 제거하는 것이 가능하다. 그 결과, 광원의 밝기가 주기 1/f로 주기적으로 변화되는 상황 하에서는, 기본적으로, 노광 상태의 추출이 행해지는 동기 주기마다의 타이밍에서의 화상 신호 레벨은, 노광 제어의 목표 레벨 근방으로 유지되고, 그 동안의 타이밍에서 얻어지는 화상 신호 레벨은 해당 목표 레벨로부터 비교적 떨어진 값으로 된다. 즉, 화상 신호 레벨에, 광원의 주기 1/f에 대응한 동기 주기마다의 변동이 적합하게 나타나게 되어, 그 레벨 변동에 기초하여 해당 광원에 기인하는 플리커의 유무를 검지할 수 있다.
다른 본 발명에 따른 플리커 검출 장치는, 프레임 레이트 fp로 촬영하는 촬상 장치에 이용되며, 주기 1/f1로 밝기가 주기적으로 변화되는 제1 광원에 기인하 는 화상의 플리커 및 주기 1/f2로 밝기가 주기적으로 변화되는 제2 광원에 기인하는 화상의 플리커를 검출하는 것으로서, 1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과, 상기 동기 시 화상 신호 레벨에 기초하여, 상기 촬상 장치에 의한 촬영을 소정의 노광 상태로 유지하는 노광 제어를 행하는 노광 제어 수단과, 상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단을 갖는다.
본 발명에서는, 동기 주기가 발광 주기가 상이한 2개의 광원의 해당 주기의 공배수로 되도록 정해진다. 따라서, 그 동기 주기에 기초하여 행해지는 노광 제어는, 이들 중 어느 광원 하에서도, 광원의 주기적 변화의 영향을 받지 않으며, 또한 피사체에 따른 화상 신호 레벨의 변동을 제거하는 것이 가능하다. 따라서, 어느 광원 하에서도 화상 신호 레벨의 동기 주기마다의 변동에 기초하는 플리커 검출을 높은 정밀도로 행할 수 있다.
또 다른 본 발명에 따른 플리커 검출 장치는, 상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단을 가지며, 상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 한다.
노광 제어를 동기 주기에 연동하여 행하면, 기본적으로 동기 시 화상 신호 레벨이 노광 제어의 목표 레벨 근방으로 유지되는 노광 안정 상태로 되는 것이 기대되지만, 노광 제어가 추종할 수 없는 급격한 피사체의 변화가 발생하여, 노광 안 정 상태가 아니게 될 가능성도 있다. 따라서, 본 발명에서는, 동기 시 화상 신호 레벨에 기초하여 노광 안정 상태인지를 만약을 위해 확인하여, 노광 안정 상태가 아닌 경우에는, 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동에 기초하는 플리커의 유무의 판정 결과는 무효로 하여, 잘못된 판정이 이루어지는 것을 피한다.
다른 본 발명에 따른 플리커 검출 장치는, 프레임 레이트 fp로 촬영하는 촬상 장치에 이용되며, 주기 1/f로 밝기가 주기적으로 변화되는 광원에 기인하는 화상의 플리커를 검출하는 것으로서, 1/f과 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과, 상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단과, 상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단을 가지며, 상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 한다.
노광 제어를 행하지 않는 경우에서도, 피사체가 변화하지 않은 경우에는, 노광 안정 상태가 실현될 수 있다. 본 발명은, 동기 시 화상 신호 레벨에 기초하여 노광 안정 상태인 것을 확인한 후에, 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동에 기초하는 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 하는 것으로서, 노광 안정 상태가 아닌 경우에 발생할 수 있는 잘못된 플리커 판정을 피한다.
다른 본 발명에 따른 플리커 검출 장치는, 프레임 레이트 fp로 촬영하는 촬 상 장치에 이용되며, 주기 1/f1로 밝기가 주기적으로 변화되는 제1 광원에 기인하는 화상의 플리커 및 주기 1/f2로 밝기가 주기적으로 변화되는 제2 광원에 기인하는 화상의 플리커를 검출하는 것으로서, 1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과, 상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단과, 상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단을 가지며, 상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 한다.
본 발명에서는, 동기 주기가 발광 주기가 상이한 2개의 광원의 해당 주기의 공배수로 되도록 정해지며, 그 동기 주기에서의 노광 안정 상태가 확인된다. 따라서, 이들 중 어느 광원 하에서도, 노광 안정 상태가 아닌 경우에 발생할 수 있는 잘못된 플리커 판정을 피할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 플리커 판정 수단이 상기 변동 정도가 소정 기준값보다 큰 경우에, 상기 플리커가 발생하고 있다고 판정하는 플리커 검출 장치이다.
다른 본 발명에 따른 플리커 검출 장치에서는, 상기 플리커 판정 수단이, 소정 수의 연속되는 상기 동기 주기 각각에서 상기 변동 정도가 소정 기준값보다 큰 경우에, 상기 플리커가 발생하고 있다고 판정한다.
본 발명에 따르면, 연속하는 복수의 동기 주기에서의 화상 신호 레벨의 변동의 코인시던스에 기초하여 플리커를 판정한다. 이것에 의해, 촬상 범위를 어떤 물체가 우발적으로 통과하는 등의 일시적인 원인에 의한 화상 신호 레벨의 변동을 잘못 플리커로서 검지하는 것을 피할 수 있다.
본 발명에 따른 촬상 장치는, 프레임 레이트 fp로 촬영하는 장치로서, 적어도 주기 1/f1로 밝기가 주기적으로 변화되는 제1 광원 하에서 화상의 플리커를 발생시키지 않는 구동 상태와 주기 1/f2로 밝기가 주기적으로 변화되는 제2 광원 하에서 화상의 플리커를 발생시키지 않는 구동 상태를 전환 가능하며, 1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과, 상기 동기 시 화상 신호 레벨에 기초하여, 상기 촬상 장치에 의한 촬영을 소정의 노광 상태로 유지하는 노광 제어를 행하는 노광 제어 수단과, 상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단과, 상기 플리커 판정 수단의 판정 결과에 따라, 상기 구동 상태를 전환하는 전환 수단을 갖는다.
다른 본 발명에 따른 촬상 장치는, 상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단을 가지며, 상기 플리커 판정 수단이, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 한다.
다른 본 발명에 따른 촬상 장치는, 프레임 레이트 fp로 촬영하는 장치로서, 적어도 주기 1/f1로 밝기가 주기적으로 변화되는 제1 광원 하에서 화상의 플리커를 발생시키지 않는 구동 상태와 주기 1/f2로 밝기가 주기적으로 변화되는 제2 광원 하에서 화상의 플리커를 발생시키지 않는 구동 상태를 전환 가능하고, 1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과, 상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단과, 상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단과, 상기 플리커 판정 수단의 판정 결과에 따라, 상기 구동 상태를 전환하는 전환 수단을 가지며, 상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 전환 수단이 상기 플리커가 검출된 경우에, 현재의 구동 상태를 상기 플리커를 발생시키지 않는 다른 구동 상태로 전환하는 촬상 장치이다.
〈실시예〉
이하, 본 발명의 실시 형태(이하 실시예라 함)에 대하여, 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은, 본 발명에 따른 촬상 장치의 개략적 블록 구성도이다. 본 촬상 장치(2)는, CCD 이미지 센서(4), 이미지 센서 제어 회로(6), 아날로그 신호 처리 회로(8), ADC(ana1og-to-digital converter)(10), 디지털 신호 처리 회로(12)를 포함 하여 구성되며, 동화상 촬영을 행할 수 있다.
이미지 센서 제어 회로(6)는, 예를 들면 CCD 이미지 센서(4)가 프레임 트랜스퍼형인 경우에는, 그 촬상부, 축적부, 수평 전송부, 출력부 및 기판 전위의 구동을 행하는 드라이버와 그 드라이버의 출력 펄스의 타이밍 제어를 행하는 타이밍 제어 회로를 포함하고 있다. 구체적으로는, 이미지 센서 제어 회로(6)는, 예를 들면 촬상부로부터 축적부로 고속으로 정보 전하를 전송하는 프레임 전송, 축적부로부터 수평 전송부로 1 수평 라인씩 전송하는 라인 이송 전송, 수평 전송부로 전송된 정보 전하를 출력부로 순차 전송하는 수평 전송을 한다.
여기서, 이미지 센서 제어 회로(6)는, 교류 전원의 주파수가 50㎐의 지역인지 60㎐의 지역인지에 따라, 동화상 촬영의 프레임 간격을 조정하여, 형광등과 같이 전원 주기에 따라 주기적으로 밝기가 변화되는 광원 하에서의 플리커를 억제할 수 있다. 예를 들면, 프레임 간격을 50㎐와 60㎐ 중 어느 지역에 적합한 것으로 할지의 전환은, 후술하는 디지털 신호 처리 회로(12)에서의 플리커의 유무의 판정 결과에 기초하여 자동적으로 행하도록 구성할 수 있다. 이 플리커 억제에 대해서는, 이후에 또 설명한다.
또한, 이미지 센서 제어 회로(6)는, 디지털 신호 처리 회로(12)에서 생성되는 노광 정보에 기초하여 촬상부에서의 전자 셔터 동작을 제어하여 노광 시간을 조절하는 오토 아이리스 제어를 행한다. 예를 들면, 이미지 센서 제어 회로(6)는, 수직 동기 펄스 VD의 타이밍에서 전자 셔터의 트리거 펄스의 타이밍까지의 시간에 따른 수치를 저장하는 셔터 타이밍 레지스터(ST 레지스터)를 가지며, 해당 수치는 CCD 이미지 센서(4)로부터 출력되는 화상 신호의 신호 레벨에 따라, 디지털 신호 처리 회로(12)에 의해 변경된다. 이미지 센서 제어 회로(6)는, VD의 타이밍에서의 시간을 카운터를 이용하여 계측하여, 해당 카운터의 값이 ST 레지스터의 설정값에 일치하면, 셔터 트리거 펄스를 생성하여, 촬상부에 축적된 정보 전하를 배출시킨다. 예를 들면, 화상 신호 레벨이 적정한 노광 레벨인 목표 범위를 상회한 경우에는, ST 레지스터의 값을 증가시킴으로써, 이후의 촬영에서의 셔터 트리거를 늦춰 정보 전하의 축적 시간을 짧게 하고, 반대로, 목표 범위를 하회한 경우에는, ST 레지스터의 값을 감소시킴으로써, 셔터 트리거를 빠르게 하여 축적 시간을 길게 한다. 이것에 의해, 피사체의 휘도에 상관없이 화상 신호 레벨이 적정 레벨로 유지되도록 축적 시간이 피드백 제어된다.
아날로그 신호 처리 회로(8)는, CCD 이미지 센서(4)로부터 출력되는 화상 신호 Y0(t)에 대하여 상관 이중 샘플링(CDS), 자동 이득 제어(AGC) 등의 처리를 실시하여, 파형 정형된 화상 신호 Y1(t)를 출력한다. ADC(10)는, 이 화상 신호 Y1(t)를 1 화소씩 디지털 신호로 변환하여 화상 데이터 D(n)을 생성한다.
디지털 신호 처리 회로(12)는, 화상 데이터 D(n)에 대하여, 색 분리, 매트릭스 연산, 화이트 밸런스 조정 등의 처리를 실시하여, 휘도 데이터 Y(n) 및 색차 데이터 U(n), V(n)을 생성한다. 디지털 신호 처리 회로(12)는 데이터 Y(n), U(n), V(n)을 또한 처리하여도 된다. 또한, 이들 생성된 데이터를 표시부나 기록부로 출력하여, 화면 표시에 이용하거나, 기록 매체에 저장할 수도 있다. 또한, 디지털 신호 처리 회로(12)는, CCD 이미지 센서(4)로부터 출력되는 화상 신호를 1 화면분, 혹은 1 화면 내의 임의의 영역분으로, 적분하여 화상 신호 레벨을 구한다. 이 화상 신호 레벨은, 상술한 바와 같이, 이미지 센서 제어 회로(6)에서의 오토 아이리스 제어에 이용된다. 또한, 디지털 신호 처리 회로(12)는, 플리커 검출 회로(20)를 구비하고 있다. 플리커 검출 회로(20)는, 화상 신호 레벨의 변동에 기초하여 플리커의 유무를 판정하고, 판정 결과는 상술한 바와 같이, 이미지 센서 제어 회로(6)에서 이용된다.
그런데, 이미지 센서 제어 회로(6)에 의한 플리커를 억제하는 촬영 동작으로서, 예를 들면 특허 문헌 1에서 제안하는 것이 있다. 그 특허 문헌 1의 플리커리스 구동을, 여기서는 본 촬상 장치가 프레임 레이트 15fps로 동화상 촬영을 행하는 경우를 예로 하여 간단히 설명한다. 50㎐ 지역에서는 형광등은 1/100 sec 주기로 명멸(明滅)하며, 60㎐ 지역에서는 1/120 sec 주기로 명멸한다. 형광등의 발광과 촬영 타이밍은 서로의 공배수 주기로 동기한다. 여기서, 복수의 주기 τξ(ξ=1, 2,…, m)의 공배수 주기 T는, 임의의 ξ에 대하여 T=cξτξ로 되는 자연수 cξ 가 존재하는 시간 길이를 의미한다. 즉, 50㎐ 지역 및 60㎐ 지역 각각에서의 형광등의 발광과 촬영은 1/100 sec, 1/120 sec 및 1/15 sec의 공배수인 1/5 sec 주기로 동기하여, 이 동기 주기 내의 어느 지역에서도 3 프레임의 촬영이 행해진다.
50㎐ 지역에서는, 1/5 sec 동안 20 사이클의 발광이 행해진다. 따라서, 이 20 사이클 중, 서로 동일한 위상이며, 또한 근사적으로 등간격으로 되는 타이밍을 3 프레임의 촬영 타이밍으로 설정하면, 50㎐ 지역에서 플리커를 억제할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서 제어 회로(6)는, 50㎐ 지역의 형광등 발광 하에서의 촬영에서 플리커를 발생시키지 않는 동작 모드(50㎐ 지역 동작 모드)로서, 20 사이클을 7 사이클, 7 사이클, 6 사이클로 분할하여, 이들 주기로 3 프레임의 촬영을 행하도록 CCD 이미지 센서(4)를 제어한다.
한편, 60㎐ 지역에서는, 해당 지역에서의 발광과 15fps의 촬영의 주기의 공배수는 1/15 sec로 된다. 이것은, 60㎐ 지역에서는 각 프레임의 촬영 타이밍을 등간격 주기로 설정하면, 발광의 주기의 일정한 위상에서 촬영이 행해지며, 따라서 플리커를 억제할 수 있는 것을 의미한다. 즉, 이미지 센서 제어 회로(6)는 60㎐ 지역의 형광등 발광 하에서의 촬영에서 플리커를 발생시키지 않는 동작 모드(60㎐ 지역 동작 모드)로서, 1/5 sec의 동기 주기 내에서 등간격으로 3 프레임의 촬영을 행하도록 CCD 이미지 센서(4)를 제어한다.
다음으로, 플리커 검출 회로(20)의 주요 부분의 구성 및 동작을 설명한다. 도 2는, 플리커 검출 회로(20)의 개략적 회로 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3은, 플리커 검출 회로(20)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 2에 도시하는 플리커 검출 회로(20)를 설명의 편의상, 노광 조건 결정부(22), 동기 시 레벨 추출부(24), 동기 시 레벨 판정부(26), 플리커 판정부(28)로 구획한다. 디지털 신호 처리 회로(12)는, 이미지 센서 제어 회로(6)가 생성하는 1 수직 주기의 수직 동기 신호 VD에 기초하여, 그것에 동기한 클럭 CK1을 생성하고, 또한 그것을 분주하여 클럭 CK2를 생성한다. CK2는, 오토 아이리스 제어의 피드백 주기를 규정한다. 구체적으로는, 오토 아이리스 제어에서 신속한 피드백을 행하는 경우에는, 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 피드백 주기는 2 프레임으로 되며, 그 경우, CK2의 주기는 2 프레임으로 된다. 한편, 본 발명의 특징적 동작인 플리커 검출 동작에서는, 50㎐ 지역에서의 발광 주기 1/100 sec, 60㎐ 지역에서의 발광 주기 1/120 sec, 및 프레임 레이트 15fps로부터 정해지는 상술한 동기 주기(1/5 sec)를 피드백 주기로 한다. 즉, 플리커 검출 동작에서는, CK2의 주기는 3 프레임으로 된다.
디지털 신호 처리 회로(12)는 ADC(10)로부터 출력된 화상 신호 데이터 D(n)에 기초하여 각 프레임의 1 화면분의 화상 신호의 적분값 I를 구하고, 이것을 플리커 검출 회로(20)에 입력한다. 이 적분값 I는 노광 조건 결정부(22), 동기 시 레벨 판정부(26) 및 플리커 판정부(28)에서 이용된다.
노광 조건 결정부(22)는, 1 프레임 주기로 입력되는 적분값 I를 소정 프레임수를 둔 값을 화상 신호 레벨 EX로서 추출하며, 해당 화상 신호 레벨 EX에 기초하여 새로운 노광 조건을 구한다. 예를 들면, 노광 조건 결정부(22)는, 노광 조건으로서, ST 레지스터에 설정하는 새로운 제어값 AI를 구하여, 이미지 센서 제어 회로(6)에 제공한다. 이 동작의 흐름을 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3에서, "VD"는 수직 동기 신호 VD의 펄스 발생 타이밍을 나타내며, "F"에는 VD에 동기되어 정의되는 프레임을 도 5, 도 6과 동일한 기호 a1, b1, c1, a2,…를 이용하여 나타내고 있다. 또한, 화상 데이터 D를 나타내는 기호 "D(f)"는 해당 데이터가 프레임 f에서 촬영된 것, 화상 신호 레벨 EX의 추출 타이밍을 나타내는 기호 "I(f)"는 추출되는 화상 신호 레벨이 데이터 D(f)에 기초하는 적분값 I(f)인 것, 제어값 AI의 디지털 신호 처리 회로(12)로의 출력 타이밍을 나타내는 기호 "AI(f)"는, 그 제어값에 의해 프레임 f의 노광 조건이 갱신되는 것을 각각 의미한다.
플리커 검출 동작에서는, 동기 주기(3 프레임)마다의 프레임, 예를 들면 프레임 ai(i=1, 2, 3,…)의 적분값 I를 화상 신호 레벨 EX로서 추출한다. 그 때문에, 화상 데이터 D(ai)와 D(bi) 사이의 타이밍에서 발생되는 클럭 CK1에 동기하여 클럭 CK2가 생성된다. 노광 조건 결정부(22)는, 해당 CK2에 동기하여 적분값 I에 대한 추출 동작을 행함으로써, 화상 데이터 D(ai)에 기초하는 적분값 I(a)를 화상 신호 레벨 EX로서 취득할 수 있다. 노광 조건 결정부(22)는, 취득한 I(ai)에 기초하여, 동기 주기만큼 후의 프레임 ai+1에서의 셔터 트리거 ST의 타이밍을 구하는 노광 조건인 제어값 AI(ai+1)을 결정한다. 프레임 ai+1의 1개 전의 프레임 ci의 노광 기간이 종료 된 후에 디지털 신호 처리 회로(12)에서 제어값이 갱신되도록, 노광 조건 결정부(22)는, 클럭 CK1에 기초하여, 클럭 CK2보다 1 프레임 지연된 타이밍을 취득하고, 해당 타이밍에서 제어값 AI(ai+1)를 디지털 신호 처리 회로(12)로 출력한다.
덧붙여서 말하면, 도 3에 도시하는 CK2', EX' 및 AI'는, 각각 2 프레임 주기로 피드백을 행하는 통상의 노광 제어에서의 클럭 CK2, 화상 신호 레벨 EX의 추출 타이밍, 및 제어값 AI의 출력 타이밍을 나타내고 있다.
다음으로, 동기 시 레벨 추출부(24)를 설명한다. 동기 시 레벨 추출부(24)는, 동기 주기마다의 화상 신호 레벨 EX를 취득하여 출력한다. 동기 시 레벨 추출 부(24)는, 지연 플립플롭(Delay FlipFlop : DFF)을 직렬로 접속하여 구성된다. 예를 들면, 여기서는 4단의 DFF(30)(DFF(30-1∼30-4))로 구성되며, 각 DFF(30)는 클럭 CK2에 동기하여 입력단의 데이터를 출력단으로 출력한다. 직렬 접속 구성에 의해, k단의 출력단에 출력된 데이터는 (k+1)단의 입력 데이터로 되어, CK2의 1 주기마다 순차적으로, 데이터가 후단으로 전달된다. 초단의 DFF(30-1)에는 적분값 I가 입력된다. 클럭 CK2는, 플리커 동작으로서는 상술된 바와 같이, 주기가 3 프레임이며, 또한, 여기서는 도 3에 도시한 바와 같이, 프레임 ai의 적분값 I(ai)의 입력 타이밍에서 동기하고 있다. 따라서, DFF(30-1)는 CK2에 연동하여, 3 프레임을 두고 적분값 I(ai)를 화상 신호 레벨 EX로서 순차 입력하고, DFF(30-1∼30-4)의 출력단에는 각각, I(ai+3), I(ai+2), I(ai+1), I(ai)가 출력된다. 동기 시 레벨 추출부(24)는, 이들 3 프레임씩 어긋난 4 타이밍에서의 화상 신호 레벨 EX를 동기 시 레벨 판정부(26)로 출력한다.
동기 시 레벨 판정부(26)는, 동기 주기마다의 화상 신호 레벨 EX의 변동 폭에 기초하여, 노광 상태가 안정되어 있는지의 여부를 판정하는 회로이며, 변동 폭 산출기(40)와 비교기(42)를 포함하여 구성된다. 동기 시 레벨 추출부(24)로부터의 4 타이밍에서의 화상 신호 레벨 EX는, 변동 폭 산출기(40)에 입력된다. 변동 폭 산출기(40)는, 이들 4개의 데이터 중에서의 최대값과 최소값의 차를 연산하여 출력한다. 비교기(42)는 변동 폭 산출기(40)의 출력을 기준값 LVA와 비교하여, 동기 주기마다의 화상 신호 레벨 EX의 변동 폭이 기준값 LVA보다 작은 경우, 즉 노광 안 정 상태(동기 시 레벨 안정 상태)에 있다고 판정되는 경우에는, 논리 레벨 "H"(High)에 상당하는 전압 신호를 출력하며, 한편 변동 폭이 기준값 LVA 이상인 경우에는, 논리 레벨 "L"(Low)에 상당하는 전압 신호를 출력한다. 기준값 LVA는 고정값으로 할 수 있으며, 사용자 또는 외부 회로로부터 설정할 수 있도록 구성할 수도 있다.
동기 시 레벨 추출부(24) 및 동기 시 레벨 판정부(26)는, 복수 사이클의 동기 주기에 걸친 화상 신호 레벨의 안정성을 판정할 수 있다. 동기 시 레벨 추출부(24)의 DFF(30)의 단 수는, 보다 많이 구성할 수 있으며, 그 단 수를 늘림으로써, 보다 장기간에 걸친 화상 신호 레벨의 안정성이 판단되게 된다. 덧붙여서, 이 판정은 AGC 등의 화상 신호 처리계에서의 게인 제어가 행해지고 있지 않은 상태에서 행하는 것이 적합하다.
한편, 다음에 설명하는 플리커 판정부(28)는, 기본적으로 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하는 것이다. 플리커 판정부(28)는, 그 변동에 기초하여 플리커의 유무를 판정한다. 플리커 판정부(28)는, DFF(50), 감산기(52), 절대값 산출기(54)(ABS), 비교기(56), 복수의 DFF(58), 복수의 AND 회로(60), OR 회로(62), AND 회로(64) 및 DFF(66)를 포함하여 구성된다. 입력에 설치되는 DFF(50)는 적분값 I를 입력 데이터로서 공급받으며, 클럭 CK1에 연동하여 동작한다. 감산기(52)는, 직접 입력되는 적분값 I와, DFF(50)에 의해 1 프레임 주기만큼 지연된 적분값 I를 입력받으며, 그 한쪽으로부터 다른쪽을 감산하여 절대값 산출기(54)로 출력한다. 절대값 산출기(54)는, 감산기(52)에서 얻어진 차의 절대값을 구 하여 비교기(56)로 출력한다. 비교기(56)는, 절대값 산출기(54)로부터 입력된 인접 프레임 간의 화상 신호 레벨의 차를 기준값 LVB와 비교하여, 차가 기준값 LVB보다 큰 경우, 논리 레벨 "H"을 출력하며, 한편 차가 기준값 LVB 이하인 경우에는, 논리 레벨 "L"을 출력한다. 덧붙여서, 기준값 LVB는 고정값으로 하는 것도 가능하며, 사용자 또는 외부 회로로부터 설정할 수 있도록 구성할 수도 있다.
비교기(56)의 출력측에는 9단으로 직렬 접속된 DFF(58)(DFF(58-1∼58-9))가 설치된다. 이 DFF(58)의 단 수는, 동기 시 레벨 추출부(24)가 화상 신호 레벨 EX를 추출하는 구간 길이에 대응하고 있으며, DFF(30)의 단 수에 따라 DFF(58)의 단 수도 바꿀 수 있다. 각 DFF(58)는 클럭 CK1에 연동하여 구동되며, 비교기(56)로부터 출력된 "H" 또는 "L"의 1 비트의 논리 데이터를 각각 1 프레임 주기씩 지연시키면서 후단으로 전달한다. 이것에 의해, 각 DFF(58)의 출력단에는, 1 프레임씩 어긋난 타이밍에서 비교기(56)로부터 출력된 데이터가 얻어진다. 구체적으로는, DFF(30-1∼30-4)의 출력단으로부터 I(ai+3), I(ai+2), I(ai+1), I(ai )가 출력되는 타이밍에서, DFF(58-1∼58-9)의 출력단으로부터는, 각각 |I(ai+3)-I(ci+2)|, |I(ci+2 )-I(bi+2)|, |I(bi+2)-I(ai+2)|,…, |I(ci)-I(bi)|, |I(bi)-I(ai)|에 대한 비교기(56)의 비교 결과가 출력된다.
이와 같이, 9단의 각 DFF(58)의 출력단에 얻어진 "H" 또는 "L"은 3개의 AND 회로(60)(AND 회로(60-1∼60-3))로 분류되어 입력된다. AND 회로(60)는, 연속하는 복수의 동기 주기에서의 화상 신호 레벨의 변동의 모습이 일치하고 있는지를 판정 하는, 즉 코인시던스를 취하기 위해 설치되어 있다. 이 AND 회로(60)의 수는 이하에 설명하는 구성으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 동기 주기 내의 프레임 수가 3인 것에 대응하고 있다. 코인시던스를 취하기 위해, 각 AND 회로(60)의 입력단에는 3단씩(즉, 동기 주기 1 사이클씩) 어긋난 DFF(58)의 출력단이 접속된다. 구체적으로는, AND 회로(60-1)에는 DFF(58-1, 58-4, 58-7)의 출력, 즉 |I(ai+3)-I(ci+2)|, |I(ai+2)-I(ci+1)|, |I(ai+1)-I(ci)|에 대한 비교기(56)의 비교 결과가 입력된다. 마찬가지로, AND 회로(60-2)에는, DFF(58-2, 58-5, 58-8)의 출력, 즉 |I(ci+2)-I(bi+2)|, |I(ci+1)-I(bi+1)|, |I(ci)-I(bi)|에 대한 비교기(56)의 비교 결과가 입력된다. 또한, AND 회로(60-3)에는 DFF(58-3, 58-6, 58-9)의 출력, 즉 |I(bi+2)-I(ai+2)|, |I(bi+1)-I(ai+1)|, |I(bi)-I(ai)|에 대한 비교기(56)의 비교 결과가 입력된다.
동기 주기는, 3 프레임으로 구성되며, 이것에 대응하여, 인접하는 프레임의 차도 3개의 상이한 타이밍(위상)으로 정의된다. 각 AND 회로(60)는, 상술한 구체예로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 연속하는 3회의 동기 주기에서의 동일한 위상에서의 인접 프레임의 차에 대응하는 비교 결과 데이터를 입력받으며, 3개의 AND 회로(60)는 서로 다른 위상에서의 코인시던스를 판정하고 있다. 각 AND 회로(60)의 출력은, 대응하는 위상에서의 인접 프레임의 화상 신호 레벨의 변동이 3회의 동기 주기 모두 기준값 LVB보다 큰 경우에 "H" 레벨로 되며, 어느 하나의 동기 주기 에서, 인접 프레임의 화상 신호 레벨의 변동이 기준값 LVB 이하인 경우에는, "L" 레벨로 된다. 이들 3개의 AND 회로(60)의 출력은, OR 회로(62)에 입력되며, OR 회로(62)는 논리합 연산의 결과를 AND 회로(64)로 출력한다.
동기 주기 내에서의 어느 하나의 타이밍에서, 인접 프레임 간의 화상 신호 레벨의 변동이 큰 경우에는 플리커가 발생하고 있을 가능성이 있으며, 또한 그 변동이 복수의 동기 주기에 걸쳐 공통되게 일어나는 경우에는, 우발적인 피사체의 변화에 의한 것일 가능성이 낮아진다. 따라서, OR 회로(62)의 출력이 "H" 레벨인 경우에는, 동기 주기 내에서 플리커에 의한 화상 신호 레벨의 변동이 일어나고 있을 가능성이 높다고 생각할 수 있다.
AND 회로(64)에는, OR 회로(62)의 출력와 마찬가지로 동기 시 레벨 판정부(26)의 비교기(42)의 출력이 입력된다. AND 회로(64)의 출력은, DFF(66)의 입력 데이터로 되며, DFF(66)는 클럭 CK3에 연동한 타이밍에서의 입력 데이터를 출력한다. 이 DFF(66)의 출력이 플리커 검출 회로(20)에 의한 플리커 판정 결과로 되어, "H" 레벨이면 플리커의 발생을 검지한 것을 의미하며, 한편, "L" 레벨이면 플리커는 발생하지 않는 것을 의미한다. 즉, 플리커 검출 회로(20)는, 동기 주기 내에서 화상 신호 레벨이 변동하고 있었다고 하여도, 동기 시 레벨 추출부(24) 및 동기 시 레벨 판정부(26)에서 동기 주기마다의 화상 신호 레벨 EX가 소정 범위 내로 유지되는 노광 안정 상태라고 판정된 경우가 아니면, 플리커가 발생하였다고는 판정하지 않는다. 이것은, 노광 안정 상태가 달성되지 않은 상황은, 피사체의 움직임 등에 의한 휘도 변화가 일어나고 있는 경우 등이며, 그와 같은 상황에서 동기 주기 내의 화상 신호 레벨이 변동되고 있음으로써, 플리커라고 판정하는 것은 오검출로 될 가능성이 높기 때문이다. 그 관점으로부터, 비교기(42)의 출력을 OR 회로(62)의 출력과는 독립하여 출력하여, 비교기(42)의 출력이 "L"인 경우에는 「플리커 판정 불능」, 비교기(42)의 출력이 "H"이며, OR 회로(62)의 출력이 "H"인 경우에는 「플리커 발생」, 비교기(42)의 출력이 "H"이며, OR 회로(62)의 출력이 "L"인 경우에는 「플리커 없음」으로 하는 3 종류의 판정 결과를 제공 가능하게 하도록 플리커 검출 회로(20)를 구성할 수도 있다.
덧붙여서, 클럭 CK3은 AND 회로(64)의 2개의 입력을 부여하는 각 회로 계통, 즉 동기 시 레벨 추출부(24) 및 동기 시 레벨 판정부(26)와, 플리커 판정부(28)의 DFF(50)로부터 OR 회로(62)까지의 회로에서의 처리 시간차를 시정하기 위한 것이다. 즉, 이들 2개의 계통은 앞에서 설명한 바와 같이, 동일한 프레임 구간을 대상으로 하여 연산을 행하며, AND 회로(64)에서는 이들 결과를 조회하는 것이지만, 양 계통 사이에 처리 시간차가 존재하면, AND 회로(64)에 입력되는 2 계통의 판정 결과가 상이한 프레임 구간에 기초하는 것으로 될 수 있다. 따라서, AND 회로(64)로의 2 계통의 판정 결과가 동일한 프레임 구간에 기초하는 것으로 될 때까지, DFF(66) 및 CK3에 의해 플리커 검출 회로(20)로부터의 최종 판정 결과의 출력을 유보시키고 있다.
플리커 검출 회로(20)가 플리커를 검출한 경우에는, CCD 이미지 센서(4)의 구동을 전환하는 제어가 행해진다. 예를 들면, 디지털 신호 처리 회로(12)는 이미지 센서 제어 회로(6)가 현재, 50㎐ 지역 동작 모드, 60㎐ 지역 동작 모드 중 어느 지역에서 CCD 이미지 센서(4)를 구동하고 있는지의 상태를 플래그 등에 보유하고, 플리커 검출 회로(20)가 플리커를 검출한 경우에는, 현재의 동작 모드와는 상이한 다른쪽 동작 모드로 CCD 이미지 센서(4)를 구동하도록 이미지 센서 제어 회로(6)에 지시를 행한다.
플리커 검출 회로(20)에 의한 판정 동작은, 예를 들면 촬상 장치(2)의 기동 시에 자동적으로 행하도록 하여도 되고, 사용자의 조작에 기초하여 행하도록 하여도 된다. 또한, 판정 결과에 기초하여 일단 설정된 동작 모드는 촬상 장치(2)의 전원을 오프하여도 유지되도록 구성할 수 있다.
상술한 구성에서는, 플리커 판정부(28)는, 인접 프레임 간의 화상 신호 레벨의 차를 구하고, 그 절대값에 기초하여 해당 프레임 간의 화상 신호 레벨의 변동을 판정한다. 이 구성 대신, 인접 프레임 상호의 화상 신호 레벨의 비를 구하여, 그 비가 1을 중심으로 한 소정 범위 내인지 여부에 기초하여, 화상 신호 레벨의 변동을 판정하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 상술한 구성에서는, 동기 주기마다 노광 상태를 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여, 한편으로는, 노광 조건을 피드백 제어하며, 또 한편으로는 해당 노광 상태가 안정되는지 여부를 판정하고 있다. 그리고, 노광 안정 상태인 경우에 만, 플리커의 판정 결과를 유효로 하는 것으로서, 플리커 검출의 신뢰성을 향상시키고 있다. 그러나, 이 신뢰성의 향상의 효과는, 반드시 동기 주기에서의 노광 제어와, 노광 안정 상태의 판정의 둘 다를 행하지 않아도 얻어지는 경우도 있다.
그와 같은 경우의 일례로서, 기본적으로 변화되지 않은 피사체에 촬상 장치 를 향해, 플리커 검출 동작을 행하는 경우를 들수있다. 그와 같은 상황 하에서는, 동기 주기마다에서의 노광 제어가 적합하게 행해지는 것을 기대할 수 있으며, 동기 주기마다 측정되는 노광 상태는 소정 범위 내에 있어서 안정 상태에 있다고 추정하여도 부당하지 않다. 따라서, 노광 제어만을 행하고, 노광 안정 상태의 판정을 생략하는 구성, 즉, 상술한 동기 시 레벨 추출부(24) 및 동기 시 레벨 판정부(26)를 생략한 플리커 검출 장치를 촬상 장치에 탑재하여도 된다. 또한, 동일한 상황 하에서는 노광 제어를 행하지 않아도 노광 안정 상태로 될 수 있다. 따라서, 노광 제어는 정지시키고, 노광 안정 상태의 판정만을 행하여도, 플리커 검출의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 상술한 구성에서는, 노광 안정 상태는 각 프레임마다 측정된 적분값 I로부터, 동기 시 레벨 추출부(24)에 의해 I(ai+3), I(ai+2), I(ai+1), I(a i)를 추출하여, 이들의 변동 폭에 기초하여 판정하였다. 그러나, 각 프레임마다 측정된 적분값 I로부터의 동기 주기마다의 화상 신호 레벨 EX의 추출을 위상을 바꿔 행하여, 복수의 위상에 대하여 노광 안정 상태를 판정하도록 구성하여도 된다. 예를 들면, 동기 시 레벨 추출부(24) 및 동기 시 레벨 판정부(26)와 동일한 회로를 2개 병렬로 더 설치한다. 그 하나의 동기 시 레벨 추출부(24)에서는 CK2에 대하여 1 프레임 지연된 위상의 클럭(주기는 CK2와 마찬가지로 3 프레임임)에서 화상 신호 레벨의 추출을 행하며, 또 하나의 동기 시 레벨 추출부(24)에서는 CK2에 대하여 2 프레임 지연된 위상의 클럭(주기는 CK2와 마찬가지로 3 프레임임)에서 화상 신호 레벨의 추출을 행한다. 이들 회로에 의해, I(bi+3), I(bi+2), I(bi+1), I(bi )의 변동 폭에 기초하는 노광 안정 상태, 및 I(ci+3), I(ci+2), I(ci+1), I(ci)의 변동 폭에 기초하는 노광 안정 상태를 판정할 수 있다. 그리고, 예를 들면 모든 위상에서 노광 안정 상태인 경우에만, 플리커 판정부(28)의 판정 결과를 유효로 하거나, 2개 이상의 위상에서 노광 안정 상태인 경우에 플리커 판정부(28)의 판정 결과를 유효로 하도록 구성하여도 된다.
또한, 상술한 구성은 2 종류의 교류 전원 주파수 f1, f2(여기서는, 50㎐와 60㎐)인 지역 어느에서도 프레임 레이트 fp(여기서는, 15fps)의 촬영에 대한 플리커를 높은 정밀도로 검출 가능하게 하기 위해, 동기 주기는 1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수(여기서는, 1/5 sec)로 설정하였다. 그러나, 본 발명은 교류 전원 주파수의 종류 수에 관계없이 이용할 수 있다. 예를 들면, 촬상 장치의 사용 지역으로서 만일 3 종류의 주파수 f1, f2, f3이 있을 수 있다면, 동기 주파수는 1/f1, 1/f2, 1/f3 및 1/fp의 공배수로 설정하면 된다. 또한, 사용 지역이 한 종류의 주파수 f1의 지역에 한정되는 것이면, 동기 주파수는 1/f1 및 1/fp의 공배수로 설정하면 된다.
본 발명에 따르면, 형광등에 의한 조명 하에서의 동화상 촬영 시에 발생하는 플리커를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

Claims (11)

  1. 프레임 레이트 fp로 촬영하는 촬상 장치에 이용되며, 주기 1/f로 밝기가 주기적으로 변화되는 광원에 기인하는 화상의 플리커를 검출하는 플리커 검출 장치로서,
    1/f과 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과,
    상기 동기 시 화상 신호 레벨에 기초하여, 상기 촬상 장치에 의한 촬영을 소정의 노광 상태로 유지하는 노광 제어를 행하는 노광 제어 수단과,
    상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 플리커 검출 장치.
  2. 프레임 레이트 fp로 촬영하는 촬상 장치에 이용되며, 주기 1/f1로 밝기가 주기적으로 변화되는 제1 광원에 기인하는 화상의 플리커 및 주기 1/f2로 밝기가 주기적으로 변화되는 제2 광원에 기인하는 화상의 플리커를 검출하는 플리커 검출 장치로서,
    1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과,
    상기 동기 시 화상 신호 레벨에 기초하여, 상기 촬상 장치에 의한 촬영을 소 정의 노광 상태로 유지하는 노광 제어를 행하는 노광 제어 수단과,
    상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 플리커 검출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단을 더 가지며,
    상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 하는 것을 특징으로 하는 플리커 검출 장치.
  4. 프레임 레이트 fp로 촬영하는 촬상 장치에 이용되며, 주기 1/f로 밝기가 주기적으로 변화되는 광원에 기인하는 화상의 플리커를 검출하는 플리커 검출 장치로서,
    1/f과 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과,
    상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단과,
    상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단
    을 가지며,
    상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 하는 것을 특징으로 하는 플리커 검출 장치.
  5. 프레임 레이트 fp로 촬영하는 촬상 장치에 이용되며, 주기 1/f1로 밝기가 주기적으로 변화되는 제1 광원에 기인하는 화상의 플리커 및 주기 1/f2로 밝기가 주기적으로 변화되는 제2 광원에 기인하는 화상의 플리커를 검출하는 플리커 검출 장치로서,
    1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과,
    상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단과,
    상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단
    을 가지며,
    상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 하는 것을 특징으로 하는 플리커 검출 장치.
  6. 제1항, 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플리커 판정 수단은, 상기 변동 정도가 소정 기준값보다 큰 경우에, 상기 플리커가 발생하고 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 플리커 검출 장치.
  7. 제1항, 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플리커 판정 수단은, 소정 수의 연속하는 상기 동기 주기의 각각에서 상기 변동 정도가 소정 기준값보다 큰 경우에, 상기 플리커가 발생하고 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 플리커 검출 장치.
  8. 프레임 레이트 fp로 촬영하는 장치로서, 적어도 주기 1/f1로 밝기가 주기적으로 변화되는 제1 광원 하에서 화상의 플리커를 발생시키지 않는 구동 상태와 주기 1/f2로 밝기가 주기적으로 변화되는 제2 광원 하에서 화상의 플리커를 발생시키지 않는 구동 상태를 전환 가능한 촬상 장치에 있어서,
    1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과,
    상기 동기 시 화상 신호 레벨에 기초하여, 상기 촬상 장치에 의한 촬영을 소정의 노광 상태로 유지하는 노광 제어를 행하는 노광 제어 수단과,
    상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단과,
    상기 플리커 판정 수단의 판정 결과에 따라, 상기 구동 상태를 전환하는 전환 수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단을 가지며,
    상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 프레임 레이트 fp로 촬영하는 장치로서, 적어도 주기 1/f1로 밝기가 주기적으로 변화되는 제1 광원 하에서 화상의 플리커를 발생시키지 않는 구동 상태와 주기 1/f2로 밝기가 주기적으로 변화되는 제2 광원 하에서 화상의 플리커를 발생시키지 않는 구동 상태를 전환 가능한 촬상 장치에 있어서,
    1/f1, 1/f2 및 1/fp의 공배수인 동기 주기마다 촬영되는 상기 화상에 기초하여 동기 시 화상 신호 레벨을 추출하는 동기 시 레벨 추출 수단과,
    상기 동기 시 화상 신호 레벨이 소정 범위 내로 유지되는 동기 시 레벨 안정 상태인지 여부를 판정하는 동기 시 레벨 판정 수단과,
    상기 화상의 상기 동기 주기 내에서의 화상 신호 레벨의 변동을 검지하여, 상기 레벨 변동에 기초하여 상기 플리커의 유무를 판정하는 플리커 판정 수단과,
    상기 플리커 판정 수단의 판정 결과에 따라, 상기 구동 상태를 전환하는 전환 수단
    을 가지며,
    상기 플리커 판정 수단은, 상기 동기 시 레벨 안정 상태가 실현되어 있는 경우에, 상기 플리커의 유무의 판정 결과를 유효로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전환 수단은, 상기 플리커가 검출된 경우에, 현재의 구동 상태를 상기 플리커를 발생시키지 않는 다른 구동 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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