KR20160125281A

KR20160125281A - 촬상 장치

Info

Publication number: KR20160125281A
Application number: KR1020150176553A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 소네; 카즈히코 스기모토
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-10-31
Also published as: JP2016208234A; CN106067949A; TW201639351A

Abstract

(과제) 간단한 셔터 제어에 의해 효과적으로 플리커를 억제 가능한 촬상 장치를 제공한다.
(해결 수단) 촬상 장치(1)는, 촬상 소자(40)와, 목표 영역으로부터의 빛을 촬상 소자(40)에 결상시키는 렌즈(10)와, 촬상 소자(40)에 대하여 목표 영역측에 배치된 셔터(30)와, 제어부(50)를 구비한다. 제어부(50)는, 1프레임의 촬상 주기 내에 셔터(30)를 복수회 개방하여 렌즈(10)에 의해 취입된 빛을 촬상 소자(40)로 유도한다. 이에 따라, 간단한 셔터 제어에 의해 효과적으로 플리커를 억제할 수 있다.

Description

촬상 장치{IMAGING DEVICE}

본 발명은, 목표 영역을 촬상하는 촬상 장치에 관한 것이며, 특히, 신호기를 포함하는 풍경을 촬상할 때에 이용하기 적합한 것이다.

가로나 교차점을 감시 카메라로 촬상하는 촬상 장치가 알려져 있다. 이 종류의 촬상 장치에서는, 촬상된 화상이, 예를 들면, 교통 사고의 검증 등에 이용된다. 검증에서는, 차량이나 보행자의 상황 외에, 신호기의 점등 상황이 확인된다. 즉, 사고시에 신호기가 적색, 청색, 황색의 어느 색으로 점등하고 있었는지가 확인된다.

최근, 신호기의 광원에 발광 다이오드가 이용되고 있다. 상용 교류 전원으로 발광 다이오드를 구동하면, 발광 다이오드는 단주기로 점등과 소등을 반복한다. 따라서, 발광 다이오드를 광원으로 하는 신호기도, 각 색의 점등시에, 단주기로 점멸을 반복하게 된다. 이와 같이 신호기가 단주기로 점멸하면, 신호기의 촬상 화상의 휘도가 프레임 사이에서 변화하여, 신호기의 촬상 화상에 플리커(깜박거림)가 발생한다. 신호기의 촬상 화상에 플리커가 발생하면, 검증에 있어서, 신호기의 점등색을 적정하게 확인할 수 없는 일이 일어날 수 있다.

이하의 특허문헌 1에는, LED 조명 등으로부터 발생하는 플리커를 억제 가능한 촬상 장치가 기재되어 있다. 이 촬상 장치에서는, 플리커 있음으로 판정했을 때는, CCD 센서의 셔터 제어를 행하고 있는 전하 제거 펄스와 전하 독출 펄스의 타이밍을 각 필드에서 변화시키고, 각 필드에서 조명의 발광 주기의 동일 위상 부분을 카메라가 노광할 수 있도록 하는 제어가 행해진다.

일본공개특허공보 2011-193065호

상기 특허문헌 1의 수법에서는, 전하 제거 펄스와 전하 독출 펄스의 타이밍을 각 필드에서 변화시키고, 각 필드에서 조명의 발광 주기의 동일 위상 부분을 카메라가 노광한다는 번잡한 셔터 제어가 필요했다.

이러한 과제를 감안하여, 본 발명은, 간단한 셔터 제어에 의해 효과적으로 플리커를 억제 가능한 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 주된 실시 형태는, 촬상 장치에 관한 것이다. 본 실시 형태에 따른 촬상 장치는, 촬상 소자와, 목표 영역으로부터의 빛을 상기 촬상 소자에 결상시키는 렌즈와, 상기 촬상 소자에 대하여 상기 목표 영역측에 배치된 셔터와, 제어부를 구비한다. 상기 제어부는, 1프레임의 촬상 기간 내에 상기 셔터를 복수회 개방하여 상기 렌즈에 의해 취입된 빛을 상기 촬상 소자로 유도한다.

본 실시 형태에 따른 촬상 장치에 의하면, 1프레임의 촬상 주기 내에 촬상 소자가 복수회 노광되기 때문에, 신호기 등의 단주기로 점멸하는 발광원을 촬상하는 경우도, 각각의 촬상 주기에 있어서 발광원으로부터의 빛이 촬상 소자에 수광되기 쉬워지고, 또한, 발광원으로부터의 빛의 총수광 광량이 프레임 사이에서 크게 상이한 것이 억제될 수 있다. 따라서, 발광원의 촬상 화상에 발생하는 플리커를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이 효과를, 셔터를 촬상 주기 내에서 복수회 개폐한다는 간단한 제어로 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 촬상 장치에 의하면, 간단한 셔터 제어에 의해 효과적으로 플리커를 억제 가능한 촬상 장치를 제공할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 촬상 장치에 있어서, 상기 촬상 소자는, 라인마다 수광 광량에 따른 전하를 축적 및 출력하고, 상기 제어부는, 상기 촬상 소자 상의 각 라인에 있어서의 전하 축적 기간의 일부가 서로 겹쳐지도록 상기 촬상 소자를 제어하고, 모든 상기 라인에 대해서 전하 축적 기간이 서로 겹쳐지는 중복 축적 기간 내에 있어서, 상기 셔터를 복수회 개방하도록 구성될 수 있다. 이렇게 하면, 중복 축적 기간 중에 촬상 소자가 노광되기 때문에, 모든 라인에 대하여, 동일한 타이밍 및 노광 기간으로, 목표 영역의 빛이 조사된다. 이 때문에, 고속으로 이동하는 피사체가 목표 영역에 포함되는 경우도, 피사체의 촬상 화상에 왜곡이 발생하는 일이 없다.

본 실시 형태에 따른 촬상 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 중복 축적 기간의 전체 기간에 걸쳐 상기 셔터의 개폐를 반복하도록 구성될 수 있다. 이렇게 하면, 단주기로 점멸하는 발광원의 점등 기간에 셔터의 개방 기간이 포함되기 쉬워지고, 발광원으로부터의 빛이 촬상 소자에 의해 보다 확실하게 수광되기 쉬워진다. 따라서, 발광원으로부터의 빛을 포함하지 않는 프레임의 발생을 억지(抑止)할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는, 상기 셔터의 개폐 주기를 조정함으로써, 상기 촬상 소자에 대한 노광량을 조정하도록 구성될 수 있다. 이렇게 하면, 노광량을 원활하게 조정할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 촬상 장치에 있어서, 상기 셔터는, 액정 셔터이며, 상기 제어부는, 상기 셔터를 펄스 형상으로 ON/OFF 제어하도록 구성될 수 있다. 이렇게 하면, 셔터의 개폐를 단주기로 정확하게 행할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 간단한 셔터 제어에 의해 효과적으로 플리커를 억제 가능한 촬상 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과 내지 의의는, 이하에 나타내는 실시 형태의 설명에 의해 더욱 분명해질 것이다. 단, 이하에 나타내는 실시 형태는, 어디까지나, 본 발명을 실시화할 때의 하나의 예시이며, 본 발명은, 이하의 실시 형태에 기재된 것에 전혀 제한되는 것은 아니다.

도 1(a)는 실시 형태에 따른 화상 관리 시스템의 외관 구성을 나타내는 도면이다. 도 1(b)는 실시 형태에 따른 촬상 화상의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 형태에 따른 CMOS 이미지 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4(a), 도 4(b)는 실시 형태에 따른 CMOS 이미지 센서의 독출 제어를 설명하는 도면이다.
도 5는 실시 형태에 따른 셔터의 제어 방법을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6은 실시 형태에 따른 셔터의 제어 방법을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7은 비교예에 따른 셔터의 제어 방법을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8은 비교예에 따른 셔터의 제어 방법을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9(a), 도 9(b)는 변경예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제어 방법을 설명하는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1(a)는, 실시 형태에 따른 화상 관리 시스템의 외관 구성을 나타내는 도면이다.

도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 화상 관리 시스템은, 촬상 장치(1)와 외부 장치(2)를 구비한다. 촬상 장치(1)는, 감시 카메라이며, 신호기를 포함하는 가로나 교차점 등을 촬상 가능하게 피설치물(3)에 설치된다. 피설치물(3)은, 예를 들면, 건물 등의 외벽이나 옥상의 구조물, 전주(電柱) 등이다. 촬상 장치(1)는, 촬상한 화상을 내부의 기록 매체에 수시 기록한다. 외부 장치(2)는, 가반형의 퍼스널 컴퓨터이다. 이 외에, 외부 장치(2)는, 휴대 전화기, 태블릿 등의 다른 휴대 정보 단말이라도 좋다.

촬상 장치(1)에 기록된 화상은, 적절하게, 외부 장치(2)에 회수된다. 촬상 장치(1)와 외부 장치(2)는, 무선 LAN에 의한 통신이 가능하다. 외부 장치(2)는, 무선 LAN에 의한 통신로를 확립하고, 촬상 장치(1)로부터 화상을 다운로드한다. 촬상 장치(1)와 외부 장치(2)와의 사이의 통신은, 무선 LAN에 한정되지 않고, 블루투스 등의 다른 통신 방식이라도 좋다.

도 1(b)는, 촬상 장치(1)에 의해 촬상되는 촬상 화상의 일 예를 나타내는 도면이다. 여기에서는, 신호기(4)를 포함하는 교차점(5)이 목표 영역으로 설정되어 있다. 편의상, 도 1(b)에는, 촬상 장치(1)의 방향을 향하는 신호기(4)만이 도시되어 있다. 촬상 장치(1)에 의해 촬상된 화상은, 외부 장치(2)에 회수된 후, 예를 들면, 교통 사고의 검증 등에 이용된다. 이 검증에서는, 교차점(5)을 지나가는 차량이나 보행자의 상황 외에, 신호기(4)의 점등 상황이 확인된다. 즉, 사고시에 신호기(4)가 적색, 청색, 황색의 어느 색으로 점등하고 있었는지가 확인된다.

도 2는, 촬상 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다.

촬상 장치(1)는, 렌즈(10)와, 아이리스(20)와, 셔터(30)와, 촬상 소자(40)와, 제어부(50)와, 기억부(60)와, 통신부(70)를 구비한다.

렌즈(10)는, 목표 영역으로부터의 빛을 취입하고, 목표 영역의 상을 촬상 소자(40)의 수광면에 결상시킨다. 아이리스(20)는, 목표 영역으로부터의 빛의 강약에 따라서 적절한 광량이 촬상 소자(40)에 입사하도록, 외부로부터의 빛을 제한한다. 아이리스(20)는, 아이리스 구동 회로(21)에 의해, 조리개량이 조정된다.

셔터(30)는, 액정 셔터이다. 셔터(30)는, 예를 들면, 전압이 인가된 상태에서 투과율이 최대가 되고, 전압의 인가가 차단되면 투과율이 낮아지는, 소위, 노멀리 블랙 방식의 특성을 갖는 액정 셔터이다. 이 경우, 셔터(30)는, 전압이 인가된 상태에서 빛을 투과하고, 전압이 인가되지 않은 상태에서 빛을 차단한다. 이 외에, 셔터(30)는, 전압이 인가되어 있지 않은 상태에서는 투과율이 최대가 되고, 전압이 인가되면 투과율이 낮아지는, 소위, 노멀리 화이트 방식의 특성을 갖는 액정 셔터라도 좋다. 또한, 셔터(30)는, 고속으로 개폐 가능하면, 추가로 다른 방식의 셔터라도 좋다. 셔터(30)는, 셔터 구동 회로(31)로부터의 구동 신호에 의해, 개폐 상태가 전환된다.

촬상 소자(40)는, 예를 들면, CMOS 이미지 센서이다. 촬상 소자(40)는, 수광면 상의 각 화소에 대응하는 위치에, 각각 포토 다이오드를 갖는다. 촬상 소자(40)는, 라인마다, 포토 다이오드에 대한 전하의 축적과 출력이 행해지도록 촬상 신호 처리 회로(41)에 의해 제어된다.

제어부(50)는, CPU(Central Processing Unit) 등의 연산 처리 회로를 구비하여, 기억부(60)에 보존유지된 프로그램에 따라 각 부를 제어한다. 기억부(60)는, 제어용의 프로그램을 보존유지하는 것 외에, 제어부(50)에 의한 제어시의 워크 영역으로서도 이용된다. 기억부(60)에 보존유지된 프로그램에 의해, 제어부(50)는, 아이리스 구동 회로(21)와, 셔터 구동 회로(31)와, 촬상 신호 처리 회로(41)를 제어한다. 통신부(70)는, 도 1(a)에 나타내는 외부 장치(2)와 통신을 행한다.

도 3은, 촬상 소자(40)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 편의상, 도 3에는, 9개의 화소에 대응하는 부분의 구성이 나타나 있지만, 실제로는, 동일한 구성이 세로 방향과 가로 방향으로 소정의 화소수에 대응하여 배치되어 있다.

촬상 소자(40)는, 각 화소에 대응하는 위치에 포토 다이오드(40a)를 갖는다. 포토 다이오드(40a)는, 빛을 수광하면, 수광 광량에 따른 전하를 축적한다. 축적된 전하는, 증폭기(40b)에 의해 전압으로 변환되어, 증폭된다. 증폭된 전압은, 스위치(40c)가 ON이 되면, 라인 L마다 수직 신호선(40d)으로 전송된다. 전송된 전압은, 수직 신호선(40d)마다 배치되어 있는 열(列)회로(40e)에 의해 일시적으로 보관된다. 보관된 전압은, 열선택 스위치(40f)가 ON이 되면, 수평 신호선(40g)으로 이송된다. 그리고, 수평 신호선(40g)으로 이송된 전압은, 촬상 신호 처리 회로(41)로 이송된다. 이와 같이, 촬상 소자(40)에서는, 라인 L마다 전압 신호가 송신된다.

또한, 촬상 소자(40)는, 라인 L마다, 포토 다이오드(40a)에 대한 전하의 축적이 행해지도록 제어된다. 즉, 하나의 라인 L 상의 포토 다이오드(40a)가, 소정의 기간, 전하의 축적이 가능한 상태로 설정되고, 이 기간이 경과하면, 이 라인 L 상의 각 포토 다이오드(40a)에 발생한 전하가 출력된다. 이 제어가, 최상단의 라인 L로부터 최하단의 라인 L을 향하여 순서대로 행해진다. 라인 L이 전하의 축적이 가능한 상태에 있을 때에, 라인 L 상의 포토 다이오드(40a)에 빛이 조사되면, 조사된 빛의 광량에 따른 전하가, 당해 라인 상의 각 포토 다이오드(40a)에 축적된다. 이렇게 하여 축적된 전하가, 상기와 같이 라인 L마다 독출되어, 전압 신호로 변환되고, 촬상 신호 처리 회로(41)에 출력된다.

이하, 각 라인이 전하의 축적이 가능한 상태로 설정되는 기간의 것을 「전하 축적 기간」이라고 칭한다.

도 2로 되돌아와, 촬상 신호 처리 회로(41)는, 촬상 소자(40) 상의 각 라인을 순서대로 전하 축적 기간으로 설정하고, 라인마다, 전하의 독출을 행한다. 촬상 신호 처리 회로(41)는, A/D 변환 회로를 구비하여, 수평 신호선(40g)(도 3 참조)을 통하여 촬상 소자(40)로부터 공급되는 라인마다의 전압 신호를 디지털 신호로 변환하고, 제어부(50)에 출력한다. 제어부(50)는, 촬상 신호 처리 회로(41)로부터 공급된 디지털 신호(휘도 신호)를 기억부(60)에 기억시킨다. 이렇게 하여, 촬상 신호 처리 회로(41)로부터 출력된 전체 라인분(1프레임분)의 휘도 신호로부터 1매의 촬상 화상이 구성된다.

도 4(a), 도 4(b)는, 촬상 소자(40)의 독출 제어를 설명하는 도면이다. 도 4(a)는, 통상의 속도로 각 라인으로부터 전하의 독출을 행하는 경우의 제어(이하, 「통상 독출 모드」라고 함)를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4(b)는, 고속으로 각 라인으로부터 전하의 독출을 행하는 경우의 제어(이하, 「고속 독출 모드」라고 함)를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4(a), 도 4(b)의 좌측에는, 촬상 소자(40)의 수광면과 각 라인 L이 개략적으로 나타나 있다. 여기에서는, 최상단의 라인 L이 L0이 되고, 최하단의 라인이 Ln이 되어 있다. 또한, 도 4(a), 도 4(b)의 우측에는, 각 라인에 대한 제어 타이밍이 개략적으로 나타나 있다.

도 4(a)를 참조하여, 통상 독출 모드에서는, 최상단의 라인 L0에 대한 제어가 타이밍 t1에서 개시되고, 타이밍 t2에서 종료한다. 1단 아래의 라인 L2에 대한 제어는, 타이밍 t1보다도 소정 시간만큼 늦게 개시된다. 이렇게 하여, 라인 L이 하단으로 바뀔 때마다 개시 타이밍이 소정 시간씩 늦어지면서, 각 라인에 대한 제어가 순서대로 행해진다. 최하단의 라인 Ln의 개시 타이밍은, 타이밍 t1로부터 Δt 늦은 타이밍 t2가 된다.

최상단의 라인 L0에서는, 타이밍 t1로부터 타이밍 t2의 사이에 전하가 축적된다. 예를 들면, 타이밍 t1로부터 타이밍 t2의 사이의 기간 Δt의 모두가 전하 축적 기간이 된다. 다른 라인 L에 대해서도, 동일하게 전하 축적 기간이 설정된다. 타이밍 t1로부터 기간 Δt가 경과한 타이밍 t2에 있어서, 최상단의 라인 L0에 대한 전하의 독출이 실행된다.

2번째 단의 라인 L1에 대해서는, 타이밍 t1로부터 소정의 시간 늦은 타이밍에서 전하의 축적이 개시되고, 타이밍 t2로부터 소정의 시간 늦은 타이밍에서 전하의 독출이 실행된다. 이렇게 하여, 라인 L이 바뀔 때마다, 전하 축적의 개시 타이밍이 소정 시간씩 늦어져, 전하 독출의 실행 타이밍도 소정 시간씩 늦어진다. 최하단의 라인 Ln에 대한 전하 축적의 개시 타이밍은, 타이밍 t1로부터 Δt 늦은 타이밍 t2가 되고, 전하 독출의 실행 타이밍은, 타이밍 t2로부터 Δt 늦은 타이밍 t3이 된다.

이와 같이, 통상 독출 모드에서는, 최상단의 라인 L0에 대한 전하 축적의 종료 타이밍이, 최하단의 라인 Ln에 대한 전하 축적의 개시 타이밍이 된다. 이 때문에, 통상 독출 모드에서는, 모든 라인의 전하 축적 기간이 서로 겹쳐지는 기간이 발생하는 일은 없다.

도 4(b)를 참조하여, 고속 독출 모드에서는, 각 라인 L에 대한 전하의 독출 속도가 높아짐으로써, 라인 L 사이의 제어 개시 타이밍의 어긋남량이 통상 독찰 모드에 비해 단축된다. 도 4(b)의 예에서는, 라인 L 사이의 제어 개시 타이밍의 어긋남량이 통상 독출 모드에 비해 절반으로 저감되어 있다. 이 때문에, 최하단의 라인 Ln에 대한 제어의 개시 타이밍은, 최상단의 라인 L0에 대한 제어의 개시 타이밍 t1로부터 Δt/2만큼 늦는 것으로 고정된다.

각 라인 L에 대한 전하의 독출 속도는, 각 라인의 전하 신호를 표본화(A/D 변환)할 때의 비트수를, 통상 독출 모드시의 비트수보다도 삭감함으로써, 고속화된다. 이 처리는, 도 2의 제어부(50)에 의한 제어하에서, 촬상 신호 처리 회로(41)에 의해 행해진다. 고속 독출 모드에서는, 이와 같이 표본화 비트수가 삭감되기 때문에, 통상 독출 모드에 비해, 약간, 촬상 화상의 화질이 열화된다. 그러나, 이 열화는, 감시 카메라 등의 용도로는, 시인성에 특별히 문제가 없는 정도의 것이다. 또는, 촬상 소자(40) 및 촬상 신호 처리 회로(41)의 개선, 고속화에 의해, 동등한 표본화 비트수로 고정시키는 것도 가능하다.

이와 같이, 촬상 소자(40)에 대한 제어 모드를 고속 독출 모드로 설정함으로써, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 모든 라인의 전하 축적 기간이 서로 겹쳐지는 중복 축적 기간이 발생한다. 그리고, 이 중복 축적 기간에 노광을 행함으로써, 각 라인 L에, 동일한 타이밍에서 목표 영역으로부터의 빛이 조사되어, 모든 라인 L 상의 포토 다이오드(40a)에, 동일한 타이밍 및 노광량으로, 전하가 축적되게 된다. 이 때문에, 고속으로 이동하는 피사체의 촬상 화상에 왜곡이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 롤링 셔터 현상이 억제되어, 촬상 소자(40)를 이용한 글로벌 셔터 기능이 실현된다.

본 실시 형태에서는, 촬상 소자(40)의 제어 모드가, 고속 독출 모드로 설정된다. 그리고, 중복 축적 기간의 전체 기간에 걸쳐, 셔터(30)가 반복 개폐되고, 목표 영역으로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 유도된다.

도 5는, 셔터(30)의 제어 방법을 나타내는 타이밍 차트이다.

도 5의 최상단은, 상용 교류 전원의 전압 파형이다. 여기에서는, 상용 교류 전원의 주파수가 50㎐인 것이 상정되어 있다. 이 경우, 상용 교류 전원의 전압 파형의 주기 T1은, 1/50초이다. 도 1(b)의 신호기(4)의 각 색의 광원에 발광 다이오드가 이용되는 경우, 발광 다이오드는, 도 5의 위에서 2번째 단에 나타내는 바와 같이, 상용 교류 전원의 교류 전압이 전파 정류된 전압으로 구동된다. 전파 정류된 전압 파형의 주기 T2는, 1/100초이다. 발광 다이오드는, 전파 정류된 전압이 점등 문턱값 SH1을 초과하는 기간 T3에 있어서 점등한다. 따라서, 도 1(b)의 신호기(4)의 각 색의 신호등은, 주기 T2 즉 1/100초 주기로 점멸한다.

이에 대하여, 촬상 소자(40)는, 1/60초 주기로 1프레임분의 촬상 화상을 구성한다. 즉, 촬상 장치(1)의 촬상 주기 T4는, 1/60초이고, 신호기(4)의 각 색의 신호등의 점멸 주기인 1/100로 위상이 어긋나 있다. 이 때문에, 도 4(b)에 나타내는 중복 축적 기간 내의 고정 위치에 소정 시간폭의 노광 기간을 설정한 경우, 노광 기간과 신호기(4)(발광 다이오드)의 점등 기간이 서로 겹쳐지는 시간폭이 프레임마다 변화한다. 이 때문에, 신호기(4)의 촬상 화상의 휘도가, 프레임 사이에서 상이하게 되어 버려, 신호기(4)의 촬상 화상에 플리커가 발생한다.

도 7은, 촬상 주기 T4의 고정 위치에 소정 시간폭의 노광 기간이 설정된 경우에, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 수광되는 수광 광량을 개략적으로 나타내는 타이밍 차트이다. 여기에서는, 촬상 주기 T4의 종단에 있어서 시간폭 T7만큼 셔터(30)가 개방되어 노광 기간이 설정되어 있다. 이 경우, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 취입되는 기간 T81∼T83이, 프레임 사이에서 변화한다. 이 때문에, 도 7의 최하단에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛에 대한 촬상 소자(40)의 수광 광량이 프레임마다 크게 상이하다. 이에 따라, 신호기(4)의 화상에 플리커가 발생한다.

도 8은, 도 7의 시간폭 T7이 단축된 경우에, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 수광되는 수광 광량을 개략적으로 나타내는 타이밍 차트이다. 예를 들면, 청천(晴天)한 낮 등, 목표 영역이 밝은 경우에 시간폭 T7(셔터 속도)이 단축된다. 이 경우도, 도 7과 동일하게, 촬상 주기 T4의 종단에 있어서 시간폭 T7만큼 셔터(30)가 개방되어 노광 기간이 설정되어 있다. 이 경우, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 취입되는 기간 T81, T82가, 프레임 사이에서 변화한다. 또한, 왼쪽에서 3번째의 촬상 기간에서는, 노광 기간과 신호기(4)(발광 다이오드)의 점등 기간 T3이 겹치지 않기 때문에, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 취입되지 않는다.

따라서, 도 7의 최하단에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛에 대한 촬상 소자(40)의 수광 광량이 프레임마다 크게 상이하고, 이에 따라, 신호기(4)의 촬상 화상에 플리커가 발생한다. 또한, 왼쪽에서 3번째의 촬상 기간에 대응하는 프레임에서는, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛에 대한 촬상 소자(40)의 수광 광량이 없기 때문에, 무점등 상태의 신호기(4)의 촬상 화상이 된다.

이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 중복 축적 기간 T5의 전체 기간에 걸쳐, 셔터(30)가 일정 주기로 펄스 형상으로 ON/OFF를 반복한다. 이 때문에, 신호기(4)(발광 다이오드)가 점등하고 있는 기간 T3에 셔터(30)의 개방 기간이 포함되기 쉬워지고, 도 7, 도 8의 경우에 비해, 신호기(4)의 점등이 결락되는 프레임이 발생하기 어려워진다. 도 5에서는, 기간 T61∼T63에 있어서, 신호기(4)(발광 다이오드)가 점등하고 있는 기간 T3에 셔터(30)의 개방 기간이 포함된다. 또한, 셔터(30)가 ON/OFF를 반복하기 때문에, 도 7, 도 8의 경우에 비해, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 취입되는 총수광 광량의 프레임 사이에서의 차이가 작아진다. 따라서, 신호기(4)의 촬상 화상에 플리커가 발생하기 어려워진다.

또한, 예를 들면, 청천한 낮 등, 목표 영역이 밝은 경우에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 셔터(30)의 OFF 기간을 길게 하여, 셔터(30)의 ON/OFF 주기가 길어진다. 이에 따라, 목표 영역으로부터 촬상 소자(40)에 취입되는 빛의 광량이 감소된다. 이 경우도, 도 6의 최하단에 나타내는 바와 같이, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 확실하게 취입된다. 또한, 신호기(4)(발광 다이오드)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 취입되는 총 수광 광량의 프레임 사이에서의 차이가 작아진다. 따라서, 신호기(4)의 촬상 화상에 플리커가 발생하기 어려워진다.

<실시 형태의 효과>

본 실시 형태에 의하면, 이하의 효과가 나타난다.

도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 1프레임의 촬상 주기 T4 내에서 촬상 소자(40)가 복수회 노광되기 때문에, 단주기로 점멸하는 신호기(4)를 촬상하는 경우도, 각각의 촬상 주기 T4에 있어서 신호기(4)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 수광되기 쉬워지고, 또한, 신호기(4)로부터의 빛의 총수광 광량이 프레임 사이에서 크게 상이한 것이 억제된다. 따라서, 신호기(4)의 촬상 화상에 발생하는 플리커를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이 효과를, 셔터(30)를 촬상 주기 내에서 복수회 개폐한다는 간단한 제어로 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 간단한 셔터 제어에 의해 효과적으로 플리커를 억제 가능한 촬상 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 촬상 소자(40)는, 라인 L마다 수광 광량에 따른 전하를 축적 및 출력하고, 제어부(50)는, 촬상 소자(40) 상의 각 라인 L에 있어서의 전하 축적 기간의 일부가 서로 겹쳐지도록, 고속 독출 모드에서 촬상 소자(40)를 제어한다. 그리고, 제어부(50)는, 모든 라인 L에 대해서 전하 축적 기간이 서로 겹쳐지는 중복 축적 기간 T5 내에 있어서, 셔터(30)를 복수회 개방시킨다. 이와 같이, 중복 축적 기간 T5 중에 촬상 소자(40)가 노광되기 때문에, 모든 라인 L에 대하여, 동일한 타이밍 및 노광 기간으로, 목표 영역의 빛이 조사된다. 이 때문에, 고속으로 이동하는 피사체가 목표 영역에 포함되는 경우도, 피사체의 촬상 화상에 왜곡이 발생하는 일이 없다.

또한, 제어부(50)는, 중복 축적 기간 T5의 전체 기간에 걸쳐 셔터(30)의 개폐를 반복한다. 이에 따라, 단주기로 점멸하는 신호기(4)의 점등 기간에 셔터(30)의 개방 기간이 포함되기 쉬워지고, 신호기(4)로부터의 빛이 촬상 소자(40)에 의해 보다 확실하게 수광되기 쉬워진다. 따라서, 신호기(4)로부터의 빛을 포함하지 않는 프레임의 발생을 억지할 수 있다.

또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)는, 셔터(30)의 개폐 주기를 조정함으로써, 촬상 소자(40)에 대한 노광량을 조정한다. 이에 따라, 노광량을 원활하게 조정할 수 있다.

또한, 셔터(30)는, 액정 셔터이며, 제어부(50)는, 셔터(30)를 펄스 형상으로 ON/OFF 제어한다. 이에 따라, 셔터(30)의 개폐를 단주기로 정확하게 행할 수 있다.

<변경예>

상기 실시 형태에서는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 촬상 소자(40)의 제어 모드를 고속 독출 모드로 설정함으로써 중복 축적 기간이 생성되었지만, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 촬상 소자(40)의 제어 모드를 저속 모드로 설정함으로써 중복 축적 기간이 생성되어도 좋다. 저속 모드에서는, 각 라인의 촬상 기간이 도 9(a)에 나타내는 통상 독출 모드의 2배, 즉 2Δt로 설정된다. 이 경우도, 셔터(30)는, 예를 들면, 중복 축적 기간의 전체 기간에 걸쳐, 일정 주기로 ON/OFF를 반복하도록 제어된다. 이에 따라, 상기 실시 형태와 동일하게, 신호기(4)의 촬상 화상에 발생하는 플리커를 억제할 수 있고, 또한, 무점등 상태의 신호기(4)를 포함하는 촬상 화상이 얻어지는 것이 억지된다.

이상, 본 발명의 실시 형태 및 변경예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 변경예에 전혀 제한되는 것이 아니고, 또한, 본 발명의 실시 형태도 상기 이외에 여러 가지 변경이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 롤링 셔터 방식의 CMOS 이미지 센서를 촬상 소자(40)로서 이용하여 글로벌 셔터 기능이 실현되었지만, 글로벌 셔터 방식의 CCD 이미지 센서를 촬상 소자(40)로서 이용해도 좋다. 이 경우, 1프레임의 촬상 기간에 있어서, 복수회, 셔터(30)가 투과 상태로 설정되고, 바람직하게는, 1프레임의 촬상 기간의 전체 기간에 걸쳐, 셔터(30)가 일정 주기로 ON/OFF를 반복하도록 제어된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 중복 축적 기간의 전체 기간에 걸쳐 ON/OFF를 반복하도록 셔터(30)가 제어되었지만, 셔터(30)는, 중복 축적 기간 내의 일부의 기간에 있어서 ON/OFF를 반복하도록 제어되어도 좋다. 이 경우도, 발광 다이오드의 발광 기간에 셔터(30)의 ON 기간이 포함되기 쉬워지도록, 셔터(30)가 ON/OFF를 반복하는 기간을 가능한 한 길게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 셔터(30)의 ON/OFF의 반복 주기가 일정했지만, 복수회 셔터가 ON/OFF되면, 반드시 반복 주기는 일정하지 않아도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 촬상 대상이 신호기(4)였지만, 촬상 대상은 반드시 신호기(4)가 아니라도 좋고, 단주기로 점멸하는 다른 발광원이라도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 촬상 장치(1)가 건물 등의 외벽이나 옥상의 구조물, 전주 등에 설치되었지만, 예를 들면, 가로등 등에 촬상 장치(1)의 구성이 일체적으로 포함되어 있어도 좋다.

또한, 촬상 장치(1)는, 감시 카메라에 한정되지 않고, 촬상부, 기억부를 구비한 다른 촬상 장치라도 좋다.

이 외, 본 발명의 실시 형태는, 특허청구의 범위에 나타난 기술적 사상의 범위 내에 있어서, 적절하게, 여러 가지 변경이 가능하다.

1 : 촬상 장치
10 : 렌즈
30 : 셔터
40 : 촬상 소자
50 : 제어부

Claims

촬상 소자와,
목표 영역으로부터의 빛을 상기 촬상 소자에 결상시키는 렌즈와,
상기 촬상 소자에 대하여 상기 목표 영역측에 배치된 셔터와,
제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 1프레임의 촬상 주기 내에 상기 셔터를 복수회 개방하여 상기 렌즈에 의해 취입된 빛을 상기 촬상 소자로 유도하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 촬상 소자는, 라인마다 수광 광량에 따른 전하를 축적 및 출력하고,
상기 제어부는,
상기 촬상 소자 상의 각 라인에 있어서의 전하 축적 기간의 일부가 서로 겹쳐지도록 상기 촬상 소자를 제어하고,
모든 상기 라인에 대해서 전하 축적 기간이 서로 겹쳐지는 중복 축적 기간 내에 있어서, 상기 셔터를 복수회 개방하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 중복 축적 기간의 전(全)기간에 걸쳐 상기 셔터의 개폐를 반복하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 셔터의 개폐 주기를 조정함으로써, 상기 촬상 소자에 대한 노광량을 조정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셔터는, 액정 셔터이며,
상기 제어부는, 상기 셔터를 펄스 형상으로 ON/OFF 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.