JPH01246971A - 撮像装置の露光制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はＣＣＤイメージセンサの如き撮像素子を備えた
撮像装置の露光制御方法に関する。

（ロ）従来の技術 撮像装置、例えばテレビカメラの露光制御は通常レンズ
筒内の機械的な絞り機構で行なっており、コストアップ
の要因となっていた。

その為、従来からＣＯＤイメージセンサを用いたテレビ
カメラでは、このイメージセンサの電荷転送駆動原理を
活用して電子的に露光制御しようとする試みがなされて
いる。

例えば、実願昭６１−１３９５２７号ではフレームトラ
ンスファ型のＣＯＤイメージセンサに於いて、垂直走査
線期間毎の光電変換期間の途中でこの素子の受光部にそ
れまで光電変換して蓄積された画像電荷を画像信号読出
しの為の転送方向とは逆方向に転送排出し、一画面分の
残りの光電変換期間（実効光電変換期間）だけで光電変
換した画像電荷の蓄積を行なう露光制御手段を設ける事
が提案されている。従って、この様な露光制御手段によ
れば、電荷の逆転送タイミングを被写体の明るさに応じ
て変化させる事により最適の露光状態が得られる。

しかしながら、上述の如き従来の撮像装置を用いて螢光
燈照明された被写体あるいは螢光燈自体を撮像した時に
、再生画面にちらつき（フリッカ）が生じる場合があっ
た。

このようなフリッカの原因について、第７図に基づき説
明する。

即ち、日本で採用されているＮＴＳＣ方式では、垂直走
査線周期Ｖ（垂直帰線パルスＰｖの周期）は１７６０秒
であり、この１周期は関西地方の商用交流を混層波数（
６０Ｈｚ）で点燈する螢光燈照明Ｌ′の発光周期（１７
１２０秒）の２周期分に同期しているが、関東地方の商
用交流電源周波数（５０Ｈｚ）で点燈する螢光燈照明り
の発光周期（１／１００秒）には同期しない。

従って、ＣＯＤイメージセンサの電荷排出の為に可変設
定される逆方向転送駆動パルスφ、の駆動タイミングと
電荷読出しの為の順方向転送駆動パルスφ、の駆動タイ
ミングとの間の実効光電変換期間Ｅに於ける露光状態が
相違する事となる。

即ち、６０Ｈｚ電源の螢光燈照明し゛の場合、図中（（
’）　、　（口゛）、（八゛）で示す如く、同期状態で
安定しているが、５０１（ｚｉｊ源の螢光燈照明りの場
合、図中（イ）、（口〉、（ハ）で示す如く、非同期状
態で変動する事になる。後者の場合の露光量の変動が再
生画像にフリッカとして現われ、再生画像の品質低下を
招く原因となっていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は上述の如きフリッカの発生を抑制する事のでき
る撮像装置の露光制御方法を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の撮像装置の露光制御方法は、垂直走査線周期と
非同期で発光する周期性発光型光源の照明下で撮像する
場合の露光制御方法であって、以下の構成からなる。

第１の本発明方法は、上記光源の発光周期と撮像装置の
垂直走査線周期との最小公倍数周期Ｔあるいは該周期Ｔ
の整数倍周期ｎＴ（ｎは整数）を撮像基本周期Ｆとし、
適正露光に必要な撮像期間より長い撮像基本周期Ｆある
いは該周期Ｆの整数倍周期ｍＦ（ｍは整数）を実効撮像
周期として設定するものである。

第２の本発明方法は、撮像素子からの画像信号を格納す
るためのメモリ手段を備え、上記光源の発光周期と撮像
装置の垂直走査線周期との最小公倍数周期Ｔあるいは該
周期Ｔの整数倍周期ｎＴ（ｎは整数）を撮像基本周期Ｆ
とし、該周期Ｆ毎あるいは該周期Ｆの整数倍周期ｍＦ（
ｍは整数）毎の一垂直走査線期間に上記メモリ手段への
画像信号の書き込みを行なうと共に各垂直走査線期間に
メモリ手段からの画像信号を読出しを行なうものである
。

第３の本発明方法は、白熱ランプ、ＬＥＤ等の補助光源
を備え、撮像周期毎の撮像期間が上記周期性発光型光源
の発光周期の特定割合あるいは非整数倍以下になったと
きに、補助光源を点燈するものである。

（ネ）作用 第１の本発明方法によれば、周期性発光型光源と垂直走
査線周期とが、夫々の最小公倍数の周期Ｔで同期する事
となり、従って、この周期Ｔあるいは整数倍同期ｎＴを
撮像基本周期Ｆとし、この周期Ｆあるいは整数倍周期ｍ
Ｆを実効撮像周期とする事により、実効撮像周期毎に設
けられる各撮像期間内での照明状態に変動はなく、同一
の照明状態で撮像した撮像信号が出力される。

第２の本発明方法によれば、撮像素子から得られる撮像
信号を同一の照明状態となる垂直走査線パルスのみメモ
リ手段に書き込み、各垂直走査線期間毎にこのメモリ手
段から撮像信号を読出すので、同一の照明状態で撮像し
た撮像信号が出力される。

第３の本発明方法によれば、上記光源の照明を補助する
補助光源を撮像期間が短くなり、フリッカ現象が強くな
る時に点燈する事により、照明照度の明暗レベル差を相
対的に小さくできる。

くべ）実施例 第１図に第１の本発明の露光制御方法を採用した撮像装
置の一実施例を示す。

同図に於いて、（１）はフレームトランスファ方式のＣ
ＣＤイメージセンサであり、撮像部（１１〉、蓄積部（
１２）、水平転送部（１３）からなる。（２）は該ＣＣ
Ｄイメージセンサを駆動する駆動回路であり、撮像部（
１１）に電荷読出しの為の順方向（図で下方）転送駆動
を行なわせる順方向転送駆動パルス≠ｒを供給し、又こ
の撮像部（１１）に電荷排出の為の逆方向（図で上方）
転送駆動を行なわせる逆方向転送駆動パルス４．を供給
する。更に、この駆動回路（２）は蓄積部（１２）、及
び水平転送部（１３）に夫々蓄積転送駆動パルスφ３、
出力転送駆動パルスφ４が供給される。

（３）はアイリス制御回路であり、上記駆動回路（２）
の順方向転送駆動パルスｉ、の駆動パルス提供タイミン
グＦＴと、逆方向転送駆動パルスφ、の駆動パルス提供
タイミングＢＴとを決定する事によって実効光電変換期
間Ｅの長さを伸縮制御する。

本発明実施例の特徴とするところは、該アイリス制御回
路（３）にあり、１７６０秒周期の垂直走査線周期Ｖと
１／１００秒周期の螢光燈の点燈周期との最小公倍数周
期である１７２０秒周期、即ち３ｖ期間を計時して３ｖ
に達した時のキャリー信号を上述の読出タイミングＦＴ
として出力するカウンタ構成のＦタイマ（３１）と、こ
のＦＴでリセットきれボリュームスイッチＶｏｌの電位
に応じて上述の排出タイミングＢＴを出力するまでの期
間を計時するカウンタ構成のＢタイマ（３２）とを備え
ている。

（４）は上記ＣＣＤイメージセンサからの撮像信号にサ
ンプルホールド、クランプ、同期信号付加、ガンマ補正
等の信号処理を施こして、ビデオ信号Ｙを出力する信号
処理回路である。

尚、（９）はＣＲＴ等のモニタ、（１０）は上記ビデオ
信号Ｙの補間を行なう補間回路である。

斯様な構成の装置の動作を第２図に基づき説明する。

第２図のしは５０Ｈｚの商用交流電源によって点燈され
る螢光燈の照度の周期変動状態（１／１００秒）を示し
ており、可変設定される実効光電変換期間Ｅに於ける照
度総和をハツチング領域（へ）で表している。

Ｆタイマ（３１）は垂直走査線パルスＰｖをカウントし
、３ｖ期間の撮像基本周期Ｆ毎に読出タイミングＦＴを
出力してＣＣＤイメージセンサ（１）を駆動パルス−１
で読出駆動する。一方、Ｂタイマ（３２）は３ｖ間に亘
ろ水平走査線パルスをカウントできボリュームスイッチ
Ｖｏｌで例えば手動設定された期間Ｆ−Ｅの値に達した
時に排出タイミングＢＴを出力してＣＣＤイメージセン
サ（１）を駆動パルスφ３で排出駆動する。

従って、撮像基本周期Ｆの後部の実効光電変換期間Ｅに
於ける（へ）で示す照明状態が周期Ｆ毎に一致しており
、螢光燈の周期点燈に原因するフリッカのない撮像信号
Ｙが各周期Ｆの初めのｖ期間にＶ信号ｙ（へ）として現
われる。

この様な撮像信号Ｙは３ｖに一度のＶ期間にのみ信号ｙ
（へ）が存在するので、これを通常のテレビモニタ（９
）で表示する場合には、補間回路（１ので残りの２ｖ期
間にこのｙ（へ）を２回くり返して補間した補間撮像信
号Ｘに変換するのが好ましい。

第３図に第２の本発明方法を採用した撮像装置の一実施
例を示し、第４図にその動作タイミングを示す。

同図の装置に於いては、アイリス制御回路（３）は駆動
回路（２）を通常のＶ周期で動作させてＣＣＤイメージ
センサ（１）を駆動するものである。即ち、読出しの為
の駆動パルスφ、は垂直走査線パルスＰｖに同期してＶ
周期で発生し、排出の為の駆動パルス嬰、は可変設定さ
れて各Ｖ期間に存在する。

従って、各実効光電変換期間Ｅでの螢光燈の照明状態は
（ニ）、（ホ）、（へ）で示す如く変動し、これが３ｖ
周期でくり返されるので、信号処理回路（４）から出力
される撮像信号Ｙはｙ（へ）、ｙ（ニ）。

ｙ（ホ）が３ｖ周期でくり返される事となる。

この撮像信号Ｙはそのままでは螢光燈による照度変動を
受けた信号ｙ（へ）、ｙ（ニ）、ｙ（ホ）の存在によっ
てフリッカを引き起こす事となる。

本発明実施例が特徴とするところは、Ａ／Ｄ変換器（５
）、Ｄ／Ａ変換器（７）を人出側に備えたメモリ回路（
６）の動作にある。即ち、メモリ回路（６）に付設され
る書込制御回路〈８〉は第１の本発明方法で説明した最
小公倍数周期Ｔに該当する３ｖ期間を撮像基本周期Ｆと
して設定し、この周期Ｆの初めのＶ期間のみメモリ回路
（６〉を書込可能状態とする信号ＷＥをメモリ回路（６
）に供給し、メモリ回路（６）はデジタル化された撮像
信号Ｙに３ｖ周期で現われる■信号ｙ（へ）のみを書き
込み、３ｖ周期でこれを更新する事となる。一方、この
メモリ（６）からの撮像信号の読出しは毎Ｖ期間に行な
われ、これがアナログ化されて変換撮像信号Ｘとして出
力される。従って、この変換撮像信号又は照明状態が（
へ）で示すもの・たけて統一されたＶ信号ｙ（へ）のみ
からなるので、メモリ回路（６）への入力前の撮像信号
Ｙでのフリッカは解消する事となる。

以上に説明した本発明方法に於いては、第１図及び第３
図のいずれの装置の場合も、螢光燈の発光周期（１７１
００秒）とＶ期間との最小公倍数周期Ｔ（＝３Ｖ）を撮
像基本周期Ｆとして設定したものを例示したが、２Ｔ（
＝６Ｖ）、３Ｔ（＝９■）、・・・をＦとして設定して
も同様の効果が得られる。又長時間の実効光電変換期間
Ｅを設定するために撮像基本周期Ｆより長い撮像周期を
必要とする場合には２Ｆ、３Ｆ、・・・を適応撮像周期
として再設定すればよい。ただし、この撮像基本周期Ｆ
が長くなると動画の再生画像がコマ撮り状態に近くなる
。

第５図に第３の本発明方法を採用した撮像装置の一実施
例であるテレビ電話装置の外観を示し、第６図にその構
成を示す。尚、テレビ電話装置は電話器置に結合された
モニタ端末と他方の電話器置に結合されたモニタ端末と
が交換機が介在する電話回線に接続されるが、図では一
方のモニタ端末のみを示している。第５図のテレビカメ
ラＣＡＭは送信者の自画像を撮像するものであり、ＣＣ
Ｄイメージセンサ（１）、駆動回路（２）、アイリス制
御回路（３）、信号処理回路（４）、並びにレンズ機構
（図示せず）等を備えている。

更に、テレビモニタ（９）は該テレビカメラＣＡＭで撮
像した自画像、或いは相手画像を表示するＣＲＴである
。

キースイッチＫＥＹはそのモニタ端末を操作するもので
あり、電源スィッチ、送信スイッチ等が含まれる。

モデムＭＯＤは電話回線とモニタ端末との静止画像信号
の送受信処理を司る送受信手段である。

コントローラＣＯＮはキースイッチＫＥＹの操作に基づ
き内蔵のプログラムに従ってモニタ端末動作を制御する
マイコンである。

インタフェイスＩＦは画像信号処理を行ないコントロー
ラＣＯＮとテレビカメラＣＡＭ及びテレビモニタク９）
との仲介を行なう。

メモリ回路（６）はインタフェイスＩＦを介してテレビ
カメラＣＡＭ、テレビモニタ（９）及びコントローラＣ
ＯＮに絡り、インタフェイスＩＦでデジタル符号化され
た自画像、或いは相手画像の静止画信号を格納するビデ
オＲＡＭである。

回線リレーＳＷはコントローラＣＯＮに制御され電話器
置の電話回線を一時的に電話器置からモデムＭＯＤに接
続切り換えするものである。即ちこの回線リレーＳＷは
、通常は電話回線と電話器置とを接続し、キースイッチ
ＫＥＹの送信スイッチの操作によりその時の撮像自画像
を電話回線を介して相手モニタ端末に送信する期間、並
びに相手モニタ端末からの相手画像信号を電話回線を介
して受信する期間のみ電話回線とモデムＭＯＤとを接続
する。

この様な構成のテレビ電話装置は、一方のモニタ端末の
電源スィッチをＯＮにすると、テレビカメラＣＡＭで撮
像した自画像がテレビモニタ（９）に表示される。そし
て、電話器置で相手電話器にダイヤルして両電話器の回
線を絡いた状態で、キースイッチＫＥＹの送信スイッチ
をＯＮにしたとき、コントローラＣＯＮは回線リレーＳ
ＷをモデムＭＯＤ側に接続し、このときテレビモニタ（
９）に表示されていた自画像静止画信号をメモリ回路（
６）に貯え、この自画像信号をモデムＭＯＤを介して電
話回線に送出して相手モニタ端末に送信する。

逆に、相手モニタ端末から相手画像を受信するとき、コ
ントローラＣＯＮは回線リレーＳＷを電話器置側に接続
し、受信した相手画像信号をモデムＭＯＤを介してメモ
リ回路（６）に貯え、テレビモニタ（９）をこのとき迄
の自画像から相手画像に切り換える。

上述の如きテレビ電話装置は、室内で使用されるものと
して構成されている事から、そのレンズ機構としてＦ値
の低い（明るい）ものを採用しない限り、螢光燈等の室
内照明が暗い場合には露光不足になるので、これを補う
ものとして赤外ＬＥＤからなる赤外線光源ＬＥＤとこれ
を駆動する為の駆動用インバータＩｎとが設けられてい
る。

尚、図中のＲは分圧抵抗である。この様に補助光源とし
て赤外線光源ＬＥＤを用いるのは、この赤外線光源ＬＥ
ＤがテレビカメラＣＡＭやテレビモニタ（９）に近接し
て設けられるので、被写体である送信者にまぶしさの不
快感を与えない為である。従って、上記テレビカメラＣ
ＡＭの固体撮像素子として可視光波−び赤外光領域に撮
像感度を有する撮像素子、この場合フレームトランスフ
ァ方式のＣＣＤイメージセンサ（１）が使用されている
。

本発明実施例が特徴とするところは、上記赤外線光源Ｌ
ＥＤを単に照度不足を補う為の補助光源として用いるだ
けでなく、室内照明の螢光燈に平均して充分な照度があ
ってもその螢光燈の点燈周期に原因するフリッカが生じ
る場合に、赤外線光源ＬＥＤをフリッカ対策に転用した
ところにある。

即ち、赤外線光源ＬＥＤの点燈及び消燈制御は手動スイ
ッチ（図示せず）によって行なえるが、他方でアイリス
制御回路（３）によっても実行される。

第６図のアイリス制御回路（３）は例えば第４図の駆動
パルスφ２．φ、と同様のタイミングでＣＣＤイメージ
センサ（１）を駆動して、第４図の撮像信号Ｙと同様の
撮像信号を信号処理回路（４）からインタフェイスＩＦ
を介してテレビモニタ（９）に送られ、再生画像のモニ
タが行なわれる。この場合のアイリス制御は第５図に示
した如き手動のボリュームスイッチＶｏｌで操作され、
このスイッチＶｏｌの設定電位に応じた撮像期間である
実効光電変換期間Ｅが撮像周期となるＶ期間毎に可変設
定される。

而して、この実効光電変換期間Ｅが螢光燈の発光周期と
の整数倍の時、フリッカ現象はなく、またこの期間Ｅが
多数の発光周期に相当する程長い時（複数Ｖ期間に亘る
撮像周期を設定できる場合に可能となる）にもフリッカ
現象は相対的に小さくなる。従って、フリッカ対策が必
要となるのは、この期間Ｅが小さく又、螢光燈の発光周
期の整数倍でない時であるので、この場合、例えば期間
Ｅが螢光燈の一発光周期である１／１００秒より短い時
に赤外線光源ＬＥＤを点燈するように構成される。

この結果従来フリッカ現象が強い条件で赤外線光源ＬＥ
Ｄの補助照明光が送信者の顔を照明するので、螢光燈照
明の周期性の明暗レベル差が相対的に小さくなり、フリ
ッカ現象が抑制される。

尚、以上の説明によれば、周期性発光型光源として螢光
燈を例示したが、本発明はこれに限定されるものでない
。

（ト）発明の効果 本発明の撮像装置の露光制御方法によれば、電子的なア
イリス制御を実現しながら、従来回避でなかった再生画
像のフリッカ現象を解消する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は第１の本発明の露光制御方法を採用
した撮像装置の構成図及びその動作タイミング図、第３
図及び第４図は第２の本発明方法を採用した撮像装置の
構成図及びその動作タイミング図、第５図及び第６図は
第３の本発明方法を（１）・・・ＣＯＤイメージセンサ
、　（２）・・・駆動回路、　（３）・・・アイリス制
御回路、　（４）・・・信号処理回路、　（６）・・・
メモリ回路、　（８）・・・書込制御回路、　（９）・
・・テレビモニタ、　　ＬＥＤ・・・赤外線光源。 第５図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像装置の垂直走査線周期とは、非同期で発光す
   る周期性発光型光源の照明下で撮像を行なう撮像装置の
   露光制御方法に於いて、 上記光源の発光周期と撮像装置の垂直走査線周期との最
   小公倍数周期Ｔあるいは該周期Ｔの整数倍周期ｎＴ（ｎ
   は整数）を撮像基本周期Ｆとし、適正露光に必要な撮像
   期間より長い撮像基本周期Ｆあるいは該周期Ｆの整数倍
   周期ｍＦ（ｍは整数）を適応撮像周期として設定する事
   を特徴とした撮像装置の露光制御方法。
2. （２）撮像装置の垂直走査線周期とは、非同期で発光す
   る周期性発光型光源の照明下で撮像を行なう撮像装置の
   露光制御方法に於いて、 撮像素子からの撮像信号を格納するためのメモリ手段を
   備え、上記光源の発光周期と撮像装置の垂直走査線周期
   との最小公倍数周期Ｔあるいは該周期Ｔの整数倍周期ｎ
   Ｔ（ｎは整数）を撮像基本周期Ｆとし、該周期Ｆ毎ある
   いは該周期Ｆの整数倍周期ｍＦ（ｍは整数）毎の一垂直
   走査線期間に上記メモリ手段への画像信号の書き込みを
   行なうと共に各垂直走査線期間毎に該メモリ手段から画
   像信号を読出し出力する事を特徴とした撮像装置の露光
   制御方法。
3. （３）撮像装置の垂直走査線周期とは、非同期で発光す
   る周期性発光型光源の照明下で撮像を行なう撮像装置の
   露光制御方法に於いて、 白熱ランプ、ＬＥＤ等の補助光源を備え、撮像周期毎の
   撮像期間が上記周期性発光型光源の発光周期の特定割合
   あるいは非整数倍以下になったときに、補助光源を点燈
   する事を特徴とした撮像装置の露光制御方法。