JPH0795472A - 映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ストロボ照明が必要な暗所でのフレーム画の
作成に際して、１フレーム画を構成する連続する２フィ
ールドの映像信号間での明暗差を無くし、しかもＣＣＤ
の実質的な露光時間を最小限に抑えることにより画像ぶ
れを小さく抑えることが可能になる。 【構成】 ＣＣＤ２より飛び越し走査により連続した２
フィールドで１画面の画像を得る撮像信号を得て、スト
ロボ装置７を連続した２フィールドの前側の第１フィー
ルドの所定タイミングと、後側の第２フィールドの所定
タイミングで２度発光させ、このストロボ装置の発光に
同期して第１及び第２フィールドの映像信号を静止画と
してメモリ５ａ、５ｂに記憶することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ストロボ照明を用いて
静止画像を取り込むための映像信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビテオカメラと同様な撮像機構を用い
て、静止画像を電気信号として得て、処理または記録す
るシステムは、電子スチルカメラをはじめとして、コン
ピュータでの画像入力装置などで広く実用化されてい
る。

【０００３】図２にこのような装置の一例を示す。この
図において、レンズ１を通して入射した光は、電荷蓄積
期間が１フィールドのフィールド蓄積方式のＣＣＤ（固
体撮像素子）２にて光電変換され撮像信号となる。この
信号は信号処理回路３で周知の処理がなされて映像信号
となり、更に内蔵のＡ／Ｄ変換器にてディジタル変換さ
れて、ゲート回路８で所望のフィールドの信号が取り出
されて、後段のフィールドメモリ５に記録される。

【０００４】ＣＣＤ２での読み出しや転送のタイミング
制御は、タイミング回路４が司っており、このタイミン
グ回路４からのタイミング信号は制御回路６にも供給さ
れる。制御回路６は、例えば操作者が手動で操作する撮
影操作釦からの指令信号をトリガ信号として受け取り、
ＣＣＤ２の作動タイミングと同期してゲート回路８を開
閉し、フィールドメモリ５に映像信号を取り込む。こう
して、フィールドメモリ５に記録された内容は画像デー
タとして、後段の回路によって読み出されて種々の用途
に使用される。

【０００５】また、暗所での撮影時には補助光としてス
トロボ照明が用いられる。この場合には、制御回路６
は、ストロボ装置７の発光タイミングを制御し、ＣＣＤ
２の作動タイミングに同期して発光させた後、更に発光
に対応したフィールドの取り込みが行えるようにゲート
回路８を制御する。

【０００６】このときのＣＣＤ２、ゲート回路８、及び
ストロボ装置７の各タイミングを図３に示す。ＣＣＤ２
に入射された光は、光電変換され、得られる電荷が通常
１フィールド間蓄積された後、インタレース走査でシー
ケンシャルに出力される。即ち、図３の（ｃ）に示す様
にＣＣＤ２への入射光の露光によりｎフィールド目の１
フィールドに得られる電荷が蓄積されて、（ｄ）に示す
様にこの電荷による撮像信号が次フィールド、つまり
（ｎ＋１）フィールド目にＣＣＤ２より出力される。

【０００７】尚、ＣＣＤ２はフィールド蓄積方式のイン
ターレース走査であるため、１フィールド毎に得られる
撮像信号の連続する２フィールド分に基づいて１フレー
ム画が構成されることになる。

【０００８】一方、ゲート回路８の開閉制御を為すため
に制御回路６から出力されるゲート信号は、通常はＨ
（ハイ）レベルを維持して信号処理回路３からの映像信
号のフィールドメモリ５への入力を許容し、フィールド
メモリ５には常時新しい映像信号が書き込まれる。

【０００９】ここで、（ａ）のようなトリガ信号の入力
後に、制御回路６はＣＣＤ２への蓄積時間の適当なタイ
ミングで（ｂ）に示すようにストロボ駆動信号を発し
て、この駆動信号がＨレベルの間でストロボ装置７を発
光させ、このストロボ発光状態下で撮影にてＣＣＤ２に
蓄積された電荷が、次フィールドに撮像信号Ｓｎとして
（ｄ）の様に出力され、この撮像信号の出力が完了する
と同時に、（ｅ）に示す様にゲート信号はＬ（ロウ）レ
ベルに変更される。従って、フィールドメモリ５には撮
像信号Ｓｎに対応する映像信号の記憶を終えた時点で新
しい映像信号の入力がゲート回路８にて阻止されること
になり、（ｆ）に示すように撮像信号Ｓｎに対応する映
像信号が記憶され続けることになる。こうしてフィール
ドメモリ５にはストロボ照明を補助光とした静止画が保
持されることとなる。尚、（ｆ）において境界が傾いた
直線になっているのは、フィールドメモリ５の内容がゲ
ート回路８の新たな出力により徐々に書き換えられてい
ることを示す。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のような
構成でフィールドメモリに記憶される画像は、フィール
ド画であるため、垂直解像度が低い。そこで、フィール
ドメモリを２つ用いて２フィールド分を記憶してフレー
ム画を得る方法もあるが、ストロボ照明の補助光によ
り、一方のフィールドのみ明るくなるため、フレーム画
としては横方向に濃淡の縞を持った画像となってしま
う。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ストロボ装置
を連続する２フィールドの夫々において発光させ、この
２回の発光により得られた２フィールドの映像信号を１
つの静止画像信号として記憶させ、更に、ＣＣＤの通常
は１フィールドである電荷の蓄積期間の中の任意の期間
だけ、得られる電荷を掃き捨てて、実際の蓄積期間を短
くする電子シャッタ機能を用い、１フィールド内の遅い
タイミングにて電荷の蓄積を可能にする有効期間を設定
してこの有効期間内での入射光だけを光電変換し、この
有効期間内にストロボ装置を発光させる。また、ストロ
ボ照明を連続した２フィールドの前のフィールドの遅い
タイミングと後のフィールドの早いタイミングで発光さ
せることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明は、上述のように構成したので、取り込
まれる２フィールドの明暗差がなくなり、自然なフレー
ム画が得られる。また、シャッタ機能を用いる場合には
ＣＣＤの電荷掃き捨て期間分だけ実質的な露光時間を短
くすることができるので、画像ぶれを低減することがで
きる。また、暗い被写体の撮影ではストロボ光が支配的
であるため、２つのフィールドでのストロボ装置の発光
間隔が実質的な露光時間となり、前のフィールドで遅
く、後のフィールドで早いタイミングで発光することで
容易に画像ぶれが抑えられる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に従い本発明の第１実施例につい
て説明する。尚、前述の従来技術と同一部分には同一符
号を付して、説明を割愛する。

【００１４】図１は本実施例による撮像装置のブロック
図、図４はそのタイミング図である。図１の信号処理回
路３の出力はゲート回路８ａ、８ｂを介して、第１フィ
ールドメモリ５ａ、第２フィールドメモリ５ｂに入力さ
れる。

【００１５】ゲート回路８ａは制御回路１６からの第１
ゲート信号によりその開閉が制御され、同様に、ゲート
回路８ｂは制御回路１６からの第２ゲート信号によりそ
の開閉が制御され、通常、ゲート回路８ａ、８ｂはフィ
ールド毎に交互に開閉し、第１フィールドメモリ５ａに
は、偶数フィールドの映像信号が書き込まれ、第２フィ
ールドメモリ５ｂには、奇数フィールドの映像信号が書
き込まれる。

【００１６】制御回路１６に静止画取り込みを指示する
トリガ信号が入力されると、制御回路１６はタイミング
回路４を制御して、２フィールド分について、ＣＣＤ２
の周知の電子シャッタ機能を作動させ各フィールド内の
比較的遅いタイミングで入射された入射光のみを光電変
換する。

【００１７】ここで、電子シャッタ機能の原理を簡単に
説明する。通常のフィールド蓄積方式のＣＣＤでは、内
蔵の発光部にて入射光を光電変換して得られた画素毎の
電荷を１フィールド間蓄積し、この蓄積された電荷をシ
フトレジスタ中を転送させて外部にライン毎に読み出す
方式が一般的である。即ち、通常の動作では、信号電荷
の読み出しは１フィールドに１回実行され、電荷の蓄積
期間は１フィールド期間（１／６０秒）となる。電子シ
ャッタ機能とは、タイミング回路によるＣＣＤの駆動タ
イミングを制御して、図７に示すように１フィールド期
間中の前側に電荷掃き捨て期間を設定し、この掃き捨て
期間中は光電変換により得られた電荷をＣＣＤ内のＯＦ
Ｄ（オーバーフロードレイン）に捨てて無効とし、この
掃き捨て期間に引き続き設定されている蓄積期間でのみ
得られる電荷を蓄積して、蓄積期間完了時に読み出し、
この電荷の読み出しを通常動作時と同様に１フィールド
に１回実行することにより、電荷蓄積期間を１／６０よ
り短くしようとするものであり、タイミング回路４から
の駆動タイミング信号により蓄積期間の長さを任意に設
定できる。この電子シャッタは動きの速い被写体の撮影
して、この撮影画面を静止画再生する際に画像のぶれを
抑えるために用いられるもので、近年、ＣＣＤを使用し
たビデオカメラには広く賞用されている。

【００１８】図４の（ａ）に示すタイミングでトリガ信
号が入力されると、図４の（ｃ）のように電子シャッタ
機能により、この入力後の次フィールド（第１フィール
ド）での期間Ｔａだけを電荷掃き捨て期間として電荷を
無効とし、期間Ｔａを除く期間をＣＣＤ２の電荷蓄積に
有効な期間として、この有効期間に得られる電荷を撮像
信号Ｓｎとして第１フィールドの次フィールド（第２フ
ィールド）において図４の（ｄ）のようにＣＣＤ２より
出力する。また、この撮像信号Ｓｎの出力中である第２
フィールドにて、更にもう一度、期間ＴａだけＣＣＤ２
の電荷を無効とし、期間Ｔａを除く期間をＣＣＤ２の蓄
積に有効な期間として、この有効期間での電荷を撮像信
号Ｓｎ+1として第２フィールドの次のフィールドにおい
てＣＣＤ２より出力する。

【００１９】また、制御回路１６は、図４の（ｂ）に示
すように、連続した２フィールドにわたるＣＣＤ２の蓄
積有効期間に同期してストロボ駆動信号を発して、この
駆動信号のＨレベル期間のみストロボ装置７を発光させ
る。これによりストロボ装置７は１個のトリガ信号の入
力後の連続した２フィールドで夫々１回づつ発光するこ
とになる。

【００２０】更に、制御回路１６は、図４の（ｅ）、
（ｆ）に示すように、互いに逆極性となる第１及び第２
ゲート信号を発して、ゲート回路８ａ、８ｂの開閉を制
御して、発光に対応したフィールドでの撮像信号により
作成された映像信号の第１及び第２フィールドメモリ５
ａ、５ｂのいずれか一方への取り込むを可能にする。即
ち、１回目のストロボ発光状態で得られた撮像信号Ｓｎ
に基づく映像信号が第１フィールドメモリ５ａに入力さ
せると、次フィールドでの２回目のストロボ発光状態で
の撮像信号Ｓｎ+1に基づく映像信号が第２フィールドメ
モリ５ｂに入力される。

【００２１】こうして、ストロボ装置７の２度の発光に
対応したフィールドの撮像信号による映像信号の両メモ
リへの取り込みが完了すると、第１及び第２ゲート信号
は共にＬレベルとなり、信号処理回路３から新たに生じ
る映像信号の両メモリへの入力は以後阻止され、図４の
（ｇ）及び（ｈ）に示すように、第１フィールドメモリ
５ａでは撮像信号Ｓｎにより作成された映像信号の記憶
状態、第２フィールドメモリ５ｂでは撮像信号Ｓｎ+1に
より作成された映像信号の記憶状態が維持されることに
なる。

【００２２】両メモリ５ａ、５ｂからの出力は、スイッ
チ９の両入力端子９ａ、９ｂに印加され、スイッチ９を
１フィールド毎に切り替えることにより、両メモリの映
像信号が１フィールド毎に交互に画像データとして出力
されて、このスイッチ９の出力をＤ／Ａ変換してＴＶ受
像機のようなインターレース方式のモニターに供給すれ
ば、１フレーム画の静止画像が映出されることになる。
また、両メモリの内容をコンピュータに入力すれば、コ
ンピュータでの画像データとしても使用可能となる。

【００２３】このように１フレームを構成する各フィー
ルド毎にストロボ装置７を発光させることにより、各フ
ィールドの映像信号に明暗差のないフレーム画の取り込
みが可能となる。

【００２４】また、本実施例装置では、１フレーム画を
作成するに当ってのＣＣＤ２の実質的な露光時間ｔ（２
フィールド期間において、実質的に撮像出力に含まれ得
る電荷が最初に発生時点から発生完了時点迄の時間）は
ＣＣＤの蓄積有効期間をｔｃ、垂直走査期間をＴ（＝１
フィールド期間＝１／６０秒）とすると、ｔ＝（１＋ｔ
ｃ）×Ｔと表せ、電子シャッタ機能により有効期間ｔｃ
をできるだけ小さくすることにより実質露光時間ｔを１
フィールドに近付けることが可能になる。

【００２５】ここで、電子シャッタ機能を用いて各フィ
ールドの一部での露光出力を無効とする動作を行わない
場合に、連続する２フィールドに２回の発光を行って、
２フィールドの映像信号を取り込んだ場合の露光時間ｔ
0は、ｔ0＝２フィールドであることを考慮すると、本実
施例の様に、ＣＣＤの有効期間を短くすることで、動き
のある被写体での画像ぶれが改善できる。

【００２６】ところで、前記第１実施例は、ストロボ装
置７が発光しない期間も、ＣＣＤ２からは低レベルの撮
像信号が出力される程度の明るさがある撮影状況を前提
にしており、ＣＣＤ２の有効期間を限定することで、こ
の有効期間外での不要な撮像出力を無効にして実質的な
露光時間を抑えて画像ぶれを改善するようにしたが、ス
トロボ装置７が非発光状態にある場合に、ＣＣＤ２から
の撮像信号は全く得られないような著しく暗い場所での
撮影では、実質的な露光時間ｔはストロボの発光間隔ｔ
ｓと等しくなる。

【００２７】そこで、このように著しく暗い場所での撮
影を行う場合には、第２実施例に示すように、制御回路
１６からのタイミング回路４を制御してＣＣＤ２の駆動
を制御し、前記第１実施例のようにＣＣＤ２に電子シャ
ッタ−動作をさせず、通常の動作のように１フィールド
を蓄積有効期間とし、同時にストロボ駆動信号を図５に
示すようにトリガ信号の入力後の１つ目のフィールドの
遅いタイミング、即ち該当フィールドの後半部にて１個
目の駆動パルスを発してストロボ装置７を一時的に発光
状態にして、次いで２つ目のフィールドの早いタイミン
グ、即ち該当フィールドの前半部にて２個目の駆動パル
スを発してストロボ装置７を一時的に発光状態にするこ
とにより、実質的な露光時間ｔは２度の発光の間隔に等
しくなり、１個目のパルスを遅く発生させる程、また２
個目のパルスを早く発生させる程に露光時間ｔを短くで
きる。

【００２８】また、前記第２実施例より若干明るい場所
での撮影により、ストロボ装置７が非発光状態にある時
点で、僅かな入射光による不要な電荷が生じる恐れがあ
る場合には、前記両実施例を組み合わせた形態、即ち図
６に示すように制御回路１６にてタイミング回路４を制
御してＣＣＤ２の駆動を制御し、トリガ信号の入力後の
１番目のフィールドに関しては電子シャッタ機能を作動
させてＣＣＤ２に一定の掃き捨て期間を設定し、この掃
き捨て期間終了後の蓄積期間にストロボ駆動信号の１個
目のパルスを出力し、次いで２個目の駆動パルスを２番
目のフィールドの早いタイミング、即ち該当フィールド
の前半部の所定のタイミングで出力すると同時に２番目
のフィールドでは電子シャッタ機能を作動させず、ＣＣ
Ｄ２に通常の動作を実行させる。これによりＣＣＤ２の
実質的な露光時間は図６の様にｔ＝（１＋ｔｃ）×１／
６０秒となり、蓄積有効期間をできるだけ短くすること
により２フィールドよりは短くできる。

【００２９】このように、第２及び第３実施例ではＣＣ
Ｄ２での電子シャッタ動作を出来る限り行うことなく、
簡単に画像ずれを抑えることができる実施例を示してい
る。

【００３０】尚、本発明の回路動作は、マイクロプロセ
ッサによりソフトウェア的に容易に処理できるものであ
る事は言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ストロボ照
明が必要な暗所での撮影において、ストロボ装置を連続
する２フィールドの各フィールドで１度ずつ発光させる
ことにより明暗差のないフレーム画を得ることができ、
また、ストロボ装置が発光状態にない期間でＣＣＤを撮
像出力を無効にしたり、あるいは２度のストロボ発光の
時間間隔を小さくすることにより画像ぶれを小さく抑え
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のブロック図である。

【図２】従来例のブロック図である。

【図３】従来例のタイミングチャートである。

【図４】本発明の第１実施例のタイミングチャートであ
る。

【図５】本発明の第２実施例のタイミングチャートであ
る。

【図６】本発明の第３実施例のタイミングチャートであ
る。

【図７】電子シャッタ動作の原理を説明する図である。

【符号の説明】

２ ＣＣＤ ７ ストロボ装置 ５ａ 第１フィールドメモリ ５ｂ 第２フィールドメモリ ４ タイミング回路 １６ 制御回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/91

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を光電変換して撮像出力を作成
   し、連続した２フィールドの撮像出力で１フレーム画の
   画像を得る撮像手段と、 所望の静止画を得る際に入力される指令信号の入力後に
   連続した２フィールドの前側の第１フィールドの所定タ
   イミングにて発光し、且つ前記第１フィールドに続く後
   側の第２フィールドの所定タイミングでも発光するスト
   ロボ手段と、 該ストロボ手段の発光に同期して前記第１及び第２フィ
   ールドの撮像出力に基づく映像信号を静止画として記憶
   する記憶手段を備える映像信号処理装置。
2. 【請求項２】 前記撮像手段は１フィールド内に設定さ
   れた有効期間内における入射光のみを撮像出力に変換す
   るシャッタ機能を有し、前記有効期間を前記第１及び第
   ２フィールドの夫々に設定し、前記ストロボ手段の発光
   タイミングを該有効期間内に設定することを特徴とする
   請求項１記載の映像信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記ストロボ手段の発光タイミングを前
   記第１フィールドの後半部及び前記第２フィールドの前
   半部に設定することを特徴とする請求項１記載の映像信
   号処理装置。