(57)【要約】【課題】撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる検知システム、検知システムの信号処理方法、および、煙感知器を提供する。【解決手段】検知システム（１０）は、撮像部（１２）、光源（１１）、第１演算部（１３４）、第２演算部（１３５）、第３演算部１３７、検知部（１３９）、および補正指示部（１３１０）を有する。補正指示部は、演算結果Ａおよび演算結果Ｂのうち、いずれか一方の絶対値が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する。第３演算部１３７は、補正指示信号Ｓ４を受信した場合には、演算結果の絶対値が低下した方の演算結果を低下量が許容低下量以下となるように補正し、演算を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像を実行する撮像部と、
輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化する光源と、
上記撮像部が上記光源または被写体を撮像したときの出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第２の時間平均値を算出する前処理部と、
上記前処理部が算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行する後処理部と、
上記後処理部の演算値に応じて、上記光源または上記被写体の状態を検知する検知部と、
上記前処理部の上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、いずれか一方の絶対値が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する補正指示部と
を有し、
上記後処理部は、
上記補正指示部の上記補正指示信号を受信した場合には、上記時間平均の絶対値が低下した方の時間平均値を上記低下量が上記許容低下量以下となるように補正し、上記演算を実行する
検知システム。
【請求項２】
上記後処理部は、
上記補正指示部の上記補正指示信号を受信した場合には、上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、上記時間平均の絶対値が低い方の時間平均値を他方の時間平均値に置換し、上記第１の時間平均の２乗値と上記第２の時間平均の２乗値との和を算出する
請求項１記載の検知システム。
【請求項３】
上記補正指示部は、
上記第１の時間平均の絶対値と上記第２の時間平均の絶対値との差分を取得する取得部と、
上記取得部が取得した上記差分を上記低下量として上記許容低下量と比較し、上記低下量が上記許容低下量を超えたか否かを判定する判定部と、
上記判定部による判定の結果、上記低下量が上記許容低下量を超えた場合には、上記補正指示信号を出力する出力部と
を有する
請求項１または２記載の検知システム。
【請求項４】
上記撮像部の上記出力信号レベルを、上記前処理部および上記後処理部の上記演算におけるオーバーフローを抑制可能な信号レベルに調節する調節部を有する
請求項１から３のいずれか一に記載の検知システム。
【請求項５】
上記後処理部の上記演算値を閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する抽出部を有し、
上記検知部は、
上記抽出部によって抽出された演算値に応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知する
請求項１から４のいずれか一に記載の検知システム。
【請求項６】
光源と、上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像部とを有する検知システムの信号処理方法であって、
上記光源の輝度を上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化させる第１のステップと、
上記撮像部の出力信号を所定走査面周期ごとに取得する第２のステップと、
上記第２のステップで取得した上記出力信号から、ｍ番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第２の時間平均値を算出する第３のステップと、
上記第３のステップにおける上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、いずれか一方の絶対値が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する第４のステップと、
上記第４のステップにおける上記補正指示信号を受信した場合には、上記時間平均の絶対値が低下した方の時間平均値を上記低下量が上記許容低下量以下となるように補正する第５のステップと、
上記第５のステップで補正した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行する第６のステップと、
上記第６のステップにおける演算値に応じて、上記光源または上記被写体の状態を検知する第７のステップと
を有する検知システムの信号処理方法。
【請求項７】
撮像を実行する撮像部と、
上記撮像部に対向して上記撮像部の撮像範囲内に設置され、輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化する、少なくとも一の光源と、
上記撮像部が上記光源を撮像し、上記光源の光量に応じて出力した出力信号レベルの変化を検出し、かつ、上記出力信号レベルが規定範囲外の場合に、煙を感知した旨の感知信号を出力する信号処理部と
を有し、
上記信号処理部は、
上記出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、ｍ番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第２の時間平均値を算出する前処理部と、
上記前処理部が算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源の状態を検知するための演算を実行する後処理部と、
上記後処理部の演算値に応じて、上記光源の状態を検知する検知部と、
上記前処理部の上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、いずれか一方の絶対値が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する補正指示部と
を有し、
上記後処理部は、
上記補正指示部の上記補正指示信号を受信した場合には、上記時間平均の絶対値が低下した方の時間平均値を上記低下量が上記許容低下量以下となるように補正し、上記演算を実行する
煙感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、撮像装置を用いて被写体の状態を検知する検知システム、検知システムの信号処理方法、および、この検知システムを採用した煙感知器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白熱電球や蛍光灯等の光源、または、その光源によって照射された被写体をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等が搭載された撮像装置を用いて撮像するとき、撮像画像に明暗の縞模様等が生じ、撮像装置にとって被写体が何であるかを判別することが困難な場合がある。
【０００３】
これは、一般に、インターレース方式の撮像装置ではフィールド周波数が６０Ｈｚ程度であるのに対し、光源の変調周波数は１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚ程度であり、商用の電源周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）によっては、撮像のタイミングにずれが生じるからである。
【０００４】
このような問題を解決すべく、例えば、特許文献１に示す撮像装置が開示されている。この特許文献１によれば、撮像装置が光源の変調周波数よりも高いフレームレートで被写体を撮像する。
【０００５】
ところで、市場に広く流通している一般的な撮像装置では、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式またはＰＡＬ（Phase Alternating Line standard）方式に対応しているものが大多数である。例えば、ＮＴＳＣ方式では、インターレース走査でフィールド周波数が約６０Ｈｚ、フレームレート（フレーム周波数）が３０Ｈｚと定められている。
したがって、特許文献１が開示する撮像装置のように、一般的な撮像装置を用いてフレームレートを上げることは困難である。
【０００６】
そこで、特許文献２に示す検知システムでは、光源の輝度を撮像装置の走査面周期の所定数倍で変化させ、撮像装置がこの光源によって照射された被写体を撮像する。
これにより、被写体を鮮明に撮像することができるだけでなく、撮像装置のフレームレート自体を上げる必要がないため、市場に広く流通している一般的な撮像装置を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３０１９３０９号公報
【特許文献２】特開２００８−１４１２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２が開示する検知システムでは、光源の点滅周波数と撮像装置の走査周波数とが非同期であるため、撮像装置におけるジッタ等の影響により、被写体を誤検知する場合があった。
この場合には、テレビジョン受像機に映し出された撮像画面がちらつき、不鮮明となる。
【０００９】
そのため、光源の点滅周波数と撮像装置の走査周波数とが非同期であっても、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる検知システムが望まれている。
【００１０】
本発明は、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる検知システム、検知システムの信号処理方法、および、煙感知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の検知システムは、撮像を実行する撮像部と、輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化する光源と、上記撮像部が上記光源または被写体を撮像したときの出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第２の時間平均値を算出する前処理部と、上記前処理部が算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行する後処理部と、上記後処理部の演算値に応じて、上記光源または上記被写体の状態を検知する検知部と、上記前処理部の上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、いずれか一方の絶対値が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する補正指示部とを有し、上記後処理部は、上記補正指示部の上記補正指示信号を受信した場合には、上記時間平均の絶対値が低下した方の時間平均値を上記低下量が上記許容低下量以下となるように補正し、上記演算を実行する。
【００１２】
好適には、上記後処理部は、上記補正指示部の上記補正指示信号を受信した場合には、上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、上記時間平均の絶対値が低い方の時間平均値を他方の時間平均値に置換し、上記第１の時間平均の２乗値と上記第２の時間平均の２乗値との和を算出する。
【００１３】
好適には、上記補正指示部は、上記第１の時間平均の絶対値と上記第２の時間平均の絶対値との差分を取得する取得部と、上記取得部が取得した上記差分を上記低下量として上記許容低下量と比較し、上記低下量が上記許容低下量を超えたか否かを判定する判定部と、上記判定部による判定の結果、上記低下量が上記許容低下量を超えた場合には、上記補正指示信号を出力する出力部とを有する。
【００１４】
好適には、上記検知システムは、上記撮像部の上記出力信号レベルを、上記前処理部および上記後処理部の上記演算におけるオーバーフローを抑制可能な信号レベルに調節する調節部を有する。
【００１５】
好適には、上記検知システムは、上記後処理部の上記演算値を閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する抽出部を有し、上記検知部は、上記抽出部によって抽出された演算値に応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知する。
【００１６】
本発明の検知システムの信号処理方法は、光源と、上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像部とを有する検知システムの信号処理方法であって、上記光源の輝度を上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化させる第１のステップと、上記撮像部の出力信号を所定走査面周期ごとに取得する第２のステップと、上記第２のステップで取得した上記出力信号から、ｍ番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第２の時間平均値を算出する第３のステップと、上記第３のステップにおける上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、いずれか一方の絶対値が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する第４のステップと、上記第４のステップにおける上記補正指示信号を受信した場合には、上記時間平均の絶対値が低下した方の時間平均値を上記低下量が上記許容低下量以下となるように補正する第５のステップと、上記第５のステップで補正した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源または上記被写体の状態を検知するための演算を実行する第６のステップと、上記第６のステップにおける演算値に応じて、上記光源または上記被写体の状態を検知する第７のステップとを有する。
【００１７】
本発明の煙感知器は、撮像を実行する撮像部と、上記撮像部に対向して上記撮像部の撮像範囲内に設置され、輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化する、少なくとも一の光源と、上記撮像部が上記光源を撮像し、上記光源の光量に応じて出力した出力信号レベルの変化を検出し、かつ、上記出力信号レベルが規定範囲外の場合に、煙を感知した旨の感知信号を出力する信号処理部とを有し、上記信号処理部は、上記出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、ｍ番目と（ｍ＋２）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第１の時間平均値を算出し、（ｍ＋１）番目と（ｍ＋３）番目との走査面間における上記出力信号レベル差の第２の時間平均値を算出する前処理部と、上記前処理部が算出した上記第１の時間平均値と上記第２の時間平均値とに基づいて、上記光源の状態を検知するための演算を実行する後処理部と、上記後処理部の演算値に応じて、上記光源の状態を検知する検知部と、上記前処理部の上記第１の時間平均値および上記第２の時間平均値のうち、いずれか一方の絶対値が許容低下量を超えた場合には、補正指示信号を出力する補正指示部とを有し、上記後処理部は、  上記補正指示部の上記補正指示信号を受信した場合には、上記時間平均の絶対値が低下した方の時間平均値を上記低下量が上記許容低下量以下となるように補正し、上記演算を実行する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る補正指示部の機能を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤの構造を説明するための概略模式図である。
【図４】図４は、図３に図示されるＣＣＤ１２１の時系列を説明するための図である。
【図５】図５は、単板補色フィルタの色の配列を示す一例の図である。
【図６】図６は、奇数フィールドＯＦＤおよび偶数フィールドＥＦＤにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態に係る輝度信号抽出部によって抽出された輝度信号の例を示す図である。
【図８】図８は、ＲＳ−１７０Ａ規格による水平ブランキング期間を示す図である。
【図９】図９は、ＲＳ−１７０Ａ規格による輝度信号の符号化パラメータを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態に係る変換値テーブルの具体例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって信号レベルが調節された輝度信号の例を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係る第１演算部および第２演算部における演算処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の第１実施形態に係る光源の輝度の変化の例を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の第１実施形態に係る各デューティー比に対する和ＳＵＭの値の例を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１実施形態に係るデューティー比Ｄと和ＳＵＭとの関係を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１実施形態に係る撮像対象抽出部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって調節された輝度信号の例を示す図である。
【図１８】図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、動きのある動体物の具体例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果の例を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果の例を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第１実施形態に係る第１比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の第１実施形態に係る第１比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の第１実施形態に係る第２比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。
【図２４】図２４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果に、一般的なフレーム間差分を適用した場合の不都合について説明するための図である。
【図２５】図２５は、本発明の第１実施形態に係る補正指示部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図２６】図２６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る演算結果Ａおよび演算結果Ｂの具体例を各々示す図である。
【図２７】図２７は、図２６（Ａ），（Ｂ）に図示する時間ｔ１および時間ｔ２付近の部分拡大図である。
【図２８】図２８は、本発明の第１実施形態に係る補正の効果を説明するための図である。
【図２９】図２９は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートである。
【図３０】図３０は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートである。
【図３１】図３１は、本発明の第２実施形態に係る煙感知器の構成例を示す概略模式図である。
【図３２】図３２は、本発明の第２実施形態に係る煙感知器の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
［検知システム１０の構成例］
図１は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
図１に図示するように、検知システム１０は、光源１１、撮像部１２、信号処理部１３を有する。
この信号処理部１３は、輝度信号抽出部１３１、調節部１３２、第１記憶部１３３、第１演算部１３４、第２演算部１３５、ＦＩＦＯ（First-In First-Out）１３６ａ、ＦＩＦＯ１３６ｂ、第３演算部１３７、撮像対象抽出部１３８、検知部１３９、補正指示部１３１０、および第２記憶部１３１１を有する。
【００２２】
ここで、本発明の構成要素と本実施形態の構成要素との対応関係について述べる。
本発明の前処理部は、第１演算部１３４および第２演算部１３５に対応する。
本発明の後処理部は、第３演算部１３７に対応する。
本発明の抽出部は、撮像対象抽出部１３８に対応する。
本発明の第１の時間平均は、時間平均ＳＡＣに対応し、本発明の第２の時間平均は、時間平均ＳＢＤに対応する。
本発明の許容低下量は、許容量αに対応する。
【００２３】
検知システム１０は、撮像対象の光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができるシステムである。本実施形態の特徴として、検知システム１０では、被写体ＯＢＪ以外に動きのある不要な動体物があっても、この動体物を除去して、撮像対象を鮮明に撮像することができる。
【００２４】
光源１１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されている。光源１１は、被写体ＯＢＪを照射し、その輝度が撮像部１２のフィールド周期の４ｎ（ｎ＝１，２，…）倍周期で変化（点滅）する。
【００２５】
撮像部１２は、例えば、固体撮像素子としてのＣＣＤ１２１で構成されている。ＣＣＤ１２１は、例えば、単板補色フィルタを有し、フィールド蓄積型インターライン転送を行うものである。
撮像部１２は、光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを撮像し、光電変換によって受光量に応じたアナログ信号（色信号）を生成する。そして、撮像部１２は、これをＡＤ（Analog-to-Digital）変換器等でアナログ信号からデジタル信号に変換（ＡＤ変換）した後、このデジタル信号を撮像信号Ｓ１として信号処理部１３の輝度信号抽出部１３１に出力する。
【００２６】
なお、テレビジョン方式はＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式であり、走査方式はインターレース方式であるものとする。この場合、水平周波数は１５．７３４ｋＨｚであり、フィールド周波数（垂直周波数）は５９．９４Ｈｚである。
【００２７】
信号処理部１３は、撮像部１２からｎフィールドごとに撮像信号Ｓ１が入力されると、以下の信号処理を行う。
【００２８】
輝度信号抽出部１３１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号を抽出する。そして、輝度信号抽出部１３１は、この抽出した輝度信号Ｙを調節部１３２に出力する。
【００２９】
調節部１３２は、輝度信号Ｙの信号レベルの調節を有効にする有効モードと、この信号レベルの調節を無効にする無効モードとを有する。
【００３０】
有効モードでは、調節部１３２は、第１演算部１３４、第２演算部１３５および第３演算部１３７における演算で、オーバーフローによって演算が破綻しないように、輝度信号抽出部１３１から入力された輝度信号Ｙの信号レベルを調節する。
そして、調節部１３２は、信号レベルを調節した輝度信号Ｓ２を第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
無効モードでは、調節部１３２は、輝度信号Ｙの信号レベルを調節せずに、これをそのまま輝度信号Ｓ２として第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
【００３１】
第１記憶部１３３は、例えば、不揮発性の記憶デバイスまたはランダムアクセス可能な記憶デバイスで構成されている。第１記憶部１３３には、調節部１３２によって参照される変換値テーブル１３３１が格納されている。
【００３２】
第１演算部１３４は、調節部１３２から輝度信号Ｓ２が入力されると、同一の画素領域において、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目のフィールドにおける輝度信号レベルと、（ｍ＋２）番目とのフィールドにおける輝度信号レベルとの差の時間平均を画素単位で算出する。そして、第１演算部１３４は、この時間平均を演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３６ａと、補正指示部１３１０とに出力する。
【００３３】
第２演算部１３５は、調節部１３２から輝度信号Ｓ２が入力されると、同一の画素領域において、（ｍ＋１）番目のフィールドにおける輝度信号レベルと、（ｍ＋３）番目のフィールドにおける輝度信号レベルとの差の時間平均を画素単位で算出する。そして、第２演算部１３５は、この時間平均を演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３６ｂと、補正指示部１３１０とに出力する。
【００３４】
ＦＩＦＯ１３６ａ、１３６ｂは、互いにフレーム同期で動作する。
ＦＩＦＯ１３６ａは、第１演算部１３４から入力された画素ごとの演算結果Ａを入力順に１フレーム分格納する。
ＦＩＦＯ１３６ｂは、第２演算部１３５から入力された画素ごとの演算結果Ｂを入力順に１フレーム分格納する。
そして、ＦＩＦＯ１３６ａは、演算結果Ａを第３演算部１３７に順次出力し、ＦＩＦＯ１３６ｂは、演算結果Ｂを第３演算部１３７に順次出力する。なお、ＦＩＦＯ１３６ａ、１３６ｂの記憶内容は、適宜クリアされる。
【００３５】
第３演算部１３７は、ＦＩＦＯ１３６ａから演算結果Ａが入力され、ＦＩＦＯ１３６ｂから演算結果Ｂが入力されると、演算結果Ａの２乗と演算結果Ｂの２乗との和ＳＵＭ（＝Ａ２＋Ｂ２）を画素単位で算出する。詳細には、和ＳＵＭは、後述するように、時間平均ＳＡＣの２乗と、時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）である。
【００３６】
ただし、第３演算部１３７は、補正指示部１３１０が出力した補正指示信号Ｓ４を受信した場合には、演算結果Ａおよび演算結果Ｂのうち、いずれか一方の演算結果を補正した後、和ＳＵＭを算出する。この補正については後述する。
そして、第３演算部１３７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして撮像対象抽出部１３８に出力する。
【００３７】
撮像対象抽出部１３８は、第３演算部１３７から入力された演算結果Ｃから、撮像対象の輝度信号成分による演算結果を抽出し、それ以外の演算結果をノイズとして除去する。
【００３８】
先ず、撮像対象抽出部１３８は、光源１１または被写体ＯＢＪの輝度信号成分に基づき演算された和ＳＵＭ（＝Ａ２＋Ｂ２）を抽出する。
次に、撮像対象抽出部１３８は、フレーム間差分を行って、差分がない画素の和ＳＵＭを抽出する。そして、撮像対象抽出部１３８は、これを光源１１または被写体ＯＢＪの輝度信号成分に基づき演算された演算結果であるとし、これを抽出結果Ｓ３として検知部１３９に出力する。
換言すれば、撮像対象抽出部１３８は、被写体ＯＢＪ以外に動きのある動体物がある場合、不要な動体物の輝度信号成分に基づく演算結果を除去する。
【００３９】
検知部１３９は、撮像対象抽出部１３８から抽出結果Ｓ３が入力されると、これに基づき、撮像対象の状態、即ち、撮像対象が何であるかを検知する。具体的には、検知部１３９は、撮像対象が光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪであることを検知する。
検知部１３９の検知結果は、不図示の画像処理装置等に入力され、検知された撮像対象が写った撮像画像が生成される。
【００４０】
ところで、上述したように、光源１１は、輝度が撮像部１２のフィールド周期の４ｎ倍周期で変化しており、光源の点滅周波数と撮像部１２の走査（フィールド）周波数とが非同期である。
したがって、撮像部１２あるいは信号処理部１３にて発生したジッタ等の影響により、点滅周波数と走査周波数とのズレ（単に、周波数のズレという）が生じると、演算結果Ａおよび演算結果Ｂの値が、互いに異なる周期で０または限りなく０に近い値に収束しやすい。この状態を図２に関連づけて説明する。
【００４１】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る補正指示部の機能を説明するための図である。図２（Ａ）は演算結果Ａの例を示し、図２（Ｂ）は演算結果Ｂの例を示し、図２（Ｃ）は演算結果Ｃの例を示す。
【００４２】
なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）において、縦軸は演算結果Ａ〜Ｃの値を各々示し、横軸は時間を示す。図２（Ｃ）において、実線は演算結果Ａ，Ｂを用いて算出して補正した演算結果Ｃを示し、破線は補正を行わずに演算結果Ａ，Ｂを用いて算出された演算結果Ｃを示す。
【００４３】
図２（Ａ）、（Ｂ）には、例えば、光源１１の発光周波数を１５Ｈｚとし、撮像部１２のフィールド周波数を６０Ｈｚとした場合の演算結果Ａおよび演算結果Ｂの例が図示されている。演算結果Ａおよび演算結果Ｂは、２つのフィールド間の輝度信号レベル差の時間平均であり（（８）式、（９）式参照）、それらの値は、時間ｔ１までは、例えば、−５０または５０程度の値をとる。
図２（Ｃ）に図示するように、演算結果Ｃは、いずれも、Ａ２＋Ｂ２によって算出されるため正の値をとる。ただし、図２（Ｃ）には、演算結果Ｃ（＝ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２）の平方根を採った場合の値が図示されている。
【００４４】
上述した周波数のズレが生じた場合、図２（Ａ）に図示するように、演算結果Ａの値が、例えば、時間ｔ１の近傍にて限りなく０に収束する。
図２（Ｂ）に図示するように、周波数のズレによって値が限りなく０に収束する周期で見た場合の時間が、時間ｔ２は時間ｔ１に対して約１／４周期遅れている。
【００４５】
その結果、演算結果Ａおよび演算結果Ｂをそのまま使用して演算結果Ｃを算出すれば、図２（Ｃ）の破線で示すように、時間ｔ１および時間ｔ２の近傍で、他の時間における演算結果Ｃに比べて局所的に小さな値をとる。
詳細には、図２（Ｃ）に図示するように、演算結果Ｃは、時間ｔ０付近では、およそ５０程度の値をとるが、時間ｔ１および時間ｔ２の近傍にて周波数のズレが生じた場合、演算結果Ｃの値は、およそ３０程度にまで低下する。
これは、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出する際に、演算結果Ａが限りなく０に近い場合には（Ａ≒０）、和ＳＵＭがＣ≒０２＋Ｂ２＝Ｂ２となり、演算結果Ｂが限りなく０に近い場合には（Ｂ≒０）、和ＳＵＭがＣ≒Ａ２＋０２＝Ａ２となるためである。
【００４６】
そのため、時間ｔ１および時間ｔ２の近傍における演算結果Ｃの値と、他の時間における値との間に局所的なギャップΔＧが発生する。
ギャップΔＧは、周期的に発生する。例えば、光源１１を、その発光周波数が１５Ｈｚとなるように、４ＭＨｚの水晶振動子を内蔵し、プラグラムが可能なマイクロコンピュータ（いわゆるＰＩＣマイコン）を用いて構成した場合には、ギャップΔＧは、およそ１３秒周期で発生する。
【００４７】
ただし、第２演算部１３５が輝度信号Ｓ２に対して行う演算は、第１演算部１３４が輝度信号Ｓ２に対して行う演算よりも、およそ１／４周期遅延（位相がπ／２遅延）して行われるため、演算結果Ａおよび演算結果Ｂが同時に０または限りなく０に近い値に収束することはない。これは、光源１１の輝度が撮像部１２のフィールド周期の４ｎ倍周期で変化しているためである。
【００４８】
周波数のズレが発生した場合には、ギャップΔＧが発生し、検知部１３９にて被写体ＯＢＪが誤検知される可能性がある。この場合には、最終的に得られる撮像画像が不鮮明となる。
光源１１の点滅周波数と撮像部１２の走査周波数とが非同期である以上、このような周波数のズレ自体を回避することは困難であるが、ギャップΔＧを埋めるように、即ち、図２（Ｃ）の実線で示す演算結果Ｃとなるように、演算結果Ａまたは演算結果Ｂの値を補正することは可能である。
【００４９】
具体的には、図２（Ａ）〜（Ｃ）に図示するように、時間ｔ１の近傍では、演算結果Ａの値が、演算結果Ｂの値よりも小さい。したがって、この演算結果Ａの値が演算結果Ｂの値と同程度であれば、演算結果Ｃを算出した段階で、ギャップΔＧの発生を防止すことができる。
同様に、時間ｔ２の近傍では、演算結果Ｂの値が、演算結果Ａの値よりも小さい。したがって、この演算結果Ｂの値が演算結果Ａの値と同程度であれば、演算結果Ｃを算出した段階で、ギャップΔＧの発生を抑制することができる。
【００５０】
そこで、補正指示部１３１０は、第１演算部１３４から入力された演算結果Ａと、第２演算部１３５から入力された演算結果Ｂとを監視し、演算結果Ａまたは演算結果Ｂの値が、０または限りなく０に近い値に収束した場合に、この値の補正を指示する補正指示信号Ｓ４を第３演算部１３７に出力する。
【００５１】
第３演算部１３７は、補正指示信号Ｓ４を受信した場合には、図２（Ｃ）の実線で示す演算結果Ｃとなるように、演算結果Ａまたは演算結果Ｂを補正した後、和ＳＵＭを算出する。
【００５２】
第２記憶部１３１１は、例えば、不揮発性の記憶デバイスまたはランダムアクセス可能な記憶デバイスで構成されている。第２記憶部１３１１には、補正指示部１３１０によって参照される補正データが格納されている。この補正データは、後述する許容量αに関するデータである。
【００５３】
［ＣＣＤ１２１の詳細］
ここで、ＣＣＤ１２１の構造を図３に関連づけて説明する。
図３は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤの構造を説明するための概略模式図である。
【００５４】
図３に図示するように、ＣＣＤ１２１は、複数のフォトダイオード（ＰＤ）１２１１、垂直転送ＣＣＤ１２１２、水平転送ＣＣＤ１２１３、および増幅器１２１４を有する。
【００５５】
各フォトダイオード１２１１は、画素領域においてマトリクス状に配列されている。垂直ライン方向に配列されたフォトダイオード１２１１は、列ごとに電荷を転送するための垂直転送ＣＣＤ１２１２に各々接続されている。各垂直転送ＣＣＤ１２１２の一端は、電荷を増幅部に転送するための水平転送ＣＣＤ１２１３に各々接続されている。水平転送ＣＣＤ１２１３の出力側には増幅器１２１４が接続されている。
【００５６】
インターレース方式では、１フレーム（１画面）は、奇数フィールドと偶数フィールドとで構成される。
光源１１が放射する光がフォトダイオード１２１１に入射されると、フォトダイオード１２１１は、光電変換によって光を電荷に変換し、電荷蓄積時間にこれを蓄積する。この間、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２との間は、各々電気的に遮断されている。
【００５７】
電荷蓄積時間の終了後、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２と間が導通する。すると、フォトダイオード１２１１に蓄積された電荷は、垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送される。
この直後に、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２と間は遮断され、フォトダイオード１２１１は、次の電荷の蓄積を開始する。
【００５８】
ところで、垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送された電荷は、１水平ライン毎に水平転送ＣＣＤ１２１３に転送される。この転送の周波数は、ＣＣＤ１２１の水平走査周波数１５．７３４ｋＨｚである。
【００５９】
増幅器１２１４は、水平転送ＣＣＤ１２１３から電荷が入力されると、これをアナログ信号として増幅し、これをＡＤ変換器（不図示）等に出力する。増幅されたアナログ信号は、ＡＤ変換器等によってデジタル信号に変換された後、撮像信号Ｓ１として信号処理部１３に出力される。
なお、フォトダイオード１２１１が電荷を蓄積し、これを垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送するまでの転送周波数は、５９．９４Ｈｚである。
【００６０】
図４は、図３に図示されるＣＣＤ１２１の時系列を説明するための図である。
図４に示すように、フォトダイオード１２１１による電荷の蓄積の開始から終了までの電荷蓄積時間をΔＴ１とする。また、電荷がフォトダイオード１２１１から垂直転送ＣＣＤ１２１２へ転送されるまでの転送時間をΔＴ２とする。
【００６１】
図４に図示するように、ＣＣＤ１２１に入射した光エネルギーは、電荷蓄積時間ΔＴ１の間積分されながら、電荷蓄積周期ΔＴ＝ΔＴ１＋ΔＴ２＝（１／５９．９４秒）でサンプリングされていることになる。
【００６２】
［輝度信号抽出部１３１の詳細］
以下、信号処理部１３について詳細に説明する。始めに、輝度信号抽出部１３１をＣＣＤ１２１に関連づけて説明する。
【００６３】
図５は、単板補色フィルタの色の配列を示す一例の図である。図５には、画素領域の一部が図示されている。図中のＣｍ,ｎは、画素の配列を示している。
図６は、奇数フィールドＯＦＤおよび偶数フィールドＥＦＤにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。
【００６４】
単板補色フィルタは、４種類のカラーフィルタで構成されている。詳細には、図５に図示するように、単板補色フィルタは、Ｙｅ（イエロ）、Ｃｙ（シアン）、Ｍｇ（マジェンタ）、およびＧ（グリーン）のカラーフィルタがベイヤー型の配列形態をもって構成されている。
【００６５】
画素の読み出しの際には、その上下の画素を加算したものが色信号として読み出しされる。加算する組み合わせは、奇数フィールドＯＦＤと偶数フィールドＥＦＤとで、１列ずれている。
【００６６】
具体的には、奇数フィールドＯＦＤのｎラインでは、画素（Ｃ１,１＋Ｃ２,１）、画素（Ｃ１,２＋Ｃ２,２）、画素（Ｃ１,３＋Ｃ２,３）、画素（Ｃ１,４＋Ｃ２,４）、画素（Ｃ１,５＋Ｃ２,５）、…のように画素の上下で組み合わせられる。
偶数フィールドＥＦＤのｎラインでは、画素（Ｃ２,１＋Ｃ３,１）、画素（Ｃ２,２＋Ｃ３,２）、画素（Ｃ２,３＋Ｃ３,３）、画素（Ｃ２,４＋Ｃ３,４）、画素（Ｃ２,５＋Ｃ３,５）、…のように画素の上下で組み合わされる。
【００６７】
即ち、図６に図示するように、奇数フィールドＯＦＤでは、上述した画素の組み合わせで色信号が読み出される。偶数フィールドＥＦＤでも、上述した画素の組み合わせで色信号が読み出される。
いずれのフィールドも、２画素周期で同一のＹｅ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇの組み合わせの色パターンが繰り返されているため、色信号は２画素周期以上の周波数に重畳して現れる。
【００６８】
そこで、輝度信号抽出部１３１は、２画素周期を遮断周波数とするローパスフィルタ（不図示）にこの色信号を通す。これにより、色信号が失われ、輝度信号Ｙが抽出される。つまり、輝度信号Ｙは２画素周期でサンプリングされることになる。
【００６９】
ところで、図５において、円形で図示される投影領域ＲＥＧは、光源１１による光が投影されている領域である。なお、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６は完全に投影領域ＲＥＧに含まれ、均一に光が照射されているものとする。
【００７０】
この場合、奇数フィールドＯＦＤでは、（ｎ＋１）ラインの画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６の組み合わせによって色信号が読み出しされる。
一方、偶数フィールドＥＦＤでは、（ｎ＋１）ラインの画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６の組み合わせによって色信号が読み出しされる。
【００７１】
［調節部１３２の詳細］
調節部１３２を図７〜図１１に関連づけて説明する。
図７は、本発明の第１実施形態に係る輝度信号抽出部によって抽出された輝度信号の例を示す図である。縦軸は輝度信号Ｙの量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン（１走査線）当たり６４０個の画素を示す。
【００７２】
先に述べたように、撮像部１２は、ＣＣＤ１２１が出力した色信号をデジタル信号に変換する。このとき、ＡＤ変換器の分解能が８ビット（bit）であるとすると、色信号は０から２５５のデータに量子化（デジタル化）される。
例えば、点灯している蛍光灯の下で光源１１を撮像した場合、撮像部１２は、量子化した色信号を撮像信号Ｓ１として輝度信号抽出部１３１に出力する。そして、輝度信号抽出部１３１は、この撮像信号Ｓ１を上述したローパスフィルタに通し、図７に図示するような輝度信号Ｙを抽出する。
【００７３】
図７には、連続した３つのフレームＦＲＭにおける輝度信号Ｙが図示されている。各フレームＦＲＭのｎラインにおいて、画素Ｃｎ,２３７付近の輝度信号Ｙは、光源１１によるものを示し、画素Ｃｎ,５９１付近の輝度信号Ｙは、蛍光灯によるものを示す。
光源１１や蛍光灯は、他の撮像対象よりも輝度が高い。このため、図７に図示するように、例えば、画素Ｃｎ,２３７付近の量子化レベルは２５５の値をとり、画素Ｃｎ,５９７付近の量子化レベルも２５５の値をとっている。
【００７４】
このように、輝度信号Ｙが８ビットのデータで表現される場合、２５５という値は量子化された輝度信号レベルの最大値であるが、これが本来の輝度信号レベルの最大値であるとは限らない。換言すれば、ＡＤ変換の分解能を超えた所に輝度信号レベルの最大値が存在する可能性がある。無論、ＡＤ変換の分解能が８ビット以外であっても同様である。
【００７５】
演算の詳細については後述するが、第１演算部１３４は時間平均ＳＡＣを算出し、第２演算部１３５は時間平均ＳＢＤを算出し、第３演算部１３７は和ＳＵＭ＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２を算出する。
これらの演算は基本的に積分演算である上、特に、第３演算部１３７では、２乗和の演算が実行される。このため、輝度信号レベルの最大値がＡＤ変換の分解能の範囲内に存在しないと、演算結果の最大値が２５５以内に収まらずにオーバーフローを引き起こし、演算を実行できない場合がある。
【００７６】
そこで、調節部１３２は、本来の輝度信号レベルの最大値が０から２５５という値の範囲内に収まるように、輝度信号レベルを調節する。これにより、上述した理由によるオーバーフローを抑制することができる。
【００７７】
ところで、ＮＴＳＣ方式では、ＲＳ−１７０Ａ規格によって、輝度信号レベルや輝度信号の符号パラメータ等が図８および図９に図示するように定められている。
図８は、ＲＳ−１７０Ａ規格による水平ブランキング期間を示す図である。
図９は、ＲＳ−１７０Ａ規格による輝度信号の符号化パラメータを示す図である。
【００７８】
図８には、輝度信号レベルを説明するため、水平ブランキング期間が例示されている。
信号レベル（直流電圧値）の単位であるＩＲＥは、白レベルを１００（％）と定めたときの相対値を表すものである。なお、１４０ＩＲＥ＝１Ｖｐｐであると定めると、白レベルは１００ＩＲＥ＝７１４ｍＶである。
【００７９】
図８に図示するように、水平ブランキングの立ち下がり後、フロントポーチが設けられている。このフロントポーチでの信号レベルをペデスタルレベルと呼び、日本ではペデスタルレベルが輝度信号レベルの基準（０ＩＲＥ）に設定される。
フロントポーチの後、走査のタイミングを決定する水平同期信号が出力される。水平同期信号レベルは−４０ＩＲＥ＝−２８６ｍＶである。バックポーチの後、色相の基準となるカラーバースト信号が出力され、走査が開始される前に、信号レベルが黒レベルに設定される。黒レベルはセットアップレベルとも呼ばれ、日本では０ＩＲＥである。
【００８０】
このような輝度信号は、図９に図示する符号化パラメータに従って、量子化される。ＡＤ変換の分解能が８ビットの場合、ブランキングレベルの量子化レベルは６０（１６進数では３Ｃｈ）、白レベルの量子化レベルは２００（１６進数ではＣ８ｈ）である。
なお、ブランキングレベルは、黒レベル（セットアップレベル）に等しい。図９には、サンプリング周波数や有効サンプル数等も図示されている。
【００８１】
輝度信号Ｙは、色信号をそのままＡＤ変換した撮像信号Ｓ１を基に抽出したものである。したがって、本来の輝度信号レベルの最大値が０から２５５という値の範囲内に収めるためには、輝度信号レベルの最大値が白レベルの２００（１００ＩＲＥ）以下となるように調節すればよい。
更に、輝度信号レベルの最小値が黒レベルの６０（０ＩＲＥ）となるように調節すればよい。
【００８２】
具体的には、調節部１３２は、第１記憶部１３３に格納されている変換値テーブル１３３１を参照し、モードに応じて、輝度信号抽出部１３１から入力された輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる。
【００８３】
ここで、変換値テーブル１３３１の具体例を図１０に関連づけて説明する。
図１０は、本発明の第１実施形態に係る変換値テーブルの具体例を示す図である。
【００８４】
図１０に図示するように、変換値テーブル１３３１には、モードに変換値が対応づけられている。
具体的には、無効モードでは、変換値ＬｕはＬｕ＝１である。
有効モードでは、オーバーフローの抑制レベルが可変であり、抑制レベルごとに変換値が対応づけられている。例えば、抑制レベルＬ１では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．７０３である。抑制レベルＬ２では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．６２５である。抑制レベルＬ３では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．５４６である。
【００８５】
これらの変換値Ｌｕは、輝度信号レベルが黒レベルの６０（０ＩＲＥ）以上、かつ、白レベルの２００（１００ＩＲＥ）以下（６０≦輝度信号レベル≦２００）となるように調節可能な値である。
ただし、ペデスタルレベル以下の輝度信号成分を含まないようにすることが望ましい。この場合、輝度信号レベルは、０以上、かつ、１４０以下である（０≦輝度信号レベル≦１４０）。
【００８６】
例えば、各変換値Ｌｕは、以下のようにして求めることができる。
第３演算部１３７では、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２の演算が行われる。Ａ／Ｄ変換の分解能が８ビット（２５６階調）であるとすると、演算結果Ａ、Ｂは、√（Ａ２＋Ｂ２）≦２５５となる値である必要がある。
この場合、演算結果Ａは、Ａ≦１８０であることが望ましく、演算結果Ｂは、Ｂ≦１８０であることが望ましい。
仮に、演算結果Ａ，Ｂの値が共に１８１であれば、√（Ａ２＋Ｂ２）の値が２５５を超えるため、オーバーフローが発生する。仮に、演算結果Ａまたは演算結果Ｂのいずれかの最大値が１４０であれば、√（Ａ２＋Ｂ２）の値は、１７９．９８９程度に収まるため、オーバーフローが発生することはない。
【００８７】
演算結果Ａまたは演算結果Ｂのいずれかの最大値を１８０であるとすれば、抑制レベルＬ１での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１８０／２５６≒０．７０３として求められる。
同様にして、この最大値が１６０であるとすれば、抑制レベルＬ２での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１６０／２５６≒０．６２５として求められる。
この最大値が１４０であるとすれば抑制レベルＬ３での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１４０／２５６≒０．５４６として求められる。
更に、複数の抑制レベルを設け、抑制レベルが上がるに連れて、変換値Ｌｕの値が小さくなるようにすることもできる。
【００８８】
以下、画素Ｃｍ,ｎに対応する輝度信号レベルをＹｍ,ｎのように適宜表記する。すると、輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる演算は、Ｙ＊ｍ,ｎ＝Ｙｍ,ｎ×Ｌｕのように表記することができる。
調節部１３２は、このような演算をフレームごとに画素単位で行い、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを輝度信号Ｓ２として、第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
【００８９】
無効モードでは、変換値ＬｕがＬｕ＝１であるので、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、輝度信号レベルＹｍ,ｎと同じである。即ち、輝度信号レベルの調節を停止したことを意味する。
有効モードでは、変換値Ｌｕの値が１よりも小さいため、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、元の輝度信号レベルＹｍ,ｎよりも小さい値となる。更に、抑制レベルが上がるに連れて、演算値Ｙ＊ｍ,ｎも小さくなる。
【００９０】
以下、抑制レベルＬ３での演算値Ｙ＊ｍ,ｎの具体例を図１１に示す。
図１１は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって信号レベルが調節された輝度信号の例を示す図である。図１１も図７と同様に、縦軸は輝度信号の量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン（１走査線）当たり６４０個の画素を示す。
【００９１】
例えば、輝度信号レベルＹｍ,ｎの最大値が２５５であった場合、抑制レベルＬ３では変換値ＬｕがＬｕ＝０．５４６であるので、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、Ｙ＊ｍ,ｎ＝２５５×０．５４６≒１３９．７となる。
抑制レベルＬ３では、変換値ＬｕがおよそＬｕ＝０．５であるため、図１１に図示するように、信号レベル調節後の輝度信号レベルは、元の輝度信号レベルのおよそ半分となる。このため、輝度信号レベルの最大値が１４０程度に収まっている。ブランキングレベルと白レベルとの幅は１４０である。ただし、図１１において、０ＩＲＥ以下の値は、無視するものとする。
図示は省略するが、抑制レベルＬ２の場合、変換値Ｌｕの値が抑制レベルＬ３のものよりも大きいため、演算値Ｙ＊ｍ,ｎも抑制レベルＬ３におけるものよりも大きい値となる。抑制レベルＬ１の場合、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、抑制レベルＬ２の場合よりも大きい値となる。無論、輝度信号レベルが２５５を超えることはない。
【００９２】
このように、調節部１３２が、信号レベルを下げるように輝度信号レベルを調節することで、輝度信号レベルの最大値をＡＤ変換の分解能の範囲内に収めることができる。その結果、第１演算部１３４、第２演算部１３５あるいは第３演算部１３７がオーバーフローを引き起こすことなく、演算を実行することができる。
【００９３】
なお、抑制レベルは、例えば、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式等の放送方式、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）等の動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数に基づいて、オーバーフローを引き起こさないレベルを好適に選択すればよい。
変換値Ｌｕも、上述した放送形式、動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数等に応じて決定することができる。無論、抑制レベルが上がるに連れて、変換値Ｌｕの値が１に近づくように、複数の抑制レベルを設けることもできる。
モードの種類も無効モード、有効モードに限らず、好適に改変が可能である。例えば、放送形式、動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数等に対応したモードを設け、モードごとに、変換値Ｌｕを設定することもできる。
【００９４】
［第１演算部１３４および第２演算部１３５の詳細］
第１演算部１３４および第２演算部１３５で行われる演算について説明する。ただし、図５に図示される投影領域ＲＥＧに光が投影されたものとする。
図１２（Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係る第１演算部および第２演算部における演算処理を説明するためのタイミングチャートである。
【００９５】
図１２（Ａ）に図示するように、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）が走査された後、ｎライン分の偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）が走査される。なお、図１２（Ａ）には、例えば、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）が、単に「Ａ（奇）」のように表記されている。
先に述べたように、１フレームは奇数フィールドと偶数フィールドとで構成されているため、奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）の走査と偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）の走査とで１フレームの走査が完了する。
【００９６】
そして、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）が走査された後、ｎライン分の偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）が走査される。上述したように、奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）の走査と偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）の走査とで１フレームの走査が完了する。
【００９７】
投影領域ＲＥＧの各画素は、ほぼ１フィールド期間、光源１１が放射する光を受けて電荷を蓄積し、電荷蓄積期間後に電荷が色信号として読み出しされる。
撮像部１２は、アナログの色信号にＡＤ変換等を施し、これを撮像信号Ｓ１として輝度信号抽出部１３１に出力する。
その後、輝度信号抽出部１３１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号Ｙを抽出し、これを調節部１３２に出力する。その後、調節部１３２は、輝度信号Ｙの信号レベルを調節した後、これを輝度信号Ｓ２として第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
【００９８】
初めに、第１演算部１３４について説明する。
第１演算部１３４は、同一の画素領域において、ｍ番目の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）における輝度信号レベルと、（ｍ＋２）番目の奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）における輝度信号レベルとの差分の時間平均ＳＡＣを算出する。
【００９９】
特に、投影領域ＲＥＧでは、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６の組み合わせにおける奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）の輝度信号レベルと、この画素の組み合わせにおける奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）の輝度信号レベルとの差分から時間平均ＳＡＣが算出される。なお、これら輝度信号レベルの差分を「輝度レベル差ＡＣ」という。
【０１００】
時間平均ＳＡＣは、輝度レベル差ＡＣを表す関数と、図１２（Ｄ）に図示する関数Ｗ３との乗算結果の時間平均をとったものである。換言すれば、この輝度レベル差ＡＣは、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６に投影された光の時間変化であるものと捉えることができる。
ここでは、輝度レベル差ＡＣを表す関数、即ち、光の時間変化を表す関数が、図１２（Ｆ）に図示する最も単純な関数Ｗ５であるものとする。
【０１０１】
ところで、関数Ｗ３は、図１２（Ｂ）に図示する関数Ｗ１と、図１２（Ｃ）に図示する関数Ｗ２との和を２で割ることにより算出される関数である。
先ず、関数Ｗ１および関数Ｗ２は、フーリエ級数を用いて、（１）、（２）式のように表すことができる。
【０１０２】
【数１】
2010268161.tif 000003
【０１０３】
（１）式に示す関数Ｗ１は、時間ｔおよび角速度ω２を変数とする関数であって、関数Ｗ３を導出するために使用される。
（２）式に示す関数Ｗ２も、時間ｔおよび角速度ω２を変数とする関数であって、後述する関数Ｗ４を導出するために使用される。
ただし、角速度ω２は、関数Ｗ１および関数Ｗ２において共通であり、（３）式に示すように、円周率πと周波数ｆ２とによって表される。
【０１０４】
関数Ｗ３は、関数Ｗ１と関数Ｗ２との和を２で割ることにより求まる関数であるから、（１）式と（２）式とを用いて、（４）式のように表すことができる。
【０１０５】
【数２】
2010268161.tif 000004
【０１０６】
一方、光の時間変化を表す最も単純な関数Ｗ５は、正弦波を用いて（５）式のように表すことができる。
【０１０７】
【数３】
2010268161.tif 000005
【０１０８】
ただし、ｆ１は正弦波の周波数であり、θは正弦波の位相差である。Ａは正弦波の振幅、即ち、輝度信号レベルである。角速度ω１は、（６）式に示すように、円周率πと周波数ｆ２とによって表される。
時間平均ＳＡＣを求めるため、関数Ｗ３に関数Ｗ５を掛け合わせたものは、（７）式のように表すことができる。
【０１０９】
【数４】
2010268161.tif 000006
【０１１０】
上述したように、時間平均ＳＡＣは、関数Ｗ３と関数Ｗ５との乗算結果の時間平均をとったものである。（７）式を用いて、時間０から時間Ｔまでの時間平均をとると、（７）式の右辺にある時間ｔを含む項が交流信号であるため、その時間平均は０である。
したがって、（ω１−（２ｎ−１）ω２＝０）である場合、定数ｃｏｓθと定数ｓｉｎθとが残る。その結果、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣは（８）式で表される。
【０１１１】
【数５】
2010268161.tif 000007
【０１１２】
（８）式に示すように、時間平均ＳＡＣは、定数ｃｏｓθと定数ｓｉｎθとで表される。
輝度レベル差ＡＣが関数Ｗ５で表される場合、第１演算部１３４は、（８）式で示される演算を行って、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを算出する。
【０１１３】
次に、第２演算部１３５について説明する。
第２演算部１３５は、投影領域ＲＥＧにおいて、（ｍ＋１）番目の偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）における輝度信号レベルと、（ｍ＋３）番目の偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）における輝度信号レベルとの差分の時間平均ＳＢＤを算出する。なお、この輝度レベルの差分を「輝度レベル差ＢＤ」という。
【０１１４】
特に、時間平均ＳＢＤは、画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６の組み合わせによる偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）と、偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）との輝度レベル差ＢＤから算出される。
【０１１５】
時間平均ＳＢＤは、輝度レベル差ＢＤを表す関数と、図１２（Ｅ）に図示する関数Ｗ４との乗算結果の時間平均をとったものである。この輝度レベル差ＢＤも、画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６に投影された光の時間変化であるものと捉えることができる。
ここでも、輝度レベル差ＢＤを表す関数、即ち、光の時間変化を表す関数が、図１２（Ｆ）に図示する関数Ｗ５であるものとする。
【０１１６】
時間平均ＳＢＤは、時間平均ＳＡＣと同様の算出方法によって求まり、（９）式で示される。
【０１１７】
【数６】
2010268161.tif 000008
【０１１８】
なお、関数Ｗ４は、関数Ｗ２から関数Ｗ１を引いて２で割ることにより算出される関数である。
輝度レベル差ＢＤが関数Ｗ５で表される場合、第２演算部１３５は、（９）式で示される演算を行って、輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを算出する。
【０１１９】
そして、時間平均ＳＡＣの２乗と、時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）が第３演算部１３７によって算出される。
この和ＳＵＭは、（８）式と（９）式とを用いて（１０）式のように表すことができる。
【０１２０】
【数７】
2010268161.tif 000009
【０１２１】
（１０）式に示すように、和ＳＵＭは、関数Ｗ５の位相差θに依存せず、撮像部１２が受光した光の周波数ｆ１に、ｆ１＝（２ｎ−１）ｆ２となる周波数成分が含まれているとき、検知部１３９は、波形の成分、即ち輝度を検知する。
【０１２２】
なお、（１０）式に示す和ＳＵＭは、光の時間変化を表す関数が正弦波である場合のものである。次に、光の時間変化を表す関数の具体例を挙げる。
図１３は、本発明の第１実施形態に係る光源の輝度の変化の例を示すタイミングチャートである。
【０１２３】
図１３に図示するように、光源１１は、発光周期Ｔ３で時間τの間、輝度を変化させる。なお、Ｌ１は輝度信号レベルを示す。発光周期Ｔ３は、発光周波数ｆ３を用いると、Ｔ３＝１／ｆ３の関係が成立する。
図１３に図示する関数Ｗ６は、フーリエ級数の一般式Ｅ（ｔ）を用いて、（１１）式のように表すことができる。
【０１２４】
【数８】
2010268161.tif 000010
【０１２５】
（１１）式に示すように、ａ０、ａｎ、ｂｎは各々係数である。角速度ω３は、発光周波数ｆ３を用いると、ω３＝２πｆ３の関係が成立する。
関数Ｗ６は、発光周期１／ｆ３の周期関数であるから、各係数ａ０、ａｎ、ｂｎは、（１２）式〜（１４）式のように表すことができる。
【０１２６】
【数９】
2010268161.tif 000011
【０１２７】
（１２）式〜（１４）式を用いると、関数Ｗ６は、（１５）式に示すフーリエ級数で表すことができる。
【０１２８】
【数１０】
2010268161.tif 000012
【０１２９】
輝度レベル差ＡＣが関数Ｗ６で表される場合、第１演算部１３４は、（５）式に示す関数Ｗ５の代わりに（１５）式に示す関数Ｗ６を用いて、（８）式で示される演算を行い、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを算出する。
そして、第１演算部１３４は、この時間平均ＳＡＣを演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３６ａと、補正指示部１３１０とに出力する。ＦＩＦＯ１３６ａに入力された演算結果Ａは、順次第３演算部１３７に出力される。
【０１３０】
輝度レベル差ＢＤが関数Ｗ６で表される場合、第２演算部１３５も、（５）式に示す関数Ｗ５の代わりに（１５）式に示す関数Ｗ６を用いて、（９）式で示される演算を行い、輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを算出する。
そして、第２演算部１３５は、この時間平均ＳＢＤを演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３６ｂと補正指示部１３１０とに出力する。ＦＩＦＯ１３６ｂに入力された演算結果Ｂも、順次第３演算部１３７に出力される。
【０１３１】
［第３演算部１３７の詳細］
第３演算部１３７は、時間平均ＳＡＣの２乗と、時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）を算出する。以下、具体例を挙げて説明する。
【０１３２】
（１５）式に示すように、光源１１の発光周期Ｔ３がフィールド周期の４ｎ倍である場合、即ち、発光周波数ｆ３がｆ３＝ｆ２である場合、（７）式と（１５）式における奇数項で周波数が一致する。
その結果、時間平均ＳＡＣの２乗と時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭは、（１６）式のように表すことができる。
【０１３３】
【数１１】
2010268161.tif 000013
【０１３４】
光源１１の点灯のデューティー比Ｄは、（１７）式のように表すことができる。
【０１３５】
【数１２】
2010268161.tif 000014
【０１３６】
したがって、（１６）式に示す和ＳＵＭは、（１７）式を用いて（１８）式のように表すことができる。
【０１３７】
【数１３】
2010268161.tif 000015
【０１３８】
ところで、（１９）式に示される、（１８）式の右辺の項は収束する。
【０１３９】
【数１４】
2010268161.tif 000016
【０１４０】
この（１９）式に示す項は、デューティー比Ｄに対して、図１４に示す値をとる。
【０１４１】
図１５は、本発明の第１実施形態に係るデューティー比Ｄと和ＳＵＭとの関係を示す図である。
なお、図１５は、表１に示す値に基づいて、横軸にデューティー比Ｄをとり、縦軸に和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）をとったものである。
【０１４２】
図１５に図示するように、和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）は、デューティー比Ｄ＝０．５で最大となる。
デューティー比Ｄが最大となるとき、（１８）式に示す和ＳＵＭは、（２０）式のように表すことができる。
【０１４３】
（数１５）
ＳＵＭ＝＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２＝０．０８３３３Ｌ１２  …（２０）
【０１４４】
（２０）式に示すように、光源１１の発光周期Ｔ３がフィールド周期の４ｎ倍である場合、検知部１３９は、波形の成分、即ち、光の輝度を最も精度よく検知することができる。
【０１４５】
第３演算部１３７は、（１７）式〜（１８）式に示す演算を行い、（２０）式に示すように、デューティー比Ｄが最大となる和ＳＵＭを画素単位で算出する。
そして、第３演算部１３７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして撮像対象抽出部１３８にフレーム同期で出力する。
【０１４６】
［撮像対象抽出部１３８の詳細］
以下、撮像対象抽出部１３８の詳細について説明する。
図１６は、本発明の第１実施形態に係る撮像対象抽出部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【０１４７】
図１６に図示するように、撮像対象抽出部１３８は、第１比較抽出部１３８１と、第２比較抽出部１３８２とを有する。
先に述べたように、撮像対象抽出部１３８は、第３演算部１３７の演算結果Ｃから撮像対象の輝度信号成分による演算処理結果を抽出し、それ以外の演算処理結果をノイズとして除去する。
【０１４８】
［第１比較抽出部１３８１の詳細］
先ず、第１比較抽出部１３８１について説明する。
図１７は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって調節された輝度信号の例を示す図である。縦軸は輝度信号の量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン当たり６４０個の画素を示す。
【０１４９】
図１７には、基本的に、図１１に図示する輝度信号と同様のものが図示されているが、ノイズ区間ＮＴが挿入されている点が前者と異なる。
このノイズ区間ＮＴは、不要な動きのある動体物によって生成されたノイズを挿入するための区間であるが、撮像対象抽出部１３８の説明を明確にするために設けられたものに過ぎない。
【０１５０】
ここで、不要な動きのある動体物の具体例を上げる。
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、動きのある動体物の具体例を示す模式図である。
図１８（Ａ）〜（Ｃ）に図示するように、動きのある動体物の具体例として、蛍光灯の下で光源１１を撮像するとき、ノイズ区間ＮＴにて、撮像部１２から約５０ｃｍ離れた位置で撮像部１２に対して行った手振りを例に挙げる。説明の便宜上、このような手振りは、光源１１の点滅周波数に近い周期（例えば１５Ｈｚ）で行うものとする。
【０１５１】
光源１１と共にノイズとしての手振りを撮像すると、第３演算部によって、図１９および図２０に図示するような和ＳＵＭを得ることができる。
図１９は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果の例を示す図である。縦軸は和ＳＵＭの量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン当たり６４０個の画素を示す。
【０１５２】
図１９に図示するように、演算結果Ｃとしての和ＳＵＭにおいて、光源１１の輝度信号成分に基づく量子化レベルは、１９０前後で最大となる。
また、手振りを光源１１の点滅周波数に近い周期で行ったため、第３演算部１３７がノイズ部分の輝度信号成分も演算してしまい、量子化レベル１７０前後を最大値とするノイズがノイズ区間ＮＴに発生している。
【０１５３】
なお、調節部１３２が事前に輝度信号レベルＹの信号レベルを調節したため、オーバーフローが抑制され、和ＳＵＭの最大値が量子化レベルの最大値である２５５以内に収まっている。
【０１５４】
図２０も、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果の例を示す図である。図２０には、ノイズ区間ＮＴにおける、ある１フレームＦＲＭでの和ＳＵＭが２次元で図示されている。適宜、画素Ｃｍ,ｎにおける和ＳＵＭを和ＳＵＭｍ,ｎのように表すものとする。
【０１５５】
図２０に図示するように、ノイズ部分は、黒く表示されており、手の平の形を成している。上述したように、この部分は、量子化レベルが比較的高く、その値は５０程度から１７０程度である。手の平の近傍には、光源１１の部分が斜線で表示されている。この部分も量子化レベルが高く、その最大値は１９０前後である。
【０１５６】
この演算結果から、ノイズ成分を除去し、撮像対象としての光源１１の輝度信号成分に基づいて演算された和ＳＵＭｍ,ｎを抽出するためには、量子化レベルが１８０を超えた画素Ｃｍ,ｎの輝度信号を抽出すればよいことが分かる。
【０１５７】
そこで、第１比較抽出部１３８１は、閾値ｔｈをｔｈ＝１８０に設定し、第３演算部１３７からフレームごとに入力される和ＳＵＭ（＝演算結果Ｃ）に対して、以下の第１比較抽出処理を行う。
【０１５８】
先ず、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎを閾値ｔｈと画素単位で比較する。
この比較では、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈを超えたか否かが、０または１の２値で判定される。
具体的には、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈ以上の場合には、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎに判定フラグＦ＝１を付加する。
一方、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈ以下の場合には、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎに判定フラグＦ＝０を付加する。
なお、閾値ｔｈは、ノイズ成分と撮像対象とを分離することが可能な値の範囲内で好適に設定される。
【０１５９】
次に、第１比較抽出部１３８１は、判定フラグＦ＝１が付加された和ＳＵＭｍ,ｎ、即ち、閾値ｔｈを超えた画素Ｃｍ,ｎの和ＳＵＭｍ,ｎを画素単位でフレームごとに抽出する。これにより、図２０の斜線部で表示された光源１１の部分が抽出される。
一方、判定フラグＦ＝０が付加された和ＳＵＭｍ,ｎに対しては、第１比較抽出部１３８１は、抽出を停止する。第１比較抽出部１３８１が、この和ＳＵＭｍ,ｎを除去してもよい。
そして、第１比較抽出部１３８１は、抽出した和ＳＵＭｍ,ｎを和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとして第２比較抽出部１３８２にフレーム同期で出力する。
【０１６０】
この第１比較抽出処理の結果を図２１および図２２に関連づけて説明する。
図２１および図２２は、本発明の第１実施形態に係る第１比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。
図２１において、縦軸は量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン当たり６４０個の画素を示す。
図２２には、ノイズ区間ＮＴにおける、ある１フレームＦＲＭでの抽出された和ＳＵＭが２次元で図示されている。
【０１６１】
図２１および図２２に図示するように、第１比較抽出部１３８１によって、ノイズ区間ＮＴでの手振りによって生じたノイズが除去され、光源１１の輝度信号成分に基づいて演算された和ＳＵＭが抽出されていることが分かる。
【０１６２】
［第２比較抽出部１３８２の詳細］
次に、第２比較抽出部１３８２について説明する。
上述したように、第１比較抽出部１３８１によって、動きのある動体物により生成されたノイズが除去される。
したがって、検知部１３９が、和ＳＵＭを基に撮像対象を検知することが可能となり、この撮像対象が写った撮像画像を生成することができる。
しかしながら、閾値ｔｈを超えたときの和ＳＵＭを抽出したとしても、図２１に図示するように、数レベル程度の低ノイズが若干残る場合がある。この場合、検知部１３９がこの低ノイズを撮像対象であると誤検知し、撮像画像に低ノイズが混入する恐れがある。
【０１６３】
そこで、第２比較抽出部１３８２は、このような低ノイズも除去し、より鮮明な撮像画像を得るため、第１比較抽出部１３８１から入力された和ＳＵＭ＊に対して、次の第２比較抽出処理を行う。
【０１６４】
先ず、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎが入力されたら、これを一旦、第１記憶部１３３に格納しておく。ソフトウェア的には、第２比較抽出部１３８２は、この和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを変数ＳＵＭ＊＊に置き換えた後、和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを第１記憶部１３３に格納する。
その後、第２比較抽出部１３８２は、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎが入力されたら、第１記憶部１３３に格納しておいたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを読み出す。
【０１６５】
そして、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎと、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとを画素単位で比較する。
【０１６６】
先の第１比較抽出処理において、和ＳＵＭ＊ｍ,ｎには判定フラグＦが付加されている。
そのため、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎに付加されている判定フラグＦｎと、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎに付加されている判定フラグＦｎ＋１とが一致するか否かを判定する。
換言すれば、判定フラグＦｎと判定フラグＦｎ＋１との論理和ＡＮＳ（＝Ｆｎ  ＡＮＤ  Ｆｎ＋１）が１であるか否かが判定される。
【０１６７】
両者が一致する場合（ＡＮＳ＝１）、第２比較抽出部１３８２は、判定フラグＦｎ＋１が付加された、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出する。
両者が不一致の場合（ＡＮＳ＝０）、第２比較抽出部１３８２は、判定フラグＦｎが付加されたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを除去する。
【０１６８】
この第２比較抽出処理の結果を図２１および図２３に関連づけて説明する。
図２３は、本発明の第１実施形態に係る第２比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。縦軸は量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン当たり６４０個の画素を示す。
【０１６９】
図２１の符号「ａ」および「ｂ」で示す同一画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルを例に挙げる。ここでは、説明の簡便化のため、いずれも閾値ｔｈ＝１８０を超えた共通の量子化レベルを持つものとする。
上述したように、第２比較抽出部１３８２は、連続する２つのフレームＦＲＭにおける同じ画素同士の量子化レベルが一致したものを抽出する。
【０１７０】
したがって、符号「ａ」で示すフレームＦＲＭにおける画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルと、符号「ｂ」で示すフレームＦＲＭにおける画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルとが比較される。
この場合、両者が一致するため、図２３に図示するように、符号「ａ」で示す画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルが除去され、符号「ｂ」で示す画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルが抽出される。
【０１７１】
他の画素の量子化レベルに対しても第２比較抽出処理を施すと、図２３に図示するように、閾値ｔｈを超えた画素の輝度信号が抽出され、低ノイズが除去されていることが分かる。
これは、同一画素であっても、低ノイズが、フレームＦＲＭごとに異なる量子化レベルを有することが多いためである。
【０１７２】
一般的な撮像装置や画像処理装置等では、上述したような不要な信号成分を除去するために、フレーム間差分法が広く使用されている。
しかしながら、検知システム１０において、第３演算部１３７の演算結果Ｃに一般的なフレーム間差分法を適用した場合、次のような不都合が生じる可能性が高い。
【０１７３】
図２４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果に、一般的なフレーム間差分を適用した場合の不都合について説明するための図である。
【０１７４】
図２４（Ａ）には、ｎ番目のフレームＦＲＭ（ｎ）における第３演算部１３７の演算結果が例示されている。図２４（Ｂ）には、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭ（ｎ＋１）における第３演算部１３７の演算結果が例示されている。
なお、図２４（Ａ）、（Ｂ）に示す各演算結果は、図１８（Ａ）〜（Ｃ）と同様の条件により得られたものである。
【０１７５】
一般的なフレーム間差分法では、例えば、２つのフレームＦＲＭ間に差分がない場合、差分のない画素の輝度信号を除去すれば、図２４（Ａ）、（Ｂ）に図示する不要なノイズ成分を除去することができる。
しかしながら、両フレームの差分が一致する画素では、図２４（Ｃ）に図示するように、不要なノイズ成分が残ってしまう。
【０１７６】
この原因としては、検知システム１０では、光源１１を点滅させるため、光源１１の点滅周波数に近い周期を持つ動体物に対しては、両フレームの差分が一致する画素が多くなる傾向が強くなるためである。
したがって、検知システム１０では、一般的なフレーム間差分法ではなく、上述した撮像対象抽出部１３８を用いたノイズの除去が行われる。
【０１７７】
［補正指示部１３１０の詳細］
以下、補正指示部１３１０の詳細について説明する。
図２５は、本発明の第１実施形態に係る補正指示部の詳細な構成例を示すブロック図である。
図２５に図示するように、補正指示部１３１０は、取得部１３１０１、および判定出力部１３１０２を有する。
なお、本発明の判定部および出力部は、判定出力部１３１０２に対応する。
【０１７８】
［取得部１３１０１の詳細］
先ず、取得部１３１０１について説明する。
図２６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る演算結果Ａおよび演算結果Ｂの具体例を各々示す図である。
縦軸は量子化レベルを示し、横軸は時間を示す。なお、図２６（Ａ）、（Ｂ）には、演算結果Ａおよび演算結果Ｂの各２乗値も併せて各々図示されている。
【０１７９】
図２５に図示するように、取得部１３１０１には、第１演算部１３４から演算結果Ａが入力され、第２演算部１３５から演算結果Ｂが入力される。
この演算結果Ａは、（８）式を用いて算出された時間平均ＳＡＣであり、図２６（Ａ）に図示するような値をとる。
この演算結果Ｂは、（９）式を用いて算出された時間平均ＳＢＤであり、図２６（Ｂ）に図示するような値をとる。
なお、演算結果Ａおよび演算結果Ｂは、図２（Ａ）、（Ｂ）に図示するものと同様の条件、例えば、光源１１の発光周波数を１５Ｈｚとし、撮像部１２のフィールド周波数を６０Ｈｚとした場合に得られた結果である。
【０１８０】
上記の条件下では、演算結果Ａの値は、−５０または５０程度の値をとり、およそ１３秒周期（≒ｆａｂ）で、その値が限りなく０に収束している。演算結果Ｂの値も、−５０または５０程度の値を各々とり、およそ１３秒周期（≒ｆａｂ）で、その値が限りなく０に収束している。
先に述べたように、第２演算部１３５が輝度信号Ｓ２に対して行う演算は、第１演算部１３４が輝度信号Ｓ２に対して行う演算よりも、およそ１／４周期遅延して行われるため、演算結果Ｂの値は、演算結果Ａの値が限りなく０に収束する時間（ギャップが発生した時間）から、およそ１／４周期（ｆａｂ／４）遅延して限りなく０に収束する。
無論、演算結果Ａの２乗値および演算結果Ｂの２乗値も、各々およそ１３秒周期で、その値が限りなく０に収束している。これらの各２乗値は、第３演算部１３７が和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出する際に使用される。
【０１８１】
図２７は、図２６（Ａ），（Ｂ）に図示する時間ｔ１および時間ｔ２付近の部分拡大図である。ただし、図２７には、演算結果Ａの絶対値が実線で図示され、演算結果Ｂの絶対値が破線で図示されている。
【０１８２】
図２７に図示するように、演算結果Ａの絶対値は、例えば、時間ｔ１ａにて低下し始め、時間ｔ１にて限りなく０に収束し、時間ｔ１ｂにて時間ｔ１ａでの値程度に復帰している。
一方、演算結果Ｂの絶対値は、例えば、時間ｔ１ｂにて低下し始め、時間ｔ２にて限りなく０に収束し、時間ｔ２ｂにて時間ｔ２ａでの値程度に復帰している。なお、時間ｔ１および時間ｔ２間は、周期ｆａｂ／４に相当する。
【０１８３】
このため、演算結果Ａの絶対値と演算結果Ｂの絶対値との差分ΔＡＢも、時間ｔ１ａから時間ｔ１にかけて増大した後、時間ｔ１ｂにて減少し、再び、時間ｔ２ａから時間ｔ２にかけて増大した後、時間ｔ２ｂにて減少する。
当然ながら、この差分ΔＡＢの変動に応じて、演算結果Ｃ（ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２）の値も変動する。その結果、差分ΔＡＢが大きくなる程、演算結果Ｃにて発生するギャップΔＧも増大し、これが検知部１３９における被写体ＯＢＪの誤検知を引き起こす。
この誤検知を防止するためには、差分ΔＡＢが発生したときに、上述した補正を演算結果Ａまたは演算結果Ｂに対して行えばよい。
【０１８４】
そこで、取得部１３１０１は、演算結果Ａの絶対値と演算結果Ｂの絶対値との差分ΔＡＢ、即ち、時間平均ＳＡＣの絶対値と時間平均ＳＢＤの絶対値との差分ΔＡＢを取得する。
そして、取得部１３１０１は、差分ΔＡＢを取得信号Ｓａとして判定出力部１３１０２に出力する。
【０１８５】
［判定出力部１３１０２の詳細］
ギャップΔＧの発生を防ぐには、上述した補正を行えばよいが、現実的には、被写体ＯＢＪが無い限り、差分ΔＡＢが０になることは極めて稀であり、差分ΔＡＢが非常に小さければ、被写体ＯＢＪが誤検知される可能性も低い。
したがって、差分ΔＡＢが、被写体ＯＢＪの誤検知を引き起こす許容値αを越えた場合に、上述した補正を行えば、実質的には十分である。
【０１８６】
そこで、判定出力部１３１０２は、取得部１３１０１から入力された差分ΔＡＢを第２記憶部１３１１に格納された補正データの許容量αと比較し、差分ΔＡＢが許容量αを越えたか否かを判定する。
換言すれば、差分ΔＡＢは、演算結果Ａまたは演算結果Ｂの絶対値の低下量を反映したものであるため、この低下量が許容量αを越えたか否かの判定を行うものと捉えることもできる。
そして、判定出力部１３１０２は、差分ΔＡＢが許容量αを越えた場合に、補正を指示する補正指示信号Ｓ４を第３演算部１３７に出力する。
【０１８７】
許容量αは、被写体ＯＢＪの誤検知を引き起こす値、例えば、演算結果Ａおよび演算結果Ｂの１５％程度に設定すればよい。本実施形態では、許容量αは、例えば、量子化レベル３０に設定されている。この設定は、検知システム１０の出荷段階で行ってもよいし、ユーザが設定できるようにしてもよい。
【０１８８】
図２７に図示する演算結果Ａおよび演算結果Ｂの例では、時間ｔ１および時間ｔ２の近傍において、差分ΔＡＢが許容量α（＝３０）を越えている（ΔＡＢ＞α）。以下、この差分ΔＡＢが許容量αを越える範囲の時間を「補正範囲」という。
判定出力部１３１０２は、補正範囲において、補正指示信号Ｓ４を第３演算部１３７に出力する。そして、第３演算部１３７は、補正範囲において、補正を行う。
【０１８９】
図２７に図示するように、時間ｔ１ａ〜時間ｔ１ｂでは、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも小さいので、この時間において、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値程度となるように補正すればよい。
時間ｔ２ａ〜時間ｔ２ｂでは、演算結果Ｂの絶対値が演算結果Ａの絶対値よりも小さいので、この時間において、演算結果Ｂの絶対値が演算結果Ａの絶対値程度となるように補正すればよい。
【０１９０】
そこで、第３演算部１３７は、補正指示信号Ｓ４を受信した場合には、和ＳＵＭを算出する前に、演算結果Ａの絶対値と演算結果Ｂの絶対値とを比較する。
【０１９１】
演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも小さい場合には（｜Ａ｜＜｜Ｂ｜）、第３演算部１３７は、演算結果Ａを使用せず、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出する代わりに、和ＳＵＭ＝Ｂ２＋Ｂ２（＝ＳＢＤ２＋ＳＢＤ２）を算出する。
即ち、絶対値の低下量が大きい演算結果Ａを、絶対値の低下量が小さい他方の演算結果Ｂに置換することで、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値程度に補正される。
【０１９２】
一方、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも大きい場合には（｜Ａ｜＞｜Ｂ｜）、第３演算部１３７は、演算結果Ｂを使用せず、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出する代わりに、和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ａ２（＝ＳＡＣ２＋ＳＡＣ２）を算出する。
即ち、絶対値の低下量が大きい演算結果Ｂを、絶対値の低下量が小さい他方の演算結果Ａに置換することで、演算結果Ｂの絶対値が演算結果Ａの絶対値程度に補正される。
【０１９３】
このような補正を行った場合の和ＳＵＭと、補正を行わなかった場合の和ＳＵＭとを対比させて、補正の効果を述べる。
【０１９４】
図２８は、本発明の第１実施形態に係る補正の効果を説明するための図である。縦軸は量子化レベルを示し、横軸は時間を示す。
【０１９５】
ただし、図２６（Ａ）、（Ｂ）に図示する演算結果Ａおよび演算結果Ｂを用いて和ＳＵＭ＝Ａ２＋Ｂ２を算出したものとする。
演算結果Ａおよび演算結果Ｂに対して補正を行わなかった場合には、図２８の破線で図示するように、ギャップΔＧが生じている。
これは、上述したように、例えば、Ａが限りなく０に近い場合には、和ＳＵＭがＳＵＭ≒０２＋Ｂ２＝Ｂ２として算出されるためである。
【０１９６】
これに対し、上述の補正を行った場合には、図２８の実線に図示するように、ギャップΔＧが抑制されている。
その結果、安定した輝度信号を得ることできるため、撮像対象抽出部１３８にて演算結果Ｃのノイズが適切に除去され、検知部１３９における被写体ＯＢＪの誤検知を防止することが可能となる。
【０１９７】
［検知システム１０の動作例］
次に、検知システム１０の動作例について説明する。
図２９および図３０は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートである。
【０１９８】
図２９に図示するように、光源１１の輝度を撮像部１２のフィールド周期の４ｎ（ｎ＝１，２，…）倍周期で変化させる（ＳＴ１）。
そして、撮像部１２は、光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを撮像する（ＳＴ２）。
【０１９９】
その後、輝度信号抽出部１３１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号を抽出する（ＳＴ３）。そして、輝度信号抽出部１３１は、この抽出した輝度信号Ｙを調節部１３２に出力する。
【０２００】
調節部１３２は、輝度信号抽出部１３１から入力された輝度信号Ｙの信号レベルを調節する（ＳＴ４）。
このとき、調節部１３２は、第１記憶部１３３に格納されている変換値テーブル１３３１を参照し、モードに応じて、輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる（Ｙ＊ｍ,ｎ＝Ｙｍ,ｎ×Ｌｕ）。そして、調節部１３２は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを輝度信号Ｓ２として第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
【０２０１】
ＦＩＦＯ１３６ａ、１３６ｂをクリアした後（ＳＴ５）、第１演算部１３４は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを基に、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを画素単位で算出する（ＳＴ６）。これと共に、第２演算部１３５は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを基に輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを画素単位で算出する（ＳＴ６）。
そして、第１演算部１３４は、時間平均ＳＡＣを演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３６ａと、補正指示部１３１０とに出力する（ＳＴ７）。第２演算部１３５は、時間平均ＳＢＤを演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３６ｂと、補正指示部１３１０とに出力する（ＳＴ７）。
【０２０２】
そして、取得部１３１０１は、時間平均ＳＡＣの絶対値と時間平均ＳＢＤの絶対値との差分ΔＡＢを取得する（ＳＴ８）。そして、取得部１３１０１は、差分ΔＡＢを取得信号Ｓａとして判定出力部１３１０２に出力する。
【０２０３】
次に、判定出力部１３１０２は、取得部１３１０１から入力された差分ΔＡＢを第２記憶部１３１１に格納された補正データの許容量αと比較し、差分ΔＡＢが許容量αを越えたか否かを判定する（ＳＴ９）。
【０２０４】
ステップＳＴ９において、差分ΔＡＢが許容量αを越えていない場合には（ＮＯ）、判定出力部１３１０２は、補正指示信号Ｓ４を第３演算部１３７に出力しない。
したがって、第３演算部１３７は、ＦＩＦＯ１３６ａから演算結果Ａが入力され、ＦＩＦＯ１３６ｂから演算結果Ｂが入力されると、演算結果Ａの２乗と演算結果Ｂの２乗との和ＳＵＭ（Ｃ＝Ａ２＋Ｂ２＝ＳＡＣ２+ＳＢＤ２）を画素単位で算出する（ＳＴ１０）。そして、第３演算部１３７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして撮像対象抽出部１３８の第１比較抽出部１３８１に出力する。
【０２０５】
一方、ステップＳＴ９において、差分ΔＡＢが許容量αを越えた場合には（ＹＥＳ）、判定出力部１３１０２は、補正を指示する補正指示信号Ｓ４を第３演算部１３７に出力する。
【０２０６】
続いて、第３演算部１３７は、補正指示信号Ｓ４を受信すると、和ＳＵＭを算出する前に、演算結果Ａ（＝ＳＡＣ）の絶対値と演算結果Ｂ（＝ＳＢＤ）の絶対値とを比較する（ＳＴ１１）。
【０２０７】
ステップＳＴ１１において、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも小さい場合には（ＹＥＳ）、第３演算部１３７は、和ＳＵＭ（＝Ａ２＋Ｂ２）を算出する代わりに、和ＳＵＭ（＝Ｂ２＋Ｂ２＝ＳＢＤ２＋ＳＢＤ２）を算出する（ＳＴ１２）。
【０２０８】
一方、ステップＳＴ１１において、演算結果Ａの絶対値が演算結果Ｂの絶対値よりも大きい場合には（ＮＯ）、第３演算部１３７は、和ＳＵＭ（Ｃ＝Ａ２＋Ｂ２）を算出する代わりに、和ＳＵＭ（Ｃ＝Ａ２＋Ａ２＝ＳＡＣ２＋ＳＡＣ２）を算出する（ＳＴ１３）。
【０２０９】
第３演算部１３７は、和ＳＵＭを算出した後、これを演算結果Ｃとして撮像対象抽出部１３８の第１比較抽出部１３８１に出力する。
【０２１０】
第１比較抽出部１３８１は、閾値ｔｈをｔｈ＝１８０に設定し、和ＳＵＭｍ,ｎを閾値ｔｈと画素単位で比較する（ＳＴ１４）。
【０２１１】
図３０に図示するように、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈ以上の場合には（ＳＴ１５のＹＥＳ）、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎに判定フラグＦ＝１を付加する。
一方、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈ以下の場合には（ＳＴ１５のＮＯ）、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎに判定フラグＦ＝０を付加する。
【０２１２】
その後、第１比較抽出部１３８１は、判定フラグＦ＝１が付加された和ＳＵＭｍ,ｎ、即ち、閾値ｔｈを超えた画素Ｃｍ,ｎの和ＳＵＭｍ,ｎを画素単位でフレームごとに抽出する（ＳＴ１６）。
そして、第１比較抽出部１３８１は、抽出した和ＳＵＭｍ,ｎを和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとして第２比較抽出部１３８２にフレーム同期で出力する。
【０２１３】
一方、判定フラグＦ＝０が付加された和ＳＵＭｍ,ｎに対しては、第１比較抽出部１３８１は、抽出を停止する（ＳＴ１７）。
【０２１４】
次に、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎが入力されたら、これを一旦、第１記憶部１３３に格納しておく（ＳＴ１８）。
その後、第２比較抽出部１３８２は、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎが入力されたら、第１記憶部１３３に記憶しておいたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを読み出す。
【０２１５】
そして、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎと、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとを画素単位で比較する（ＳＴ１９）。
【０２１６】
両者が一致する場合（ＳＴ２０のＹＥＳ、ＡＮＳ＝１）、第２比較抽出部１３８２は、判定フラグＦｎ＋１が付加された、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出する（ＳＴ２１）。
一方、両者が不一致の場合（ＳＴ２０のＮＯ、ＡＮＳ＝０）、第２比較抽出部１３８２は、判定フラグＦｎが付加されたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを除去する（ＳＴ２２）。
【０２１７】
最後に、検知部１３９は、撮像対象抽出部１３８の第２比較抽出部１３８２から抽出結果Ｓ３が入力されると、これに基づき、撮像対象の状態を検知する（ＳＴ２３）。
検知部１３９の検知結果は、不図示の画像処理装置等に入力され、検知された撮像対象が写った撮像画像が生成される。
【０２１８】
なお、ステップＳＴ８において、差分ΔＡＢを算出する際に、時間平均ＳＡＣの２乗（ＳＡＣ２）と時間平均ＳＢＤの２乗（ＳＢＤ２）との差分ΔＡＢを取得し、ステップＳＴ１１にて、ＳＡＣ２とＳＢＤ２とを比較してもよい。
【０２１９】
ステップＳＴ２１において、判定フラグＦｎ＋１が付加された（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出する代わりに、判定フラグＦｎが付加されたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出してもよい。
本実施形態では、判定フラグＦを使用したため、論理和ＡＮＳによる判定が行われるが、ステップＳＴ１５において、論理和ＡＮＳではなく、差分を用いた判定を行うこともできる。
具体的には、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊（ｍｎ）と、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとの差分ΔＳＵＭ（＝｛和ＳＵＭ＊ｍ,ｎ＠ｎフレーム｝−｛和ＳＵＭ＊ｍ,ｎ＠（ｎ＋１）フレーム｝）を算出し、ΔＳＵＭ＝０のときの和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出してもよい。
【０２２０】
上述の撮像部１２は、フィールド蓄積でインターレース走査を行うが、これの代わりに、フレーム蓄積でインターレース走査、または、フレーム蓄積でノンインターレース走査を行ってもよい。
フレーム蓄積でインターレース走査を行う場合、光源１１の輝度をフレーム周期の４ｎ倍で変化させると共に、信号処理部１３がフィールド単位で２ｎフィールドごとに撮像信号Ｓ１に上述した信号処理を施す。
フレーム蓄積でノンインターレース走査を行う場合、光源１１の輝度をフレーム周期の４ｎ倍で変化させると共に、信号処理部１３がフレーム単位でｎフィールドごとに撮像信号Ｓ１に上述した信号処理を施す。
【０２２１】
以上、第１実施形態によれば、光源の点滅周波数と撮像装置の走査周波数とが非同期であっても、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる。
【０２２２】
（第２実施形態）
第１実施形態で説明した検知システム１０は、光源１１の点滅周波数と撮像部１２の走査周波数が非同期であっても、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができるため、例えば、煙感知器に応用することができる。
第２実施形態では、検知システム１０を用いた煙感知器について説明する。
【０２２３】
［煙感知器２の構成例］
図３１は、本発明の第２実施形態に係る煙感知器の構成例を示す概略模式図である。図３１には、煙感知器２の主要部のみが図示されている。
【０２２４】
図３１に図示するように、煙感知器２は、撮像装置１および光源１１を有する。この撮像装置１は、図１に図示する撮像部１２と信号処理部１３を有する。
このように、煙感知器２には、検知システム１０が搭載されている。
【０２２５】
煙感知器２の筐体は、撮像装置１および光源１１の周辺部において、例えば、略円柱状に形成されている。ただし、図３１には、撮像装置１および光源１１の周辺部のみが図示されている。
その筐体には、光源１１が放射する光を筐体外部に漏らさず、火災で発生した煙を筐体内部の空間ＳＰに流入させるための孔部が好適に設けられている。煙感知器２は、この空間ＳＰに流入した煙を感知し、煙を感知した旨の感知信号を出力する。この感知信号は、例えば、警報音を発音する発音部（不図示）に入力される。
【０２２６】
撮像装置１は、光源１１を撮像（撮影）することができるように、煙感知器２の側面部３ａに設置されている。火災の発生時には、これによって発生した煙が空間ＳＰに流入するため、煙によって光の透過率が平常時のものよりも低下する。なお、平常時とは、空間ＳＰに煙が存在しない状態を指す。
したがって、火災の発生時には、光源１１の放射光が平常時のものよりも暗く撮像される。換言すれば、火災の発生時には、輝度が平常時のものよりも低下する。
【０２２７】
そこで、撮像装置１は、透過率の変動を輝度信号レベルの変動として捉え、これを検出する。
信号処理部１３は、撮像部１２が出力した撮像信号Ｓ１を基に輝度信号Ｙ（図１参照）を抽出し、この輝度信号レベルを監視する。信号処理部１３は、この輝度信号レベルの変動を検出した場合、火災等によって発生した煙が空間ＳＰに存在するものと判断し、感知信号Ｓ５を出力する。
【０２２８】
上述した、輝度信号レベルの変動の検出に当っては、検知部１３９（図１参照）が以下に述べる処理を行う。
具体的には、検知部１３９は、撮像対象抽出部１３８から抽出結果Ｓ３が入力されると、（ｎ−１）番目のフレームでの抽出結果Ｓ３の値Ｖ１と、ｎ番目のフレームでの抽出結果Ｓ３の値Ｖ２とを比較する。
【０２２９】
値Ｖ２が値Ｖ１から低下した場合、即ち、ｎ番目のフレームにおける和ＳＵＭが（ｎ−１）番目のフレームにおける和ＳＵＭよりも小さい場合、検知部１３９は、輝度信号レベルに変動が生じたものと判定する。
この場合、検知部１３９は、煙を感知した旨の感知信号Ｓ５を外部に出力する。感知信号Ｓ５は、例えば、煙感知器２外部の表示装置に出力される。
【０２３０】
光源１１は、撮像装置１の撮像範囲ＡＲＥ内に入るように、撮像装置１が設置された側面部３ａに対向した、側面部３ｂに設置されている。
光源１１には、例えば、近赤外線（９４５ｎｍ程度）を放射する近赤外ＬＥＤを使用することができる。
【０２３１】
上述したように、煙感知器２が輝度信号レベルの変動を検出すればよいため、光源１１は、光源として常時点灯していればよい。
しかしながら、火災発生の初期には、空間ＳＰの煙の濃度が低く、光の透過率の変動が小さい場合がある。この場合、輝度信号レベルの変動も小さく、この変動を検出できない恐れがある。
【０２３２】
本実施形態では、煙感知器２に検知システム１０を採用しているため、光の透過率の変動が小さくても、輝度信号レベルの変動を検出することができる。
詳細には、信号処理部１３は、撮像部１２が出力した撮像信号Ｓ１に、本実施形態の特徴である信号処理を施すため、外乱光によるノイズ等が除去され、輝度の変動が僅かであっても、この変動を捉えることができる。
【０２３３】
［煙感知器２の動作例］
次に、煙感知器２の動作例を図３２に関連づけて説明する。
図３２は、本発明の第２実施形態に係る煙感知器の動作例を示すフローチャートである。
【０２３４】
図３２に図示するように、光源１１を発光周期Ｔ３がフィールド周期の４ｎ倍となるように点滅させる（ＳＴ１ａ）。
次に、撮像部１２は、光源１１を撮像し、撮像画像データを撮像信号Ｓ１として信号処理部１３に出力する（ＳＴ２ａ）。
【０２３５】
その後、信号処理部１３は、図２９および図３０に図示する、ステップＳＴ３〜ＳＴ２３の処理を実行し、輝度信号レベルの変動、即ち、光源１１の状態を検知する（ＳＴ３ａ）。
【０２３６】
輝度信号レベルに変動が生じた場合（ＳＴ４ａのＹＥＳ）、検知部１３９は、煙を感知した旨の感知信号Ｓ５を出力する（ＳＴ５ａ）。これにより、一連の処理が終了する。
一方、輝度信号レベルに変動が生じていない場合（ＳＴ４ａのＮＯ）、ステップＳＴ２ａの処理が再開される。
【０２３７】
ところで、撮像装置１は、光源１１を撮像する。このため、光源１１の様子を撮像画像あるいは動画像として外部の表示機器等に出力することができる。
火災が発生した場合、煙感知器２が、感知信号Ｓ５を出力すると共に、光源１１の様子を撮像画像あるいは動画像としてこの表示機器に出力するようにしてもよい。
これにより、筐体内部の空間ＳＰの様子を安全な場所で視覚的に確認することができ、誤報を防止することもできる。
【０２３８】
以上、第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
煙感知器２では、撮像装置１が光源１１を撮像すればよいため、外乱光の影響を受けにくく、僅かな輝度の変動を検出することができる。このため、火災の発生を精度よく、かつ、素早く感知することができる。
【０２３９】
一般の光電式分離型煙感知器では、光を放射する発光部と、発光部に対向して設置され、この光を受光する受光部によって構成されているため、光軸合せが必要不可欠である。
これに対し、第１実施形態の煙感知器２では、撮像装置１を用いて光源１１を撮像し、輝度信号レベルの変動を検出するため、撮像装置１の撮像範囲ＡＲＥに光源１１が入っていればよく、光軸合せが不要である。
【０２４０】
更に、（１０）式に示すように、和ＳＵＭは光の位相差θに依存しないため、撮像部１２が受光した光の周波数ｆ１に、ｆ１＝（２ｎ−１）ｆ２となる周波数成分さえ含まれていれば、輝度を検出することができる。したがって、撮像装置１側の走査のタイミングと光源１１側の発光のタイミングとを同期させる必要がないという利点がある。
【符号の説明】
【０２４１】
１…撮像装置、１０…検知システム、１１…光源、１２…撮像部、１３…信号処理部、１２１…ＣＣＤ、１３１…輝度信号抽出部、１３２…調節部、１３３…第１記憶部、１３４…第１演算部、１３５…第２演算部、１３６ａ、１３６ｂ…ＦＩＦＯ、１３７…第３演算部、１３８…撮像対象抽出部、１３９…検知部、１２１１…フォトダイオード、１２１２…垂直転送ＣＣＤ、１２１３…水平転送ＣＣＤ、１２１４…増幅器、１３１０…補正指示部、１３１１…第２記憶部、１３３１…変換値テーブル、１３８１…第１比較抽出部、１３８２…第２比較抽出部、１３１０１…取得部、１３１０２…判定出力部、２…煙感知器、３ａ…側面部、３ｂ…側面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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