(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子からの出力信号がピークレベルにある画素の面積を検出して明るさを検知し、
照明の周波数を、撮像領域の全体の明暗の周期、又は撮像領域で撮影された画像の横縞の本数により検知し、
前記検知された明るさ、及び前記検知された照明の周波数に応じて、撮像素子のフレームレートを変更し、２Ａ／ｎ（Ａは照明の周波数、ｎは１、２、３・・・）を満たし、光電変換された電荷を捨てずに光量調整できるフレームレートを、駆動パルスを作成するタイミング発生部へ指示し、
前記フレームレートの上限は、駆動周波数とされ、
前記フレームレートの上限においても明るさが飽和する場合には、電子シャッタを併用
して光量調整する
固体撮像素子の駆動方法。
【請求項２】
撮像素子からの出力信号がピークレベルにある画素の面積を検出して明るさを検知し、
照明の周波数を、撮像領域の全体の明暗の周期、又は撮像領域で撮影された画像の横縞の本数により検知し、
前記検知された明るさ、及び前記検知された照明の周波数に応じて、撮像素子のフレームレートを変更し、２Ａ／ｎ（Ａは照明の周波数、ｎは１、２、３・・・）を満たし、光電変換された電荷を捨てずに光量調整できるフレームレートを、駆動パルスを作成するタイミング発生部へ指示し、前記フレームレートの上限は、駆動周波数とされ、前記フレームレートの上限においても明るさが飽和する場合には、電子シャッタを併用して光量調整する機能を有する
カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子の駆動方法、及びこの駆動機能を備えたカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子を備えたカメラを用いて、蛍光灯照明下で動画を撮像すると、フリッカーが発生することが知られている。
即ち、蛍光灯の周波数は場所によって異なっており、例えば日本国内では東地域が５０Ｈｚ、西地域が６０Ｈｚである。一方、従来のＴＶシステムでは、ＮＴＳＣ方式が６０フィールド／ｓ、３０フレーム／ｓ、ＰＡＬ方式が５０フィールド／ｓ、２５フレーム／ｓとフレームレートが固定されている。  従って、蛍光灯照明下では、２Ａ／ｎ（Ａは蛍光灯の周波数、ｎは１、２、３、４、・・）以外のフィールドレートで動画を撮像すると、フリッカーが発生する。
従来は、このようなフリッカーを軽減するために、２Ａ／ｎの電子シャッタを切って電荷を捨てる事により電荷蓄積時間をフリッカーに合わせていた。
【０００３】
また、従来、光学絞りを備えない撮像カメラでは、明るい場所で撮影するときに速い電子シャッタを切り電荷を捨てる事により、固体撮像素子のダイナミックレンジに入るように光量の調整を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来、固体撮像素子を備えたカメラにおけるフリッカー対策、光量調整では、いずれの場合も、フレームレートを固定した状態で電荷を捨てる事により撮像条件を照明に合わせるようにしていた。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑み、光電変換された電荷を捨てることなく有効活用を可能にして、照明下でのフリッカー対策、撮影場所での明るさの調整を可能にした固体撮像素子の駆動方法、及びこの駆動機能を備えたカメラを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体撮像素子の駆動方法は、撮像素子からの出力信号がピークレベルにある画素の面積を検出して明るさを検知し、照明の周波数を、撮像領域の全体の明暗の周期、又は撮像領域で撮影された画像の横縞の本数により検知し、検知された明るさ、及び前記検知された照明の周波数に応じて、撮像素子のフレームレートを変更し、２Ａ／ｎ（Ａは照明の周波数、ｎは１、２、３・・・）を満たし、光電変換された電荷を捨てずに光量調整できるフレームレートを、駆動パルスを作成するタイミング発生部へ指示し、フレームレートの上限は、駆動周波数とされ、フレームレートの上限においても明るさが飽和する場合には、電子シャッタを併用して光量調整する。
【０００７】
本発明では、照明の周波数に応じて撮像素子のフレームレートを変更するので、光電変換された電荷を捨てずにフリッカーの除去、もしくは軽減が可能になる。
本発明では、屋外の明るさ、或いは室内での照明の明るさに応じて、撮像素子のフレームレートを変更するので、光電変換された電荷を捨てずに光量調整が可能になる。撮像可能な照明条件が拡大する。
本発明では、撮影場所の明るさに応じて、撮像素子のフレームレートの変更と電子シャッタとを組み合わせるときは、さらに撮像可能な照明条件が拡大する。
【０００８】
本発明に係るカメラは、撮像素子からの出力信号がピークレベルにある画素の面積を検出して明るさを検知し、照明の周波数を、撮像領域の全体の明暗の周期、又は撮像領域で撮影された画像の横縞の本数により検知し、検知された明るさ、及び前記検知された照明の周波数に応じて、撮像素子のフレームレートを変更し、２Ａ／ｎ（Ａは照明の周波数、ｎは１、２、３・・・）を満たし、光電変換された電荷を捨てずに光量調整できるフレームレートを、駆動パルスを作成するタイミング発生部へ指示し、前記フレームレートの上限は、駆動周波数とされ、前記フレームレートの上限においても明るさが飽和する場合には、電子シャッタを併用して光量調整する機能を有する。
【０００９】
本発明のカメラでは、照明の周波数に応じて固体撮像素子のフレームレートを変更する機能を有するので、光電変換された電荷を捨てずにフリッカーの除去された、もしくは軽減された動画の撮像が可能になる。
本発明のカメラでは、屋外の明るさ、或いは室内の照明の明るさに応じて、固体撮像素子のフレームレートを変更する機能を有するので、光電変換された電荷を捨てずに明るい状態から暗い状態までの広範な照明条件下での撮像が可能になる。
本発明のカメラでは、明るさに応じて固体撮像素子のフレームレートを変更する機能と、電子シャッタ機能とを有するので、さらに広範な照明条件下で光量調整された撮像が可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の固体撮像素子の駆動方法及びカメラの実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の駆動方法を用いたカメラの一実施の形態を示す。同図はカメラの全体の構成を示す。
本実施の形態に係るカメラ１は、例えばＣＣＤ撮像素子、ＣＭＯＳ型撮像素子等の固体撮像素子２と、この固体撮像素子２を駆動するための駆動パルスを作成するタイミング発生部３と、撮影場所での照明の条件〔例えば、蛍光灯の周波数、照明の光強度（明るさ）等〕、或いは屋外での明るさ等を判定する照明条件／明るさ条件判定部４と、カメラシステム信号処理部５とを備えて構成される。
【００１２】
このカメラ１では、固体撮像素子２がタイミング発生部３からの駆動パルスで駆動し、その出力端子ｔOUT より画像に応じた出力信号が出力され、この出力信号が照明条件／明るさ条件判定部４へ入力される。照明条件／明るさ条件判定部４では、この出力信号に基いて撮影場所の照明状態、或いは屋外、室内の明るさを検知し、それに応じた固体撮像素子２のフレームレートをタイミング発生部３へ指示する。
例えば、フリッカーの原因となる照明の周波数を検知し、フリッカーを抑制する条件である２Ａ／ｎ（Ａは蛍光灯の周波数、ｎは１、２、３・・・）を満たすフレームレートをタイミング発生部３へ指示する。照明の周波数の検知は、ＣＣＤ撮像素子の場合、撮像領域の全体の明暗の周期から検知でき、ＣＭＯＳの場合、明るさが横縞になるのでその本数で検知できる。
また、明るさを検知し、電荷を捨てずに光量調整できるフレームレートをタイミング発生部３へ指示する。明るさの検知は、固体撮像素子２からの出力信号がピークレベルにある画素の面積を検出して明るさを検知する。
この照明条件、或いは明るさ条件に応じた照明条件／明るさ条件判定部４からのフレームレートの変更指示は、カメラシステム信号処理部５へも送られる。
【００１３】
フレームレートの変更を指示されたタイミング発生部３では、指示されたフレームレートに応じた駆動パルスを作成し、この駆動パルスを固体撮像素子へ送る。固体撮像素子では、この駆動パルスにより指示されたフレームレートで駆動される。固体撮像素子２からの出力信号は、カメラシステム信号処理部５にも送られ、映像信号に変換される。カメラシステム信号処理部５へは、上述したように照明条件／明るさ条件判定部４よりのフレームレートの指示が送られ映像信号にフレームレートの情報も加えられる。このようにして、照明下、或いは屋内外での動画等の撮像が良好に行える。  カメラシステム信号処理部５から出力された映像信号は、所要の表示装置、或いは録画装置に供給される。
【００１４】
本実施の形態によれば、例えば蛍光灯照明下で撮像するとき、固体撮像素子２からの出力信号により、照明条件／明るさ条件判定部４で照明状態を検知し、例えばフリッカーの原因になる照明の周波数を検知したならば、照明条件／明るさ条件判定部４からフリッカーを抑制できるフレームレートに変更するようにタイミング発生部３へ指示し、タイミング発生部３から変更指示されたフレームレートとなる駆動パルスを固体撮像素子２へ供給することにより、固体撮像素子２からはフリッカーの除去された、又は軽減された出力信号が得られる。
また、照明条件／明るさ条件判定部４で被写体が明るい状態であるか、暗い状態であるかを検知したならば、照明条件／明るさ条件判定部４からその光量に応じたフレームレートに変更するようにタイミング発生部３へ指示し、例えば明る過ぎる場合にはフレームレートを上げる指示を、暗ければフレームレートを下げる指示を発し、タイミング発生部３から変更指示されたフレームレートの駆動パルスを固体撮像素子２へ供給することにより、固体撮像素子からは適切な明るさに調整された出力信号が得られる。
【００１５】
従って、本実施の形態に係るカメラ１によれば、電子シャッタを用いずに固体撮像素子のフレームレートを照明条件に合わせる事により、フリッカーの除去された、或いは軽減された動画を撮像することができる。また、明るさ、暗さに応じて固体撮像素子のフレームレートを変更する事により、撮像素子のダイナミックレンジを生かした撮像条件を設定することができる。これによって、撮像可能な明るさ条件（屋外の明るさ条件、及び室内の照明条件を含む）を広げることができる。いわゆるダイナミックレンジの拡大が図れる。
【００１６】
本実施の形態では、フリッカー対策、光量調整において、光電変換された電荷を捨てずに有効に活用することができる。このため、フリッカー対策においては、電子シャッタによる場合に比べて感度の向上が図れる。光量調整においては、取り込める情報量が大きく、明るいときのフレームレートを上げることができる。
【００１７】
なお、フレームレートの上限は、カメラ及び表示装置、録画装置での駆動周波数の低い方で決まる。
フレームレートの上限でも明るさが飽和する条件下（屋外、室内の照明下等を含む）では、電子シャッタの機能も併せて使用して光量調整するを可とする。これによって、さらに撮像可能な明るさ条件（屋外の明るさ条件、及び室内の照明条件を含む）を広げることができる。
【００１８】
現在、パーソナルコンピュータ用のモニタ等では、任意のフレームレートが選べる動画表示手段を備えたものが一般的に存在する。本実施の形態に係る固体撮像素子の駆動方法、或いはカメラは、このような任意のフレームレートが選べる動画手段を備えた表示装置を使用する場合に適用して好適である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係る固体撮像素子の駆動方法によれば、光電変換された電荷を捨てることなく照明によるフリッカーの発生を抑制する（フリッカーを除去する、或いは軽減する）ことができる。
また、明るさに応じてフレームレートを変更することにより光量調整できるので、撮像可能な明るさ条件を広げることができる。即ち、明るい状態から暗い状態までの広い範囲で撮像を可能にする。電子シャッタ機能を併せて使用するときは、さらに撮像可能な明るさ条件を広げることができる。
【００２０】
本発明に係るカメラによれば、電子シャッタ機能を使用することなく、フリッカーの抑制された動画を撮像することができる。
また、明るさに応じてフレームレートを変更するので、光電変換された電荷をすてることなく広範な明るさ条件下での撮像が可能になる。電子シャッタ機能を併せて使用するときは、さらに広範な明るさ条件下での撮像が可能になる。
【００２１】
本発明によれば、光電変換された電荷を捨てずにフレームレートの変更で、フリッカー対策、光量調整を可能にするので、フリッカー対策では感度の向上を図ることができ、光量調整では取り込める情報量が大きく、明るいときのフレームレートを上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカメラの実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１・・・カメラ、２・・・固体撮像素子、３・・・タイミング発生部、４・・・照明条件／明るさ条件判定部、５・・・カメラシステム信号処理部。
【図１】
0004608766.tif 000002