(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両等移動する被写体の接近を検知し、その被写体に可視光を間欠的に照射して複数枚の静止画像を連続して駒撮りする電子シャッタ機能付き固体撮像装置において、１フレームの映像読み出し周期の長い多画素数の固体撮像素子を用いるとともに、その１フレームの映像読み出し周期内に電子シャッタと同期した１回を含めて複数回発光させる発光制御装置を備える照明装置を設けてなることを特徴とする間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置。
【請求項２】
前記照明装置が、複数の白色発光ダイオードで構成され、かつ、１フレームの映像読み出し周期内に、電子シャッタと同期した１回を含めて複数回発光させる発光制御装置を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置。
【請求項３】
前記発光制御装置が
水平同期信号を基準にして、１フレームの映像を読み出す周期を定める垂直同期信号、及び撮像素子の電荷蓄積時間を定める電子シャッタ制御信号を出力するアドレスカウンタと、
前記固体撮像装置で１フレームの映像読み出し期間中に発光させる回数を任意に設定する発光ピッチ設定回路と、
前記電子シャッタ付き固体撮像装置の電子シャッタ制御信号に対応した露光時間を記憶保持するとともに、前記電子シャッタ制御信号と同期した発光信号を加算器に出力するラッチ回路と、
前記電子シャッタ制御信号と同期した発光信号以外の複数のダミー発光信号を発生するダミー発光回路と、
前記ラッチ回路から出力される電子シャッタ制御信号に同期した発光信号と、ダミー発光回路から出力されるダミー発光信号とを加算して照明装置に加える加算器と、
を備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等移動体の監視などに使用する電子シャッタ機能付き固体撮像装置の高画質化と、被写体となる人間に明暗のちらつき（フリッカー）を感じさせない間欠照明装置との組合せによる間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置の提供に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路や有料道路の路上や料金所等における交通監視装置、あるいは車両番号読み取り装置などとして、撮像位置に車両等の被写体が接近したことを検知してストロボなどで不連続な可視光を照射し、その照射周期に同期して固体撮像素子に電荷を蓄積して読み出し静止画像を連続して得る電子シャッタ機能付き固体撮像装置が使用されている。この電子シャッタ機能付き固体撮像装置を用いて、高速移動する車両等をぶれのない鮮明な静止画像として記録し、また記録画像を拡大表示して運転者や車両番号を確認するためには、電子シャッタの高速化と画素の多い固体撮像素子による高画質化が必要であり、その実現の要望も強い。
【０００３】
固体撮像装置の電子シャッタを高速にすればするほど固体撮像素子の電荷蓄積時間が短くなり、固体撮像装置の感度が低下し、より強い照明が必要となる。また、電子シャッタに合わせて照射する強い不連続な照明光は、その照射間隔によっては運転者等被写体となった人の目に明暗のちらつき（フリッカー）を感じさせ、運転に支障を与える恐れが出てくる。ただし従来のテレビレートの固体撮像装置では、映像読み出し１フレームの垂直走査周期が１／６０秒又は１／５０秒であるので、照明装置は１フレームに１回の電子シャッタに同期して毎秒６０回又は５０回間欠的に発光され、この周期の不連続光では被写体となる運転者等にフリッカーを感じさせることはない。
【０００４】
しかし、前記電子シャッタ付き固体撮像装置の高画質化の要望に応えるために、最近のスチルビデオカメラに使用されている高感度、多画素数の固体撮像素子を使用しようとすると、この固体撮像素子の垂直走査周期が１／１０秒〜１／２０秒であることから、１垂直走査周期に１回の電子シャッタに同期させた可視光の照射は毎秒１０回〜２０回となり、人の目にフリッカーとして感知されることになる。
【０００５】
なお、高画質固体撮像装置としては、既に高感度、多画素数の固体撮像素子を搭載したハイビジョン用固体撮像装置がテレビ放送等で使用されており、これを使用すれば垂直走査周期が１／６０秒であり前記フリッカーの問題は解決するが、ハイビジョン用カメラ装置は高価かつ大型であり、道路交通監視システムのように数多くのカメラ装置を必要とする用途には、現時点では採用できない。
【０００６】
また、照明光源を赤外ストロボ光にしても、赤外光が人の目に感じ取られないことからフリッカーの問題は解決するが、この場合も赤外線カメラ装置が高価であり採用できない。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】
上記の状況に鑑み、高感度、多画素数のスチルカメラ用の固体撮像素子を使用して固体撮像装置の高画質化を図るとともに、１フレームの映像読み出し期間（１垂直走査周期）内に複数回の可視光を照射し、その内の１回を電子シャッタと同期させて静止画像の撮像に寄与し、他の回はダミー発光として被写体となる人の目にフリッカーを感じさせるのを防除し、低廉な間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置を実現する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は次のような手段で上記課題を解決した。
（１）車両等移動する被写体の接近を検知し、その被写体に可視光を間欠的に照射して複数枚の静止画像を連続して駒撮りする電子シャッタ機能付き固体撮像装置において、１フレームの映像読み出し周期の長い多画素数の固体撮像素子を用いるとともに、その１フレームの映像読み出し周期内に電子シャッタと同期した１回を含めて複数回発光させる発光制御装置を備える照明装置を設けてなることを特徴とする間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置。
（２）前記照明装置が、複数の白色発光ダイオードで構成され、かつ、１フレームの映像読み出し周期内に、電子シャッタと同期した１回を含めて複数回発光させる発光制御装置を備えてなることを特徴とする前記（１）項記載の間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置。
（３）前記発光制御装置が
水平同期信号を基準にして、１フレームの映像を読み出す周期を定める垂直同期信号、及び撮像素子の電荷蓄積時間を定める電子シャッタ制御信号を出力するアドレスカウンタと、
前記固体撮像装置で１フレームの映像読み出し期間中に発光させる回数を任意に設定する発光ピッチ設定回路と、
前記電子シャッタ付き固体撮像装置の電子シャッタ制御信号に対応した露光時間を記憶保持するとともに、前記電子シャッタ制御信号と同期した発光信号を加算器に出力するラッチ回路と、
前記電子シャッタ制御信号と同期した発光信号以外の複数のダミー発光信号を発生するダミー発光回路と、
前記ラッチ回路から出力される電子シャッタ制御信号に同期した発光信号と、ダミー発光回路から出力されるダミー発光信号とを加算して照明装置に加える加算器と、
を備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を実施例によって説明する。図１は本発明実施例の概要を示す構成図、図２は発光制御装置のブロック図、図３は図２の発光制御装置各部の波形図、図４はフリッカー抑制の説明図である。
【００１０】
本発明は、図１に示す実施例のように、高速道路等の路面を俯瞰する位置等に設けた電子シャッタ機能付き固体撮像装置１と、間欠的に明滅する複数の白色発光ダイオードで構成される照明装置２、路面、路肩等に設置され車両等被写体５の通過を確認するセンサ３、前記センサ３からの信号により前記固体撮像カメラ装置１の撮像と前記照明装置２の発光を開始させ、所定時間後に停止させるなどの制御を行う制御装置４とから構成される交通監視システム等において、前記固体撮像カメラ装置１に映像１フレームの読み出し期間（垂直走査期間）の長い高感度・多画素数の固体撮像素子を使用し、かつ、映像１フレームの読み出し期間内に照明装置２を複数回明滅する機能を持たせることにより、被写体となる運転者等にフリッカーを感じさせない間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置を実現する。
【００１１】
以下は、前記電子シャッタ機能付き固体撮像装置１に、１秒間に１２フレームの映像信号を出力する１３０万画素超の高画質固体撮像素子を使用する場合を例に説明する。
通常固体撮像装置の電子シャッタは、１フレームの映像読み出し期間内、つまり１／１２秒ごとに１回しか作動しない。そのため高速シャッタにした場合、図４（ａ）に示すように、電子シャッタの作動時間（例えば１／１０００秒）１１は１フレーム読み出し時間に比べて極めて短くなる。前記電子シャッタ作動時間１１に合わせて可視光を照射すると、被写体となる運転者等人の目には１／１２秒おきに短い強い可視光が飛び込み、フリッカーを感じることになる。
この問題を解決する一つの方法として照明装置の発光回数をフリッカーが感じられない回数まで増加させることが考えられる。例えば図４（ｂ）に示すように、１フレーム期間内に電子シャッタ作動時間１１を含めて４回の発光を行えば、毎秒４８回の発光となり、人の目にフリッカーを感じさせない周波数となる。ただし、電子シャッタ作動時間１１以外の３回の発光は撮像に関与しないダミー発光時間１２となる。
【００１２】
前記照明装置２の発光制御装置について図２、図３により説明する。
図２に示すようにアドレスカウンタ６では、入力される水平同期信号ｇを基準として、図３に示すような垂直同期信号ａ及び電子シャッタ制御信号ｂが発生され、これら垂直同期信号ａ及び電子シャッタ制御信号ｂは電子シャッタ機能付き固体撮像カメラ装置ほか、発光制御装置内の必要な回路に供給される。
また、発光ピッチ設定回路７では前記アドレスカウンタ６からのクロックにより１垂直走査期間内に前記照明装置２を発光させる回数に対応する時間間隔を定めるピッチパルスｃを発生してラッチ回路８に送る。
前記ラッチ回路８ではアドレスカウンタ６からの電子シャッタ制御信号ｂの作動時間に対応するカウント値が記憶保持され、電子シャッタ制御信号ｂと同期した前記ピッチパルスｃが入力したとき電子シャッタ制御信号ｂと同一作動時間の撮像用発光信号ｄを加算器１０に出力し、電子シャッタ制御信号ｂと同期していないピッチパルスｃが入力した時には、電子シャッタ制御信号ｂの作動時間に対応するカウント値をダミー発光信号発生回路９に出力する。
ダミー発光信号発生回路９ではラッチ回路８からの入力信号によりダミー発光信号ｅを作り加算器１０に送る。
加算器１０では、ラッチ回路８から出力される電子シャッタ制御信号ｂに同期した撮像用発光信号ｄと、ダミー発光信号発生回路から出力されるダミー発光信号ｅとを加算し、照明装置発光信号ｆを作成する。
電子シャッタ制御信号ｂ、ダミー発光信号ｅ、ピッチパルスｃ等は相互に同期がとられていなければならない。この同期は垂直同期信号ａを基準としているので、同期を必要とする各回路には前記垂直同期信号ａが加えられている。なお、上記の各回路の動作制御は、図示しないＣＰＵによって行う。
【００１３】
照明装置に複数の白色発光ダイオードを使用するのは、発光ダイオードが長寿命、メンテナンスフリーであることから交通監視等の用途に適していること、発光時間が自由に制御でき、発光の立ち上がり時間も短く、高速で移動する被写体の静止画像の撮像に適していること、また、低電圧で動作し消費電力も少ないこと等による。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、下記の作用効果が発揮される。
（１）垂直走査期間内に複数回の間欠発光を行うことにより、被写体となる人に間欠照明に伴うフリーカーを感じさせることなく、垂直走査周期の長い多画素数の固体撮像素子を車両等移動体の静止画像を記録する間欠照明付き駒撮りビデオカメラ装置が実現できる。
（２）上記多画素数の固体撮像素子の使用により、高感度、高画質の監視用駒撮りビデオカメラ装置が低価格で実現できる。
（３）光源に白色発光ダイオードを使用することにより、長寿命で、かつ低電圧で動作し、消費電力が少ない照明装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明実施例の概要を示す構成図
【図２】  照明装置の発光を制御する信号の発生回路のブロック図
【図３】  図２の各部の波形図
【図４】  フリッカー抑制の説明図
【符号の説明】
１：電子シャッタ機能付き固体撮像装置    ２：照明装置
３：センサ                              ４：制御装置
５：被写体                              ６：アドレスカウンタ
７：発光ピッチ設定回路                  ８：ラッチ回路
９：ダミー発光信号発生回路              １０：加算器
１１：電子シャッタ作動時間              １２：ダミー発光時間
ａ：垂直同期信号                        ｂ：電子シャッタ制御信号
ｃ：ピッチパルス                        ｄ：撮像用発光信号
ｅ：ダミー発光信号                      ｆ：照明装置発光信号
ｇ：水平同期信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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