专利名称：摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于内置在数字照相机或便携电话机中的移动照相机等的摄像装置，特别涉及能够抑制在荧光灯照明下产生的闪烁而得到良好的图像的摄像装置。
背景技术：
在摄像元件使用了CCD或CMOS传感器的摄像装置中，如果在荧光灯照明下进行摄像，则有在每帧中产生亮度变动，或在摄像图像上产生明暗横条的情况。该现象被称为闪烁，是因荧光灯以商用电源的周期的1/2的周期循环亮灭而产生的。
作为抑制这样的闪烁的方法，已知对过去数帧的摄像数据进行平均化的方法、将电子快门的快门速度(以下称为快门速度)设置为光源的亮灭周期的整数倍的方法等。作为后者的方法，例如有特开2000-32330号公报所记载的技术。在该公报所记载的方法中，在被摄体照度降低，而快门速度比1/(光源的亮灭频率)秒慢的情况下，将快门速度限制为1/(光源的亮灭频率)秒的整数倍，这时通过放大器的增益调整，在比能够以1/(光源的亮灭频率)秒的整数倍调整快门速度的电平调整宽度更细微的电平下进行调整。另外，在被摄体的照度提高，快门速度比某任意的速度快的情况下，将快门速度限定为某任意的快门速度的整数倍，这时，通过放大器的增益调整，在比能够以某任意的快门速度的整数倍调整快门速度的电平调整宽度更细微的电平下进行调整。
现有的摄像装置的自动电平调整方法在快门速度比光源的亮灭周期慢的情况下，通过将快门速度设置为光源的亮灭周期的整数倍，而使每个帧的光量的积分值不变动，因此能够抑制闪烁。但是，在该方法中，在快门速度比光源的亮灭周期快的情况下，在每个帧中光量的积分值就会变动，有无法抑制闪烁的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种在被摄体照度提高而快门速度比光源的亮灭周期快的情况下，也能够适当地抑制闪烁的摄像装置。
本发明的摄像装置具备具有电子快门，将成像了的光图像转换为图像信号的固体摄像元件；调节固体摄像元件的入射光量的光圈装置；控制电子快门的快门速度的快门控制装置；对图像信号进行放大的放大器；将放大后的图像信号数字地转换为图像数据的A/D转换器；根据图像数据对每个帧累计计算规定区域的像素数据，得到图像统计信息的信号处理装置；根据在电源频率为50Hz的荧光灯照明以外的情况下的摄像时的图像统计信息，得到用于设置与计算出该图像统计信息的帧的下一个帧对应的放大器的增益同时设置快门速度的第1设置值的第1自动电平调整装置；根据在电源频率为50Hz的荧光灯照明的情况下的摄像时的图像统计信息，得到用于设置与计算出该图像统计信息的帧的下一个帧对应的放大器的增益同时设置快门速度的第2设置值和设置入射光量的第3设置值的第2自动电平调整装置；选择向上述放大器和快门控制装置供给第1设置值和第2设置值的切换装置。
由此，能够实现以下这样的摄像装置，即在被摄体照度为任意的条件下，都能够确实地抑制闪烁的发生，并且能够维持图像信号的电平调整的分辨率，得到良好的图像。
图1是表示本发明的实施例1的摄像装置的结构的框图。
图2是表示本发明的实施例1的自动电平调整的动作的说明图。
图3是表示本发明的实施例1的自动电平调整的其他动作的说明图。
图4是表示本发明的实施例1的自动电平调整的其他动作的说明图。
图5是表示本发明的实施例2的摄像装置的结构的框图。
图6是表示本发明的实施例2的摄像装置的其他结构的框图。
图7是表示实施例3的摄像装置的结构的框图。
图8是表示本发明的实施例3的摄像装置的其他结构的框图。
图9是表示本发明的实施例4的摄像装置的结构的框图。
具体实施例方式
以下，为了更详细地说明本发明，而依照
用于实施本发明的最优实施例。
实施例1图1是表示本发明的实施例1的摄像装置的结构的框图。在图1中，针对经由镜头1从被摄体侧入射的光图像，通过光圈2控制其入射光量，并成像在固体摄像元件3上。固体摄像元件3具有控制信号电荷的积蓄时间的电子快门功能，由对成像了的光图像进行光电转换得到图像信号的CCD、COMS传感器等构成。该固体摄像元件3将转换后的图像信号输入到CDS(Correlated double Sampling circuit相关二重采样电路)4，并除去包含在该图像信号中的噪声。从CDS4输出的图像信号由能够控制增益的放大器5放大后，由A/D转换器6转换为数字信号，作为图像数据输出到信号处理装置7。定时产生器(快门控制装置)11根据经由切换装置10提供的设置值，控制固体摄像元件3的电子快门的快门速度。光圈驱动电路12根据来自第2自动电平调整装置9的设置值，调节光圈2，控制入射光量(由光圈2和光圈驱动电路12构成光圈装置)。
信号处理装置7对图像数据的每个帧的规定区域，例如画面的全部区域或画面的一部分区域的像素数据进行累计计算。该累计计算的值相当于亮度信息，将其作为图像统计信息输出到第1自动电平调整装置8和第2自动电平调整装置9。第1自动电平调整装置8根据来自信号处理装置7的图像统计信息，将用于设置计算出该图像统计信息的帧的下一个帧的摄像时的放大器5的增益同时经由定时产生器11设置快门速度的设置值输出到切换装置10。另一方面，第2自动电平调整装置9根据来自信号处理装置7的图像统计信息，将用于设置计算出该图像统计信息的帧的下一个帧的摄像时的放大器5的增益同时决定快门速度的设置值输出到切换装置10，另外为了控制入射光量，将设置值输出到光圈驱动电路12。切换装置10根据来自连接到与用户的接口的操作部件13的指示，将由第1自动电平调整装置8或第2自动电平调整装置9的任意一个选择出的一个设置值，输出到放大器5和定时产生器11。
接着，说明自动电平调整的具体动作例子。该摄像装置具有由切换装置10选择的2个摄像模式。摄像模式的切换构成为能够由用户自身经由操作部件13进行设置。在此，摄像装置的帧频率为30帧/秒。另外，通过控制定时产生器11，能够以0.1msec的步长将快门速度可变地控制为0.1msec～30msec。
在30帧/秒下进行摄像的情况下，在商用电源的频率为60Hz的地区的荧光灯照明下，荧光灯的亮灭和固体摄像元件1的信号电荷的积蓄定时的相位关系不变。因此，无论怎样设置快门速度，都不会产生闪烁。另一方面，在商用电源的频率为50Hz的地区的荧光灯照明下，荧光灯的亮灭和固体摄像元件3的积蓄定时的相位关系在每个帧中都变化。因此，除了快门速度为荧光灯的亮灭周期的整数倍的情况以外，都会产生闪烁。另外，在自然光等没有周期性光量变动的光源下，不会产生闪烁。
在商用电源的频率为60Hz的地区的荧光灯照明下或自然光等不产生闪烁的环境下进行摄像的情况下，用户通过操作部件13设置为摄像模式A。在设置了摄像模式A的情况下，切换装置10进行动作，使得将第1自动电平调整装置8输出的设置值输出到放大器5和定时产生器11。另一方面，在商用电源的频率为50Hz的地区的荧光灯照明下，即在产生闪烁的环境下进行摄像的情况下，用户通过操作部件13设置为摄像模式B。在设置了摄像模式B的情况下，切换装置10进行动作，使得将第2自动电平调整装置9输出的设置值输出到放大器5和定时产生器11。
参照图2说明设置了摄像模式A时的自动电平调整的动作。在摄像模式A的情况下，由于是不产生闪烁的摄像条件，所以对快门速度的设置没有限制，只通过快门速度的控制就能够进行充分的分辨率的电平调整。切换装置10使得从第1自动电平调整装置8向放大器5提供用于使放大器5的增益为0dB的设置值。另外，切换装置10使得将从第1自动电平调整装置8输出的用于决定使图像信号电平成为一定电平的快门速度的设置值输出到定时产生器11。该情况下的设置值是用于将快门速度设置为0.1msec～30msec中的任意一个适当值的值。定时产生器11驱动固体摄像元件3，使得在所设置的快门速度下进行摄像。
另外，在上述动作例子中，进行控制使得放大器5的增益固定为0dB，但也可以构成为联动地改变放大器5的增益，使得提高电平调整分辨率，还可以构成为在将快门速度设置为30msec时，使放大器5的增益在0dB到能够设置的最大增益之间变化。
接着，参照图3和图4，说明设置了摄像模式B时的自动电平调整的动作。摄像模式B用于对应产生闪烁的摄像条件，但在快门速度与商用电源的频率为50Hz时的荧光灯的亮灭周期(10msec)相比，慢的情况和快的情况下，如下所述，其处理方法是不同的。
首先，在快门速度与商用电源的频率为50Hz时的荧光灯的亮灭周期(10msec)相比慢的摄像条件的情况下，切换装置10使得从第2自动电平调整装置9向定时产生器11提供将快门速度限定为10msec的整数倍的设置值。同时，向光圈驱动电路12提供用于进行控制使固体摄像元件3的入射光量为一定的设置值。定时产生器11将快门速度限定为10msec的整数倍，除去闪烁的影响，但在该情况下，会引起电平调整的分辨率下降的问题。因此如图3的S2的范围所示那样进行控制。决定第2自动电平调整装置9的设置值使得控制快门速度(10msec的整数倍)与放大器5的增益的关系，而维持电平调整的分辨率。如果使快门速度在10msec～20msec之间变化，则固体摄像元件3的信号电荷的积蓄时间成为2倍，图像信号的电平也成为2倍。因此，在将快门速度设置为10msec时，使放大器5的增益在0dB～6dB之间变化，进行电平调整。另外，如果使快门速度在20msec～30msec之间变化，则图像信号的电平成为1.5倍，因此在将快门速度设置为20msec时，使放大器5的增益在0dB～3.5dB之间变化，进行电平调整。进而，在将快门速度设置为30msec时，使放大器5的增益在0dB到能够设置的最大增益之间变化，进行电平调整。
另一方面，在快门速度与商用电源的频率为50Hz时荧光灯的亮灭周期(10msec)相比快的摄像条件的情况下，如下这样进行动作。在该摄像条件下，为了将图像信号的电平调整为规定的电平，本来需要加快快门速度，但如果比10msec快，则会产生闪烁。因此，如图3的S2的范围所示那样进行控制。来自第2自动电平调整装置9的设置值是如下这样的值控制为将快门速度固定为10msec，同时将放大器5的增益固定为0dB，进而减少固体摄像元件3的入射光量，使图像信号的电平为规定的电平。通过该控制，快门速度成为50Hz时的荧光灯的亮灭周期(10msec)的整数倍(1倍)，因此不产生闪烁。另外，由于光圈2的调整伴随着机械结构的动作，所以也有无法追随电平调整的频率应答性能的情况。在该情况下，如图4的S3的范围所示，也可以构成为快门速度固定为10msec，在大步长下进行入射光量的控制，在放大器5的增益下进行细致的电平的调整。
另外，以表数据的形式或作为参数值，预先将构成用于设置图2所示例那样的快门速度和放大器的增益的关系的第1自动电平调整装置8的设置值(第1设置值)、或用于设置图3或图4所示例的第2自动电平调整装置9所设置的快门速度和放大器5的增益的关系的设置值(第2设置值)、用于设置光圈2的入射光量的关系的设置值(第3设置值)的设置信息，存储到各自动电平调整装置8、9的存储器或公用存储器(未图示)中。各自动电平调整装置8、9根据信号处理装置7的图像统计信息(亮度信息)、现在的快门速度、放大器5的增益，反算出被摄体的照度。从存储器中读出与所计算出的被摄体的照度的值对应的设置值，即快门速度、放大器的增益和光圈值，并作为设置信息输出。
如上所述，根据本实施例1，在商用电源的频率为50Hz的地区的荧光灯照明下进行摄像时，在快门速度比光源的亮灭周期慢的摄像条件的情况下，将快门速度的设置值限定为光源的亮灭周期的整数倍，通过控制放大器的增益，来进行细致的电平调整，另外在快门速度比光源的亮灭周期快的摄像条件的情况下，将快门速度固定为光源的亮灭周期，通过只控制光圈(入射光量)，或者控制光圈和放大器的增益，来进行细致的电平调整。因此，具有以下的效果在被摄体照度为任意的条件下，都能够确实地抑制闪烁的发生，得到良好的图像。
实施例2图5是表示本发明的实施例2的摄像装置的结构的框图。在图中，代替图1的操作部件13，而设置闪烁检测装置15，在这一点上与实施例1不同。另外，向闪烁检测装置15输入从信号处理装置7输出的图像统计信息。另外，实施例2的摄像装置的其他构成要素与实施例1一样，因此原则上省略对它们的说明。
接着，说明动作。闪烁检测装置15根据从信号处理装置7输入的图像统计信息，判断图像信号电平的变动是否有周期性。在有周期性的情况下，判断为产生了闪烁，闪烁检测装置15向切换装置10输出检测输出“1”。另外，在图像信号电平的变动没有周期性的情况下，判断为没有产生闪烁，闪烁检测装置15向切换装置10输出检测输出“0”。然后，该摄像装置在从闪烁检测装置15向切换装置10输入了“0”的情况下，与实施例1一样，基于图2所说明了的动作，进行自动电平调整，另一方面，在从闪烁检测装置15向切换装置10输入了“1”的情况下，基于在图3或图4中说明了的动作，进行自动电平调整。
图6是表示本发明的实施例2的摄像装置的其他结构的框图。在此，设置闪烁检测用的光检测器16，来进行闪烁的检测。光检测器16构成为将其输出输入到闪烁检测装置15。闪烁检测装置15通过对从光检测器16输入的信号进行信号处理，来判别闪烁的有无。在判断出发生了闪烁的情况下，闪烁检测装置15向切换装置10输出检测输出“1”，在判断出没有发生闪烁的情况下，向切换装置10输出检测输出“0”。
如上所述，本实施例2的摄像装置具备闪烁检测装置，在由闪烁检测装置检测出闪烁时，在快门速度比光源的亮灭周期慢的摄像条件的情况下，将快门速度的设置值限定为光源的亮灭周期的整数倍，通过控制放大器的增益来进行细致的电平调整，另外，在快门速度比光源的亮灭周期快的摄像条件的情况下，将快门速度固定为10msec，通过只控制光圈(入射光量)，或者控制光圈和放大器的增益，来进行细致的电平调整。因此，具有以下的效果不用为了抑制闪烁而强烈要求用户进行特别的操作，在被摄体照度为任意的条件下，都能够确实地抑制闪烁的发生，得到良好的图像。
实施例3近年来，具备数字照相机的功能的便携电话正在被产品化，在这样的设备中，根据从移动通信网的基站经由电波输入的位置信息，也能够间接地判断商用电源的频率。基于在便携电话中使用的网络单元(cell)方式的移动通信系统将服务区域分割为被称为网络单元的许多区域，在各网络单元内分别设置与便携电话机进行通信的基站。在该通信系统中，在用户(便携电话机)在网络单元之间进行移动的情况下，与该移动对应地能够跟踪连接与网络单元对应的基站，因此，各基站分别经常地报告固有的位置信息。因此，如果得到该位置信息，则能够判别该区域的商用电源的频率。
图7是表示本发明的实施例3的摄像装置的结构的框图。在图中，代替操作部件13，而设置了天线22、发送接收装置23和电源频率判别电路21，这与实施例1不同。另外，实施例3的摄像装置的其他结构要素与实施例1一样，因此，原则上省略对它们的说明。
接着，说明动作。在该摄像装置中，通过天线22和发送接收装置23接收来自移动通信网的基站的位置信息。电源频率判别电路21根据所接收到的位置信息，判别该摄像装置的现在位置的商用电源频率是50Hz的地区，还是商用电源频率是60Hz的地区。在判别出商用电源的频率是50Hz的地区的情况下，电源频率判别电路21向切换电路10输出“1”。另外，在判别出商用电源的频率是60Hz的地区的情况下，向切换电路10输出“0”。摄像装置在向切换装置10输入了“0”的情况下，与实施例1一样，基于图2说明了的动作进行自动电平调整，另一方面，在向切换装置10输入了“1”的情况下，基于图3或图4说明了的动作进行自动电平调整。
在此使用的位置信息可以是各基站能够识别地对每个基站设置的ID编号，也可以是各基站的地名，进而还可以是各基站的经度、纬度。例如使用预先决定了根据位置信息得到的位置与商用电源的频率的关系的对照表，来进行电源频率判别电路21的判别动作。可以利用内置存储器或从外部安装的存储器，来存储该对照表。另外，在内置了照相机的便携电话机的情况下，将来也可以在取得了位置信息后，自动地访问地区的电力公司，并利用由其提供的商用电源的频率信息。另外，如果作为电话公司所提供的服务，在符合等的情况下向位置信息附加地区的商用电源的频率，则能够直接根据该数据进行判别，因此能够期待判别功能的简化。
图8是表示本实施例3的摄像装置的其他结构的框图。在图中，与图7不同的结构是代替天线22和发送接收装置23，而设置与商用电源连接的电源电路20。另外，其他的构成要素与图7一样，因此，原则上省略对它们的说明。
接着，说明动作。电源频率判别电路21根据从电源电路20输入的电源波形，判别商用电源的频率是50Hz、还是60Hz。作为具体的判别方法，可以将电源波形脉冲化，通过用计数器对脉冲的周期进行计数来进行判别，或者还可以使用带通滤波器进行判别。在判别为商用电源的频率是50Hz的情况下，电源频率判别电路21向切换电路10输出“1”。另外，在判别为商用电源的频率是60Hz的情况下，向切换电路10输出“0”。然后，该摄像装置与这些输出对应地，与上述一样地进行自动电平调整。
如上所述，根据该实施例3，具备判别商用电源的频率的电源频率判别装置，在判别为商用电源的频率是50Hz时，在快门速度比光源的亮灭周期慢的摄像条件的情况下，将快门速度的设置值限定为光源的亮灭周期的整数倍，通过控制放大器的增益，来进行细致的电平调整。另外，在快门速度比光源的亮灭周期快的摄像条件的情况下，将快门速度固定为10msec，通过只对光圈(入射光量)进行控制，或者对光圈和放大器的增益进行控制，来进行细致的电平调整。因此，具有以下的效果不用强烈要求用户进行特别的操作，在被摄体照度为任意的条件下，都能够确实地抑制闪烁的产生，得到良好的图像。
实施例4图9是表示本发明的实施例4的摄像装置的结构的框图。在图中，在实施例4中，在图1的结构的基础上，还具备存储器(存储装置)25；从外部对存储在存储器25中的数据进行改写的外部接口电路26。另外，实施例4的摄像装置的其他结构要素与实施例1一样，因此，原则上省略对它们的说明。
在存储器25中存储有构成用于设置图2所示例那样的快门速度和放大器的增益的关系的第1自动电平调整装置8的设置值(第1设置值)、或用于设置图3或图4所示例的第2自动电平调整装置9所设置的快门速度和放大器的增益的关系的设置值(第2设置值)、用于设置光圈(入射光量)的关系的设置值(第3设置值)的设置信息。作为表数据形式或参数值来存储这些设置信息。
在此，在光学系统或固体摄像元件3产生了变更的情况下，有需要变更快门速度和放大器的增益的关系、或快门速度和放大器的增益和光圈值的关系的情况。在这样的情况下，在摄像装置中，经由外部接口电路26，改写存储在存储器25中的表数据或参数值。
如上所述，根据本实施例4，作为表数据形式或参数值，将用于进行自动电平调整的设置信息存储到能够从外部改写的存储器中。因此，具有以下效果能够容易地更新与光学系统或固体摄像元件的变更对应地存储的设置信息。
现在，正在明显地普及数字照相机和移动照相机。要考虑到在最近的将来，具有这些照相机的用户会频繁地在电源频率不同的国家或地区之间移动。通过将本发明的摄像装置适用于这些照相机中，用户能够容易地对应闪烁，并且能够始终取得良好的图像。
权利要求
1.一种摄像装置，其特征在于包括具有电子快门，将成像了的光图像转换为图像信号的固体摄像元件；调节上述固体摄像元件的入射光量的光圈装置；控制上述电子快门的快门速度的快门控制装置；对上述图像信号进行放大的放大器；将放大后的图像信号数字地转换为图像数据的A/D转换器；根据上述图像数据对每个帧累计计算规定区域的像素数据，得到图像统计信息的信号处理装置；根据在电源频率为50Hz的荧光灯照明以外的情况下的摄像时的图像统计信息，得到用于设置与计算出该图像统计信息的帧的下一个帧对应的上述放大器的增益同时设置快门速度的第1设置值的第1自动电平调整装置；根据在电源频率为50Hz的荧光灯照明的情况下的摄像时的图像统计信息，得到用于设置与计算出该图像统计信息的帧的下一个帧对应的上述放大器的增益同时设置快门速度的第2设置值和设置入射光量的第3设置值的第2自动电平调整装置；选择向上述放大器和上述快门控制装置供给上述第1设置值和上述第2设置值的切换装置。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于第2自动电平调整装置的第2设置值将快门速度设置为电源频率为50Hz的荧光灯的亮灭周期的整数倍。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于还包括由用户设置切换装置的动作模式的操作部件。
4.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于还包括由用户设置切换装置的动作模式的操作部件。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于还包括检测闪烁的有无，并向切换装置提供检测输出的闪烁检测装置，其中上述切换装置在检测输出为没有闪烁的情况下，选择第1设置值，在检测输出为有闪烁的情况下，选择第2设置值。
6.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于还包括检测闪烁的有无，并向切换装置提供检测输出的闪烁检测装置，其中上述切换装置在检测输出为没有闪烁的情况下，选择第1设置值，在检测输出为有闪烁的情况下，选择第2设置值。
7.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于闪烁检测装置根据图像统计信息判断图像信号电平的变动是否有周期性，在有周期性的情况下，生成有闪烁的检测输出，另外在没有周期性的情况下，生成没有闪烁的检测输出。
8.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于闪烁检测装置根据图像统计信息判断图像信号电平的变动是否有周期性，在有周期性的情况下，生成有闪烁的检测输出，另外在没有周期性的情况下，生成没有闪烁的检测输出。
9.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于还包括检测摄像时的来自周围光源的光的光检测器，其中闪烁检测装置根据上述光检测器的检测信号，判断闪烁的有无。
10.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于还包括检测摄像时的来自周围光源的光的光检测器，其中闪烁检测装置根据上述光检测器的检测信号，判断闪烁的有无。
11.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于还包括判别商用电源的频率的电源频率判别装置，其中切换装置根据该电源频率判别装置的输出，选择第1设置值和第2设置值。
12.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于还包括判别商用电源的频率的电源频率判别装置，其中切换装置根据该电源频率判别装置的输出，选择第1设置值和第2设置值。
13.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于还包括存储与第1自动电平调整装置所设置的第1设置值和第2自动电平调整装置所设置的第2和第3设置值有关的设置信息的存储装置；用于从外部改写所存储的设置信息的外部接口装置。
14.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于还包括存储与第1自动电平调整装置所设置的第1设置值和第2自动电平调整装置所设置的第2和第3设置值有关的设置信息的存储装置；用于从外部改写所存储的设置信息的外部接口装置。
全文摘要
本发明的摄像装置具备根据图像数据取得每个帧的图像统计信息的信号处理装置；根据在电源频率为50Hz的荧光灯照明以外的情况下的摄像时的图像统计信息，得到用于设置放大器的增益和快门速度的第1设置值的第1自动电平调整装置；根据在电源频率为50Hz的荧光灯照明的情况下的摄像时的图像统计信息，得到用于设置放大器的增益和快门速度的第2设置值和设置入射光量的第3设置值的第2自动电平调整装置。
文档编号H04N5/235GK1759601SQ0382614
公开日2006年4月12日 申请日期2003年4月9日 优先权日2003年4月9日
发明者长冈秀忠, 的场成浩 申请人:三菱电机株式会社