JP5543911B2 - 撮像装置および撮像装置の制御方法 - Google Patents
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Description
上記課題を解決する参考例は、撮像対象を照明する照明光源と、上記撮像対象の光像を画像信号に変換する受光素子と、上記受光素子の受光時間を設定するシャッターと、を含むカメラ部と、少なくとも上記照明光源及び上記シャッターのうちいずれかの動作期間を制御して上記受光素子の受光光量を決定する制御部と、を備え、上記照明光源はPWM信号で発光体を発光させ、上記制御部は上記動作期間を上記PWM信号の周期の整数倍に設定する。ここで、整数は、0,1,2,3,…を意味する。シャッターの動作期間が0のときは、シャッターの閉鎖を意味する。
また、本発明の参考例は、第1の指令信号の存在に対応してPWM信号によって発光体を発光させてカメラの撮像対象を照明し、第2の指令信号の存在に対応して上記カメラの露出時間(シャッター開放時間)を設定し、撮像対象の光像を画像信号に変換する、撮像装置の制御方法であって、上記第1の指令信号及び第2の指令信号の存在期間が時間軸上において一部重複して存在するとき、当該重複期間が上記PWM信号の周期の整数倍に設定される、ことを特徴とする。
図1は、外部照明装置10とモニタカメラ20を示している。照明装置10は、PWM信号を出力する照明コントローラ11とPWM信号で発光制御される発光部15とを備えている。照明コントローラ11は、PWM信号の周期(周波数)決定する発振信号OSCを発生する発振部12、発振信号OSCに基づいて周期が決定され、指定されたデューティ比を持つPWM信号を発生するPWM信号発生部13、PWM信号を外部点灯制御信号が供給されるときに発光部15に中継するスイッチ部14を備えている。
受光素子には、例えば、CCDセンサやCMOSセンサなどの電荷結合型撮像素子が使用される。受光素子には、電子式シャッター21が設けられ、受光素子への露光(電荷チャージ)時間を決定する。電子式シャッターは電気回路的に受光素子へのチャージ時間を制限するものであり、公知のものが使用される。電子シャッターは外部あるいは内部から供給されるシャッター信号に応じて動作する。なお、機械式シャッターでも良い。
本実施例においては、上述した、照明コントローラ11の外部点灯制御信号、モニタカメラ20のシャッター信号は、発光部15を駆動するPWM信号の一周期の整数倍に設定される。ここで、整数は「0」と自然数(1,2,3,…)を意味する。外部点灯制御信号又はモニタカメラ20のシャッター信号の発生期間をPWM信号の一周期の整数倍に設定することによって、カメラの受光素子の受光光量はPWM信号のオン時間の整数倍に決定される。外部点灯制御信号及びシャッター信号の発生期間の両方をPWM信号の一周期の整数倍に設定してもよい。もっとも、実質的に、外部点灯制御信号、シャッター信号のうちオン期間が短い方の信号によって露光(受光)時間は決まる。
なお、外部点灯制御信号及びシャッター信号の発生期間が重複するとき、当該重複期間がPWM信号の一周期の整数倍になるように設定してもよい。
この例では、外部点灯制御信号のオン期間をPWM信号周期の3倍に設定した例を示している。外部点灯制御信号とPWM信号との同期が不要であることを説明するために、位相の異なる外部点灯制御信号AとBが示されている。カメラのシャッター信号はPWM信号周期の約5.5倍に設定(固定)している。この外部点灯制御信号A及びBに対応して受光素子の受光期間もA及びBで示されている。受光素子における実際の受光期間部分はPWM波形中の斜線部分に相当する。
図1の実施例では、1つの照明装置10を示しているが、複数の照明装置10が存在する場合、カメラのシャッター期間内に複数の照明装置10によるPWM発光(オン期間の3倍)が収まれば良く、各照明装置10の発光の立ち上がりが同期する必要はない。
図3は、他の例を示している。この例では、カメラのシャッター信号のオン期間をPWM信号周期の3倍に設定した例を示している。シャッター信号とPWM信号との同期が不要であることを説明するために、位相の異なるシャッター信号AとBが示されている。外部点灯制御信号はPWM信号周期の約5.5倍に設定(固定)している。これにより発光部15の発光回数は増えるが、受光期間はシャッター信号のオン期間によって制限される。このシャッター信号A及びBに対応して受光素子の受光期間もA及びBで示されている。受光素子における実際の受光期間部分はPWM波形中の斜線部分に相当する。
このように、この実施例でも、カメラシャッターのオン期間中におけるPWM信号のオン期間を累積した時間が受光素子の受光光量(積算受光量)に対応したものとなる。
このような構成であっても、図2の例と同様の結果を得ることができる。
図6に示す例は、照明コントローラのPWM信号の周期が固定でかつカメラのシャッター時間も固定の場合(図2参照)の信号設定例を説明する説明図である。
同図に示すように、PWM信号の整数倍の信号を設定するために制御部30が設けられている。制御部30は独立の構成ではなく、例えば、映像信号を取り込んで画像処理を行う装置(図示せず)内に設けても良く、照明装置10内や、モニタカメラ20内に設けても良い。制御部30は、例えば、公知のマイクロコンピュータやASICによって構成することができ、他の制御を含むものであったり、他の装置のマイクロコンピュータを共用するものであっても良い。
このようにして、図2に示すようなPWM信号の一周期のn倍のオン期間を持つ外部点灯制御入力信号A,Bを形成することができる。
図7に示す例は、照明コントローラのPWM信号の周期が固定でかつ外部点灯制御信号のオン時間も固定の場合(図3参照)の信号設定例を説明する説明図である。
この例においても、図6の例と同様に制御部30が構成されている。制御部30は、照明コントローラ11からPWM信号の周期を得る。制御部30には、カメラで必要とする露光量の情報が外部から供給される。制御部30のマイクロコンピュータシステムの記憶装置にはデータベースが設けられており、PWM信号のパルス数とカメラの露光量の関係が保持されている。CPUはデータベースを参照して、カメラの受光素子が所要の受光光量となるように、PWM信号による発光部の発光回数mを求める。次に、オン期間がPWM信号の一周期TPWMのm倍となるシャッター信号を形成する。また、シャッター信号よりもオン期間が長い外部点灯制御信号を形成する。これ等信号を映像信号のフレーム周期で照明コントローラ11とモニタカメラ20に供給する。
この例においても、上記実施例1と同様に分周器付きPLL回路を用いるなどしてアナログ回路や論理ゲート回路などでシャッター信号等を形成することができる。
図8に示す例は、PWM信号の周期が固定でかつシャッター信号のオン時間も固定であるが、照明コントローラが点灯時間(明滅期間)を設定する機能を備える場合の信号設定例(図4参照)を説明する説明図である。
この例では、照明コントローラ11が点灯時間設定回路16を備えている。点灯時間設定回路16は、例えば、供給される外部点灯制御信号をトリガとして起動するカウンタを備え、該カウンタには予め制御部30によって計数目標値nが設定される。カウンタにはPWM信号が入力され、外部点灯制御信号が供給されると、カウンタは動作を開始する。カウンタはPWM信号波形の立ち上がりを検出すると出力信号をオンにし、立ち上がりをn+1回計数するまで(PWM信号の一周期のn倍の期間に相当)出力信号のオン状態を継続する。このカウンタの出力信号によってスイッチ部14を制御する。
それにより、出力信号はオン期間がPWM信号の一周期TPWMのn倍となる点灯制御信号として機能する。出力信号はPWM信号による発光部15の明滅期間(点灯時間)を設定する。また、カウンタは、PWM信号波形の立下りを検出してスイッチ部14を制御しても良い。
図9に示す例は、上述したPWM信号を形成するクロック信号を照明装置10の外部の制御部30から供給するようにした例を示している。
この例においては、照明コントローラ11は外部クロック信号入力端子17を備えている。この入力端子はPWM信号発生部13に接続されており、外部のクロック信号によってPWM信号を形成することが出来るように構成されている。また、制御部30がクロック信号発生器12を備えている。
この結果、図3に示すような、シャッター信号のオン期間がPWM信号の周期のm(整数)倍である関係が得られる。
図11に示す例は、照明コントローラ11の発振部12が発振周波数(クロック周波数)を可変に構成されている例を示している。
同図に示すように、シャッター信号のオン期間TSの情報が外部(例えば、カメラ20)から照明コントローラ11に入力されると、発振部12においてオン期間TSの(1/n)の周期のクロック信号を発生する。クロック信号はPWM信号発生部13に送られ、このクロックによって一周期がシャッター信号のオン期間TSの1/mに設定されたPWM信号が形成される。このPWM信号で発光部15を駆動する。
それにより、図3に示すようなPWM信号のm(整数)倍のオン期間を持つシャッター信号を得ることが可能となる。
上述した各実施例では、説明の便宜上、1台の照明装置と1台のカメラで説明しているが、同時に複数の発光部や照明装置を使用しても良い。また、複数のカメラの出力を切り換えてあるいはそのまま複数のカメラ出力を使用するものであっても良い。
図2に示すように、カメラのシャッター期間内に複数の発光部が所定量の発光を終了する限り、各発光部が正確に同期しなくとも1フレームにおけるカメラの受光光量(蓄積光量)は安定する。
また、複数の照明装置を用いた場合も各照明装置が一定量の発光をカメラの所定のシャッター期間内に終了する限り、カメラの受光光量(蓄積光量)は安定する。
Claims (7)
- 撮像対象を照明する照明光源と、
前記撮像対象の光像を画像信号に変換する受光素子と、前記受光素子の受光時間を設定するシャッターと、を含むカメラ部と、
少なくとも前記照明光源及び前記シャッターのうちいずれかの動作期間を制御して前記受光素子の受光光量を決定する制御部と、を備え、
前記照明光源はPWM信号で発光体を発光させ、
前記制御部は前記動作期間を前記PWM信号の周期の整数倍に設定するが、前記動作期間の開始の時期と前記PWM信号による前記発光体の発光開始時期とを同期させる動作を含まない、
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記照明光源の動作期間が前記PWM信号により前記発光体を点滅させる期間である、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記シャッターの動作期間が前記受光素子を活性化させる期間である、請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記発光体が半導体発光素子であり、前記受光素子が電荷結合素子であり、前記半導体発光素子が前記PWM信号により発光しかつ前記電荷結合素子が前記シャッターにより活性化しているときに、前記電荷結合素子に前記光像に対応した電荷がチャージされる、請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像装置。
- 第1の指令信号の存在に対応してPWM信号によって発光体を発光させてカメラの撮像対象を照明し、
第2の指令信号の存在に対応して前記カメラの露出時間を設定し、撮像対象の光像を画像信号に変換する、撮像装置の制御方法であって、
前記第1の指令信号又は第2の指令信号の存在期間を前記PWM信号の周期の整数倍に設定すると共に、前記存在期間の開始の時期と前記PWM信号による前記発光体の発光開始時期との同期を条件としない、
ことを特徴する撮像装置の制御方法。 - 前記第1の指令信号及び第2の指令信号の存在期間のうち短い方の存在期間が前記PWM信号の周期の整数倍に設定される、ことを特徴する請求項5に記載の撮像装置の制御方法。
- 前記PWM信号のパルス数とデューティ比によって前記発光体の発光量が設定され、前記露出時間によって前記カメラの受光量が設定される、ことを特徴する請求項5又は6に記載の撮像装置の制御方法。
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