(57)【要約】【課題】従来のカメラ用ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いたＥＭ−ＣＣＤ撮像装置では、入力映像に強い光が連続して入射されると過飽和状態となり映像が表示部の下方から時間が経過するごとに順々に白い状態になっていき、映像が全て白い状態になる。そして、最後には、映像が全て黒い状態になり、正常な撮像機能を維持できなくなる。【解決手段】過飽和状態が起こり始めた場合は、撮像装置内のＣＰＵとＦＰＧＡで過飽和状態を検知し、レンズのアイリスを自動的に適宜な設定に変更して入力映像から入射される映像の光の量を調整することで、過飽和状態になる前に回避する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイリス設定可能なレンズ部と、前記レンズ部を通して入射した被写体像を受光し映像信号に変換する撮像部と、前記映像信号を処理しデジタルデータに変換する中段処理部と、前記デジタルデータからスミア信号を検出し、前記スミア信号が検出された場合には、更に過飽和状態であるか否かを検出し、前記検出結果を出力するＦＰＧＡ（ Field Programmable Gate Array ）部と、前記検出結果を入力し、過飽和状態が所定の時間継続した場合に、前記レンズ部のアイリスを制御して、前記撮像部に入射する光量を抑制するＣＰＵ￥（ Central Processing Unit ）部と、を備えたことを特徴とする電子増倍型撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビジョンカメラ等の撮像装置に関わり、特に電子増倍型撮像装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
従来の基本的な撮像装置の映像出力方法を図１によって説明する。図１は、従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。１００は撮像装置、１０１は被写体、１０２はレンズ部、１０３はＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）部、１０４はＣＤＳ（ Correlated Double Sampling ）部、１０５は増幅部（ＡＭＰ）、１０６はＡＤ（ Analog to Digital ）変換部、１０７はＦＰＧＡ（ Field Programmable Gate Array ）部、１０８はカメラ用のＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）部、１０９はＣＰＵ（ Central Processing Unit ）部、１１０は絞り駆動機構部、１２１はＣＤＳ部１０４、増幅部１０５、及びＡＤ変換部１０６で構成される中段処理部、１５０はモニタである。
図１において、被写体１０１は、撮像装置１００で実際に映像に変換される対象物である。レンズ部１０２は、被写体１０１をＣＣＤ部１０３に結像（光学像）させるものである。ＣＣＤ部１０３は、レンズ部１０２から入射された光（光学像）を電気信号に変換し、ＣＤＳ部１０４に出力する。
ＣＤＳ部１０４に入力された電気信号（映像信号）は、増幅部１０５、及びＡＤ変換部１０６を経由してＦＰＧＡ部１０７にデジタル映像データとして転送される。
ＦＰＧＡ部１０７は、入力されたデジタル映像データの各種処理を行う。またＦＰＧＡ部１０７は、ＣＣＤ部１０３を駆動するためのタイミング信号等を生成する。このとき、ＦＰＧＡ部１０７は、機能別に複数設ける場合もある。ＤＳＰ部１０８は、撮像装置１００について、各種信号処理を実行すると共に、モニタ１５０等、外部機器に映像データを出力する。また、ＣＰＵ部１０９は、ＤＳＰ部１０８、ＦＰＧＡ部１０７、及び絞り駆動機構部１１０を適宜にコントロールをするものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５０７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、入射光を電子増倍型撮像素子で撮像し、映像信号を出力する電子増倍型撮像装置において、電子増倍型撮像素子の温度を検出し、検出した温度に基づいて電子増倍型撮像素子の像倍率を制御することが記載されている。
しかし、特許文献１では、電子増倍型撮像素子に強い光が連続して入力された場合については述べられていない。
電子増倍型撮像素子に強い光が連続して入射すると、過飽和状態となり映像が下方（出力映像をモニタに映した状態で）から時間が経過するごとに順々に白状態になっていき、一定時間後には映像が全て白い状態となる。その後映像が黒い状態になり、撮像装置としての撮像機能を維持できなくなる。
本発明は、上記の問題に鑑み、過飽和状態が続いても出力映像が全て黒い映像状態にならない電子増倍型撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の電子増倍型撮像装置は、装置内のＦＰＧＡ部とＣＰＵ部が連携して過飽和状態を検知する。もし過飽和状態が起こった場合は、撮像装置内のＣＰＵ部が自動的にレンズのアイリス（絞り）設定を適宜に変更して入力映像の光の量を調整する。これによって、撮像装置の出力映像が全て白い状態になることを回避できるため、一定時間後には映像が全て白い状態となって、最終的に、撮像装置の出力映像が全て黒い状態になり、撮像状態を維持できなくなることを回避することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、カメラ用のＤＳＰを用いたＥＭ−ＣＣＤカメラ等の電子増倍型撮像装置において、過飽和状態を回避して、装置を安定的に動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、カメラ用のＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）を用いたＥＭ−ＣＣＤ（ Electron Multiplying Charge Coupled Device ）カメラ等の電子増倍型撮像装置装置において、過飽和状態を検知した場合の制御方式であって、過飽和状態を検知し、撮像装置が自動的にレンズのアイリス（絞り）設定を適宜に変更することで、入力映像の光の量を調整して映像出力が黒い状態のままになることを回避するものである。
【０００８】
図２は、過飽和状態発生時の映像出力の状態を説明するための図である。２０１は強い光を放つ部分を備えた被写体、２０２は白いすじ状の映像表示部分、２０３は実際の表示領域、２０４は垂直方向のダークライン、２０５は垂直方向のダークライン２０４中の輝度の分布を示すグラフ、２０８はスミア信号、２０９はスミア信号２０８より強い輝度信号である。実際の表示領域２０３は、例えば、外部機器であるモニタ１５０等の表示装置の表示画面である。
図２において、強い光を放つ部分を備えた被写体２０１を入力映像としたときのように、強い光が撮像装置に入射され続けた場合、映像表示領域２０３の下方の領域から白い映像が現れ始める。更に続けて強い光が入射されると、白い映像が下方の領域からだんだんと上方の領域へ広がっていく。そして、実際の表示領域２０３の映像全てが白い映像を表示し、最後には、実際の表示領域２０３の映像全てが黒い映像を表示することになる。
このような強い光による映像信号（映像データ）をＣＣＤ部１０３が中段処理部１２１に出力すると、やがて中段処理部１２１中のクランプ回路が誤作動を始め、強い光により明るい映像を入力しているにもかかわらず、反対に暗い映像を入力した場合の映像データをＦＰＧＡ部１０７経由でＤＳＰ部１０８に出力し始める。ＤＳＰ部１０８は暗い映像データが入力されたため、ＤＳＰ部１０８内部で作成している輝度情報が暗い映像を入力した場合のものとなる。ＣＰＵ部１０９は、その輝度情報を常時入力し監視しており、その値により絞り駆動部１１０を適宜コントロールしている。そのため、明るい映像を入力されているにもかかわらず絞りを開放してしまい、更に明るい映像がＣＣＤ部１０３に入射され、中段処理部１２１に入力されてしまい、その後、動作上異常ループに陥る。そのため、スミア信号２０８より強い輝度信号２０９を検知し、回避することが必要となる。
【０００９】
上記の状態（即ち、映像表示領域２０３の下方の領域から白い映像が現れ始める現象）になる前に、図２に示す通り入力映像に２０１の様な強い光が入射された場合、映像表示領域２０３の下方の領域から、白いすじ状の映像表示部分２０２に示す様な白いスジ状の映像が現われる。さらに連続して強い光が入射され続けると、白いすじ状の映像表示部分が下方の領域からだんだんと上方の領域広がっていく。そして最後には垂直方向に機構的に遮光された数ライン分の垂直方向ダークライン２０４（実際の表示領域２０３の上部）にも白い映像が侵入してくる。
本来、垂直方向ダークライン２０４は、常に黒レベルに固定された映像信号を出力するものであり、通常の映像が入射された場合には黒い映像レベルを常時維持するものである。そこで本発明では、この垂直方向ダークラインに白い映像が侵入する特性を利用して過飽和状態の検出を行うこととした。
【００１０】
図３を参照して、本発明の電子増倍型撮像装置における、過飽和状態を回避するための処理について説明する。図３は、本発明の電子増倍型撮像装置における過飽和状態を回避するための処理シーケンスの一実施例を模式的に示す図である。３５１は強い光を放つ部分を備えた被写体、３００は電子増倍型撮像装置、３０１はＥＭ−ＣＣＤ部、３０２はＦＰＧＡ（ Field Programmable Gate Array ）部、３０４はカメラ用のＤＳＰ部、３０５はＣＰＵ部、３０８は絞り駆動機構部である。
【００１１】
図３において、電子増倍型撮像装置３００は被写体３５１を撮像し、映像信号（映像データ）に変換する。レンズ部１０２は、被写体３５１をＥＭ−ＣＣＤ部３０１に結像（光学像）させる。ＥＭ−ＣＣＤ部３０１は、レンズ部１０２から入射された光（光学像）を電気信号に変換し、中段処理部１２１に出力する。中段処理部１２１内の処理は、図１で説明した通りであるので、省略する。中段処理部１２１の出力信号は、ＦＰＧＡ部３０２にデジタル映像データとして転送される。
ＦＰＧＡ部３０２は、入力されたデジタル映像データの各種処理を行う。またＦＰＧＡ部３０２は、ＥＭ−ＣＣＤ部３０１を駆動するためのタイミング信号等を生成する。ＤＳＰ部３０４は、撮像装置３００について、各種信号処理を実行する。また、ＣＰＵ部３０５は、ＤＳＰ部３０４、ＦＰＧＡ部３０２、及び絞り駆動機構部３０８を適宜にコントロールをするものである。
【００１２】
図３に示すように、ＦＰＧＡ部３０２内では、中段処理部１２１から入力されたデジタル映像データを取得する。このデジタル映像データは、ＥＭ−ＣＣＤ部３０１からのアナログ映像信号を中段処理部１２１内で処理しデジタル映像データに変換したものである。
被写体３５１は、強い光を放つ部分を備えた被写体である。従って、垂直方向ダークライン２０４にはスミア信号２０８が発生する。ＦＰＧＡ部３０２は、スミア信号２０８の発生を検出すると、周知の技術によって、スミア信号２０８の平均化処理等を行い、スミア信号補正を行いスミア信号２０８を除去する。
また、過飽和状態を発生させる信号が入射された場合には、輝度値の分布を示すグラフ２０５に示すように、スミア信号２０８より強い輝度の信号２０９を含む映像データが垂直ダークライン２０４に侵入する。そこで、ＦＰＧＡ部３０２では、スミア信号２０８を検出した後に、垂直方向ダークライン２０４中の映像データを監視する。
【００１３】
もし垂直方向ダークライン２０４に、入力映像の強い光２０１が連続して入力されたことによる白いスジ状の映像が侵入した時には、通常の映像を入射された場合と比べて輝度値の分布を示すグラフ２０５で示すように大きく変化する。このような映像データに大きな変化が生じた場合には、過飽和状態（が始まった）と判断する。
ＦＰＧＡ部３０２では、データの分布が連続して変化し続けることを検知するのが素子の特性上難しい。そこで、ＦＰＧＡ部３０２は、上記過飽和状態の検出結果（発生した／発生しない）をＣＰＵ部３０５に通知する。ＣＰＵ部３０５は、定期的にＦＰＧＡ部３０２からの過飽和状態検出結果を入力し、その結果の監視を行う。
【００１４】
ＣＰＵ部３０５は、過飽和状態検出結果を定期的に監視し、過飽和状態が所定の時間継続した場合には、絞り駆動機構部３０８を適宜に制御して、入力映像の光の量を少なく抑える。この結果、過飽和状態になることを回避できる。
即ち、ＣＰＵ部３０５は、ＤＳＰ部３０４に強い光が入射された映像を、ＣＣＤ部３０１から出力させないように、自動的に、絞り駆動機構部３０８を制御し、撮像装置３００のＥＭ−ＣＣＤ部３０１に入射する光量を抑制する。
【００１５】
上述した実施例をまとめると、本発明の電子増倍型撮像装置は、アイリス設定可能なレンズ部と、前記レンズ部を通して入射した被写体像を受光し映像信号に変換する撮像部と、前記映像信号を処理しデジタルデータに変換する中段処理部と、前記デジタルデータからスミア信号を検出し、前記スミア信号が検出された場合には、更に過飽和状態であるか否かを検出し、前記検出結果を出力するＦＰＧＡ部と、前記検出結果を入力し、過飽和状態が所定の時間継続した場合に、前記レンズ部のアイリスを制御して、前記撮像部に入射する光量を抑制するＣＰＵ部と、を備えたものである。
上記発明において、中段処理部は、好ましくは、ＣＤＳ部、増幅部（ＡＭＰ）、及びＡＤ変換部で構成される。
また、上記発明において、前記ＦＰＧＡ部は、好ましくは、前記スミア信号の検出を垂直方向ダークラインで検出する。
また、上記発明において、前記ＦＰＧＡ部は、好ましくは、過飽和状態の検出を垂直方向ダークラインにおける輝度値によって検出する。
【００１６】
上述の実施例によれば、ＥＭ−ＣＣＤ素子等の電子増倍型撮像装置のＣＰＵ部とＦＰＧＡ部が連携して過飽和状態を検知し、もし過飽和状態が起こった場合は撮像装置のＣＰＵ部がレンズ部のアイリス（絞り）設定を自動的に適宜なものに変更し、撮像装置に入力する被写体像の光量を調整し、撮像装置の出力映像が全て白い状態になり、以後、撮像装置の出力映像が全て黒くなり、撮像機能を維持できなくなる前に、過飽和状態を回避することができる。この結果、撮像装置の動作を安定させることを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】過飽和状態発生時の映像出力状態を説明するための図。
【図３】本発明の電子増倍型撮像装置における過飽和状態を回避するための処理シーケンスの一実施例を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００１８】
１００：撮像装置、  １０１：被写体、  １０２：レンズ部、  １０３：ＣＣＤ、  １０４：ＣＤＳ部、  １０５：増幅部、  １０６：ＡＤ変換部、  １０７：ＦＰＧＡ部、  １０８：ＤＳＰ部、  １０９：ＣＰＵ部、  １１０：絞り駆動機構部、  １２１：中段処理部、  １５０：モニタ、  ２０１：強い光を放つ部分を備えた被写体、  ２０２：白いすじ状の映像表示部分、  ２０３：実際の表示領域、  ２０４：垂直方向のダークライン、２０５：コントラスト値の分布を示すグラフ、  ２０８：スミア信号、  ２０９：スミア信号より強い輝度信号、  ３００：電子増倍型撮像装置、  ３０１：ＥＭ−ＣＣＤ部、  ３０２：ＦＰＧＡ部、  ３０４：ＤＳＰ部、  ３０５：ＣＰＵ部、  ３０８：絞り駆動機構部、  ３５１：被写体。
【図１】
2010093518.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010093518.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月27日(2009.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイリス設定可能なレンズ部と、前記レンズ部を通して入射した被写体像を受光し映像信号に変換する撮像部と、前記映像信号を処理しデジタルデータに変換する中段処理部と、前記デジタルデータからスミア信号を検出し、前記スミア信号が検出された場合には、更に過飽和状態であるか否かを検出し、前記検出結果を出力するＦＰＧＡ（ Field Programmable Gate Array ）部と、前記検出結果を入力し、過飽和状態が所定の時間継続した場合に、前記レンズ部のアイリスを制御して、前記撮像部に入射する光量を抑制するＣＰＵ（ Central Processing Unit ）部と、を備えたことを特徴とする電子増倍型撮像装置。