(57)【要約】【課題】カメラの作動状態でＣＣＤの白キズ検出を可能とする。【解決手段】白キズ検出モードでなければ（Ｓ１０１）、メモリの白キズ位置情報をチェックし、白キズ補正回路で白キズ補正を行う（Ｓ１１２）。白キズ検出モードであれば、輝度信号のレベルを比較し（Ｓ１０２）、ＡＧＣ回路からの利得データを検出し（Ｓ１０３）、温度検出センサから撮像素子の温度データを取得する（Ｓ１０４）。これらのデータに基づいて、欠陥画素検出スレッショルドレベルを算出する（Ｓ１０５）。検出回数が所定回数に達していなければ（Ｓ１０６）、白キズ検出回路で白キズ画素検出を行い（Ｓ１０７）、検出された欠陥画素位置の仮記憶を行う（Ｓ１０８）。パンニング、チルティングを行い（Ｓ１０９）、Ｓ１０３に戻り次の検出を行う。検出回数が所定回数に達した場合に、検出毎の検出画素位置・レベルを比較し（Ｓ１１０）、一致していれば画素欠陥と判定し、メモリへの書き込みを行い（Ｓ１１１）、白キズ補正を行う（Ｓ１１２）。【選択図】図２
2006211460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、被写体像の光を前記撮像素子に導くための光学系と、前記撮像素子の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、検出した前記欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素位置記憶手段と、前記欠陥画素に対応する信号を前記欠陥画素の周辺画素の信号又は演算値により補正する欠陥画素補正手段とを備える演算部と、前記光学系の撮像方向を変更し得る撮像方向変更手段とを有し、該撮像方向変更手段による撮像方向変更中に前記撮像素子への入射光量が所定値以下となると前記欠陥画素検出手段により前記欠陥画素の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、被写体像の光を前記撮像素子に導くための光学系と、前記撮像素子の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、検出した前記欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素位置記憶手段と、前記欠陥画素に対応する信号を前記欠陥画素の周辺画素の信号又は演算値により補正する欠陥画素補正手段とを備える演算部と、前記光学系の撮像方向を変化させる撮像方向変更手段と、前記撮像素子の画面上の動きを検出する動き検出手段とを有し、該動き検出手段による動きの非検出と、前記撮像素子への入射光量が所定値以下となった時点で前記欠陥画素検出手段により前記欠陥画素の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、撮像画角の変更を行う撮像画角変更手段と、被写体像の光を前記撮像素子に導くための光学系と、前記撮像素子の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、検出した前記欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素位置記憶手段と、前記欠陥画素に対応する信号を前記欠陥画素の周辺画素の信号又は演算値を基に補正する欠陥画素補正手段とを有し、前記撮像画角変更手段による撮像画角変更中に前記撮像素子への入射光量が所定値以下になると前記欠陥画素検出手段により前記欠陥画素の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子の出力を増幅する信号増幅手段を有し、該信号増幅手段の利得に応じて、前記欠陥画素の検出基準を変更する手段を備えることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子又はその周辺温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度に応じて前記欠陥画素の検出基準を変更する手段を備えることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記欠陥画素の検出時に、前記撮像素子に対するフォーカスが合焦しないように前記光学系を制御すること特徴とする請求項１又は２又は３に記載の撮像装置。
【請求項７】
日時設定、時計計測手段を有し、前記撮像素子の撮像方向と、検出日時とを設定可能としたことを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の撮像装置。
【請求項８】
ネットワーク接続手段を有し、外部装置に対し検出した前記欠陥画素の位置情報と検出信号レベルとを伝達する手段を備えることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の撮像装置。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載の撮像装置を搭載したテレビカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテレビ会議や遠隔監視システム等で使用する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビカメラでは、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子に被写体像を所望の時間露光し、これにより得られた画像信号をデジタル信号に変換して、ＹＣ処理などの所定の処理を施し、所定の形式の画像信号を得ている。
【０００３】
撮像素子の欠陥画素補正機能としては、絞り等の遮光手段により被写体からの入射光を遮り、その状態において得られた画像信号を、画素欠陥による画像の異常信号の検出レベルと比較し、このレベル以上であった場合に欠陥画素と判定し、欠陥画素位置を記憶し補正を行うものが広く知られている。
【０００４】
また、撮像素子は光電変換を行うものであるが、熱エネルギも電気信号に変換する性質を持っている。この熱エネルギにより電気信号に変換された信号成分は暗電流と呼ばれ、温度依存性が強く、温度が１０℃上昇するとその値はほぼ２倍となることが知られている。
【０００５】
一般に、白キズは暗電流が画素欠陥により、他の画素に比べて異常に増加することによって生ずるものであり、温度、自動利得制御（ＡＧＣ）、低速シャッタ制御によってもレベルが変化する。このような点を考慮し、撮像素子の画素欠陥を信号処理により補正するテレビカメラにおいて、白キズ判定のスレッショルドレベルを、撮像素子又はその周辺温度、ＡＧＣ利得に応じて可変する技術が特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３０１４８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記特許文献１では、温度、ＡＧＣにより正常な信号成分についても同様に変化するので、通常撮影時における白キズ検出は困難である。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、通常撮影に影響を生じないように、撮像素子の画素欠陥による白キズ検出を行い、これに基づく白キズ補正を良好に行い得る撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る撮像装置の技術的特徴は、撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、被写体像の光を前記撮像素子に導くための光学系と、前記撮像素子の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、検出した前記欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素位置記憶手段と、前記欠陥画素に対応する信号を前記欠陥画素の周辺画素の信号又は演算値により補正する欠陥画素補正手段とを備える演算部と、前記光学系の撮像方向を変更し得る撮像方向変更手段とを有し、該撮像方向変更手段による撮像方向変更中に前記撮像素子への入射光量が所定値以下となると前記欠陥画素検出手段により前記欠陥画素の検出を行うことにある。
【００１０】
また、本発明に係る撮像装置の技術的特徴は、撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、被写体像の光を前記撮像素子に導くための光学系と、前記撮像素子の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、検出した前記欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素位置記憶手段と、前記欠陥画素に対応する信号を前記欠陥画素の周辺画素の信号又は演算値により補正する欠陥画素補正手段とを備える演算部と、前記光学系の撮像方向を変化させる撮像方向変更手段と、前記撮像素子の画面上の動きを検出する動き検出手段とを有し、該動き検出手段による動きの非検出と、前記撮像素子への入射光量が所定値以下となった時点で前記欠陥画素検出手段により前記欠陥画素の検出を行うことにある。
【００１１】
更に、本発明に係る撮像装置の技術的特徴は、撮像面上に結像する光信号を電気信号に変換する撮像素子と、撮像画角の変更を行う撮像画角変更手段と、被写体像の光を前記撮像素子に導くための光学系と、前記撮像素子の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、検出した前記欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素位置記憶手段と、前記欠陥画素に対応する信号を前記欠陥画素の周辺画素の信号又は演算値を基に補正する欠陥画素補正手段とを有し、前記撮像画角変更手段による撮像画角変更中に前記撮像素子への入射光量が所定値以下になると前記欠陥画素検出手段により前記欠陥画素の検出を行うことにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る撮像装置によれば、フォーカシング、ズーミング、画角移動による通常映像の変動に対して、ＡＧＣの変化がなければ、撮像素子の欠陥画素位置、レベルに変化はないので、撮影画像が変化したときの各画素のレベル変化を検出することで、撮像素子の画素欠陥による白キズ検出を精度良く行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は実施例１に係るカメラシステムのブロック構成図であり、撮影光学系として、第１群レンズを構成する固定の前玉レンズ１、第２レンズ群を構成しステッピングモータ２により駆動するズームレンズ３、絞り駆動手段４により駆動される絞り５、固定の第３群レンズ６、ステッピングモータ７を介して焦点調節を行うフォーカスレンズ８、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサなどの撮影素子９が配列されている。
【００１５】
撮像素子９の出力は、ＡＧＣ（自動利得制御）回路１１、Ａ／Ｄ変換器１２、白キズ検出回路１３、白キズ補正回路１４、信号処理回路１５を介してＤ／Ａ変換器１６に接続され、信号処理回路１５の出力はＡＥ（自動露出調整）／ＡＷＢ（オートホワイトバランス調整）の評価値を検出する評価処理回路１７、ＡＦ（合焦）の評価値を検出するＡＦ評価値検出処理回路１８に接続され、処理回路１７、１８の出力は、マイクロコンピュータから成り、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢ等のシステム全体を統括的に制御するコントローラ１９に接続されている。
【００１６】
また、同期信号発生回路（Timing Generator）２０の出力は、撮像素子９、自動利得制御回路１１、Ａ／Ｄ変換器１２に接続されている。コントローラ１９の出力はステッピングモータ２、絞り駆動手段４、ステッピングモータ７、パンニング、チルトティング機構を有する電動旋回雲台２１に接続されている。更に、コントローラ１９には、白キズ検出回路１３、白キズ補正回路１４、撮像素子９の近傍に配置された温度検出センサ２２の出力が接続され、メモリ２３が接続されている。
【００１７】
上述の構成において、被写体の光像はレンズ１、３、６、８によって、撮像素子９の撮像面に結像され、電気信号に変換される。ここで、絞り５が全開状態であり、かつ撮像素子９の受光量の輝度信号レベルが所定値に達しないときには、ＡＧＣ回路１１で被写体の明るさに応じた信号増幅が行われ、Ａ／Ｄ変換器１２でデジタル信号に変換される。
【００１８】
正常な映像信号は白キズ検出回路１３、白キズ補正回路１４を通過し、信号処理回路１５で色分離、ホワイトバランス、ガンマ補正等の映像信号規格に準拠した適宜処理を施された後に、Ｄ／Ａ変換器１６で適当なフォーマットのビデオ信号に変換され出力される。
【００１９】
白キズ検出回路１３において周辺画素と比較し、１画素のみの大信号は白キズと判断でき、この結果、検出された白キズは白キズ補正回路１４で補正されることとなる。白キズ補正回路１４では、例えばＡＧＣ回路１１の利得が２倍となった場合にはスレッショルドレベルを２倍とし、また温度が１０℃上昇した場合にもスレッショルドレベルを２倍とするように、演算によって白キズ検出のスレッショルドレベルを算出する。そして、白キズ検出回路１３で検出された欠陥画素位置をメモリ２３に記憶する。また、白キズ補正回路１４ではメモリ２３に記憶された欠陥画素位置に応じて、欠陥画素の周辺画素信号又は演算値で補正する。
【００２０】
ＡＦ評価値検出処理回路１８は映像信号中から撮像面内に設定された所定の測距枠内に相当する映像信号をゲートするゲート回路であり、合焦検出を行うために必要な鮮鋭度を示す評価値としての高周波成分を抽出するためのＢＰＦ（バンドパスフィルタ）等により構成されている。
【００２１】
図２は白キズの検出、及びこれに基づく補正動作のフローチャート図を示している。なお、カメラシステムの各部が十分に昇温しており、回路系が安定した状態で白キズ検出を行うことが好ましい。例えば、通電時間、撮像素子９の昇温をモニタし、所定値を超えた場合に検出を行う等の処理の追加も有効である。
【００２２】
白キズ検出の指示を確認し（ステップＳ１０１）、白キズ検出モードであればステップＳ１０２に進み、白キズ検出モードでなければステップＳ１１２に進み、メモリ２３に既に書き込まれている白キズ位置情報をチェックし、白キズ位置情報がある場合にはこれに基づいて白キズ補正を行う（ステップＳ１１２）。
【００２３】
白キズ検出モードであれば、輝度信号のレベルを所定値と比較し（ステップＳ１０２）、所定値以下であればステップＳ１０３に、そうでなければステップＳ１１２に進む。輝度信号レベルが所定値以下であれば、ＡＧＣ回路１１からの利得データを検出し（ステップＳ１０３）、温度検出センサ２２から撮像素子９又はその近傍の温度データを取得する（ステップＳ１０４）。このデータに基づいて、コントローラ１９は欠陥画素検出スレッショルドレベルを算出する（ステップＳ１０５）。次に、検出回数を計数してチェックする（ステップＳ１０６）。
【００２４】
検出回数が所定回数に達していなければ、白キズ検出回路１３で白キズ画素検出を行い（ステップＳ１０７）、白キズがなければステップＳ１０９に進み、白キズが検出されるとその欠陥画素位置を白キズ画素位置仮記憶する（ステップＳ１０８）。パンニング移動、チルティング移動を行い（ステップＳ１０９）、或いは旋回動作指示を待って、ステップＳ１０３に戻り次の検出を行う。
【００２５】
検出回数が所定回数に達した場合に、検出毎の検出画素位置・レベルを比較し（ステップＳ１１０）、一致していなければステップＳ１１２に進み、一致していれば画素欠陥と判定し、白キズ画素位置のメモリ２３への書き込みを行い（ステップＳ１１１）、白キズ補正回路１４で白キズ補正を行う（ステップＳ１１２）。
【００２６】
図３はステップＳ１０２における輝度信号レベルの比較・判定についての説明図であり、ＡＥ、ＡＷＢへの１つの評価値を算出するための画面分割を示している。図４のフローチャート図に示すように、細かく分割されたエリア毎に、輝度値を比較してゆくことで、画面全体の露光均一性が確認できる（ステップＳ２０１）。次に、フォーカス評価値が所定置以下であるかどうかチェックし（ステップＳ２０２）、フォーカス評価値が小さければ主要被写体が観測されていないことが分かり、これらの条件下で白キズ検出を行うことで、精度良い白キズの検出が可能となる（ステップＳ２０３）。
【００２７】
このように、通常撮影時での白キズ補正は、得られた大信号が撮像素子９に入射した光信号によるものか、白キズによるものかを見分けなければならない。そこで、例えば電動旋回雲台２１の動作中に複数回の白キズ検出を行い、検出欠陥画素位置、検出レベルを比較することで、撮像素子９への入射光信号との判別を容易とし、白キズ検出を適切に行うことが可能となる。或いは、監視中に雲台２１の旋回に合わせて画素欠陥検出を行うことで、撮像素子９への入射光信号との判別を容易とし、白キズ検出を適切に行う。
【００２８】
図５はパンニング、チルティング、ズームを行うＰＴＺカメラ３１の一例であり、ＰＴＺカメラ３１は電動旋回雲台２１により、パンニング画角移動Ｐ、チルティング画角移動Ｔが可能とされ、ビデオサーバ３２に接続されている。
【００２９】
図６はビデオサーバ３２からＰＴＺカメラ３１を制御し、その出力映像と、パンニング画角移動Ｐ、チルティング画角移動Ｔとから、パノラマ映像Ｐ０を合成する概略を示している。Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃのそれぞれは、ＰＴＺカメラ３１から得られる１画像である。それらをビデオサーバ３２において合成することで、図６に示すようなパノラマ映像Ｐ０を得ることができる。勿論、ＰＴＺカメラ３１とビデオサーバ３２を一体とした機器においても同様である。
【００３０】
このパノラマ映像Ｐ０から、撮像素子９からの輝度信号の受光量が所定値以下で、均一な位置を検出し、そこに画角を向けて、白キズ検出を行うとも有効である。同時に、設定日時により検出を行うことも有効である。
【００３１】
このように、常に撮像状態である監視システムや、絞り機構を持たない電子アイリスのみのカメラシステムにおいて、画像の中断をすることが無く、白キズ検出を可能とすることができる。
【実施例２】
【００３２】
図７は実施例２における白キズの検出、及びこれに基づく補正動作のフローチャート図である。図２のフローチャート図の動作とほぼ同じであるが、図２においては、ステップＳ１０９において撮像画像の変更を行うのに対し、図７では撮像画角変更或いはデフォーカス処理を行って（ステップＳ３０９）、次の検出を行う。
【００３３】
このように、通常撮影時での白キズ補正は、得られた大信号が撮像素子９に入射した光信号によるものか、白キズによるものかを見分けなければならない。そこで、ズーミング処理により撮像画像を変更しながら、複数回の白キズ検出を行い、検出欠陥画素位置、検出レベルを比較することで、撮像素子９への入射光信号との判別を容易とし、白キズ検出を適切に行うことが可能となる。或いは、監視中のズーミング処理に合わせて画素欠陥検出を行うことで、撮像素子９への入射光信号との判別を容易とし、白キズ検出を適切に行うことが可能となる。
【００３４】
また、フォーカスの合焦状態と非合焦（デフォーカス）状態とで、複数回の白キズ検出を行い、検出欠陥画素位置、検出レベルを比較することで、撮像素子９への入射光信号との判別を容易とし、白キズ検出を適切に行うことも可能である。
【実施例３】
【００３５】
図８は実施例３のブロック構成図であり、実施例１の図１に加えて信号処理回路１５の出力が動体検知回路２４を介してコントローラ１９に接続されている。
【００３６】
図９はその動作フローチャート図である。白キズの検出指示を確認し（ステップＳ４０１）、検出指示がない場合はステップＳ４１３に進み、メモリ２３に既に書き込まれている白キズ位置情報をチェックし、白キズ位置情報がある場合はこれに基づいて白キズ補正を行う（ステップＳ４１３）。
【００３７】
白キズ検出指示がある場合には、画面上に動きがあるか動体検知を行い（ステップＳ４０２）、更に輝度信号を所定の大きさと比較する（ステップＳ４０３）。動体検知があり、輝度信号が小さい場合に、ステップＳ４０４以下に進むが、これらのステップは図７のステップＳ３０３以下と同じである。
【００３８】
この実施例３では、動体検知回路２４による動体検知が行われている場合は、白キズ検出を行わないことで、不要な撮影ミスを防止できる。このように、白キズ検出条件として、動体検知回路２４による検知、非検知判定結果を用いることで、白キズに対する精度の良い検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１のブロック構成図である。
【図２】実施例１のフローチャート図である。
【図３】ＡＥ／ＡＷＢ評価値検出分割エリアの説明図である。
【図４】分割エリアに対するフローチャート図である。
【図５】ＰＴＺカメラの説明図である。
【図６】合成したパノラマ画像の説明図である。
【図７】実施例２のフローチャート図である。
【図８】実施例３のブロック構成図である。
【図９】実施例３のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４０】
３  ズームレンズ
８  フォーカスレンズ
９  撮像素子
１１  ＡＧＣ回路
１３  白キズ検出回路
１４  白キズ補正回路
１７  評価処理回路
１８  ＡＦ評価値検出処理回路
１９  コントローラ
２１  電動旋回雲台
２３  メモリ
２４  動体検知回路
３１  ＰＴＺカメラ
【図１】
2006211460.tif 000003
【図２】
2006211460.tif 000004
【図３】
2006211460.tif 000005
【図４】
2006211460.tif 000006
【図５】
2006211460.tif 000007
【図６】
2006211460.tif 000008
【図７】
2006211460.tif 000009
【図８】
2006211460.tif 000010
【図９】
2006211460.tif 000011