(57)【要約】【課題】本発明の課題は、複数のエリア部を有する撮像素子の、各出力からの出力信号を基にゲインを調整をした場合、そのゲインに応じて、各出力間のノイズレベルが変わることにより、画面合成後のノイズ段差、違和感を解決することである。【解決手段】  複数の出力端子を持つエリア撮像素子と、前記エリア撮像素子の各出力端子からの出力信号を処理する信号処理手段と、各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号を増幅する増幅手段と、各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号にノイズ抑圧手段と、具備した撮像装置において、前記増幅手段の利得に応じて前記ノイズ抑圧手段の特性を変化させることにより上記課題を解決するものである。【選択図】      図１
2006086970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力端子を持つエリア撮像素子と、
前記エリア撮像素子の各出力端子からの出力信号を処理する信号処理手段と、
各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号を増幅する増幅手段と、
各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号にノイズ抑圧手段と、
を具備した撮像装置において、
前記増幅手段の利得に応じて前記ノイズ抑圧手段の特性を変化させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記エリア撮像素子は、撮像領域を水平方向に分割し、分割した領域に対応した画像信号を前記出力端子から出力し、前記増幅手段は、前記エリア撮像素子の各出力端子から出力される複数の画像信号をそれぞれ独立して増幅することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記ノイズ抑圧手段は、巡回型ノイズリダクション回路で、変化させる特性はその巡回係数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年半導体技術の進歩、及び市場の拡大に対応して画素数の多い撮像素子をより安価に入手出来るようになって来ている。多画素化された撮像素子で読み取った全画素の情報をビデオレートで読み出す場合、単一の読み出し回路で画素からの信号を読み出したのでは、その駆動周波数を高くする必要があり、高速にする為の回路部品コストが高くなり、その回路の消費電流も増大する。
【０００３】
そこで、撮像素子を複数の領域に分割して、複数の読み出し回路を用いて同時に分割した素子からの信号を読み出すことで、読み出し速度（周波数）を低速にして、消費電流や部品コストを低減することが考えられている。
【０００４】
従来のこの種の撮像装置及びその駆動方法について図５を用いて説明する。
【０００５】
１００はＣＣＤエリアセンサで、その領域が２つに分割されている。１０１，１０２は光電変換部、１０３，１０４は水平転送部であり、ＣＣＤエリアセンサ１００の撮像領域の分割に対応して、それぞれ画面の略中心を境に左右に別々の映像信号を処理するように設けられている。１０６，１０７はそれぞれＣＣＤエリアセンサ１００の左右の信号電荷を増幅して出力する出力アンプである。１０９，１１０は相関２重サンプリングとＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド、１１１，１１２は黒レベルの検出及び黒レベルの補正部、１１３，１１４はゲインを調整するゲイン調整部、１１６は左右２チャンネル間の不均一性を検出するための段差評価値生成部、１１７は２系統の画像信号を合成して１枚の画像を生成する画面合成部である。１１５は制御部で、このビデオカメラ全体の動作を制御している。この制御部１１５はマイクロコンピュータ等のＣＰＵや、プログラム、データ等を格納しているプログラムメモリを備えている。１１８はカメラ信号処理部で、ここで処理された信号は出力端子１２１から出力される。
【０００６】
次に従来例のこの種の撮像装置の動作について説明する。
【０００７】
ＣＣＤエリアセンサ１００上に結像された被写体像は、光電変換部１０１，１０２により電気信号に変換された後、水平転送部１０３，１０４により２系統に分割されて出力アンプ１０６，１０７に供給される。これら出力アンプ１０６，１０７は、ＣＣＤエリアセンサの左右の撮像領域に対応する信号電荷を電圧に変換し出力される。ここで出力アンプ１０６から得られる撮像信号を左チャンネル信号、１０７から出力される撮像信号を右チャンネル信号と呼ぶことにする。
【０００８】
これら左右チャンネル信号はそれぞれアナログフロントエンド１０９，１１０により相関２重サンプリング修理及びＡ／Ｄ変換された後、黒レベル検出及び補正部１１１，１１２に供給される。黒レベル検出及び補正部１１１，１１２ではそれぞれ各チャンネル信号のうち、ダミー信号部分もしくは、オプティカルブラック信号部分を用いて、左右チャンネルの撮像信号の黒レベルがそれぞれディジタルデータの「０」と一致するように黒レベル補正が行われる。これにより、左右チャンネル信号間のオフセット成分の誤差が除去される。
【０００９】
こうして黒レベルが補正された左右チャンネル信号のそれぞれに対して、ゲイン調整部１１３，１１４によりゲイン調整が施される。このゲイン調整時において適用されるゲインの値は制御部１１５から供給され、ディジタル演算により行っている。これにより、左右チャンネルに対応する回路特性のバラツキや、経時変動、温度変動の影響を排除している。
【００１０】
また、画像の明るさを調整するためのゲイン調整だけでなく、左右チャンネルからなる２系統のゲイン誤差の補正もここで行う。一般には、左右チャンネル間のゲインの差は、ＣＣＤエリアセンサ１００の出力レベルの大きさに依存する。
【００１１】
図６は２系統間のゲイン差の補正の１例を示す図である。図において横軸はＣＣＤ１００の出力信号レベルを示し、それぞれゲイン調整部１１３，１１４に入力される。縦軸はゲイン調整後の信号出力を示し、後段の画面合成部１１７に入力される。
【００１２】
図６ＡはＣＣＤ１００の左チャンネルの信号の入出力レベルを示し、図６Ｂは同様にＣＣＤ１００の右チャンネルの信号の入出力レベルを示している。今、左チャンネルの信号レベルＶａｉｎに対し、右チャンネルの信号レベルＶｂｉｎは小さく、
Ｖｂｉｎ＝Ｖａｉｎ×０．８
であったとする。このゲイン差は制御部１１５にて判別され、その結果ゲイン調整部１１３には１．２５倍のゲインを、ゲイン調整部１１４には１倍のゲインが与えられ、ゲイン調整部の出力において、
Ｖｂｏｕｔ＝Ｖａｏｕｔ
となり、左右の出力差が調整されて、ＣＣＤ１００の左右の出力差にともなう輝度の段差が補正される（図６Ｃ）。
【００１３】
図７は、制御部１１５における上記の調整の過程を示すフローチャート図である。
次にその制御方法を説明する。
ＳＴＥＰ１：ＣＣＤ１００の出力信号の左右の黒レベル差を演算する。
ＳＴＥＰ２：演算結果に基づいて、左右オフセットゲイン調整をする。
ＳＴＥＰ３：ＣＣＤ１００の出力信号の左右の輝度レベル差を演算する。
ＳＴＥＰ４：左右の輝度レベル差を増幅回路にて補正する。
ＳＴＥＰ５：左右のノイズ差を補正する。
【特許文献１】特開２００３−１３４４０４
【特許文献２】特開平１０−１５５１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら上記のようなゲインの補正をされた状態では、そのノイズレベルは補正の影響を受け、左チャンネルのノイズレベルがＮａｏｕｔ、右チャンネルのノイズレベルがＮｂｏｕｔとすると、
Ｎｂｏｕｔ＝Ｎａｏｕｔ×１．２５
のレベル差が発生し、合成後の左右のノイズレベルが異なり、段差あるいは違和感のある画像となる欠点があった。
【００１５】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、複数のエリア部を有する撮像素子の、各出力からの出力信号を基にゲインを調整をする撮像装置において、そのゲインに応じて、各出力間のノイズレベルが変わることにより発生する、画面合成後のノイズ段差、違和感を解決する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】
【００１６】
本発明は、上記欠点を補うべくなされたもので、
複数の出力端子を持つエリア撮像素子と、
前記エリア撮像素子の各出力端子からの出力信号を処理する信号処理手段と、
各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号を増幅する増幅手段と、
各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号にノイズ抑圧手段と、
を具備した撮像装置において、
前記増幅手段の利得に応じて前記ノイズ抑圧手段の特性を変化させることを特徴とする撮像装置。
【００１７】
また上記撮像装置は、
前記エリア撮像素子は、撮像領域を水平方向に分割し、分割した領域に対応した画像信号を前記出力端子から出力し、前記増幅手段は、前記エリア撮像素子の各出力端子から出力される複数の画像信号をそれぞれ独立して増幅することを特徴とする撮像装置。
【００１８】
また上記撮像装置は、
前記ノイズ抑圧手段は、巡回型ノイズリダクション回路で、変化させる特性はその巡回係数であることを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の撮像装置および信号処理方法によると、左右チャンネル毎にノイズ抑圧回路を設け、それぞれを左右チャンネルのゲイン差に基づいて別々に制御するため、ＣＣＤ出力の左右にレベル差があって、そのゲイン補正をした状態でも、得られる画像の左右にノイズレベルの差はなくなり、違和感の無い画像が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１に本発明の実施例を示す。
【００２２】
構成が共通の部分には同一の番号を示す。
【００２３】
図において、１００はＣＣＤエリアセンサで、その領域が２つに分割されている。１０１，１０２は光電変換部、１０３，１０４は水平転送部であり、ＣＣＤエリアセンサ１００の撮像領域の分割に対応して、それぞれ画面の略中心を境に左右に別々の映像信号を処理するように設けられている。１０６，１０７はそれぞれＣＣＤエリアセンサ１００の左右の信号電荷を増幅して出力する出力アンプである。１０９，１１０は相関２重サンプリングとＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド、１１１，１１２は黒レベルの検出及び黒レベルの補正部、１１３，１１４はゲインを調整するゲイン調整部、１１６は左右２チャンネル間の不均一性を検出するための段差評価値生成部、１１７は２系統の画像信号を合成して１枚の画像を生成する画面合成部である。１１５は制御部で、このビデオカメラ全体の動作を制御している。この制御部１１５はマイクロコンピュータ等のＣＰＵやデータ等を格納しているプログラムメモリを備えている。１１９，１２０は巡回型のノイズリダクション回路である。１１８はカメラ信号処理部で、映像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部（図示せず）、色差信号の増幅部の利得を制御する色差ゲインアンプ（図示せず）を備えており、ここで処理された信号は出力端子１２１から出力される。
【００２４】
次に本発明の撮像装置の動作について説明する。
【００２５】
従来例と同じ番号を付したものは、説明を省略する。
【００２６】
ゲイン調整部１１３，１１４では左右レベル差に応じたゲイン調整が施される。このゲイン調整時において適用されるゲインの値は制御部１１５から供給され、ディジタル演算により行っている。
【００２７】
また、画像の明るさを調整するためのゲイン調整だけでなく、左右チャンネルからなる２系統のゲイン誤差の補正もここで行う。一般には、左右チャンネル間のゲインの差は、ＣＣＤエリアセンサ１００の出力レベルの大きさに依存する。
【００２８】
図２は２系統間のゲイン差の補正の１例を示す図である。
【００２９】
Ａの横軸はＣＣＤ１００の左チャンネルの信号レベルを示し、図２Ｂは同様にＣＣＤ１００の右チャンネルの信号レベルを示している。左チャンネルの信号レベルＶａｉｎに対し、右チャンネルの信号レベルＶｂｉｎは小さく、
Ｖｂｉｎ＝Ｖａｉｎ×０．８
であったとする。このゲイン差は制御部１１５にて判別され、その結果ゲイン調整部１１３には１．２５倍のゲインを、ゲイン調整部１１４には１倍のゲインが与えられ、ゲイン調整部の出力において、
Ｖｂｏｕｔ＝Ｖａｏｕｔ
となり、左右の出力差が調整されて、ＣＣＤ１００の左右の出力差にともなう輝度の段差が補正される。
【００３０】
一方、図２に示すノイズレベルについて説明する。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄの下部の白抜き部分はそれぞれのＣＣＤ出力のノイズレベルを示している。左チャンネルのノイズレベルをＶｎａｉｎ、右チャンネルのノイズレベルをＶｎｂｉｎとすると、ＣＣＤの出力でのノイズレベルは同じであるので、
Ｎａｉｎ＝Ｎｂｉｎ
である。ここで、左右信号ゲイン補正を受けた後のノイズレベルは右チャンネルが１．２５倍のゲインが与えられるので、補正後のそれぞれのノイズレベルＮａｏｕｔとＮｂｏｕｔは
Ｎａｏｕｔ＝Ｎａｉｎ、    Ｎｂｏｕｔ＝１．２５×Ｎｂｉｎ
である。
【００３１】
ここで、時間的に相関関係にあるフィールド画像を用いてノイズを除去する巡回型ノイズリダクション回路について示す。図４に示すように、巡回型ノイズリダクション回路は、入力端子５１、加算回路５２、減算回路５３、乗算回路５４、フィールドメモリ５５、リミッタ５６および出力端子５７から構成される。
【００３２】
入力端子５１からの信号Ｓｉは、加算回路５２および減算回路５３に供給される。減算回路５３では、信号Ｓｉとフィールドメモリ５５によって遅延された信号Ｓｆとが減算され、フィールド間のノイズ信号Ｓｎ１が検出される。検出された信号Ｓｎ１はリミッタ５６に供給される。
【００３３】
信号Ｓｎ１には動き成分が含まれているので、リミッタ５６で動き成分が除去され、信号Ｓｎ２となる。信号Ｓｎ２は乗算回路５４で外部より与えられる係数Ｋ（以降、巡回係数という）により乗算され、信号Ｋ・Ｓｎ２となり、加算回路５２に供給される。
【００３４】
加算回路５２では、信号Ｓｉと信号Ｋ・Ｓｎ２とを加算することにより、信号Ｓｉからノイズ成分を除去する。この加算回路５２からの信号Ｓｏは、フィールドメモリ５５に供給されると共に、出力端子５７から出力される。
【００３５】
ここで、説明を簡略化するために、Ｓｎ１＝Ｓｎ２＝Ｓｎとすると、信号Ｓｎは数式（１）で示される。
Ｓｎ＝Ｓｆ−Ｓｉ    ………    （１）
信号Ｓｏは数式（２）で示される。
Ｓｏ＝Ｓｉ＋Ｋ・Ｓｎ
＝Ｓｉ＋Ｋ・（Ｓｆ−Ｓｉ）
＝（１−Ｋ）・Ｓｉ＋Ｋ・Ｓｆ    ………    （２）
数式（２）から、よりノイズ成分の少ない信号Ｓｏを得る方法を考えると、信号Ｓｉにはノイズ成分が含まれ、信号Ｓｆはノイズ成分が除去された信号Ｓｏの遅延信号であるので、巡回係数Ｋを限りなく、値１に近似させていけばよいことがわかる。また、逆に巡回係数Ｋを値０にした場合、信号Ｓｉがそのまま信号Ｓｏとなる。
【００３６】
このように、巡回係数Ｋを値１に近似させていく程、ノイズの除去には有効である。そして、ビデオカメラでは、映像信号を生成する過程で、小型化のための部品の高密度実装化、ディジタル化、信号処理およびビデオカメラ各部の制御の高速化に伴い、映像信号はノイズの影響を受けやすくなっている。
【００３７】
図１の１１９、１２０は巡回型のノイズリダクション回路である。ここで上述の巡回係数Ｋを０から１の間を変えることで、ノイズ抑圧度が変化する。本発明においては、１１９、１２０それぞれの巡回定数Ｋａ，Ｋｂが独立に変えることができるようになっている。
【００３８】
今、左右ゲイン差補正のため、右チャンネルが１．２５倍のゲインを持っている。それにともないノイズレベルも１．２５倍に上がっている。制御部１１５からこの１．２５倍の制御信号がノイズリダクション回路１２０に送られ、巡回係数ＫｂはＫａの１．２５倍に上げられる。
【００３９】
Ｋｂ＝１．２５ｘＫａ
この結果、右チャンネルのノイズレベルが１／１．２５に抑圧され、ノイズリダクション回路を通ったあとのノイズレベルは
Ｎａ’ｏｕｔ＝Ｎａｏｕｔ、    Ｎｂ’ｏｕｔ＝０．８ＸＮｂｏｕｔ、
Ｎａ’ｏｕｔ＝Ｎｂ’ｏｕｔ
となる（図２Ｄ）。
【００４０】
図３は、制御部１１５における上記の調整の過程を示すフローチャート図である。
ＳＴＥＰ１：ＣＣＤ１００の出力信号の左右の黒レベル差を演算する。
ＳＴＥＰ２：演算結果に基づいて、左右オフセットゲイン調整をする。
ＳＴＥＰ３：演算部にて、左右の輝度レベル差を演算する。
ＳＴＥＰ４：左右レベル差を補正する。
ＳＴＥＰ５：左右ゲイン差に基づく巡回係数を算出する。
ＳＴＥＰ６：巡回係数に基づき、ノイズリダクション回路を制御する。
ＳＴＥＰ７：左右画像を合成する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の構成を示すブロック図
【図２】本発明の効果を示す説明図
【図３】本発明のシステムを示す、フローチャート図
【図４】時間的に相関関係にあるフィールド画像を用いてノイズを除去する巡回型ノイズリダクション回路について示す図
【図５】従来例の構成を示すブロック図
【図６】従来例の課題を示す説明図
【図７】従来例のシステムを示す、フローチャート図
【符号の説明】
【００４２】
５１  入力端子
５２  加算回路
５３  減算回路
５４  乗算回路
５５  フィールドメモリ
５６  リミッタ
５７  出力端子
１００  ＣＣＤエリアセンサ
１０１，１０２  光電変換部
１０３，１０４  水平転送部
１０６，１０７  出力アンプ
１０９，１１０  アナログフロントエンド
１１１，１１２  補正部
１１３，１１４  ゲイン調整部
１１５  制御部
１１６  差評価値生成部
１１７  画面合成部
１１８  カメラ信号処理部
１１９，１２０  ノイズリダクション回路
１２１  出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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