(57)【要約】【課題】カメラ用ＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）を用いたＥＭ−ＣＣＤ（ Electron Multiplying Charge Coupled Device ）等の電子増倍型撮像素子を用いたカメラ装置では、高感度時に撮像素子の赤色の感度が高いために転送効率の悪い画素が現われ、そこに点々と赤色のノイズが現われることがある。その赤色のノイズの補正を行なう。【解決手段】本発明は、高感度時に点々と赤色のノイズが現われるのに対して、転送効率の悪い画素を対象画素としてメモリに保存し、対象画素に鮮明な赤色がきた場合、赤色レベルに比例した逆極性の補正信号を転送効率の悪い画素に加えて補正するものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子増倍型撮像素子、前記電子増倍型撮像素子から出力される信号電荷をデジタル映像データに変換するカメラ中段処理部、前記映像データの各種映像処理を行なうＦＰＧＡ、前記ＦＰＧＡから出力される映像データに各種カメラ信号処理プロセスを行なうカメラ用ＤＳＰ、及びカメラ装置を制御するＣＰＵを具備するカメラ装置において、
前記ＦＰＧＡは、前記ＣＰＵの制御によって、前記外部機器から指定された前記電子増倍型撮像素子の所定の画素の位置を保存し、前記保存された画素について、前記保存された画素の輝度レベルに比例した逆極性の補正信号を加え、画素ノイズを補正することを特徴とするカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ用ＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）を用いたＥＭ−ＣＣＤ（ Electron Multiplying Charge Coupled Device ）等の電子増倍型撮像素子を用いたカメラ装置に関わり、特に赤色ノイズを補正するカメラ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、特許文献１等には、ＥＭ−ＣＣＤ（ Electron Multiplying Charge Coupled Device ）等の電子増倍型撮像素子を用いて映像信号を出力するカメラ装置において、当該カメラ装置は、所定範囲外ではレンズ部の絞りを所定の開閉範囲内に維持すると共に、電子増倍型撮像素子の電子増倍率を制御するという技術が記載されている。即ち、特許文献１には、絞り制御可能なレンズと電子増倍型固体撮像素子を組合わせたときの自動感度調整において、最適な画質優先の自動感度調整を行なうカメラ装置技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０４５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カメラ用ＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）を用いたＥＭ−ＣＣＤ（ Electron Multiplying Charge Coupled Device ）等の電子増倍型撮像素子を用いたカメラ装置における自動感度調整では、高感度時に撮像素子の赤色の感度が高いために、転送効率の悪い画素部分には、点々と赤色のノイズが現われることがある。
本発明は、上記の赤色のノイズの補正を行なうことが可能な電子増倍型撮像素子を用いたカメラ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】
上記の課題を解決するため、本発明のカメラ装置は、赤色のノイズが現われる画素を、ＣＰＵ（ Central Processor Unit ）の制御によって、転送効率の悪い画素（対象画素）としてＦＰＧＡ（ Field Programmable Gate Array ）のメモリに保存させ、対象画素に鮮明な赤色がきた場合には、ＦＰＧＡが赤色レベルに比例した逆極性の補正信号を加えて補正を行なうものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電子増倍型撮像素子の赤色の感度が高いために、転送効率の悪い画素部分に点々と赤色のノイズが現われるのに対して、転送効率の悪い画素を対象画素として保存させ、赤色レベルに比例した逆極性の補正信号を加えて補正することで、撮像状態を適切に維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のＥＭ−ＣＣＤを用いたカメラ装置の一実施例の構成をブロック図である。
【図２】本発明のカメラ装置における転送効率の悪い画素をメモリに保存する動作の一実施例を説明するための模式図である。
【図３】本発明の赤色ノイズ補正処理部の一実施例を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明の一実施例の補正特性図である。
【図５】色相領域の概念図である。
【図６】本発明の一実施形態例の動作説明図である。
【図７】本発明のカメラ装置における赤色ノイズ補正処理手順の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明のカメラ装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図９】観測者がＰＣを操作して、撮像素子の転送効率の悪い画素の位置を確認する動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のカメラ装置は、電子増倍型撮像素子、前記電子増倍型撮像素子から出力される信号電荷をデジタル映像データに変換するカメラ中段処理部、前記映像データの各種映像処理を行なうＦＰＧＡ（ Field Programmable Gate Array ）、前記ＦＰＧＡから出力される映像データに各種カメラ信号処理プロセスを行なうカメラ用ＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）、及びカメラ装置を制御するＣＰＵ（ Central Processor Unit ）を具備するカメラ装置において、前記ＦＰＧＡは、前記ＣＰＵの制御によって、前記外部機器から指定された前記電子増倍型撮像素子の所定の画素の位置を保存し、前記保存された画素について、前記保存された画素の輝度レベルに比例した逆極性の補正信号を加え、画素ノイズを補正することを特徴とする。
好ましくは、前記電子増倍型撮像素子は、ＥＭ−ＣＣＤ（ Electron Multiplying Charge Coupled Device ）である。
また好ましくは、前記外部機器から指定される前記所定の画素は、赤色ノイズが現れる画素である。また好ましくは、前記外部機器から指定される前記所定の画素は、転送効率が悪い画素である。
さらに好ましくは、前記赤色ノイズは、前記電子増倍型撮像素子が高感度時に現われる。
またさらに好ましくは、前記補正信号は、前記所定の画素の赤色レベルに比例した逆極性の補正信号である。
【０００９】
以下に本発明の一実施形態について、図面等を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
また、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００１０】
基本的なカメラ装置の映像出力方法について、図１を用いて説明する。図１は、本発明のＥＭ−ＣＣＤを用いたカメラ装置の一実施例の構成をブロック図である。
カメラ装置の基本的な構成では、主に、被写体１０１、レンズ１０２、ＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）１０３、ＣＤＳ（ Correlated Double Sampling ）１０４、ＡＭＰ１０５、ＡＤ（ Analog to Digital ）１０６、ＦＰＧＡ１０７、カメラ用ＤＳＰ（ Digital Signal Processor ）１０８、ＣＰＵ１０９、絞り駆動機構１１０、ＰＣ２００で構成される。
【００１１】
被写体１０１は、カメラ装置で実際に映像に変換される対象物である。レンズ１０２は、被写体１０１をＣＣＤ１０３に結像（光学像）させるものである。ＣＣＤ１０３は、レンズ１０２経由で、カメラ装置に入射された被写体１０１からの光（光学像）を信号電荷に変換する。ＣＣＤ１０２で変換された信号電荷は、ＣＤＳ１０４、ＡＭＰ１０５、及びＡＤ１０６を経由して、デジタル映像データに変換され、ＦＰＧＡ１０７に転送される。ＦＰＧＡ１０７は、デジタル映像データの各種処理を行ないカメラ用ＤＳＰ１０８に出力する。またＦＰＧＡ１０７は、ＣＣＤ１０３を駆動するためのタイミング信号等を生成する。カメラ用ＤＳＰ１０８は、各種カメラ信号処理プロセスを行ない、カメラ装置からの映像信号を出力する。ＣＰＵ１０９は、カメラ用ＤＳＰ１０８、ＦＰＧＡ１０７、及び、絞り駆動機構１１０を適宜に制御するものである。ＰＣ（ Personal Computer ）は、カメラ装置の操作員（観測者）が操作し、ＣＰＵ１０９を介してカメラ装置を操作する。なお、ＣＣＤ１０３は、例えば、ＥＭ−ＣＣＤ（ Electron Multiplying Charge Coupled Device ）等の電子増倍型撮像素子である。
【００１２】
カメラ装置の周辺が暗くなると、従来のカメラ装置では、まずレンズの絞りを開き自動的に光量を適切な状態に維持する。カメラ装置周辺がさらに暗くなり、レンズの絞りでは調整しきれなくなると、ＡＭＰ１０５の感度を調整して光量を適切な状態に維持する。このようにカメラ装置のＡＭＰ１０５の感度を高くすると、ＣＣＤ１０３の赤色の感度も高くなる。この結果、転送効率の悪い画素が現われ、そこに点々と縦方向に赤色のノイズが現われてカメラ装置の撮像に悪影響を及ぼすことがある。
【００１３】
そこで、本発明のカメラ装置では、ＣＰＵ１０９の制御によって、転送効率の悪い画素を対象画素としてＦＰＧＡ１０７に保存させる。そして、ＦＰＧＡ１０７は、鮮明な赤色として保存された対象画素に、赤色レベルに比例した逆極性の補正信号を加えて補正を行ない、転送効率の悪い画素（対象画素）の赤色成分の輝度を補正する。
【００１４】
即ち本発明は、カメラ用ＤＳＰを用いたＥＭ−ＣＣＤ等の電子増倍型撮像素子を用いたカメラ装置において、高感度時に、撮像素子の赤色の感度が高いために、転送効率の悪い画素に点々と赤色のノイズが現われるのに対して、この赤色のノイズが現われる画素（即ち、転送効率の悪い画素）を対象画素として、メモリに保存し、対象画素に鮮明な赤色が発生した場合には、赤色レベルに比例した逆極性の補正信号を加えて補正を行なうものである。
【００１５】
本発明のカメラ装置の補正の一実施例について、図２を用いて説明する。図２は、本発明のカメラ装置における転送効率の悪い画素をメモリに保存する動作の一実施例を説明するための模式図である。
即ち、下記の（１）（２）（３）の順に動作する。なお、一連の動作の流れを図７に示す。
【００１６】
（１）「転送効率の悪い画素をメモリに保存する」
図２に示す様に、撮像素子の転送効率の悪い画素の位置を確認する（確認の動作については後述する）。確認した転送効率の悪い画素の位置をＰＣ（ Personal Computer ）２００よりＰＣ１０９へ伝送路２０３経由で伝達する。ＣＰＵ１０９は、必要に応じて、確認した転送効率の悪い画素の位置座標（Ｖ（垂直または上下）方向，Ｈ（水平または左右）方向）を算出した上で、位置情報（Ｖ軸，Ｈ軸）を伝送路２０４経由でＦＰＧＡ１０７に伝達する。ＦＰＧＡ１０７は、入力された位置情報を、ＦＰＧＡ１０７が管理する情報に変換して保持する。なお、この位置情報は１点ではなく、複数点持っても良い。また、ＦＰＧＡ１０７が保存及び管理する情報は、ＦＰＧＡ１０７内蔵のメモリでも良く、外部のメモリでも良い。また、両方を用いても良い（ステップＳ７１）。
【００１７】
（２）「転送効率の悪い画素に影響を与える画素（画面の特定部分の赤のみ強い画素）を検出する」
例えば、特開平９−２４７７０１号公報等に記載された周知の技術を適用し、赤のみ強い画素の検出を行なう。図３は、本発明の赤色ノイズ補正処理を行なう部分について説明するためのブロック図である。図３のブロック図は、例えば、ＦＰＧＡ１０７の処理部の一部である。
図３において、演算比較器３０１は、入力映像信号Ｒ（赤色）及びＧ（緑色）の色成分から、色差信号Ｒ−Ｇの演算とその大小比較を行ない、色相領域判定回路３０４に出力する。また、演算比較器３０２は、入力映像信号Ｒ及びＢ（青色）の色成分から、色差信号Ｒ−Ｂの演算とその大小比較を行ない、色相領域判定回路３０４に出力する。同様に、演算比較器３０３は、入力映像信号Ｇ及びＢの色成分から、色差信号Ｇ−Ｂの演算とその大小比較を行ない、色相領域判定回路３０４に出力する。なお、本動作は、周知の特開平９−２４７７０１号公報等を適用可能なので、ここでは詳細を記載しない。
【００１８】
その結果を、色相領域判定回路３０４は、入力された演算比較器３０１〜３０３による演算結果により、図４に示す様に、色相領域の判定を行なう。そして、その判定結果を原色／補色領域判定回路３０６に出力する。なお、図４は、特開平９−２４７７０１号公報の図７をコピーしたものである。詳細な説明は当該公報による。
図５は、この色相領域の概念図で、中心点から各色方向に向う直線を基準線として、これにより６個の色相領域に区切ったものである。中間色色相設定回路３０７は、新たに基準色として設定したい中間色の設定を可能にする働きをするもので、例えば、ＲとＹｅ（黄色）の中間色があらかじめ設定されているものである。原色／補色領域判定回路３０６は、色相領域判定回路３０４からのデータと、中間色色相設定回路３０７から与えられている色相Ｆとにより、原色成分量及び補色成分量を算出し、入力信号Ｒ，Ｇ，Ｂの各色相を判別することができる。なお、図５は、特開平９−２４７７０１号公報の図８をコピーしたものである。詳細な説明は当該公報による（ステップＳ７２）。
【００１９】
図６は、本発明の動作原理を説明するため彩度（色飽和度）及び色度（色相）を表した図で、この図において、原点Ｏから遠ざかる方向（極座標のｒ方向）が彩度、彩度に垂直な方向（極座標のθ方向）が色度を表している。なお、図５は、特開平９−２４７７０１号公報の図２の一部をコピーしたものである。
領域６は、中心点Ｏから補助基準色Ｆ点を通る軸、つまり補助基準線により、２個の補助領域、すなわち領域＜１＞＜２＞に分けられる（ステップＳ７３）。次に、入力映像信号の色相を、原色／補色領域判定回路３０６により図６に示すように、ＲとＦの間の領域＜１＞と、ＦとＹｅの間の領域＜２＞とに分割して判定する。
今回は強い赤色を検出すればよいので、図５のとおり領域１と領域６のみを注視する。中間色色相設定回路３０７であらかじめＲよりのＦ値を出力させることで強い赤色が判定できるように改良する（ステップＳ７４）。
【００２０】
（３）「検出した赤のみ強い画素に逆極性の補正信号を作成し、映像信号に加算する」
逆信号発生回路３０９は、演算比較器３０１〜３０３と同時に入力された入力映像信号のＲ，Ｇ，Ｂ色成分それぞれから、逆信号を発生し、逆信号生成回路３０５に出力する。画素位置情報回路３０８は、強い赤が発生する画素位置情報を逆信号生成回路３０５に出力する（ステップＳ７５）。
逆信号生成回路３０５は、上述の（１）で設定した強い赤が発生する画素位置情報と、（２）で検出した強い赤が発生した情報と、逆信号発生回路３０９で発生した逆信号とから判断して（ステップＳ７６）、必要な場合は、Ｒの逆信号を、Ｒ信号の加算回路３１０に出力する。加算回路３１０は、入力された２つの信号を加算し出力する（ステップＳ７７）。
【００２１】
次に、転送効率の悪い画素をメモリに保存する動作について、図８と図９によって説明する。図８は、本発明のカメラ装置の一実施例の構成を示すブロック図である。また、図８の下部に図８のモニタ８５０のモニタ画面８５１の表示例を示す。図９は、観測者８１２がＰＣ２００を操作して、撮像素子の転送効率の悪い画素の位置を確認する動作を説明するための模式図である。なお、カメラ中段処理回路８０３は、図１のＣＣＤ１０３、ＣＤＳ１０４、ＡＭＰ１０５、及び、ＡＤ１０６を１つにまとめて表したものである。また、図１における絞り機構１１０を図示していないが、ＣＰＵ１０９は、絞り機構を適宜制御しているものとする。好ましくは、高感度状態の時には、レンズ１０２の絞りは全開若しくは所定の状態で固定されている。
図８に示す様に、観測者８１２がＰＣ２００を操作することにより、ＣＰＵ１０９は、ＦＰＧＡ１０７が出力映像中にカーソル８５２を表示するよう制御する。ＦＰＧＡ１０７は、ＣＰＵ２００からの指示に応じて、モニタ８５０の表示画面８５１にカーソル８５２を表示させる。なお、設定終了後は、カーソル８５２の表示を消す機能も有する。
【００２２】
また、ＦＰＧＡ１０７は、観測者８１２がＰＣ２００を介して、カーソル８５２の表示位置を、モニタ画面８５１上で、“上”方向、“下”方向、“左”方向、“右”方向、それぞれに変更可能である。観測者８１２は、モニタ画面８５１を観測して、伝送効率の悪い画素の位置８５３にカーソル８５２を移動（上下左右に）させて、カーソル８５１の位置と伝送効率の悪い画素の位置８５３とを位置合わせ（調整）する。即ち、ＣＰＵ１０９は、ＰＣ２００からの指示に応じて、モニタ８５０のモニタ画面８５１の表示を制御する。
そして、伝送効率の悪い画素の位置にカーソル８５２を位置合わせしたら、その位置を伝送効率の悪い位置として登録を行なう。即ち、図９に示すように、観測者８１２は、ＰＣ２００を操作し、ＣＰＵ１０９に指示を出し、ＣＰＵ１０９は、ＦＰＧＡ１０７に制御信号を伝送する。ＦＰＧＡ１０７は、カーソル８５２が現在表示している画素の位置９０１を伝送効率の悪い画素の位置９０２としてメモリに保存する。
【００２３】
従来、撮像素子の赤色の感度が高いために転送効率の悪い画素が現われ、そこに点々と赤色のノイズが現われるのに対して、上記実施例によれば、転送効率の悪い画素を対象画素として保存させ、対象画素に鮮明な赤色がきた場合、赤色レベルに比例した逆極性の補正信号を転送効率の悪い画素に加えて補正することで、撮像状態を適切に維持することが可能になる。
【符号の説明】
【００２４】
１０１：被写体、  １０２：レンズ、  １０３：ＣＣＤ、  １０４：ＣＤＳ、  １０５：ＡＭＰ、  １０６：ＡＤ、  １０７：ＦＰＧＡ、  １０８：カメラ用ＤＳＰ、  １０９：ＣＰＵ、  １１０：絞り駆動機構、  ２００：ＰＣ、  ２０３，２０４：伝送路、  ３０１〜３０３：演算比較器、  ３０４：色相領域判定回路、  ３０５：逆信号発生回路、  ３０６：原色／補色領域判定回路、  ３０７：中間色色相設定回路、  ３０８：画素位置情報回路、  ３０９：逆信号生成回路、  ３１０：加算回路、  ８０３：カメラ中段処理部、  ８１２：観測者、  ８５０：モニタ、  ８５１：モニタ画面、  ８５２：カーソル、  ８５３：伝送効率の悪い画素、  ９０１:カーソルが現在表示している画素の位置、  ９０２：伝送効率の悪い画素の位置。
【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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【図８】
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【図９】
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