(57)【要約】      （修正有）【課題】明るい部分と暗い部分が混在した映像を撮像した場合において、明るい部分と暗い部分の映像設定を容易に調整可能なカメラ装置を提供する。【解決手段】被写体を撮像し信号電荷に変換するＣＣＤ撮像素子と、信号電荷について雑音除去し、所定の信号レベルに調整し、デジタル映像信号に変換する中段処理部と、デジタル映像信号について所定の各種処理を行い、前記ＣＣＤ撮像素子を駆動するためのタイミング信号を生成するＦＰＧＡ部と、前記中段処理部により各種処理された映像信号に各種カメラ信号処理プロセスを行うカメラ用ＤＳＰ部と、前記ＣＣＤ撮像素子に設けられているゲインコントロール機能の制御を行なうＣＭＧ制御部と、前記各機器をコントロールするＣＰＵ部と、を備えるカメラ装置において、前記ＣＭＧ制御部は、前記ＣＰＵの制御に応じて、垂直ブランキング期間ごとにＣＭＧ設定値を切替えて撮像するように前記ＣＣＤ撮像素子を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像し信号電荷に変換するＣＣＤ撮像素子と、前記信号電荷について雑音除去し、所定の信号レベルに調整し、デジタル映像信号に変換する中段処理部と、前記デジタル映像信号について所定の各種処理を行い、前記ＣＣＤ撮像素子を駆動するためのタイミング信号を生成するＦＰＧＡ部と、前記中段処理部により各種処理された映像信号に各種カメラ信号処理プロセスを行うカメラ用ＤＳＰ部と、前記ＣＣＤ撮像素子に設けられているゲインコントロール機能の制御を行なうＣＭＧ制御部と、前記各機器をコントロールするＣＰＵ部と、を備えるカメラ装置において、
前記ＣＭＧ制御部は、前記ＣＰＵの制御に応じて、垂直ブランキング期間ごとにＣＭＧ設定値を切替えて撮像するように前記ＣＣＤ撮像素子を制御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を用いたＥＭ−ＣＣＤカメラ装置に関わり、特に、明るい部分と暗い部分とが混在した映像を撮像するカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、明るい部分と暗い部分とが混在した映像を撮像する機能としては、ダイナミックレンジ機能がある（特許文献１参照。）。特許文献１には、２相読み出しのＥＭ−ＣＣＤ撮像素子の、１相の信号を高い電子増倍率で増倍し、他相の信号を低い電子増倍率で増倍することによって、明るい部分と暗い部分とが混在した映像を撮像するＥＭ−ＣＣＤ撮像素子を用いたカメラ装置についての記載がある。
【０００３】
従来のＥＭ−ＣＣＤ撮像素子を用いたカメラ装置の映像出力の一例を図１によって説明する。図１は、従来のカメラ装置の構成を示すブロック図である。１００はカメラ装置、１０１は被写体、１０２はレンズ部、１０３はＥＭ−ＣＣＤ（Electron-Multiplying-Charge Coupled Device）撮像素子、１０４はＥＭ−ＣＣＤ撮像素子１０３から入力される信号電荷から雑音を除去した映像信号として出力するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）部、１０５は映像信号を所定のレベルに調整して出力する増幅部（ＡＭＰ）、１０６は映像信号をデジタル信号に変換するＡＤ（Analog to Digital）変換部、１０７はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）部、１０８はカメラ用ＤＳＰ（Digital Signal Processor）部、１０９はＣＰＵ（Central Processing Unit）部、１１０はＣＭＧ（Charge multiplication gate）制御部である。１１１はＣＤＳ部１０４、増幅部１０５およびＡＤ変換部１０５から構成される中段処理部である。ＦＰＧＡ部１０７は、用途に応じて複数設けられることがあるが、ここでは１つとして説明する。
【０００４】
図１において、被写体１０１は、カメラ装置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ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子１０３に結像（光学像）させるものである。ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子１０３は、レンズ部１０２経由で入射された光（光学像）を信号電荷に変換する。ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子１０３で変換された信号電荷は、ＣＤＳ部１０４、増幅部１０５、および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について所定の各種処理を行う。またＦＰＧＡ部１０７は、ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子１０３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ＤＳＰ部１０８は、各種カメラ信号処理プロセスを行う。
ＣＰＵ部１０９は、カメラ用ＤＳＰ部１０８、ＦＰＧＡ部１０７、ＣＭＧ制御部１１０、等のカメラ装置１００内の各機器を適宜にコントロールする。なお、ＦＰＧＡ部１０７は、用途により複数設置することもある。
ＣＭＧ制御部１１０は、ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子１０３に設けられているゲインコントロール機能の制御を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８２３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来のカメラ装置では、屋外などで、明るい部分と暗い部分が混在した映像を撮像する場合、映像の暗い部分を対象に映像設定の調整を行なうと明るい場所がさらに明るく映り、反対に明るい部分を対象に映像設定の調整を行なうと暗い部分が更に暗く映る。このような映像では通常は映像の調整が適切に行えない。
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、明るい部分と暗い部分が混在した映像を撮像した場合の、明るい部分と暗い部分の映像設定を容易に調整可能なカメラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のカメラ装置は、被写体を撮像し信号電荷に変換するＣＣＤ撮像素子と、前記信号電荷について雑音除去し、所定の信号レベルに調整し、デジタル映像信号に変換する中段処理部と、前記デジタル映像信号について所定の各種処理を行い、前記ＣＣＤ撮像素子を駆動するためのタイミング信号を生成するＦＰＧＡ部と、前記中段処理部により各種処理された映像信号に各種カメラ信号処理プロセスを行うカメラ用ＤＳＰ部と、前記ＣＣＤ撮像素子に設けられているゲインコントロール機能の制御を行なうＣＭＧ制御部と、前記各機器をコントロールするＣＰＵ部と、を備えるカメラ装置において、前記ＣＭＧ制御部は、前記ＣＰＵの制御に応じて、垂直ブランキング期間ごとにＣＭＧ設定値を切替えて撮像するように前記ＣＣＤ撮像素子を制御するものである。
【０００８】
好ましくは、上記発明のカメラ装置に用いるＣＣＤ撮像素子は、ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子等の電子増倍型撮像素子である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＣＣＤ撮像素子のゲインコントロール機能を操作することにより、映像の垂直（Ｖ）ブランキング期間ごとに、明るい映像を撮像する場合のゲイン設定値と暗い映像を撮像する場合のゲイン設定値を交互に切り替え、カメラ用ＤＳＰ部で明るい部分と暗い部分が混在した映像を映す場合の映像設定の調整を可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のカメラ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のカメラ装置において、ＣＭＧゲインを制御し、映像の明るい部分と暗い部分が混在した映像を適切な映像として取得できることを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例のＣＭＧ設定（ＣＭＧゲイン）値の切替制御信号波形を示す図である。
【図４】本発明の一実施例のＣＭＧ設定（ＣＭＧゲイン）値の切替制御信号波形を示す図である。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図の説明において、従来の技術を説明した図１と図２を含め、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、重複を避けるため、できるだけ説明を省略する。
本発明の一実施形態を図２〜図５によって説明する。
【００１２】
図５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。図５のカメラ装置５００の構成は、図１のカメラ装置１００の構成に対して、ＣＭＧ制御部１１０の替わりにＣＭＧ制御部５１０とし、ＣＰＵ１０９の替わりにＣＰＵ５０９とし、ＣＰＵ５０９に垂直ブランキング（Ｖブランキング）期間ごとにＣＭＧ制御部５１０のゲインコントロール設定値を第１の設定値と第２の設定値に切替える機能を加えた。また、カメラ用ＤＳＰ部１０８の替わりにカメラ用ＤＳＰ５０８とし、カメラ用ＤＳＰ５０８奇数フィールドの映像と偶数フィールドの映像とを合成する機能を加えたものである。なおＣＣＤ撮像素子１０３は、ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子等の、電子増倍型の撮像素子である。
【００１３】
図２は、本発明のカメラ装置において、ＣＰＵ５０９がＣＭＧ制御部１１０をコントロールして、ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子１０３のＣＭＧゲインを制御し、映像の明るい部分と暗い部分が混在した映像を適切な映像として取得できることを説明するための図である。
明るい部分と暗い部分が混在した映像を映す場合には、図２に示す通り、ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子１０３が内蔵するＣＭＧゲインコントロール機能を通常通り切り替えるだけでは、うまくいかない。
例えば、ＣＭＧゲイン（ＣＭＧ設定）値を、レベル２０３のように映像の暗い部分にあわせて高く設定すると、映像信号はレベル２００に示すように信号レベルが高くなり、画面２０５のように、映像の輝度が全体的に高くなる。そして、暗い部分は明るくなる。しかし、元々明るい部分はさらに明るくなり、結果的には白っぽい映像になり物体の識別ができないものとなる。
また例えば、ＣＭＧゲイン（ＣＭＧ設定）値を、レベル２０４のように映像の暗い部分に合わせて低く設定すると、映像信号はレベル２０１に示すように信号レベルが低くなり、画面２０６のように、映像の輝度が全体的に低くなる。そして、明るい部分は輝度が落ち適切な明るさの映像となる。しかし、元々暗い部分はさらに暗くなり、結果的には黒っぽい映像になり物体の識別ができないものとなる。
【００１４】
映像信号２００や２０１は、偶数フィールドの映像期間２０８、奇数フィールドの映像期間２０９、偶数フィールドの映像期間２０８、奇数フィールドの映像期間２０９、・・・と交互に連続して現れ、偶数フィールドの映像期間２０８、奇数フィールドの映像期間２０９の間、又は、奇数フィールドの映像期間２０９、偶数フィールドの映像期間２０８の間には、垂直（Ｖ）ブランキング期間２０２が必ず存在する。
そこで本発明では、ＣＰＵ５０９が、この垂直ブランキング期間２０２内に、ＣＭＧゲイン（ＣＭＧ設定）値を、レベル２０３のように高く設定する制御と、レベル２０４のように低く設定する制御をフィールドごとに繰り返し行なう。その結果、画面２０７に示すように、カメラ装置５００（カメラ用ＤＳＰ部５０８）の出力として、上記の映像がフィールドごとに交互に現れる映像を得ることができる。なお、本切替設定制御は、ＣＰＵ５０９が行うこととする。
【００１５】
この映像は図２の画面２０７のイメージ図で説明すると、映像の半分（明るい部分または暗い部分）は物体の識別が不可能な映像となる。しかし残りの半分（識別できない映像が暗い部分の場合は明るい部分、また識別できない映像が明るい部分の場合は暗い部分）は物体の識別が可能な映像となる。
しかし結果的には、残像効果により、監視者が視認するための映像全体としては十分物体の識別が可能な映像を得ることが期待できる。このため、本発明のカメラ装置は、明るい部分と暗い部分とがある監視領域を撮像するためのカメラ装置として好適である。
【００１６】
図３と図４は、それぞれ本発明の一実施例のＣＭＧ設定（ＣＭＧゲイン）値の切替制御信号波形を示す図である。横軸は時間、縦軸は信号レベルである。図３は、問題のある場合のＣＭＧ設定値制御図である。また図４は、正常な場合のＣＭＧ設定値制御図である。
図３に示すように、レベル（第１の設定値）２０３とレベル（第２の設定値）２０４に交互に切替えを行なうことにより、ＣＰＵ部５０９は、ＣＭＧ制御部１１０を制御して、ＣＭＧ設定値３００をＶブランキング期間３０１に設定制御３０２する。
しかし、ＣＭＧ制御部１１０の回路構成（使用部品も含めて）によっては、１回の設定で設定できる増幅倍率に上限がある場合、ＣＭＧ制御３０２を段階的に行ないＣＭＧ設定値３００を徐々に上げていく必要が生じる。その結果、図３の期間３０３のように、ＣＭＧ設定値３００が所定の設定値に変化するまでに時間がかかり、垂直ブランキング期間３０１を超えてしてしまうことが考えられる。
【００１７】
これでは、ゲイン切替設定が有効に機能せず、期待する映像を得ることができない。そこで、図４に示すように、ＣＭＧ設定値４００を垂直ブランキング期間４０１内に設定制御する（制御信号４０２）。このために、ＣＭＧ設定値４００が垂直ブランキング期間４０１内で、ＣＭＧ制御部５１０は、ＣＭＧ設定値４００が所定の設定値に変化することが可能な回路構成、例えば、大信号増幅が可能なプッシュプル増幅回路構成などを持つ。
【００１８】
上記実施例によれば、カメラ用ＤＳＰを用いたＥＭ−ＣＣＤ撮像素子等の電子増倍型撮像素子を用いたカメラ装置において、屋外など、太陽光などで明るい部分と暗い部分が混在した映像を映す場合でも適切な映像を得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００１９】
１００：カメラ装置、  １０１：被写体、  １０２：レンズ部、  １０３：ＥＭ−ＣＣＤ撮像素子、  １０４：ＣＤＳ部、  １０５：増幅部（ＡＭＰ）、  １０６：ＡＤ変換部、  １０７：ＦＰＧＡ部、  １０８：カメラ用ＤＳＰ部、  １０９：ＣＰＵ部、  １１０：ＣＭＧ制御部、  １１１：中段処理部、  ５００：カメラ装置、  ５０８：カメラ用ＤＳＰ部、  ５０９：ＣＰＵ部、  ５１０：ＣＭＧ制御部。
【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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