(57)【要約】【課題】色再現性の悪化などの画質の悪化を防止した撮像装置を提供。【解決手段】冷却装置14は、可視域で用いられる固体撮像素子12を冷却する。冷却装置制御部16は冷却装置14を制御する。デジタル信号処理部18は、撮像部から得られた撮像信号を、リニアマトリクスまたは色差マトリクスを用いて補正する。デジタル信号処理部18は、冷却装置制御部16の制御状態に応じて、リニアマトリクスまたは色差マトリクスの係数を変更して、補正を変更する。【選択図】図１
2008060684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を含む撮像手段と、該撮像素子を冷却する冷却手段と、該撮像手段から得られた撮像信号を補正する補正手段とを含み、該補正手段による補正は、前記冷却手段の動作状態に応じて、変更されることを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却撮像装置において、該装置は、前記補正手段による補正を変更する補正変更手段を含み、該補正変更手段は、前記冷却手段の動作状態に応じて、前記補正手段による補正を変更することを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の冷却撮像装置において、該装置は、前記冷却手段を制御する冷却制御手段を含み、前記補正手段による補正は、該冷却制御手段の制御状態に応じて、変更されることを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却撮像装置において、該装置は、前記補正手段による補正を変更する補正変更手段を含み、該補正変更手段は、前記冷却制御手段の制御状態に応じて、前記補正手段による補正を変更することを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項５】
撮像素子を含む撮像手段と、該撮像素子を冷却する冷却手段と、該撮像手段の温度を検出して検出結果を出力する温度検出手段と、該撮像手段から得られた撮像信号を補正する補正手段とを含み、該補正手段による補正は、前記検出結果に応じて、変更されることを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の冷却撮像装置において、該装置は、前記補正手段による補正を変更する補正変更手段を含み、該補正変更手段は、前記検出結果に応じて、前記補正手段による補正を変更することを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項７】
撮像素子を含む撮像手段と、該撮像素子を駆動する駆動手段と、該駆動手段による駆動を変更する駆動変更手段と、該撮像素子を冷却する冷却手段とを含み、該駆動変更手段は、該冷却手段の動作状態に応じて、前記駆動手段による駆動を変更することを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の冷却撮像装置において、該装置は、前記冷却手段を制御する冷却制御手段を含み、前記駆動変更手段は、該冷却制御手段の制御状態に応じて、前記駆動手段による駆動を変更することを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項９】
撮像素子を含む撮像手段と、該撮像素子を駆動する駆動手段と、該駆動手段による駆動を変更する駆動変更手段と、該撮像素子を冷却する冷却手段と、該撮像手段の温度を検出して検出結果を出力する温度検出手段とを含み、該駆動変更手段は、前記検出結果に応じて、前記駆動手段による駆動を変更することを特徴とする冷却撮像装置。
【請求項１０】
撮像素子を含む撮像手段を用いて撮像を行ない、該撮像素子を冷却手段により冷却し、該撮像手段から得られた撮像信号を補正し、該補正を、前記冷却手段の動作状態に応じて変更することを特徴とする冷却撮像方法。
【請求項１１】
撮像素子を含む撮像手段を用いて撮像を行ない、該撮像素子を冷却手段により冷却し、該撮像手段の温度を検出して検出結果を出力し、該撮像手段から得られた撮像信号を補正し、該補正を、該検出結果に応じて変更することを特徴とする冷却撮像方法。
【請求項１２】
撮像素子を含む撮像手段を用いて撮像を行ない、該撮像素子を冷却手段により冷却し、該撮像素子を駆動手段により駆動し、該冷却手段の動作状態に応じて、前記駆動手段による駆動を変更することを特徴とする冷却撮像方法。
【請求項１３】
撮像素子を含む撮像手段を用いて撮像を行ない、該撮像素子を冷却手段により冷却し、該撮像素子を駆動手段により駆動し、該撮像手段の温度を検出して検出結果を出力し、前記検出結果に応じて、前記駆動手段による駆動を変更することを特徴とする冷却撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却機能を備えた撮像装置の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子を用いた撮像装置には、可視光領域で用いられるもの以外に、赤外線領域で用いられるものもある。赤外線領域で用いられる赤外線固体撮像素子は、一般に冷却して用いられる。冷却赤外線固体撮像素子において、冷却することにより、ノイズは減るが、撮像素子に含まれるCCD(Charge Coupled Device)の転送効率が悪化するという問題点があった。そこで、特許文献１に開示する技術では、CCDのチャネルの拡散深さ、濃度、イオン注入の方法を工夫することにより、転送効率を向上させている。
【特許文献１】特開平07-231078号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１は、赤外線固体撮像素子に関するものであるが、冷却すれば、CCDの転送効率が悪化するという問題は、可視光領域で用いられる可視光固体撮像素子でも同様に発生する。カラー画像を撮像する撮像装置の場合、撮像素子には色分解のためのカラーフィルタが規則的に配列されるため、転送不良によって色再現性が悪化するという問題が起こる。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑み、色再現性の悪化などの画質の悪化を防止した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】
本発明は上述の課題を解決するために、撮像素子を含む撮像手段と、撮像素子を冷却する冷却手段と、撮像手段から得られた撮像信号を補正する補正手段とを含み、補正手段による補正は、冷却手段の動作状態に応じて、変更されることとしたものである。このときに、装置は、補正手段による補正を変更する補正変更手段を含み、補正変更手段は、冷却手段の動作状態に応じて、補正手段による補正を変更することができる。たとえば、冷却手段の消費電力などの冷却手段の動作状態を表すデータに基づいて、補正手段の補正を変更することとしてもよい。補正の変更としては、たとえば、冷却していないときは、撮像信号を補正手段に入力せず、冷却時のみ、撮像信号を補正手段に入力することができる。これによれば、冷却手段の動作状態に応じて、色補正などの補正処理を変更することができる。補正変更手段によらず、撮像装置のユーザが、冷却手段の動作状態に応じて、補正を変更してもよい。
【０００６】
また、撮像装置は、冷却手段を制御する冷却制御手段を含み、補正手段による補正は、冷却制御手段の制御状態に応じて、変更されることとしてもよい。これによって、冷却手段の制御状態に応じて、色補正などの補正処理を変更することができる。このときに、撮像装置は、補正手段による補正を変更する補正変更手段を含み、補正変更手段は、冷却制御手段の制御状態に応じて、補正手段による補正を変更することとしてもよい。たとえば、冷却の有無に係らず、補正手段に撮像信号を入力し、冷却していないときは、撮像信号を、補正をせずに出力し、冷却時のみ、実質的に補正をして出力することができる。これにより、画質が改善する。
【０００７】
また、撮像装置は、撮像素子を含む撮像手段と、撮像素子を冷却する冷却手段と、撮像手段の温度を検出して検出結果を出力する温度検出手段と、撮像手段から得られた撮像信号を補正する補正手段とを含み、補正手段による補正は、検出結果に応じて、変更されることとしてもよい。たとえば、冷却していないときは、撮像信号を補正手段に入力せず、冷却時のみ、撮像信号を補正手段に入力することができる。これによれば、撮像素子の温度に応じて色補正処理の設定などを変更することができ、画質が改善する。
【０００８】
また、このときに、撮像装置は、補正手段による補正を変更する補正変更手段を含み、補正変更手段は、検出結果に応じて、補正手段による補正を変更することとしてもよい。
【０００９】
さらに、撮像装置は、撮像素子を含む撮像手段と、撮像素子を駆動する駆動手段と、駆動手段による駆動を変更する駆動変更手段と、撮像素子を冷却する冷却手段とを含み、駆動変更手段は、冷却手段の動作状態に応じて、駆動手段による駆動を変更することができる。この場合、駆動手段の設定の変更とは、たとえば、駆動信号の周波数を低くすることである。これにより、転送効率が改善するため、画質が改善される。なお、撮像装置は、冷却手段を制御する冷却制御手段を含み、駆動変更手段は、冷却制御手段の制御状態に応じて、駆動手段による駆動を変更することとしてもよい。
【００１０】
なお、撮像装置は、撮像素子を含む撮像手段と、撮像素子を駆動する駆動手段と、駆動手段による駆動を変更する駆動変更手段と、撮像素子を冷却する冷却手段と、撮像手段の温度を検出して検出結果を出力する温度検出手段とを含み、駆動変更手段は、検出結果に応じて、駆動手段による駆動を変更することを特徴としてもよい。
【００１１】
本発明の方法は、上述の課題を解決するために、撮像素子を含む撮像手段を用いて撮像を行ない、撮像素子を冷却手段により冷却し、撮像手段から得られた撮像信号を補正し、補正を、冷却手段の動作状態に応じて変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷却手段の動作状態、または冷却手段の制御状態、または撮像手段の温度により、補正の方法、または駆動方法を変更するため、画質の改善を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に添付図面を参照して、本発明による撮像装置および撮像方法の実施例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施例であるデジタルスチルカメラ10のブロック図である。なお、本発明は、デジタルスチルカメラに限らず、デジタルムービ、携帯電話等にも適用可能である。
【００１４】
図１を参照すると、デジタルカメラ10は撮像素子12を含み、これは、電荷結合素子（CCD）型の固体撮像素子である。撮像素子12は、冷却装置14により冷却される。冷却装置14は、たとえば、ペルチエ素子である。本カメラ10では、撮像素子12の冷却は、天体撮影などのように、ノイズを減らしたいときに行われる。人物や風景の撮影などの通常の撮影では、冷却は行われない。冷却装置14は、そのON/OFFが冷却装置制御部16により制御される。撮像素子12、冷却装置14、レンズ22、絞りおよびシャッタ24は、撮像部を構成する。撮像部を構成する他の要素については、本発明に直接関係がないため、図１には示さない。
【００１５】
冷却装置14のON/OFFは、本実施例では、後述するように、カメラ10の操作部84からユーザが天体撮影であることを指定したときに、CPU(Central Processing Unit: 中央処理装置) 20が冷却装置制御部16にONを指示することにより行われる。なお、冷却装置14のON/OFFを自動的に行ってもよい。たとえば、撮影条件をCPU 20が判断して、所定値よりも暗い被写体であると判断したときに、CPU 20が冷却装置制御部16にONを指示してもよい。
【００１６】
撮像部から得られた撮像信号は、データバス32を介して、メモリ制御部34に送られ、メモリ制御部34は、撮像信号をメインメモリ36に記憶する。メインメモリ36に記憶された撮像信号は、データバス32を介して、デジタル信号処理部18に送られる。
【００１７】
デジタル信号処理部18において、撮像信号に対して、本発明に係る色補正、その他の補正が行われる。デジタル信号処理部18による本発明に係る色補正は、CPU 20からの指示により、その補正量が変更される。CPU 20は、冷却装置制御部16の制御状態に応じて、すなわち、本実施例では、冷却装置14のON/OFFに応じて、補正量を変更するための指示を、制御バス30を介して、デジタル信号処理部18に送る。デジタル信号処理部18は、その指示にしたがって、後述するように、補正に使用するマトリクスを変更する。このように、補正量の変更は、CPU 20とデジタル信号処理部18により行われる。
【００１８】
本実施例における補正の必要性および補正方法について説明する。本実施例では、天体観測のときは、撮像素子12で発生するノイズを低減させるために、冷却装置14をONにする。そのとき、転送効率が悪くなる。とくに、水平転送路の転送効率が悪化する。その結果、色再現性が悪化するため、冷却装置がONになったときは、色補正処理における補正パラメータを変更し、色再現性を維持する。以下、これを詳述する。
【００１９】
図２に示す本実施例における撮像素子12には、図示しないが、その前面に各受光素子46に対応させて色フィルタが配される。固体撮像素子12は、入射光を色分解し、この分解された色成分の光を受光素子46で信号電荷に変換し、蓄積し、さらに電気信号として出力する機能を有する。固体撮像素子12は、蓄積された信号電荷を垂直転送路48に読み出して、垂直方向に順次転送する。固体撮像素子12には、垂直転送路48と直交する方向に水平転送路50が形成されている。垂直に転送された信号電荷が、水平転送路50に供給される。
【００２０】
水平転送路50の出力端に、出力アンプ60が形成されている。出力アンプ60は、フローティングディフュージョンアンプである。フローティングディフュージョンアンプは、信号電荷をアナログ電圧信号に変換する機能を有する。
【００２１】
水平転送路50には水平駆動信号74が供給される。固体撮像素子12の垂直転送路48には、オーバーフロードレイン（OFD）パルス78および垂直駆動信号80が供給される。オーバーフロードレインパルス78は、各受光素子46に蓄積された信号電荷を、各受光素子46に隣接する垂直転送路48に転送するためのものである。垂直駆動信号80は、垂直転送路48に転送された信号電荷を垂直方向に、水平転送路50に向けて、転送するためのものである。オーバーフロードレインパルス78は、垂直駆動信号80に重ねて印加される。水平転送路50に転送された信号電荷は、水平駆動信号74により、水平方向に、出力アンプ60に向けて転送される。
【００２２】
撮像素子12における画素の配置の詳細を図３に示す。本実施例における固体撮像素子12では、図３に示すように、同一の水平ラインにおける隣接する受光素子46の間隔と、同一の垂直ラインにおける隣接する受光素子46の間隔を、同一のピッチPPに設定し、一つの受光素子46に隣接する異なる水平ラインおよび垂直ラインの受光素子46を、互いに行方向と列方向に1/2ピッチずらして配する。これは、いわゆるハニカム配列である。受光素子46の入射光側に形成するカラーフィルタは、三原色RGB(赤緑青)を用いたものであり、色フィルタセグメントGを正方に配列する。色セグメントRおよびBに着目すると、これらはRB完全市松に配列している。フィルタ配列は全体として、いわゆるG正方RB完全市松パターンである。このように画素または受光素子46をずらして配しているため、垂直転送路48は、画素を迂回するように蛇行して形成される。
【００２３】
垂直転送路48上を転送される順番は、ライン201、ライン202、ライン203、ライン204の順であり、ライン201には、信号電荷がR、B、R、B、・・・と並んでいる。ライン202およびライン204には、信号電荷がG、G、G、G、・・・と並んでいる。ライン203には、信号電荷がB、R、B、R、・・・と並んでいる。水平転送路50においても、この順番は維持され、ライン201のR、B、R、B、・・・、ライン202のG、G、G、G、・・・、ライン203のB、R、B、R、・・・、ライン204のG、G、G、G、・・・の順に水平転送される。垂直転送路48には、８相の垂直駆動信号80が印加される。垂直駆動信号80は、８相であるため転送電極８個ごとに、同じ電圧を印加することになる。その８個の電圧φV1〜φV8の印加例を図３に示す。
【００２４】
画素R、Bからなる水平ラインに関して、水平転送路50における信号電荷の転送の様子を図４に示す。図4(a)〜図4(c)は、１水平電極を転送されるごとに、信号電荷がどのように移動するかを示す。白丸が画素B、黒丸が画素Rを示す。図4(a)〜図4(c)は、通常の転送が行われる場合を示し、図4(a)、4(d)、4(e)は、冷却されて、転送効率が悪い場合の例であり、図4(d)、4(e)が、図4(b)、4(c)に対応する。電荷の取りこぼしによって、隣接画素間で電荷が混ざってしまうことを表している。
【００２５】
図５は、温度に対する水平転送効率特性を表すグラフである。横軸が、絶対温度(K)で表した撮像素子の温度であり、縦軸が、パーセント表示の水平転送効率である。一般に、撮像素子の温度が低くなるほど、転送効率が悪くなる。
【００２６】
転送効率の悪化は、水平転送路で顕著であり、垂直転送路では、あまり問題にならない。その理由は、水平方向の転送は高速で行う必要があり、水平駆動信号74の周波数が高いが、垂直転送は、水平転送に比べると、低速でよいからである。垂直駆動信号80の周波数は、水平駆動信号74の周波数に比べると、低く、冷却による転送効率の悪化はあまり問題とならない。水平転送路における転送効率の悪化の対策として、本実施例では、デジタル信号処理部18において、補正を行う。次に、これについて説明する。
【００２７】
デジタル信号処理部18は、前述の撮像部12から、データバス32を介して、入力される撮像信号を処理する。デジタル信号処理部18は、図６に示すように、色補正としてのリニアマトリクス処理および色差マトリクス処理をそれぞれ行うリニアマトリクス部38および色差マトリクス部40と、その他の各種の画像処理を行なう処理部とを含む。
【００２８】
リニアマトリクス部38および色差マトリクス部40には、冷却の有無に係らず、撮像信号が入力され、リニアマトリクス部38および色差マトリクス部40は、冷却していないときは、撮像信号を、実質的に補正をせずに出力し、冷却時のみ、補正をして出力する。なお、補正は、リニアマトリクス部38および色差マトリクス部40の両方、または、いずれか一方のみで行うことができる。両方で補正を行う場合は、補正を掛けすぎないようにする。
【００２９】
なお、本実施例では、冷却装置14のON/OFFに応じて、補正を変更しているが、ON段階をさらに区分して、冷却装置制御部16が複数段階に冷却を制御可能とし、冷却の強さが高まるにつれて、補正量を増大させることとしても良い。
【００３０】
また、リニアマトリクス部38および色差マトリクス部40は、冷却制御装置の制御状態に応じて、補正を行うこととしてもよい。たとえば、冷却していないときは、撮像信号はリニアマトリクス部38および色差マトリクス部40に入力されず、冷却時のみ、撮像信号をリニアマトリクス部38および色差マトリクス部40に入力することとしてもよい。
【００３１】
さらに、CPU 20は、冷却装置14の動作状態に応じて、リニアマトリクス部38および色差マトリクス部40における補正を変更することとしてもよい。たとえば、冷却装置14の消費電力などの冷却装置14の動作状態を表すデータをセンサにより得て、得られたデータに基づいて、リニアマトリクス部38および色差マトリクス部40の補正を変更することとしてもよい。なお、リニアマトリクス部および色差マトリクス部は、冷却装置14の動作状態に応じて、上述のように補正を行うか、行わないかを決めてもよい。
【００３２】
本実施例におけるリニアマトリクス部38および色差マトリクス部40における補正の内容を、図7、8、9により説明する。図7(A)は、リニアマトリクス部38における色補正処理の演算式(リニアマトリクス)を表す。右辺の列ベクトル(R、G、B)が、リニアマトリクス部38への入力であり、これに対して、マトリクス42を乗算して、左辺の列ベクトル(R'、G'、B')を得る。列ベクトル(R'、G'、B')がリニアマトリクス部38の出力である。
【００３３】
図7(B)は、色差マトリクス部40における色補正処理の演算式(色差マトリクス)を表す。右辺の列ベクトル(Cr、Cb)が、色差マトリクス部40への入力であり、これに対して、色差マトリクス44を乗算して、左辺の列ベクトル(Cr'、Cb')を得る。列ベクトル(Cr'、Cb')が色差マトリクス部40の出力である。
【００３４】
図８は、リニアマトリクス42と色差マトリクス44の係数例を示す。図8(A)は、補正を必要としない場合のリニアマトリクス42aと色差マトリクス44aであり、入力と出力は、同じである。図8(B)は、補正を行う場合のリニアマトリクス42bと色差マトリクス44bの一例である。図8(B)のリニアマトリクス42bは、次のようにして求める。
【００３５】
水平転送効率不良では、たとえば図４に示すように、R画素とB画素の電荷が混合するような場合がある。ここでR画素にB画素の電荷が15%混入し、B画素にもR画素の電荷が15%混入するような例を考える。このとき、水平転送路内で、図9(A)に示す架空のリニアマトリクス52がかかることと等価である。この式において、右辺の列ベクトル(R0、G0、B0)が、転送不良がないとしたときの電荷量であり、これに対して、15%混入に相当するマトリクス52を乗算して、左辺の列ベクトル(R、G、B)を得る。
【００３６】
これをリニアマトリクス部38で補正するためには、マトリクス52の逆行列を乗算すればよい。したがって、図8(B)のマトリクス42bをかければ良いことになる。なぜならば、図9(B)に示すように、マトリクス52とマトリクス42bとは、互いに逆行列の関係にあるからである。色差マトリクスの場合も同様に考えればよい。ただし転送効率不良が、RGBを転送するときに発生するため、CrCbに対する補正では、転送効率不良を完全に補正することはできない。したがって色差マトリクスについては、好ましい色再現性なども考慮して、その方向に色再現を変えるような係数を選べばよい。もちろんリニアマトリクスと色差マトリクスの両方を用いて補正する場合は、全体として、補正のかけ過ぎにならないように係数を決定する必要がある。
【００３７】
なお、図４では、R画素とB画素の信号電荷量が、ほぼ等しい場合を一例として図示しているが、R画素とB画素の信号電荷量が等しくない場合にも、本発明は適用できる。たとえば、R画素の電荷量が少なく、B画素の電荷量が大きい場合は、水平転送時に、R画素にB画素の電荷が混入するが、B画素には、R画素の電荷が全く混入しないということもありうる。R画素の電荷量が少ないため、転送時に、R画素の電荷を転送しきれないということが発生しないからである。そのような場合にも、本発明は適用できる。
【００３８】
図１に戻り、デジタルカメラ10の全体について説明する。デジタルカメラ10はレンズ22と、絞りおよびシャッタ24を有し、これらは、被写界から光を取り込む光学系を構成する。レンズ22と、絞りおよびシャッタ24は、光学系駆動部26によって、駆動され、露出制御およびピント調整が行なわれる。
【００３９】
光学系から撮像素子12に取り込まれた光は、光電変換によって画像信号に変換される。撮像素子12は、撮像素子駆動部28が出力する垂直駆動信号80および水平駆動信号74によって駆動され、光電変換によって生成された画像信号は、撮像素子12に接続されたアナログ信号処理部54へ出力される。アナログ信号処理部54は、その詳細の図示は省略するものの、画像信号に対して相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling; CDS）、自動利得制御（Automatic Gain Control; AGC）等の前処理を行なう装置である。前処理がされた信号は、A/D変換部56へ送られて、アナログ−デジタル変換（Analog-to-Digital Conversion）が行われる。
【００４０】
A/D変換がされた撮像信号は、既述のように、データバス32を介して、メモリ制御部34に送られ、メモリ制御部34は、撮像信号をメインメモリ36に記憶する。これは、A/D変換部56にてデジタル化された画像信号を一時的に保存する記録装置である。揮発性の記録装置としてよく、光記録装置や磁気記録装置等の記録媒体としてもよい。メインメモリ36は、メモリ制御部34を介してデータバス32に対して、記録したデジタル画像信号を出力可能である。メインメモリ36に記憶された撮像信号は、データバス32を介して、デジタル信号処理部18に送られる。
【００４１】
デジタル信号処理部18は、既述のリニアマトリクス処理を行うリニアマトリクス部38、色差マトリクス処理を行う色差マトリクス部40に加えて、黒レベルを決定して、オプティカルブラック領域を含む画面全体の信号をある一定のオフセット分だけ補正するオフセット補正、ゲイン補正64、ガンマ補正66等を行なう装置である。デジタル信号処理部18は、たとえば、DSP(Digital Signal Processor)により実施することができる。
【００４２】
図６は、信号処理部18にて行なわれる処理の一例を示す機能ブロック図である。信号処理部18では、入力画像信号に対して、まず、上述のオフセット補正を行なう。次に、ゲイン補正64、既述のリニアマトリクス処理、ガンマ補正66を行なう。ガンマ補正66は、画像の色のデータと、それが実際に出力される際の信号の相対関係を調節して、より自然に近い表示を得るための補正である。その後、各画素位置におけるRGB信号を補間処理による求める同時化処理68を行ない、さらに、RGB-YC変換70を行う。RGB-YC変換70は、線形マトリクスにより、RGB信号を輝度(Y)・色差(C)信号に変換する処理である。RGB-YC変換後、輝度(Y)信号については、輪郭補正72を行う。輪郭補正72は、被写体の輪郭を明瞭に再現する補正処理である。色差(C)信号については、既述の色差マトリクス処理を行う。
【００４３】
再び図１に戻り、カメラ10の他の要素を説明する。カメラ10は、バス30、32に接続されたメモリ制御部76を含み、これは、デジタル信号処理部18にて処理されたデジタル画像データを、記録媒体82に記録する記録制御装置である。記録媒体82は、メモリ制御部76を介してデータバス32に接続されている記憶装置であり、信号処理部18にて画像処理を施された画像信号を最終的に保存する装置である。CPU 20は、カメラ10全体を制御するプロセッサであり、図示しないタイミング信号発生器を制御して、タイミングパルスを発生させ、これを撮像素子駆動部28に供給させて撮像素子12を駆動する。またCPU 20は、カメラ10の各部にも制御信号を、制御バスを介して与え、各種処理を制御する。
【００４４】
カメラ10はさらに操作部84を含み、これは撮像用のシャッタレリーズボタンその他の操作ボタンを有し、操作信号をCPU 20に与えて、カメラ10を操作する部位である。とりわけ、本実施例では、操作部84は、天体撮影を行うモードであることを設定する機能を有し、設定に応じてCPU 20は、冷却装置制御部16に冷却を指示する。また、CPU 20は、デジタル信号処理部18に、冷却に伴う補正を行わせる。デジタル信号処理部18は、冷却に伴う補正を指示されたときは、リニアマトリクス部38、および色差マトリクス部40において、図8(B)に示すマトリクス演算を行う。
【００４５】
さらに、操作部84は、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理のうち、いずれかまたは両方を行うかを指示することができる。設定に応じてCPU 20は、デジタル信号処理部18に、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理のうち、いずれかまたは両方を行うかを指示する。なお、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理のうち、いずれかまたは両方を行うかは、CPU 20が、撮影状態を考慮して、自動的に判断しても良い。
【００４６】
以上のように構成された本発明の実施例であるデジタルカメラの動作について、以下、説明する。図10は、本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャートである。図１に示す操作部84の操作により、CPU 20に対しては、天体観測を行うかどうかが伝達される。そして操作部84のシャッタレリーズボタンを押すことにより撮像が実行されると(ステップS10)、被写界からの光を光学系から与えられた撮像素子12は、光電変換により画像信号を生成し、これをアナログ信号処理部54へ送る。アナログ信号処理部54で各種処理を受け、A/D変換部56でデジタル化された画像信号は、メインメモリ36を経て、デジタル信号処理部18に入力される。
【００４７】
CPU 20は、操作部84からの入力により、冷却手段がONであるかどうかを判断し(ステップS12)、ONのときは、補正を行うことをデジタル信号処理部18に指示し、ONでないときは、補正を行わないことをデジタル信号処理部18に指示する。
【００４８】
デジタル信号処理部18は、図６に示す処理を順次行ない、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理では、CPU 20からの指示に従い、冷却手段がONでなければ、ステップS14へ進み、ONならば、ステップS16へ進む。ステップS14では、色補正処理設定Aとして、図8(A)に示す補正を実質的に行わないマトリクスを設定する。ステップS16では、色補正処理設定Bとして、図8(B)に示すマトリクスを設定する。ステップS14またはステップS16が終了した後、設定されたマトリクスにしたがって、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理を行なう(ステップS18)。このようにして、本実施例によれば、冷却時には転送効率劣化を補うことができる。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。以下の説明では、第１の実施例と同様の部分については、同一の参照符号を用い、また、その説明は省略する。本実施例が、第１の実施例と異なる点は、撮像手段、とくに撮像素子の温度を検出して検出結果を出力する温度センサを有し、検出結果に応じて、CPU 20とデジタル信号処理部18は、補正手段の補正を変更する点である。
【００５０】
図11、12により本実施例を説明する。図11は、本実施例であるデジタルスチルカメラ90のブロック図である。温度センサ92が、撮像素子12の近くに取り付けられている。温度センサ92は、撮像素子12の温度を検出して検出結果をCPU 20に出力する。なお、温度の検出は、温度センサに限られるものではなく、たとえば、撮像素子の暗電流を測定することにより、撮像素子の温度を推定しても良い。
【００５１】
CPU 20は、入力された温度が所定値以下であるかどうかを判断する。所定値以下であるときは、補正量の変更を、制御バス30を介して、デジタル信号処理部18に指示する。所定値は、あらかじめCPU 20内のROM(Read Only Memory:読出し専用メモリ)に設定しておくことができる。また、カメラのユーザが設定できるようにしても良い。さらに、所定値を複数、設定し、低温になるほど、補正量を大きくするようにしても良い。
【００５２】
デジタル信号処理部18は、CPU 20からの指示に従って、第１の実施例と同様に、補正に使用するマトリクスを変更する。このように、補正量の変更は、CPU 20とデジタル信号処理部18により行われる。
【００５３】
以上のように構成された本実施例のデジタルカメラの動作について、図12により説明する。図12は、本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャートである。図１に示す操作部84の操作により、CPU 20に対しては、天体観測を行うかどうかが伝達される。CPU 20は、操作部84からの入力により、天体観測と判断した場合は、冷却手段をONにする。その後、撮像が行われた(ステップS10)後、CPU 20は、温度センサ92からの入力により、入力された温度が所定値以下であるかどうかを判断し(ステップS24)、所定値以下のときは、補正を行うことをデジタル信号処理部18に指示し、所定値以下でないときは、補正を行わないことをデジタル信号処理部18に指示する。
【００５４】
デジタル信号処理部18は、図６に示す処理を順次行ない、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理では、CPU 20からの指示に従い、温度が所定値より高いときは、ステップS14へ進み、温度が所定値以下ならば、ステップS16へ進む。ステップS14では、色補正処理設定Aとして、図8(A)に示す補正を実質的に行わないマトリクスを設定する。ステップS16では、色補正処理設定Bとして、図8(B)に示すマトリクスを設定する。
【００５５】
本実施例によれば、温度センサにより撮像素子の温度を測定するため、撮像素子の温度が正確にわかり、より正確に補正を行うことができる。
【００５６】
次に、本発明の第３の実施例を説明する。本実施例が、第１の実施例と異なる点は、リニアマトリクスまたは色差マトリクスの成分、すなわち、色補正処理のパラメータを変更する代わりに、図２に示す水平転送路50に印加する水平駆動信号74のクロックパルス(駆動周波数)を低速にすることによって、転送効率の悪化を回避し、色再現性の悪化を防ぐことである。したがって、第１の実施例の図６におけるデジタル信号処理部18は、図６に示す処理のうち、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理は行わない。この処理を省略して、他の処理のみをデジタル信号処理部18は行う。
【００５７】
CPU 20は、冷却制御装置16の制御状態から、冷却装置がONであると判断したときは、図13(B)に示す低速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。図13は、撮像素子駆動部28が撮像素子12の水平転送路50に供給する水平駆動信号74を示し、図13(A)は、通常の撮影のときに用いられる信号である。図13(B)は、冷却しているときに用いられる信号であり、本実施例では、通常撮影時の半分の周波数の信号である。CPU 20は、冷却装置がOFFであると判断したときは、図13(A)に示す高速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。その後、撮影が行われる。CPU 20と撮像素子駆動部28により、駆動の変更が行われる。
【００５８】
以上のように構成された本実施例のデジタルカメラの動作について、図14により説明する。図14は、本発明の第３の実施例の動作を示すフローチャートである。図１に示す操作部84の操作により、CPU 20に対しては、天体観測を行うかどうかが伝達されている。CPU 20は、操作部84からの入力に従って、冷却制御装置に冷却するかどうかの指示を出すとともに、冷却制御装置の制御状態、すなわち、冷却手段がONであるかどうかを判断し(ステップS30)、冷却手段がONであるときは、図13(B)に示す低速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。撮像素子駆動部28は、低速のクロックパルスを設定して、撮像素子12に供給する(ステップS32)。冷却手段がOFFであるときは、図13(A)に示す高速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。撮像素子駆動部28は、高速のクロックパルスを設定して、撮像素子12に供給する(ステップS34)。
【００５９】
そして操作部84のシャッタレリーズボタンを押すことにより撮像が実行されると(ステップS36)。被写界からの光を光学系から与えられた撮像素子12は、光電変換により画像信号を生成し、これをアナログ信号処理部54へ送る。このときに、撮像素子12は、撮像素子駆動部28からの水平駆動信号74を用いて、水平転送を行う。すなわち、冷却がONのときは、低速で転送し、OFFのときは、高速で転送する。
【００６０】
アナログ信号処理部54で各種処理を受け、A/D変換部56でデジタル化された画像信号は、メインメモリ36を経て、デジタル信号処理部18に入力される。デジタル信号処理部18は、図６に示す処理を順次行なう(ステップS38)。ただし、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理は、本実施例では、既述のように実施しない。
【００６１】
次に、本発明の第４の実施例を説明する。本実施例は、第２の実施例と同様に温度センサを用いるものであるが、第２の実施例と異なる点は、リニアマトリクスまたは色差マトリクスの成分、すなわち、色補正処理のパラメータを変更する代わりに、図２に示す水平転送路50に印加する水平駆動信号74のクロックパルスを低速にすることによって、転送効率の悪化を回避し、色再現性の悪化を防ぐことである。したがって、デジタル信号処理部18は、図６に示す処理のうち、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理は、本実施例では行わない。この処理を省略して、他の処理のみをデジタル信号処理部18は行う。
【００６２】
本実施例では、温度センサ92が、撮像素子12の近くに取り付けられている。温度センサ92は、撮像素子12の温度を検出して、検出結果をCPU 20に出力する。CPU 20は、入力された温度が所定値以下であるかどうかを判断する。CPU 20は、所定値以下であるときは、図13(B)に示す低速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。CPU 20は、所定値より高いと判断したときは、図13(A)に示す高速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。その後、撮影が行われる。CPU 20と撮像素子駆動部28により、駆動の変更が行われる。
【００６３】
以上のように構成された本実施例のデジタルカメラの動作について、図15により説明する。図15は、本発明の第４の実施例の動作を示すフローチャートである。図１に示す操作部84の操作により、CPU 20に対しては、天体観測を行うかどうかが伝達されている。CPU 20は、操作部84からの入力により、天体観測と判断した場合は、冷却手段をONにする。CPU 20は、温度センサ92からの入力により、撮像素子12の温度を取得する(ステップS40)。CPU 20は、取得した温度が所定値以下であるかどうかを判断し(ステップS42)、所定値以下のときは、低速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。撮像素子駆動部28は、低速のクロックパルスを設定して、撮像素子12に供給する(ステップS44)。温度が所定値よりも高いときは、図13(A)に示す高速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。撮像素子駆動部28は、高速のクロックパルスを設定して、撮像素子12に供給する(ステップS46)。
【００６４】
そして操作部84のシャッタレリーズボタンを押すことにより撮像が実行されると(ステップS32)。被写界からの光を光学系から与えられた撮像素子12は、光電変換により画像信号を生成し、これをアナログ信号処理部54へ送る。このときに、撮像素子12は、撮像素子駆動部28からの水平駆動信号74を用いて、水平転送を行う。すなわち、撮像素子が低温のときは、低速で転送し、高温のときは、高速で転送する。
【００６５】
アナログ信号処理部54で各種処理を受け、A/D変換部56でデジタル化された画像信号は、メインメモリ36を経て、デジタル信号処理部18に入力される。デジタル信号処理部18は、図６に示す処理を順次行なう(ステップS38)。ただし、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理は、本実施例では、既述のように実施しない。
【００６６】
本実施例によれば、温度センサにより撮像素子の温度を測定するため、撮像素子の温度が正確にわかり、より正確に補正を行うことができる。
【００６７】
次に、第５の実施例として、冷却制御状態を連続的に、すなわち、多段階で変化させる場合の実施例を示す。第１の実施例において、冷却制御状態は、冷却するかしないかの２段階であったが、本実施例では、「冷却なし」、「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の４段階が可能である。「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の選択は、ユーザが操作部を用いて指定することができる。なお、この選択を、CPUが撮影状態から自動的に判断することとしても良い。
【００６８】
「冷却なし」、「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の４段階のそれぞれにおいて、使用するリニアマトリクスを図16に示す。図16(A)、16(C)、16(D)、16(B)は、それぞれ「冷却なし」、「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の状態で用いられるリニアマトリクスの一例である。図16(A)、16(C)、16(D)、16(B)の順で補正量が大きくなっている。
【００６９】
この場合のデジタルカメラの動作について、以下、説明する。図17は、本発明の第５の実施例の動作を示すフローチャートである。CPU 20は、操作部からの入力により、冷却制御がOFFであるかどうかを判断し(ステップS50)、OFFのときは、補正を行わないことをデジタル信号処理部18に指示する。OFFでないときは、操作部からの入力により、「冷却制御  弱」であるかどうかを判断し(ステップS52)、「冷却制御  弱」であるときは、「冷却制御  弱」に対応するマトリクスを設定することをデジタル信号処理部18に指示する。「冷却制御  弱」でないときは、操作部からの入力により、「冷却制御  中」であるかどうかを判断し(ステップS54)、「冷却制御  中」であるときは、「冷却制御  中」に対応するマトリクスを設定することをデジタル信号処理部18に指示する。「冷却制御  中」でないときは、「冷却制御  強」に対応するマトリクスを設定することをデジタル信号処理部18に指示する。
【００７０】
デジタル信号処理部18は、図６に示す処理を順次行ない、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理では、CPU 20からの指示に従い、冷却手段がOFFのときは、ステップS56へ進み、「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」のときは、それぞれ、ステップS58、S60、S62へ進む。ステップS56では、色補正処理設定Aとして、図16(A)に示す補正を実質的に行わないマトリクスを設定する。ステップS58、S60、S62では、それぞれ色補正処理設定C、D、Bとして、図16(C)、16(D)、16(B)に示すマトリクスを設定する。ステップS56〜S62が終了した後、設定されたマトリクスにしたがって、リニアマトリクス処理および色差マトリクス処理を行なう(ステップS18)。このようにして、本実施例によれば、冷却状態の強弱を考慮して、転送効率劣化を補うことができる。
【００７１】
次に、第６の実施例として、冷却制御状態を連続的に、すなわち、多段階で変化させるとともに、リニアマトリクスまたは色差マトリクスの成分を変更する代わりに、図２に示す水平転送路50に印加する水平駆動信号74のクロックパルスを、多段階で低速にする場合の実施例を示す。本実施例では、「冷却なし」、「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の４段階が可能である。「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の選択は、ユーザが操作部を用いて指定することができる。
【００７２】
「冷却なし」、「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の４段階のそれぞれにおいて、撮像素子駆動部28が撮像素子12の水平転送路50に供給する水平駆動信号74を図18に示す。図18(A)、18(C)、18(D)、18(B)は、それぞれ「冷却なし」、「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の状態で用いられる水平駆動信号74である。図18(A)、18(C)、18(D)、18(B)の順でクロックパルスは遅くなっている。
【００７３】
この場合のデジタルカメラの動作について、以下、説明する。図19は、本発明の第６の実施例の動作を示すフローチャートである。CPU 20は、操作部からの入力により、冷却制御がOFFであるかどうかを判断し(ステップS70)、OFFのときは、図18(A)に示す高速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。撮像素子駆動部28は、この高速のクロックパルスを設定して、撮像素子12に供給する(ステップS72)。OFFでないときは、操作部からの入力により、「冷却制御  弱」であるかどうかを判断し(ステップS74)、「冷却制御  弱」であるときは、「冷却制御  弱」に対応する図18(C)に示す低速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。撮像素子駆動部28は、この低速のクロックパルスを設定して、撮像素子12に供給する(ステップS76)。「冷却制御  弱」でないときは、操作部からの入力により、「冷却制御  中」であるかどうかを判断し(ステップS78)、「冷却制御  中」であるときは、「冷却制御  中」に対応する図18(D)に示す低速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。撮像素子駆動部28は、この低速のクロックパルスを設定して、撮像素子12に供給する(ステップS80)。「冷却制御  中」でないときは、「冷却制御  強」に対応する図18(B)に示す低速のクロックパルスを用いることを撮像素子駆動部28に指示する。撮像素子駆動部28は、この低速のクロックパルスを設定して、撮像素子12に供給する(ステップS82)。
【００７４】
そして操作部84のシャッタレリーズボタンを押すことにより撮像が実行されると(ステップS36)。被写界からの光を光学系から与えられた撮像素子12は、光電変換により画像信号を生成し、これをアナログ信号処理部54へ送る。このときに、撮像素子12は、撮像素子駆動部28からの水平駆動信号74を用いて、水平転送を行う。すなわち、「冷却なし」、「冷却制御  弱」、「冷却制御  中」、「冷却制御  強」の順で、低速で転送する。このようにして、本実施例によれば、冷却状態の強弱を考慮して、転送効率劣化を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る色補正を行う撮像装置の実施例の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の固体撮像素子の構成を示す概略図である。
【図３】図１の固体撮像素子に適用する画素ずらし配置および色フィルタセグメントの配置パターンを示す模式図である。
【図４】撮像素子の水平転送路における転送効率の悪化を示す説明図である。
【図５】温度に対する水平転送効率特性を表すグラフである。
【図６】デジタル信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図７】色補正処理に用いられる演算式(リニアマトリクスと色差マトリクス)を示す説明図である。
【図８】リニアマトリクスと色差マトリクスの係数例を示す説明図である。
【図９】リニアマトリクスの係数の決定方法を示す説明図である。
【図１０】図１に示す撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係る色補正を行う撮像装置の他の実施例の概略的な構成を示すブロック図である。
【図１２】図11に示す撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】水平転送路に印加するクロックパルスの一例を示す波形図である。
【図１４】冷却手段の制御状態に応じて、クロックパルスを変更する撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】撮像素子の温度に応じて、クロックパルスを変更する撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】冷却状態が多段階のときのリニアマトリクスの係数例を示す説明図である。
【図１７】冷却状態が多段階のときの撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１８】冷却状態が多段階のときの水平転送路に印加するクロックパルスの一例を示す波形図である。
【図１９】冷却状態が多段階のときの撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
10  デジタルカメラ
12  撮像素子
14  冷却装置
16  冷却装置制御部
18  デジタル信号処理部
20  CPU
28  撮像素子駆動部
38  リニアマトリクス部
40  色差マトリクス部
50  水平転送路
84  操作部
92  温度センサ
【図１】
2008060684.tif 000003
【図２】
2008060684.tif 000004
【図３】
2008060684.tif 000005
【図４】
2008060684.tif 000006
【図５】
2008060684.tif 000007
【図６】
2008060684.tif 000008
【図７】
2008060684.tif 000009
【図８】
2008060684.tif 000010
【図９】
2008060684.tif 000011
【図１０】
2008060684.tif 000012
【図１１】
2008060684.tif 000013
【図１２】
2008060684.tif 000014
【図１３】
2008060684.tif 000015
【図１４】
2008060684.tif 000016
【図１５】
2008060684.tif 000017
【図１６】
2008060684.tif 000018
【図１７】
2008060684.tif 000019
【図１８】
2008060684.tif 000020
【図１９】
2008060684.tif 000021