(57)【要約】【課題】  画像処理装置において、現時点での増幅器の増幅度を把握及び補正することで、装置の性能を常に出荷時の最適状態に維持することを目的とする。【解決手段】  所定のタイミングで、増幅器へ入力する撮像信号をレベルが既知である信号と入れ替えることで、簡便かつ正確に増幅度を検知する。【選択図】  図１
2005244391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、前記撮像手段による光電変換後の電気信号を所定の増幅度で増幅する増幅手段、を備えた画像処理装置において、
所定レベルの電気信号を発生する信号発生手段と、前記撮像手段による光電変換後の電気信号と前記信号発生手段の出力信号とを選択して出力する信号選択手段と、前記増幅手段の出力信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記信号レベル検出手段の情報から前記増幅手段の増幅度を検知するシステム制御手段、を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記増幅手段の増幅度情報を記憶する手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記増幅手段の増幅度情報は、前記増幅手段の出荷調整終了時の増幅度情報であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記増幅手段の増幅度情報は、検知した前記増幅手段の増幅度情報であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記記憶された増幅手段の増幅度情報は、最新の検知情報に更新されることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記増幅手段は、前記システム制御手段からの指令により該増幅度を切替えることが可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
動作中に動作モードの変更を指定できる操作手段を備えた画像処理装置において、前記システム制御手段は、前記操作手段の情報から前記増幅手段の増幅度を切替えることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記信号発生手段は、直流波、矩形波、階段状波、ランプ波もしくはこれらを２つ以上組み合わせた波形の信号を発生することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記撮像手段の出力信号から画素信号を生成するＣＤＳ（相関２重サンプリング）手段を備えた画像処理装置において、前記信号発生手段は、前記撮像手段のリセットレベルと画素信号レベルとを交互に繰り返す波形の信号を発生することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記信号発生手段は、前記システム制御手段からの指令により、所定の信号を選択して出力することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記信号発生手段は、前記システム制御手段からの指令により、所定の信号を出力するかしないかを切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記信号選択手段は、前記システム制御手段からの指令により、前記信号発生手段の出力信号を選択して出力することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記システム制御手段は、電源投入時、撮像開始前、垂直ブランキング期間、水平ブランキング期間、前記撮像手段の光学的黒画素の期間のうち、少なくとも１つのタイミングで、前記信号発生手段の出力信号を選択して出力する指令を行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
動作中に動作モードの変更を指定できる操作手段を備えた画像処理装置において、前記システム制御手段は、前記操作手段の情報から、前記信号発生手段の出力信号を選択して出力する指令を行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記増幅手段の出荷調整終了時からの累積撮像時間または累積撮像枚数のカウント手段を備えた画像処理装置において、前記システム制御手段は、前記カウント手段の情報から、前記信号発生手段の出力信号を選択して出力する指令を行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記増幅手段の周囲温度検出手段を備えた画像処理装置において、前記システム制御手段は、前記周囲温度検出手段の情報から、前記信号発生手段の出力信号を選択して出力する指令を行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記システム制御手段により、前記増幅手段の出力信号から記録及び再生を行うか行わないかの設定可能な信号処理手段を備えた画像処理装置において、前記システム制御手段は、前記信号発生手段の出力信号を選択して出力する期間、前記信号処理手段に記録及び再生を実行しない指令を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記システム制御手段により、前記撮像手段への電源、及びタイミング信号のうち、少なくとも１つの供給制御が可能な画像処理装置において、前記システム制御手段は、前記信号発生手段の出力信号を選択して出力する期間、前記撮像手段への電源、及びタイミング信号のうち、少なくとも１つの供給を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤセンサ等の撮像素子を搭載し、静止画像や動画像を撮像、記録、再生する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体メモリ素子を有するメモリカードを記録媒体として、ＣＣＤ等の固体撮像素子で撮影した静止画像や動画像を記録、再生する電子カメラ等の画像処理装置が既に市販されている。
【０００３】
このような装置では、ＣＣＤ等の固体撮像素子で被写体の光学像を電気信号に変換し、後段の増幅器により、撮影した静止画像や動画像を記録、再生する信号処理部で必要となるレベルまで増幅されるのが一般的である。ここで、ＣＣＤ等の固体撮像素子の出力電圧は、飽和出力電圧以下では露光量に比例した値となり、例えば入射光量が足りない場合には、蓄積時間を長くすることにより、出力電圧を高くとることができる。しかし蓄積時間を長くすると、暗時出力電圧と呼ばれるノイズ成分が、温度一定の場合、蓄積時間に比例して大きくなり、出力信号の信号対雑音比（以後Ｓ／Ｎ比）が劣化してしまう。
【０００４】
そこで、ＣＣＤ等の固体撮像素子の出力電圧を低くして、後段の増幅器で必要レベルまで増幅することもできる。その場合、所要Ｓ／Ｎ比を確保するためには、入力信号レベルが低ければ低いほど、雑音指数の良好な増幅器が必要とされる。
【０００５】
これらのことより、前記信号処理部で必要となる信号レベルにするための、取り込み光量、蓄積時間、増幅器の増幅度、それぞれの比率、すなわちレベル配分は、画像処理装置の性能を決定する上で、きわめて重要な項目である。
【０００６】
従って、このような装置では、その性能が最大限発揮できるよう、取り込み光量、蓄積時間、増幅器の増幅度が最適なレベル配分となるように、あらかじめ調整したうえで出荷される。
【０００７】
また電子カメラの中には、シャッター速度等の撮影条件を選択することにより、自動的に、あるいは手動により、増幅器の増幅度を切替えて、ちょうど銀塩カメラにおけるフィルムのＩＳＯ感度に相当する感度条件を切替えることができるものがある。
【０００８】
このような電子カメラにおいても、各感度条件ごとにその性能が最大限発揮できるよう、取り込み光量、蓄積時間、増幅器の増幅度が最適なレベル配分となるように、あらかじめ調整したうえで出荷される。
【特許文献１】特開２００２−９４７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の電子カメラ等の画像処理装置においては、その運用中は、ＣＣＤ等の固体撮像素子で被写体の光学像を電気信号に変換した信号レベルがわからないので、使用環境温度や経時変化等で、増幅器の増幅度が変化していても、また前記感度条件を切替えるため、増幅器の増幅度を切替えても、実際に所望の増幅度になっているか、それらを検知するのは難しい。したがって、取り込み光量、蓄積時間、増幅器の増幅度が出荷時に調整された最適なレベル配分を保てているかわからないという問題点があった。
【００１０】
また前記信号処理部への入力レベルが異常である場合、その原因がＣＣＤ等の固体撮像素子にあるのか、その後段にある増幅器にあるのかを直ちに特定することができないという問題点もあった。
【００１１】
このような問題点に対し、前記暗時出力電圧が、温度一定の場合、蓄積時間に比例して大きくなる性質を利用して、前記増幅器の増幅度を検知することも考えられるが、暗時出力電圧は温度の影響が大きいため、精度良く温度を検出する必要がある。更に暗時出力電圧は個体差も大きいため、各素子ごとにその特性を把握しておくことも必要となる。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、現時点での増幅器の増幅度を簡便かつ正確に検知し、異常時は原因の個所を簡単に特定することができ、正常時には、取り込み光量、蓄積時間、増幅器の増幅度が出荷時に調整された最適なレベル配分を保てているか判定でき、増幅度を切替えることが可能な増幅器では、出荷調整時の増幅度に補正でき、常にその性能が最大限発揮できる画像処理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】
【００１３】
本発明の一観点によれば、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、所定レベルの電気信号を発生する信号発生手段と、前記撮像手段による光電変換後の電気信号と前記信号発生手段の出力信号とを選択して出力する信号選択手段と、前記信号選択手段からの出力電気信号を所定の増幅度で増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記信号レベル検出手段の情報から前記増幅手段の増幅度を検知するシステム制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置が提供される。
【００１４】
上記手段によれば、使用環境温度や経時変化等で変化した増幅器の増幅度を正確に検知することができ、前記信号処理部への入力レベルが異常である場合、その原因がＣＣＤ等の固体撮像素子にあるのか、その後段にある増幅器にあるのかを直ちに特定することができる。
【００１５】
本発明の他の観点によれば、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像手段と、所定レベルの電気信号を発生する信号発生手段と、前記撮像手段による光電変換後の電気信号と前記信号発生手段の出力信号とを選択して出力する信号選択手段と、前記信号選択手段からの出力電気信号を所定の増幅度で増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記信号レベル検出手段の情報から前記増幅手段の増幅度を検知するシステム制御手段と、前記増幅手段の増幅度情報を記憶する手段を有することを特徴とする画像処理装置が提供される。
【００１６】
上記手段によれば、使用環境温度や経時変化等で変化した増幅器の増幅度を正確に検知することができ、所要の階調とＳ／Ｎ比を確保するための、光源からの取り込み光量と蓄積時間と光電変換後の電気信号の増幅度とのレベル配分の見直しを行うことができる。
【００１７】
また増幅度を可変できる増幅器を備えている場合、所望の増幅度に補正することで、前記レベル配分を保ち、階調とＳ／Ｎ比を常に出荷時の最適状態に維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、使用環境温度や経時変化等で変化した増幅器の増幅度を正確に検知することができる。
【００１９】
これにより、前記信号処理部への入力レベルが異常である場合、その原因がＣＣＤ等の固体撮像素子にあるのか、その後段にある増幅器にあるのかを直ちに特定することができる。
【００２０】
また所要の階調とＳ／Ｎ比を確保するための、光源からの取り込み光量と蓄積時間と光電変換後の電気信号の増幅度とのレベル配分の見直しを行うことができる。
【００２１】
また増幅度を可変できる増幅器を備えている場合、所望の増幅度に補正することで、前記レベル配分を保ち、階調とＳ／Ｎ比を常に出荷時の最適状態に維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の画像処理装置における第１の実施の形態の特徴を表す図面であり、同図において１１は被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換部、１２は所定レベルの電気信号を発生する信号発生部、１３は前記光電変換部の出力電気信号と前記信号発生部の出力信号とを選択して出力する信号選択部、１４は入力された電気信号を所定の増幅度で増幅する増幅部、１５は前記増幅部の出力信号レベルを検出する信号レベル検出部、１６は前記信号レベル検出部の情報から前記増幅部の増幅度を検知するシステム制御部、１７は撮影した静止画像や動画像を記録、再生する信号処理部である。
【００２３】
上記構成において、光電変換部１１により生成されたアナログ画像信号は、信号選択部１３により、増幅部１４に入力、所定の増幅度で増幅後、信号処理部１７で所定の処理が行われ、静止画像や動画像の記録、再生が行われる。
【００２４】
ここで本発明の第１の実施形態の画像処理装置では、所定のタイミングで、例えばアナログスイッチである信号選択部１３により、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）とディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）を直列に接続した信号発生部１２の出力信号が選択され、増幅部１４に入力される。増幅部１４の出力信号レベルは、例えば検波回路である信号レベル検出部１５で検出され、その検出情報はシステム制御部１６に送られる。
【００２５】
これにより、システム制御部１６では、信号発生部１２の出力信号レベル、すなわち増幅部１４の入力信号レベルが予めわかっているので、増幅器１４の正確な増幅度を算出することができる。
【００２６】
図２は、本発明の画像処理装置における第２の実施の形態の特徴を表す図面であり、同図において２１は被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換部、２２は所定レベルの電気信号を発生する信号発生部、２３は前記光電変換部の出力電気信号と前記信号発生部の出力信号とを選択して出力する信号選択部、２４は入力された電気信号を外部からの指令により所望の増幅度に切替えることが可能な増幅部、２５は前記増幅部の出力信号レベルを検出する信号レベル検出部、２６は前記増幅部２４に増幅度の指令を送り、前記信号レベル検出部の情報から前記増幅部の増幅度を検知するシステム制御部、２７は出荷調整終了時または所定のタイミングで検知された前記増幅部の増幅度情報を記憶するメモリ部、２８は撮影した静止画像や動画像を記録、再生する信号処理部である。
【００２７】
上記構成において、光電変換部２１により生成されたアナログ画像信号は、信号選択部２３により、増幅部２４に入力、システム制御部２６からの指令に基づく増幅度で増幅後、信号処理部２８で所定の処理が行われ、静止画像や動画像の記録、再生が行われる。
【００２８】
ここで本発明の第２の実施形態の画像処理装置では、所定のタイミングで、例えばアナログスイッチである信号選択部２３により、例えばＦＰＧＡとＤＡＣを直列に接続した信号発生部２２の出力信号が選択され増幅部２４に入力される。増幅部２４の出力信号レベルは、例えば検波回路である信号レベル検出部２５で検出され、その検出情報はシステム制御部２６に送られる。
【００２９】
これにより、システム制御部２６では、信号発生部２２の出力信号レベル、すなわち増幅部２４の入力信号レベルが予めわかっているので、自らの増幅度の指令に対する増幅器２４の正確な増幅度を算出することができる。また、メモリ部２７に記憶されている前記増幅度情報と比較することができる。更に、メモリ部２７に最新の増幅度情報として記憶することができる。
【００３０】
図３から図５は、本発明の画像処理装置における第１及び第２の実施の形態で説明した信号発生部１２及び２２が出力する信号波形の例を示す図面である。図３は、本発明の信号発生部が出力する信号波形の一例である直流波、図４はランプ波、図５は階段波である。本発明において、増幅手段の増幅度を精度良く検知することができる、前記信号を用いることは好ましい。ただし本発明では、信号発生手段が出力する信号波形は、前記信号に限定されるものでなく、他にも矩形波や正弦波等も利用でき、またそれらの組み合わせ波形を用いることも可能である。
【００３１】
図６は、本発明の画像処理装置における第３の実施の形態の特徴を表す図面であり、本発明を電子カメラに適応した場合の一例である。同図において３１は光源からの光を集光する光学系、３２は入射光量を制御する絞り機構、３３は露光時間を制御するシャッター機構、３４は被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換部、３５は所定レベルの電気信号を発生する信号発生部、３６は前記光電変換部の出力電気信号と前記信号発生部の出力信号とを選択して出力する信号選択部、３７は前記光電変換部の出力信号から画素信号を生成するＣＤＳ（相関２重サンプリング）部、３８は入力された電気信号を外部からの指令により所望の増幅度に切替えることが可能な増幅部、３９は前記増幅部の出力アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換（ＡＤＣ）部、４０は前記ＡＤＣ部の出力ディジタル信号から撮像した静止画像や動画像の記録、再生を行う信号処理部、４１は前記ＡＤＣ部の出力ディジタル信号から前記増幅部の出力アナログ信号レベルを検出する信号レベル検出部、４２は動作中に動作モードの変更を指定できる操作部、４３は主に所定のタイミングで前記信号選択部に対し前記信号発生手段の出力信号を選択して出力させ、前記信号レベル検出部の情報から前記増幅部の増幅度を検知するシステム制御部、４４は出荷調整終了時または所定のタイミングで検知された前記増幅部の増幅度情報を記憶するメモリ部である。
【００３２】
上記構成において、光電変換部３４の出力電気信号は、信号選択部３６により、ＣＤＳ部３７に入力され画素信号となり、増幅部３８に入力、システム制御部４３からの指令に基づく増幅度で増幅後、ＡＤＣ部３９でディジタル信号に変換され、信号処理部４０で所定の処理が行われ、静止画像や動画像の記録、再生が行われる。
【００３３】
ここで本発明の第３の実施形態の画像処理装置では、所定のタイミングで、例えばアナログスイッチである信号選択部３６により、例えばＦＰＧＡとＤＡＣを直列に接続した信号発生部３５の出力信号が選択され、ＣＤＳ部３７に入力され画素信号となり、増幅部３８に入力される。増幅部３８の出力信号は、ＡＤＣ部３９でディジタル信号に変換後、例えばＤＡＣと検波回路を直列に接続した信号レベル検出部４１で前記増幅部の出力アナログ信号レベルが検出され、その検出情報はシステム制御部４３に送られる。
【００３４】
これにより、システム制御部４３では、信号発生部３５の出力信号がＣＤＳ部３７で画素信号とされた時の信号レベル、すなわち増幅部３８の入力信号レベルが予めわかっているので、自らの増幅度の指令に対する増幅器３８の正確な増幅度を算出することができる。また、メモリ部４４に記憶されている前記増幅度情報と比較することができる。更に、メモリ部４４に最新の増幅度情報として記憶することができる。
【００３５】
図７は、本発明の画像処理装置における第３の実施の形態で説明した信号発生部３５が出力する信号波形の例を示す図面である。本発明の信号発生手段が出力する信号波形は、同図に示すように、前記光電変換部のリセットレベルと画素信号レベルとを交互に繰り返す波形であることが好ましい。ただし本発明では、信号発生手段が出力する信号波形は、前記信号に限定されるものでなく、前記ランプ波や正弦波等も利用でき、またそれらの組み合わせ波形を用いることも可能である。
【００３６】
以上説明した本発明の画像処理装置では、システム制御部が、信号選択部に指令を送り、信号発生部の出力信号を選択して所定のレベルの信号を増幅部に入力し、その出力信号レベル情報から、増幅部の増幅度を検知する。この検知は、有効な画像信号を取り込まない、例えば電源投入時、撮像開始前、垂直ブランキング期間、水平ブランキング期間、前記光電変換部の光学的黒画素の期間のうち、少なくとも１つのタイミングで行うのが好ましい。
【００３７】
また動作中に動作モードの変更を指定できる操作部を備えた本発明の画像処理装置では、例えば出荷調整終了時に前記操作部に指示する、使用者が所望のタイミングで前記操作部に指示する、といったように、操作部の情報から前記検知を行うのが好ましい。
【００３８】
また増幅部の出荷調整終了時からの累積撮像時間または累積撮像枚数のカウント部を備えた本発明の画像処理装置において、例えば累積撮像時間または累積撮像枚数が所定の値に達したら前記検知を行うのが好ましい。
【００３９】
また増幅部の周囲温度検出部を備えた本発明の画像処理装置において、例えば増幅部の周囲温度が所定の条件を満たした場合に、前記検知を行うのが好ましい。
【００４０】
また記録及び再生を行うか行わないかの設定可能な信号処理部を備えた本発明の画像処理装置において、例えば信号発生手段の出力信号を選択して前記検知を行っている期間、光電変換部により取り込まれた信号とは異なるため、信号処理部で記録及び再生を実行しないのが好ましい。
【００４１】
また光電変換部への電源、及びタイミング信号のうち、少なくとも１つの供給制御が可能な本発明の画像処理装置において、例えば信号発生部の出力信号を選択して前記検知を行っている期間、光電変換部での信号取り込みは不要であるため、省電力や不要信号輻射抑圧の観点から、前記光電変換部への電源、及びタイミング信号のうち、少なくとも１つの供給を停止するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の画像処理装置における第１の実施の形態における主要な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の画像処理装置における第２の実施の形態における主要な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の画像処理装置における信号発生部が出力する信号波形の一例である直流波を示す図面である。
【図４】本発明の画像処理装置における信号発生部が出力する信号波形の一例であるランプ波を示す図面である。
【図５】本発明の画像処理装置における信号発生部が出力する信号波形の一例である階段波を示す図面である。
【図６】本発明の画像処理装置における第３の実施の形態における主要な構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の画像処理装置における信号発生部が出力する信号波形の一例であるリセットレベルと画素信号レベルとを交互に繰り返す波形を示す図面である。
【符号の説明】
【００４３】
１１  光電変換部
１２  信号発生部
１３  信号選択部
１４  増幅部
１５  信号レベル検出部
１６  システム制御部
１７  信号処理部
２１  光電変換部
２２  信号発生部
２３  信号選択部
２４  増幅部
２５  信号レベル検出部
２６  システム制御部
２７  メモリ部
２８  信号処理部
３１  光学系
３２  絞り機構
３３  シャッター機構
３４  光電変換部
３５  信号発生部
３６  信号選択部
３７  ＣＤＳ部
３８  増幅部
３９  ＡＤＣ部
４０  信号処理部
４１  信号レベル検出部
４２  操作部
４３  システム制御部
４４  メモリ部
【図１】
2005244391.tif 000003
【図２】
2005244391.tif 000004
【図３】
2005244391.tif 000005
【図４】
2005244391.tif 000006
【図５】
2005244391.tif 000007
【図６】
2005244391.tif 000008
【図７】
2005244391.tif 000009