JP2010200089A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、固体撮像素子を用いて撮像される撮像画像の明るさを調整する電子増倍機能及びスローシャッター機能を有する撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus having an electron multiplication function and a slow shutter function for adjusting the brightness of a captured image captured using a solid-state imaging device.
従来の撮像装置には、低照度環境下における高感度化機能として、固体撮像素子が蓄積した電荷を増倍して出力することによって暗い環境下での撮像画像の感度を向上する電子増倍機能と、シャッター時間(露光時間)を伸ばして撮像することによって固体撮像素子による電荷蓄積時間を長くして微弱な光でも撮像することを可能にするスローシャッター機能とを備えたものがある。
このような電子増倍機能とスローシャッター機能とを同一の撮像装置で使用する場合には、電子増倍機能とスローシャッター機能とをそれぞれ別の輝度制御モードとして独立に制御し、電子増倍機能動作時では露光時間を一定にして電子増倍の増倍率を変化させ、スローシャッター機能動作時では暗くなるにつれて露光時間を段階的に延ばしていき電子増倍の増倍率を一定の値に固定していることが一般的であった。
In conventional imaging devices, an electron multiplication function that improves the sensitivity of captured images in a dark environment by multiplying and outputting the charge accumulated in the solid-state imaging device as a high-sensitivity function in a low-light environment And a slow shutter function that makes it possible to capture even weak light by extending the charge accumulation time of the solid-state imaging device by taking an image with an extended shutter time (exposure time).
When such an electronic multiplication function and a slow shutter function are used in the same imaging device, the electronic multiplication function and the slow shutter function are controlled independently as separate brightness control modes. During operation, the exposure time is fixed and the multiplication factor of electron multiplication is changed.When the slow shutter function is activated, the exposure time is gradually increased as the image becomes darker, and the multiplication factor of electron multiplication is fixed to a constant value. It was common.
また、従来技術として、スローシャッター機能の露光時間の倍率に応じたAGC(Auto Gain Control)補正データを読み出し、AGC値の補正を行うことで、レンズから入ってきた被写体の明るさの変化量とスローシャッター機能の露光時間の倍率の変化による出力映像信号の変化量とを一致させるテレビカメラ装置がある(例えば、特許文献1参照)。 Further, as a conventional technique, by reading AGC (Auto Gain Control) correction data corresponding to the magnification of the exposure time of the slow shutter function and correcting the AGC value, the amount of change in the brightness of the subject entering from the lens There is a television camera apparatus that matches the amount of change in an output video signal due to a change in the magnification of the exposure time of the slow shutter function (see, for example, Patent Document 1).
従来の撮像装置においては、スローシャッター機能の露光時間を2倍、4倍、6倍・・・と段階的に延ばしていくため、収束輝度増幅レベルの分解能が低く、映像が白とびしたり、黒く落ち込んだりしてしまい、鮮明な撮像画像を取得できないという問題点があった。
また、特許文献1は、レンズから入ってきた被写体の明るさの変化量とスローシャッター機能の露光時間の倍率の変化による出力映像信号の変化量とを一致させることを目的としており、従来の撮像装置におけるスローシャッター機能の収束輝度増幅レベルの分解能が低いことにより鮮明な撮像画像が取得できないという問題点を解決できるものではない。
In the conventional imaging device, the exposure time of the slow shutter function is extended stepwise by 2 times, 4 times, 6 times, etc., so the resolution of the convergence luminance amplification level is low, and the image is overexposed. There was a problem that the image was blackened and a clear captured image could not be obtained.
Further,
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、低照度環境下においても、鮮明でS/N比の良好な撮像画像を取得することができる撮像装置を得ることを目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to obtain an imaging apparatus capable of acquiring a clear captured image with a good S / N ratio even in a low illumination environment. It is the purpose.
この発明に係る撮像装置は、光を光電変換し電荷を発生させて出力する固体撮像素子と、この固体撮像素子から出力された上記電荷を増幅し電気信号として出力するアンプと、このアンプが出力した上記電気信号に基づき映像信号を生成して出力する映像信号処理部と、この映像信号処理部が出力した上記映像信号を表示用の映像フォーマットに変換して出力する映像信号出力部と、外部の照度を測定する照度測定部と、上記映像信号が表示されるときの撮像画像の明るさを調整する制御部とを備え、上記固体撮像素子が光電変換した電荷を一定期間蓄積してから出力するスローシャッター機能及び上記固体撮像素子が光電変換した電荷を増倍して出力する電子増倍機能を有し、上記制御部は、上記スローシャッター機能が動作しているときに、上記照度測定部により測定した照度に応じて露光時間を切り替え、上記電子増倍の増倍率を上記露光時間及び上記照度に応じて変化させるようにしたものである。 An image pickup apparatus according to the present invention includes a solid-state image pickup device that photoelectrically converts light to generate electric charges and outputs the output, an amplifier that amplifies the electric charges output from the solid-state image pickup device and outputs the electric signals, and the amplifier outputs A video signal processing unit that generates and outputs a video signal based on the electrical signal, a video signal output unit that converts the video signal output by the video signal processing unit into a video format for display, and an external An illuminance measuring unit that measures the illuminance of the image, and a control unit that adjusts the brightness of the captured image when the video signal is displayed, and the charge that has been photoelectrically converted by the solid-state imaging device is accumulated for a certain period of time and then output. When the slow shutter function is in operation, the control unit has an electron multiplication function for multiplying and outputting the photoelectrically converted electric charge of the solid-state imaging device. Switches the exposure time according to the illuminance measured by the illuminance measurement unit, in which the multiplication factor of the photomultiplier was set to vary depending on the exposure time and the intensity.
この発明に係る撮像装置は、スローシャッター機能動作時には照度測定部により測定した照度に応じて露光時間を切り替え、電子増倍の増倍率を露光時間及び上記照度に応じて変化させるようにしたので、低照度環境下においても鮮明でS/N比の良好な撮像画像を取得することができる効果がある。 Since the imaging device according to the present invention switches the exposure time according to the illuminance measured by the illuminance measurement unit during the slow shutter function operation, and changes the multiplication factor of the electron multiplication according to the exposure time and the illuminance, There is an effect that a captured image having a clear and good S / N ratio can be obtained even in a low illumination environment.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図において、レンズ1を介して入射された光は固体撮像素子としてのCCD(Chaege Coupled Device)2で結像され、被写体の光学像を生成する。CCD2は、この光学像を光電変換して電荷を発生させ、CDS(Correlated Double Sampling)3に出力する。CDS3が、CCD2から出力された電荷のノイズを除去し、アンプ4が、このノイズを除去した電荷を増幅し電気信号として出力し、A/D(Analog to Digital)変換器5により、アナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換する。A/D変換器5で変換されたデジタル信号は映像信号処理部6に出力される。映像信号処理部6では、入力されたデジタル信号に各種の画像処理を行い、映像信号を生成する。映像信号処理部6から出力された映像信号が映像信号出力部7により所定の映像フォーマットに変換されて外部の表示部(図示せず)に出力される。所定の映像フォーマットに変換された映像信号が撮像画像として表示部に表示される。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. In the figure, light incident through a
輝度レベル検出部としての輝度レベル検出回路8は映像信号処理部6で生成された映像信号の輝度レベルを検出するものである。制御部としてのマイクロプロセッサ9は、撮像装置の各種制御を司るものであり、映像信号が表示されるときの撮像画像の明るさも調整する。I/F部10は外部とのコマンドインタフェースを実現するためのものであり、I/F部10からコマンドが入力されると、マイクロプロセッサ9は、入力されたコマンドを判別して撮像装置内の各ブロックを制御し、撮像装置の動作を決定する。
A luminance
電子増倍制御回路11は、マイクロプロセッサ9から出力された信号に基づいて電子増倍の増倍率を決定し、CCD駆動回路12が、電子増倍制御回路11の決定した増倍率に基づいて所定の駆動パルスをCCD2に供給する。CCD2が、CCD駆動回路12から供給された所定の駆動パルスに基づき、光電変換した電荷を増倍してCDS3に出力する。
The electron
タイミングジェネレータ13は、マイクロプロセッサ9から出力された信号に基づいて露光時間を決定し、CCD駆動回路12が、タイミングジェネレータ13の決定した露光時間に基づいて所定の駆動パルスをCCD2に供給する。CCD2が、CCD駆動回路12から供給された所定の駆動パルスに基づき、光電変換した電荷を一定期間蓄積してCDS3に出力する。また、メモリ回路14には1フィールド分の映像データを保存し、映像信号処理部6は、スローシャッター機能が動作していて、映像信号が出力されない期間が存在するときには、メモリ回路14に保存されている映像データを補完映像データとして映像信号出力部7に出力する。
The
レンズ駆動回路15は、マイクロプロセッサ9からの信号に基づいてレンズ1を駆動する。
The lens driving circuit 15 drives the
ここで、この発明に係る撮像装置と対比させるため、従来の撮像装置の輝度制御動作について説明する。
まず、図2は、従来の撮像装置において、外部の照度(環境照度)に応じて撮像画像の輝度(明るさ)を調整して高感度化する制御モードの種類である3つの輝度制御モードと各輝度制御モード動作時の絞り、電子増倍の増倍率及び露光時間の各設定値との関係を示す図である。
Here, in order to compare with the imaging apparatus according to the present invention, the luminance control operation of the conventional imaging apparatus will be described.
First, FIG. 2 shows three brightness control modes which are types of control modes for adjusting the brightness (brightness) of a captured image in accordance with the external illuminance (environmental illuminance) and increasing the sensitivity in the conventional imaging device. It is a figure which shows the relationship with each setting value of the aperture_diaphragm | restriction in each brightness | luminance control mode operation | movement, the multiplication factor of electron multiplication, and exposure time.
輝度制御モードは、撮像環境が明るい状態から暗い状態になるにしたがって、絞り制御モード、電子増倍制御モード、スローシャッター制御モードの順に遷移する。 The brightness control mode transitions in the order of aperture control mode, electron multiplication control mode, and slow shutter control mode as the imaging environment changes from a bright state to a dark state.
マイクロプロセッサ9は、照度測定部(図示なし)により測定された環境照度が照度Aより高い(外部が明るい)ときには絞り制御モードを駆動する。絞り制御モードでは、マイクロプロセッサ9は、外部が暗く(環境照度が低く)なるにつれてレンズ1に入射される光量が多くなるようにレンズ駆動回路15を介してレンズ1に内蔵される絞り(図示せず)を開き、外部が明るくなるにつれてレンズ1に入射される光量が少なくなるように絞りを閉じるよう絞りを制御して、明るいときに撮像画像が白飛びしたり、暗いときに撮像画像の被写体が見え難くなったりしないように、撮像画像の明るさ(輝度レベル)を調整する。
絞り制御モードでは、電子増倍の増倍率は最小値、露光時間は固定(例えば1/60秒固定)となっている。
The
In the aperture control mode, the multiplication factor for electron multiplication is a minimum value, and the exposure time is fixed (for example, fixed to 1/60 seconds).
次に、絞り制御モードによる制御では撮像画像に充分な明るさが得られない環境照度が照度AからBの間では、マイクロプロセッサ9は電子増倍制御モードを駆動し、電子増倍機能を動作させる。電子増倍制御モードでは、マイクロプロセッサ9は、環境照度に基づき電子増倍制御回路11に制御信号を出力すると、電子増倍制御回路11は、マイクロプロセッサ9から入力した制御信号に基づいて電子増倍の増倍率を決定する。そして、電子増倍制御回路11が決定した増倍率に基づき、CCD駆動回路12は所定の駆動パルスをCCD2に供給する。CCD2は、CCD2に結像された光学像を光電変換した電荷を蓄積して出力するときに、蓄積した電荷をCCD駆動回路12からの駆動パルスに基づいて電子増倍して出力することで、暗い環境下での撮像画像の感度を高くすることができる。
電子増倍制御モードでは、絞りは開放状態、露光時間は絞り制御モードと同様、固定となっている。
Next, when the ambient illuminance is between illuminances A and B where sufficient brightness is not obtained in the captured image by the control in the aperture control mode, the
In the electron multiplication control mode, the aperture is in the open state, and the exposure time is fixed as in the aperture control mode.
さらに環境照度が照度Bの状態より低く(外部が暗く)なると、電子増倍制御モードによる制御でも撮像画像に充分な明るさが得られなくなるため、マイクロプロセッサ9は、スローシャッター制御モードを駆動し、スローシャッター制御モードを動作させる。スローシャッター制御モードでは、マイクロプロセッサ9は、CCD2で光電変換した電荷を蓄積するときの蓄積時間を2倍、4倍、6倍・・・と長くしていくことで、撮像装置の輝度増幅レベルを上げ、微弱な光でも撮像可能となる。
スローシャッター制御モードでは、絞りは開放状態、電子増倍の増倍率は最大値となっている。
Further, when the ambient illuminance is lower than the illuminance B state (the outside is dark), the
In the slow shutter control mode, the aperture is in the open state, and the multiplication factor of the electron multiplication is the maximum value.
図3は、従来の撮像装置において、3つの輝度制御モードと輝度増幅レベルとの関係を示す図である。図において、横軸は環境照度に応じて切り替わる3つの輝度制御モードであり、縦軸は輝度制御モードに応じて制御された輝度増幅レベルである。 FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between three luminance control modes and luminance amplification levels in a conventional imaging apparatus. In the figure, the horizontal axis represents three luminance control modes that are switched according to the ambient illuminance, and the vertical axis represents the luminance amplification level controlled according to the luminance control mode.
絞り及び電子増倍の増倍率はマイクロプロセッサ9により制御されるため、マイクロプロセッサ9で処理しやすい256や1024という値の分解能で制御されることが多い。そのため、絞り制御モード及び電子増倍制御モード時の輝度増幅レベルはほぼ連続的に変化するので、視覚上の輝度レベルも滑らかに変化する。
それに対し、スローシャッター制御モード時の露光時間は2倍、4倍、6倍・・・という値で段階的に変化するため、図3に示すように輝度増幅レベルに段差が生じてしまう。このスローシャッター制御モード時の輝度増幅レベルの分解能の低さに起因して、映像が白っぽく飛んでしまったり、黒く沈んでしまったりする現象が発生していた。
Since the aperture and the multiplication factor of the electron multiplication are controlled by the
On the other hand, since the exposure time in the slow shutter control mode changes stepwise by a value of 2 times, 4 times, 6 times,..., A step occurs in the luminance amplification level as shown in FIG. Due to the low resolution of the luminance amplification level in the slow shutter control mode, there has been a phenomenon that the image flies white or sinks black.
次に、図4は、この発明における撮像装置の、3つの輝度制御モードと各輝度制御モード動作時の各設定値との関係を示す図である。輝度制御モードは図2と同様に、撮像環境が明るい状態から暗い状態になるにしたがって、絞り制御モード、電子増倍制御モード、スローシャッター制御モードの順に遷移する。 Next, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the three brightness control modes and the set values when operating in each brightness control mode of the imaging apparatus according to the present invention. As in FIG. 2, the brightness control mode transitions in order of the aperture control mode, the electron multiplication control mode, and the slow shutter control mode as the imaging environment changes from a bright state to a dark state.
絞り制御モード及び電子増倍制御モードにおける絞り、電子増倍の増倍率及び露光時間は図2と同様である。スローシャッター制御モードでは、暗くなるにつれて露光時間は2倍、4倍、6倍・・・と変化し、絞りは開放状態となるが、電子増倍の増倍率は可変となっている。 The aperture in the aperture control mode and the electron multiplication control mode, the multiplication factor for electron multiplication, and the exposure time are the same as those in FIG. In the slow shutter control mode, the exposure time changes to 2 times, 4 times, 6 times,... As the darker, and the aperture is opened, but the multiplication factor of the electron multiplication is variable.
図5は、実施の形態1に係る撮像装置において、スローシャッター制御モード時の露光時間と電子増倍の増倍率との関係を示す図である。図において、横軸は環境照度に応じて切り替わるスローシャッター制御モード時の露光時間であり、縦軸は露光時間及び環境照度に応じて制御される電子増倍の増倍率である。 FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the exposure time in the slow shutter control mode and the multiplication factor of the electron multiplication in the imaging apparatus according to the first embodiment. In the figure, the horizontal axis represents the exposure time in the slow shutter control mode that switches according to the environmental illuminance, and the vertical axis represents the multiplication factor of the electron multiplication controlled according to the exposure time and the environmental illuminance.
環境照度が低下していき、電子増倍制御モードからスローシャッター制御モードに遷移すると、マイクロプロセッサ9は露光時間を2倍にするようタイミングジェネレータ13に制御信号を出力する。露光時間が2倍になると、撮像装置の全体の輝度増幅レベルも2倍になるので、マイクロプロセッサ9は、電子増倍制御回路11に電子増倍の増倍率を電子増倍制御モードの最小値と最大値(図5の設定値B)との間の1/2の値(図5の設定値A)になるよう制御信号を出力する。その後、マイクロプロセッサ9は、環境照度が低くなるにつれて電子増倍の増倍率を設定値Bに達するまで徐々に上げていくよう電子増倍制御回路11に制御信号を出力する。
When the ambient illuminance decreases and transitions from the electron multiplication control mode to the slow shutter control mode, the
環境照度がさらに低くなると、マイクロプロセッサ9は露光時間を4倍にするようタイミングジェネレータ13に制御信号を出力する。露光時間が4倍になると、撮像装置の全体の輝度増幅レベルは4/2倍になるので、マイクロプロセッサ9は、電子増倍制御回路11に電子増倍の増倍率を最小値と設定値Bとの間の2/4つまり1/2の値になるよう信号を出力する。その後、マイクロプロセッサ9は、環境照度が低くなるにつれて電子増倍の増倍率を設定値Bに達するまで徐々に上げていくよう電子増倍制御回路11に制御信号を出力する。
When the ambient illuminance further decreases, the
さらに、環境照度が低くなると、マイクロプロセッサ9は露光時間を6倍にするようタイミングジェネレータ13に信号を出力する。露光時間が6倍になると、撮像装置の全体の輝度増幅レベルは6/4倍になるので、マイクロプロセッサ9は、電子増倍制御回路11に電子増倍の増倍率を最小値と設定値Bとの間の4/6つまり2/3の値になるよう信号を出力する。その後、マイクロプロセッサ9は、環境照度が低くなるにつれて電子増倍の増倍率を設定値Bに達するまで徐々に上げていくよう電子増倍制御回路11に制御信号を出力する。
以降、環境照度に応じて同様に電子増倍の増倍率を変化させる。
Further, when the ambient illuminance decreases, the
Thereafter, the multiplication factor of the electron multiplication is similarly changed according to the environmental illuminance.
このようにして、スローシャッター制御モード時の収束輝度増幅レベルの分解能を高くした結果、図6に示すように、スローシャッター制御モード時の輝度増幅レベルはほぼ連続的に変化するようになり、視覚上の輝度レベルを滑らかに変化させることができるようになる。 As described above, as a result of increasing the resolution of the convergence luminance amplification level in the slow shutter control mode, the luminance amplification level in the slow shutter control mode changes almost continuously as shown in FIG. The upper luminance level can be changed smoothly.
上記実施の形態1では、撮像装置の露光時間が2倍、4倍、6倍と段階的に変化する場合であっても、電子増倍の増倍率を環境照度に応じて徐々に変化させることにより輝度増幅レベルを滑らかに変化させることができ、鮮明でS/N比の良好な撮像画像を取得することができる。 In the first embodiment, even when the exposure time of the imaging apparatus changes stepwise from 2 times, 4 times, and 6 times, the multiplication factor of the electron multiplication is gradually changed according to the ambient illuminance. As a result, the brightness amplification level can be changed smoothly, and a captured image with a clear and good S / N ratio can be obtained.
実施の形態2.
実施の形態1では、露光時間及び環境照度に基づいて電子増倍の増倍率を徐々に変化させるようにしたが、電荷増倍型のCCD2の電子増倍の感度は、CCD2の個体差又はCCD2の経年変化等の理由によって、ばらつくことが知られており、このようなばらつきが発生した場合には、想定している輝度増幅レベルと実際の輝度増幅レベルとの間でずれが生じてしまい、良好な輝度制御を行うことが難しくなる。
実施の形態2では、電荷増倍型のCCD2の電子増倍の感度にばらつきが発生した場合でも、良好に輝度制御が行うことができ、視認性に優れた撮像画像を取得することができる撮像装置について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the multiplication factor of the electron multiplication is gradually changed based on the exposure time and the ambient illuminance. However, the sensitivity of the electron multiplication of the charge multiplication type CCD 2 is the individual difference of the CCD 2 or the CCD 2. It is known that it varies due to reasons such as secular change, and when such a variation occurs, a deviation occurs between the assumed luminance amplification level and the actual luminance amplification level, It becomes difficult to perform good brightness control.
In the second embodiment, even when the sensitivity of the electron multiplication of the charge multiplying CCD 2 varies, the luminance control can be performed satisfactorily, and the captured image with excellent visibility can be acquired. The apparatus will be described.
実施の形態1で説明したように、露光時間を変更するときに電子増倍の増倍率を露光時間に応じた所定の値に設定し、その後、環境照度が低くなるにつれて電子増倍の増倍率を徐々に設定値Bに達するまで上げていくようにした場合、CCD2の電子増倍の感度が想定値どおりであれば、図6のようになり、露光時間を切り替える前後で輝度増幅レベルが不連続となることはない。しかしながら、CCD2の電子増倍の感度が想定値より大きくなる方向にばらついている場合には輝度増幅レベルが想定より大きくなってしまい、小さくなる方向にばらついている場合には輝度増幅レベルが想定より小さくなってしまうため、露光時間の切り替え前後で輝度増幅レベルが不連続となってしまう。 As described in the first embodiment, when the exposure time is changed, the multiplication factor of the electron multiplication is set to a predetermined value corresponding to the exposure time, and then the multiplication factor of the electron multiplication is reduced as the ambient illuminance decreases. Is gradually increased until reaching the set value B, if the sensitivity of the electron multiplication of the CCD 2 is as expected, the result is as shown in FIG. It will not be continuous. However, when the sensitivity of the electron multiplication of the CCD 2 varies in the direction in which the sensitivity is larger than the expected value, the luminance amplification level becomes larger than expected, and in the case in which the sensitivity is smaller, the luminance amplification level is larger than expected. Therefore, the brightness amplification level becomes discontinuous before and after the exposure time is switched.
図7は、実施の形態2に係る撮像装置において、CCD2の電子増倍の感度が想定値より大きくなる方向にばらついている場合の、スローシャッター制御モード時の露光時間と輝度増幅レベルとの関係を示す図である。図において、横軸は環境照度に応じて切り替わるスローシャッター制御モード時の露光時間であり、縦軸は露光時間及び環境照度に応じて制御される輝度増幅レベルである。 FIG. 7 shows the relationship between the exposure time and the luminance amplification level in the slow shutter control mode when the sensitivity of the electron multiplication of the CCD 2 varies in the direction larger than the assumed value in the imaging apparatus according to the second embodiment. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the exposure time in the slow shutter control mode that switches according to the environmental illuminance, and the vertical axis represents the luminance amplification level controlled according to the exposure time and the environmental illuminance.
このように輝度増幅レベルが不連続になることによって、露光時間を切り換える時に映像信号の輝度に変動が発生する。露光時間を長くするよう切り替える時に、電子増倍の感度が大きくなる方向にばらついていれば輝度が下がる方向に変動し、電子増倍の感度が小さくなる方向にばらついていれば輝度が上がる方向に変動するため、露光時間を切り換える時に表示部に表示される撮像画像が急に明るくなったり暗くなったりする現象が発生したり、ハンチング(撮像画像が明るくなったり暗くなったりという状態を繰り返し、一定の明るさで安定しない)したりしてしまう。 As the luminance amplification level becomes discontinuous in this way, the luminance of the video signal varies when the exposure time is switched. When switching to increase the exposure time, if the sensitivity of electron multiplication varies in the direction that increases, the brightness decreases, and if the sensitivity of electron multiplication decreases, the brightness increases. Because of the fluctuations, when the exposure time is switched, the captured image displayed on the display suddenly becomes brighter or darker, and hunting (the captured image becomes brighter or darker) is repeated. The brightness is not stable).
図8は、実施の形態2に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図において、図1と同じ構成については同一の番号で示している。図1と異なり図8では、マイクロプロセッサ9に、スローシャッター制御モード時に設定する電子増倍の増倍率の設定値列を記憶しているデータテーブル16と学習手段17とが設けられている。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same numbers. Unlike FIG. 1, in FIG. 8, the
図9は、実施の形態2に係るデータテーブル16のデータ構成の一例を示すデータ構成図である。データテーブル16には、実施の形態1における電子増倍の増倍率の理論値列及び電子増倍の増倍率の設定値列をそれぞれ対応付けて記憶している。
電子増倍の増倍率の設定値とは、輝度レベル検出回路8から入力された輝度レベルである輝度レベル指標値を、スローシャッター制御モード時における目標輝度レベルと同レベルにするために補正すべき電子増倍の増倍率の補正後の値であり、目標輝度レベルと輝度レベル指標値との差により決まる。
FIG. 9 is a data configuration diagram illustrating an example of a data configuration of the data table 16 according to the second embodiment. The data table 16 stores the theoretical value sequence of the multiplication factor of electron multiplication and the set value sequence of the multiplication factor of electron multiplication in the first embodiment in association with each other.
The set value of the multiplication factor for electron multiplication should be corrected so that the luminance level index value, which is the luminance level input from the luminance
まず、電子増倍制御モードからスローシャッター制御モードに遷移するときに、データテーブル16に、スローシャッター制御モード時に設定する電子増倍の増倍率の設定値列を記憶する。
スローシャッター制御モードに遷移するときに、マイクロプロセッサ9は、輝度レベル検出回路8から現在の輝度レベルを取得して、この輝度レベルを輝度レベル指標値として、データテーブル16を生成する。例えば、スローシャッター制御モード時に遷移するときに、目標輝度レベルが10、輝度レベル指標値が11であれば、CCD2の電子増倍の感度が想定値より大きくなる方向にばらついていることになり、その感度は想定値の1.1倍(11/10)である。よって、図9のように、データテーブル16の電子増倍の増倍率の設定値は、電子増倍の増倍率の理論値をそれぞれ1.1で割った値となるよう補正した値にすればよい。また、実施の形態1の図5において、電子増倍の増倍率の設定値Bを2倍としたときには設定値Aは1.5倍となるが、図9は、電子増倍の増倍率の設定値Bを2倍としたときについてのデータテーブル16であり、設定値B以上や設定値A以下の値に設定されることはないため電子増倍の増倍率の理論値を1.5倍〜2倍の範囲としている。
First, when transitioning from the electronic multiplication control mode to the slow shutter control mode, the data table 16 stores a set value sequence of multiplication factors for electron multiplication set in the slow shutter control mode.
When transitioning to the slow shutter control mode, the
次に、マイクロプロセッサ9は、電子増倍の増倍率の理論値及び生成されたデータテーブル16に基づき、電子増倍の増倍率の設定値を決定し、電子増倍制御回路11に制御信号を出力する。
以降、スローシャッター制御モードにおいて、マイクロプロセッサ9は、電子増倍の増倍率の理論値及びデータテーブル16に基づき、電子増倍の増倍率の設定値を決定し、電子増倍制御回路11に制御信号を出力する。
Next, the
Thereafter, in the slow shutter control mode, the
このように、スローシャッター制御モード時の目標輝度レベル及び輝度レベル検出回路8から取得した輝度レベル指標値に基づきスローシャッター制御モード時の電子増倍の増倍率を決定するようにしたので、CCD2の個体差等により電子増倍の感度がばらついている場合でも、露光時間の切り替え前後の輝度増幅レベルがほぼ連続的に変化するようになり、表示部に表示される撮像画像が急に明るくなったり暗くなったりせず、また、ハンチングすることもなくなる。
As described above, since the multiplication factor of the electron multiplication in the slow shutter control mode is determined based on the target brightness level in the slow shutter control mode and the brightness level index value acquired from the brightness
次に、学習手段17が、露光時間を長くするよう切り替える毎に、映像信号の輝度レベルの変動量を検出し、輝度レベルの変動が発生しないようにデータテーブル16内に記憶している電子増倍の増倍率の設定値列を書き換える動作について説明する。
まず、マイクロプロセッサ9は、露光時間を長くするよう切り替える直前に、輝度レベル検出回路8から輝度レベルを取得する。その後、マイクロプロセッサ9が、電子増倍の増倍率の理論値及び現在のデータテーブル16に基づき、電子増倍の増倍率の設定値を決定し、電子増倍制御回路11に制御信号を出力すると、マイクロプロセッサ9は、再度、輝度レベル検出回路8から輝度レベルを取得する。この輝度レベルは、露光時間を長くし、データテーブル16に基づき決定した電子増倍の増倍率の設定値により電子増倍された映像信号の輝度レベルである。
Next, every time the
First, the
次に、学習手段17は、露光時間の切り替え前後の輝度レベルを比較し、輝度レベルに変動がなければ、CCD2の電子増倍の感度は正しく補正されていると判断し、次に露光時間を長くするよう切り替える時まで、データテーブル16を更新しない。
輝度レベルに変動があれば、学習手段17は、その変動量に応じて、CCD2の電子増倍の感度を正しく補正できるようデータテーブル16の電子増倍の増倍率の設定値列を更新する。例えば、露光時間の切り替え前の輝度レベルが10であったのに対し、切り替えた後の輝度レベルが9であった場合には、データテーブル16の電子増倍の増倍率の設定値による補正値が大きすぎたことになり、その感度は切り替え前の0.9倍(9/10)である。よって、図9のデータテーブル16の電子増倍の増倍率の設定値は、電子増倍の増倍率の設定値をそれぞれ0.9で割った値となるよう再補正し、更新する。
その後、マイクロプロセッサ9が、電子増倍の増倍率の理論値及び更新後のデータテーブル16に基づき、電子増倍の増倍率の設定値を決定し、電子増倍制御回路11に制御信号を出力する。
Next, the learning means 17 compares the brightness levels before and after switching of the exposure time. If there is no change in the brightness level, the learning means 17 determines that the sensitivity of the electron multiplication of the CCD 2 is correctly corrected, and then sets the exposure time. The data table 16 is not updated until switching to make it longer.
If there is a variation in the brightness level, the learning means 17 updates the set value string of the multiplication factor of the electron multiplication in the data table 16 so that the sensitivity of the electron multiplication of the CCD 2 can be corrected correctly according to the variation amount. For example, when the luminance level before switching of the exposure time is 10 and the luminance level after switching is 9, the correction value by the set value of the multiplication factor of the electronic multiplication in the data table 16 Is too large, and its sensitivity is 0.9 times (9/10) before switching. Therefore, the setting value of the multiplication factor of the electron multiplication in the data table 16 of FIG. 9 is recorrected and updated so as to be a value obtained by dividing the setting value of the multiplication factor of the electron multiplication by 0.9.
Thereafter, the
このように、スローシャッター制御モード時の露光時間を長くするよう切り替えるときに、切り替え前後の輝度レベルの変動量に基づきデータテーブル16の電子増倍の増倍率の設定値を最適な値に補正及び更新する学習機能を設けたことにより、CCD2の経年変化等により電荷増倍型のCCD2の電子増倍の感度にばらつきが発生した場合でも、輝度レベルの安定した良好な撮像画像を取得することができ、視認性に優れた撮像画像を取得することができる。 Thus, when switching to increase the exposure time in the slow shutter control mode, the setting value of the multiplication factor of the electronic multiplication in the data table 16 is corrected to the optimum value based on the amount of change in the luminance level before and after the switching. By providing a learning function to be updated, it is possible to obtain a good captured image with a stable brightness level even when the sensitivity of the electron multiplication of the charge multiplying CCD 2 varies due to aging of the CCD 2 or the like. And a captured image with excellent visibility can be acquired.
上記実施の形態では、スローシャッター制御モード時の電子増倍の増倍率を、データテーブル16を参照しながら設定する構成について説明したが、データテーブル16の電子増倍の増倍率の理論値と設定値列との関係を示す演算式による演算処理、または、演算処理及びデータテーブル16を組み合わせて構成するようにしてもよい。 In the above embodiment, the configuration in which the multiplication factor of the electron multiplication in the slow shutter control mode is set with reference to the data table 16, but the theoretical value and the setting of the multiplication factor of the electron multiplication in the data table 16 has been described. You may make it comprise the arithmetic processing by the arithmetic expression which shows the relationship with a value sequence, or combining arithmetic processing and the data table 16. FIG.
また、データテーブル16に電子増倍の増倍率の設定値列を複数パターン記憶するようにし、目標輝度レベル及び輝度レベル指標値に基づき、最適な電子増倍の増倍率の設定値列のパターンを選択するようにしてもよい。 In addition, a plurality of pattern values of electron multiplier multiplication value setting values are stored in the data table 16, and an optimum electron multiplication factor multiplication value setting value string pattern is obtained based on the target luminance level and the luminance level index value. You may make it select.
あるいは、データテーブル16に電子増倍の増倍率の設定値列を複数パターン記憶するようにし、ユーザがI/F部10を介して設置値列を選択できるようにしてもよく、撮像装置の設置場所の撮像環境に対応したチューニングの自由度の幅が広がり、露光時間変化が頻繁に発生しないようなヒステリシス特性を持った設置値に変更することもできるようになる。
Alternatively, a plurality of setting value sequences of multiplication factors for electron multiplication may be stored in the data table 16 so that the user can select the installation value sequence via the I /
1 レンズ
2 CCD
3 CDS
4 アンプ
5 A/D変換器
6 映像信号処理部
7 映像信号出力部
8 輝度レベル検出回路
9 マイクロプロセッサ
10 I/F部
11 電子増倍制御回路
12 CCD駆動回路
13 タイミングジェネレータ
14 メモリ回路
15 レンズ駆動回路
16 データテーブル
17 学習手段
1 Lens 2 CCD
3 CDS
4 Amplifier 5 A / D Converter 6 Video
Claims (6)
この固体撮像素子から出力された上記電荷を増幅し電気信号として出力するアンプと、
このアンプが出力した上記電気信号に基づき映像信号を生成して出力する映像信号処理部と、
この映像信号処理部が出力した上記映像信号を表示用の映像フォーマットに変換して出力する映像信号出力部と、
外部の照度を測定する照度測定部と、
上記映像信号が表示されるときの撮像画像の明るさを調整する制御部とを備え、
上記固体撮像素子が光電変換した電荷を一定期間蓄積してから出力するスローシャッター機能及び上記固体撮像素子が光電変換した電荷を増倍して出力する電子増倍機能を有し、
上記制御部は、上記スローシャッター機能が動作しているときに、上記照度測定部により測定した照度に応じて露光時間を切り替え、上記電子増倍の増倍率を上記露光時間及び上記照度に応じて変化させることを特徴とする撮像装置。 A solid-state imaging device that photoelectrically converts light to generate charges and outputs them;
An amplifier that amplifies the electric charge output from the solid-state imaging device and outputs the electric charge as an electric signal;
A video signal processing unit that generates and outputs a video signal based on the electrical signal output by the amplifier;
A video signal output unit that converts the video signal output by the video signal processing unit into a video format for display and outputs the video signal;
An illuminance measurement unit that measures external illuminance;
A controller that adjusts the brightness of the captured image when the video signal is displayed;
It has a slow shutter function that outputs the charge that has been photoelectrically converted by the solid-state image sensor for a certain period and an electron multiplication function that multiplies and outputs the charge that has been photoelectrically converted by the solid-state image sensor,
The control unit switches the exposure time according to the illuminance measured by the illuminance measurement unit when the slow shutter function is operating, and sets the multiplication factor of the electron multiplication according to the exposure time and the illuminance. An imaging apparatus characterized by being changed.
上記制御部は、上記スローシャッター機能が動作しているときの上記電子増倍の増倍率を上記データテーブルに基づき補正することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 A data table for storing the electron multiplication factor and the electron multiplication factor correction value in association with each other;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit corrects a multiplication factor of the electron multiplication when the slow shutter function is operating based on the data table.
上記スローシャッター機能が動作しているときの目標輝度レベル及び上記輝度レベル検出部の検出した輝度レベルに基づき上記電子増倍の増倍率の補正値を決定することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 A luminance level detection unit for detecting the luminance level of the video signal generated by the video signal processing unit;
The correction value for the multiplication factor of the electron multiplication is determined based on a target luminance level when the slow shutter function is operating and a luminance level detected by the luminance level detection unit. Imaging device.
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JPH07231403A (en) * | 1994-02-17 | 1995-08-29 | Hitachi Denshi Ltd | Image pickup device |
JP2007318735A (en) * | 2006-04-27 | 2007-12-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method and apparatus for compensating sensitivity of imaging device |
JP2007336286A (en) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Toshiba Corp | Exposure controller and exposure control method of camera |
JP2008236176A (en) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Nec Corp | Electron multiplying imaging apparatus, calibration program for the same, and calibration method |
JP2009005095A (en) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Mitsubishi Electric Corp | Monitoring camera system |
-
2009
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07231403A (en) * | 1994-02-17 | 1995-08-29 | Hitachi Denshi Ltd | Image pickup device |
JP2007318735A (en) * | 2006-04-27 | 2007-12-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method and apparatus for compensating sensitivity of imaging device |
JP2007336286A (en) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Toshiba Corp | Exposure controller and exposure control method of camera |
JP2008236176A (en) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Nec Corp | Electron multiplying imaging apparatus, calibration program for the same, and calibration method |
JP2009005095A (en) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Mitsubishi Electric Corp | Monitoring camera system |
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