JP2004207895A - 動画像撮像装置および動画像撮像方法 - Google Patents
動画像撮像装置および動画像撮像方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】固定パターンノイズを軽減して、ＣＣＤの暗電流信号を削除した動画像の出力を得ることができる動画像撮像装置および動画像撮像方法を提供する
【解決手段】動画像撮像装置は、画像入力部３により撮像された動画像データを記憶するメモリ６と、画像入力部３の露光時間を制御する露光制御部１０と、画像入力部３により撮像される被写体の動画像による光を遮断して画像入力部３から暗電流出力を得るシャッタ２と、シャッタ２の遮断時間を制御するシャッタ制御部９と、メモリ６に記憶された動画像データに対して、動画像データの出力ごとに得られた暗電流出力を演算して補正画像データを得る信号処理ブロック４とを備えた。
【選択図】 図１
【解決手段】動画像撮像装置は、画像入力部３により撮像された動画像データを記憶するメモリ６と、画像入力部３の露光時間を制御する露光制御部１０と、画像入力部３により撮像される被写体の動画像による光を遮断して画像入力部３から暗電流出力を得るシャッタ２と、シャッタ２の遮断時間を制御するシャッタ制御部９と、メモリ６に記憶された動画像データに対して、動画像データの出力ごとに得られた暗電流出力を演算して補正画像データを得る信号処理ブロック４とを備えた。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、被写体の動画像データに信号処理を施して出力する動画像撮像装置および動画像撮像方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子などの光電荷を蓄積する蓄積形撮像素子においては、一般に、光電変換部の暗電流は画素ごとに異なるため、暗信号画像においても画面上の固定した位置にざらついた状態で見られる固定パターンノイズが発生する。
【０００３】
このような暗電流による固定パターンノイズは画像蓄積時間が長時間であったり、撮像素子の周囲温度が高かったりすると顕著に現われ撮影画像の品質を低下させる。
【０００４】
図７は、補正画像を示す図である。上述した固定パターンノイズは、例えば、図７Ａに示すＣＣＤ撮影画像７１のうち白みがかる部分７３、またはＣＣＤ撮影画像７２のうち輝く部分７４で示される。
【０００５】
このため、従来よりＣＣＤ撮影画像の暗電流による固定パターンノイズを補正して画質を向上させるために種々の手法が提案されている。
【０００６】
例えば、第１の方法として、特許文献１にも記載されている手法として、予めＣＣＤの図７Ｂに示す暗信号画像７６をＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｅｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶させておき、静止画のＣＣＤ撮影画像７５から記憶した暗信号画像７６を引くことで固定パターンノイズを補正した静止画の補正画像７７を出力する方法があった。
【０００７】
また、第２の方法として、被写体画像を撮影する直前に例えばレンズキャップや絞りによってＣＣＤを覆うことにより図７Ｃに示す暗信号画像７９をＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶し、静止画のＣＣＤ撮影画像７８から記憶した暗信号画像７９を引くことで固定パターンノイズを補正した静止画の補正画像８０を出力する方法があった。
【０００８】
また、第３の方法として、特許文献２にあるように、図７Ｄに示すように固定パターンノイズの比較的少ない短時間露光で得られた静止画のＣＣＤ撮影画像８１を複数枚加算することで、長時間露光の静止画の補正画像８２を得る方法などがあった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１８７９３号公報
【特許文献２】
特開平５−２３６４２２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のＣＣＤ撮影画像の暗電流による固定パターンノイズの補正方法は、一般に静止画像を撮影する時に用いられるが、動画像を撮影する場合には同様の手法が必ずしも有効ではない。
【００１１】
上述した第１の方法では撮像素子の固定パターンノイズは周囲温度や画像蓄積時間によって変化するため、ＰＲＯＭに保存された固定パターンノイズデータが実際の撮像素子から出力される固定パターンノイズと微妙に異なることがあり、固定パターンノイズを充分に除去することができないという不都合があった。
【００１２】
上述した第２の方法では，暗電流画像を記憶するために例えばレンズキャップや絞りによってＣＣＤを覆う必要があるが，動画像を記録している最中にＣＣＤを覆うことは現実的ではないという不都合があった。
【００１３】
また、短時間露光撮影時にも固定パターンノイズはわずかながらも発生するため、上述した第３の方法のように短時間露光画像を加算した場合は固定パターンノイズも同様に加算され、固定パターンノイズを十分に軽減することはできないという不都合があった。
【００１４】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、固定パターンノイズを軽減して、ＣＣＤの暗電流信号を削除した動画像の出力を得ることができる動画像撮像装置および動画像撮像方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の動画像撮像装置は、撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶手段と、撮像手段の露光時間を制御する露光制御手段と、撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して撮像手段から暗電流出力を得るシャッタ手段と、シャッタ手段の遮断時間を制御するシャッタ制御手段と、記憶手段に記憶された動画像データに対して、動画像データの出力ごとに得られた暗電流出力を信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算手段とを備えたものである。
【００１６】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、撮像手段の出力間隔より出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、撮像手段を例えば撮像手段をシャッタなどで覆い、撮影画像の出力ごとに撮像手段の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正する。
【００１７】
また、本発明の動画像撮像方法は、撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶ステップと、撮像手段の露光時間を制御する露光制御ステップと、撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して撮像手段から暗電流出力を得るシャッタステップと、シャッタステップの遮断時間を制御するシャッタ制御ステップと、記憶ステップに記憶された動画像データに対して、動画像データの出力ごとに得られた暗電流出力を上記信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算ステップとを備えたものである。
【００１８】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、撮像手段の出力間隔より出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、撮像手段を例えば撮像手段をシャッタなどで覆い、撮影画像の出力ごとに撮像手段の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態に適用される動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
まず、動画像撮像装置の構成を説明する。
１は光線束の太さを制限する絞りである。２は後述する例えば偏光版や透過型液晶などの画像入力部３（ＣＣＤ）により撮像される被写体の動画像による光を遮断して画像入力部３（ＣＣＤ）から暗電流出力を得るシャッタである。３はＣＣＤで構成され被写体の動画像を撮像手段により撮像する画像入力部である。
【００２１】
４は画像入力部３から出力された動画像データに検波や復調、誤り訂正などの信号処理を施して動画像データを出力するものであり、特に、メモリ６に記憶された動画像データに対して、動画像データの出力ごとに得られた暗電流出力を演算して補正画像データを得る信号処理ブロックである。５は例えば外部へのビデオ出力部や動画像表示を行う液晶ディスプレイ、記録媒体への動画像の記録を行う記録部等の画像出力部である。
【００２２】
６は画像入力部３により撮像された動画像データを記憶するメモリである。７は画像入力部３の撮像タイミングを発生するタイミングジェネレータ（ＴＧ）である。８は動画像撮像装置の制御を司る制御ブロックである。９はシャッタ２の遮断時間を制御するシャッタ制御部である。１０は画像入力部３の露光時間を制御する露出制御部である。
【００２３】
上述したように構成された動画像撮像装置は、以下のように動作をする。
画像入力部３から得られた画像は、信号処理ブロック４を通り映像信号として出力部５へ出力されるか、メモリ６で記憶され、信号処理ブロック４で画像信号演算に用いられる。また、信号処理ブロック４からの検波情報を元に露出制御部１０でそれぞれ絞り１やタイミングジェネレータ（ＴＧ）７の制御を行い、任意の露光に制御される。
【００２４】
撮影画像の露光をした後に、画像入力部３から出力される撮影画像をメモリ６に記憶する。画像入力部３の出力タイミングはタイミングジェネレータ（ＴＧ）７により制御されるため、シャッタ制御部９はシャッタを制御するタイミングを知ることができる。画像入力部３の出力タイミングに合わせてシャッタ制御部９はシャッタ２の制御を行い、同時に露出制御ブロック１０は画像入力部３の出力タイミングを制御することで、信号処理ブロック４はＣＣＤの暗信号画像を得る。
【００２５】
ＣＣＤの暗信号画像とメモリ６に記憶された撮影画像は、信号処理ブロック４により演算され、出力部５に出力されるのである。また、暗信号画像を得るタイミングも同様にタイミングジェネレータ（ＴＧ）７により既知であるため、シャッタ制御部９でシャッタ２を全開にし、露出制御部１０で画像の露光時間を信号処理ブロック４からの検波情報より制御し、撮影画像の露光を行う。
【００２６】
以上の動作を繰り返すことで、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、画像入力部３の撮影画像の出力ごとに画像入力部３の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができる。
【００２７】
図２は、他の動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。図２では、図１と異なる点のみを説明し、図１と同様の点の説明を省略する。
【００２８】
まず、動画像撮像装置の構成を説明する。
動画像撮像装置は、画像入力部３による動画像撮影の所定時間以上の露光撮影時間を検出する露光時間検出部１２を設けた。
【００２９】
上述したように構成された動画像撮像装置は、以下のように動作をする。
画像入力部３から暗電流出力を得るための、シャッタ制御部９からの制御により露光制御部１０により露光時間が制御される暗出力露光時間を、露光時間検出部１２により検出された撮影画像の露光時間を元に変更する。
【００３０】
これにより、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、露光時間検出部１２により検出された撮影画像の露光時間を元に暗出力露光時間を変更することにより、画像入力部３の撮影画像の出力ごとに画像入力部３の露光時間の長時間化により増大した固定パターンノイズによる暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができる。
【００３１】
なお、スイッチ１１は、可動接点ａを固定接点ｃ側に接続することにより、画像入力部３から出力される撮影画像の出力をメモリ６に供給し、可動接点ａを固定接点ｂ側に接続することにより、画像入力部３から出力される暗信号画像の出力を信号処理ブロック４に供給するように制御ブロックからの制御により動作される。
【００３２】
図３は、他の動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。図３では、図１と異なる点のみを説明し、図１と同様の点の説明を省略する。
【００３３】
まず、動画像撮像装置の構成を説明する。
動画像撮像装置は、画像入力部３による動画像撮影影時における画像入力部３の温度を検出する温度センサ１３を設けた。
【００３４】
上述したように構成された動画像撮像装置は、以下のように動作をする。
画像入力部３から暗電流出力を得るための、シャッタ制御部９からの制御により露光制御部１０により露光時間が制御される暗出力露光時間を、温度センサ１３により検出された画像入力部３の温度を元に変更する。
【００３５】
これにより、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、温度センサ１３により検出された画像入力部３の温度を元に暗出力露光時間を変更することにより、画像入力部３の撮影画像の出力ごとに画像入力部３の温度上昇により増大した固定パターンノイズによる暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができる。
【００３６】
なお、同様に、スイッチ１１は、可動接点ａを固定接点ｃ側に接続することにより、画像入力部３から出力される撮影画像の出力をメモリ６に供給し、可動接点ａを固定接点ｂ側に接続することにより、画像入力部３から出力される暗信号画像の出力を信号処理ブロック４に供給するように制御ブロックからの制御により動作される。
【００３７】
図４は、シャッタの構成を示す図であり、図４Ａは偏光板の回転によるシャッタ、図４Ｂは偏光板の移動によるシャッタ、図４Ｃは透過型液晶の通電遮断によるシャッタである。
【００３８】
ここで，ＣＣＤの暗信号画像を得るために、ＣＣＤへの入力光を遮断するシャッタの制御について説明する。
【００３９】
後述する図６で説明するように、ＣＣＤの暗信号画像を得るためには、短い時間でシャッタを制御する必要がある。しかしながら、従来の技術で述べたようなレンズキャップでＣＣＤを覆う方法は動画像の撮影時の制御に対して現実的ではなく、また、絞りでＣＣＤへの入力光を遮断するために高速に制御しようとすると少なからず雑音を発生する。
【００４０】
そこで、本実施の形態では、例えば図４Ａ、図４Ｂに示す偏光板や図４Ｃに示す透過型の液晶などを用いて開放または全閉の制御を高速に行うことのできるシャッタを提案する。
【００４１】
図４Ａに挙げたように例えば偏光板４１，４２を２枚使用し、２枚の相対角度を矢印で示すようにＣＣＤへの入力光軸上に回転させて、偏光板４１，４２を２枚の相対角度が０度のときにはＣＣＤへの入力光を透過する開放、相対角度が９０度のときにはＣＣＤへの入力光を遮断する全閉となるように図示しない回転駆動部を制御すれば、比較的短い時間でシャッタを開放、全閉できる。
【００４２】
また、図４Ｂに挙げたように例えば偏光板４３，４４を２枚使用し、２枚の相対位置を矢印で示すようにＣＣＤへの入力光軸に対して垂直方向に移動させて、偏光板４３，４４を２枚の相対位置が一致するときにはＣＣＤへの入力光を透過する開放、相対位置が異なるときにはＣＣＤへの入力光を遮断する全閉となるように図示しない垂直移動部を制御すれば、比較的短い時間でシャッタを開放、全閉できる。
【００４３】
また、図４Ｃに挙げたように例えば透過型液晶４５の場合には、電源４６のスイッチ４７のオンによる透過型液晶４５に対する電圧供給時にはＣＣＤへの入力光を透過する開放、電源４６のスイッチ４７のオフによる透過型液晶４５に対する電圧遮断時にはＣＣＤへの入力光を遮断する全閉となるようにスイッチ４７による電源４６からの電圧供給を制御するだけでシャッタを開放、全閉できる。また、逆に電源４６のスイッチ４７のオンによる透過型液晶４５に対する電圧供給時にはＣＣＤへの入力光を遮断する全閉、電源４６のスイッチ４７のオフによる透過型液晶４５に対する電圧遮断時にはＣＣＤへの入力光を透過する開放となるようにスイッチ４７による電源４６からの電圧供給を制御するだけでシャッタを開放、全閉できる。
【００４４】
上述したように、比較的短い時間でシャッタを開放、全閉するように制御することができるため、高速に、しかも雑音を全く発生させずにＣＣＤを覆い、ＣＣＤへの入力光を遮断することができる。
【００４５】
図５に動画像撮影時での長時間露光のタイミングチャートを示し、図５Ａは垂直同期信号（ＶＤ）、図５ＢはＣＣＤ露光時間、図５ＣはＣＣＤ出力、図５Ｄはメモリ、図５Ｅはビデオ出力である。
【００４６】
図５Ｃに示すＣＣＤ出力は図５Ａに示す垂直同期信号（ＶＤ）に同期して行われるが、動画像撮影時に長時間露光を行う場合、図５Ｂに示すＣＣＤ露光時間が長いため、図５Ｃに示すＣＣＤ出力を図５Ａに示す垂直同期信号（ＶＤ）の毎同期ごとに行うことができない。
【００４７】
そこで、図５Ｃに示すＣＣＤ出力を図５Ｄに示すメモリに記憶し、図５Ｃに示すＣＣＤからの出力が得られないタイミングでは図５Ｄに示すメモリから画像を読み出すことで図５Ｅに示すビデオ出力のように連続した画像を出力する。図５Ｄに示すメモリは図５Ｃに示すＣＣＤの出力ごとに更新されるため、図５Ｂに示すＣＣＤの露光時間と同間隔で図５Ｅに示すビデオ出力の出力画像が更新されることになる。
【００４８】
なお、図中、ａ，ｂ，ｃは各ビデオ出力画像を示す。図５Ａに示す垂直同期信号（ＶＤ）の２ＶＤが１フレームを示し、４ＶＤごとにａ，ｂ，ｃの各ビデオ出力画像を出力しているが、これに限らず、何ＶＤごとであってもよい。また、偶数ＶＤ周期に限らず、奇数ＶＤ周期であってもよい。
【００４９】
ここで、図５Ｃに示すＣＣＤの出力間隔と図５Ｅに示すビデオ出力の出力画像の更新タイミングは、必ずしも同じである必要は無い。つまり、図５Ｃに示すＣＣＤの出力間隔より図５Ｅに示すビデオ出力の出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、ＣＣＤを例えばシャッタなどで覆い、ＣＣＤの暗信号画像を得ることができれば、その暗信号画像を図５Ｂに示すＣＣＤの露光時間と同等になるように演算し、実際の撮影画像から引くことで固定パターンノイズを補正することができるのである。
【００５０】
図５からもわかるように、長時間露光時は動解像度が低下する。そのため、露光時間がある程度長くなれば、暗信号画像を得るための露光時間分だけ出力画像更新周期が大きくなっても、その影響は無視することができる。
【００５１】
図６に本実施の形態に適用されるシャッタ制御動作のタイムチャートを示し、図６Ａは垂直同期信号（ＶＤ）、図６Ｂはシャッタ、図６ＣはＣＣＤ露光時間、図６ＤはＣＣＤ出力、図６Ｅはビデオ出力である。
【００５２】
図中、図６Ａに示す垂直同期信号（ＶＤ）に対して、図６Ｂに示すシャッタはＣＣＤの暗信号画像を得るためのＣＣＤへの入力光を遮断する覆いを示す。図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間のようにある時間露光された画像（ｃ）は、ある時刻Ｔｃ−ｃで出力され、一旦メモリ６に記憶される。また、Ｔｃ−ｃから時刻Ｔｏ−ｃまで図６Ｂに示すシャッタを閉じ、（Ｔｏ−c 〜Ｔｃ−ｃ）時間の図６Ｄに示すＣＣＤ出力のように暗信号画像(c)'を得る。
【００５３】
ここで得られた図６Ｄに示すＣＣＤ出力の暗出力画像(c)'にゲインをかけ、図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間の（c ）の露光時間と同等にした後(c) と演算を行い、図６Ｅに示すビデオ出力の出力画像（c ）''を得る。
【００５４】
図６Ｅに示すビデオ出力の出力画像（c ），（c ）' ，(c)'' の関係は、p をアンプゲインとすると、数１式となる。
【００５５】
【数１】
（c ）’’= （c ）−ｐ（c ）'
ここで、p=((c)の露光時間)/((c)' の露光時間))
【００５６】
そして、時刻Ｔｏ−ｃに図６Ｂに示すシャッタを開き、次の画像を得るために図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間のように露光を開始する。図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間のようにある時間露光された画像（ｄ）は、ある時刻Ｔｃ−ｄで出力され、一旦メモリ６に記憶される。また、Ｔｃ−ｄから時刻Ｔｏ−ｄまで図６Ｂに示すシャッタを閉じ、（Ｔｏ−ｄ〜Ｔｃ−ｄ）時間の図６Ｄに示すＣＣＤ出力のように暗信号画像( ｄ)'を得る。
【００５７】
ここで得られた図６Ｄに示すＣＣＤ出力の暗出力画像( ｄ)'にゲインをかけ、図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間の（ｄ）の露光時間と同等にした後( ｄ) と演算を行い、図６Ｅに示すビデオ出力の出力画像（ｄ）''を得る。以後も同等である。
【００５８】
ここで、図６Ｅに示す出力画像の更新間隔（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｏ−ｄ）は、図６Ｃに示す撮影画像の露光時間（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｃ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｃ−ｄ）、つまり図６Ｄに示すＣＣＤの出力間隔と、図６Ｃに示すＣＣＤの暗信号画像を露光する時間（Ｔｃ−ｃ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｃ−ｄ〜Ｔｏ−ｄ）との和になっていることに着目したい。
【００５９】
図６Ｅに示す出力画像の更新間隔（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｏ−ｄ）が、図６Ｃに示す撮影画像の露光時間（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｃ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｃ−ｄ）より長いため、先に述べたように動解像度を低下させていることがわかる。しかしながら、図６Ｃに示す撮影画像の露光時間（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｃ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｃ−ｄ）がある程度長くなれば、それに対する暗信号画像を得るための露光時間（Ｔｃ−ｃ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｃ−ｄ〜Ｔｏ−ｄ）の影響は小さくなる。
【００６０】
一般にＣＣＤの固定パターンノイズの影響が大きくなるのは図６Ｃに示す撮影画像の露光時間（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｃ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｃ−ｄ）が十分長い場合であるため、暗信号画像を得るための露光時間（Ｔｃ−ｃ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｃ−ｄ〜Ｔｏ−ｄ）の影響は無視することができるのである。
【００６１】
以上により、本発明の技術的な課題は全て解決され、本発明に適用される実施の形態を用いることで、動画像撮影時の長時間露光時にＣＣＤの固定パターンノイズを軽減することができることがわかる。
【００６２】
本発明に適用される実施の形態を用いることで、動画像撮影時の長時間露光時にＣＣＤの固定パターンノイズを軽減することができ、より高画質な画像を得ることが可能となる。
【００６３】
なお、上述した本実施の形態に限らず、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、適宜他の構成をとりうることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
この発明の動画像撮像装置は、被写体の動画像を撮像手段により撮像し、上記撮像手段から出力された動画像データに信号処理手段により信号処理を施して動画像データを出力する動画像撮像装置において、上記撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶手段と、上記撮像手段の露光時間を制御する露光制御手段と、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して上記撮像手段から暗電流出力を得るシャッタ手段と、上記シャッタ手段の遮断時間を制御するシャッタ制御手段と、上記記憶手段に記憶された動画像データに対して、上記動画像データの出力ごとに得られた上記暗電流出力を上記信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算手段とを備えたので、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、撮像手段の出力間隔より出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、撮像手段を例えば撮像手段をシャッタなどで覆い、撮影画像の出力ごとに撮像手段の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正することにより、動画像撮影時の長時間露光時に撮像手段の固定パターンノイズを軽減することができ、より高画質な画像を得ることができるという効果を奏する。
【００６５】
また、この発明の動画像撮像装置は、上述において、上記撮像手段による動画像撮影の所定時間以上の露光撮影時間を検出する露光時間検出手段を設け、上記撮像手段から暗電流出力を得るための、上記シャッタ制御手段からの制御により上記露光制御手段により露光時間が制御される暗出力露光時間を、上記露光検出手段により検出された撮影画像の露光時間を元に変更するので、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、露光時間検出手段により検出された撮影画像の露光時間を元に暗出力露光時間を変更することにより、撮像手段の撮影画像の出力ごとに撮像手段の露光時間の長時間化により増大した固定パターンノイズによる暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができるという効果を奏する。
【００６６】
また、この発明の動画像撮像装置は、上述において、上記撮像手段による動画像撮影時における上記撮像手段の温度を検出する温度検出手段を設け、上記撮像手段から暗電流出力を得るための、上記シャッタ制御手段からの制御により上記露光制御手段により露光時間が制御される暗出力露光時間を、上記温度検出手段により検出された上記撮像手段の温度を元に変更するので、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、温度検出手段により検出された撮像手段の温度を元に暗出力露光時間を変更することにより、撮像手段の撮影画像の出力ごとに撮像手段の温度上昇により増大した固定パターンノイズによる暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができるという効果を奏する。
【００６７】
また、この発明の動画像撮像装置は、上述において、上記シャッタ手段は、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光の遮断または通過を制御可能な偏光板を備えたので、偏光板を２枚使用し、２枚の相対角度を撮像手段への入力光軸上に回転させて、偏光板を２枚の相対角度が０度のときには撮像手段への入力光を透過する開放、相対角度が０度以外のときには撮像手段への入力光を遮断する全閉となるように制御して、また、偏光板を２枚使用し、２枚の相対位置を撮像手段への入力光軸に対して垂直方向に移動させて、偏光板を２枚の相対位置が一致するときには撮像手段への入力光を透過する開放、相対位置が異なるときには撮像手段への入力光を遮断する全閉となるように制御すれば、比較的短い時間でシャッタを開放、全閉することができるため、高速に、しかも雑音を全く発生させずに撮像手段を覆い、撮像手段への入力光を遮断することができるという効果を奏する。
【００６８】
また、この発明の動画像撮像装置は、上述において、上記シャッタ手段は、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光の遮断または通過を制御可能な透過型液晶板を備えたので、電源による透過型液晶に対する電圧供給時には撮像手段への入力光を透過する開放、電源による透過型液晶に対する電圧遮断時には撮像手段への入力光を遮断する全閉となるように電源からの電圧供給を制御するだけでシャッタを開放、全閉することができるため、高速に、しかも雑音を全く発生させずに撮像手段を覆い、撮像手段への入力光を遮断することができるという効果を奏する。また、逆に、電源による透過型液晶に対する電圧供給時には撮像手段への入力光を遮断する全閉、電源による透過型液晶に対する電圧遮断時には撮像手段への入力光を透過する開放となるように電源からの電圧供給を制御するだけでシャッタを開放、全閉することができるため、高速に、しかも雑音を全く発生させずに撮像手段を覆い、撮像手段への入力光を遮断することができるという効果を奏する。
【００６９】
また、この発明の動画像撮像方法は、被写体の動画像を撮像手段により撮像し、上記撮像手段から出力された動画像データに信号処理手段により信号処理を施して動画像データを出力する動画像撮像方法において、上記撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶ステップと、上記撮像手段の露光時間を制御する露光制御ステップと、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して上記撮像手段から暗電流出力を得るシャッタステップと、上記シャッタステップの遮断時間を制御するシャッタ制御ステップと、上記記憶ステップに記憶された動画像データに対して、上記動画像データの出力ごとに得られた上記暗電流出力を上記信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算ステップとを備えたので、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、撮像手段の出力間隔より出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、撮像手段を例えば撮像手段をシャッタなどで覆い、撮影画像の出力ごとに撮像手段の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正することにより、動画像撮影時の長時間露光時に撮像手段の固定パターンノイズを軽減することができ、より高画質な画像を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に適用される動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】他の動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】他の動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】シャッタの構成を示す図であり、図４Ａは偏光板の回転によるシャッタ、図４Ｂは偏光板の移動によるシャッタ、図４Ｃは透過型液晶の通電遮断によるシャッタである。
【図５】動画像撮影時での長時間露光のタイミングチャートを示し、図５Ａは垂直同期信号（ＶＤ）、図５ＢはＣＣＤ露光時間、図５ＣはＣＣＤ出力、図５Ｄはメモリ、図５Ｅはビデオ出力である。
【図６】本実施の形態に適用されるシャッタ制御動作のタイムチャートを示し、図６Ａは垂直同期信号（ＶＤ）、図６Ｂはシャッタ、図６ＣはＣＣＤ露光時間、図６ＤはＣＣＤ出力、図６Ｅはビデオ出力である。
【図７】補正画像を示す図であり、図７Ａは固定パターンノイズ、図７Ｂ、図７Ｃは静止画のＣＣＤ撮影画像から記憶した暗信号画像を引くもの、図７Ｄは短時間露光で得られた静止画のＣＣＤ撮影画像を複数枚加算するものである。
【符号の説明】
１……絞り、２……シャッタ、３……画像入力部、４……信号処理ブロック、５……出力部、６……メモリ、７……タイミングジェネレータ( ＴＧ) 、８……制御ブロック、９……シャッタ制御部、１０……露光制御部、１１……スイッチ、１２……露光時間検出部、１３……温度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、被写体の動画像データに信号処理を施して出力する動画像撮像装置および動画像撮像方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子などの光電荷を蓄積する蓄積形撮像素子においては、一般に、光電変換部の暗電流は画素ごとに異なるため、暗信号画像においても画面上の固定した位置にざらついた状態で見られる固定パターンノイズが発生する。
【０００３】
このような暗電流による固定パターンノイズは画像蓄積時間が長時間であったり、撮像素子の周囲温度が高かったりすると顕著に現われ撮影画像の品質を低下させる。
【０００４】
図７は、補正画像を示す図である。上述した固定パターンノイズは、例えば、図７Ａに示すＣＣＤ撮影画像７１のうち白みがかる部分７３、またはＣＣＤ撮影画像７２のうち輝く部分７４で示される。
【０００５】
このため、従来よりＣＣＤ撮影画像の暗電流による固定パターンノイズを補正して画質を向上させるために種々の手法が提案されている。
【０００６】
例えば、第１の方法として、特許文献１にも記載されている手法として、予めＣＣＤの図７Ｂに示す暗信号画像７６をＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｅｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶させておき、静止画のＣＣＤ撮影画像７５から記憶した暗信号画像７６を引くことで固定パターンノイズを補正した静止画の補正画像７７を出力する方法があった。
【０００７】
また、第２の方法として、被写体画像を撮影する直前に例えばレンズキャップや絞りによってＣＣＤを覆うことにより図７Ｃに示す暗信号画像７９をＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶し、静止画のＣＣＤ撮影画像７８から記憶した暗信号画像７９を引くことで固定パターンノイズを補正した静止画の補正画像８０を出力する方法があった。
【０００８】
また、第３の方法として、特許文献２にあるように、図７Ｄに示すように固定パターンノイズの比較的少ない短時間露光で得られた静止画のＣＣＤ撮影画像８１を複数枚加算することで、長時間露光の静止画の補正画像８２を得る方法などがあった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１８７９３号公報
【特許文献２】
特開平５−２３６４２２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のＣＣＤ撮影画像の暗電流による固定パターンノイズの補正方法は、一般に静止画像を撮影する時に用いられるが、動画像を撮影する場合には同様の手法が必ずしも有効ではない。
【００１１】
上述した第１の方法では撮像素子の固定パターンノイズは周囲温度や画像蓄積時間によって変化するため、ＰＲＯＭに保存された固定パターンノイズデータが実際の撮像素子から出力される固定パターンノイズと微妙に異なることがあり、固定パターンノイズを充分に除去することができないという不都合があった。
【００１２】
上述した第２の方法では，暗電流画像を記憶するために例えばレンズキャップや絞りによってＣＣＤを覆う必要があるが，動画像を記録している最中にＣＣＤを覆うことは現実的ではないという不都合があった。
【００１３】
また、短時間露光撮影時にも固定パターンノイズはわずかながらも発生するため、上述した第３の方法のように短時間露光画像を加算した場合は固定パターンノイズも同様に加算され、固定パターンノイズを十分に軽減することはできないという不都合があった。
【００１４】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、固定パターンノイズを軽減して、ＣＣＤの暗電流信号を削除した動画像の出力を得ることができる動画像撮像装置および動画像撮像方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の動画像撮像装置は、撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶手段と、撮像手段の露光時間を制御する露光制御手段と、撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して撮像手段から暗電流出力を得るシャッタ手段と、シャッタ手段の遮断時間を制御するシャッタ制御手段と、記憶手段に記憶された動画像データに対して、動画像データの出力ごとに得られた暗電流出力を信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算手段とを備えたものである。
【００１６】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、撮像手段の出力間隔より出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、撮像手段を例えば撮像手段をシャッタなどで覆い、撮影画像の出力ごとに撮像手段の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正する。
【００１７】
また、本発明の動画像撮像方法は、撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶ステップと、撮像手段の露光時間を制御する露光制御ステップと、撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して撮像手段から暗電流出力を得るシャッタステップと、シャッタステップの遮断時間を制御するシャッタ制御ステップと、記憶ステップに記憶された動画像データに対して、動画像データの出力ごとに得られた暗電流出力を上記信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算ステップとを備えたものである。
【００１８】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、撮像手段の出力間隔より出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、撮像手段を例えば撮像手段をシャッタなどで覆い、撮影画像の出力ごとに撮像手段の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態に適用される動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
まず、動画像撮像装置の構成を説明する。
１は光線束の太さを制限する絞りである。２は後述する例えば偏光版や透過型液晶などの画像入力部３（ＣＣＤ）により撮像される被写体の動画像による光を遮断して画像入力部３（ＣＣＤ）から暗電流出力を得るシャッタである。３はＣＣＤで構成され被写体の動画像を撮像手段により撮像する画像入力部である。
【００２１】
４は画像入力部３から出力された動画像データに検波や復調、誤り訂正などの信号処理を施して動画像データを出力するものであり、特に、メモリ６に記憶された動画像データに対して、動画像データの出力ごとに得られた暗電流出力を演算して補正画像データを得る信号処理ブロックである。５は例えば外部へのビデオ出力部や動画像表示を行う液晶ディスプレイ、記録媒体への動画像の記録を行う記録部等の画像出力部である。
【００２２】
６は画像入力部３により撮像された動画像データを記憶するメモリである。７は画像入力部３の撮像タイミングを発生するタイミングジェネレータ（ＴＧ）である。８は動画像撮像装置の制御を司る制御ブロックである。９はシャッタ２の遮断時間を制御するシャッタ制御部である。１０は画像入力部３の露光時間を制御する露出制御部である。
【００２３】
上述したように構成された動画像撮像装置は、以下のように動作をする。
画像入力部３から得られた画像は、信号処理ブロック４を通り映像信号として出力部５へ出力されるか、メモリ６で記憶され、信号処理ブロック４で画像信号演算に用いられる。また、信号処理ブロック４からの検波情報を元に露出制御部１０でそれぞれ絞り１やタイミングジェネレータ（ＴＧ）７の制御を行い、任意の露光に制御される。
【００２４】
撮影画像の露光をした後に、画像入力部３から出力される撮影画像をメモリ６に記憶する。画像入力部３の出力タイミングはタイミングジェネレータ（ＴＧ）７により制御されるため、シャッタ制御部９はシャッタを制御するタイミングを知ることができる。画像入力部３の出力タイミングに合わせてシャッタ制御部９はシャッタ２の制御を行い、同時に露出制御ブロック１０は画像入力部３の出力タイミングを制御することで、信号処理ブロック４はＣＣＤの暗信号画像を得る。
【００２５】
ＣＣＤの暗信号画像とメモリ６に記憶された撮影画像は、信号処理ブロック４により演算され、出力部５に出力されるのである。また、暗信号画像を得るタイミングも同様にタイミングジェネレータ（ＴＧ）７により既知であるため、シャッタ制御部９でシャッタ２を全開にし、露出制御部１０で画像の露光時間を信号処理ブロック４からの検波情報より制御し、撮影画像の露光を行う。
【００２６】
以上の動作を繰り返すことで、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、画像入力部３の撮影画像の出力ごとに画像入力部３の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができる。
【００２７】
図２は、他の動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。図２では、図１と異なる点のみを説明し、図１と同様の点の説明を省略する。
【００２８】
まず、動画像撮像装置の構成を説明する。
動画像撮像装置は、画像入力部３による動画像撮影の所定時間以上の露光撮影時間を検出する露光時間検出部１２を設けた。
【００２９】
上述したように構成された動画像撮像装置は、以下のように動作をする。
画像入力部３から暗電流出力を得るための、シャッタ制御部９からの制御により露光制御部１０により露光時間が制御される暗出力露光時間を、露光時間検出部１２により検出された撮影画像の露光時間を元に変更する。
【００３０】
これにより、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、露光時間検出部１２により検出された撮影画像の露光時間を元に暗出力露光時間を変更することにより、画像入力部３の撮影画像の出力ごとに画像入力部３の露光時間の長時間化により増大した固定パターンノイズによる暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができる。
【００３１】
なお、スイッチ１１は、可動接点ａを固定接点ｃ側に接続することにより、画像入力部３から出力される撮影画像の出力をメモリ６に供給し、可動接点ａを固定接点ｂ側に接続することにより、画像入力部３から出力される暗信号画像の出力を信号処理ブロック４に供給するように制御ブロックからの制御により動作される。
【００３２】
図３は、他の動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。図３では、図１と異なる点のみを説明し、図１と同様の点の説明を省略する。
【００３３】
まず、動画像撮像装置の構成を説明する。
動画像撮像装置は、画像入力部３による動画像撮影影時における画像入力部３の温度を検出する温度センサ１３を設けた。
【００３４】
上述したように構成された動画像撮像装置は、以下のように動作をする。
画像入力部３から暗電流出力を得るための、シャッタ制御部９からの制御により露光制御部１０により露光時間が制御される暗出力露光時間を、温度センサ１３により検出された画像入力部３の温度を元に変更する。
【００３５】
これにより、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、温度センサ１３により検出された画像入力部３の温度を元に暗出力露光時間を変更することにより、画像入力部３の撮影画像の出力ごとに画像入力部３の温度上昇により増大した固定パターンノイズによる暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができる。
【００３６】
なお、同様に、スイッチ１１は、可動接点ａを固定接点ｃ側に接続することにより、画像入力部３から出力される撮影画像の出力をメモリ６に供給し、可動接点ａを固定接点ｂ側に接続することにより、画像入力部３から出力される暗信号画像の出力を信号処理ブロック４に供給するように制御ブロックからの制御により動作される。
【００３７】
図４は、シャッタの構成を示す図であり、図４Ａは偏光板の回転によるシャッタ、図４Ｂは偏光板の移動によるシャッタ、図４Ｃは透過型液晶の通電遮断によるシャッタである。
【００３８】
ここで，ＣＣＤの暗信号画像を得るために、ＣＣＤへの入力光を遮断するシャッタの制御について説明する。
【００３９】
後述する図６で説明するように、ＣＣＤの暗信号画像を得るためには、短い時間でシャッタを制御する必要がある。しかしながら、従来の技術で述べたようなレンズキャップでＣＣＤを覆う方法は動画像の撮影時の制御に対して現実的ではなく、また、絞りでＣＣＤへの入力光を遮断するために高速に制御しようとすると少なからず雑音を発生する。
【００４０】
そこで、本実施の形態では、例えば図４Ａ、図４Ｂに示す偏光板や図４Ｃに示す透過型の液晶などを用いて開放または全閉の制御を高速に行うことのできるシャッタを提案する。
【００４１】
図４Ａに挙げたように例えば偏光板４１，４２を２枚使用し、２枚の相対角度を矢印で示すようにＣＣＤへの入力光軸上に回転させて、偏光板４１，４２を２枚の相対角度が０度のときにはＣＣＤへの入力光を透過する開放、相対角度が９０度のときにはＣＣＤへの入力光を遮断する全閉となるように図示しない回転駆動部を制御すれば、比較的短い時間でシャッタを開放、全閉できる。
【００４２】
また、図４Ｂに挙げたように例えば偏光板４３，４４を２枚使用し、２枚の相対位置を矢印で示すようにＣＣＤへの入力光軸に対して垂直方向に移動させて、偏光板４３，４４を２枚の相対位置が一致するときにはＣＣＤへの入力光を透過する開放、相対位置が異なるときにはＣＣＤへの入力光を遮断する全閉となるように図示しない垂直移動部を制御すれば、比較的短い時間でシャッタを開放、全閉できる。
【００４３】
また、図４Ｃに挙げたように例えば透過型液晶４５の場合には、電源４６のスイッチ４７のオンによる透過型液晶４５に対する電圧供給時にはＣＣＤへの入力光を透過する開放、電源４６のスイッチ４７のオフによる透過型液晶４５に対する電圧遮断時にはＣＣＤへの入力光を遮断する全閉となるようにスイッチ４７による電源４６からの電圧供給を制御するだけでシャッタを開放、全閉できる。また、逆に電源４６のスイッチ４７のオンによる透過型液晶４５に対する電圧供給時にはＣＣＤへの入力光を遮断する全閉、電源４６のスイッチ４７のオフによる透過型液晶４５に対する電圧遮断時にはＣＣＤへの入力光を透過する開放となるようにスイッチ４７による電源４６からの電圧供給を制御するだけでシャッタを開放、全閉できる。
【００４４】
上述したように、比較的短い時間でシャッタを開放、全閉するように制御することができるため、高速に、しかも雑音を全く発生させずにＣＣＤを覆い、ＣＣＤへの入力光を遮断することができる。
【００４５】
図５に動画像撮影時での長時間露光のタイミングチャートを示し、図５Ａは垂直同期信号（ＶＤ）、図５ＢはＣＣＤ露光時間、図５ＣはＣＣＤ出力、図５Ｄはメモリ、図５Ｅはビデオ出力である。
【００４６】
図５Ｃに示すＣＣＤ出力は図５Ａに示す垂直同期信号（ＶＤ）に同期して行われるが、動画像撮影時に長時間露光を行う場合、図５Ｂに示すＣＣＤ露光時間が長いため、図５Ｃに示すＣＣＤ出力を図５Ａに示す垂直同期信号（ＶＤ）の毎同期ごとに行うことができない。
【００４７】
そこで、図５Ｃに示すＣＣＤ出力を図５Ｄに示すメモリに記憶し、図５Ｃに示すＣＣＤからの出力が得られないタイミングでは図５Ｄに示すメモリから画像を読み出すことで図５Ｅに示すビデオ出力のように連続した画像を出力する。図５Ｄに示すメモリは図５Ｃに示すＣＣＤの出力ごとに更新されるため、図５Ｂに示すＣＣＤの露光時間と同間隔で図５Ｅに示すビデオ出力の出力画像が更新されることになる。
【００４８】
なお、図中、ａ，ｂ，ｃは各ビデオ出力画像を示す。図５Ａに示す垂直同期信号（ＶＤ）の２ＶＤが１フレームを示し、４ＶＤごとにａ，ｂ，ｃの各ビデオ出力画像を出力しているが、これに限らず、何ＶＤごとであってもよい。また、偶数ＶＤ周期に限らず、奇数ＶＤ周期であってもよい。
【００４９】
ここで、図５Ｃに示すＣＣＤの出力間隔と図５Ｅに示すビデオ出力の出力画像の更新タイミングは、必ずしも同じである必要は無い。つまり、図５Ｃに示すＣＣＤの出力間隔より図５Ｅに示すビデオ出力の出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、ＣＣＤを例えばシャッタなどで覆い、ＣＣＤの暗信号画像を得ることができれば、その暗信号画像を図５Ｂに示すＣＣＤの露光時間と同等になるように演算し、実際の撮影画像から引くことで固定パターンノイズを補正することができるのである。
【００５０】
図５からもわかるように、長時間露光時は動解像度が低下する。そのため、露光時間がある程度長くなれば、暗信号画像を得るための露光時間分だけ出力画像更新周期が大きくなっても、その影響は無視することができる。
【００５１】
図６に本実施の形態に適用されるシャッタ制御動作のタイムチャートを示し、図６Ａは垂直同期信号（ＶＤ）、図６Ｂはシャッタ、図６ＣはＣＣＤ露光時間、図６ＤはＣＣＤ出力、図６Ｅはビデオ出力である。
【００５２】
図中、図６Ａに示す垂直同期信号（ＶＤ）に対して、図６Ｂに示すシャッタはＣＣＤの暗信号画像を得るためのＣＣＤへの入力光を遮断する覆いを示す。図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間のようにある時間露光された画像（ｃ）は、ある時刻Ｔｃ−ｃで出力され、一旦メモリ６に記憶される。また、Ｔｃ−ｃから時刻Ｔｏ−ｃまで図６Ｂに示すシャッタを閉じ、（Ｔｏ−c 〜Ｔｃ−ｃ）時間の図６Ｄに示すＣＣＤ出力のように暗信号画像(c)'を得る。
【００５３】
ここで得られた図６Ｄに示すＣＣＤ出力の暗出力画像(c)'にゲインをかけ、図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間の（c ）の露光時間と同等にした後(c) と演算を行い、図６Ｅに示すビデオ出力の出力画像（c ）''を得る。
【００５４】
図６Ｅに示すビデオ出力の出力画像（c ），（c ）' ，(c)'' の関係は、p をアンプゲインとすると、数１式となる。
【００５５】
【数１】
（c ）’’= （c ）−ｐ（c ）'
ここで、p=((c)の露光時間)/((c)' の露光時間))
【００５６】
そして、時刻Ｔｏ−ｃに図６Ｂに示すシャッタを開き、次の画像を得るために図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間のように露光を開始する。図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間のようにある時間露光された画像（ｄ）は、ある時刻Ｔｃ−ｄで出力され、一旦メモリ６に記憶される。また、Ｔｃ−ｄから時刻Ｔｏ−ｄまで図６Ｂに示すシャッタを閉じ、（Ｔｏ−ｄ〜Ｔｃ−ｄ）時間の図６Ｄに示すＣＣＤ出力のように暗信号画像( ｄ)'を得る。
【００５７】
ここで得られた図６Ｄに示すＣＣＤ出力の暗出力画像( ｄ)'にゲインをかけ、図６Ｃに示すＣＣＤ露光時間の（ｄ）の露光時間と同等にした後( ｄ) と演算を行い、図６Ｅに示すビデオ出力の出力画像（ｄ）''を得る。以後も同等である。
【００５８】
ここで、図６Ｅに示す出力画像の更新間隔（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｏ−ｄ）は、図６Ｃに示す撮影画像の露光時間（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｃ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｃ−ｄ）、つまり図６Ｄに示すＣＣＤの出力間隔と、図６Ｃに示すＣＣＤの暗信号画像を露光する時間（Ｔｃ−ｃ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｃ−ｄ〜Ｔｏ−ｄ）との和になっていることに着目したい。
【００５９】
図６Ｅに示す出力画像の更新間隔（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｏ−ｄ）が、図６Ｃに示す撮影画像の露光時間（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｃ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｃ−ｄ）より長いため、先に述べたように動解像度を低下させていることがわかる。しかしながら、図６Ｃに示す撮影画像の露光時間（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｃ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｃ−ｄ）がある程度長くなれば、それに対する暗信号画像を得るための露光時間（Ｔｃ−ｃ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｃ−ｄ〜Ｔｏ−ｄ）の影響は小さくなる。
【００６０】
一般にＣＣＤの固定パターンノイズの影響が大きくなるのは図６Ｃに示す撮影画像の露光時間（Ｔｏ−ｂ〜Ｔｃ−c ）（Ｔｏ−ｃ〜Ｔｃ−ｄ）が十分長い場合であるため、暗信号画像を得るための露光時間（Ｔｃ−ｃ〜Ｔｏ−c ）（Ｔｃ−ｄ〜Ｔｏ−ｄ）の影響は無視することができるのである。
【００６１】
以上により、本発明の技術的な課題は全て解決され、本発明に適用される実施の形態を用いることで、動画像撮影時の長時間露光時にＣＣＤの固定パターンノイズを軽減することができることがわかる。
【００６２】
本発明に適用される実施の形態を用いることで、動画像撮影時の長時間露光時にＣＣＤの固定パターンノイズを軽減することができ、より高画質な画像を得ることが可能となる。
【００６３】
なお、上述した本実施の形態に限らず、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、適宜他の構成をとりうることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
この発明の動画像撮像装置は、被写体の動画像を撮像手段により撮像し、上記撮像手段から出力された動画像データに信号処理手段により信号処理を施して動画像データを出力する動画像撮像装置において、上記撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶手段と、上記撮像手段の露光時間を制御する露光制御手段と、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して上記撮像手段から暗電流出力を得るシャッタ手段と、上記シャッタ手段の遮断時間を制御するシャッタ制御手段と、上記記憶手段に記憶された動画像データに対して、上記動画像データの出力ごとに得られた上記暗電流出力を上記信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算手段とを備えたので、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、撮像手段の出力間隔より出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、撮像手段を例えば撮像手段をシャッタなどで覆い、撮影画像の出力ごとに撮像手段の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正することにより、動画像撮影時の長時間露光時に撮像手段の固定パターンノイズを軽減することができ、より高画質な画像を得ることができるという効果を奏する。
【００６５】
また、この発明の動画像撮像装置は、上述において、上記撮像手段による動画像撮影の所定時間以上の露光撮影時間を検出する露光時間検出手段を設け、上記撮像手段から暗電流出力を得るための、上記シャッタ制御手段からの制御により上記露光制御手段により露光時間が制御される暗出力露光時間を、上記露光検出手段により検出された撮影画像の露光時間を元に変更するので、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、露光時間検出手段により検出された撮影画像の露光時間を元に暗出力露光時間を変更することにより、撮像手段の撮影画像の出力ごとに撮像手段の露光時間の長時間化により増大した固定パターンノイズによる暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができるという効果を奏する。
【００６６】
また、この発明の動画像撮像装置は、上述において、上記撮像手段による動画像撮影時における上記撮像手段の温度を検出する温度検出手段を設け、上記撮像手段から暗電流出力を得るための、上記シャッタ制御手段からの制御により上記露光制御手段により露光時間が制御される暗出力露光時間を、上記温度検出手段により検出された上記撮像手段の温度を元に変更するので、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、温度検出手段により検出された撮像手段の温度を元に暗出力露光時間を変更することにより、撮像手段の撮影画像の出力ごとに撮像手段の温度上昇により増大した固定パターンノイズによる暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正した、補正画像を得ることができるという効果を奏する。
【００６７】
また、この発明の動画像撮像装置は、上述において、上記シャッタ手段は、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光の遮断または通過を制御可能な偏光板を備えたので、偏光板を２枚使用し、２枚の相対角度を撮像手段への入力光軸上に回転させて、偏光板を２枚の相対角度が０度のときには撮像手段への入力光を透過する開放、相対角度が０度以外のときには撮像手段への入力光を遮断する全閉となるように制御して、また、偏光板を２枚使用し、２枚の相対位置を撮像手段への入力光軸に対して垂直方向に移動させて、偏光板を２枚の相対位置が一致するときには撮像手段への入力光を透過する開放、相対位置が異なるときには撮像手段への入力光を遮断する全閉となるように制御すれば、比較的短い時間でシャッタを開放、全閉することができるため、高速に、しかも雑音を全く発生させずに撮像手段を覆い、撮像手段への入力光を遮断することができるという効果を奏する。
【００６８】
また、この発明の動画像撮像装置は、上述において、上記シャッタ手段は、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光の遮断または通過を制御可能な透過型液晶板を備えたので、電源による透過型液晶に対する電圧供給時には撮像手段への入力光を透過する開放、電源による透過型液晶に対する電圧遮断時には撮像手段への入力光を遮断する全閉となるように電源からの電圧供給を制御するだけでシャッタを開放、全閉することができるため、高速に、しかも雑音を全く発生させずに撮像手段を覆い、撮像手段への入力光を遮断することができるという効果を奏する。また、逆に、電源による透過型液晶に対する電圧供給時には撮像手段への入力光を遮断する全閉、電源による透過型液晶に対する電圧遮断時には撮像手段への入力光を透過する開放となるように電源からの電圧供給を制御するだけでシャッタを開放、全閉することができるため、高速に、しかも雑音を全く発生させずに撮像手段を覆い、撮像手段への入力光を遮断することができるという効果を奏する。
【００６９】
また、この発明の動画像撮像方法は、被写体の動画像を撮像手段により撮像し、上記撮像手段から出力された動画像データに信号処理手段により信号処理を施して動画像データを出力する動画像撮像方法において、上記撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶ステップと、上記撮像手段の露光時間を制御する露光制御ステップと、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して上記撮像手段から暗電流出力を得るシャッタステップと、上記シャッタステップの遮断時間を制御するシャッタ制御ステップと、上記記憶ステップに記憶された動画像データに対して、上記動画像データの出力ごとに得られた上記暗電流出力を上記信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算ステップとを備えたので、動画像撮影時の長時間露光撮影時において、固定パターンノイズを軽減するために、撮像手段の出力間隔より出力画像の更新間隔を長くし、その差分の時間の間で、撮像手段を例えば撮像手段をシャッタなどで覆い、撮影画像の出力ごとに撮像手段の暗信号画像を得ると共に、撮影画像と暗信号画像とを演算することで、固定パターンノイズを補正することにより、動画像撮影時の長時間露光時に撮像手段の固定パターンノイズを軽減することができ、より高画質な画像を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に適用される動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】他の動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】他の動画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】シャッタの構成を示す図であり、図４Ａは偏光板の回転によるシャッタ、図４Ｂは偏光板の移動によるシャッタ、図４Ｃは透過型液晶の通電遮断によるシャッタである。
【図５】動画像撮影時での長時間露光のタイミングチャートを示し、図５Ａは垂直同期信号（ＶＤ）、図５ＢはＣＣＤ露光時間、図５ＣはＣＣＤ出力、図５Ｄはメモリ、図５Ｅはビデオ出力である。
【図６】本実施の形態に適用されるシャッタ制御動作のタイムチャートを示し、図６Ａは垂直同期信号（ＶＤ）、図６Ｂはシャッタ、図６ＣはＣＣＤ露光時間、図６ＤはＣＣＤ出力、図６Ｅはビデオ出力である。
【図７】補正画像を示す図であり、図７Ａは固定パターンノイズ、図７Ｂ、図７Ｃは静止画のＣＣＤ撮影画像から記憶した暗信号画像を引くもの、図７Ｄは短時間露光で得られた静止画のＣＣＤ撮影画像を複数枚加算するものである。
【符号の説明】
１……絞り、２……シャッタ、３……画像入力部、４……信号処理ブロック、５……出力部、６……メモリ、７……タイミングジェネレータ( ＴＧ) 、８……制御ブロック、９……シャッタ制御部、１０……露光制御部、１１……スイッチ、１２……露光時間検出部、１３……温度センサ
Claims (6)
- 被写体の動画像を撮像手段により撮像し、上記撮像手段から出力された動画像データに信号処理手段により信号処理を施して動画像データを出力する動画像撮像装置において、
上記撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶手段と、
上記撮像手段の露光時間を制御する露光制御手段と、
上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して上記撮像手段から暗電流出力を得るシャッタ手段と、
上記シャッタ手段の遮断時間を制御するシャッタ制御手段と、
上記記憶手段に記憶された動画像データに対して、上記動画像データの出力ごとに得られた上記暗電流出力を上記信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算手段と、
を備えたことを特徴とする動画像撮像装置。 - 請求項１記載の動画像撮像装置において、
上記撮像手段による動画像撮影の所定時間以上の露光撮影時間を検出する露光時間検出手段を設け、
上記撮像手段から暗電流出力を得るための、上記シャッタ制御手段からの制御により上記露光制御手段により露光時間が制御される暗出力露光時間を、上記露光検出手段により検出された撮影画像の露光時間を元に変更することを特徴とする動画像撮像装置。 - 請求項１記載の動画像撮像装置において、
上記撮像手段による動画像撮影時における上記撮像手段の温度を検出する温度検出手段を設け、
上記撮像手段から暗電流出力を得るための、上記シャッタ制御手段からの制御により上記露光制御手段により露光時間が制御される暗出力露光時間を、上記温度検出手段により検出された上記撮像手段の温度を元に変更することを特徴とする動画像撮像装置。 - 請求項１記載の動画像撮像装置において、
上記シャッタ手段は、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光の遮断または通過を制御可能な偏光板を備えたことを特徴とする動画像撮像装置。 - 請求項１記載の動画像撮像装置において、
上記シャッタ手段は、上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光の遮断または通過を制御可能な透過型液晶板を備えたことを特徴とする動画像撮像装置。 - 被写体の動画像を撮像手段により撮像し、上記撮像手段から出力された動画像データに信号処理手段により信号処理を施して動画像データを出力する動画像撮像方法において、
上記撮像手段により撮像された動画像データを記憶する記憶ステップと、
上記撮像手段の露光時間を制御する露光制御ステップと、
上記撮像手段により撮像される被写体の動画像による光を遮断して上記撮像手段から暗電流出力を得るシャッタステップと、
上記シャッタステップの遮断時間を制御するシャッタ制御ステップと、
上記記憶ステップに記憶された動画像データに対して、上記動画像データの出力ごとに得られた上記暗電流出力を上記信号処理手段により演算して補正画像データを得る演算ステップと、
を備えたことを特徴とする動画像撮像方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002372872A JP2004207895A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 動画像撮像装置および動画像撮像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JP2004207895A true JP2004207895A (ja) | 2004-07-22 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008004302A1 (fr) * | 2006-07-07 | 2008-01-10 | Fujitsu Microelectronics Limited | Dispositif d'imagerie à l'état solide et procédé de commande |
| WO2013054402A1 (ja) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び撮像装置の制御方法 |
| WO2013054403A1 (ja) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び撮像装置の制御方法 |
| US10992872B2 (en) | 2018-03-23 | 2021-04-27 | Fujifilm Corporation | Imaging control device, imaging apparatus, imaging control method, and storage medium |
-
2002
- 2002-12-24 JP JP2002372872A patent/JP2004207895A/ja active Pending
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