JP2009017350A

JP2009017350A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2009017350A
Application number: JP2007178306A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishikawa; 博幸西川
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】映像信号を分割出力可能な固体撮像素子を用いたテレビジョンカメラ装置に関し、分割された映像信号を合成した場合に発生する左側映像信号と右側映像信号の映像レベル差の除去する。
【解決手段】撮像素子の温度を検出し、検出された温度により左側映像信号と右側映像信号の映像レベルを調整し、左側映像信号と右側映像信号の映像レベル差を除去して、ユーザに見易く、画像処理してもエラーにならない高画素映像を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号を分割出力可能な固体撮像素子を用いたテレビジョンカメラ装置に関し、分割された映像信号を合成した場合に発生する左右の映像レベル差の除去に関する。

従来の技術において、映像信号の黒レベルの適正化についての記載が例えば、特許文献１にある。また、２つ以上のテレビジョンカメラ装置で撮像した画像を合成して１つの画面に表示する技術については、たとえば、特許文献２等のように記載がある。
また、従来から、複数の固体撮像素子をライン状に１列あるい複数列並べて画像を検出するテレビジョンカメラ装置がある。

特開２００３−１５８６７１号公報特開平９−２４７６５０号公報

従来技術において、左側映像信号と右側映像信号とを分割出力できる固体撮像素子を使用して、高画素の映像信号を得るテレビジョンカメラ装置について、図２を参照して説明する。図２は、左側映像信号と右側映像信号とを分割出力できる固体撮像素子を使用し、均一な被写体を撮像し左右の映像信号を合成した画像データとして、表示装置に表示した場合の表示画面の一例を示す図である。201 は表示画面、21-1 は左側映像信号による表示画像(A) 、21-2 は右側映像信号による表示画像(B) 、22 は表示画面 201 中の表示画像(A) 21-1 と表示画像(B) 21-2 との境界部を示す境界線である。

図２において、被写体は、例えば、均一濃度シート等、一様な輝度レベルが得られる一様な色の平面パターンである。この平面パターンを固体撮像素子で撮像した画像は、図示しない表示装置の表示画面 201 に、表示画像(A) 21-1 と表示画像(B) 21-2 とが境界線 22 をはさんで隣接した画像として表示される。図２では、表示画像(A) 21-1 が表示画像(B) 21-2 より輝度レベルが低いため、境界線 22 で輝度（濃度）差が生じているのが分かる。

左側映像信号と右側映像信号とを分割出力可能な固体撮像素子は、一般的には、同一の形状で、同一画素サイズの固体撮像素子を２つ隣り合わせて接合した形で構成されている。以降、この２つの固体撮像素子と、この２つの固体撮像素子を接合した形で構成された固体撮像素子と区別するため、この接合前の固体撮像素子をサブ撮像素子と称する。
この場合、それぞれのサブ撮像素子は、その中に形成されている画素間の温度特性等の特性は、ほぼ同一である。しかし、それぞれのサブ撮像素子間では、その特性は同一にはならない。
即ち、サブ撮像素子周辺の電源変動や温度変動等の変動により、図２に示す表示画面 201 の表示画像(A) 21-1 と表示画像(B) 21-2 のように、左右のサブ撮像素子で、異なる映像レベルの映像信号の画像データが得られるため、表示画像の濃度（輝度）に違いが出て、境界線が目立たつ。
従って、得られた画像は、ユーザの見た目にも不自然で、おかしいものになる。また、そのような画像データで画像処理した場合にも、左右の映像が合成される部分で不整合となるため、画像処理エラーとなってしまう。

本発明の目的は、上記のような問題を解決し、温度変動により生ずる左右のサブ撮像素子に起因する映像レベルの差を無くし境界線が目立たず、観測者に見易く、画像処理してもエラーにならない高画素映像が得られる撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、固体撮像素子周辺の温度をリアルタイムに測定し、左右のレベル差を制御することで、左側映像信号と右側映像信号に発生する映像レベル差を除去してから合成するものである。このため、本発明の撮像装置は、固体撮像素子周辺の温度を検出する手段と、検出した温度から、左右の映像レベルが同一になるように制御する手段を有するものである。

即ち、本発明の撮像装置は、被写体の左側映像信号と右側映像信号とを合成して映像信号を生成する撮像素子を用いて撮像する撮像装置において、温度検出部と、温度検出部の温度と予め補正するテーブルを参照して左側映像信号若しくは右側映像信号の少なくともいずれか１つの映像信号レベルを補正するための補正信号を出力する制御部と、制御部から出力される補正信号に応じて、左側映像信号若しくは右側映像信号の少なくともいずれか１つを補正する補正部とを備え、温度検出部の温度に基づいて、左側映像信号と右側映像信号の映像信号レベルが同一になるように補正するものである。

本発明によれば、左側映像信号と右側映像信号に存在する黒レベル差等の輝度レベル差が除去され、観測者に見易く、画像処理してもエラーにならない高画素映像を得ることのできる撮像装置を実現することができる。

以下、本発明の一実施例について、図１と図６を用いて説明する。図１は、本発明の撮像装置の構成を示すブロック図である。また図６は、サブ撮像素子の映像レベルの温度特性を示す図である。横軸が温度（単位：［℃］）、縦軸が映像レベル（単位：［％］）である。図６では、サブ撮像素子(A) とサブ撮像素子(B) の夫々の温度特性の実測値を実線で描いている。ここで、サブ撮像素子(A) は、図１において、左側映像信号 SL を取得するためのサブ撮像素子であり、サブ撮像素子(B) は、図１において、右側映像信号 SR を取得するためのサブ撮像素子である。さらに、図６の温度特性のデータは、製品製作時若しくは製品製作前、等に予め実測するのが望ましい。更に、経年変化等も考えて、製品出荷後のメンテナンス時に改めて実測して、再度設定しなおしても良い。

図１において、1 はレンズ部、2 は固体撮像素子、3-1 と 3-2 は CDS（ Correlated Double Sampling ：相関二重サンプリング）部、4-1 と 4-2 は AGC（ Auto Gain Control ）部、5-1 と 5-2 は A/D（Analog to Digital ）変換部、6 は温度検出回路部、7 は CPU（ Central Processing Unit ）部、8 は映像レベル補正回路部、9 は合成回路部である。固体撮像素子 2 は、例えば、サブ撮像素子として、CCD（ Charge Coupled Device ）を２つ接合した固体撮像素子である。またレンズ部 1 は、アイリスレンズを備える。

図１において、被写体からの光は、レンズ部 1 を通して固体撮像素子 2 に入射する。固体撮像素子 2 は、被写体の左半分の画像と右半分の画像をそれぞれ受光して、左側映像信号 SL と右側映像信号 SR を別々に出力する。
固体撮像素子 2 から出力された左側映像信号 SL は、CDS 部 3-1 に送信され、固体撮像素子 2 から出力された右側映像信号 SR は、CDS 部 3-2 に送信される。

CDS 部 3-1 は、入力された左側映像信号 SL をサンプルホールドし、雑音を除去して AGC 回路部 4-1 に出力する。AGC 回路部 4-1 は、入力された映像信号を所定のレベルに調整して A/D 変換部 5-1 に出力する。A/D 変換部 5-1 は、入力された映像信号をデジタル映像信号に変換して合成回路 9 に出力する。
同様に、CDS 部 3-2 は、入力された右側映像信号 SR をサンプルホールドし、雑音を除去して AGC 回路部 4-2 に出力する。AGC 回路部 4-2 は、入力された映像信号を所定のレベルに調整して A/D 変換部 5-2 に出力する。A/D 変換部 5-2 は、入力された映像信号をデジタル映像信号に変換して映像レベル補正回路部 8 に出力する。映像レベル補正回路部 8 は、入力されたデジタル映像信号に後述する処理を実行して合成回路 9 に出力する。
合成回路 9 は、入力された夫々の映像信号を合成して、高画素映像として撮像装置の外部機器に出力する。

温度検出回路部 6 は、そのセンシング端子を固体撮像素子 2 近傍に設置し、固体撮像素子 2 の温度をリアルタイムに検出する回路である。温度検出回路部 6 は、検出した温度情報を CPU 7 に出力する。
CPU 7 は、入力された温度情報に基づいて、図６に示した温度特性のデータから、左右の映像信号のレベル補正すべき値を決定し、補正値を映像レベル補正回路 8 に出力する。
映像レベル補正回路 8 は、A/D 変換部 5-2 から入力された映像レベルに、上記の入力された補正をかけ、合成回路部 9 に補正したデジタル映像信号を出力する。

CPU 7 は、例えば、温度検出回路部 6 から入力された温度情報から、固体撮像素子 2 近傍の温度が 20［℃］と判定した場合は、図６の温度特性のデータのポイント P₀₀ から、左側映像信号と右側映像信号の映像レベル差がゼロであるので、補正値「０」を映像レベル補正回路 8 に出力する。映像レベル補正回路 8 は、A/D 変換部 5-2 から入力されたデジタル映像信号を補正しないで、合成回路 9 に出力する。
また、例えば、温度検出回路部 6 から入力された温度情報から、固体撮像素子 2 近傍の温度が 40［℃］と判定した場合は、図６の温度特性のデータから、左側映像信号の映像レベル（ P_1A ）が右側映像信号の映像レベル（ P_1B ）より、20［％］高いので、補正値「＋20［％］」を映像レベル補正回路 8 に出力する。映像レベル補正回路 8 は、A/D 変換部 5-2 から入力されたデジタル映像信号に「＋20［％］」の補正をして、合成回路 9 に出力する。
また、例えば、温度検出回路部 6 から入力された温度情報から、固体撮像素子 2 近傍の温度が 0［℃］と判定した場合は、図６の温度特性のデータから、左側映像信号の映像レベル（ P_2A ）が右側映像信号の映像レベル（ P_2B ）より、20［％］低いので、補正値「−20［％］」を映像レベル補正回路 8 に出力する。映像レベル補正回路 8 は、A/D 変換部 5-2 から入力されたデジタル映像信号に「−20［％］」の補正をして、合成回路 9 に出力する。

図２及び図３、並びに、図４及び図５を参照しながら、更に上述の実施例について説明する。図３は、本発明によって、左側映像信号と右側映像信号とを分割出力できる固体撮像素子を使用し、均一な被写体を撮像し左右の映像信号を合成した画像データとして、表示装置に表示した場合の表示画面の一例を示す図である。また、図４は、従来の技術によった場合の境界線 22 付近での映像レベルの違いを説明するための図であり、図５は、本発明によった場合の境界線 22 付近での映像レベルを説明するための図である。図４及び図５において、横軸は、図２若しくは図３における横軸（表示画面上の一水平走査期間）で境界線 22 の付近を部分的に拡大したスケールである。また、縦軸は、映像レベルを示す。また、図４は、従来技術における一例、図５は、本発明の一実施例である。

図４及び図５において、横軸は表示画面内の横方向、縦軸は映像信号レベル、42 は２つのサブ撮像素子の接合境界部、43 は従来例での映像信号レベル波形、44 は映像信号レベルの不連続な段差、45 は接合境界部 42 における左側映像信号の映像信号レベル、46 は接合境界部 42 における右側映像信号の映像信号レベル、53 は本発明の一実施例による映像信号レベル波形である。なお、図４及び図５に示す映像信号レベル波形 43 及び 53 は、図２及び図３における表示画面の一水平走査期間分であり、図２若しくは図３の表示画面を表示するには、例えば、NTSC（ National Television System Committee ）方式の場合には、525 本の水平走査期間分の映像信号が必要である。
また図３において、301 は表示画面、21-1 は左側映像信号による表示画像(A) 、31-2 は右側映像信号による表示画像(C) 、22 は表示画面 301 中の表示画像(A) 21-1 と表示画像(C) 31-2 との境界部を示す境界線である。

従来技術における２つのサブ撮像素子の接合境界部は、図４に示すように、２つのサブ撮像素子の接合境界部 42 で映像信号レベルの不連続な段差 44 が生じている。このため、図２に示した映像信号レベル波形 43 のように、境界線 22 を境に、左側映像信号による表示画像(A) 21-1 と右側映像信号による表示画像(B) 21-2 とで濃度の違いがある表示画面 201 となる。これに対して、本発明によれば、２つのサブ撮像素子から得られた右側映像信号レベルに補正をかけてから、合成した映像信号レベルで表示画像を作成して表示画面に表示するので、図５の接合境界部 42 付近での映像信号レベル波形 53 のように、段差が生じないため、図３の表示画面 301 に示すように、境界線 22 で、左側映像信号による表示画像(A) 21-1 と右側映像信号による表示画像(C) 31-2 とで濃度の違いが生じない。

即ち、上述の実施例では、図５に示すように、接合境界部 42 における映像信号レベル波形 43 の段差 44 がなくなるように、映像信号レベル 45 と映像信号レベル 46 が同じレベルになるように、CPU 7（図１参照）で制御する。そして、これら左側映像信号と映像レベル補正後の右側映像信号は、合成回路 9（図１参照）に入力され、高画素映像として出力される。
その結果、左側映像信号と右側映像信号に存在する映像レベル差を除去してから合成が可能になり、左右で映像レベルに差のない高画素映像が得られる。

なお、上述の実施例では、右側映像信号の映像信号レベルを補正して合成したが、左側映像信号の映像信号レベルを補正しても良いし、両者を補正しても良い。即ち、N 個のサブ撮像素子から得られた映像信号レベルの少なくとも N−1 個の映像信号レベルに補正をかけてから、合成した映像信号レベルで表示画像を作成して表示画面に表示するようにすれば良い（ N は、2 以上の自然数）。
また、サブ撮像素子は、それぞれ同一の大きさ及び形状で同一の画素数としたが、それに限らない。
更に、上述の図１の実施例による撮像装置の構成は、本発明の一実施例である。温度検出回路部と、CPU 等の制御部と、温度による映像レベルの補正回路部とによって、映像信号レベルの補正が可能な撮像装置であるなら、そのほかの構成要素は、本発明には重要なものではない。

以上説明したような上記実施例によれば、左側映像信号と右側映像信号に存在する黒レベル差が除去される。このため合成された左右の画像における映像レベル差が小さくなるので、ユーザに見易く、画像処理しても画像処理エラーになりにくい高画素映像を得ることのできる撮像装置を実現することができる。

本発明の撮像装置の一実施例の構成を示すブロック図。従来技術による表示画面の一例を示す図。本発明の一実施例による表示画面の一例を示す図。従来技術による境界線付近の映像信号の一例を示す図。本発明の一実施例による境界線付近の映像信号の一例を示す図。サブ撮像素子の映像レベルの温度特性を示す図。

符号の説明

1：レンズ部、 2：固体撮像素子、 3-1，3-2：CDS部、 4-1，4-2：AGC部、 5-1，5-2：A/D変換部、 6：温度検出回路部、 7：CPU部、 8：映像レベル補正回路部、 9：合成回路部、 21-1：左側映像信号による表示画像(A)、 21-2：右側映像信号による表示画像(B)、 22：境界線、 31-2：右側映像信号による表示画像(C)、 42：接合境界部、 43：映像信号レベル波形、 44：段差、 45：接合境界部 42 における左側映像信号の映像信号レベル、 46：接合境界部 42 における右側映像信号の映像信号レベル、 53：映像信号レベル波形、 201：表示画面、 301：表示画面。

Claims

被写体の左側映像信号と右側映像信号とを合成して映像信号を生成する撮像素子を用いて撮像する撮像装置において、温度検出部と、該温度検出部の温度と予め補正するテーブルを参照して上記左側映像信号若しくは上記右側映像信号の少なくともいずれか１つの映像信号レベルを補正するための補正信号を出力する制御部と、該制御部から出力される補正信号に応じて、上記左側映像信号若しくは上記右側映像信号の少なくともいずれか１つを補正する補正部とを備え、上記温度検出部の温度に基づいて、上記左側映像信号と上記右側映像信号の映像信号レベルが同一になるように補正することを特徴とする撮像装置。