JP4874864B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
ランダムノイズを抑圧する技術としては、既に様々な方法が提案されている。例えば、特許文献1には、2次元フィルタを用いたローパスフィルタ処理を行うことでランダムノイズを抑圧する方法が開示されている。
特許文献2には、撮像素子上で画素の値を加算した後に読み出す画素混合読み出し方法が開示されている。
特許文献3には、フレームメモリを用いた巡回型ノイズ低減方法が開示されている。
〔1.撮像装置の構成〕
図1は、実施の形態1にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、レンズ1、CCDイメージセンサ2、CCD駆動部3、アナログ−デジタル変換部4(以下、A/D変換部と称する)、レリーズスイッチ10、マイクロコンピュータ11(以下、マイコンと称する)、画像メモリ12、およびノイズ低減回路14を備えている。
図2は、本実施の形態の撮像装置において、モニタに動画を表示させている時(モニタ状態)および静止画を撮影した時の、各部の状態を示す。図2(a)は、CCDイメージセンサ2における画素信号の読み出し状態を示しており、High期間において画素信号が読み出されている。図2(b)は、CCDイメージセンサ2の駆動状態である。図2(c)は、画像拡大部8において設定されている倍率である。
本実施の形態によれば、画素混合駆動モードで読み出された画像データに基づき動画を表示するようにしたので、フレームレートが高い動画を得ることができる。
図3は、実施の形態2にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図3において、図1に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図3に示す構成は、図1に示す構成に2次元フィルタ13を追加した構成である。本実施の形態の撮像装置は、図2に示すタイミングチャートに基づいて動作する。
〔1.撮像装置の構成〕
図4は、実施の形態3にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図4において、図1に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図4に示す構成は、図1に示す構成に間引き部15を追加し、CCDイメージセンサ2に代えてCCDイメージセンサ21を備えた構成である。また、本実施の形態の撮像装置は、図2に示すタイミングチャートに基づいて動作する。但し、本実施の形態では、図2(b)が間引き部15の動作となる。
まず、図2の期間81に示すように、レリーズスイッチ10が操作されていない間は、マイコン11は、間引き部15に対して画素混合駆動モードで動作するよう制御している。CCDイメージセンサ21から出力される画像信号(全画素読み出しされた画像信号)は、A/D変換部4でデジタル化されて、画像データが出力される。
本実施の形態によれば、間引き部15を備え、露光前の状態において画像データの間引き処理を実行させることで、フレームレートが高い画像データ(動画)を得ることができるとともに、ランダムノイズを抑圧することができる。また、露光後は間引き処理を実行させないことで、高解像度の画像データ(静止画)を得ることができる。
〔1.撮像装置の構成〕
図5は、実施の形態4における撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図5において、図1に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図5に示す構成は、図1に示す構成に画像縮小部16をさらに備えた構成である。
図6は、本実施の形態の撮像装置において、モニタに動画を表示させている時(モニタ状態)および静止画を撮影した時の各部の状態を示す。図6(a)は、CCDイメージセンサ2における画素信号の読み出し状態を示しており、High期間において画素信号が読み出されている。図6(b)は、CCDイメージセンサ2の駆動状態である。図6(c)は、画像拡大部8における倍率である。図6(d)は、画像縮小部16における倍率である。
拡大処理された画像データと、全画素読み出しモードによりCCDイメージセンサから読み出された画像データとを比較して、差分データを得ようとした場合、画像中のエッジ部分に偽信号が発生する可能性がある。
本実施の形態によれば、CCDイメージセンサ2が全画素読み出しモードで動作している場合において、A/D変換部4から出力される画像データの解像度を低下させて画像サイズを縮小する画像縮小部16を備えたことにより、画像縮小部16から出力される画像データとフレームメモリ9から出力される画像データの解像度を同等とすることができる。よって、第2の減算器6から出力される画像データにおいて偽信号の発生を防止し、画質を向上させることができる。
〔1.撮像装置の構成〕
図9は、実施の形態5における撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図9において、図1に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図9に示す構成は、図1に示す構成に2次元フィルタ17をさらに備えた構成である。
図10は、本実施の形態の撮像装置において、モニタに動画を表示させている時(モニタ状態)および静止画を撮影した時の各部の状態を示す。図10(a)は、CCDイメージセンサ2における画素信号の読み出し状態を示しており、High期間において画素信号が読み出されている。図10(b)は、CCDイメージセンサ2の駆動状態である。図10(c)は、画像拡大部8における倍率である。図10(d)は、2次元フィルタ17の動作状態である。
本実施の形態によれば、第1の減算器5に入力する画像データの高周波成分を除去する2次元フィルタ17を備えたことにより、第1の減算器5は、2次元フィルタで高周波成分が除去された画像データから、画像拡大部8から出力される高周波成分が低下した画像データを減算処理して、差分データを生成することになる。よって、実施の形態4で説明したような、偽信号の発生を防止することができ、画質を向上させることができる。
〔1.撮像装置の構成〕
図12は、実施の形態6における撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図12において、図5に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図12に示す構成は、図5に示す構成に2次元フィルタ18、動き検出部19、および切替部20をさらに備えた構成である。
図12に示すように、マイコン11は、露光前の状態において、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を画素混合駆動モードで動作させる。また、マイコン11は、画像拡大部8の倍率を1倍に設定し、画像縮小部16の倍率を1倍に設定する。
本実施の形態によれば、動き検出部19で画像の動きを検出して、動きが多い時は2次元フィルタ18でフィルタ処理を行い、動きが少ない時はノイズ低減回路14によりランダムノイズ抑圧処理を行う構成としたことにより、画像の動きが多い時のS/N比の劣化を防ぐことができる。すなわち、画像の動きが多い時にノイズ低減回路14による処理を行うと、フレーム間の相関が低いため必要以上に補正がかかる、又は動きの大きな部分で全く補正がかからず、画質が劣化してしまう可能性がある。本実施の形態では、画像の動きが多い時は2次元フィルタでフィルタ処理を優先的に動作させるため、画質の劣化を抑えることができる。
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記フレームメモリに格納された画像データの画像サイズを拡大する画像拡大部と、前記画像拡大部で拡大された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えたものである。
本発明の撮像装置は、前記撮像素子は、前記第1の駆動モードにおいて、複数の前記光電変換素子の出力を混合して出力する構成としてもよい。
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、前記間引き部から第1の駆動モードで出力される画像データを格納するフレームメモリと、前記フレームメモリに格納された画像データの画像サイズを拡大する画像拡大部と、前記画像拡大部で拡大された画像に基づいて、前記撮像素子から読み出された画像のノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えたものである。
本発明の撮像装置は、前記間引き部は、前記撮像素子から読み出された複数の前記光電変換素子の出力信号を混合して出力する構成としてもよい。
本発明の撮像装置は、前記間引き部から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部を、さらに備えた構成としてもよい。
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記撮像素子から読み出された画像データの画像サイズを縮小する画像縮小部と、前記画像縮小部で縮小された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備え、前記ノイズ低減部は、前記第2の駆動モードにおいて、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理し、その差分である画像データを拡大処理し、拡大処理した画像データと前記撮像素子から出力される画像データとで減算処理を行うものである。
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、前記間引き部から前記第1の駆動モードで出力される画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記間引き部から読み出された画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、前記画像縮小部で縮小処理された画像データに基づいて、前記間引き部から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備え、前記ノイズ低減部は、前記第2の駆動モードにおいて、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理し、その差分である画像データを拡大処理し、拡大処理した画像データと前記間引き部から出力される画像データとで減算処理を行うものである。
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記フレームメモリから出力される画像データのサイズを拡大する画像拡大部と、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データに対して、ローパスフィルタ処理を行うフィルタ部と、前記フィルタ部から出力される画像データから前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、前記撮像素子から出力される画像データから、前記第1の減算器から出力される画像データを減算処理する第2の減算器とを備えたものである。
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、前記間引き部から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記フレームメモリから出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、前記間引き部から前記第2の駆動モードで読み出された画像データに対して、ローパスフィルタ処理を行うフィルタ部と、前記フィルタ部から出力される画像データから前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、前記間引き部から出力される画像データから、前記第1の減算器から出力される画像データを減算処理する第2の減算器とを備えたものである。
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記撮像素子から出力される画像データの画像サイズを縮小する画像縮小部と、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、前記第2の駆動モードにおいて、前記第1の減算器から出力される画像データの画像サイズを拡大する画像拡大部と、前記撮像素子から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第2の減算器と、前記画像拡大部から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出する動き検出部と、前記動き検出部における検出結果に基づいて、前記フィルタ部から出力される画像データと前記第2の減算器から出力される画像データとを、所定の割合で加算して出力する切替部とを備えたものである。
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、前記間引き部から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部と、前記間引き部から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記間引き部から出力される画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、前記第2の駆動モードにおいて、前記第1の減算器から出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、前記間引き部から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第2の減算器と、前記画像拡大部から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出する動き検出部と、前記動き検出部における検出結果に基づいて、前記フィルタ部から出力される画像データと前記第2の減算器から出力される画像データとを、所定の割合で加算して出力する切替部とを備えたものである。
3 CCD駆動部
5 第1の減算器
6 第2の減算器
7 減衰部
8 画像拡大部
9 フレームメモリ
13、17、18 2次元フィルタ
14 ノイズ低減回路
15 間引き部
16 画像縮小部
19 動き検出部
20 切替部
Claims (12)
- 複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記フレームメモリに格納された画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記画像拡大部で拡大処理された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えた、撮像装置。 - 前記撮像素子は、前記第1の駆動モードにおいて、複数の前記光電変換素子の出力を混合して出力する、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部を、さらに備えた、請求項1に記載の撮像装置。
- 複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、
前記間引き部から前記第1の駆動モードで出力される画像データを格納するフレームメモリと、
前記フレームメモリに格納された画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記画像拡大部で拡大処理された画像データに基づいて、前記撮像素子から読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えた撮像装置。 - 前記間引き部は、前記撮像素子から読み出された複数の前記光電変換素子の出力を混合して出力する、請求項4に記載の撮像装置。
- 前記間引き部から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部を、さらに備えた、請求項4に記載の撮像装置。
- 複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記撮像素子から読み出された画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、
前記画像縮小部で縮小処理された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備え、
前記ノイズ低減部は、
前記第2の駆動モードにおいて、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理し、その差分である画像データを拡大処理し、拡大処理した画像データと前記撮像素子から出力される画像データとで減算処理を行う、撮像装置。 - 複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、
前記間引き部から前記第1の駆動モードで出力される画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記間引き部から読み出された画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、
前記画像縮小部で縮小処理された画像データに基づいて、前記間引き部から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備え、
前記ノイズ低減部は、
前記第2の駆動モードにおいて、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理し、その差分である画像データを拡大処理し、拡大処理した画像データと前記間引き部から出力される画像データとで減算処理を行う、撮像装置。 - 複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記フレームメモリから出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データに対して、ローパスフィルタ処理を行うフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、
前記撮像素子から出力される画像データから、前記第1の減算器から出力される画像データを減算処理する第2の減算器とを備えた、撮像装置。 - 複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、
前記間引き部から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記フレームメモリから出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記間引き部から前記第2の駆動モードで読み出された画像データに対して、ローパスフィルタ処理を行うフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、
前記間引き部から出力される画像データから、前記第1の減算器から出力される画像データを減算処理する第2の減算器とを備えた、撮像装置。 - 複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部と、
前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記撮像素子から出力される画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、
前記画像縮小部から出力される画像データから、前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、
前記第2の駆動モードにおいて、前記第1の減算器から出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記撮像素子から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第2の減算器と、
前記画像拡大部から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部における検出結果に基づいて、前記フィルタ部から出力される画像データと前記第2の減算器から出力される画像データとを、所定の割合で加算して出力する切替部とを備えた、撮像装置。 - 複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、
前記間引き部から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部と、
前記間引き部から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記間引き部から出力される画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、
前記画像縮小部から出力される画像データから、前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、
前記第2の駆動モードにおいて、前記第1の減算器から出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記間引き部から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第2の減算器と、
前記画像拡大部から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部における検出結果に基づいて、前記フィルタ部から出力される画像データと前記第2の減算器から出力される画像データとを、所定の割合で加算して出力する切替部とを備えた、撮像装置。
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