JP6534824B2 - Imaging device and control method of imaging device - Google Patents
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本発明は、撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging device.
一般的なカラー撮像装置は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子およびアナログ信号処理部等の内部回路の温度変化により感度、ノイズ(SN比)、色などの特性が変化する。
先行技術文献として、例えば、特許文献1では、二次元に配列した複数の光電変換素子を含むエリアセンサを有する撮像装置において、エリアセンサと接続されるゲイン調整回路からの撮影露光時の撮影出力を記憶するフレームメモリと、撮影露光時の撮影条件を記憶する条件メモリ回路と、記憶した撮影条件を用いて補正出力を得るためのAEコントローラと、AEコントローラにより制御されたゲイン調整回路からの補正出力を用いて撮影出力を補正する演算処理回路とを有している。
A general color imaging device is sensitive to noise, signal-to-noise (S / N ratio), color, etc., due to temperature changes of an imaging device such as a charge coupled device (CCD) or complementary metal oxide semiconductor (CMOS) Characteristics change.
As a prior art document, for example, in Patent Document 1, in an image pickup apparatus having an area sensor including a plurality of photoelectric conversion elements arranged in two dimensions, a photographing output at the time of photographing exposure from a gain adjustment circuit connected with the area sensor A frame memory for storing, a condition memory circuit for storing shooting conditions at the time of shooting exposure, an AE controller for obtaining a correction output using the stored shooting conditions, and a correction output from a gain adjustment circuit controlled by the AE controller And an arithmetic processing circuit that corrects the imaging output using the
色で果物の熟し具合を判断するような用途に用いる撮像装置では、映像信号の色相等が、外気温度および撮像装置内部温度により変動しないことが厳格に求められる。色チャネル毎の温度特性であれば、チャネルごとに補償すればよいが、カラーフィルタやその他の光学素子の透過特性の変化や撮像素子の分光感度特性の変化に対しては、補正することは容易ではない。つまり、どんな映像に対しても最適な補正を一意に決められないため、実際の被写体及び照明環境で熟練の技術者により調整されるほかなかった。
本発明の目的は、撮像素子周辺の温度および信号処理部周辺の温度に対応させた補正を行うことである。
In an imaging device used for determining the ripeness of fruits by color, it is strictly required that the hue of the video signal does not fluctuate due to the outside air temperature and the internal temperature of the imaging device. If it is the temperature characteristic for each color channel, it may be compensated for each channel, but it is easy to compensate for the change of the transmission characteristic of the color filter and other optical elements and the change of the spectral sensitivity characteristic of the image sensor. is not. That is, since it is not possible to uniquely determine the optimum correction for any image, it has to be adjusted by a skilled engineer in an actual object and lighting environment.
An object of the present invention is to perform correction corresponding to the temperature around the imaging device and the temperature around the signal processing unit.
本発明の撮像装置は、撮像素子と信号処理部と制御部とメモリ部と温度検出部を有し、温度検出部は撮像素子周辺の温度を検出し、メモリ部は撮像素子の温度特性に対する補償値テーブルを有し、制御部は温度検出部が検出した温度に対する補償値をメモリ部から読み出して、信号処理部を制御することを特徴とする。 The imaging apparatus according to the present invention includes an imaging device, a signal processing unit, a control unit, a memory unit, and a temperature detection unit. The temperature detection unit detects the temperature around the imaging device, and the memory unit compensates for the temperature characteristics of the imaging device. The controller has a value table, and the controller reads out the compensation value for the temperature detected by the temperature detector from the memory and controls the signal processor.
また、本発明の撮像装置は、撮像素子と信号処理部と制御部とメモリ部と温度検出部を有し、温度検出部は信号処理部周辺の温度を検出し、メモリ部は信号処理部の出力信号の温度特性に対する補償値テーブルを有し、制御部は温度検出部が検出した温度に対する補償値をメモリ部から読み出して、信号処理部を制御することを特徴とする。 Further, the imaging device of the present invention includes an imaging element, a signal processing unit, a control unit, a memory unit, and a temperature detection unit, the temperature detection unit detects the temperature around the signal processing unit, and the memory unit is a signal processing unit. The controller has a compensation value table for the temperature characteristic of the output signal, and the controller reads the compensation value for the temperature detected by the temperature detector from the memory and controls the signal processor.
さらに、本発明の撮像装置は、撮像素子と信号処理部と制御部とメモリ部と第1の温度検出部と第2の温度検出部を有し、第1の温度検出部は撮像素子周辺の温度を検出し、第2の温度検出部は信号処理部周辺の温度を検出し、メモリ部は撮像素子の温度特性に対する補償値テーブルと信号処理部の出力信号の温度特性に対する補償値テーブルとを有し、制御部は第1の温度検出部が検出した温度に対する補償値と、第2の温度検出部が検出した温度に対する補償値をメモリ部から読み出して、信号処理部を制御することを特徴とする。 Furthermore, the imaging device of the present invention includes an imaging element, a signal processing unit, a control unit, a memory unit, a first temperature detection unit, and a second temperature detection unit, and the first temperature detection unit is The second temperature detection unit detects the temperature around the signal processing unit, and the memory unit detects the compensation value table for the temperature characteristic of the imaging device and the compensation value table for the temperature characteristic of the output signal of the signal processing unit. And the control unit controls the signal processing unit by reading from the memory unit the compensation value for the temperature detected by the first temperature detection unit and the compensation value for the temperature detected by the second temperature detection unit. I assume.
本発明によれば、撮像素子周辺の温度および信号処理部周辺の温度に対応させた補正を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform correction corresponding to the temperature around the imaging device and the temperature around the signal processing unit .
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施例1)
本発明の一実施形態ついて、図1、図4、図5を用いて説明する。
図1は実施例1に係る撮像装置のブロック図である。
図1において、撮像装置100は、撮像部101、信号処理部104、映像信号出力部107、制御部108、メモリ部109で構成されている。
撮像部101は撮像素子102と温度検出部103で構成されている。
撮像素子102は、単板でも三板等の複数板でもよい。
信号処理部104の映像信号処理部105は、FPGA(Field Programmable Gate Array)等で構成されていてもよい。
温度検出部103は、撮像素子102の周辺の温度を検出(測定)するもので、PN接合ダイオード、測温抵抗体、サーミスタ、熱電対等を利用して温度を検出する。温度検出部103は、撮像素子102が単板であれば、撮像素子102内部に設けられ、三板であればプリズム(ダイクロイックミラー)の温度に近い温度となる場所に設けられることが望ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Example 1
One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 4 and 5. FIG.
FIG. 1 is a block diagram of an imaging apparatus according to a first embodiment.
In FIG. 1, the imaging apparatus 100 includes an
The
The
The video
The
撮像素子102は、図示していない入射光を光電変換して得られた映像信号を信号処理部104の映像信号処理部105へ出力する。
映像信号処理部105は、撮像素子102から出力された映像信号に対してレベル調整、白バランス調整、色調補正、輪郭補正、ガンマ補正、ニー補正、シェーディング補正等を行い、映像信号出力部107へ出力する。
映像信号出力部107は、映像信号処理部105から出力された映像信号を例えば、SDI(Serial Digital Interface)信号やUSB3 Vision(商標)信号、GigE Vision(商標)信号にして出力する。なお、映像信号出力部107は、映像信号を圧縮や暗号化して出力してもよい。
制御部108は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等であり、撮像装置100全体を制御する。
The
The video
The video
The
メモリ部109は、撮像素子102の温度特性に対する補償値等を記憶している。
メモリ部109に記憶している各温度に対する補償値等は、予め個別に取得したもの、または複数台の撮像装置100から取得した変動特性を評価して生成したものである。評価は一例として、撮像装置の実際の使用環境を想定して、自然光(AM1.5)或いは高演色性(Ra>95)の工業用LED照明下で、カラーチャート(マンセル色見本)を撮影して行う。
制御部108は、温度検出部103の温度値を常時読み取り、その温度に対する補償値をメモリ部109に記憶している補償値テーブルから読み出して色相等の補正を行う。
The
The compensation value or the like for each temperature stored in the
The
図4は本実施例1の撮像装置のメモリ部に記憶している補償値テーブルを説明するための図である。
図4の補償値テーブルは、温度が25℃を基準に−10℃以下〜100℃以上に対応した色相の補償値である。
図4の色相補償値は、Red,Green,Blue,Cyan,Magenta,Yellowの6色であるが、12色またはリニア補正にも適用可能である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the compensation value table stored in the memory unit of the imaging apparatus of the first embodiment.
The compensation value table of FIG. 4 is a compensation value of a hue corresponding to a temperature of −10 ° C. or less to 100 ° C. or more based on 25 ° C.
The hue compensation values in FIG. 4 are six colors of Red, Green, Blue, Cyan, Magenta and Yellow, but can be applied to 12 colors or linear correction.
補償値テーブルに無い温度の場合は、例えば、制御部108が該当の温度に最も近い2つの補償値をメモリ部109から読み出し、該読み出した2つの補償値を直線補間して、補償値を生成する。
When the temperature is not in the compensation value table, for example, the
図5は本実施例1の撮像装置の補償値を生成するための手段を説明するための図である。
図5は、撮像装置100の映像信号出力をベクトルスコープ上に表示した図である。ベクトルスコープは、横軸と縦軸にクロミナンス(Cb=B-YとCr=R-Y)を伝統的に用いるが、ここでは、原点から放射方向が飽和度であり、円周方向が色相であるとする。6色の色相補償値は、ベクトルスコープを用いて所定間隔(例えば、10℃)の温度毎に生成する。
FIG. 5 is a diagram for explaining means for generating the compensation value of the imaging device of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram in which the video signal output of the imaging device 100 is displayed on a vector scope. The vectorscope traditionally uses chrominance (Cb = BY and Cr = RY) on the horizontal and vertical axes, but here it is assumed that the radial direction is saturation from the origin and the circumferential direction is hue. The hue compensation values of six colors are generated for each temperature of a predetermined interval (for example, 10 ° C.) using a vector scope.
撮像装置100は、ベクトルスコープ上でRedの場合、温度検出部103で検出した温度が25℃の時、飽和度を127(可変範囲0〜255)に調整し、色相を127(可変範囲0〜255)に調整する。
制御部108は、例えば、温度検出部103が検出した温度値0℃を読み取った場合、図4のRedの補償値が0.03であるため、色相の127に対して127x0.03≒4を加算して色相を131に補償する。
なお、12色やリニア等の多点の色相補償値は、HSV(色相(Hue)、彩度(Saturation・Chroma)、明度(Value・Lightness・Brightness))色空間等を表示できる表示装置を用いて所定間隔(例えば、5℃)の温度毎に生成してもよい。
In the case of Red on the vector scope, the imaging device 100 adjusts the saturation to 127 (
For example, when the
Note that the hue compensation values for multiple colors such as 12 colors and linear are displayed using a display device that can display HSV (Hue, Saturation, Chroma, Value, Lightness, Brightness) color space, etc. It may be generated every temperature of a predetermined interval (for example, 5 ° C.).
図2は本実施例1の撮像装置の映像信号処理部105に含まれる色補正回路のブロック図である。
図2の色補正回路は、特許文献4に開示されたいわゆる6色独立マスキングと呼ばれるもので、HSV色空間を、色相を基準に原色及び補色のRed、Yellow、Green、Cyan、Blue、Magentaで6領域に分割し、各領域毎に独立に色相と彩度を調整できるものである。多くの場合、領域は、6色中の最大値で判断、或いはR-Bなどの3つの差信号の符号の組合せにより判断し、補正値はそれら差信号から生成される。
FIG. 2 is a block diagram of a color correction circuit included in the video
The color correction circuit shown in FIG. 2 is a so-called six-color independent masking disclosed in Patent Document 4. The HSV color space comprises red, yellow, green, cyan, cyan and blue magenta and magenta colors based on hue. It is divided into six areas, and the hue and saturation can be adjusted independently for each area. In most cases, the region is determined by the maximum value among six colors, or by the combination of the signs of three difference signals such as RB, and the correction value is generated from these difference signals.
具体的には、本例が用いる特許文献4の色補正回路では、下記のように補正が行われる。
ここで、K4〜K6、K10〜K12は色相に関する係数であり、図4の補償値テーブルの補償値に、ユーザー設定値(もしあれば)を加算した値が設定される。K1〜K3、K7〜K9は、主に彩度に関する係数であり、本例では必須ではなく、例えばユーザー設定値(もしあれば)がそのまま設定される。
補正は、境界上では0で領域内部へ行くほど線形に大きくなり、図2の色補正回路のみでは、境界付近の色は補正しにくい。その場合は、特許文献5や6のように境界の位置を異ならせた同様の6色補正回路をもう1系統備えるとよい。
Here, K4 to K6 and K10 to K12 are coefficients related to hue, and a value obtained by adding a user setting value (if any) to the compensation value of the compensation value table of FIG. 4 is set. K1 to K3 and K7 to K9 are mainly coefficients relating to saturation, and are not essential in this example, and for example, user setting values (if any) are set as they are.
The correction becomes 0 on the boundary and linearly increases toward the inside of the area, and it is difficult to correct the color near the boundary with the color correction circuit of FIG. 2 alone. In such a case, another system of six color correction circuits having different boundary positions as in Patent Documents 5 and 6 may be provided.
(実施例2)
本発明のさらに他の一実施形態ついて、図3を用いて説明する。
図3は本発明の実施例2の撮像装置を説明するためのブロック図である。
図1との相違点は、温度検出部が撮像部に2つ設けられていることである。
図3において、撮像装置300は、撮像部101、信号処理部204、映像信号出力部107、制御部308、メモリ部309で構成されている。
撮像部101は撮像素子102と温度検出部103で構成されている。
温度検出部103は、撮像素子102の周辺(プリズムやその他の光学素子)の温度を検出するものである。
信号処理部204は、映像信号処理部105と温度検出部206で構成されている。
温度検出部206は、映像信号処理部105の周辺の温度を検出するものである。
(Example 2)
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram for explaining an imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention.
A difference from FIG. 1 is that two temperature detection units are provided in the imaging unit.
In FIG. 3, the imaging device 300 includes an
The
The
The signal processing unit 204 includes a video
The
撮像素子102は、図示していない入射光を光電変換して得られた映像信号を信号処理部204の映像信号処理部105へ出力する。
映像信号処理部105は、撮像素子102から出力された映像信号に対してレベル調整、白バランス調整、色調補正、輪郭補正、ガンマ補正、ニー補正、シェーディング補正等を行い、映像信号出力部107へ出力する。
映像信号出力部107は、映像信号処理部105から出力された映像信号を例えば、SDI信号またはネットワークに配信できる信号等に変換して出力する。
制御部308は、例えば、CPU等であり、撮像装置300全体を制御する。
The
The video
The video
The
メモリ部309は、撮像素子102を構成するシリコンフォトダイオードの量子効率の波長依存性(分光感度特性)の温度特性や、撮像素子102のオンチップカラーフィルタの温度特性(もしあれば)に対する補正値等と、撮像部101の光学的な温度特性に対する補正値等を、撮像素子の温度特性に対する補正値テーブルとして記憶している。
さらに、メモリ部309は、映像信号処理部105の出力信号の温度特性に対する補正値テーブルを記憶している。
メモリ部309に記憶している各温度に対する補正値は、予め個別に取得したもの、または複数台の撮像装置300から取得した変動特性を評価して生成したものである。
制御部308は、温度検出部103と温度検出部206の温度値を常時読み取り、その温度に対する補正値をメモリ部309に記憶している補正値テーブルから読み出し、両補正値を加算したものを、図2のような色補正回路に与えることで、色相等の補正を行う。
制御部308は、温度検出部103と温度検出部206が検出した温度値を常時読み取ることにより、撮像素子102の温度特性による変動と、映像信号処理部105の温度特性による変動の両方を補正するができる。
The
Furthermore, the
The correction value for each temperature stored in the
The
The
本発明の実施形態である撮像装置は、外部温度および内部温度に対応させた補正を行うことで良好な映像信号を出力することができる。 The imaging apparatus according to the embodiment of the present invention can output a good video signal by performing correction corresponding to the external temperature and the internal temperature.
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された撮像装置に限定されるものではなく、上記以外の撮像装置に広く適用することができることは言うまでもない。
なお、上述した実施形態では、検出した温度に対応した色相補正する場合を例にあげて説明した。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、温度変動のある項目についても適用できる。
Although the present invention has been described in detail above, it is needless to say that the present invention is not limited to the imaging device described herein, and can be widely applied to imaging devices other than the above.
In the embodiment described above, the hue correction corresponding to the detected temperature is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to items having temperature fluctuations.
100,200,300:撮像装置、101,201:撮像部、102:撮像素子、103,206:温度検出部、104,204:信号処理部、105:映像信号処理部、107:映像信号出力部、108,208,308:制御部、109,209,309:メモリ部。 100, 200, 300: imaging device, 101, 201: imaging unit, 102: imaging device, 103, 206: temperature detection unit, 104, 204: signal processing unit, 105: video signal processing unit, 107: video signal output unit , 108, 208, 308: control unit, 109, 209, 309: memory unit.
Claims (3)
前記第1の温度検出部は、前記撮像素子周辺の温度を検出し、
前記第2の温度検出部は、前記信号処理部周辺の温度を検出し、
前記メモリ部は、前記撮像素子の温度特性に対する補正値テーブルと、前記信号処理部の出力信号の温度特性に対する補正値テーブルとを有し、
前記制御部は、前記第1の温度検出部が検出した温度に対する補正値と、前記第2の温度検出部が検出した温度に対する補正値とを前記メモリ部から読み出して加算し、加算後の補正値により、前記信号処理部における映像信号の処理を補正する
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device, the signal processing unit, the control unit, the memory unit, the first temperature detection unit, and the second temperature detection unit;
The first temperature detection unit detects a temperature around the imaging device,
The second temperature detection unit detects a temperature around the signal processing unit,
The memory unit includes a correction value table for temperature characteristics of the imaging device, and a correction value table for temperature characteristics of an output signal of the signal processing unit.
Wherein the control unit includes a correction value for the first temperature at which the temperature detecting section detects, by adding the correction value is read out from the memory portion to said second temperature at which the temperature detecting section detects the correction after addition An image pickup apparatus characterized by correcting processing of a video signal in the signal processing unit according to a value .
前記メモリ部は、前記撮像素子の温度特性に対する色相の補正値テーブルと、前記信号処理部の出力信号の温度特性に対する色相の補正値テーブルとを有し、 The memory unit has a correction value table of hue to temperature characteristics of the image pickup device, and a correction value table of hue to temperature characteristics of an output signal of the signal processing unit.
前記制御部は、前記第1の温度検出部が検出した温度に対する色相の補正値と、前記第2の温度検出部が検出した温度に対する色相の補正値とを前記メモリ部から読み出して加算し、加算後の色相の補正値により、前記信号処理部における映像信号の色相を補正する The control unit reads out from the memory unit the correction value of the hue to the temperature detected by the first temperature detection unit and the correction value of the hue to the temperature detected by the second temperature detection unit, and adds them. The hue of the video signal in the signal processing unit is corrected by the correction value of the hue after the addition
ことを特徴とする撮像装置。 An imaging device characterized by
前記第1の温度検出部により、前記撮像素子周辺の温度を検出し、 The first temperature detection unit detects a temperature around the imaging element,
前記第2の温度検出部により、前記信号処理部周辺の温度を検出し、 The second temperature detection unit detects a temperature around the signal processing unit;
前記メモリ部に格納される前記撮像素子の温度特性に対する補正値テーブルと、前記信号処理部の出力信号の温度特性に対する補正値テーブルとを参照して、前記第1の温度検出部が検出した温度に対する補正値と、前記第2の温度検出部が検出した温度に対する補正値とを読み出して加算し、加算後の補正値により、前記信号処理部における映像信号の処理を補正する The temperature detected by the first temperature detection unit with reference to the correction value table for the temperature characteristics of the image sensor stored in the memory unit and the correction value table for the temperature characteristics of the output signal of the signal processing unit And the correction value for the temperature detected by the second temperature detection unit are read out and added, and the processing of the video signal in the signal processing unit is corrected with the correction value after the addition.
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 And controlling the imaging device.
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