JPWO2005004467A1 - 電子カメラの映像信号補正装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の電子カメラの映像信号補正装置は、暗黒撮影時の白点アドレスと白点レベルとOBレベル中央値、前記暗黒撮像時の感度、秒時、及び通常撮影時の温度に応じて白点レベルを補正する温度係数、感度に応じて補正する感度係数、露光の秒時に応じて補正する秒時係数とをROMに格納する。通常撮影時のOBレベル中央値と前記暗黒撮像におけるOBレベル中央値との差に基づいて被写体撮影時の温度差を求める。この温度差と温度係数とから温度による白点レベルの補正値を求め、同様に感度差と感度係数とから感度による白点レベルの補正値を求め、同様に秒時差と秒時係数とから秒時による白点レベルの補正値を求めて補正する。被写体撮影の映像信号から前記被写体撮影時におけるOBレベル中央値を減算して暗電流補正する。
Description
本発明は、電子カメラの映像信号に含まれる暗電流や暗時白点を補正するのに好適な電子カメラの映像信号補正装置に関する。
一般に、電子カメラにおいて、長秒時撮影を行なうと、暗電流と暗時白点の影響により、被写体を正確に撮影できない事態が生じる。すなわち、電子カメラの撮像素子から出力される映像信号は、通常、暗電流や暗時白点を含んでいる。これが原因となって、被写体を正確に撮影することができない。
ここで、暗時白点とは、撮像素子を構成するフォトダイオードに欠陥(不純物の混入等)があり、その欠陥の影響により、光があたっていないにも拘わらず、電荷が生成し、撮影素子から出力される映像信号に白点として現れるものである。この暗時白点は、撮像素子を構成する多数のフォトダイオードの一部に生じる。
暗電流レベル及び暗時白点の白点レベル(信号としての大きさ)は、撮影温度、撮影の秒時(露光時間)によって変化する。すなわち、温度が高いほど、かつ露光時間が長いほど大きくなる。
また、暗時白点の数についても、温度が高いほど、かつ撮影の秒時が長くなるほど多くなる。すなわち、フォトダイオードの欠陥から生成される電荷は、温度が高いほど、かつ撮影の秒時が長いほど多くなり、その結果映像信号において、暗時白点と認識される閾値を容易に超えるためである。
また、暗電流レベル及び暗時白点の白点レベルは、撮影の感度によっても変化する。ここで、感度とは電子カメラのシステム(映像信号を増幅する際の増幅率)に依存するものである。すなわち、暗電流レベル及び暗時白点の白点レベルは、感度が高いほど大きくなる。また、暗時白点の数も、感度が高いほど多くなる。これは感度が高いほど、電子カメラの映像信号において、暗時白点と認識される閾値を容易に超えるためである。
従来技術においては、前記暗電流及び暗時白点の影響を除去するため、次のようにして撮影を行なっていた。
すなわち、通常撮影を行なった後、前記通常撮影と同一の秒時で暗黒撮影を行なう。そして、通常撮影によって得られた映像信号から暗黒撮影によって得られた映像信号を減算し、暗電流と暗時白点の影響を取り除いた映像信号を得ていた。
なお、暗電流の抑制に関する先行技術としては、電子カメラの発熱量を小さくする工夫をして、暗電流を抑制するものがある(特開平10−271398号公報参照)。
前記した従来技術には、次のような問題点がある。
第1に、被写体を通常撮影した後、同一の秒時で暗黒撮影を行なうため、撮影終了まで通常撮影の2倍の時間がかかる。特に、天体写真等では、例えば、10分の通常撮影の後、10分の暗黒撮影を行なうことになり、撮影結果を液晶モニタで視認可能になるまでに多大の時間が(20分以上)かかるという問題点があった。
第2に、撮影を2回行なうため、電力が2倍消費されるという問題点があった。
ここで、暗時白点とは、撮像素子を構成するフォトダイオードに欠陥(不純物の混入等)があり、その欠陥の影響により、光があたっていないにも拘わらず、電荷が生成し、撮影素子から出力される映像信号に白点として現れるものである。この暗時白点は、撮像素子を構成する多数のフォトダイオードの一部に生じる。
暗電流レベル及び暗時白点の白点レベル(信号としての大きさ)は、撮影温度、撮影の秒時(露光時間)によって変化する。すなわち、温度が高いほど、かつ露光時間が長いほど大きくなる。
また、暗時白点の数についても、温度が高いほど、かつ撮影の秒時が長くなるほど多くなる。すなわち、フォトダイオードの欠陥から生成される電荷は、温度が高いほど、かつ撮影の秒時が長いほど多くなり、その結果映像信号において、暗時白点と認識される閾値を容易に超えるためである。
また、暗電流レベル及び暗時白点の白点レベルは、撮影の感度によっても変化する。ここで、感度とは電子カメラのシステム(映像信号を増幅する際の増幅率)に依存するものである。すなわち、暗電流レベル及び暗時白点の白点レベルは、感度が高いほど大きくなる。また、暗時白点の数も、感度が高いほど多くなる。これは感度が高いほど、電子カメラの映像信号において、暗時白点と認識される閾値を容易に超えるためである。
従来技術においては、前記暗電流及び暗時白点の影響を除去するため、次のようにして撮影を行なっていた。
すなわち、通常撮影を行なった後、前記通常撮影と同一の秒時で暗黒撮影を行なう。そして、通常撮影によって得られた映像信号から暗黒撮影によって得られた映像信号を減算し、暗電流と暗時白点の影響を取り除いた映像信号を得ていた。
なお、暗電流の抑制に関する先行技術としては、電子カメラの発熱量を小さくする工夫をして、暗電流を抑制するものがある(特開平10−271398号公報参照)。
前記した従来技術には、次のような問題点がある。
第1に、被写体を通常撮影した後、同一の秒時で暗黒撮影を行なうため、撮影終了まで通常撮影の2倍の時間がかかる。特に、天体写真等では、例えば、10分の通常撮影の後、10分の暗黒撮影を行なうことになり、撮影結果を液晶モニタで視認可能になるまでに多大の時間が(20分以上)かかるという問題点があった。
第2に、撮影を2回行なうため、電力が2倍消費されるという問題点があった。
本発明の目的は、2回の撮影を行なうことなく、暗電流補正と暗時白点補正を行なって、暗電流と暗時白点の影響を取り除いた映像信号を得ることが可能な電子カメラの映像信号補正装置を提供することにある。
第1の発明は、暗黒撮影時の映像信号に基づいて得られた白点アドレスと白点レベルとオプティカルブラックレベル中央値、並びに前記暗黒撮影時の感度、秒時を格納すると共に、電子カメラの撮影時の温度に応じて白点レベルを補正する温度係数と、電子カメラの撮影時の感度に応じて白点レベルを補正する感度係数と、電子カメラの撮影時における露光の秒時に応じて白点レベルを補正する秒時係数とを格納している記憶手段と、被写体撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値との差に基づいて前記被写体撮影時の温度差を求める温度検出手段と、前記温度差と前記記憶手段に格納された温度係数とに基づいて、温度による白点レベルの補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の感度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の感度との感度差と、前記記憶手段に格納された感度係数とに基づいて、感度による白点レベルの補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の秒時と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の秒時との秒時差と、前記記憶手段に格納された秒時係数とに基づいて、秒時による白点レベルの補正値を求め、前記被写体撮影時の映像信号に含まれる白点レベルから温度、感度、秒時による各白点レベル補正値に基づく補正を行なうと共に、前記被写体撮影時の映像信号から前記被写体撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値を減算する演算手段とから構成されることを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明の電子カメラの映像信号補正装置において、前記オプティカルブラックレベル中央値は、オプティカルブラックレベル平均値であることを特徴とする。
第3の発明は、暗黒撮影時の映像信号に基づいて得られた白点アドレスと白点レベルとリファレンス暗電流レベル中央値、並びに前記暗黒撮影時の温度、感度、秒時を格納すると共に、電子カメラの撮影時の温度に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する温度係数と、電子カメラの感度に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する感度係数と、電子カメラの露光の秒時に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する秒時係数とを格納している記憶手段と、撮影時の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された被写体撮影時の温度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の温度との温度差と、前記記憶手段に格納された温度係数とに基づいて、温度による白点レベルの補正値と温度による暗電流レベル中央値の補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の感度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の感度との感度差と、前記記憶手段に格納された感度係数とに基づいて、感度による白点レベルの補正値と感度による暗電流レベル中央値の補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の秒時と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の秒時との秒時差と、前記記憶手段に格納された秒時係数に基づいて、秒時による白点レベルの補正値と秒時による暗電流レベル中央値の補正値を求め、前記被写体撮影時の映像信号に含まれる白点レベルと暗電流レベル中央値から温度、感度、秒時による各白点レベル補正値に基づく補正を行なう演算手段とから構成されることを特徴とする。
第4の発明は、第3の発明の電子カメラの映像信号補正装置において、前記暗電流レベル中央値は、暗電流レベル平均値であることを特徴とする。
第5の発明は、第3の発明の電子カメラの映像信号補正装置において、前記暗電流レベル中央値は、オプティカルブラックレベル中央値であることを特徴とする。
第6の発明は、第3の発明の電子カメラの映像信号補正装置において、前記暗電流レベル中央値は、オプティカルブラックレベル平均値であることを特徴とする。
第1〜第6に記載の発明によれば、暗黒撮影時に得た複数のパラメータを記憶手段に格納し、被写体撮影時に前記複数のパラメータを用いて、温度、感度、露光の秒時に基づいて暗電流と白点レベルを補正することが可能になる。
また、第1〜第6に記載の本発明によれば、2回の撮影を行なうことなく、暗電流補正と暗時白点補正を行なって、暗電流と暗時白点の影響を取り除いた映像信号を得ることが可能な電子カメラの映像信号補正装置を提供することができる。
第1の発明は、暗黒撮影時の映像信号に基づいて得られた白点アドレスと白点レベルとオプティカルブラックレベル中央値、並びに前記暗黒撮影時の感度、秒時を格納すると共に、電子カメラの撮影時の温度に応じて白点レベルを補正する温度係数と、電子カメラの撮影時の感度に応じて白点レベルを補正する感度係数と、電子カメラの撮影時における露光の秒時に応じて白点レベルを補正する秒時係数とを格納している記憶手段と、被写体撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値との差に基づいて前記被写体撮影時の温度差を求める温度検出手段と、前記温度差と前記記憶手段に格納された温度係数とに基づいて、温度による白点レベルの補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の感度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の感度との感度差と、前記記憶手段に格納された感度係数とに基づいて、感度による白点レベルの補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の秒時と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の秒時との秒時差と、前記記憶手段に格納された秒時係数とに基づいて、秒時による白点レベルの補正値を求め、前記被写体撮影時の映像信号に含まれる白点レベルから温度、感度、秒時による各白点レベル補正値に基づく補正を行なうと共に、前記被写体撮影時の映像信号から前記被写体撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値を減算する演算手段とから構成されることを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明の電子カメラの映像信号補正装置において、前記オプティカルブラックレベル中央値は、オプティカルブラックレベル平均値であることを特徴とする。
第3の発明は、暗黒撮影時の映像信号に基づいて得られた白点アドレスと白点レベルとリファレンス暗電流レベル中央値、並びに前記暗黒撮影時の温度、感度、秒時を格納すると共に、電子カメラの撮影時の温度に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する温度係数と、電子カメラの感度に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する感度係数と、電子カメラの露光の秒時に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する秒時係数とを格納している記憶手段と、撮影時の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された被写体撮影時の温度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の温度との温度差と、前記記憶手段に格納された温度係数とに基づいて、温度による白点レベルの補正値と温度による暗電流レベル中央値の補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の感度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の感度との感度差と、前記記憶手段に格納された感度係数とに基づいて、感度による白点レベルの補正値と感度による暗電流レベル中央値の補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の秒時と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の秒時との秒時差と、前記記憶手段に格納された秒時係数に基づいて、秒時による白点レベルの補正値と秒時による暗電流レベル中央値の補正値を求め、前記被写体撮影時の映像信号に含まれる白点レベルと暗電流レベル中央値から温度、感度、秒時による各白点レベル補正値に基づく補正を行なう演算手段とから構成されることを特徴とする。
第4の発明は、第3の発明の電子カメラの映像信号補正装置において、前記暗電流レベル中央値は、暗電流レベル平均値であることを特徴とする。
第5の発明は、第3の発明の電子カメラの映像信号補正装置において、前記暗電流レベル中央値は、オプティカルブラックレベル中央値であることを特徴とする。
第6の発明は、第3の発明の電子カメラの映像信号補正装置において、前記暗電流レベル中央値は、オプティカルブラックレベル平均値であることを特徴とする。
第1〜第6に記載の発明によれば、暗黒撮影時に得た複数のパラメータを記憶手段に格納し、被写体撮影時に前記複数のパラメータを用いて、温度、感度、露光の秒時に基づいて暗電流と白点レベルを補正することが可能になる。
また、第1〜第6に記載の本発明によれば、2回の撮影を行なうことなく、暗電流補正と暗時白点補正を行なって、暗電流と暗時白点の影響を取り除いた映像信号を得ることが可能な電子カメラの映像信号補正装置を提供することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。
図2は、図1に示す撮像素子1と映像信号Sとの関係の一例を示す図である。
図3は、電子カメラで暗黒撮影を行なったときのヒストグラム(横軸にリファレンスOBレベル、縦軸に頻度)を示す図である。
図4は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。
図2は、図1に示す撮像素子1と映像信号Sとの関係の一例を示す図である。
図3は、電子カメラで暗黒撮影を行なったときのヒストグラム(横軸にリファレンスOBレベル、縦軸に頻度)を示す図である。
図4は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。
図1において、1は撮像素子であり、図示していないが複数のフォトダイオードと各フォトダイオードに生成した電荷を転送する複数ラインのCCD等から構成されている。2は相関二重サンプリング回路(図中、CDS(Correlated Double Sampling)と記載する)、3はプログラマブルゲインアンプ(図中、PGAと記載する)、4はアナログ/デジタル変換器(図中、A/Dと記載する)、5はオプティカルブラックレベル比較器(図中、OBレベル比較器と記載する)、6は各種のデータを格納するROM、7はCPU、8は加算器である。
ここで、撮像素子1は、被写体を撮像し撮像結果を電気信号として出力する。相関二重サンプリング回路2は、よく知られているように、撮像素子1から入力された電気信号から低周波ノイズを低減する役割を有する。プログラマブルゲインアンプ3は、ゲインを調整して前記電気信号の出力を適性レベルに調整する。アナログ/デジタル変換器4は、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。OBレベル比較回路5は、ROM6に格納されているリファレンス取得時OBレベルと映像信号Sに含まれるOBレベルを比較し、両者の差を出力する。これは、後述するように、両OBレベル差から撮影時の温度を算出するために用いられる。
なお、CPU7と加算器8の動作については、図1に示す第1の実施の形態の動作と共に、以下に説明する。
図1に示す第1の実施の形態の動作について説明する。
(1)最初に、電子カメラは暗黒撮影を行なう。このとき、CPU7はROM6内に各種のデータを格納する。
第1の実施の形態においては、暗黒撮影によって、ROM6内に、白点アドレス、リファレンス白点レベル、リファレンス取得時OBレベル中央値、リファレンス取得時感度、リファレンス取得時秒時(露光の秒時)の各データが格納される。
ここで、リファレンス取得時とは、暗黒撮影時を意味する。また、あらかじめ得られている温度係数、感度係数、秒時係数も格納される。以下、各データの意味を説明する。
白点アドレスとは、撮像素子1における欠陥のあるフォトダイオードに起因して、暗時白点を示すアドレスを意味する。白点アドレスは、言うまでもなく複数個存在する。
また、リファレンス白点レベルとは、各白点アドレスにおける映像信号Sの出力レベルを意味する。したがって、白点レベルは前記複数の白点アドレスに各々対応して格納されている。
次に、リファレンス取得時OBレベル中央値を説明する。先ず、リファレンス取得時OBレベルついて説明する。リファレンス取得時OBレベルとは、レファレンス白点レベル取得時におけるオプティカルブラック(OB)レベルを意味する。OBレベルとは、具体的には、撮像素子1においてフォトダイオードが光学的に完全に遮蔽された領域から出力される映像信号Sの出力レベルである。すなわち、撮像素子1は光が全て遮蔽されるように構成された領域に複数のフォトダイオードを備えており、この光遮蔽領域の複数のフォトダイオードに基づいて出力される映像信号SがOBレベルである。
図2を用いて、OBレベルについて具体的に説明する。
図2は、映像信号Sと撮像素子1の受光領域との関係の一例を示す図である。
図2(a)は、図1に示すA/D変換器4から出力される映像信号Sの一例を示す波形図である。また、図2(b)は、図1に示す撮像素子1の撮像領域Cに存在している欠陥を有する複数のフォトダイオード(図中、白点と表示する)と、OBレベルを出力するために設けられている光遮蔽領域A、Bを示す説明図である。
図2(a)に示す映像信号Sは、図2(b)に示す撮像素子1の受光領域におけるラインLに対応するものである。図2(a),(b)に示すように、光遮蔽領域A、Bから読み出される映像信号Sは、撮像素子1のフォトダイオードが光遮蔽された領域からの出力であるため、OBレベルとなる。光遮蔽領域A、Bの映像信号Sにおいて、OBレベルは映像信号Sにおいて黒レベルを定義する意義を有する。
ROM6に格納されるリファレンス取得時OBレベル中央値とは、前記光遮蔽領域A、Bから出力される映像信号Sをヒストグラム(横軸にリファレンスOBレベル、縦軸に頻度)で表したとき、頻度が最大になるリファレンスOBレベルを意味する。
図3を用いて、リファレンス取得時OBレベル中央値について説明する。図3は、暗黒撮影を行なったときのヒストグラム(横軸にリファレンスOBレベル、縦軸に頻度)の一例を示す図である。図示するように、頻度が最大になるリファレンスOBレベルが、リファレンスOBレベル中央値である。また、頻度がリファレンスOBレベルの平均値になるのが、リファレンスOBレベル平均値である。なお、この実施の形態においては、ROM6にリファレンスOBレベル中央値を格納したが、リファレンスOBレベル中央値の代りに、リファレンスOBレベル平均値を格納してもよい。
リファレンス取得時感度とは、レファレンス白点レベル取得時におけるプログラマブルゲインアンプ(PGA)3の感度を意味する。ISO感度で表してもよいし、プログラマブルゲインアンプ(PGA)3のゲインとして表してもよい。
リファレンス取得時秒時とは、レファレンス白点レベル取得時における露光の秒時を意味する。
また、温度係数とは、白点レベル及びリファレンス取得時OBレベルを取得したときの温度(暗黒撮影時の温度)と通常撮影時の温度との温度差に応じて、白点レベルを補正するために必要な係数である。前記したように、白点レベルは温度が高いほど大きくなる。そのため、前記温度差に応じて白点レベルを補正するものである。
なお、前記したように、白点の数は、温度が高いほど多くなる。これは、温度が高いと、白点レベルの閾値を超える電荷を励起する欠陥を有するフォトダイオードが多くなるためである。そのため、リファレンス取得時OBレベル及び白点レベルを取得するときの温度(暗黒撮影時の温度)は、白点の数を多数取得しやすくするため、比較的高めの温度(例えば、25度程度)が好ましい。
感度係数とは、図1に示すプログラマブルゲインアンプ(PGA)3の感度に応じて、映像信号Sのレベルを補正するための係数である。映像信号Sには、暗電流や白点レペルが含まれているので、結果として、暗電流や白点レベルを補正するための係数になる。暗電流や白点レベルはプログラマブルゲインアンプ(PGA)3の感度が高いほど高くなるため、暗電流や白点レベルを補正するために格納されている。これは、フォトダイオードに起因するものではなく、電子カメラのシステムに起因するものである。すなわち、感度が高いと、白点レベルの閾値を超える電荷を生成する欠陥を有するフォトダイオードの数(白点の数)は多くなり、また暗電流も大きくなる。
秒時係数とは、露光の秒時に応じて暗電流や白点レベルを補正するための係数である。前記したように、暗電流や白点レベルは露光の秒時が長いほど大きくなるため、暗電流や白点レベルを露光の秒時に応じて補正するために格納されている。
前記温度係数と感度係数と秒時係数は、電子カメラの設計時や工場出荷時に行なう試験等によりあらかじめ求めることができ、求められた係数がROM6に格納される。
なお、暗黒撮影は、高い温度(例えば、25度程度)、長秒時の撮影、感度大の条件で行なうことが望ましい。理由は、前記条件では、暗時白点数(白点アドレス)を多く採ることができるからである。
また、暗黒撮影を工場出荷時に行なうことにより、ユーザが暗黒撮影を行なって、前記各データをROM6に格納する手間を省くことができる。
(2)次に、暗黒撮像によって各種データをROM6に格納した電子カメラは、通常の被写体撮影を行なう。したがって、被写体撮影による映像信号Sが、A/D変換器4から出力される。
(3)次に、図1のCPU7は、ROM6から各白点アドレスと各白点アドレスに対応する白点レベルを読み出す。続いて、CPU7は、前記被写体撮影時における感度、露光の秒時を認識する。
(4)次に、OBレベル比較器5は、前記被写体撮影に基づく映像信号SからOBレベルを取得し、ROM6からレファレンス取得時OBレベル中央値を取得する。これにより、OBレベル比較器5は、撮影時のOBレベル中央値に対しその露光秒時(露光時間)に応じた補正を行った値(具体的には、(撮影時OBレベル中央値)×K×(レファレンス取得時秒時/撮影秒時、ここでKは所定係数)と、暗黒撮影時のレファレンス取得時OBレベル中央値とを比較し、両OBレベルの差に基づいて、被写体撮影時と暗黒撮影時の温度差を求める。
(5)CPU7は、前記求められた温度差とROM7に格納されている温度係数を乗算して、温度補正値を算出する。
また、CPU7は、あらかじめ取得している被写体撮影時の感度とROM7に格納されているリファレンス取得時感度との感度差を求め、前記感度差にROM7に格納されている感度係数を乗算して感度補正値を算出する。
同様に、CPU7は、あらかじめ取得している被写体撮影時における露光の秒時とROM7に格納されているリファレンス取得時秒時との秒時差を求め、前記感度差にROM7に格納されている秒時係数を乗算して秒時補正値を算出する。
(6)次に、CPU7は、加算器8を用いて、アナログ/デジタル変換器5から出力される映像信号Sに対して、各白点アドレスに基づいて白点レベルの補正を前記温度補正値、感度補正値、秒時補正値に基づいて行なう。
同時に、CPU7は、公知の手法にて被写体撮影時の映像信号SのOBレベルを求め、加算器8を用いてアナログ/デジタル変換器5から出力される映像信号Sから被写体撮影時のOBレベルを減算し、暗電流補正を行なう。
なお、前記第1の実施の形態においては、ROM6にリファレンスOBレベル中央値を格納したが、前記したようにリファレンスOBレベル中央値の代りに、リファレンスOBレベル平均値を格納してもよい。この場合には、OBレベル比較器5は、暗黒撮影時のレファレンス取得時OBレベル平均値と通常の被写体撮影時におけるOBレベルを比較し、両OBレベルの差に基づいて、被写体撮影時の温度差を求める。
第1の実施の形態によれば、撮影を2回行なう必要がないため、撮影時間を大幅に短縮することができ、消費電力を大幅に削減することができる。
また、温度センサを設ける必要がない。
また、電子カメラのOBレベルを用いて被写体撮影時の温度検出を行なって、温度、感度、秒時による白点レベルの補正を行なうとともに、被写体撮影時の映像信号から被写体撮影時のOBレベルを減算することにより、暗電流の補正を行なうため、正確な暗電流補正が可能になる。
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。図4に示す第2の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
第2の実施の形態が第1の実施の形態と相違しているのは、第1の実施の形態におけるOBレベル比較器5の代りに温度センサ9が設けられ、かつ、ROM6内にリファレンス暗電流レベル中央値とリファレンス取得時温度が格納され、ROM6内にリファレンス取得時OBレベル中央値が格納されていない点である。
なお、ROM6内にリファレンス暗電流レベル中央値の代りに、リファレンス暗電流レベル平均値を格納してもよい。
以下、図4に示す第2の実施の形態の動作について説明する。
(1)最初に、電子カメラは暗黒撮影を行なって、ROM6内に図示する各種のデータを格納する。前記したように、ROM6内にリファレンス暗電流レベル中央値(又はリファレンス暗電流レベル平均値)とリファレンス取得時温度が新たに格納される。
ここで、暗黒撮影を行なったときのヒストグラム(横軸に暗電流レベル、縦軸に頻度)において、頻度が最大になる暗電流レベルが、リファレンス暗電流レベル中央値である。また、頻度が暗電流レベルの平均値になるのが、リファレンス暗電流レベル平均値である。
ROM6内に格納されるリファレンス取得時温度は、被写体撮影時に温度センサ9から出力される温度データとの差に基づいて、白点レベルと暗電流を温度補正する際に用いられる。
ROM6内に格納される他のデータについては、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
(2)次に、暗黒撮像によって各種データをROM6に格納した電子カメラは、被写体撮影を行なう。したがって、被写体撮影による映像信号Sが、A/D変換器4から出力される。
(3)この状態において、図4のCPU7は、ROM6からリファレンス暗電流レベル中央値と各白点アドレスと各白点アドレスの白点レベルを読み出す。
(4)続いて、図4のCPU7は、前記被写体撮影時における感度、露光の秒時を認識する。被写体撮影時における感度、露光の秒時自体は、CPU7内のメモリに格納されている。
また、図4のCPU7は、被写体撮影時における温度を温度センサ9から得る。
(5)CPU7は、前記被写体撮影時の温度とROM6に格納されているリファレンス取得時温度との温度差、及び前記被写体撮影時の感度とリファレンス取得時感度との感度差、及び被写体撮影時における露光の秒時とROM7に格納されているリファレンス取得時秒時との秒時差を求める。
続いて、CPU7は、ROM6に格納されている温度係数、感度係数、秒時係数に基づいて、それぞれ各白点レベルについての補正値とリファレンス取得時暗電流レベルについての暗電流補正値を算出する。
(6)次に、CPU7は、加算器8を用いて、アナログ/デジタル変換器5から出力される映像信号Sに対して、白点アドレスに基づいて白点レベルの補正を行なう。また、CPU7は、加算器8を用いて、アナログ/デジタル変換器5から出力される映像信号Sに対して、前記暗電流補正値を用いて暗電流補正を行なう。
なお、前記第2の実施の形態においては、暗電流として暗電流中央値を補正するように構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、暗電流レベル平均値、並びにOBレベル中央値、OBレベル平均値を補正するように構成してもよい。
前記第2の実施の形態によれば、撮影を2回行なう必要がないため、撮影時間を大幅に短縮することがき、消費電力を大幅に削減することができる。
また、温度センサを用いて温度の検出を行ない、暗電流補正と共に、温度、感度、秒時による白点レベルの補正を行なうため、正確な補正が可能になる。
なお、第2の実施の形態においては、ROM6に格納する温度係数をあらかじめ求めたが、本実施の形態においては温度センサ9が設けられているため、被写体撮影時の温度と暗黒撮影時の温度との差から温度係数を求めることも可能である。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、暗電流補正と暗時白点補正を行なって、暗電流と暗時白点の影響を取り除いた映像信号を得ることが可能な電子カメラの映像信号補正装置を提供することができる。したがって、電子カメラの分野において、産業上大いに利用することができる。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。
図1において、1は撮像素子であり、図示していないが複数のフォトダイオードと各フォトダイオードに生成した電荷を転送する複数ラインのCCD等から構成されている。2は相関二重サンプリング回路(図中、CDS(Correlated Double Sampling)と記載する)、3はプログラマブルゲインアンプ(図中、PGAと記載する)、4はアナログ/デジタル変換器(図中、A/Dと記載する)、5はオプティカルブラックレベル比較器(図中、OBレベル比較器と記載する)、6は各種のデータを格納するROM、7はCPU、8は加算器である。
ここで、撮像素子1は、被写体を撮像し撮像結果を電気信号として出力する。相関二重サンプリング回路2は、よく知られているように、撮像素子1から入力された電気信号から低周波ノイズを低減する役割を有する。プログラマブルゲインアンプ3は、ゲインを調整して前記電気信号の出力を適性レベルに調整する。アナログ/デジタル変換器4は、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。OBレベル比較回路5は、ROM6に格納されているリファレンス取得時OBレベルと映像信号Sに含まれるOBレベルを比較し、両者の差を出力する。これは、後述するように、両OBレベル差から撮影時の温度を算出するために用いられる。
なお、CPU7と加算器8の動作については、図1に示す第1の実施の形態の動作と共に、以下に説明する。
図1に示す第1の実施の形態の動作について説明する。
(1)最初に、電子カメラは暗黒撮影を行なう。このとき、CPU7はROM6内に各種のデータを格納する。
第1の実施の形態においては、暗黒撮影によって、ROM6内に、白点アドレス、リファレンス白点レベル、リファレンス取得時OBレベル中央値、リファレンス取得時感度、リファレンス取得時秒時(露光の秒時)の各データが格納される。
ここで、リファレンス取得時とは、暗黒撮影時を意味する。また、あらかじめ得られている温度係数、感度係数、秒時係数も格納される。以下、各データの意味を説明する。
白点アドレスとは、撮像素子1における欠陥のあるフォトダイオードに起因して、暗時白点を示すアドレスを意味する。白点アドレスは、言うまでもなく複数個存在する。
また、リファレンス白点レベルとは、各白点アドレスにおける映像信号Sの出力レベルを意味する。したがって、白点レベルは前記複数の白点アドレスに各々対応して格納されている。
次に、リファレンス取得時OBレベル中央値を説明する。先ず、リファレンス取得時OBレベルついて説明する。リファレンス取得時OBレベルとは、レファレンス白点レベル取得時におけるオプティカルブラック(OB)レベルを意味する。OBレベルとは、具体的には、撮像素子1においてフォトダイオードが光学的に完全に遮蔽された領域から出力される映像信号Sの出力レベルである。すなわち、撮像素子1は光が全て遮蔽されるように構成された領域に複数のフォトダイオードを備えており、この光遮蔽領域の複数のフォトダイオードに基づいて出力される映像信号SがOBレベルである。
図2を用いて、OBレベルについて具体的に説明する。
図2は、映像信号Sと撮像素子1の受光領域との関係の一例を示す図である。
図2(a)は、図1に示すA/D変換器4から出力される映像信号Sの一例を示す波形図である。また、図2(b)は、図1に示す撮像素子1の撮像領域Cに存在している欠陥を有する複数のフォトダイオード(図中、白点と表示する)と、OBレベルを出力するために設けられている光遮蔽領域A、Bを示す説明図である。
図2(a)に示す映像信号Sは、図2(b)に示す撮像素子1の受光領域におけるラインLに対応するものである。図2(a),(b)に示すように、光遮蔽領域A、Bから読み出される映像信号Sは、撮像素子1のフォトダイオードが光遮蔽された領域からの出力であるため、OBレベルとなる。光遮蔽領域A、Bの映像信号Sにおいて、OBレベルは映像信号Sにおいて黒レベルを定義する意義を有する。
ROM6に格納されるリファレンス取得時OBレベル中央値とは、前記光遮蔽領域A、Bから出力される映像信号Sをヒストグラム(横軸にリファレンスOBレベル、縦軸に頻度)で表したとき、頻度が最大になるリファレンスOBレベルを意味する。
図3を用いて、リファレンス取得時OBレベル中央値について説明する。図3は、暗黒撮影を行なったときのヒストグラム(横軸にリファレンスOBレベル、縦軸に頻度)の一例を示す図である。図示するように、頻度が最大になるリファレンスOBレベルが、リファレンスOBレベル中央値である。また、頻度がリファレンスOBレベルの平均値になるのが、リファレンスOBレベル平均値である。なお、この実施の形態においては、ROM6にリファレンスOBレベル中央値を格納したが、リファレンスOBレベル中央値の代りに、リファレンスOBレベル平均値を格納してもよい。
リファレンス取得時感度とは、レファレンス白点レベル取得時におけるプログラマブルゲインアンプ(PGA)3の感度を意味する。ISO感度で表してもよいし、プログラマブルゲインアンプ(PGA)3のゲインとして表してもよい。
リファレンス取得時秒時とは、レファレンス白点レベル取得時における露光の秒時を意味する。
また、温度係数とは、白点レベル及びリファレンス取得時OBレベルを取得したときの温度(暗黒撮影時の温度)と通常撮影時の温度との温度差に応じて、白点レベルを補正するために必要な係数である。前記したように、白点レベルは温度が高いほど大きくなる。そのため、前記温度差に応じて白点レベルを補正するものである。
なお、前記したように、白点の数は、温度が高いほど多くなる。これは、温度が高いと、白点レベルの閾値を超える電荷を励起する欠陥を有するフォトダイオードが多くなるためである。そのため、リファレンス取得時OBレベル及び白点レベルを取得するときの温度(暗黒撮影時の温度)は、白点の数を多数取得しやすくするため、比較的高めの温度(例えば、25度程度)が好ましい。
感度係数とは、図1に示すプログラマブルゲインアンプ(PGA)3の感度に応じて、映像信号Sのレベルを補正するための係数である。映像信号Sには、暗電流や白点レペルが含まれているので、結果として、暗電流や白点レベルを補正するための係数になる。暗電流や白点レベルはプログラマブルゲインアンプ(PGA)3の感度が高いほど高くなるため、暗電流や白点レベルを補正するために格納されている。これは、フォトダイオードに起因するものではなく、電子カメラのシステムに起因するものである。すなわち、感度が高いと、白点レベルの閾値を超える電荷を生成する欠陥を有するフォトダイオードの数(白点の数)は多くなり、また暗電流も大きくなる。
秒時係数とは、露光の秒時に応じて暗電流や白点レベルを補正するための係数である。前記したように、暗電流や白点レベルは露光の秒時が長いほど大きくなるため、暗電流や白点レベルを露光の秒時に応じて補正するために格納されている。
前記温度係数と感度係数と秒時係数は、電子カメラの設計時や工場出荷時に行なう試験等によりあらかじめ求めることができ、求められた係数がROM6に格納される。
なお、暗黒撮影は、高い温度(例えば、25度程度)、長秒時の撮影、感度大の条件で行なうことが望ましい。理由は、前記条件では、暗時白点数(白点アドレス)を多く採ることができるからである。
また、暗黒撮影を工場出荷時に行なうことにより、ユーザが暗黒撮影を行なって、前記各データをROM6に格納する手間を省くことができる。
(2)次に、暗黒撮像によって各種データをROM6に格納した電子カメラは、通常の被写体撮影を行なう。したがって、被写体撮影による映像信号Sが、A/D変換器4から出力される。
(3)次に、図1のCPU7は、ROM6から各白点アドレスと各白点アドレスに対応する白点レベルを読み出す。続いて、CPU7は、前記被写体撮影時における感度、露光の秒時を認識する。
(4)次に、OBレベル比較器5は、前記被写体撮影に基づく映像信号SからOBレベルを取得し、ROM6からレファレンス取得時OBレベル中央値を取得する。これにより、OBレベル比較器5は、撮影時のOBレベル中央値に対しその露光秒時(露光時間)に応じた補正を行った値(具体的には、(撮影時OBレベル中央値)×K×(レファレンス取得時秒時/撮影秒時、ここでKは所定係数)と、暗黒撮影時のレファレンス取得時OBレベル中央値とを比較し、両OBレベルの差に基づいて、被写体撮影時と暗黒撮影時の温度差を求める。
(5)CPU7は、前記求められた温度差とROM7に格納されている温度係数を乗算して、温度補正値を算出する。
また、CPU7は、あらかじめ取得している被写体撮影時の感度とROM7に格納されているリファレンス取得時感度との感度差を求め、前記感度差にROM7に格納されている感度係数を乗算して感度補正値を算出する。
同様に、CPU7は、あらかじめ取得している被写体撮影時における露光の秒時とROM7に格納されているリファレンス取得時秒時との秒時差を求め、前記感度差にROM7に格納されている秒時係数を乗算して秒時補正値を算出する。
(6)次に、CPU7は、加算器8を用いて、アナログ/デジタル変換器5から出力される映像信号Sに対して、各白点アドレスに基づいて白点レベルの補正を前記温度補正値、感度補正値、秒時補正値に基づいて行なう。
同時に、CPU7は、公知の手法にて被写体撮影時の映像信号SのOBレベルを求め、加算器8を用いてアナログ/デジタル変換器5から出力される映像信号Sから被写体撮影時のOBレベルを減算し、暗電流補正を行なう。
なお、前記第1の実施の形態においては、ROM6にリファレンスOBレベル中央値を格納したが、前記したようにリファレンスOBレベル中央値の代りに、リファレンスOBレベル平均値を格納してもよい。この場合には、OBレベル比較器5は、暗黒撮影時のレファレンス取得時OBレベル平均値と通常の被写体撮影時におけるOBレベルを比較し、両OBレベルの差に基づいて、被写体撮影時の温度差を求める。
第1の実施の形態によれば、撮影を2回行なう必要がないため、撮影時間を大幅に短縮することができ、消費電力を大幅に削減することができる。
また、温度センサを設ける必要がない。
また、電子カメラのOBレベルを用いて被写体撮影時の温度検出を行なって、温度、感度、秒時による白点レベルの補正を行なうとともに、被写体撮影時の映像信号から被写体撮影時のOBレベルを減算することにより、暗電流の補正を行なうため、正確な暗電流補正が可能になる。
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。図4に示す第2の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
第2の実施の形態が第1の実施の形態と相違しているのは、第1の実施の形態におけるOBレベル比較器5の代りに温度センサ9が設けられ、かつ、ROM6内にリファレンス暗電流レベル中央値とリファレンス取得時温度が格納され、ROM6内にリファレンス取得時OBレベル中央値が格納されていない点である。
なお、ROM6内にリファレンス暗電流レベル中央値の代りに、リファレンス暗電流レベル平均値を格納してもよい。
以下、図4に示す第2の実施の形態の動作について説明する。
(1)最初に、電子カメラは暗黒撮影を行なって、ROM6内に図示する各種のデータを格納する。前記したように、ROM6内にリファレンス暗電流レベル中央値(又はリファレンス暗電流レベル平均値)とリファレンス取得時温度が新たに格納される。
ここで、暗黒撮影を行なったときのヒストグラム(横軸に暗電流レベル、縦軸に頻度)において、頻度が最大になる暗電流レベルが、リファレンス暗電流レベル中央値である。また、頻度が暗電流レベルの平均値になるのが、リファレンス暗電流レベル平均値である。
ROM6内に格納されるリファレンス取得時温度は、被写体撮影時に温度センサ9から出力される温度データとの差に基づいて、白点レベルと暗電流を温度補正する際に用いられる。
ROM6内に格納される他のデータについては、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
(2)次に、暗黒撮像によって各種データをROM6に格納した電子カメラは、被写体撮影を行なう。したがって、被写体撮影による映像信号Sが、A/D変換器4から出力される。
(3)この状態において、図4のCPU7は、ROM6からリファレンス暗電流レベル中央値と各白点アドレスと各白点アドレスの白点レベルを読み出す。
(4)続いて、図4のCPU7は、前記被写体撮影時における感度、露光の秒時を認識する。被写体撮影時における感度、露光の秒時自体は、CPU7内のメモリに格納されている。
また、図4のCPU7は、被写体撮影時における温度を温度センサ9から得る。
(5)CPU7は、前記被写体撮影時の温度とROM6に格納されているリファレンス取得時温度との温度差、及び前記被写体撮影時の感度とリファレンス取得時感度との感度差、及び被写体撮影時における露光の秒時とROM7に格納されているリファレンス取得時秒時との秒時差を求める。
続いて、CPU7は、ROM6に格納されている温度係数、感度係数、秒時係数に基づいて、それぞれ各白点レベルについての補正値とリファレンス取得時暗電流レベルについての暗電流補正値を算出する。
(6)次に、CPU7は、加算器8を用いて、アナログ/デジタル変換器5から出力される映像信号Sに対して、白点アドレスに基づいて白点レベルの補正を行なう。また、CPU7は、加算器8を用いて、アナログ/デジタル変換器5から出力される映像信号Sに対して、前記暗電流補正値を用いて暗電流補正を行なう。
なお、前記第2の実施の形態においては、暗電流として暗電流中央値を補正するように構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、暗電流レベル平均値、並びにOBレベル中央値、OBレベル平均値を補正するように構成してもよい。
前記第2の実施の形態によれば、撮影を2回行なう必要がないため、撮影時間を大幅に短縮することがき、消費電力を大幅に削減することができる。
また、温度センサを用いて温度の検出を行ない、暗電流補正と共に、温度、感度、秒時による白点レベルの補正を行なうため、正確な補正が可能になる。
なお、第2の実施の形態においては、ROM6に格納する温度係数をあらかじめ求めたが、本実施の形態においては温度センサ9が設けられているため、被写体撮影時の温度と暗黒撮影時の温度との差から温度係数を求めることも可能である。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、暗電流補正と暗時白点補正を行なって、暗電流と暗時白点の影響を取り除いた映像信号を得ることが可能な電子カメラの映像信号補正装置を提供することができる。したがって、電子カメラの分野において、産業上大いに利用することができる。
Claims (6)
- 暗黒撮影時の映像信号に基づいて得られた白点アドレスと白点レベルとオプティカルブラックレベル中央値、並びに前記暗黒撮影時の感度、秒時を格納すると共に、電子カメラの撮影時の温度に応じて白点レベルを補正する温度係数と、電子カメラの撮影時の感度に応じて白点レベルを補正する感度係数と、電子カメラの撮影時における露光の秒時に応じて白点レベルを補正する秒時係数とを格納している記憶手段と、
被写体撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値との差に基づいて前記被写体撮影時の温度差を求める温度検出手段と、
前記温度差と前記記憶手段に格納された温度係数とに基づいて、温度による白点レベルの補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の感度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の感度との感度差と、前記記憶手段に格納された感度係数とに基づいて、感度による白点レベルの補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の秒時と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の秒時との秒時差と、前記記憶手段に格納された秒時係数とに基づいて、秒時による白点レベルの補正値を求め、前記被写体撮影時の映像信号に含まれる白点レベルから温度、感度、秒時による各白点レベル補正値に基づく補正を行なうと共に、前記被写体撮影時の映像信号から前記被写体撮影時におけるオプティカルブラックレベル中央値を減算する演算手段と
から構成されることを特徴とする電子カメラの映像信号補正装置。 - 請求項1記載の電子カメラの映像信号補正装置において、
前記オプティカルブラックレベル中央値の代りに、オプティカルブラックレベル平均値を用いることを特徴とする電子カメラの映像信号補正装置。 - 暗黒撮影時の映像信号に基づいて得られた白点アドレスと白点レベルとリファレンス暗電流レベル中央値、並びに前記暗黒撮影時の温度、感度、秒時を格納すると共に、電子カメラの撮影時の温度に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する温度係数と、電子カメラの感度に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する感度係数と、電子カメラの露光の秒時に応じて白点レベルと暗電流レベル中央値を補正する秒時係数とを格納している記憶手段と、
撮影時の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された被写体撮影時の温度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の温度との温度差と、前記記憶手段に格納された温度係数とに基づいて、温度による白点レベルの補正値と温度による暗電流レベル中央値の補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の感度と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の感度との感度差と、前記記憶手段に格納された感度係数とに基づいて、感度による白点レベルの補正値と感度による暗電流レベル中央値の補正値を求め、かつ前記被写体撮影時の秒時と前記記憶手段に格納された暗黒撮影時の秒時との秒時差と、前記記憶手段に格納された秒時係数に基づいて、秒時による白点レベルの補正値と秒時による暗電流レベル中央値の補正値を求め、前記被写体撮影時の映像信号に含まれる白点レベルと暗電流レベル中央値から温度、感度、秒時による各白点レベル補正値に基づく補正を行なう演算手段と
から構成されることを特徴とする電子カメラの映像信号補正装置。 - 請求項3に記載の電子カメラの映像信号補正装置において、
前記暗電流レベル中央値の代りに、暗電流レベル平均値を用いることを特徴とする電子カメラの映像信号補正装置。 - 請求項3に記載の電子カメラの映像信号補正装置において、
前記暗電流レベル中央値の代りに、オプティカルブラックレベル中央値を用いることを特徴とする電子カメラの映像信号補正装置。 - 請求項3に記載の電子カメラの映像信号補正装置において、前記暗電流レベル中央値の代りに、オプティカルブラックレベル平均値を用いることを特徴とする電子カメラの映像信号補正装置。
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