KR20110117602A

KR20110117602A - 촬상 시스템, 촬상 장치 및 감도 제어 방법

Info

Publication number: KR20110117602A
Application number: KR1020110023618A
Authority: KR
Inventors: 유타카 무토; 아키라 후쿠시마
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2011-10-27
Also published as: US20110261234A1; US8570420B2; KR101192943B1; JP2011244426A; JP5698036B2

Abstract

감도 설정부는 작업자에 의해 조작되고 감도 설정값이 확정되면, 해당 설정값에 따른 감도 설정값 신호를 제어부에 출력한다. 제어부는 감도 설정값 신호가 입력되면, 메모리부에 기억된 보정계수 를 읽어내고, 감도 설정값에 보정계수를 승산해서 감도 적용값을 산출하고, 감도 적용값에 따른 전자 증배율의 제어 신호를 CCD 구동부에 출력한다. CCD 구동부는 입력된 감도 적용값에 따른 전자 증배율의 제어 신호에 따라 EM-CCD의 구동 및 전자 증배율을 제어한다. 본 발명에 따르면, 복수의 촬상 장치로부터 출력되는 각각의 영상의 감도차를 저감하는 촬상 시스템, 촬상 장치 및 감도 제어 방법이 제공된다.

Description

촬상 시스템, 촬상 장치 및 감도 제어 방법 {IMAGE PICKUP SYSTEM, IMAGE PICKUP APPARATUS AND SENSITIVITY CONTROL METHOD}

본 발명은 텔레비젼 카메라 등의 촬상 장치에 관한 것으로, 특히 전자 증배형 촬상 소자를 이용한 촬상 장치의 감도 보정에 관한 것이다.

종래, 전자 증배형 촬상 소자(Electron Multiplying-Charge Coupled Device(EM-CCD))를 이용하여 촬상함으로써, 저조도하에서 선명한 영상을 취득하는 촬상 장치가 알려져 있고, EM-CCD의 냉각 정도를 제어함으로써 출력 화상의 감도를 일정하게 하는 방법이 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허공개 제2007-318735호 공보 참조).

상술한 EM-CCD를 이용한 촬상 장치를 복수대 설치하고, 각각으로부터 출력된 영상을 기록하거나 모니터에 표시해서 사람이 관찰하는 감시 형태가 운용되고 있다. 그러나, 도 4에 나타내는 바와 같이, EM-CCD에는 각각에 전자 증배 특성의 개체차가 있고, 특히, 복수의 촬상 장치의 감도 설정을 동일한 값으로 설정했다고 해도 앰프부에서의 증폭이 상한값(예컨대, 설정한 상한값)을 초과한 경우 등에는, 출력되는 각각의 영상에 개체차에 기인한 감도차가 발생해 버린다. 이 때문에, 모니터에 각각의 영상을 표시했을 때에는 구분 및 비교가 어렵기 때문에, 침입자 등의 중요한 사항을 놓쳐 버릴 경우가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 복수의 촬상 장치로부터 출력되는 각각의 영상의 감도차를 저감하는 촬상 시스템, 촬상 장치 및 감도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 촬상 시스템은 복수의 전자 증배형 촬상 장치와, 상기 복수의 전자 증배형 촬상 장치의 영상 신호로부터 각각의 전자 증배 특성을 측정하고, 해당 각각의 전자 증배 특성을 조정하는 보정 계수를 산출하여, 상기 복수의 전자 증배형 촬상 장치의 각각에 설정하는 보정 계수 산출 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상 장치는 입사광을 광전변환(Photoelectric Conversion) 하여 영상 신호를 취득하고, 소정의 배율로 전자 증배하여 출력하는 전자 증배형 촬상 소자와, 소정의 보정 계수를 기억하는 메모리부와, 상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 감도 설정부와, 상기 감도 설정부의 설정값에 상기 메모리부로부터 읽어낸 소정의 보정 계수를 곱하여 산출된 값에 의거하여 상기 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 감도 제어 방법은 전자 증배형 촬상 장치로부터 출력되는 영상 신호로부터 전자 증배 특성을 측정하는 스텝과, 상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 스텝과, 상기 설정값에 측정한 상기 전자 증배 특성에 의거하는 보정 계수를 곱하여 보정하는 스텝과, 상기 보정된 설정값에 의거하여 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 촬상 시스템은 복수의 전자 증배형 촬상 장치와, 상기 복수의 전자 증배형 촬상 장치의 영상 신호로부터 각각의 전자 증배 특성을 정기적으로 측정하고, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하고, 그 차이가 소정의 임계값 이상인 경우에 알람 신호를 외부에 통지하는 보정 계수 산출 장치를 특징으로 한다.

또, 본 발명의 촬상 장치는 입사광을 광전 변환하여 영상 신호를 취득하고, 소정의 배율로 전자 증배하여 출력하는 전자 증배형 촬상 소자와, 상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 감도 설정부와, 상기 감도 설정부의 설정값에 의거하여 상기 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 외부로부터 측정된 전자 증배 특성을 정기적으로 수신하여 비교하고, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하여, 그 차이가 소정의 임계값 이상인 경우에 알람 신호를 외부에 통지하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 감도 제어 방법은 전자 증배형 촬상 장치로부터 출력되는 영상 신호로부터 전자 증배 특성을 정기적으로 측정하는 스텝과, 상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 스텝과, 상기 설정된 감도의 값에 의거하여 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 스텝과, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하는 스텝과, 그 차이가 소정의 임계값 이상인 경우에 알람 신호를 통지하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 감도차가 적은 영상을 출력할 수 있는 복수의 촬상 장치를 구비한 촬상 시스템 및 그 촬상 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 시스템의 전체 구성의 일예를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 시스템의 전체 구성의 다른 예를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 보정 전의 전자 증배 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 보정 후의 전자 증배 특성을 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 감도 설정값과 보정한 적용값의 관계를 나타내는 매트릭스도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 보정계수를 이용하여 실행되는 촬상 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 경년열화 전과 후 각각의 전자 증배 특성을 나타내는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 촬상 시스템의 전체 구성의 일예를 나타내는 블럭도이다.

도 1에 있어서, ‘1-1∼1-5’는 각각의 촬상 장치(이후, 특별히 구별할 필요가 없는 경우에는 촬상 장치(1)로 함), ‘2’는 LAN(Local Area Network) 등의 네트워크, ‘3’은 화상을 기록하거나 촬상 장치를 원격 제어하는 관리 센터, ‘301’은 촬상 장치(1-1∼1-5)의 영상 신호로부터 각각의 촬상 장치의 설정된 감도의 값(이후, 감도 설정값)에 대한 전자 증배 특성의 차를 보정하는 보정계수 K를 산출하고 각 촬상 장치의 전자 증배 특성에 적용하는 연산부, ‘302’는 촬상 장치(1)에서 촬상한 화상 등을 기록하는 기록부이다. 또, 본 실시예에서는 촬상 장치가 5대로 기술하지만, 시스템으로서는 2대 이상이면 몇 대라도 좋다.

촬상 장치(1-1∼1-5)는 촬상 대상 영역을 촬상하고, 영상 데이터를 소정의 압축 방식으로 압축하고 네트워크(2)를 거쳐서 관리 센터(3)에 송신한다. 관리 센터(3)에서는 수신한 영상 데이터를 기록부(302)에 기록한다.

촬상 장치(1)에서 영상 데이터가 압축되는 소정의 압축 방식은, 예를 들면, MPEG-4(Moving Picture Experts Group Phase 4) 방식, H.264 방식 또는 JPEG 2000(Joint Photographic Experts Group 2000) 방식 등의 압축 방식이다.

도 3은 본 발명의 실시예1의 촬상 장치(1)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 또, 도 3은 본 발명의 촬상 장치(1)의 설명에 필요한 부분만을 기재하고 있다.

도 3에 있어서, ‘1’은 촬상 장치, ‘101’은 입사광을 결상하는 렌즈부, ‘102’는 렌즈부(101)로부터 입사한 광을 전기 신호로 변환하는 전자 증배형 고체 촬상 소자 (Electron Multiplying-Charge Coupled Device (EM-CCD)), ‘103’은 EM-CCD(102)로부터 출력된 신호로부터 잡음을 제거하는 CDS(Correlated Double Sampling)부, ‘104’는 CDS부(103)로부터 출력된 신호의 이득을 조정하는 앰프부, ‘105’는 앰프부(104)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 Ａ/D 변환부(Analog Digital Converter), ‘106’은 개개의 화상 처리를 실시하는 영상 신호 처리부, ‘107’은 영상 신호 처리부(106)로부터 출력된 신호를 소정 방식의 영상 신호로 변환하여 출력하는 영상 신호 출력부, ‘110’ 은 EM-CCD(102)의 구동 및 전자 증배의 이득 제어를 실행하기 위한 CCD 구동부, ‘109’는 촬상 장치(1)내의 각 부를 제어하는 CPU(Central Processing Unit) 등으로 이루어지는 제어부이다. ‘110’은 EM-CCD(102)의 냉각 또는 가열하기 위한 온도 제어부, (111) 는 EM-CCD(102)의 온도를 검출하기 위한 온도 검출부, ‘112’는 EM-CCD(102)의 전자 증배 특성의 보정 계수 정보를 기억하는 메모리부, ‘113’은 EM-CCD(102)의 전자 증배율을 설정하는 감도 설정부이다.

영상 신호 출력부(107)로부터 출력되는 소정 방식의 영상 신호는, 예를 들면, NTSC(National Television System Committee) 방식, PAL(Phase Alternating by Line) 방식 또는 HDTV(High Definition Tele Vision) 방식 등의 동화상 혹은 정지화상이다.

촬상 장치(1)의 EM-CCD(102)는 렌즈부(101)에 의해 결상된 입사광을 광전 변환부에 의해 광전 변환해서 CDS부(103)에 출력한다. CDS부(103)는 EM-CCD(102)로부터 출력된 신호로부터 잡음을 제거하여 앰프부(104)에 출력한다. 앰프부(104)는 CDS부(103)로부터 출력된 신호를 제어부(109)로부터 출력되는 이득 제어 신호에 따라 증폭해서 A/D 변환부(105)에 출력한다. A/D 변환부(105)는 앰프부(104)로부터 출력된 아날로그 신호를, 예를 들면, 10비트의 디지털 신호로 변환해서 영상 신호 처리부(106)에 출력한다. 영상 신호 처리부(106)는 감마 보정이나 윤곽강조 등의 각종 화상 처리를 실시하여 영상 신호 출력부(107)에 출력한다. 영상 신호 출력부(107)는 영상 신호 처리부(106)로부터 출력된 신호를 소정 방식의 영상 신호로 변환해서 출력한다. 감도 설정부(113)는 오퍼레이터에 의해 직접 또는 원격 제어되어 설정된 원하는 감도 설정값에 따른 신호를 제어부(109)에 출력한다.

제어부(109)는 메모리부(112)로부터 전자 증배 특성의 보정 계수 K를 읽어내고, 감도 설정값에 보정계수 K를 승산한 실제로 적용되는 감도의 값(이후, 감도 적용값)을 기초로 전자 증배율을 제어하도록 CCD 구동부(108)에 제어 신호를 출력한다. CCD 구동부(108)는 제어부(109)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 EM-CCD(102)를 구동하기 위한 신호나 전자 증배율을 제어하는 제어 신호를 출력한다. 또한, 제어부(109)는 온도 검출부(111)로부터 얻어지는 EM-CCD(102)의 온도로부터 온도 제어부(110)를 제어해서 EM-CCD(102)를 소정의 온도로 유지한다. 온도 제어부(110)는 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는 열전 소자로서, 예를 들면, 공급하는 전류에 따라 온도 제어 가능한 펠티에 소자(Peltier element)이다.

펠티에 소자는 공급하는 전류를 증가시키면 온도가 한 면은 저하하고, 반대 면은 상승하는 것이다. 도 3에 나타낸 본 발명의 일실시예에서는 온도 제어부(110)에 펠티에 소자를 사용하고, 펠티에 소자에 공급하는 전류를 증가시키면 온도가 저하하는 면을 EM-CCD(102)의 촬상면과 반대의 면에 부착하여, EM-CCD(102)의 냉각용 장치로서 이용한다.

이상과 같이 통상의 촬상 동작을 기재했지만, 이하에서는 도 1 내지 도7을 이용하여 본 발명의 촬상 장치간의 전자 증배 특성의 보정 방법에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예의 촬상 시스템의 전체 구성의 일예를 나타내는 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 보정 전의 전자 증배 특성을 나타내는 그래프이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 보정 후의 전자 증배 특성을 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 감도 설정값과 보정한 적용값의 관계를 나타내는 매트릭스도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 보정계수를 이용하여 실행되는 촬상 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 도 2에 있어서, ‘401’은 영상 신호로부터 전자 증배 특성을 측정하는 측정부, ‘402’는 전자 증배 특성을 보정하는 보정계수 K를 산출하는 산출부이다.

상술한 통상의 촬상 동작을 시작하기 전의 조정 단계로서, 복수의 촬상 장치(1-1∼1-5)의 전자 증배 특성을 취득하여, 촬상 장치(1-1∼1-5)간의 감도차를 저감하기 위한 보정계수 K를 촬상 장치마다 산출한다.

도 1에 있어서, 촬상 장치(1-1∼1-5)는 촬상 대상 영역을 촬상하고, 영상 데이터를 소정의 압축 방식으로 압축하여 네트워크(2)를 거쳐 관리 센터(3)로 송신한다. 관리 센터(3)의 연산부(301)는 수신한 영상 데이터로부터 촬상 장치(1-1∼1-5)의 전자 증배 특성을 측정하고, 기준으로 하는 촬상 장치의 전자 증배 특성에 다른 촬상 장치의 전자 증배 특성을 맞추기 위해 보정계수 K를 산출하고, 촬상 장치(1-1∼1-5)의 각각에 송신하고 기억시킨다.

한편, 도 2에 있어서, 촬상 장치(1-1∼1-5)는 촬상 대상 영역을 촬상하고, 영상 신호를 보정 계수 산출 장치(4)에 출력한다. 보정 계수 산출 장치(4)에서는 측정부(401)가 입력된 촬상 장치(1-1∼1-5) 각각의 영상 신호로부터 각각의 전자 증배 특성을 측정하고, 기준으로 하는 촬상 장치를 결정하며, 산출부(402)가 기준으로 한 촬상 장치의 전자 증배 특성에 다른 촬상 장치의 전자 증배 특성을 맞추도록 보정계수 K를 각각 산출하고, 기준으로 한 촬상 장치 이외의 촬상 장치에 각각의 보정계수 K를 출력하여 기억시킨다. 여기서는 기준으로 한 촬상 장치에는 보정계수 K를 출력하지 않았지만, 기준으로 한 촬상 장치에는 보정계수 K=1을 출력해서 기억시키도록 해도 좋다.

위에서 언급했듯이, 촬상 장치(1-1∼1-5)의 영상 신호 출력부(107)로부터 출력된 영상 데이터로부터 각각의 전자 증배 특성을 측정하고, 촬상 장치(1-1∼1-5)간의 전자 증배 특성의 차를 보정하는 보정계수 K를 각각 산출하여, 각각의 메모리부(112)에 기억시킨다. 도 3에 있어서, 촬상 장치(1-1∼1-5)의 각각에 있어서, 감도 설정부(113)는 오퍼레이터에 의해 조작되고 감도 설정값이 확정되면, 해당 설정값에 따른 감도 설정값 신호를 제어부(109)에 출력한다. 제어부(109)는 감도 설정값 신호가 입력되면, 메모리부(112)에 기억된 보정계수 K를 읽어내고, 감도 설정값에 보정계수 K를 승산해서 감도 적용값을 산출하고, 감도 적용값에 따른 전자 증배율의 제어 신호를 CCD 구동부(108)에 출력한다. CCD 구동부(108)는 입력된 감도 적용값에 따른 전자 증배율의 제어 신호에 따라 EM-CCD(102)의 구동 및 전자 증배율을 제어한다.

또, 메모리부(112)에는 도 6과 같은 대응표를 기억시켜 두고, 제어부(109)는 대응표로부터 입력된 감도 설정값 신호의 값에 따른 감도 적용값을 참조해서 CCD 구동부(108)에 출력하도록 해도 좋다. 또, 도 6은 전자 증배 이득이 30dB를 기준으로 산출한 감도 설정값과 감도 적용값의 대응시킨 표이며, 다른 값을 이용하여 산출된 경우에는 미묘하게 수치가 변화하는 경우가 있다.

여기서, EM-CCD의 전자 증배 특성의 측정시에는 렌즈부(101)의 조리개를 조여 입사 광량을 적게 하고, CDS부(103)에 의한 잡음 제거를 강하게 하며, 앰프부(104)의 증폭율을 높게 하여 영상을 밝게 하여 출력된 영상 신호로부터 측정하는 것이 바람직하다. 이것은 EM-CCD가 받는 입사광량이 많은 경우, 전자 증배율이 높은(EM-CCD의 증배 레지스터에 인가하는 CMG(Charge Multiplication Gate) 전압이 높은) 경우에, EM-CCD의 열화가 심해지기 때문이다. 또한, EM-CCD가 열화하면, 동일한 전자 증배율로 하기 위해 더욱 큰 CMG 전압을 인가하지 않으면 안 되게 된다. 또한, CMG 전압은 EM-CCD의 증배 레지스터에 인가하여 전자 증배하기 위한 전압이며, 높을수록 전자 증배율이 높아진다.

도 4에 있어서, 취득한 촬상 장치(1-1∼1-5)의 전자 증배 특성을, 종축을 전자 증배 이득(dB), 횡축을 감도 설정값(포인트(Point))으로서 그래프화한 것이다. 여기서, 전자 증배 이득은 촬상 장치의 감도 설정값을 「0」으로 했을 때의 영상 출력 레벨에 대해, 각 촬상 장치의 감도 설정값의 영상 출력 레벨의 전자 증배율을 dB 환산한 것이다. 곡선 ‘1’은 촬상 장치(1-1)의 전자 증배 특성, 곡선 ‘2’는 촬상 장치(1-2)의 전자 증배 특

성, 곡선 ‘3’은 촬상 장치(1-3)의 전자 증배 특성, 곡선 ‘4’는 촬상 장치(1-4)의 전자 증배 특성, 곡선 ‘5’는 촬상 장치(1-5)의 전자 증배 특성을 나타낸다.

상술한 바와 같이, EM-CCD의 개체차에 의해, 각 촬상 장치(1-1 ~ 1-5)의 출력 화상에 감도차가 발생한다. 예를 들면, 각 촬상 장치의 감도 설정값이 400 포인트일 때의 전자 증배 이득을 보면, 촬상 장치(1-1 및 1-3)의 전자 증배 이득은 약 40dB, 촬상 장치(1-2)의 전자 증배 이득은 약 30dB, 촬상 장치(1-4 및 1-5)의 전자 증배 이득은 약 35dB이다. 또한, 예를 들면, 각 촬상 장치(1)의 전자 증배 이득이 30dB가 되는 감도 설정값을 보면, 촬상 장치(1-1 및 1-3)의 감도 설정값은 약 350포인트, 촬상 장치(1-2)의 감도 설정값은 약 400포인트, 촬상 장치(1-4 및 1-5)의 감도 설정값은 약 370포인트이다(이하의 값들은 모두 근사적으로 계산된 값들이고 그 앞에 약은 생략한다). 또, 각 촬상 장치의 전자 증배 이득이 피크를 맞이하는 감도 설정값은 촬상 장치(1-1 및 1-3)의 감도 설정값은 530포인트, 촬상 장치(1-2)의 감도 설정값은 590포인트, 촬상 장치(1-4)의 감도 설정값은 560포인트, 촬상 장치(1-5)의 감도 설정값은 570포인트이다. 촬상 장치(1-1 및 1-3)는 각각 대략 동일한 전자 증배 특성을 가지므로, 여기서는 이들을 함께 설명한다.

여기서는 기준으로 하는 촬상 장치를, 예를 들면, 전자 증배 특성의 기울기가 가장 완만한 촬상 장치(1-2)로하고, 다른 촬상 장치(1-1∼1-5)의 전자 증배 특성 곡선 1, 3, 4, 5를 기준으로 되는 촬상 장치(1-2)의 증배 특성 2에 맞추도록 보정계수 K를 산출한다.

그러나, 기준으로 하는 촬상 장치는, 전자 증배 특성 곡선의 기울기가 가장 완만한 촬상 장치로 한정되지 않고, 예를 들면, 전자증배특성 곡선의 기울기가 가장 가파른 촬상 장치나, 전자 증배 특성 곡선이 중앙 근처에 위치하는 촬상 장치 등으로 설정해도 좋다. 또한, 기준을 특정의 촬상 장치로 설정하지 않고, 이상적인 전자 증배 특성 곡선이나 평균한 전자 증배 특성 곡선을 기준으로 각각의 촬상 장치를 조정해도 좋다. 게다가 기준이 되는 촬상 장치 또는 전자 증배 특성 곡선은 작업자에 의해 미리 또는 그때마다 설정되어도 좋고, 관리 센터 또는 보정 계수 산출 장치에 의해 자동적으로 설정되어도 좋다.

보정계수 K는 임의의 전자 증배 이득의 값일 때의 보정 대상으로 되는 촬상 장치(이하, 대상 촬상 장치)의 감도 설정값을 기준 촬상 장치의 감도 설정값으로 나눔으로써 산출할 수 있다. 이하에 연산식을 나타낸다.

보정계수 K=(대상 촬상 장치의 감도 설정값)/(가준 촬상 장치의 감도 설정값)…(식 1)

보정되어 실제로 적용되는 감도 적용값은 대상 촬상 장치의 감도 설정값에 상기 연산식에서 구한 보정계수 K를 승산함으로써 산출할 수 있다. 이하에 연산식을 나타낸다.

감도 적용값=(대상 촬상 장치의 감도 설정값)×(보정계수 K)…(식 2)

여기서는 각 EM-CCD의 전자 증배 특성에 개체차는 있지만, 전자 증배 특성은 각각 대략 동일한 곡선으로 나타낼 수 있기 때문에, 각 전자 증배 특성의 임의의 1점, 예를들어, 피크값을 기준으로 산출하는 보정 계수 K를 피크값 이외의 값에 적용할 수 있다.

촬상 장치(1-1 및 1-3)는 감도 설정값이 530포인트일 때 전자 증배 이득이 최고값이고, 촬상 장치(1-2)는 감도 설정값이 590포인트일 때 전자 증배 이득이 최고값이며, 촬상 장치(1-4)는 감도 설정값이 560포인트일 때 전자 증배 이득이 최고값이고, 촬상 장치(1-5)는 감도 설정값이 570포인트일 때 전자 증배 이득이 최고값이다.

보정계수 K를 산출하기 위해 상기 (식 1)을 연산하면, 촬상 장치(1-1 및 1-3)의 경우, 보정계수 K=530/590=0.90로 되고, 촬상 장치(1-4)의 경우, 보정계수 K=560/590=0.95로 되며, 촬상 장치(1-5)의 경우, 보정계수 K=570/590=0.97으로 된다. 그리고 감도 적용값을 산출하기 위해 상기 (식 2)를 연산하면, 감도 설정값 500으로 설정한 경우에는 촬상 장치(1-1 및 1-3)의 경우, 감도 적용값=500×0.90=450포인트로 되고, 촬상 장치(1-4)의 경우, 감도 적용값=500×0.95=475포인트로 되며, 촬상 장치(1-5)의 경우, 감도 적용값=500×0.97=485로 된다.

상술한 전자 증배 이득 30에서 연산한 경우와 최고값에서 연산한 경우에는 보정계수 K 및 감도 적용값에 약간의 차는 있지만, 영상 감도(밝기)의 미미한 차는 통상, 인간의 눈으로 비교해 보아도 그 차이는 인식할 수 없어 감시 작업에 지장을 초래하지 않기 때문에, 완전히 일치시킬 필요는 없다(실제로 완전히 일치시키지는 않는다).

이와 같이 감도 적용값을 산출함으로써, 도 5에 나타내는 바와 같이, 소정의 감도 설정값에 대해 촬상 장치(1-1∼1-5)의 전자 증배 이득은 동일한 값으로 되어, 감도 설정값에 대한 촬상 장치(1-1∼1-5)의 전자 증배 특성이 일치하게 된다. 즉, 오퍼레이터가 설정한 감도 설정값은 외관상 500포인트로 표시되지만, 촬상 장치 내부에서는 보정된 감도의 값 즉 감도 적용값(감도 설정값 500의 경우에는 촬상 장치(1-1 및 1-3)는 450포인트, 촬상 장치(1-4)는 475포인트, 촬상 장치(1-5)는 485포인트)에 대응하는 CMG 전압으로 EM-CCD(102)가 제어된다.

도 7을 이용하여 보정계수 K를 이용하여 실행되는 촬상 프로세스에 대해 설명한다.

촬상 장치(1-1∼1-5)의 영상 신호로부터 각각의 전자 증배 특성을 측정한다(S1). 측정한 촬상 장치(1-1∼1-5)의 전자 증배 특성으로부터 기준으로 되는 촬상 장치에 맞추도록 각각 보정계수 K를 산출한다(S2). 보정계수 K의 산출 방법은 상기한 바와 같다. 촬상 장치(1-1∼1-5)에 각각의 보정계수 K를 기억시킨다(S3). 촬상 장치(1-1∼1-5)의 감도 설정값을 동일한 값으로 설정한다(S4). 촬상 장치(1-1∼1-5)의 각각에서 감도 설정값에 보정계수 K를 곱하여 감도 적용값을 산출한다(S5). 촬상 장치(1-1∼1-5)는 감도 적용값에 따라 전자 증배율을 제어해서 영상을 촬상한다(S6).

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 복수의 촬상 장치들 사이의 감도차가 적은 영상을 출력할 수 있다.

(실시예 2)

상기 실시예 1과 같이 해서 촬상장치를 납품한 후, 사용해 감에 따라 EM-CCD의 경년 열화에 의해 전자 증배 특성이 변화하게 된다. 또, 앞에서도 설명한 바와 같이, 입사광량과 전자 증배율에 따라 열화의 진행 상태가 변하기 때문에, 각각의 촬상 장치의 설치 환경이나 사용 상황에 따라 열화의 진행 정도가 불균일하고, 전자 증배 특성도 불균일하게 된다.

실시예 2에서는 경년 열화에 의한 EM-CCD의 전자 증배 특성이 불균일하게 된 각각의 촬상 장치에 대해, 또한 감도 설정값을 보정하는 것에 의해, 출력되는 영상의 감도(밝기)를 일치시킬 수 있는 촬상 시스템, 촬상 장치와 감도 제어 방법이 제공된다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 촬상 장치의 경년열화 전과 후 각각의 전자 증배 특성을 나타내는 그래프이다. 여기서는 촬상 장치(1-2)를 예로 들어 전자 증배 특성의 경년 열화의 상태와 그 보정에 대해 설명한다.

촬상 장치(1-2)의 전자 증배 특성은, 도 8과 같이, 그 사용 상황이나 경과 연수에 따라 열화되고, 동일한 감도 설정값으로 설정하고 있어도(동일한 CMG 전압을 걸고 있어도) 전자 증배 이득이 서서히 내리고, 특성의 곡선으로서는 우측 방향으로 시프트하도록 변화한다.

다른 촬상 장치(1-1, 1-3, 1-4, 1-5)에 대해서도 촬상 장치(1-2)와 동일하게 열화된다. 동일한 초기 전자 증배 특성을 가진 촬상 장치(1-1 내지 1-5)들이 각각이 동일한 사용 상황, 환경, 연수로 운용되고 있으면, 열화 상태도 마찬가지로 되고 각각의 촬상 장치로부터 출력되는 영상의 감도(밝기)의 차이도 거의 없다. 그러나, 통상은 사용 상황, 환경, 연수가 각각 다른 경우가 많기 때문에, 열화 상태도 서로 다르게 되어, 전자 증배 특성의 곡선은 서로 달라지게 된다. 이것은 도 4에 나타낸 상황과 마찬가지로 되며, 재차 각각의 촬상 장치의 전자 증배 특성을 측정하고, 실시예 1의 경우와 마찬가지의 방법을 이용하여 보정함으로써, 재차 각각의 촬상 장치의 감도 설정값에 대한 전자 증배 이득이 대략 일정하게 되며, 감도차가 적은 영상을 출력할 수 있다.

이것에 의해, 본 발명에서는 EM-CCD가 경년 열화되어도, 복수의 촬상 장치간에서 감도차가 적은 영상을 출력할 수 있다.

이상에서 설명한 방법에 의해, 경년 열화가 일어나도 각각의 촬상 장치로부터 출력되는 영상의 감도를 일정하게 유지할 수 있지만, 어느 정도 열화된 촬상 장치에 대해서는 실용상 교환하지 않을 수 없게 된다. 실용상은 전자 증배 이득이 6dB정도 저하하면 교환하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 8에 있어서, 촬상 장치(1-2)의 열화 전의 전자 증배 특성을 2, 열화 후의 전자 증배 특성을 2′로 한다. 예를 들면, 열화 전에는 감도 설정값 590포인트일 때에 피크이며, 이것을 기억해 두고, 열화 후의 전자 증배 이득이 열화 전의 전자 증배 이득에 비해 6dB 내린 시점, 즉 전자 증배 특성 2′가 되면, 알람을 통지하여 교환이 재촉되도록 한다.

즉, 본 실시예 따른 촬상 시스템은 복수의 전자 증배형 촬상 장치와, 상기 복수의 전자 증배형 촬상 장치의 영상 신호로부터 각각의 전자 증배 특성을 정기적으로 측정하고, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하고, 소정의 차분이 있는 경우에 알람 신호를 외부에 통지하는 보정 계수 산출 장치를 포함한다.

이 때, 알람 통지는 음성으로 통지하거나, 촬상 장치의 LED 등을 발광시키도록 하거나, 영상 신호에 알람 정보를 중첩하여 출력/표시시키도록 하거나, 영상 신호에 색을 갖는 프레임을 중첩하는 등의 시각 효과를 추가하도록 하거나, 알람 신호를 별도로 출력하여 시스템에 통지하도록 하는 것이 고려된다.

한편, 본 실시예에 따른 촬상 장치는 입사광을 광전 변환하여 영상 신호를 취득하고, 소정의 배율로 전자 증배하여 출력하는 전자 증배형 촬상 소자와, 상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 감도 설정부와, 상기 감도 설정부의 설정값에 의거하여 상기 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 외부로부터 측정된 전자 증배 특성을 정기적으로 수신하여 비교하고, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하여, 소정의 차분이 있는 경우에 알람 신호를 외부에 통지할 수 있다.

본 실시예의 감도 제어 방법은 전자 증배형 촬상 장치로부터 출력되는 영상 신호로부터 전자 증배 특성을 정기적으로 측정하는 스텝과, 상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 스텝과, 상기 설정된 감도의 값에 의거하여 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 스텝과, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하는 스텝과, 비교 결과의 차이가 소정의 임계값 이상인 경우에, 알람 신호를 통지하는 스텝을 포함한다.

이것에 의해, 본 발명에서는 EM-CCD가 경년 열화되어 허용값을 하회했을 때에 통지하는 기능을 갖기 때문에, 유효하게 보수 서비스를 제공할 수 있다.

또한, 여기서, 계속 열화에 맞추어 감도 설정값을 보정해 가는 것이 아니라, 더 이상 내리면 실용상 문제가 있다고 하는 하한값(여기서는 열화 전에 비해 -6dB로 함)을 마련하여, 더 이상 내려가지 않도록 제어하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 도 8을 이용하여 설명한다. 열화 후의 전자 증배 특성 2′는 열화 전의 전자 증배 특성 2의 피크값에 대해 6dB 내려간 경우를 나타내고 있다. 여기서는 하한값을 열화 전에 비해 -6dB로 하고 있기 때문에, 전자 증배 특성 2′보다 곡선이 우측으로 시프트하지 않도록 촬상 장치 내부에서 CMG 전압을 자동으로 올린다.

이것에 의해, 본 발명에서는 EM-CCD의 경년 열화가 진행해도, 실용상 허용할 수 있는 최저 감도를 유지하여 영상을 계속해서 인식할 수 있다.

또, EM-CCD의 경년 열화의 진행을 늦추기 위해서는 전자 증배율이나 CMG 전압을 필요 이상으로 높게 하지 않는 것이 중요하므로, 통상 상한값을 마련해서 제어된다. 그래서, 본 발명에서는, 예를 들면, 전자 증배 이득이 40.00으로 되도록 CMG 전압에 상한값을 마련한다. 그리고, EM-CCD의 경년 열화에 의해, 전자 증배 이득 40.00을 유지하기 위해 필요한 CMG 전압의 값도 커져 가기 때문에, 경년 열화에 따라 CMG 전압의 상한값도 시프트시킨다.

이것에 의해, 본 발명에서는 EM-CCD의 경년 열화에 수반해서 CMG 전압의 상한값도 시프트하기 때문에, 원하는 전자 증배 이득 또는 전자 증배율을 초과하지 않도록 제어할 수 있고, EM-CCD의 경년 열화의 진행을 늦추어, 제품의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 이상에서 설명한 이들 동작에 대해서는 다른 촬상 장치(1-1, 1-3, 1-4, 1-5)에 대해서도 마찬가지이다.

또, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 보정 계수를 산출해서 감도 설정값을 보정하여 전자 증배율을 변경했지만, 감도는 그 밖에도 각종 요인으로 변화되기 때문에, 온도 제어부(110)를 가열/냉각하기 위해 인가하는 전압을 변경해도 좋으며, 렌즈부(101)의 조리개를 변경하는 것에 의해서도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

온도 제어부(110)에 인가하는 전압을 변경하는 경우에는 감도 설정부(113)에서 설정된 감도 설정값을 보정한 감도 적용값과 온도 검출부(111)에서 검출한 온도값을 대응시켜, 메모리부(112)에 기억시켜 두는 대응표를 참조하여 소정의 전압을 인가하는 바와 같은 제어 신호를 온도 제어부(110)에 출력한다.

또한, 렌즈부(101)의 조리개를 변경하는 경우에는 감도 설정부(113)에서 설정된 감도 설정값을 보정한 감도 적용값과 제어값을 대응시켜 메모리부(112)에 기억시켜 두는 대응표를 참조하여, 감도 설정부(113)에서 설정된 감도 설정값을 보정한 감도 적용값에 따른 제어값을 렌즈 제어부(도시하지 않음)에 출력해서 렌즈부(101)의 조리개를 제어한다.

또한, 여기서, 감도는 온도 등의 기상 조건이나 경년 열화에 따라서도 좌우되기 때문에, 정기적으로 전자 증배 특성을 측정하여 그 때마다 전자 증배 특성을 보정하는 것이 바람직하다. 또는, 날씨나 시간에 따른 보정 계수를 미리 산출해서 기억해 두고, 그 날의 날씨나 시간대에 따라 보정 계수를 변경해서 전자 증배 특성을 보정하는 것이 바람직하다.

상기 실시형태에서는 전자 증배형 촬상 장치를 이용하여 설명했지만, 냉각이나 이득 등을 보정하는 경우에는 통상의 CCD 촬상 소자나 CMOS 촬상 소자를 이용한 촬상 장치에 이용하는 것도 가능하며, 그 구성 및 동작의 수순과 그 내용에 대해서도 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형해서 실시할 수 있다.

요컨대, 본 발명은 상기 각 실시예에 한정되는 것은 아니고, 실시 단계에서는 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 구성요소를 변형해서 구체화할 수 있다. 또한, 상기 각 실시형태에 개시되어 있는 복수의 구성요소의 적절한 조합에 의해 각종 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 각 실시예에 나타나는 전체 구성요소로부터 몇 개의 구성요소를 삭제해도 좋다. 또한, 다른 실시예에 걸치는 구성요소를 적절히 조합해도 좋다.

이상으로 본 발명의 실시예를 설명했지만, 이하와 같이 다른 실시예들을 실시할 수도 있다. 그러나, 이하의 실시예들은 단순한 예시에 불과하며, 이러한 경우에만 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 촬상 시스템은 복수의 전자 증배형 촬상 장치와, 상기 복수의 전자 증배형 촬상 장치의 영상 신호로부터 각각의 전자 증배 특성을 정기적으로 측정하고, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하고, 그 차이가 소정의 임계값을 초과하지 않도록 상기 전자 증배형 촬상 장치를 제어하는 보정 계수 산출 장치를 구비할 수 있다.

또한 본 실시예의 촬상 장치는 입사광을 광전 변환하여 영상 신호를 취득하고, 소정의 배율로 전자 증배하여 출력하는 전자 증배형 촬상 소자와, 상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 감도 설정부와, 상기 감도 설정부의 설정값에 의거하여 상기 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다, 상기 제어부는 외부로부터 측정된 전자 증배 특성을 정기적으로 수신하여 비교하고, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하여, 그 차이가 소정의 임계값을 초과하지 않도록 상기 전자 증배형 촬상 소자를 제어할 수 있다.

한편, 본 실시예의 감도 제어 방법은 전자 증배형 촬상 장치로부터 출력되는 영상 신호로부터 전자 증배 특성을 정기적으로 측정하는 스텝과, 상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 스텝과, 상기 설정된 감도의 값에 의거하여 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 스텝과, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하는 스텝과, 그 차이가 소정의 임계값을 초과하지 않도록 전자 증배형 촬상 장치를 제어하는 스텝을 포함할 수 있다.

1: 촬상 장치 2: 네트워크
3: 관리 센터 4:보정 계수 산출 장치
101: 렌즈부 102: EM-CCD
03: CDS부 104: 앰프부
105: A/D 변환부 106: 영상 신호 처리부
107: 영상 신호 출력부 108: CCD 구동부
109: CPU 110: 온도 제어부
111: 온도 검출부 112: 메모리부
113: 감도 설정 수단 301: 연산부
302: 기록부 401: 측정부
402: 산출부

Claims

복수의 전자 증배형 촬상 장치와,
상기 복수의 전자 증배형 촬상 장치의 영상 신호로부터 각각의 전자 증배 특성을 측정하고, 해당 각각의 전자 증배 특성을 조정하는 보정 계수를 산출하여, 상기 복수의 전자 증배형 촬상 장치의 각각에 설정하는 보정 계수 산출 장치
를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 시스템.
입사광을 광전 변환해서 영상 신호를 취득하고, 소정의 배율로 전자 증배하여 출력하는 전자 증배형 촬상 소자와,
소정의 보정 계수를 기억하는 메모리부와,
상기 영상 신호의 소정의 감도의 값을 설정하는 감도 설정부와,
상기 감도 설정부의 설정값에 상기 메모리부로부터 읽어낸 소정의 보정 계수를 곱하여 산출된 값에 의거하여 상기 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 제어부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
전자 증배형 촬상장치로부터 출력되는 영상 신호로부터 전자 증배 특성을 측정하는 스텝과,
상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 스텝과,
상기 설정값에 측정한 상기 전자 증배 특성에 의거하는 보정 계수를 곱하여 보정하는 스텝과,
상기 보정된 설정값에 의거하여 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 스텝
을 구비하는 것을 특징으로 하는 감도 제어 방법.
복수의 전자 증배형 촬상 장치와,
상기 복수의 전자 증배형 촬상 장치의 영상 신호로부터 각각의 전자 증배 특성을 정기적으로 측정하고,
최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하고, 그 차이가 소정의 임계값 이상인 경우에 알람 신호를 외부에 통지하는 보정 계수 산출 장치를 특징으로 하는 촬상 시스템.
입사광을 광전 변환하여 영상 신호를 취득하고, 소정의 배율로 전자 증배하여 출력하는 전자 증배형 촬상 소자와,
상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 감도 설정부와,
상기 감도 설정부의 설정값에 의거하여 상기 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 제어부
를 구비하고,
상기 제어부는 외부로부터 측정된 전자 증배 특성을 정기적으로 수신하여 비교하고, 최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하여, 그 차이가 소정의 임계값 이상인 경우에 알람 신호를 외부에 통지하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
전자 증배형 촬상 장치로부터 출력되는 영상 신호로부터 전자 증배 특성을 정기적으로 측정하는 스텝과,
상기 영상 신호의 감도의 값을 설정하는 스텝과,
상기 설정된 감도의 값에 의거하여 전자 증배형 촬상 소자를 제어하는 스텝과,
최초의 측정 결과와 가장 최근의 측정 결과를 비교하는 스텝과,
그 차이가 소정의 임계값 이상인 경우에, 알람 신호를 통지하는 스텝
을 구비하는 것을 특징으로 하는 감도 제어 방법.