JP5162001B2 - 撮像装置、撮像方法 - Google Patents
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Description
また、記憶部に記憶されている前記撮像素子に係るデータの一部を出力するデータ出力部を備える。
また、前記出力された撮像素子に係るデータの一部を受信し、この受信した撮像素子に係るデータの一部を用いて、データの補完処理を行なう補完処理部を備える。
また、前記補完処理されたデータを用いて、前記出力された撮像映像信号の映像処理を行ない、映像信号を出力する映像処理部を備える。
この実施の形態においては、撮像装置の一例としてヘッド分離型の内視鏡装置を用い、構成を説明する。
撮像部(イメージセンサ)にCCDセンサ、CMOSセンサ等の固体撮像素子を用いる撮像装置(固体撮像カメラ)において、固体撮像素子のもつ固定パターンノイズにより画質の劣化が生じやすい。
そして、固体撮像素子への入射光量に依存しない固定パターンノイズは、例えば、遮光状態での検出が可能である。しかし、入射光量に依存する固定パターンノイズは検出環境を整える必要がある。
固定パターンノイズには、基本的に、位置及び時間的な変化が無い。このことから、例えば、理想的な固定撮像素子の出力が既知である被写体を撮像し、実際の固定撮像素子の出力を時間方向に平均し、ランダム的なノイズを除去することで得られた出力との差分を取ることで入射光量に依存する固定パターンノイズの検出が可能である。
また、例えば、ヘッド分離型カメラにおいては、固定パターンノイズデータはカメラヘッド20固有の情報であるため、カメラヘッド20内の不揮発性の記憶媒体に記憶することが望ましい。
図1は、実施形態に係わる撮像装置の構成の一例を示す図である。
符号1は撮像装置、符号10aはレンズ、符号10はスコープ、符号20はカメラヘッド、符号21はイメージセンサ(撮像部)、符号22は記憶部(フラッシュメモリ)、符号30はCCU、符号31は信号処理部、符号32は記憶部(SDRAM)、符号33はCPU、符号40はライトソース(光源)、符号50はカメラケーブル、符号60は光ファイバ、符号70は信号ケーブル、符号80は映像表示装置(LCD)である。
また、カメラヘッド20には、イメージセンサ21(撮像部)の各撮像素子に係る固定パターンノイズのデータが記憶された記憶部(フラッシュメモリ)22が設けられている。
換言すると、この実施の形態においては、例えば、記憶部(フラッシュメモリ)22に記憶されている前記撮像素子に係るデータ(イメージセンサ21の各撮像素子に係る固定パターンノイズのデータ)の一部がCCU30に出力される。
また、CCU30は、カメラヘッド20から出力された上記撮像素子に係るデータの一部を受信し、この受信した撮像素子に係るデータの一部を用いて、データの補完処理を行なう(後述)。これらの処理は、CPU33に制御され、例えば、記憶部(SDRAM)に記憶される。
また、この撮像装置1は、上記撮像を行なう範囲を露光するライトソース40(光源)および、このライトソース40から出力された光をスコープ10の先端部へ導入する光ファイバ60を備えている。
例えば、単板式のイメージセンサでは、イメージセンサ(CMOSセンサ)の各画素上に色フィルタを備え、例えば、イメージセンサ(CMOSセンサ)から出力される電気信号を所定の回路にて、R、G、B信号に色分解する。単板式のイメージセンサは、プリズム(図示せず)とイメージセンサ(CMOSセンサ)センサを貼り合わせる必要がないため、安価に制作することが可能である。
色フィルタの配列には、種々の方式があり、ここでは、それらの一例を説明する。
図2(a)は色差線順次配列の色フィルタの例である。
色差線順次配列では、補色と呼ばれるM(R+B)、Y(G+B)、C(R+G)とGの色フィルタを図2(a)に示す配列で配置する。色差線順次配列では、補色M、Y、Cを用いることにより、例えば、一つの画素で二つの原色(R+B、G+B、R+G)を得るように構成している。
図2(b)は、ベイヤー配列の色フィルタの例である。
このベイヤー配列では、原色(R、G、B)の色フィルタを配列しているが、Gの色フィルタがRやBの色フィルタの2倍となるように配列される。これは人の目が、緑光に対して感度が高いことがその理由である。これによって、撮影した映像の解像度を高くすることが可能になる。
図3は、実施形態に係わる撮像装置における撮像素子に係るデータの一例を示す図である。
この実施の形態においては、例えば、温度や明るさ等の外部環境によってレベル(強度)が変化しない素地ノイズを補正する。
このため、例えば、予め、イメージセンサ21が備えるCMOSセンサの素地ノイズを画素毎に測定しておき、図3に示すように、この素地ノイズを打ち消す補正データを画素に対応させ、例えば、フラッシュメモリ22に記憶しておく。そして、イメージセンサ21から出力される撮像映像信号に、このフラッシュメモリ22に記憶された補正データを加算する。これによって、映像信号を補正する。
ここでは、予め検出された、イメージセンサ21の全画素の固定パターンノイズデータを示している。
CCU30に送信されるイメージセンサ21全画素の固定パターンノイズデータは、例えば、フラッシュメモリ22に記憶されている。図4に示すように、「D」を付した画素は、固定パターンノイズデータが予め検出されている。
図5(a)は、カメラヘッド20からCCU30に間引き送信される固定パターンノイズデータの送信例1である。
ここでは、初めに、1ライン(1行)置きに間引き処理が行なわれた、全体の1/2の量の間引きデータが送信される。
この実施の形態においては、まず、カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、全体の1/2の量のデータをCCU30に送信する。
CCU30は、上記間引きデータを受信し、SDRAM32に記憶する。また、CCU30は、CPU33に制御され、上記間引きデータを受信しながら、この間引きデータを用いて補完処理を行い、映像信号の映像処理に必要な、イメージセンサ21の固定パターンノイズデータの補完データを作成する。
この補完処理は、例えば、次のように行なう。
すなわち、図5(b)に示すように、上記間引きデータの1ライン(行)目と3ライン(行)目から補完データ行55aを作成する。
同様に、上記間引きデータの3ライン(行)目と5ライン(行)目から補完データ行55bを作成する。また、同様に、上記間引きデータの5ライン(行)目と7ライン(行)目から補完データ行55cを作成する。また、同様に、上記間引きデータの7ライン(行)目と9ライン(行)目から補完データ行55dを作成し、イメージセンサ21の固定パターンノイズデータの補完データを作成する。
そして、このイメージセンサ21の全画素の固定パターンノイズデータ(補完版)を用い、映像信号の映像処理を行ない、映像を出力する。
図6は、実施形態に係わる撮像装置において、間引き送信される固定パターンノイズデータおよびノイズデータの補間の他の例を示す図である。
ここでは、初めに、1画素(1ライン(1列))置きに間引き処理が行なわれた、全体の1/2の量の間引きデータが送信される。
この実施の形態においても、まず、カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、全体の1/2の量のデータをCCU30に送信する。
CCU30は、上記間引きデータを受信し、SDRAM32に記憶する。また、CCU30は、CPU33に制御され、上記間引きデータを受信しながら、この間引きデータを用いて補完処理を行い、映像信号の映像処理に必要な、イメージセンサ21の固定パターンノイズデータの補完データを作成する。
この補完処理は、例えば、次のように行なう。
すなわち、図6(b)に示すように、上記間引きデータの1ライン(列)目と3ライン(列)目から補完データ列65aを作成する。同様に、上記間引きデータの3ライン(列)目と5ライン(列)目から補完データ列65bを作成する。また、同様に、上記間引きデータの5ライン(列)目と7ライン(列)目から補完データ列65cを作成する。また、同様に、上記間引きデータの7ライン(列)目と9ライン(列)目から補完データ列65dを作成し、イメージセンサ21の固定パターンノイズデータの補完データを作成する。また、同様に、上記間引きデータの9ライン(列)目と11ライン(列)目から補完データ列65fを作成し、イメージセンサ21の固定パターンノイズデータの補完データを作成する。
そして、このイメージセンサ21の全画素の固定パターンノイズデータ(補完版)を用い、映像信号の映像処理を行ない、映像を出力する。
図7は、実施形態に係わる撮像装置において、間引き送信される固定パターンノイズデータの他の例を示す図である。
ここでは、初めに、図7に示すように、チェッカー状の1画素置きに間引き処理が行なわれた、全体の1/2の量の間引きデータが送信される。
この実施の形態においては、まず、カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、チェッカー状の1画素置きに間引き処理が行なわれた、全体の1/2の量のデータをCCU30に送信する。
図8(a)は、初めに、カメラヘッド20からCCU30に間引き送信される固定パターンノイズデータの送信例である。
ここでは、まず、1/4ラインの量に間引き処理が行なわれた間引きデータが送信される。「1」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「1」を付した、全体の1/4の量のデータをCCU30に送信する。
ここでも、次の1/4ラインの間引きデータが送信される。「2」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「2」を付した、全体の1/4の量のデータをCCU30に送信する。
ここでも、次の1/4ラインの間引きデータが送信される。「3」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「3」を付した、全体の1/4の量のデータをCCU30に送信する。
ここでも、次の1/4ラインの間引きデータが送信される。「4」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「4」を付した、残り1/4の量のデータをCCU30に送信する。これにより、全画素の固定パターンノイズデータが送信される。
図9(a)は、初めに、カメラヘッド20からCCU30に間引き送信される固定パターンノイズデータの送信例である。
ここでは、まず、1/4ライン(列)の量に間引き処理が行なわれた間引きデータが送信される。「1」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「1」を付した、全体の1/4の量のデータをCCU30に送信する。
ここでも、次の1/4ライン(列)の間引きデータが送信される。「2」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「2」を付した、全体の1/4の量のデータをCCU30に送信する。
ここでも、次の1/4ライン(列)の間引きデータが送信される。「3」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「3」を付した、全体の1/4の量のデータをCCU30に送信する。
ここでも、次の1/4ライン(列)の間引きデータが送信される。「4」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「4」を付した、残り1/4の量のデータをCCU30に送信する。これにより、全画素の固定パターンノイズデータが送信される。
図10(a)は、初めに、カメラヘッド20からCCU30に間引き送信される固定パターンノイズデータの送信例である。
ここでは、まず、図10(a)に示すように、間引き処理が行なわれた間引きデータが送信される。「1」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「1」を付した部分のデータをCCU30に送信する。
ここでも、図10(b)に示す間引きデータが送信される。「2」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「2」を付した部分のデータをCCU30に送信する。
ここでも、図10(c)に示す間引きデータが送信される。「3」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「3」を付した部分のデータをCCU30に送信する。
ここでも、図10(d)に示す間引きデータが送信される。「4」を付した部分が、ここで送信される間引きデータである。
カメラヘッド20は、間引きデータとして、フラッシュメモリ22に記憶された、全固定パターンノイズデータの一部、すなわち、「4」を付した部分のデータをCCU30に送信する。これにより、全画素の固定パターンノイズデータが送信される。
符号S100は、ここでの開始ステップである。続いて、ステップS101に進む。
ステップS101は、撮像装置1の電源をONにするステップである。続いて、ステップS102に進む。
ステップS102は、例えば、上記撮像装置1の電源ONに応じて撮像を開始するステップである。続いて、ステップS103に進む。
ステップS103は、カメラヘッド20からCCU3に、撮像映像信号を出力するステップである。続いて、ステップS104に進む。
ステップS104は、CCU30は、イメージセンサ21(撮像素子)のノイズデータを用いずに、撮像映像信号を映像処理し、映像表示部80に出力するステップである。続いて、ステップS105に進む。
ステップS106は、フラッシュメモリ22に記憶されているイメージセンサ21(撮像素子)のノイズデータの一部(例えば、間引きデータ)を、カメラヘッド20からCCU30に出力するステップである。続いて、ステップS107に進む。
ステップS111は、データが補完された補完ノイズデータを用いて撮像映像信号を映像処理し、映像表示部80に出力するステップである。続いて、ステップS112に進む。
ステップS113は、残りのイメージセンサ21のノイズデータをCCU30が順次受信するステップである。続いて、ステップS114に進む。
ステップS114は、SDRAM32に記憶された補完ノイズデータの補完部分を残りのノイズデータに書き換え、間引きや補完のないノイズデータをSDRAM32に記憶するステップである。続いて、ステップS115に進む。
なお、上記説明においては、撮像装置1の電源投入(ON)に応じて、イメージセンサ21(撮像素子)のノイズデータを用いずに、撮像映像信号を映像処理し、映像表示部80に出力する例を説明したが、例えば、イメージセンサ21(撮像素子)のノイズデータを反映させたい場合は、この処理を行なわないようにすることも可能である。
また、映像処理部(CCU30)は、上記補完部分が置き換えられた撮像素子に係る固定パターンデータ等を用い、出力された撮像映像信号の映像処理を行なう。
上記のように構成することによって、この発明の実施の形態においては、撮像素子のノイズデータが反映された映像を出力するために要する時間が低減された撮像装置を提供することが可能になる。
例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
Claims (9)
- 撮像素子を用いて撮像された映像に係る撮像映像信号を出力する撮像映像信号出力部と,
記憶部に記憶されている前記撮像素子の固定パターンノイズに係るデータの一部を出力するデータ出力部と,
前記出力された固定パターンノイズに係るデータの一部を受信し,このデータの一部を用いて,データの補完処理を行なう補完処理部と,
前記補完処理されたデータを用いて,前記出力された撮像映像信号の映像処理を行ない,映像信号を出力する映像処理部と,
前記データの前記一部以外の,前記記憶部に記憶されている前記データを受信し,前記データの前記一部以外のデータを用いて,前記補完処理された前記撮像素子に係るデータの補完部分を置き換える置き換え部と,
を備える撮像装置。 - 前記映像処理部は,前記補完部分が置き換えられた前記固定パターンノイズに係るデータを用い,前記出力された撮像映像信号の映像処理を行なう
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記映像処理部から出力された映像を表示出力する映像表示部
をさらに備える請求項1に記載の撮像装置。 - 前記固定パターンノイズに係るデータは,複数の撮像素子に係るデータを含む
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記固定パターンノイズに係るデータの一部は,サンプリング処理によって出力される
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記サンプリング処理は,前記撮像素子の1ライン毎に行なう
請求項5に記載の撮像装置。 - 前記サンプリング処理は,前記撮像素子の1素子毎に行なう
請求項5に記載の撮像装置。 - 前記サンプリング処理は,前記撮像素子の1素子毎のチェッカー状に行なう
請求項5に記載の撮像装置。 - 前記サンプリング処理は,複数回行なう
請求項5に記載の撮像装置。
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