JPH11284880A

JPH11284880A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH11284880A
Application number: JP10086350A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Hattori; 雄一郎服部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JP3897445B2

Abstract

(57)【要約】【課題】入力信号のＳ／Ｎ比が低い場合にも、γ補正
して、低輝度部分における雑音成分の不所望なレベル増
大を抑制し、且つ諧調再現性に優れた撮像装置の提供。【解決手段】輪郭補正信号を生成する輪郭補正信号生
成回路９と、該輪郭補正信号生成回路９から得られる輪
郭補正信号を可変比でもって二系統に分配する分配手段
と、該分配手段の分配比を設定する分配比設定手段と、
ＣＲＴの電圧・発光特性を補償するためのガンマ補正回
路２０、２１、２２と該ガンマ補正回路の入力信号と上
記分配手段より得られる第１の輪郭補正信号とを加算す
る第１の加算器１６、１７、１８と、該ガンマ補正回路
２０、２１、２２によりガンマ補正された後の信号と上
記分配手段より得られる第２の輪郭補正信号とを加算す
る第２の加算器２４とを含んで構成され、ガンマ補正が
施された輝度信号を出力することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガンマ（γ）補正
回路及び輪郭補正回路を備える撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像装置における信号処理回路
は、図９に示すような構成となっていた。以下図９に基
ずいて従来例を説明する。

【０００３】被写体からの入射光は、結像光学系９０１
により撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device
）９０２上に結像され、ＣＣＤ９０２にて電気信号に
変換される。ＣＣＤ９０２上には、カラー撮像のための
色フィルタアレイが貼り付けてある。

【０００４】変換された電気信号は、不図示のタイミン
グ発生器から与えられる読み出しパルスに同期してＣＣ
Ｄ９０２の出力端子から出力され、雑音低減回路９０３
及び増幅器９０４により処理された後、ＡＤ変換器９０
５にてディジタル信号に変換される。ディジタルに変換
されたＣＣＤ信号は遅延回路９０６、９０７に供給さ
れ、水平走査期間及びその二倍の時間の遅延信号がそれ
ぞれ出力される。

【０００５】遅延回路９０６、９０７により同時化され
た３走査線分の信号０Ｈ、１Ｈ、２Ｈは色分離回路９０
８及び輪郭補正信号生成回路９０９に供給され、原色信
号及び輪郭補正信号が生成される。また一方で、３走査
線分の信号０Ｈ、１Ｈ、２Ｈは色分離回路９０８にて、
原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂに分離され、ローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）９１１、９１２、９１３により帯域を制限された
後、ホワイトバランス回路９１４において、被写体の色
温度に応じてＲＧＢのバランスが調整される。

【０００６】輪郭補正信号生成回路９０９より得られる
輪郭補正信号は、利得調整回路９１０により必要とされ
る輪郭補正量に応じてレベル調整された後、加算器
（＋）９１５、９１６、９１７においてＲ、Ｇ、Ｂ各原
色信号に加算され、γ補正回路９１８、９１９、９２０
にてγ補正が施される。γ補正回路９１８、９１９、９
２０は、ＣＲＴにおける電圧・発光特性を補償すること
が目的であり、図４に示すような、入力信号レベルが小
なる場合（輝度が低い場合）の利得が高く、輝度が高く
なるに従い利得が低下するような入出力特性を備える。
斯かるγ特性の下にγ補正されたＲ、Ｇ、Ｂ各原色信号
はマトリックス回路９２１に供給され、マトリックス演
算により輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述の従
来例では、以下に述べるような欠点があった。

【０００８】従来の信号処理回路において、図４に示す
ようなγ特性の下にγ補正が施される場合、入力信号レ
ベルが小なるときは高い利得をもって出力信号が得られ
ることになり、従って、入力信号のＳ／Ｎ比が低いもの
である場合には、γ補正の結果、信号レベルの小なる部
分、即ち画像の低輝度部分において雑音成分が著しく増
幅されるという問題がある。

【０００９】一方で、低輝度部分の利得が低くなるよう
にγ特性を変更すると、雑音成分の増大は抑制されるも
のの、ＣＲＴに表示した場合に、黒つぶれなどが生じ
て、諧調再現性の劣化を招くことになる。

【００１０】叙上の点に鑑み本発明は、γ補正を施すに
あたり、入力信号のＳ／Ｎ比が低いものである場合に
も、低輝度部分における雑音成分の不所望なレベル増大
を効果的に抑制し、且つ諧調再現性に優れた撮像装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記構成を備
えることにより上記課題を解決できるものである。

【００１２】（１）結像光学系を介して結像した被写
体像を画像信号に変換する撮像装置において、輪郭補正
信号を生成する輪郭補正信号生成手段と、該輪郭補正信
号生成手段から得られる輪郭補正信号を可変比でもって
二系統に分配する分配手段と、該分配手段の分配比を設
定する分配比設定手段と、ＣＲＴの電圧・発光特性を補
償するためのガンマ補正手段と、該ガンマ補正手段の入
力信号と上記分配手段より得られる第１の輪郭補正信号
とを加算する第１の加算手段と、該ガンマ補正手段によ
りガンマ補正された後の信号と上記分配手段より得られ
る第２の輪郭補正信号とを加算する第２の加算手段とを
含んで構成され、ガンマ補正が施された輝度信号を出力
することを特徴とする撮像装置。

【００１３】（２）前記輪郭補正信号生成手段は、画
像の高域成分を基に輪郭補正信号を生成することを特徴
とする前項（１）記載の撮像装置。

【００１４】（３）前記第１の加算手段は、Ｒ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の三つの原色信号の各々に
対して輪郭補正信号を加算し、前記ガンマ補正手段は該
原色信号各々にガンマ補正を施すことを特徴とする前項
（１）記載の撮像装置。

【００１５】（４）前記第１の加算手段は、輝度信号
に対して輪郭補正信号を加算することを特徴とする前項
（１）記載の撮像装置。

【００１６】（５）前記第２の加算手段は、ガンマ補
正されたＲＧＢ原色信号からマトリックス変換により得
られた輝度信号に対して輪郭補正信号を加算することを
特徴とする前項（１）記載の撮像装置。

【００１７】（６）前記第２の加算手段は、基準値を
記憶する記憶手段と、該記憶手段に基準値を設定する基
準値設定手段と、基準値とガンマ補正された信号とのレ
ベルを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果
によりガンマ補正された信号と輪郭補正信号との加算を
制御する制御手段とから構成され、ガンマ補正された信
号が基準値より大なる場合には、輪郭補正信号の加算を
行わないよう動作することを特徴とする前項（１）記載
の撮像装置。

【００１８】（７）輪郭補正信号を生成する輪郭補正
信号生成手段と、該輪郭補正信号生成手段から得られる
輪郭補正信号を可変比でもって二系統に分配する分配手
段と、ＣＲＴの電圧・発光特性を補償するためのガンマ
補正手段と、該ガンマ補正手段の入力信号と上記分配手
段より得られる第１の輪郭補正信号とを加算する第１の
加算手段と、該ガンマ補正手段によりガンマ補正された
後の信号と上記分配手段より得られる第２の輪郭補正信
号とを加算する第２の加算手段と、被写体の明るさに応
じて上記分配手段における分配比を変化させる制御手段
とを含んで構成され、ガンマ補正が施された輝度信号を
出力することを特徴とする撮像装置。

【００１９】（８）前記制御手段において、被写体の
明るさが暗くなるに応じて、前記第１の輪郭補正信号に
対する分配比が小となるように制御せしめることを特徴
とする前項（７）記載の撮像装置。

【００２０】（９）前記第２の加算手段は、基準値を
記憶する記憶手段と、該記憶手段に基準値を設定する基
準値設定手段と、基準値とガンマ補正された信号とのレ
ベルを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果
によりガンマ補正された信号と輪郭補正信号との加算を
制御する制御手段とから構成され、ガンマ補正された信
号が基準値より大なる場合には、輪郭補正信号の加算を
行わないよう動作することを特徴とする前項（７）記載
の撮像装置。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００２２】（第１の実施例）図１は、撮像装置の例と
してのビデオカメラにおける本発明に係る第１の実施例
の要部構成を示すブロック図である。

【００２３】同図において、１は被写体像を撮像素子上
に結像させる結像光学系、２は受光面上に入射する光学
像を電気信号に変換する撮像素子としてのＣＣＤ、３は
ＣＣＤ２の出力信号の雑音を低減する雑音低減回路、４
はＣＣＤ２の信号を適正なレベルに増幅する増幅器、５
はＣＣＤ２の信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器、６及び７はＡ／Ｄ変換されたＣＣＤ信号を１水平
走査期間遅延させる遅延回路、８は遅延回路６、７で同
時化された３走査線分の信号から、ＲＧＢ原色信号を生
成する色分離回路、９は遅延回路で同時化された３走査
線分の信号から、輪郭補正信号を生成する輪郭補正信号
生成回路、１０は輪郭補正信号の利得を調整する利得調
整回路、１１、１２、１３は原色信号の帯域を制限する
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１４はホワイトバランス
を調整するホワイトバランス回路、１５は輪郭補正信号
の内、γ補正前の原色信号に加算される量を制御するた
めの利得調整回路、１６、１７、１８は各原色信号に輪
郭補正信号を加算する加算器、１９はγ補正後の輝度信
号に加算される輪郭補正信号を生成するための減算器、
２０、２１、２２はγ補正回路、２３はγ補正された原
色信号を、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換
するマトリックス回路、２４は輝度信号に輪郭補正信号
を加算するための加算器である。

【００２４】次に、上記構成における本発明に係る実施
例の動作について説明する。

【００２５】被写体からの入射光は、結像光学系１によ
り撮像素子であるＣＣＤ２上に結像され、ＣＣＤ２にて
電気信号に変換される。ＣＣＤ２上にはカラー撮像のた
めの色フィルタアレイが貼り付けてある。

【００２６】変換された電気信号は、タイミング発生器
（不図示）から与えられる読み出しパルスに同期してＣ
ＣＤ２の出力端子から出力され、雑音低減回路３及び増
幅器４により処理された後、Ａ／Ｄ変換器５にてディジ
タル信号に変換される。ディジタルに変換されたＣＣＤ
信号は遅延回路６、７に供給され、水平走査期間及びそ
の２倍の時間の遅延信号が夫々出力される。

【００２７】遅延回路６、７により同時化された３走査
線分の信号０Ｈ、１Ｈ、２Ｈは色分離回路８及び輪郭補
正信号生成回路９に供給され、原色信号及び輪郭補正信
号が生成される。

【００２８】図２は、本実施形態における輪郭補正信号
生成回路９の構成を示すブロック図である。同図に示す
ように、輪郭補正信号生成回路９は、垂直バンドパスフ
ィルタ２０１、水平バンドパスフィルタ２０２、加算器
２０３、ベースクリップ回路２０４で構成される。即
ち、輪郭補正信号は画像信号の水平方向及び垂直方向の
高域成分から形成されるものである。

【００２９】図１に示す遅延回路６、７及びＡ／Ｄ変換
器５より供給される０Ｈ、１Ｈ、２Ｈの各信号は垂直バ
ンドパスフィルタ２０１に入力され、垂直方向の輪郭補
正信号ＡＰＣｖが抽出される。同様に１Ｈ信号が水平バ
ンドパスフィルタ２０２に入力され、水平方向の輪郭補
正信号ＡＰＣｈが抽出される。

【００３０】その後、水平、垂直各方向の輪郭補正信号
は加算器２０３により加算された後、ベースクリップ回
路２０４において、雑音抑圧のための非線型処理を受け
輪郭補正信号ＡＰＣとして出力される。ベースクリップ
回路２０４の入出力特性は、図３に示されるようなもの
であり、輪郭補正信号の内、振幅の小さい成分は雑音と
見做してスライスするものである。

【００３１】また一方で、３走査線分の信号０Ｈ、１
Ｈ、２Ｈは色分離回路８にて、タイミング発生器（不図
示）からのタイミング信号に応じて原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂ
に分離され、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１、１２、
１３により帯域を制限された後、ホワイトバランス回路
１４において、被写体の色温度に応じてＲＧＢのバラン
スが調整される。

【００３２】輪郭補正信号生成回路９より得られる輪郭
補正信号ＡＰＣは、利得調整回路１０により必要とされ
る輪郭補正量に応じてレベル調整された後、利得調整回
路１５にて係数ｋ（≦１）を乗ぜられ、ガンマ補正前の
原色信号に付加されるべき輪郭補正信号ＡＰＣａが取り
出される。

【００３３】次に、利得調整回路１５より供給される輪
郭補正信号は、加算器１６、１７、１８においてＲ、
Ｇ、Ｂ各原色信号に加算された後、γ補正回路２０、２
１、２２に供給され、γ補正を施される。γ補正回路２
０、２１、２２は、ＣＲＴにおける電圧・発光特性を補
償することが目的であり、図４に示すような、入力信号
レベルが小なる場合（輝度が低い場合）の利得が高く、
輝度が高くなるに従い利得が低下するような入出力特性
を備える。斯かるγ特性の下にγ補正されたＲ、Ｇ、Ｂ
各原色信号はマトリックス回路２３に供給され、マトリ
ックス演算により輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ
に変換される。

【００３４】一方、減算器１９において利得調整回路１
５から供給されるＡＰＣａとの差分を取ることで（１−
ｋ）倍された輪郭補正信号ＡＰＣｂは、加算器２４に供
給され、この加算器２４において輝度信号に加算され
る。

【００３５】輪郭補正信号ＡＰＣａは、加算器１６、１
７、１８においてＲ、Ｇ、Ｂ各原色信号に加算された
後、γ補正回路２０、２１、２２においてγ補正される
ことにより、低輝度部分の輪郭が、より強調されること
になる。即ち、主として映像信号の高域、つまり輪郭補
正信号中に混在するものとなる雑音成分のレベルが低輝
度部分において、より増大せしめられることとなる。

【００３６】一方、輪郭補正信号ＡＰＣｂは加算器２４
において、γ補正された後の輝度信号に加算される。即
ち、輪郭補正信号に混入される雑音成分については、γ
補正の結果生ずる不所望なレベル増大を伴わないものと
される。然しながら、輝度信号のレベルに関わらず同じ
量だけ付加された輪郭信号は、ＣＲＴ上に表示された状
態では、ＣＲＴの電圧・発光特性により低輝度部分の振
幅が低下し、画像の白浮き感などの悪影響を及ぼす。

【００３７】そこで、利得調整回路１５における係数ｋ
を、入力画像のＳ／Ｎ比の状態や、ＣＲＴに表示した状
態での画質に応じて最適な値を選ぶことにより、雑音成
分の不所望なレベル増大を抑制しつつ、適正な輪郭補正
が施された画像出力を得ることが可能となる。

【００３８】（第２の実施例）図５は、γ補正前後への
輪郭補正信号の分配比を、被写体の明るさに応じて動的
に制御する実施形態について示したブロック図である。

【００３９】同図において、マトリックス回路５２３か
ら導出される輝度信号は、輪郭補正信号加算のために加
算器５２４に供給されると共に、平均輝度検出回路５２
５に供給される。平均輝度検出回路５２５では、画面全
体の輝度信号の平均値をとり、この平均値をマイクロコ
ンピュータ５２６に供給する。マイクロコンピュータ５
２６では、得られた平均輝度値から被写体の明るさを検
出して、明るさに応じて増幅器５０４の利得を制御す
る。

【００４０】その一方で、マイクロコンピュータ５２６
は利得調整回路５１５の乗算係数ｋを増幅器５０４に与
える利得に応じて制御する。図６は、増幅器５０４の利
得と利得調整回路５１５の係数ｋとの関係を示した図で
ある。

【００４１】増幅器の利得制御により露出を制御する場
合、得られる画像のＳ／Ｎ比は、ほぼ増幅器の利得に正
比例する。つまり、被写体が暗くなるに従い、画像に混
入する雑音成分はそれに比例して増大する。それに対し
て、被写体の状況に応じて、図６に示すように動的に係
数ｋを制御することにより、被写体が十分に明るく雑音
成分が少ないと推測される状況においては、係数ｋの値
を、画質を優先した設定ｋ１とし、被写体が暗く雑音成
分が多い場合には、雑音成分の増大を抑制するような設
定ｋ２とすることが可能になる。即ち、画像信号のＳ／
Ｎ比の状態に応じて、最適な輪郭補正を施すことが可能
になる。

【００４２】（第３の実施例）図７は、γ補正後の輝度
信号のレベルが大なる場合に、輪郭補正信号の加算を行
わない例の構成について示すブロック図である。全体の
構成は図１に示す通りであり、この図７は図１における
加算器２４の構成を示したブロック図である。

【００４３】マトリックス回路から供給される輝度信号
Ｙ₀ は比較器７０２において、予めレジスタ７０１に記
憶されている値Ｔｈとの比較がとられ、その結果により
セレクタ７０３が制御される。セレクタ７０３にはＡ入
力側に輪郭補正信号ＡＰＣｂが、Ｂ入力側に定数“０”
が与えられており、比較器７０２においてＹ₀ ≦Ｔｈな
る場合にはＡが、Ｙ₀ ＞Ｔｈなる場合にはＢが、出力端
子に導出されるものとする。セレクタ７０３の出力端子
は加算器７０４に接続されており、セレクタ７０３によ
り選択された信号が輝度信号Ｙ₀ に加算されて輝度信号
Ｙとして出力される。

【００４４】通常、輝度信号はγ補正回路においてγ補
正と共にニー圧縮が施される。ニー圧縮は、自然界の広
大なダイナミックレンジを、限られた画像信号のダイナ
ミックレンジ内に納めるために、図８に示されるような
入出力特性により、画像信号の高輝度部分（ニー領域）
の利得を下げてレベルを圧縮するものである。斯かる特
性により補正を受けた輝度信号に対して輪郭補正信号を
加算する場合に、輝度信号のレベルがＴｈを超える領
域、即ち、ニー圧縮された高輝度部分に対しては、輪郭
補正量を“０”とすることにより、輪郭過補正されるこ
となく自然な画像が得られる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、輪郭補正信号をガンマ補正の前後に分
配して加算することにより、主として映像信号の高域、
つまり輪郭補正信号中に混在するものとなる雑音成分の
レベルが、ガンマ補正により低輝度部分において不所望
に増大せしめられることなく、適正な輪郭補正が施され
た画像出力を得ることが可能となる。

【００４６】また、本出願に係る第２の発明によれば、
被写体の明るさに応じて動的に輪郭補正信号の分配比を
制御することにより、画像信号のＳ／Ｎ比の状態に応じ
て、最適な輪郭補正を施すことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置の例としてのビデオカ
メラにおける第１の実施例の構成を示すブロック図

【図２】輪郭補正信号生成回路の動作説明図

【図３】ベースクリップ回路の入出力特性曲線図

【図４】ガンマ補正回路の入出力特性曲線図

【図５】本発明に係る撮像装置の例としてのビデオカ
メラにおける第２の実施例の構成を示すブロック図

【図６】被写体の明るさに対する利得調整回路の係数
制御を説明する図

【図７】本発明に係る第３の実施例の構成を示すブロ
ック図

【図８】ニー圧縮についての説明図

【図９】従来のビデオカメラにおける輪郭補正及びガ
ンマ補正の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１結像光学系２ＣＣＤ３雑音低減回路４増幅器５Ａ／Ｄ変換器６、７遅延回路８色分離回路９輪郭補正信号生成回路１０利得調整回路１１、１２、１３ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４ホワイトバランス回路１５利得調整回路１６、１７、１８加算器１９減算器２０、２１、２２ γ補正回路２３マトリックス回路２４加算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結像光学系を介して結像した被写体像を
画像信号に変換する撮像装置において、輪郭補正信号を
生成する輪郭補正信号生成手段と、該輪郭補正信号生成
手段から得られる輪郭補正信号を可変比でもって二系統
に分配する分配手段と、該分配手段の分配比を設定する
分配比設定手段と、ＣＲＴの電圧・発光特性を補償する
ためのガンマ補正手段と、該ガンマ補正手段の入力信号
と上記分配手段より得られる第１の輪郭補正信号とを加
算する第１の加算手段と、該ガンマ補正手段によりガン
マ補正された後の信号と上記分配手段より得られる第２
の輪郭補正信号とを加算する第２の加算手段とを含んで
構成され、ガンマ補正が施された輝度信号を出力するこ
とを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記輪郭補正信号生成手段は、画像の高
域成分を基に輪郭補正信号を生成することを特徴とする
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】前記第１の加算手段は、Ｒ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）の三つの原色信号の各々に対して輪郭
補正信号を加算し、前記ガンマ補正手段は該原色信号各
々にガンマ補正を施すことを特徴とする請求項１記載の
撮像装置。
【請求項４】前記第１の加算手段は、輝度信号に対し
て輪郭補正信号を加算することを特徴とする請求項１記
載の撮像装置。
【請求項５】前記第２の加算手段は、ガンマ補正され
たＲＧＢ原色信号からマトリックス変換により得られた
輝度信号に対して輪郭補正信号を加算することを特徴と
する請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】前記第２の加算手段は、基準値を記憶す
る記憶手段と、該記憶手段に基準値を設定する基準値設
定手段と、基準値とガンマ補正された信号とのレベルを
比較する比較手段と、該比較手段による比較結果により
ガンマ補正された信号と輪郭補正信号との加算を制御す
る制御手段とから構成され、ガンマ補正された信号が基
準値より大なる場合には、輪郭補正信号の加算を行わな
いよう動作することを特徴とする請求項１記載の撮像装
置。
【請求項７】輪郭補正信号を生成する輪郭補正信号生
成手段と、該輪郭補正信号生成手段から得られる輪郭補
正信号を可変比でもって二系統に分配する分配手段と、
ＣＲＴの電圧・発光特性を補償するためのガンマ補正手
段と、該ガンマ補正手段の入力信号と上記分配手段より
得られる第１の輪郭補正信号とを加算する第１の加算手
段と、該ガンマ補正手段によりガンマ補正された後の信
号と上記分配手段より得られる第２の輪郭補正信号とを
加算する第２の加算手段と、被写体の明るさに応じて上
記分配手段における分配比を変化させる制御手段とを含
んで構成され、ガンマ補正が施された輝度信号を出力す
ることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】前記制御手段において、被写体の明るさ
が暗くなるに応じて、前記第１の輪郭補正信号に対する
分配比が小となるように制御せしめることを特徴とする
請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】前記第２の加算手段は、基準値を記憶す
る記憶手段と、該記憶手段に基準値を設定する基準値設
定手段と、基準値とガンマ補正された信号とのレベルを
比較する比較手段と、該比較手段による比較結果により
ガンマ補正された信号と輪郭補正信号との加算を制御す
る制御手段とから構成され、ガンマ補正された信号が基
準値より大なる場合には、輪郭補正信号の加算を行わな
いよう動作することを特徴とする請求項７記載の撮像装
置。