JP2568515B2 - Imaging device - Google Patents

Imaging device

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JP2568515B2
JP2568515B2 JP61205428A JP20542886A JP2568515B2 JP 2568515 B2 JP2568515 B2 JP 2568515B2 JP 61205428 A JP61205428 A JP 61205428A JP 20542886 A JP20542886 A JP 20542886A JP 2568515 B2 JP2568515 B2 JP 2568515B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は信号レベルの自動補正を行うテレビカメラ等
の撮像装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus such as a television camera for automatically correcting a signal level.

従来の技術 従来のテレビカメラ、特にディジタル信号処理を用い
たテレビカメラのレベルの自動調整として、例えば特開
昭58-38075号公報に示されたものがある。
2. Description of the Related Art As an automatic adjustment of the level of a conventional television camera, particularly a television camera using digital signal processing, there is one disclosed in, for example, JP-A-58-38075.

第8図は上述したような従来の撮像装置のブロック図
を示すものである。第8図において、1は入射光量を制
御する絞り、2は光学像を電気信号に変換するイメージ
センサ(撮像素子)(IS)、3は信号レベルを所定のレ
ベルに増幅するプリアンプ(PA)、4はアナログ信号を
ディジタル信号に変換するA/D変換器、5は信号の平均
レベルに対応する値を求める平均レベル検出回路、6は
信号のピークレベルを求めるピークレベル検出回路、7
は平均レベル検出回路5とピークレベル検出回路6から
の出力信号を加算する加算回路、8は絞り1を動作させ
る絞り制御回路、9はディジタル信号をアナログ信号に
変換するD/A変換回路、10は信号レベルを変換するガン
マ補正回路、11は同期信号などを付加する信号処理回路
である。
FIG. 8 shows a block diagram of a conventional imaging apparatus as described above. In FIG. 8, 1 is an aperture for controlling the amount of incident light, 2 is an image sensor (imaging element) (IS) for converting an optical image into an electric signal, 3 is a preamplifier (PA) for amplifying a signal level to a predetermined level, 4 is an A / D converter for converting an analog signal into a digital signal, 5 is an average level detection circuit for obtaining a value corresponding to the average level of the signal, 6 is a peak level detection circuit for obtaining the peak level of the signal, 7
Is an addition circuit for adding the output signals from the average level detection circuit 5 and the peak level detection circuit 6, 8 is an aperture control circuit for operating the aperture 1, 9 is a D / A conversion circuit for converting a digital signal into an analog signal, 10 Is a gamma correction circuit for converting a signal level, and 11 is a signal processing circuit for adding a synchronization signal or the like.

以上の様に構成された従来の撮像装置において、出力
信号のレベルは絞り1により制御される。制御される信
号のレベルは信号の度数分布から平均レベルを算出する
平均レベル検出回路5と、ピークレベルを検出するピー
クレベル検出回路6の合成信号により決定される。この
ような制御は撮像素子の入射光を、撮像素子のダイナミ
ックレンジ内に制限させるためのものであり、入射光量
が増加した場合に絞り1を閉じる制御を行なう。特に撮
像素子がCCDなどの固体撮像素子の場合、ダイナミック
レンジが小さいため、ピークレベルの比率をより大きく
して絞りの制御を行なう。
In the conventional imaging device configured as described above, the level of the output signal is controlled by the aperture 1. The level of the signal to be controlled is determined by the combined signal of the average level detection circuit 5 for calculating the average level from the frequency distribution of the signal and the peak level detection circuit 6 for detecting the peak level. Such control is to limit the incident light of the image sensor to within the dynamic range of the image sensor, and performs control to close the aperture 1 when the amount of incident light increases. In particular, when the imaging device is a solid-state imaging device such as a CCD, the dynamic range is small, so that the ratio of the peak level is increased to control the aperture.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、撮像素子のダイ
ナミックレンジに合せてしぼりが制御された場合、明暗
の差が大きくコントラスト比の大きな被写体を撮像した
時、明るい被写体にしぼりが制御され、暗い部分が撮像
画像において黒く沈み、再現できないという問題点を有
していた。また特開昭60-16072号公報ではAGCループ内
に平均値とピーク値の検出回路を入れ、画像の周囲のレ
ベルが低い場合、AGCループをピーク検出を用いて制御
する構成としている。この方式では画像の中央部に明る
い部分が存在した場合、その他の部分の暗い部分がほと
んど黒く沈み、再現できないという問題を有していた。
However, in the above configuration, when the squeezing is controlled in accordance with the dynamic range of the image sensor, when a subject having a large difference in brightness and contrast and a large contrast ratio is imaged, the subject is focused on a bright subject. Has been controlled, and the dark part has been darkened in the captured image, and cannot be reproduced. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-16072, a circuit for detecting an average value and a peak value is provided in an AGC loop, and when the level around an image is low, the AGC loop is controlled using peak detection. In this method, when a bright portion exists in the center of an image, a dark portion of the other portion is almost black and cannot be reproduced.

本発明はかかる点に鑑み、撮像画像信号の信号レベル
毎の度数分布を計測し、信号全体の度数と一定レベルに
分布する信号の度数の割合を検出し、画像が沈みこむ条
件を判断し、このときに信号処理回路のゲイン又は信号
の変換特性たとえばγ特性などを制御し、再生画像が暗
く沈みこむことのない撮像装置を提供することを目的と
する。
In view of the above, the present invention measures the frequency distribution for each signal level of a captured image signal, detects the ratio of the frequency of the entire signal to the frequency of the signal distributed at a certain level, and determines the conditions under which the image sinks, At this time, an object of the present invention is to provide an imaging device in which a gain of a signal processing circuit or a signal conversion characteristic, for example, a γ characteristic, is controlled so that a reproduced image does not sink in darkly.

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、撮像素子の出力信
号を入力とし前記撮像素子の入射光量を制御して前記撮
像素子の出力信号を所定のレベルに制御する絞り制御回
路と、前記撮像素子からの信号レベルの度数分布を検出
し、全信号レベルの頻度分布と信号レベルの特定な部分
である20%以下または80%以上の度数分布の割合と所定
量との比較結果を出力する分布検出回路と、前記分布検
出回路の出力信号により前記撮像素子の出力信号を処理
する回路のゲインを制御するゲイン制御回路または前記
分布検出回路の出力信号により前記撮像素子の出力信号
を処理する回路の非線形な特性を制御する特性制御回路
の少なくともいずれか一つと、前記撮像素子の出力信号
を処理する回路のゲインを変化させる乗算回路または前
記撮像素子の出力信号を処理する回路の非線形な特性を
変化させる特性変換回路の少なくとも一つとを備え、前
記撮像素子からの信号レベルの特定な部分が増加し黒沈
みが発生する条件において黒沈みを減少させるよう前記
乗算回路または前記特性変換回路を制御する構成となっ
ている。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides an aperture which receives an output signal of an image sensor, controls the amount of incident light on the image sensor, and controls the output signal of the image sensor to a predetermined level. A control circuit detects a frequency distribution of signal levels from the image sensor, and determines a predetermined amount between a frequency distribution of all signal levels and a ratio of a frequency distribution of 20% or less or 80% or more, which is a specific part of the signal level, and a predetermined amount A distribution detection circuit that outputs a comparison result, and a gain control circuit that controls a gain of a circuit that processes an output signal of the imaging element based on an output signal of the distribution detection circuit or an output of the imaging element based on an output signal of the distribution detection circuit At least one of a characteristic control circuit for controlling a non-linear characteristic of a circuit for processing a signal, and a multiplication circuit for changing a gain of a circuit for processing an output signal of the image sensor Or at least one of characteristic conversion circuits for changing non-linear characteristics of a circuit that processes an output signal of the image sensor, under a condition where a specific portion of a signal level from the image sensor increases and black sun phenomenon occurs. The multiplication circuit or the characteristic conversion circuit is controlled so as to reduce black sun.

作用 本発明は前記した構成により、自動絞りにより、入射
光量を所定量に制御し、この状態の信号レベル毎の度数
分布を計測し、信号全体の度数と一定レベルに分布する
信号の度数の割合を検出し、撮像画像が暗く沈みこむ条
件を判断し、この条件を検出した場合に回路のゲイン又
は回路の変換特性を制御し、信号レベルの低い部分を上
げる処理を行なって出力するようにし、撮像画像を黒く
沈みこむことを改善する。
Function The present invention controls the incident light amount to a predetermined amount by the automatic aperture by the above-described configuration, measures the frequency distribution for each signal level in this state, and determines the ratio between the frequency of the entire signal and the frequency of the signal distributed at a certain level. To detect the conditions under which the captured image sinks darkly, and when this condition is detected, controls the gain of the circuit or the conversion characteristics of the circuit, performs a process of increasing a low signal level portion, and outputs the signal. Improve the blackened image.

実施例 第1図aは本発明の第1の実施例における撮像装置の
ブロック図を示すものである。第1図aにおいて、Lは
レンズ、1は光量を調整するしぼり、2は光学像を電気
信号に変換するイメージセンサ、3は所定信号レベルに
増幅するプリアンプ、11は同期信号などを加算するプロ
セス回路であり、以上は第8図に示した従来の撮像装置
と同様である。22はプリアンプからの信号を必要に応じ
て通過させる重み付け回路、23は撮像画像信号レベル毎
の度数分布を計測し、信号全体の度数と一定レベルに分
布する信号の度数の割合を求め撮像画像が暗く沈みこむ
状態を求める分布検出回路、24は信号レベル全体の度数
と一定レベルに分布する信号の度数の割合に応じて回路
のゲインを設定するゲイン制御回路、20は回路のゲイン
を可変する乗算回路、21は非線形処理を行なうガンマ補
正回路、26は光量が所定量になるよう絞り1を制御する
絞り制御回路である。
Embodiment FIG. 1a shows a block diagram of an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1a, L is a lens, 1 is an aperture for adjusting the amount of light, 2 is an image sensor for converting an optical image into an electric signal, 3 is a preamplifier for amplifying to a predetermined signal level, 11 is a process for adding a synchronization signal and the like. The circuit is the same as that of the conventional imaging device shown in FIG. Reference numeral 22 denotes a weighting circuit that allows the signal from the preamplifier to pass as necessary.Reference numeral 23 measures the frequency distribution of each level of the captured image signal, and calculates the ratio of the frequency of the entire signal to the frequency of the signal distributed at a certain level. A distribution detection circuit for determining the state of dark sinking, 24 is a gain control circuit that sets the gain of the circuit according to the ratio of the frequency of the signal level to the frequency of the signal distributed at a constant level, and 20 is a multiplication that varies the gain of the circuit. Reference numeral 21 denotes a gamma correction circuit for performing non-linear processing, and reference numeral 26 denotes an aperture control circuit for controlling the aperture 1 so that the light amount becomes a predetermined amount.

以上のように構成された本実施例の撮像装置について
以下その動作を説明する。
The operation of the imaging apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described below.

絞り制御回路26は、イメージセンサ2の信号が所定レ
ベルとなるように絞り1を制御する。絞り制御の特性は
従来の撮像装置と同様にピーク値制御から平均値制御ま
で任意の割合で混合して制御しても良く、又は撮像条件
に応じてピーク値制御と平均値制御を切換ても良い。こ
のようにして所定レベルに制御がかけられた撮像信号に
対して、重み付け回路22で信号の重み付けを行なう。重
み付けは撮像画像の中央部の信号のみを通過させる。ま
た周辺部の分布を用いる場合は必要に応じた割合で通過
させ、重みを可変することが出来る。このようにして画
像の中央部に重みを付け、分布検出回路23で撮像された
画像信号の信号レベル毎の度数分布を計測し、信号全体
の度数と一定レベルに分布する信号の度数の割合の検出
を行なう。信号レベル毎の度数分布の一例を第2図に示
す。同図aは被写体のコントラスト比が小さく信号の分
布が中央に集まっているものである。同図bは被写体の
コントラスト比が大きく被写体の中に明るい照明などが
入って来た場合である。このときは信号の分布は明るい
部分と暗い部分の2つに分離する。この状態での撮像画
像は飽和に近い部分と黒く沈んだ部分が多く、不自然な
画像となる。この実施例では信号レベルが低い部分の度
数分布の割合を、分布検出回路23より求め信号処理回路
のゲインを制御し、画像の黒沈みを改善する。分布検出
回路23は信号レベル毎の度数分布を計測し、信号全体の
度数と一定レベルに分布する信号の度数の割合たとえば
20%以下の度数分布(以下低レベル分布とする。)を求
める。この第2図に示す信号全体の度数分布と斜線部の
度数分布の割合を求め出力する。この低レベル分布の割
合に応じて回路のゲインを制御する。ゲイン制御回路24
はこのゲインを決定する。
The aperture control circuit 26 controls the aperture 1 so that the signal of the image sensor 2 becomes a predetermined level. The characteristics of the aperture control may be controlled by mixing at an arbitrary ratio from the peak value control to the average value control as in the conventional imaging apparatus, or may be switched between the peak value control and the average value control according to the imaging conditions. good. The weighting circuit 22 weights the image signal thus controlled to a predetermined level. Weighting passes only the signal at the center of the captured image. In the case where the distribution of the peripheral portion is used, the light can be passed at an appropriate ratio and the weight can be changed. In this manner, the center part of the image is weighted, and the frequency distribution for each signal level of the image signal captured by the distribution detection circuit 23 is measured, and the ratio between the frequency of the entire signal and the frequency of the signal distributed at a certain level is calculated. Perform detection. FIG. 2 shows an example of a frequency distribution for each signal level. FIG. 7A shows a case where the contrast ratio of the subject is small and the signal distribution is concentrated in the center. FIG. 6B shows a case where the subject has a large contrast ratio and bright illumination or the like enters the subject. At this time, the signal distribution is separated into two parts, a bright part and a dark part. The captured image in this state has many portions close to saturation and black portions, which results in an unnatural image. In this embodiment, the ratio of the frequency distribution in the portion where the signal level is low is obtained from the distribution detection circuit 23, and the gain of the signal processing circuit is controlled to improve blackening of the image. The distribution detection circuit 23 measures the frequency distribution for each signal level, and calculates the ratio of the frequency of the entire signal to the frequency of the signal distributed at a certain level, for example,
A frequency distribution of 20% or less (hereinafter referred to as low level distribution) is obtained. The ratio between the frequency distribution of the entire signal shown in FIG. 2 and the frequency distribution of the hatched portion is obtained and output. The gain of the circuit is controlled according to the ratio of the low level distribution. Gain control circuit 24
Determines this gain.

ゲインを変化する特性を第3図に示す。横軸は低レベ
ル分布の割合であり縦軸は乗算器20のゲインを示す。低
レベル分布が全信号レベルの度数分布の0〜20%のとき
はゲインを1とし、20%から50%まで徐々にゲインを上
げ、50%以上のときはゲインを2とする(第3図実
線)。この様な特性を持たせることにより、画像が黒く
沈む状態が多くなるにしたがって信号レベルを高くする
ことが可能となり黒沈みが改善される。回路ゲインの最
大値は2としているが、これは撮像素子のS/N比の関係
により決定すれば良く、S/N比が良い場合にはさらにゲ
インを上げることも可能である。
FIG. 3 shows the characteristic of changing the gain. The horizontal axis indicates the ratio of the low-level distribution, and the vertical axis indicates the gain of the multiplier 20. The gain is set to 1 when the low level distribution is 0 to 20% of the frequency distribution of all signal levels, the gain is gradually increased from 20% to 50%, and the gain is set to 2 when the low level distribution is 50% or more (FIG. 3). solid line). By providing such characteristics, the signal level can be increased as the number of states in which the image is darkened black is increased, and the darkening is improved. Although the maximum value of the circuit gain is set to 2, it may be determined according to the relationship between the S / N ratios of the image pickup device. If the S / N ratio is good, the gain can be further increased.

第3図の破線はゲイン3まで変化させたものであり、
一点鎖線は黒沈みの補正を低レベル分布の割合が少ない
部分で増加させたものである。このように回路のゲイン
を制御し、乗算器20に入力する。ゲインを増加させるこ
とにより信号レベルの高い部分はさらに信号レベルが増
加することになるがこれは非線形処理であるγ(ガン
マ)補正回路21の特性で対応する。乗算器20のゲインが
2のときのγ補正回路21の特性を第1図bに示す。入力
レベル100%以上となる入力に対して大きな圧縮を行な
い出力レベルを100%以内にして出力する。乗算器20と
非線形処理であるγ補正回路21によりそれぞれの信号レ
ベルに対する利得を変化させ、画像が黒く沈み込む低レ
ベルの信号を選択的にゲインを増加させる特性変換を行
う。プロセス回路11でブランキング処理、ペデスタル処
理そして同期信号の付加などを行ない出力する。
The dashed line in FIG. 3 changes the gain up to 3.
The alternate long and short dash line indicates that the black sun correction is increased in a portion where the ratio of the low level distribution is small. Thus, the gain of the circuit is controlled and input to the multiplier 20. Increasing the gain further increases the signal level in a portion where the signal level is high. This is dealt with by the characteristic of the γ (gamma) correction circuit 21 which is a nonlinear process. FIG. 1B shows the characteristics of the gamma correction circuit 21 when the gain of the multiplier 20 is 2. Large compression is applied to inputs whose input level is 100% or more, and the output level is output within 100%. The gain for each signal level is changed by the multiplier 20 and the γ correction circuit 21 which is a non-linear process, and characteristic conversion is performed to selectively increase the gain of a low-level signal in which an image sinks black. The process circuit 11 performs blanking processing, pedestal processing, addition of a synchronization signal, and the like, and outputs the result.

以上のように本実施例においては重み付け回路22、分
布検出回路23、ゲイン制御回路24、乗算回路20、ガンマ
補正回路21を設け、撮像画像が黒く沈み込む状態を撮像
信号の信号レベルの度数分布よりを判断し、回路のゲイ
ンを増加させ、また信号レベルの大きい部分を圧縮して
出力することにより撮像画像信号の信号レベルの特性変
換を行い、逆光などで画像が黒く沈みこむことを改善す
ることができる。特に単純に撮像信号のピークレベルや
平均レベルを用いて制御する方法に比較して、撮像信号
の各レベルの度数を用いるため、撮像信号の信号レベル
の度数が局所的に分布する状態に正しく対応することが
可能となる。またオープンループであるため、任意な制
御特性を与えても発振の心配がない。ここでガンマ補正
回路21の特性は第1図bにかぎる必要はない。
As described above, in the present embodiment, the weighting circuit 22, the distribution detection circuit 23, the gain control circuit 24, the multiplication circuit 20, and the gamma correction circuit 21 are provided, and the state in which the captured image sinks black is represented by the frequency distribution of the signal level of the imaging signal. To increase the gain of the circuit and compress and output the high signal level portion to convert the signal level characteristics of the captured image signal, and to improve the image from sinking black due to backlight or the like. be able to. In particular, since the frequency of each level of the imaging signal is used compared to the method of controlling using simply the peak level and average level of the imaging signal, it correctly responds to the state where the frequency of the signal level of the imaging signal is locally distributed It is possible to do. In addition, since it is an open loop, there is no fear of oscillation even if any control characteristics are given. Here, the characteristics of the gamma correction circuit 21 need not be limited to those shown in FIG.

第4図aは本発明の第2の実施例を示す撮像装置のブ
ロック図である。同図において、1は光量を制御する絞
り、2は光学像を電気信号に変換するイメージセンサ、
3は信号を所定のレベルに増幅するブリアンプ、11は同
期信号などを付加するプロセス回路、25は光量を所定の
値に制御するしぼり制御回路であり、以上は第1の実施
例〔第1図a〕の構成と同期なものである。第1図aの
構成と異なるのは分布検出回路30、特性制御回路31、信
号特性変換回路32を設けた点である。
FIG. 4a is a block diagram of an imaging apparatus showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an aperture for controlling the amount of light;
Reference numeral 3 denotes a preamplifier for amplifying a signal to a predetermined level, reference numeral 11 denotes a process circuit for adding a synchronization signal or the like, and reference numeral 25 denotes an aperture control circuit for controlling the light amount to a predetermined value. a). The difference from the configuration of FIG. 1A is that a distribution detection circuit 30, a characteristic control circuit 31, and a signal characteristic conversion circuit 32 are provided.

以上のように構成された第2の実施例の撮像装置につ
いて以下その動作を説明する。
The operation of the imaging apparatus according to the second embodiment configured as described above will be described below.

分布検出回路30は重み付けされた信号に対し、撮像画
像信号の各信号レベルの度数分布をとる。分布の例を第
2図a,bに示す。同図aは被写体のコントラスト比が小
さく撮像画像信号の各信号レベルの度数分布が中央に集
まっている場合であり、同図bはコントラスト比が大き
く撮像画像信号の各信号レベルの度数分布が上下の2つ
のレベルに分離したものである。分布検出回路30ではこ
の信号レベルが80%以上となる分布(以下高レベル分
布)第2図のドット部の割合を出力する。この高レベル
分布の割合により信号処理回路の非線形の信号特性変換
回路32を制御する。信号特性変換回路32の構成を第4図
bに示す。第4図bにおいて、33,34は非線形γ(ガン
マ)回路、35,36は乗算回路、37は加算回路、38は比演
算回路である。非線形γ回路33,34の特性を第5図に示
す。γ1は非線形γ回路33の特性であり、γ2は非線形回
路34の特性である。乗算器35,36の乗算値m,nを変化させ
ることにより非線形の変換特性を制御する。第5図に示
したようにm=0,n=1でγ1の特性となり、m=1,n=
0でγ2の特性となり、m,nの値でその中間値を選ぶこと
ができる。nとmの値はn+m=1の関係で非演算回路
38で求める。非演算回路38の制御入力は特性制御回路31
で求める。特性制御回路31の特性を第6図に示す。同図
の横軸は信号レベルが80%以上の分布(高レベル分布)
の割合を示し、縦軸は非演算回路38の制御入力となるm
の値である。
The distribution detection circuit 30 obtains a frequency distribution of each signal level of the captured image signal with respect to the weighted signal. Examples of distribution are shown in FIGS. 2a and 2b. FIG. 3A shows a case where the contrast ratio of the subject is small and the frequency distribution of each signal level of the captured image signal is concentrated at the center, and FIG. 4B is a case where the contrast ratio is large and the frequency distribution of each signal level of the captured image signal is up and down. Are separated into two levels. The distribution detection circuit 30 outputs a distribution (hereinafter referred to as a high level distribution) in which the signal level is 80% or more, and outputs the ratio of the dot portions in FIG. The nonlinear signal characteristic conversion circuit 32 of the signal processing circuit is controlled by the ratio of the high level distribution. FIG. 4B shows the configuration of the signal characteristic conversion circuit 32. In FIG. 4b, reference numerals 33 and 34 denote non-linear γ (gamma) circuits, 35 and 36 denote multiplication circuits, 37 denotes an addition circuit, and 38 denotes a ratio calculation circuit. FIG. 5 shows the characteristics of the nonlinear γ circuits 33 and 34. γ 1 is the characteristic of the nonlinear γ circuit 33, and γ 2 is the characteristic of the nonlinear circuit 34. The nonlinear conversion characteristics are controlled by changing the multiplication values m and n of the multipliers 35 and 36. Becomes gamma 1 characteristic at m = 0, n = 1, as shown in FIG. 5, m = 1, n =
At 0, the characteristic becomes γ 2 , and the intermediate value can be selected by the values of m and n. The value of n and m is n + m = 1 and the non-arithmetic circuit
Ask at 38. The control input of the non-arithmetic circuit 38 is the characteristic control circuit 31
Ask for. FIG. 6 shows the characteristics of the characteristic control circuit 31. The horizontal axis in the figure is the distribution where the signal level is 80% or more (high level distribution)
The vertical axis indicates m which is a control input of the non-arithmetic circuit 38.
Is the value of

以上の様に構成することにより、信号が高レベル分布
となる状態、つまりこの状態は同時に信号が低レベルに
集中して分布する状態を検出し、非線形の信号特性変換
回路32の特性を制御し、撮像画像信号の各信号レベルの
度数分布が低いレベルに分布した信号を高いレベルに再
現することができ、撮像画像が黒く沈みこむことを改善
することが可能となる。またこの第2の実施例において
は信号特性変換回路32の特性(第5図に示す)を変化さ
せた場合においても、その出力信号レベルが0〜100%
まで有効に利用できる特徴がある。
With the configuration as described above, the state where the signal has a high level distribution, that is, the state where the signal is simultaneously concentrated and distributed at a low level is detected, and the characteristic of the nonlinear signal characteristic conversion circuit 32 is controlled. In addition, a signal in which the frequency distribution of each signal level of the captured image signal is distributed at a low level can be reproduced at a high level, and it is possible to improve the captured image from sinking in black. In the second embodiment, even when the characteristics (shown in FIG. 5) of the signal characteristic conversion circuit 32 are changed, the output signal level is 0 to 100%.
There is a feature that can be used effectively up to.

なお、この第2の実施例で示した信号変換特性(第5
図)は一例であり、撮像素子のS/N比等により、他の特
性を用いられるのは当然である。また第6図に示した高
レベル分布の割合と制御信号mの関係も一例であり、こ
の特性に限る必要はない。
Note that the signal conversion characteristics (fifth
Figure) is an example, and it is natural that other characteristics can be used depending on the S / N ratio of the image sensor. Further, the relationship between the ratio of the high level distribution and the control signal m shown in FIG. 6 is also an example, and it is not necessary to limit to this characteristic.

次に第1の実施例(第1図aの構成)を少し変更した
第3の実施例を第7図に示す。同図において第1図aと
異なるのは重み付け回路22の入力信号と、25のゲイン制
御回路である。重み付け回路22の入力信号は回路のゲイ
ン補正後の信号であるγ補正回路21の出力信号を用いる
点である(乗算器20の出力信号でも同様の効果があ
る)。さらにゲイン制御回路25は撮像画像信号の信号レ
ベルが20%以下の度数分布(低レベル分布)、即ち、第
2図斜線部に示す部分が一定割合、例えば1/4になるよ
うに閉ループで制御を行なう点である。その他の構成は
第1図と同様であるので説明は省略する。第7図の構成
においては低レベル分布の割合の制御が閉ループであ
り、ゲイン制御回路25は低レベル分布の割合が制御の目
標値1/4よりも少ないとき、乗算器20のゲインを上げ、
多いときにゲインを下げる制御を行い、非線形γ回路21
との総合により回路の特性変換を行う。なお、ゲインの
上限は撮像素子のS/N等により2〜3倍程度にする。こ
の値はS/Nが良い場合にはさらに上げることが可能であ
る。したがって第1図aの構成と比較して、低レベル分
布の制御が正確に行なえる特徴をもつ。
Next, FIG. 7 shows a third embodiment in which the first embodiment (the configuration of FIG. 1A) is slightly modified. 1A differs from FIG. 1A in the input signal of the weighting circuit 22 and the gain control circuit 25. An input signal of the weighting circuit 22 is that an output signal of the gamma correction circuit 21 which is a signal after gain correction of the circuit is used (the same effect is obtained with an output signal of the multiplier 20). Further, the gain control circuit 25 controls the frequency distribution (low level distribution) in which the signal level of the captured image signal is 20% or less, that is, the closed-loop control so that the portion indicated by the hatched portion in FIG. The point is to do. Other configurations are the same as those in FIG. In the configuration of FIG. 7, the control of the ratio of the low-level distribution is a closed loop, and the gain control circuit 25 increases the gain of the multiplier 20 when the ratio of the low-level distribution is smaller than the target value of the control, / 4.
When the number is large, control is performed to reduce the gain, and the nonlinear γ circuit 21
The conversion of circuit characteristics is performed by integrating the above. The upper limit of the gain is set to about two to three times depending on the S / N of the image sensor. This value can be further increased if the S / N is good. Therefore, as compared with the configuration shown in FIG. 1A, the low-level distribution can be accurately controlled.

なお、第1の実施例で分布検出回路23は撮像画像信号
の低レベルの度数分布を検出して制御したが、これは第
2の実施例の分布検出回路30のように撮像画像信号の高
レベルの度数分布を検出して制御をしても同様の効果が
得られる。また第2の実施例についても同様に、撮像画
像信号の低レベルの度数分布を用いる第1の実施例に示
した分布検出回路23の方式を用いることが出来る。
In the first embodiment, the distribution detection circuit 23 detects and controls the low-level frequency distribution of the captured image signal, but this is the same as the distribution detection circuit 30 of the second embodiment. The same effect can be obtained by detecting and controlling the frequency distribution of the level. Similarly, in the second embodiment, the method of the distribution detection circuit 23 shown in the first embodiment using the low-level frequency distribution of the captured image signal can be used.

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、撮像画像が黒
く沈みこむ状態を撮像画像信号レベルの全体の度数分布
と各信号レベルの部分的な度数分布の割合より検出し、
この状態に合せて信号レベルを高く再現する撮像画像信
号の特性変換をする処理を行ない、その結果、撮像画像
が黒く沈みこむ部分を改善し、出力することが可能とな
る。したがって逆光状態で撮像した場合にも撮像画像を
明るく再現出来、その実用的効果は大きい。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a state in which a captured image sinks black is detected from the ratio of the entire frequency distribution of the captured image signal level and the partial frequency distribution of each signal level,
In accordance with this state, a process of converting the characteristics of a captured image signal that reproduces a high signal level is performed. As a result, a portion where the captured image sinks in black can be improved and output. Therefore, even when the image is captured in a backlight state, the captured image can be reproduced brightly, and its practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図aは本発明の第1の実施例における撮像装置のブ
ロック図、第1図bはガンマ補正回路の特性図、第2図
a,bは信号レベル分布の状態を示す特性図、第3図はゲ
イン制御回路の特性図、第4図a,bは本発明第2の実施
例の撮像装置のブロック図、第5図は信号特性変換回路
の特性図、第6図は特性制御回路の特性図、第7図は本
発明の第3の実施例における撮像装置のブロック図、第
8図は従来の撮像装置のブロック図である。 1……絞り、2……イメージセンサ、3……プリアン
プ、22……重み付け回路、23,30……分布検出回路、24,
25……ゲイン制御回路、20……乗算回路、21……ガンマ
補正回路、11……プロセス回路、31……特性制御回路、
32……信号特性変換回路、26……しぼり制御回路。
FIG. 1a is a block diagram of an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1b is a characteristic diagram of a gamma correction circuit, FIG.
a and b are characteristic diagrams showing a state of a signal level distribution, FIG. 3 is a characteristic diagram of a gain control circuit, FIGS. 4a and 4b are block diagrams of an image pickup apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a characteristic diagram of a signal characteristic conversion circuit, FIG. 6 is a characteristic diagram of a characteristic control circuit, FIG. 7 is a block diagram of an image pickup apparatus according to a third embodiment of the present invention, and FIG. is there. 1 ... Aperture, 2 ... Image sensor, 3 ... Preamplifier, 22 ... Weighting circuit, 23,30 ... Distribution detection circuit, 24,
25: gain control circuit, 20: multiplication circuit, 21: gamma correction circuit, 11: process circuit, 31: characteristic control circuit,
32: Signal characteristic conversion circuit, 26: Express control circuit.

フロントページの続き (72)発明者 松岡 宏樹 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−16072(JP,A)Continuation of the front page (72) Inventor Hiroki Matsuoka 1006 Kadoma, Kadoma Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-60-16072 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】撮像素子の出力信号を入力とし前記撮像素
子の入射光量を制御して前記撮像素子の出力信号を所定
のレベルに制御する絞り制御回路と、 前記撮像素子からの信号レベルの度数分布を検出し、全
信号レベルの頻度分布と信号レベルの特定な部分である
20%以下または80%以上の度数分布の割合と所定量との
比較結果を出力する分布検出回路と、 前記分布検出回路の出力信号により前記撮像素子の出力
信号を処理する回路のゲインを制御するゲイン制御回路
または前記分布検出回路の出力信号により前記撮像素子
の出力信号を処理する回路の非線形な特性を制御する特
性制御回路の少なくともいずれか一つと、 前記撮像素子の出力信号を処理する回路のゲインを変化
させる乗算回路または前記撮像素子の出力信号を処理す
る回路の非線形な特性を変化させる特性変換回路の少な
くとも一つとを備え、 前記撮像素子からの信号レベルの特定な部分が増加し黒
沈みが発生する条件において黒沈みを減少させるよう前
記乗算回路または前記特性変換回路を制御することを特
徴とする撮像装置。
An aperture control circuit that receives an output signal of an image sensor as an input, controls an amount of incident light on the image sensor, and controls an output signal of the image sensor to a predetermined level, and a frequency of a signal level from the image sensor. Detect distribution and frequency distribution of all signal levels and specific parts of signal level
A distribution detection circuit that outputs a comparison result between a frequency distribution ratio of 20% or less or 80% or more and a predetermined amount, and a gain of a circuit that processes an output signal of the image sensor based on an output signal of the distribution detection circuit. A gain control circuit or at least one of a characteristic control circuit that controls a non-linear characteristic of a circuit that processes an output signal of the image sensor by an output signal of the distribution detection circuit; and a circuit that processes an output signal of the image sensor. At least one of a multiplication circuit for changing a gain or a characteristic conversion circuit for changing a non-linear characteristic of a circuit for processing an output signal of the image sensor, wherein a specific portion of a signal level from the image sensor increases and blacksink occurs. An imaging device for controlling the multiplication circuit or the characteristic conversion circuit so as to reduce black sun under a condition in which the blackout occurs.
【請求項2】分布検出回路は、撮像素子の信号の走査位
置により検出の重みを変化させる重み付け回路を備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の撮像装
置。
2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the distribution detection circuit includes a weighting circuit for changing a detection weight according to a scanning position of a signal of the image pickup device.
【請求項3】分布検出回路は、乗算回路または特性変換
回路より後の回路からの信号を入力信号とすることを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の撮像
装置。
3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the distribution detection circuit uses a signal from a circuit after the multiplication circuit or the characteristic conversion circuit as an input signal.
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