DE69020915T2

DE69020915T2 - Bildaufnahmegerät.

Info

Publication number: DE69020915T2
Application number: DE69020915T
Authority: DE
Inventors: Eiji Ohara
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-02-01
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH02203677A; EP0381119A2; CA2008689C; EP0381119A3; US5128751A; CA2008689A1; DE69020915D1; EP0381119B1; JP2974323B2

Description

Gebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildaufnahmegerät mit einer Weiß-Kompressionsschaltung.

Beschreibung des benachbarten Standes der Technik:

Der dynamische Bereich eines von einem Bildaufnahmegerät erhaltenen Videosignals ist normalerweise um ein Mehrfaches größer als der eines gewöhnlichen Standard-TV-Signals. Um daher einen angemessenen dynamischen Bereich bzw. ein adäquates S/N-Verhältnis sicher zu stellen, wurde in der Regel ein Weiß-Kompressions (knee) -prozeß mit einem Analog- oder Digital-Verarbeitungssystem durchgeführt. Für diesen Zweck sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt.
Der herkömmliche Weiß-Kompressionsprozeß wird üblicherweise an einem bestimmten Punkt nach einem Weiß-Ausgleichs-Einstellprozeß ausgeführt. Es ist jedoch beispielsweise denkbar, die Weiß-Ausgleichs-Einstellung durch Veränderung der Referenzspannungen an den beiden Enden eines Leiterwiderstands einem A/D-Umwandlers durchzuführen. In einem solchen Fall muß der Weiß-Kompressionsprozeß vor dem Weiß-Ausgleichs-Einstellprozeß (beispielsweise im Falle von R, G und B-Signalen) zum Zwecke des Angleichs der Eingangssignale mit dem inneren dynamischen Bereich des A/D-Umwandlers durchgeführt werden. Wenn dann der Arbeitspunkt des Weiß-Kompressionsprozeßes im voraus auf einen Wert innerhalb eines zur angemessenen Weiß Ausgleichs-Einstellung gewünschten Bereichs eingestellt wird, so wird die Weiß-Kompressions-Charakteristik in einem Bereich mit hoher Leuchtdichte innerhalb dieses Bereiches nicht linear. Diese nichtlineare Charakteristik führt dann zu einem Weiß-Kompressionsprozeß, der nur für die R- oder B-Signale unter den weiteren Eingangssignalen entsprechend der Werte der Eingangsfarbsignale ausgeführt wird. In einem solchen Fall kann daher keine genaue Weiß-Ausgleichs-Einstellung erfolgen.
Die Druckschrift JP-A-54 095 119 offenbart ein Bildaufnahmegerät mit einer Weiß-Kompressionsvorrichtung zum Durchführen eines Weiß-Kompressionsprozeßes bei Farbkomponentensignalen eines eingegebenen Farbvideosignals, eine Verstärkungs-Steuervorrichtung zum Durchführen einer Verstärkungssteuerung über die Ausgangssignale der Weiß-Kompressionsvorrichtung und eine Steuervorrichtung zum Einstellen der Weiß-Kompressionscharakteristik der Weiß-Kompressionsvorrichtung und einer Verstärkung der Verstärkungs-Steuervorrichtung im gegenseitigen Zusammenhang.
Wenn sich jedoch die Farbtemperatur einer aufgenommenen Bildszene ändert, muß die Verstärkung der Verstärkungs-Steuervorrichtung über einen variablen Widerstand von Rand eingestellt werden, um die Ausgangswerte der Farbkomponenten für einen bestimmten Wert eines einfallenden Lichtes einzustellen. Darüberhinaus muß diese Einstellung für jede der Farbkomponentensignale R und B einzeln eingestellt werden, da die Unterschiede zwischen den Charakteristika des R- und des B-Kanals in Abhängigkeit vom Wert des einfallenden Lichtes varrieren. Die Einstellung ist daher ein sehr zeitaufwendiger Prozeß.

Zusammenfassung der Erfindung:

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bildaufnahmegerät zu schaffen, bei dem eine Weiß-Ausgleichssteuerung für alle Farbkomponenten unabhängig von der Farbtemperatur und dem abgetasteten Bildobjekt automatisch und genau durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Bildaufnahmegerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß können die Weiß-Kompressions-Arbeitspunkte und die entsprechenden Verstärkungsfaktoren, der Verstärkungs-Steuervorrichtung für jedes Farbkomponentensignal im Verhältnis zu den eingegebenen Werten des Farbkomponentensignals eingestellt werden. Als Ergebnis der Einstellung werden die Farbkomponentensignale aneinander angeglichen und man erhält einen perfekten Weißabgleich, selbst wenn ein Teil des Signals mit hoher Leuchtdichte oberhalb des Kompressions-Arbeitspunktes liegt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt ein Schaltungsbild mit einer Schaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Charakteristika von erfindungsgemäßen wesentlichen Schaltungsteilen.

Detaillierte Figurenbeschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels:

Fig. 1 zeigt in einem Schaltbild ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Fig. 1 ist ein Bereichsensor 1 zum photoelektrischen Umwandeln eines aufzunehmenden Bildes angeordnet. Abtastschaltungen (sample-and-hold) 2, 3 und 4 sind zum Abtasten und Speichern der aus dem Bereichsensor 1 ausgelesenen Videosignale mit den Farben R (Rot), G (Grün) und B (Blau) vorgesehen. Mit 5, 6 und 7 sind Verstärkerschaltungen bezeichnet. Weiß-Kompressionsschaltungen 8, 9 und 10 sind derart angeordnet, daß ihre Charakteristika durch externe Spannungen veränderbar sind. Eine Referenzspannungsversorgung 11 liefert eine Referenzspannung Vref1 mit der die Weiß- Kompressionscharakteristik eines G-Kanals (für das G-Signal) und die Verstärkung eines Analog/Digital (nachfolgend als A/D)-Umwandlers 13 für den G-Kanal gesteuert wird. Die A/D- Umwandler 12, 13 und 14 wandeln die Videoausgangssignale der Weiß-Kompressionsschaltungen 8, 9 und 10 in entsprechende digitale Videosignale um. Eine digitale Signalverarbeitungs- Schaltung 24 führt eine digitale Verarbeitung der durch die A/D-Umwandler umgewandelten digitalen Videosignale durch. Jeder A/D-Umwandler 12, 13 und 14 besteht aus einer Vergleicherschaltung 15, 18 oder 21 einer Codierschaltung 16, 19 oder 22 und einer Leiterwiderstands-Schaltung 17, 20 oder 23. Die Verstärkung eines jeden A/D-Umwandlers 12, 13 oder 14 ist durch die Änderung der Referenzspannung VRT der Leiterwiderstands-Schaltung 17, 20 oder 23 von außen veränderbar. Eine Weiß-Abgleichsteuerschaltung 25 erfaßt ein Verhältnis zwischen den Ausgangssignalen eines R-Sensors und eines B-Sensors, der beispielsweise Licht über Diffusorplatten abtastet und Weiß-Steuerspannungen RWB und BWB zum Steuern des Weiß- Abgleichs gemäß dem Ausgangssignal-Verhältnis erzeugt. Darüberhinaus zeigt Fig. 2 die Charakteristika der wesentlichen Schaltungen gemäß der Erfindung. Mit anderen Worten zeigt die Fig. 2 graphisch die erhaltenen Werte eines jeden Kanals für den Fall, daß die Farbtemperatur eines aufgenommenen Bildobjektes hoch ist.
Das Ausführungsbeispiel arbeitet folgendermaßen: Die Videosignale mit den Farben R, G und B, die vom Bereichsensor 1 ausgelesen werden, werden einer Vorbehandlung unterzogen, die in den Schaltungen 2 bis 7 entsprechend durchgeführt wird. Nach der Vorbehandlung werden diese Signale den Weiß-Kompressionsschaltungen 8, 9 und 10 zugeführt, um sich einem Weiß- Kompressionsprozeß zu unterziehen, der auf die in Fig. 2 gezeigte Art und Weise durchgeführt wird. Der Weiß-Kompressions-Arbeitspunkt einer jeder dieser Schaltungen 8, 9 und 10 ist über eine äußere Spannung einstellbar. Die Weiß-Kompressions-Charakteristika für die R- und B-Kanäle werden durch die von der Weiß-Abgleichs-Steuerschaltung 25 aus gegebenen Spannungen RWB und BWB gesteuert. Währenddessen wird der G- Kanal auf fest vorgegebene Weise durch die von der Referenz- Spannungsversorgung 11 ausgegebene Referenzspannung Vref1 gesteuert.
Beispielsweise steuert die Weiß-Abgleich-Steuerschaltung 25 für den Fall, daß ein Gegenstand mit einer hohen Farbtemperatur vorliegt (wenn eine Wertbeziehung zwischen R-, G- und B- Signalen gegeben ist durch: "G/2 = R < G < B = 2G") derart, daß man folgende Beziehung erhält:
Vref1/2 = RWB < Vref1 < BWB = 2 Vref1
Folglich können die Weiß-Kompressions-Arbeitspunkte im Verhältnis zu den Eingangswerten der R-, G- und B-Signale eingestellt werden.
Die Ausgangssignale der Weiß-Kompressionsscahltungen 8, 9 und 10 werden durch die A/D-Umwandler 12, 13 und 14 analog/digital gewandelt. Die Verstärkungsfaktoren dieser A/D-Umwandler sind über eine Änderung der an den Leiterwiderstands-Schaltungen 17, 20 und 23 angelegten Referenzspannung VRT einstellbar, wobei die Leiterwiderstands-Schaltungen 17, 20 und 23 in den entsprechenden A/D-Umwandlern enthalten sind. Im einzelnen liegt ein Quantisierschritt bei 255 CNT für einen Eingangssignalwert von 1 V, wenn die Referenzspannung VRT 1 (V) ist und der Quantisierungsschritt liegt bei 255 CNT für einen Eingangssignalwert von 0,5 V, wenn die Referenzspannung VRT auf 0,5 (V) gesenkt wird. Dies erhöht dann die Verstärkung des A/D-Umwandlers um den Faktor 2. Diese Verstärkungssteuerung wird unter Verwendung der Spannungen RWB und BWB auf den R- und B-Kanälen durchgeführt. Unter Berücksichtigung der vorherstehend genannten Farbtemperatur in Verbindung mit den Charakteristika gemäß Fig. 2 erhöht sich die Verstärkung des R-Kanals auf einen Wert, der zweimal so hoch ist wie der des G-Kanals, während sich der des B-Kanals um die Hälfte verringert, da man die Beziehung "Vref1/2 = RWB < Vref1 < BWB = 2 Vref1" erhält. Als Ergebnis dieser Einstellung werden die durch die A/D-Umwandlung erzeugten Werte der R-, G- und B-digitalen Signale gleich groß, wodurch der Weiß-Abgleich-Einstellvorgang abgeschlossen ist. Darüberhinaus erhält man auch für einen über dem Weiß-Kompressions-Arbeitspunkt liegenden Teii des Signals mit hoher Leuchtdichte einen perfekten Weiß- Abgleich. (Während der in Fig. 2 gezeigte A/D-Umwandler eine lineare Charakteristik aufweist, kann der A/D-Umwandler auch eine nichtlineare Charakteristik besitzen.) Jedes durch die Codierschaltung 16, 19 oder 22 codierte digitale Videosignal wird nach Abschluß der Weiß-Kompression und dem Weiß-Abgleich-Einstellvorgang durch die digitale Signalverarbeitungsschaltung 24 verarbeitet und digital/analog (D/A) umgewandelt (nicht dargestellt), bevor es beispielsweise an einen Monitor oder dergleichen ausgegeben wird.
Wie vorherstehend beschrieben, dient die Arbeitscharakteristik der Weiß-Kompressions-Verarbeitungsschaltung dem Erhalt eines angemessenen dynamischen Bereichs des A/D-Umwandlers und eines angemessenen S/N-Verhältnisses, welches im Zusammenhang mit einer automatischen Verstärtungseinstellung wie beispielsweise einer Weiß-Abgleich-Einstellung eingestellt werden kann. Durch diese Anordnung erhält man nicht nur ein verbessertes S/N-Verhältnis sondern kann darüberhinaus eine angemessene Weiß-Abgleich-Einstellung für Signalteile mit hoher Leuchtdichte sicherstellen. Somit ist beim Ausführungsbeispiel eine hohe Bildqualität gewährleistet.
In einem Bildaufnahmegerät, welches einen Weiß-Kompressionsprozeß vor einer automatischen Verstärkungseinstellung auf ein Bildsignal durchführt, ist eine Weiß-Kompressionsschaltung angeordnet, mit der im Zusammenhang mit autotmatischen Verstärkungseinstellung eine Weiß-Kompressionscharakteristik veränderbar ist. Die Verstärkung eines A/D-Umwandlers zum A/D-Umwandeln eines Ausgangssignals der Weiß-Kompressionsschaltung ist einstellbar.

Claims

1. Bildaufnahmegerät mit:

a) einer Weiß-Kompressionsvorrichtung (8, 9, 10) zum Durchführen eines Weiß-Kompressionsprozesses an den Farbkomponentensignalen (R, G, B) eines eingegebenen Farbvideosignals;

b) einer Verstärkungssteuervorrichtung ( 12, 13, 14) zum Durchführen einer Verstärkungssteuerung mittels der Ausgangssignale der Weiß-Kompressions-Vorrichtung; und

c) einer Steuervorrichtung (25) zum Einstellen einer Weiß- Kompressions-Charakteristik der Weiß-Kompressions-Vorrichtung und einer Verstärkung der Verstärkungs-Steuervorrichtung im Zusammenhang miteinander, dadurch gekennzeichnet, daß

d) die Steuervorrichtung(25) ein Verhältnis zwischen den Farbkomponentensignalen (R, G, B) erfaßt und ein Steuersignal (RWB, BWB) zum Einstellen der Weiß-Kompressionscharakteristik der Weiß-Kompressionsvorrichtung und zum Einstellen der Verstärkung der Verstärkungssteuervorrichtung gemäß dem erfaßten Verhältnis erzeugt.

2. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungs-Steuervorrichtung ein A/D-Umwandler (12, 13, 14) ist.

3. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungssteuerung durch Verändern einer Referenzspannung (VRT) einer Leiter-Widerstandsschaltung (17, 20, 23) des A/D-Umwandlers (12, 13, 14) entsprechend dem Steuersignal (RWB, BWB) durchgeführt wird.

4. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Weiß-Abgleichs-Steuerschaltung (25) ist und das Steuersigal ein Weiß-Abgleichsteuer-Signal (RWB, BWB) entsprechend einer Farbtemperatur des Gegenstandes ist.

5. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingegebene Videosignal ein Ausgangssignal einer Bildabtastvorrichtung (1) ist, die ein Bildlicht eines Gegenstandes in ein elektrisches Signal umwandelt.