DE69126366T2

DE69126366T2 - Erhöhung der Signaldynamik für eine multifunktionelle digitale CCD-Kamera

Info

Publication number: DE69126366T2
Application number: DE69126366T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Takemura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2011-03-28
Also published as: CA2039041A1; EP0454996B1; DE69126366D1; JPH03283978A; JP2938123B2; US5264944A; EP0454996A2; CA2039041C; EP0454996A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine multifunktionelle digitale Ladungsverschiebeelement- bzw. CCD-Kamera zur Gewinnung eines Bildaufnahmesignals mittels einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung unter Verwendung der CCD-Einheit.
In neuerer Zeit ist eine Farbkamera unter Verwendung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung entwickelt worden. Die Kamera ist als Videokamera für Heimgebrauch, als Studiokamera und als ENG-(Electronics News Gathering: elektronische Nachrichtensammel-)Kamera für Rundfunkoder Fernsehzwecke sowie als Monitorkamera, industrielle Kamera und medizinische Kamera für professionelle Zwecke eingesetzt worden.
Jede derartige elektronische Kamera besitzt jedoch eine einzige Funktion zum Aufnehmen des Bilds eines Aufnahmeobjekts.
Obgleich die herkömmlichen elektronischen Kameras nur die einzige Funktion der Bildaufnahme aufweisen, sind auf dem Bildverarbeitungsgebiet verschiedene Signalverarbeitungsschaltungen erforderlich. Demzufolge werden Zusatzgeräte benötigt, um Spezialeffekte, wie Bildgestaltung bzw. -zusammensetzung, zu erzielen. Solche Zusatzgeräte (attachments) machen jedoch das die Kamera verwendende System aufwendig, was im Hinblick auf Gesamtvolumen und Erst- bzw. Anfangskosten unerwünscht ist.
Die Vorveröffentlichung JP-A-63-123 282 offenbart einen Bildsignalprozessor, der für die Verhinderung eines Farbsprungs, eines Weißzusammenbruchs im Fall einer hohen Luminanz geeignet ist. In diesem Bildsignalprozessor werden erste und zweite Bildsignale in (von) einem Bild jeweils von ersten und zweiten aufgespeicherten Ladungen gewonnen, die jeweils für eine lange Belichtungszeitperiode bzw. eine kurze Belichtungszeitperiode aufgespeichert sind. Wenn ein abzubildendes Objekt hohe Luminanz aufweist und die aufgespeicherte Ladung in einem Bildaufnahmeelement den Sättigungsgrenzwert erreicht, wird die zweite aufgespeicherte Ladung zur ersten aufgespeicherten Ladung hinzuaddiert, um das Bildsignal zu korrigieren. Aufgrund der oben angegebenen Struktur benutzt dieser bekannte Bildsignalprozessor normalerweise das erste Bildsignal, und wenn die erste aufgespeicherte Ladung gesättigt ist, addiert er die zweite aufgespeicherte Ladung zur ersten aufgespeicherten Ladung. Auf diese Weise kön nen ein Farbsprung und ein Weißzusammenbruch aufgrund der Sättigung der aufgespeicherten Ladung verhindert werden.
Ferner offenbart die Vorveröffentlichung EP-A- 0 244 230 ein Festkörper-Abbildungsgerät mit einem ladungsgekoppelten Datenblockübertragungsbildsensor oder Ladungsverschiebe-Teilbildübertragungsbildsensor mit einem bildempfindlichen Integrationsbereich zum Erzeugen eines für ein einfallendes (oder Aufnahme-)Bild repräsentativen Ladungsmusters, ersten und zweiten Speicherbereichen, die jeweiligen gegenüberliegenden Enden des Integrationsbereichs zugeordnet sind, und Ladungsübertragungsmitteln zum Verschieben des im Integrationsbereich erzeugten Ladungsmusters in einen ausgewählten der Speicherbereiche. Der Dynamikbereich der Eildaufnahme wird vergrößert, indem mittels mehrerer sog. Video(band)recorder eine entsprechende Anzahl von aufgespeicherten Bildsignalen aufgezeichnet wird, die durch die ersten und zweiten Speicherbereiche bereitgestellt werden, wobei die aufgespeicherten Bildsignale von praktisch einem (dem) gleichen Abbildungs- oder Aufnahmeobjekt bei zueinander unterschiedlichen Belichtungszeiten erzeugt werden. Die von den Videorecordern reproduzierten Signale werden digitalisiert und jeweils als die höchstwertigen bzw. niedrigstwertigen Bits zusammenaddiert.
Die Vorveröffentlichung JP-A-01-113 020 offenbart eine Farbsteigerungs- oder -verstärkungsschaltung für die Endoskopie, wobei in Abhängigkeit von einem ein Bild indizierenden Bereich eines endoskopischen Bilds eine ein Zeitsteuer- oder Taktsignal erzeugende Schaltung ein Signal eines hohen Pegels liefert und eine Farbsteigerung oder -verstärkung nur während der Periode dieses Signals vorgenommen wird.
Die Vorveröffentlichung JP-A-01-121 034 beschreibt ebenfalls ein Farbverstärkungs-Endoskop, ähnlich der oben beschriebenen Farbsteigerungs- oder -verstärkungsschaltung. Bei dieser Farbverstärkung kann eine Steigerung von Farbton und Sättigung oder Chrominanz (chrome) ohne weiteres auf zweckmäßige Pegel eingestellt werden, indem das Endoskop mit einem entsprechenden EIN/AUS-Schalter und Mitteln zur Änderung der Farbverstärkung versehen wird.
Die Vorveröffentlichung JP-A-61-177 081 beschreibt eine Video- bzw. Fernsehbildverarbeitungsvorrichtung, in welcher ein Gradationsreduktionsprozeß und ein Mosaikformungsprozeß auf der Grundlage gewählter Betriebsarten oder Moden selektiv ausgeführt werden.
Schließlich offenbart die Vorveröffentlichung US-A- 4 240 112 ein digitales Videoeffektgerät zur Gewährleistung von Spezialeffekten zum (durch) Steuern der Zahl von Quantisierungspegeln für jede(s) Abtast-Probe oder Sample eines eingehenden Fernsehvideosignals. In diesem Gerät wird jedes Videosignalsample in ein Digitalsignal mit einer vorbestimmten Zahl von Binärzeichen umgewandelt. Eine Gradationsmodifizierschaltung verringert die Gradation, die durch das digitalisierte Videosignal repräsentiert ist; das verringerte Gradationssignal wird zurück in ein Analogsignal umgewandelt. Dieses Dokument offenbart mithin eine Technik für einen speziellen visuellen Effekt mit der Fähigkeit der Lieferung eines Videobilds eines ölgemäldeartigen Eindrucks durch Verbesserung der Glätte der Gradation.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer multifunktionellen digitalen CCD-Kamera, die einen erweiterten Dynamikbereich aufweist, verschiedene Bildverarbeitungen durchführen kann, weil sie mit einer Bildverarbeitungsfunktion ausgestattet ist, und eine Vielfalt üblicher Einsatzmöglichkeiten besitzt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer CCD-Videokamera, wie sie im Anspruch 1 spezifiziert ist.
Die erfindungsgemäße multifunktionelle digitale CCD- Kamera weist einen erweiterten Dynamikbereich auf.
Außerdem läßt es die Bildqualitätssteuereinheit der Kamera zu, daß die Bildsignale verschiedene spezielle oder Sonder-Effekte in der CCD-Kamera enthalten. Ferner ist die Anordnung derart, daß die Signalverarbeitung in der Kamera stattfindet, so daß ein gewünschtes Bild unmittelbar gewonnen werden kann, und zwar ohne die Notwendigkeit einer speziellen Verarbeitungsvorrichtung, damit die Signale nach der Bildaufnahme einen Spezialeffekt aufweisen können. Die Kamera zeigt sich als ein System hoher Flexibilität bei der Durchführung verschiedener Bildverarbeitungen.
Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der multifunktionellen digitalen CCD- Kamera gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A und 2B Schaltbilder eines Beispiels des Bildqualitätssteuerabschnitts nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Schaltbild bzw. eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2,
Fig. 4 ein verdeutlichendes Signalwellenformdiagramm, ebenfalls zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2, und
Fig. 5 bis 12 Blockschaltbilder anderer CCD-Kameras.
Im folgenden sind Ausführungsformen dieser Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein optisches Bild, das durch eine Aufnahmelinse 10 eingeführt wird, wird durch einen Irisabschnitt 11 auf der photosensitiven Oberfläche einer Festkörper bildaufnahmevorrichtung 12 abgebildet. Ein Bildsignal, das einer photoelektrisch übertragenen elektrischen Ladung entspricht, wird von der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 12 erhalten und in einen Vorverstärker 13 eingegeben. Ein Ausgangssignal des Vorverstärkers 13 wird in eine Signalverarbeitungsschaltung 14 eingegeben, in der die Trennung der R-, G- und B-Komponenten und die Erzeugung eines Luminanzsignals Y durchgeführt wird, um ein Bildsignal zu erzeugen.
Das durch die Signalverarbeitungsschaltung 14 erhaltene Bildsignal wird in eine Bildqualitätsumschaltschaltung 16 eines Bildsteuerabschnitts 15 eingegeben. Die Signalverarbeitungsschaltung 14 kann das Bildsignal zeitlich kontinuierlich ausgeben und besitzt einen Teilbild- bzw. Datenblockspeicher, wodurch die Schaltung ebenfalls mehrere Bildsignale parallel ausgeben kann.
Die Bildqualitätsumschaltschaltung 16 verarbeitet mehrere Bildsignale. An dieser Stelle werden die entsprechenden Bildsignale durch Verarbeitungspfade mit jeweils verschiedener Charakteristik geleitet und dann an eine Bildzusammensetzungsschaltung 17 geliefert, wo die Signale zusammengesetzt werden. Welche Verarbeitungscharakteristik auf die entsprechenden Bildsignale in der Bildqualitätsumschaltschaltung 16 angewandt wird, wird durch eine Bildqualitätswählschaltung 18 bestimmt. Die Bildqualitätswählschaltung 18 setzt Verarbeitungstypen der entsprechenden Bildsignale in der Vielzahl von Signalverarbeitungspfaden der Bildqualitätsumschaltschaltung 16 fest. An diesem Punkt kann abhängig von den Verarbeitungstypen die Änderung der Verschlußgeschwindigkeit und -zeitsteuerung in der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 12 notwendig werden. Deshalb wird die Auswahlinformation der Bildqualitätsauswahlschaltung 18 auch an eine Ansteuerschaltung 19 zum Steuern der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 12 geliefert (ein Beispiel hiervon wird in Fig. 2 erläutert). Bezugsziffer 20 bezeichnet eine Irisschaltung zum automatischen Steuern des Ausmaßes der Irisöffnung entsprechend dem Hauptpegel der Bildsignale in der Signalverarbeitungsschaltung 14. Die Steuerung wird derart ausgeführt, daß die Irisöffnung vergrößert wird, wenn der Hauptpegel gering ist, und verkleinert wird, wenn der Hauptpegel hoch ist. Ein Ausgangssignal der Bildzusammensetzungsschaltung 17 wird in einen Farbcodierer 22 eingegeben, in dem das eingegebene Signal mit einem erforderlichen Modus in ein Videosignal umgesetzt wird.
In die Bildqualitätsumschaltschaltung 16 können sukzessive Bildsignale eingegeben werden, die mehrmals von der Signalverarbeitungsschaltung 14 abgebildet sind bzw. werden, oder es können entsprechende Signale von der Signalverarbeitungsschaltung 14 und einem externen Anschluß 21 angelegt werden.
Fig. 2(A) zeigt ein Beispiel einer bestimmten Anordnung der oben erwähnten Bildqualitätsumschaltschaltung 16 und der Bildzusammensetzschaltung 17. Fig. 2(B) zeigt ein Beispiel der Wellenform eines normal aufgenommenen Bildsignals, wobei die Bezugszeichen L1, L2 und L3 Zonen entsprechend abfallender Signalpegel anzeigen. Die Schaltung in Fig. 2(A) ist derart angeordnet, daß der Nachteil eines engen Dynamikpegels der Elektronikkamera vermieden wird. Der Modus, bei dem die Schaltung betrieben wird, wird im folgenden vorläufig als "hierarchiemäßiger Intellektuellbildaufnahmemodus" bezeichnet.
Obwohl die Signalverarbeitungsschaltung 14, wie vorher erwähnt, mehrere Bildsignale parallel ausgeben kann, gibt die Schaltung erste, zweite und dritte Bildsignale jeweils mit besonderer Verschlußzeit im oben erwähnten Betriebsmodus aus. Um die Bildsignale zu erhalten, wird die Bildgualitätswählschaltung 18 in den hierarchiemäßigen Intellektuellbildaufnahmemodus eingestellt, und die Einstellinformation wird an eine Ansteuerschaltung 19 übertragen. An dieser Stelle veranlaßt die Ansteuerschaltung 19 die Festkörperbildaufnahmevorrichtung 12, drei Verschlußoperationen für jede Bildaufnahmeoperation durchzuführen.
Ein mit einer kürzesten Verschlußzeit erhaltenes Bildsignal liefert das erste Bildsignal, ein Bildsignal mit einer mittleren Verschlußzeit liefert das zweite Bildsignal und ein Bildsignal mit der längsten Verschlußzeit liefert das dritte Bildsignal. Die entsprechenden Bildsignale mit verschiedenen Verschlußzeiten können wie folgt erläutert werden:
Das erste Bildsignal ist ein Gesamtbildaufnahmesignal, das den Lichtteil bis zum Dunkelteil eines Subjekts (einschließlich der Komponenten L1 bis L3) abdeckt, und in dem insbesondere das Bild des Lichtteils klar erscheint. Der Grund liegt darin, daß bei der Einstellbedingung einer höheren Verschlußgeschwindigkeit die Irisschaltung 20 so eingestellt worden ist, daß sie die Iris in einer Weise steuert, daß der Lichtteil des Subjekts klargemacht wird. Das zweite Bildsignal ist ein Signal, bei dem das Bild des Mittelteils (Komponenten L2 und L3) zwischen dem Lichtteil und dem Dunkelteil des Subjekts klar erscheint, da die Verschlußzeit bei der oben erwähnten Irisbedingung etwas länger wird. Das dritte Bildsi gnal ist ein Signal, bei dem das Bild des Dunkelteils des Subjekts (Komponente L3) klar erscheint, da die Verschlußzeit bei der oben erwähnten Irisbedingung noch länger wird.
Die oben erwähnten ersten, zweiten und dritten Bildsignale werden in die Zerteilungsschaltungen 30a, 30b bzw. 30c mit jeweils besonderer Charakteristik eingegeben. Steuersignale von der Bildqualitätswählschaltung 18 werden an die Zerteilungsschaltungen 30a, 30b und 30c geliefert, die derart gesteuert werden, daß sie entsprechend für gegenseitig verschiedene Zerteilungspegel sorgen. Die Ausgangssignale der Zerteilungsschaltungen 30a, 30b und 30c werden in die Verstärker 31a, 31b bzw. 31c mit jeweils besonderem Verstärkungsfaktor eingegeben, wo die eingegebenen Signale verstärkt werden, und die entsprechend verstärkten Ausgangssignale werden in γ-Korrekturschaltungen 32a, 32b bzw. 32c eingegeben. Daraufhin werden die so y-korrigierten Ausgangssignale in eine Zusammensetzungsschaltung 33 eingegeben, in der die einge gebenen Signale zusammengesetzt werden, und sie werden als Bildsignal eingeleitet und an einen Ausgangsanschluß 34 ausgegeben.
Ein Zweckmäßigkeitseinstell- und -steuerabschnitt 35 ist in der Bildqualitätswählschaltung 18 vorgesehen, um die Verarbeitungspfadcharakteristik und die Verschlußzeit der entsprechenden Bildsignale festzulegen. In dem hierarchiemäßigen Intellektuellbildaufnahmemodus setzt der Zweckmäßigkeitseinstell- und -steuerabschnitt 35, wie in Fig. 3 erläutert ist, entsprechende Zerteilungspegel für die Zerteilungsschaltungen 30a, 30b und 30c fest und führt die Steuerung derart durch, daß Bildsignale erhalten werden, in denen der entsprechende Dunkelteil, der Mittelteil und der Lichtteil des Subjekts durch die entsprechenden Schaltungen getrennt verfügbar gemacht worden ist. Die Steuerinformation des Zweckmäßigkeitseinstellund -steuerabschnitts 35 wird auch in einem Elektronikverschlußsteuerabschnitt 36, der in der Ansteuerschaltung 19 enthalten ist, eingegeben.
Der Elektronikverschlußsteuerabschnitt 36 empfängt die Lichtmenge von einem Lichtmeßabschnitt 37 mit einem Photosensor und bestimmt automatisch eine Verschlußzeit (kürzeste Zeit), um das erste Bildsignal zu erhalten, eine Verschlußzeit (mittlere Zeit), um das zweite Bildsignal zu erhalten, und eine Verschlußzeit (längste Zeit), um das dritte Bildsignal durch Steuerung der Festkörperbildaufnahmevorrichtung 12 zu erhalten.
Im normalen Bildaufnahmemodus ist der Elektronikverschlußsteuerabschnitt 36 angeordnet, um die auf der Lichtmengenmeßinformation vom Lichtmeßabschnitt 37 basierenden Verschlußzeit derart einzustellen, daß der Lichtteil des Subjekts klar abgebildet bzw. aufgenommen wird.
Beispielsweise ist die Anordnung so gestaltet, daß auf der Basis der Lichtmengenmeßinformation der Steuerabschnitt die Daten von einem ROM (standardmäßig) für einen hellen Teil, wo die Daten vorher aufgezeichnet sind, benutzt, einen Teilungsfaktor eines Teilers steuert und die Verschlußzeit gemäß dem Ausgangssignal des Teilers bestimmt. Im hierarchiemäßigen Intellektuellbildaufnahmemodus müssen jedoch das erste Bildsignal, das zweite Bildsignal und das dritte Bildsignal so gewonnen werden, daß basierend auf der Lichtmengenmeßinformation für jede der drei aufeinanderfolgenden Bildaufnahmen die Daten von einem ROM für einen hellen Teil, einem ROM für einen mittleren Helligkeitsteil und einem ROM für einen dunklen bzw. Dunkelteil sequentiell an den Teiler geliefert werden, um den Verschluß derart zu steuern, daß für jede Bildaufnahme eine verschiedene Verschlußzeit gewährlei stet ist.
Die tatsächliche Bildaufnahmesequenz ist derart, daß beispielsweise das dritte Bildsignal gefolgt vom zweiten Bildsignal und ersten Bildsignal erhalten wird. Gemäß dem Stand der Technik wird das Signal einer Bildebene in 1/60 Sekunde erhalten, während in diesem Modus 1/60 Sekunde in drei Intervalle aufgeteilt wird, so daß die Verschlußzeit auf eine Weise eingestellt wird, daß sie 1/120 Sekunde, 1/180 Sekunde und 1/360 Sekunde, d.h. 3 : 2 : 1, beträgt.
Wenn eine derartige Verschlußoperation durchgeführt wird, wird ein wie in Fig. 3 gezeigtes Ablaufdiagramm erhalten. Fig. 3(A) zeigt einen Feld- bzw. Bereichschiebepuls, Fig. 3(B) zeigt einen Speicherzustand der Signalla dung auf der photosensitiven Oberfläche, und Fig. 3(C) zeigt Signale der entsprechenden Felder, die dem dritten Bildsignal, dem zweiten Bildsignal und dem ersten Bildsignal entsprechen.
Das in Fig. 4 gezeigte Diagramm dient zur Erläuterung der Signalwellenformen der entsprechenden Teile der oben genannten Schaltungen zum Verarbeiten der Signale in Fig. 3(C). Eine Wellenform A ist ein Subjektbildsignal, in dem Helligkeitspegel 1 bis 12 definiert sind. Die Wellenform A zeigt einen Fall, bei dem es ein Hochfrequenzsignal gibt, das sich mit einer Amplitude 1 bei den Helligkeitspegeln 2, 4 bzw. 8 scharf ändert. Das erste Bildsignal B1 ist mit einer Verschlußzeit von 1/360 Sekunde für den hellen Teil, das zweite Bildsignal B2 mit einer Verschlußzeit von 1/180 Sekunde für den Teil mittlerer Helligkeit und das dritte Bildsignal B3 mit einer Verschlußzeit von 1/120 Sekunde für den dunklen Teil aufgenommen worden.
Je länger die Verschlußzeit wird, desto länger ist die Belichtungszeit, so daß das Signal des hellen Teils gesättigt wird bzw. in Sättigung geht, aufgrund der Eigenschaft der Elektronikkamera. Dementsprechend wird das zweite Bildsignal B2 zu einem Bildsignal, bei dem die Bildteile der mittleren Helligkeit zwischen dem Hellen und dem Dunklen klar erscheinen und das Bildsignal B3 ist ein Bildsignal, bei dem die dunklen Teile klar erscheinen. Für die Verschlußzeit von 1/120 Sekunde werden die Signale in der Nähe des Helligkeitspegels 2 um einen Faktor 3 gedehnt, und bei dem Pegel 4 der Wellenform A oder darüber werden die Signale, die den Sättigungsbereich der Festkörperbildaufnahmevorrichtung erreichen, abgeschnitten. Für die Verschlußzeit von 1/180 Sekunde werden die Signale beim Helligkeitspegel 4 der Wellenform A um den Faktor 2 gedehnt und beim Pegel 6 der Wellenform A oder darüber werden die Signale wie oben erwähnt, abgeschnitten. Für die Verschlußzeit von 1/360 Sekunde wird ein Signal mit der gleichen Amplitude wie die des Signals A bis zum hellsten Pegel erhalten.
Die ersten, zweiten und dritten Signale B1, B2 und B3 werden in den Zerteilungsschaltungen 30a, 30b bzw. 30c zerteilt. Die entsprechenden Signale C1, C2 und C3 in Fig. 3 zeigen die Beziehung zwischen dem zerteilten Ausgangssignal und dem Helligkeitspegel. Beim Signal C1 sind die Signalamplituden mit dem Helligkeitspegel 6 oder darunter abgeschnitten worden. Das Signal C2 basiert tatsächlich auf einer verdoppelten Aufnahmeempfindlichkeit infolge der doppelten Belichtungszeit (Signal B2), so daß bei einem Helligkeitspegel der Wellenform A im Bereich von 3 bis 6 das Extrahieren der Signale zwischen den Pegeln 6 bis 12 für das Signal B2 genügt. Darüber hinaus basiert das Signal C3 tatsächlich auf einer dreifachen Aufnahmeempfindlichkeit infolge der dreifachen Belichtungszeit (Signal B3), so daß bei einem Helligkeitspegel der Wellenform A von drei oder mehr das Abschneiden der Signale mit einem Pegel von 9 oder mehr für das Signal B3 genügt.
Daraufhin werden die Signale B1, B2 und B3 in ihre entsprechenden Verstärker 31a, 31b und 31c eingegeben, um den Standardpegel gegenseitig anzupassen. Die Signale D1, D2 und D3, deren Standardpegel gegenseitig angepaßt worden sind, werden y-korrigiert und dann in der Zusammensetzungsschaltung 33 zusammengesetzt und als ein Bildsignal E ausgegeben.
Daher vermeidet die Ausführungsform den Nachteil der Leistung bzw. Ausführung der Elektronikkamera mit CCD und erweitert den Dynamikbereich, wodurch die tatsächliche Bildaufnahmefähigkeit ausgeweitet wird. Dementsprechend kann, auch wenn der Dynamikbereich der Helligkeit/Dunkelheit eines Subjekts groß ist, ein klares Bild erhalten werden. Früher, wenn eine Bildaufnahme mit einer Elektronikkamera im Freien gemacht wurde, war es schwierig, eine optimale Bildaufnahmebedingung zu wählen, um so ein Bild mit hoher Klarheit in Helligkeit und Dunkelheit zu erhalten, und zwar wegen des engen Dynamikbereichs der Festkörperbildaufnahmevorrichtung. Das heißt, wenn die Belichtungszeit bei Verwendung der Festkörperbildaufnahmevorrichtung hinreichend hoch gemacht wurde, führte dies zu einer Überbelichtung, so daß der helle Teil gesättigt wurde, während eine kürzere Belichtungszeit zu einer Unterbelichtung führte, so daß der dunkle Teil unklar wurde. Wenn jedoch das oben genannte System verwendet wird, wird der helle Teil und der dunkle Teil zum Zusammensetzen optimaler Teile getrennt aufgenommen, wodurch ein klares Bild für alle Teile vom Hellen bis zum Dunklen erhalten werden kann. Dies bedeutet, daß der Dynamikbereich wesentlich aufgeweitet ist.
Außerdem kann durch eine beliebige Wahl des Einstellwerts ein Signal mit gewünschtem Pegel erzeugt werden, wodurch ein Bild erhalten werden kann, bei dem der helle Teil absichtlich gesättigt wird oder der dunkle Teil absichtlich dunkler gemacht wird, um die Bildaufnahmetechnik auszunutzen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Helligkeitspegel in drei Bereiche aufgeteilt worden, um das optimale Signal der entsprechenden Bereiche zu gewinnen. Die Anzahl der Bereiche kann aber auch ohne die Beschränkung auf Drei zwei Felder betragen und sie kann auch auf drei oder mehr festgelegt sein.
Bei der oben geschilderten Signalverarbeitung gewährleisten die entsprechenden Verstärker Gleichförmigkeit der entsprechenden Amplituden durch einfache, 1/2- fache und 1/3-fache Verstärkung, um sie an ihre Originalsignalpegel anzupassen. Wenn eine solche Operation durchgeführt wird, scheint es beim ersten Blick, als ob die Originalsignale nur reproduziert werden, aber in Wirklichkeit ist das Ergebnis von dem Erscheinungsbild sehr unterschiedlich. Das heißt, in die von der Bildaufnahmevorrichtung erhaltenen Signale wird immer ein Rauschen gemischt und es besitzt normalerweise ein Signal/Rauschverhältnis (S/N) von etwa 46 bis 50 dB. In einem solchen Zustand geht eine zarte Änderung des Musters der entsprechenden Teile im Rauschen unter, weshalb es kaum reproduzierbar ist. Wenn jedoch, wie vorhin erwähnt, das Signal des dunklen Teils erweitert, aufgenommen und daraufhin komprimiert wird, kann das Signal/Rauschverhältnis (S/N) um den Faktor Drei verbessert werden. Damit kann im mittleren Teil das S/N um den Faktor Zwei verbessert werden.
Dementsprechend kann ein Bild gut reproduziert werden, bei dem sich der dunkle Teil, wie etwa das Muster von schwarzem Haar, zart ändert. Ebenso kann ein Subjekt gut aufgenommen und reproduziert werden, bei dem sich der schwarze Teil, beispielsweise ein schwarzer Pelzmantel, mit zartem Kontrast ändert. Darüber hinaus wird das S/N verbessert, so daß ein klares Bild mit weniger Rauschen als Ganzes reproduziert werden kann. Wenn wie bei der oben erwähnten Ausführungsform die Bildaufnahme hierarchiemäßig durchgeführt wird, wird das S/N des hellen bzw. Lichtteils nicht verbessert, aber das Signal des Lichtteils wird normalerweise in der γ-Korrekturschaltung komprimiert, und dementsprechend wird auch der Rauschteil komprimiert, so daß das S/N des Lichtteils für das Ganze im wesentlichen kein Problem darstellt.
Entsprechend der obigen Ausführung wird die Verschlußzeit gesteuert, um bei der Durchführung der hierarchiemäßigen Bildaufnahme die Amplitude mit dem Verhältnis von 3 : 2 : 1 zu erhalten. Das Verhältnis ist aber nicht auf einen solchen Wert beschränkt und kann abhängig vom Typ des Subjekts verändert werden. Die eingestellten Werte können in diesem Fall derart gegeben sein bzw. werden, daß verschiedene Daten im voraus in dem ROM der Bildqualitätswählschaltung 18 gespeichert worden sind, und die so gespeicherten Daten in die Ansteuerschaltung 19 oder die Bildqualitätsumschaltschaltung 16 eingespeist werden. Beispielsweise können beim Aufnehmen des Ausdrucks des Gesichts einer Person mit dem Sonnenlicht im Hintergrund die Szenen sowohl des Hintergrunds als auch der Person mit geeigneter Belichtung aufgenommen werden, indem die Verschlußzeit beispielsweise auf 4 : 1 eingestellt wird und die entsprechenden Bildaufnahmesignale zusammengesetzt werden. In diesem Fall kann beim Einstellen der Verstärkungen der Verstärker entsprechend den Bildsignalen durch Einstellen der Verstärkungen auf 1/2 und 1 anstelle von 1/4 und 1 ein Bild erhalten werden, ohne daß das Bild des Gesichts übermäßig dunkel gemacht wird.
Andererseits wird, wie beschrieben, beim Ändern der Belichtungsenergie die Verschlußzeit durch einen Elektronikverschluß geändert, um die Lichtmenge zu ändern. Dies kann durch elektronische Änderung der Irisöffnung mit Hilfe einer derartigen Einrichtung wie ein Flüssigkristallverschluß, bei dem sich der Durchlaßfaktor mit der Spannung ändert, erfolgen.
Fig. 5 zeigt eine andere CCD-Kamera.
Die CCD-Kamera ist so aufgebaut, daß die Signalverarbeitungsschaltung 14 beispielsweise Bildspeicher 14a, 14b und 14c vorsieht, und wenn mehrere Typen von Bildsignalen aufgenommen werden, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, können die entsprechenden Signale in den Speichern gespeichert werden. Die Bildqualitätsumschaltschaltung 16 ist derart aufgebaut, daß sie ein Bildsignal von einem der Speicher wählt und das Signal durch die Bildzusammensetzungsschaltung 17 zum Farbcodierer 22 liefert. Die gleichen Bezugszeichen sind den anderen Teilen zugewiesen, die denen der vorhergehenden Ausführungsform entsprechen. Bei dieser CCD-Kamera wählt, einführt und ausgibt die Bildqualitätsumschaltschaltung 16 das Bildsignal nur gemäß der Wahl eines Benutzers, und die Bildzusammensetzungsschaltung 17 wird in eine bzw. unter einer Signaldurch(schalt-)kondition gesteuert. Eine solche Anordnung ermöglicht, daß drei Typen von Bildsignalen mit jeweils besonderer Qualität erhalten werden können.
Fig. 6 zeigt eine weitere CCD-Kamera.
Die CCD-Kamera besitzt eine Funktion ähnlich einer Photoentwicklungstechnik derart, daß, wenn beispielsweise zwei Bilder aufgenommen werden, ein erstes Bildsignal so verarbeitet wird, daß ein Weichtonbild ohne harte Töne erhalten wird, und ein zweites Bildsignal nicht verarbeitet wird, um ein aus beiden Bildern zusammengesetztes Bild zu erhalten. Entsprechend dieser Funktion kann, wenn das Signal, das einen Hintergrund im ersten Bild aufnimmt, als erstes Bildsignal verarbeitet wird, und das Signal, das das Gesicht einer Person im zweiten Bild aufnimmt, als zweites Bildsignal verarbeitet wird, ein Bild, bei dem das Gesicht mit dem weichgezeichneten Hintergrund schwebend gemacht ist (made floated), erhalten werden.
Das erste Bildsignal von der Signalverarbeitungsschaltung 14 wird zunächst in einem Bereichsspeicher 42 gespeichert. Daraufhin wird das zweite aufgenommene Signal in eine Gatterschaltung 41 und eine Profilextraktionsschaltung 45 eingegeben. Die Profilextraktionsschaltung 45 extrahiert beispielsweise das Profil einer Person, um die Gatterschaltung 41 innerhalb des Gebiets des Profils und eine Gatterschaltung 44 außerhalb des Gebiets des Profils zu betreiben bzw. durchzuschalten (conduct). Die Gatterschaltung 44 wird durch ein Bandpaßbegrenzungsfilter 43 mit dem Ausgangssignal des Bereichsspeichers 42 versorgt.
Das Bandpaßbegrenzungsfilter 43 ist ein zweidimensionales Tiefpaßfilter mit Tiefpaßcharakteristiken in horizontaler und vertikaler Richtung. Die Charakteristiken können, obwohl sie normalerweise festgelegt sind, von der Bildqualitätswählschaltung 18 angepaßt werden. Beispielsweise kann die Anpassung derart erfolgen, daß die horizontale Abschneidefrequenz ausgewählt werden kann aus 0,5 MHz, 1 MHz und 2 MHz In diesem Fall wird die Anpassung in vertikaler Richtung ähnlich durchgeführt, so daß unter Hinzufügen mehrerer Abtastlinien eine Tiefpaßkomponente erhalten werden kann. Beispielsweise ist die Charakteristik des Tiefpaßfilters derart ausgestaltet worden, daß sie so umschaltet, daß das Einstellen der horizontalen Abschneidefrequenz auf 0,5 MHz deren Charakteristik veranlaßt, auf 40 vertikale Fernsehauflösungszeilen umzuschalten bzw. umzustellen, das Einstellen auf 2 MHz 160 vertikale Fernsehauflösungszeilen und das Einstellen auf 1 MHz 80 vertikale Fernsehauflösungszeilen verursacht.
Es sei nun angenommen, daß eine Person mit einer Szenerie im Freien im Hintergrund mit einer Linseniris von etwa F8 bis F11 aufgenommen wird. Außerdem sei angenommen, daß dessen Bildsignal das eines klaren Bilds, das sich im Brennpunkt befindet bzw. fokussiert ist, ist. Das erste Bildsignal passiert durch den Bereichsspeicher 42 und das Bandpaßbegrenzungsfilter 43, um zu einem Weichbild zu werden, und es wird in die Gatterschaltung 44 eingegeben. Das folgende zweite Bildsignal wird direkt in die Gatterschaltung 41 eingegeben. Nun wählt die Gatterschaltung 41 nur das Signal des Personenteils durch das Steuersignal von der Profilextraktionsschaltung 45 und gibt das Signal aus, während die Gatterschaltung 44 nur das Signal der Szenerie (Hintergrund) wählt und das Signal ausgibt. Die beiden Bildsignale werden in die Zusammensetzungsschaltung 17 eingegeben.
Damit kann ein Bildsignal mit einem weichen Hintergrund und einer klaren Person erhalten werden.
Das zum Detektieren eines Profils in der Profilextraktionsschaltung 45 verwendete Verfahren umfaßt ein Verfahren zum Bestimmen des Profils auf der Basis der Farbe, ein Verfahren zum Bestimmen des Profils auf der Basis des Kontrasts und ein Verfahren zum Detektieren eines bestimmten sich bewegenden Objekts. Darüber hinaus kann ein bestimmter Bereich des Bilds im voraus digital spezifiziert werden.
Bei der oben erwähnten CCD-Kamera ist ein Fall erläutert worden, bei dem zwei aufeinanderfolgende Bilder der gleichen Stelle durch eine Bildaufnahmekamera aufgenommen werden, um die Szenerie (Hintergrund) weich zu zeichnen. Der Aufbau kann jedoch auch, ohne darauf begrenzt zu sein, derart sein, daß ein zusätzlicher Bereichsspeicher am Einlaß oder Auslaß der Gatterschaltungen 41 und 44 vorgesehen wird, um eine Zusammensetzung von Bildern, die an verschiedenen Orten aufgenommen sind, zu ermöglichen. In diesem Fall kann die Zusammensetzung so gesteuert werden, daß das erste Bildsignal zu einem Weichbild verarbeitet und in einem Bereichsspeicher gespeichert worden ist, oder das zweite Bildsignal im voraus erhalten und im Bereichsspeicher gespeichert worden ist, und daraufhin die Zeitanpassung durchgeführt wird, wenn beide Signale endgültig zusammengesetzt werden. Neben der Zusammensetzung der mit einer Bildaufnahmekamera aufgenommenen Bilder kann auch die Zusammensetzung der mit zwei Kameras aufgenommenen Bilder durchgeführt werden, wobei das Bildsignal von dem externen Anschluß 21, wie in Fig. 1 beschrieben ist, abgenommen wird.
In diese CCD-Kamera kann, wie oben erwähnt, eine Arbeitstechnik, die bei der Entwicklung für Kameras mit Allzweckfilmen verwendet wird, oder ein Effekt, den eine in der Photographie ausgebildete Person mittels einer Speziallinse erhalten kann, unmittelbar implementiert werden.
Bezüglich der Zusammensetzung einer Person und einer Szenerie, wie oben erwähnt, kann auch ein Bild, bei dem hinsichtlich der Beziehung zwischen einem Produkt und einem Hintergrund der Hintergrund weichgezeichnet und das Produkt schwebend gemacht (made floated) ist, erhalten werden. Es kann auch eine Verarbeitung durchgeführt werden, bei der durch Fokussieren auf ein Kind, das beim Schulsport läuft, dessen Hintergrund allmählich übergehend bzw. abgeschattet gestaltet ist (made shaded off).
Die obige Erläuterung bezieht sich auf ein Beispiel, bei dem das Profil einer Person extrahiert wird, um ein Bild mit der schwebend gemachten Person zu erhalten, wo aber das Profil eines Subjekts, wie etwa ein Produkt, im voraus definiert worden ist, wobei die Profildaten in dem Speicher der Profilextraktionsschaltung 45 registriert worden sein können. Dies erlaubt, daß eine komplexe Profilextraktionsverarbeitung unterlassen wird. Die Schaltung muß nicht immer derart verwendet werden, daß ein Profil extrahiert wird und das Innere des Profils klargemacht wird, sondern es kann auch so verwendet werden, daß ein gewünschter Bereich (beispielsweise ein Kreis) in der Profilextraktionsschaltung oder in einem separat bereitgestellten Speicher registriert worden ist, und nur seine Gestalt klar und das andere Gebiet weich gemacht ist.
Fig. 7 entspricht einer noch anderen CCD-Kamera, die derart aufgebaut ist, daß das erste Bildsignal transformiert wird, um eine bestimmte Frequenzkomponente zu verstärken, während das zweite Bildsignal nicht verarbeitet wird, und beide Signale oder ein Teil von ihnen zusammengesetzt werden, um ein Bild zu erhalten, in dem ein unklarer Teil klarer gemacht worden ist. Dementsprechend kann eine Verarbeitung durchgeführt werden, bei der, auch wenn das gesamte Bild unter normaler Bedingung unklar ist, nur der Teil, auf den der Benutzer die Aufmerksamkeit lenken will, klar gemacht wird.
Das Bildsignal von der Signalverarbeitungsschaltung 14 wird an die Gatterschaltung 41 und den Bereichsspeicher 42 geliefert. Das Ausgangssignal des Bereichsspeichers 42 wird in eine Profilsteigerungsschaltung 50 ein gegeben. Die Profilsteigerungsschaltung 50, die vertikale und horizontale Hochpaßfilter einschließt, steigert bzw. verstärkt und addiert eine Hochfrequenzkomponente zu ihrem Originalsignal und gibt dann das resultierende Signal aus. Beispielsweise wird bezüglich der vertikalen Richtung mit Hilfe einer Verzögerungsschaltung von 2 horizontalen Perioden (2H) bis 3 horizontalen Perioden (3H) ein Differenzsignal zwischen einem verzögerten Signal und einem nicht verzögerten Signal erzeugt, um eine vertikale Hochfrequenzkomponente zu gewinnen. Bezüglich der horizontalen Richtung wird eine Profilsteigerung bzw. -verstärkung durch eine Aperturkorrekturschaltung zur Erhöhung des Verstärkungsfaktors der Signalkomponenten in einem bestimmten Frequenzband durchgeführt. Dabei wird die Einstellung einer Verstärkungsfrequenz und das Ausmaß der Verstärkung durch das Steuersignal der Bildqualitätswählschaltung 18 bestimmt.
Die Bildqualitätswählschaltung 18 liefert das Steuersignal auch an eine Zonenspezifikationsschaltung 51, wobei der herausgenommene Bereich des bezüglich des Profils zu verstärkenden Teils spezifiziert wird. Die Zonenspezifikationsschaltung 51 steuert die Gatterschaltungen derart, daß die Gatterschaltung 44 leitend gemacht und das Gatter 41 für die Auswahlperiode des Bildsignals, das bezüglich des Profils verstärkt ist bzw. wird, blockiert wird, und die Gatterschaltung 44 blockiert und die Gatterschaltung 41 in der anderen Periode leitend gemacht wird. Dies ermöglicht, daß von der Zusammensetzungsschaltung 17 ein Bildsignal, bei dem ein Teil der Bildebene profilverstärkt und klargemacht ist, erhalten wird.
Diese CCD-Kamera ist unter der Annahme erläutert worden, daß die Zonenspezifikationsschaltung 51 vorgesehen ist, und ein Teil der Bildebene (beispielsweise ein kreisförmiger Zentralbereich) bezüglich des Profils verstärkt ist. Es kann jedoch auch die gesamte Bildebene profilverstärkt sein. In diesem Fall wird nur die Gatterschaltung 44 angeschaltet. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform kann nur der Bereich eines spezifischen Subjekts (beispielsweise das Gesicht einer Person) durch die Profilextraktion selektiert werden und der Profilverstärkungsverarbeitung unterworfen werden.
Durch umgekehrtes Ausnutzen der Profilverstärkungsverarbeitung kann auch die Hochfrequenzkomponente vom Originalsignal subtrahiert werden, um einen Bildeffekt des allmählichen Ausblendens des Bilds zu erhalten.
Fig. 8 zeigt eine noch weitere CCD-Kamera.
Die CCD-Kamera ist derart aufgebaut worden, daß eine spezifische Farbkomponente des ersten Bildsignals verstärkt ist, während das zweite Bildsignal nicht verarbeitet wird, wodurch die Zusammensetzung des farbverstärkten Signals und des zweiten Bildsighals ermöglicht wird. Mit dieser CCD-Kamera kann ein effektives bzw. wirkliches Bild erhalten werden, in dem ein sich spezifisch bewegendes Subjekt verfolgt und beobachtet wird.
Das Bildsignal von der Signalverarbeitungsschaltung 14 wird in die Gatterschaltung 41 und den Bereichsspeicher 42 eingegeben. Das Ausgangssignal des Bereichsspeichers 42 wird in eine Farbverstärkungsschaltung 52 eingegeben. In der Farbverstärkungsschaltung 52 wird die Verstärkung eines spezifischen Farbsignals auf der Grundlage des Steuersignals von der Bildqualitätswählschaltung 18 gesteuert. Das Signal am Eingang und das Signal am Ausgang der Farbverstärkungsschaltung 52 werden für eine Differential- bzw. Differenzoperation verarbeitet und zur Detektion des Zeitablaufs eines verstärkten Teils benutzt. Für den durch das Zeitablaufs- bzw. Zeitsteuerdetektionssignal gelenkten Farbverstärkungszeitablauf ist die Gatterschaltung 44 leitend und die Gatterschaltung 41 blockierend, und für die andere Periode ist die Gatterschaltung 44 blockierend und die Gatterschaltung 41 leitend. Dies ermöglicht, daß von der Zusammensetzungsschaltung 17 ein Bildsignal erhalten wird, bei dem nur der spezifische Farbteil verstärkt ist.
Der farbverstärkte Teil ist beispielsweise ein Bereich, in dem der Pegel des Differenzsignals zwischen Gebieten einen erforderlichen Wert oder mehr besitzt. Die Tatsache, daß der Pegel des Differenzsignals zwischen Gebieten einen erforderlichen Wert oder mehr besitzt, bedeutet, daß der Bereich ein sich bewegendes Bild ist.
Das Zeitablaufsdetektionssignal ist durch die Zonenspezifikationsschaltung 51 zu den Gateschaltungen 41 und 44 geliefert worden. Die Zonenspezifikationsschaltung 51 kann jedoch außerdem durch die Bildqualitätssteuerschaltung 18 gesteuert werden, um die logische Summe des Zeitablaufsdetektionssignals von einer Verstärktteildetektionsschaltung 53 und des Zonenspezifikationssignals zu erhalten, wodurch das sich bewegende Bild nur im spezifizierten Bereich farbverstärkt wird.
Bei der oben erwähnten CCD-Kamera ist das Umschalten des Ausgangssignals von der Gatterschaltung 41 und des farbverstärkten Signals durchgeführt worden, aber wenn die Gatterschaltung 44 immer leitend und die Gatterschaltung 41 immer blockierend ist, wird ein Bild erhalten, bei dem eine spezifische Farbe überall verstärkt ist.
Das Verfahren zur Steuerung des Farbsignals ist nicht auf die oben erwähnte Operation beschränkt und kann verschiedene Verfahren einschließen.
Die obige Operation ist unter der Annahme erläutert worden, daß die Verstärkung eines der Signale R, G und B gesteuert wird, wenn das Farbsignal verstärkt wird, es kann jedoch (auch) die Verstärkung entweder eines Signals (R - Y) oder eines Signals (B - Y) gesteuert werden. Eine derartige Steuerung verursacht, daß nur ein gewünschter Teil in der Bildebene klar wird, wodurch eine bestimmte Unterscheidbarkeit (distinguishment) von dem anderen Teil ermöglicht bzw. gegeben ist. Wenn beispielsweise nur das sich bewegende Subjekt farbverstärkt werden muß, wird nur das sich bewegende Subjekt (beispielsweise ein Tier auf einer grasbedeckten Ebene) von dem anderen Teil unterschieden, wodurch eine einfache Beobachtung gewährleistet ist.
Es gibt mehrere Verfahren, einen zu farbverstärkenden Teil einzustellen. Beispielsweise kann zusätzlich zu dem Verfahren des Angebens einer Zone wie in den vorhin beschriebenen Beispielen ein Verfahren verwendet werden, bei dem das Ausgangssignal von der oben erwähnten Profilvers tärkungseinrichtung und Bandpaßbegrenzungs einrichtung und das Ausgangssignal von der Bewegungsdetektionseinrichtung verwendet werden, um den verstärkten Teil festzulegen. Beispielsweise kann ein Bild innerhalb des mit einem Profil umgebenen Gebiets oder ein Bild einschließlich einer spezifischen Frequenzbandkomponente angegeben werden.
Während bei der oben erwähnten CCD-Kamera die Ausführung der Farbverstärkung als Bildqualitätsumschaltung erläutert worden ist, kann umgekehrt auch eine Farbbeseitigungsverarbeitung durchgeführt werden.
Eine Farbbeseitigungsschaltung kann derart aufgebaut sein, daß der Abschnitt der Farbverstärkungsschaltung 52 in Fig. 8 mit einer Beseitigungsschaltung ersetzt wird, und der Abschnitt der Verstärktteildetektionsschaltung 53 in Fig. 8 durch eine Beseitigungsdetektionsschaltung ersetzt wird. Das Beseitigungsverfahren umfaßt ein Verfahren zur Farbbeseitigung durch Spezifizieren eines oder mehrerer der Signale R, G und B und ein Verfahren zur Farbbeseitigung durch Spezifizieren jeder oder mehrerer der Signale (R - Y) und (B - Y). Genauer gesagt wird die Verstärkung eines spezifizierten Farbsignals (oder Farbdifferenzsignals) zu Null gemacht. Indem die Verstärkung beider Pfade von zwei Farbdifferenzsignalen zu Null gemacht wird, läßt man nur das Helligkeitssignal Y übrig.
Mit dieser Funktion kann man ein Bild erhalten, bei dem ein Subjekt ein Farbbild und der Hintergrund monochrom ist, und nur den Teil in Farbe darstellen, auf den die Aufmerksamkeit gerichtet ist. Eine solche Anzeige kann beispielsweise verwendet werden, um ein Werbebild eines Produkts zu erhalten.
Fig. 9 zeigt eine CCD-Kamera, die so aufgebaut ist, daß sie eine Phasenschiebesteuerung eines Farbsignals durchführt. Das heißt, in dem Pfad zwischen dem Bereichsspeicher 42 und der Gatterschaltung 44 ist eine Phasenschiebeschaltung 55 vorgesehen, wodurch die Farbe des Bildsignals durch den Pfad geändert werden kann. Die Phasenschiebeschaltung 55 besitzt insbesondere einen Differenzverstärker 61, an den das Signal (R - Y) vom Bereichsspeicher 42 angelegt wird, einen Differenzverstärker 62, an den das Signal (B - Y) angelegt wird, und einen Verstärker 63, an den das Helligkeitssignal Y angelegt wird. Die Signale (R - Y), -(R - Y), (B - Y) und -(B - Y) von den Differenzverstärkern 61 und 62 werden an einen Wähler 64 geliefert. Der Wähler 64 kann ein beliebiges Farbdifferenzsignal auf der Basis des Farbsignals von der Bildqualitätswählschaltung 18 wählen und einführen, und das Farbdifferenzsignal in die Gatterschaltung 44 eingeben. Die Gatterschaltung 44 wählt und führt ein das Ausgangssignal vom Wähler 64 und das Helligkeitssignal vom Verstärker 63 in einem durch die Zonenspezifikationsschaltung 51 spezifizierten Intervall, und gibt das eingeführte Signal an die Zusammensetzungsschaltung 17 aus. Die Zusammensetzungsschaltung 17 wird ebenfalls mit dem Ausgangssignal von der Gatterschaltung 41 versorgt.
Obwohl die Grundoperation der oben erwähnten CCD- Kamera die gleiche ist wie die der vorhin genannten CCD- Kamera, wird entsprechend dieser CCD-Kamera beispielsweise durch Auswahl der Signale -(R - Y) und -(B - Y) anstelle der Signale (R - Y) und (B - Y) ein komplementäres Farbsignal erhalten werden, wodurch man ein Bild erhält, das den visuellen Eindruck hinterläßt, daß man eben einen Negativfilm sieht. Darüber hinaus umfaßt das Verfahren zum Erhalten verschiedener Bildeffekte durch Verarbeiten des Farbsignals auch ein Verfahren zur variablen Steuerung der Phase einer Farbkomplementärträgerwelle. Es kann auch ein Verfahren verwendet werden, bei dem die Phase der Farbkomplementärträgerwelle in einem bestimmten Bereich einer Bildebene geändert wird, um die Farbphase eines Bilds gegenüber der eines anderen Teils zu ändern, wobei auf den genannten Bereich die Aufmerksamkeit gerichtet wird.
Sobald ein Subjekt, von dem ein Teil gegenüber dem anderen Teil eine unterschiedliche Farbtemperatur besitzt, aufgenommen wird, wird eine Kamera mit einer solchen Funktion ebenfalls wirksam bzw. effektiv, wenn ein Bild, dessen Farbe korrekt reproduziert worden ist, zu sehen ist, indem die Farbphase eines spezifischen Teils geändert wird. Für eine Szene, wie etwa eine Landschaft im Freien, kann ein Bild, dessen Farbe geändert worden ist, durch bewußtes Verschieben der Farbphase erhalten werden.
Fig. 10 zeigt eine zusätzliche CCD-Kamera.
Diese CCD-Kamera ist ein Beispiel, bei dem eine Gradations-Expansions/Reduktionsschaltung 65 zwischen dem Bereichsspeicher 42 und der Gatterschaltung 44 vorgesehen ist. Das Bildsignal auf dem Pfad wird durch Anpassen der Gradation im Kontrast angepaßt. Dementsprechend wird, wenn beispielsweise ein Subjektbild als Bildsignal in dem Pfad des Bereichsspeichers 42 und ein Hintergrundbild beispielsweise als Bildsignal im Pfad der Gatterschaltung 41 gewählt worden ist, falls die Gradation des Subjektbilds erweitert ist bzw. wird, ein Bildeffekt des Schwimmens bzw. Schwebens (floating) des Subjektbilds in einem zusammengesetzten Bild erhalten.
Die Gradations-Expansion/Reduktion kann insbesondere durch Ändern der γ-Charakteristik implementiert werden. Obwohl ursprünglich das von der Bildaufnahmevorrichtung eingeführte Bildsignal üblicherweise für die γ-Korrektur verarbeitet wird bzw. γ-korrigiert wird, wird das so für die γ-Korrektur verarbeitete Signal weiter durch Einstellen der γ-Charakteristik auf γ = 1 oder γ = 1, 2 in dieser CCD-Kamera rekombiniert.
Daher kann bei dieser CCD-Kamera das auf die oben erwähnte Weise verarbeitete Bild in einen Teil des gesamten Bilds eingefügt werden. Falls es beispielsweise einen Bereich mit unklarem Kontrast in dem gesamten Bild gibt, wenn das Signal des Bereichs für die bzw. bei der Gradationssteuerung verarbeitet wird, wird der Kontrast des Teils verstärkt, um klar zu werden.
Fig. 11 zeigt eine weitere CCD-Kamera.
Diese CCD-Kamera ist ein Beispiel, bei dem eine Mosaikspezialschaltung 66 zwischen dem Bereichsspeicher 42 und der Gatterschaltung 44 vorgesehen ist. Die Schaltung 66 wandelt beispielsweise ein mit einer 8-Bit-Gradation implementiertes eingegebenes Bildsignal in ein mit 6-Bit- oder 4-Bit-Gradation implementiertes Bildsignal um. Obwohl eine solche Bitwandlung eines Bildsignals dazu führt, daß das Signal bezüglich der Gradation etwas unnatürlich wird, wird die Rauschmenge reduziert, wodurch das S/N-Verhältnis wesentlich verbessert wird. Wenn beispielsweise ein Bild mit weniger Rauschen durch Verstärken des Bilds von dessen blauem Himmel im Hintergrund erhalten werden muß, ist eine solche Wandlung wirkungsvoll. Dies liegt daran, daß die Farbänderung für blauen Himmel nicht kompliziert ist, auch wenn eine Bitreduktion durchgeführt wird. Diese CCD-Kamera, die eine Bitwandlungsfunktion enthält, kann auch in dem Fall eingesetzt werden, bei dem ein Bild, von dem ein Teil allmählich ausgeblendet wird, durch Darstellen des Teils des Bilds mit einer geringeren Anzahl von Bits erhalten werden muß.
Fig. 12 zeigt eine weitere CCD-Kamera.
Bei dieser CCD-Kamera ist der externe Anschluß 21 für die Bildqualitätsumschaltschaltung 16 vorgesehen. Von dem Anschluß 21 kann das Ausgangssignal einer Elektronikkamera und das eines externen Geräts geliefert werden.
Die Bildqualitätsumschaltschaltung 16 besitzt eine Bildqualitätseffektschaltung 71, in die das Bildsignal von der Signalverarbeitungsschaltung 14 oder dasjenige von dem externen Anschluß 21 eingegeben werden kann. Die Bildqualitätseffektschaltung 71 verarbeitet jedes der eingegebenen Bildsignale auf der Basis des Steuersignals von der Bildqualitätswählschaltung 18. Beispielsweise sind in die Bildqualitätseffektschaltung 71 die Profilbetonungseinrichtung, die Bandpaßbegrenzungseinrichtung, die Farbverstärkungseinrichtung und dergl., wie in der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben, eingebaut worden. Das in der Bildqualitätseffektschaltung 71 verarbeitete Bildsignal wird zunächst in dem Bereichsspeicher 42 gespeichert. Daraufhin wird das Signal vom Speicher mit dem angepaßten Zeitablauf ausgelesen, wenn beispielsweise das Bildsignal von der Signalverarbeitungsschaltung 14 durch die nächste Bildaufnahme an die Gatterschaltung 41 geliefert wird. Die Gatterschaltungen 41 und 44 werden derart gesteuert, daß eine der Schaltungen leitend und die andere der Schaltungen blockierend ist, abhängig vom Zeitsteuersignal von der Bildqualitätswählschaltung 18. Damit läßt sich das Bildaufnahmesignal und das Signal vom Bereichsspeicher 42 in der Zusammensetzungsschaltung 17 zusammensetzen.
Die Zeitsteuerung, mit der die Gatterschaltung 44 leitend und gesteuert wird, wird durchgeführt, wenn das Ausgangssignal des Bereichsspeichers 42 eine Komponente eines Frequenzbands enthält oder einem mit einer Profilkomponente umgebenen Bereich entspricht oder eine spezifische Farbkomponente enthält. Dies ist das gleiche wie das bei der vorhergehenden CCD-Kamera beschriebene Operationsprinzip.
Wie bei der oben erwähnten CCD-Kamera ermöglicht das direkte Anlegen des Bildsignals von dem externen Eingabeanschluß an die Bildqualitätsumschaltschaltung 16 eine Reduktion der Störung des S/N-Verhältnisses und eine einfache Zusammensetzung des Bilds.
Früher sind bei Rundfunkstationen die Ausgangssignale mehrerer Kameras in einen Datenblock- bzw. Teilbildsynchronisierer eingegeben worden, um verschiedenen Bildverarbeitungen unterworfen zu werden. Mit diesem Verfahren werden jedoch die entsprechenden Kameraausgangssignale zunächst in Videosignale des NYSC-Systems oder jene R, G und B gewandelt und als unabhängige Videosignale geformt und daraufhin wieder einer Bildverarbeitung unterzogen. Dementsprechend hat das Signalverarbeitungssystem einen umständlichen und komplexen Aufbau. Dies kann dazu führen, daß die Bildqualität gestört wird. Andererseits kann bei der vorliegenden CCD-Kamera die Bildzusammensetzungsverarbeitung unter Einsatz des externen Eingangssignals beim Aufnehmen eines Bilds erhalten werden. Demgemäß kann die Bildzusammensetzung ohne gestörtes Bildsignal erhalten werden. Darüber hinaus werden eine erste Elektronikkamera und eine zweite Elektronikkamera normal unter Verwendung einer externen Synchronisation betrieben. Daher werden die horizontalen und vertikalen Abtastungen zwischen den Kameras gegenseitig synchronisiert, wodurch das System als billiges und praktisches Bildzusammensetzungssystem ohne erforderlichen, umständlichen Datenblocksynchronisierer verwendet werden kann.
Wenn die Zusammensetzung eines extern eingegebenen Bildsignals und eines Abbildungsaufnahmebildsignals gewünscht wird, ist es bei diesem System möglich, daß das extern eingegebene Bildsignal im voraus in dem Bereichsspeicher gespeichert wird. Wenn eine Abbildung aufgenommen wird, wird das Bildsignal wie erforderlich im Bereichsspeicher gelesen, damit das Bildsignal und das Abbildungsaufnahmebildsignal zusammengesetzt werden können. Daher kann ein Programm, das bei der Durchführung einer Bildaufnahme einfach editiert wird, auch produziert werden.
Ferner kann das oben erwähnte System den Editierprozeß auch in der Mitte der synchronen Bildaufnahme durch die erste und zweite Kamera durchführen. Dann wird der Bereichsspeicher 42 derart eingestellt, daß er durch das Steuersignal von der Bildqualitätswählschaltung 18 entweder in einen Durch(laß)zustand oder einen Speicherzustand umgeschaltet wird. Beispielsweise kann ein Bild auf die Weise erhalten werden, daß eine Nahaufnahme in einen Teil des gesamten Bilds eingefügt wird, während die gesamte Szenerie gesehen wird und eine Atmosphäre erlebt wird, die durch Gewinnen der Nahaufnahme eines wichtigen Teils mit der zweiten Kamera während der Aufnahme der gesamten Szene mit der ersten Kamera erhalten wird. Das System kann auch für den Fall wirksam eingesetzt werden, wo die Bewegung eines Subjekts durch Aufnehmen des gleichen Subjekts mit verschiedenen Winkeln mit der ersten und zweiten Kamera und durch abwechselndes Umschalten der Gatterschaltungen 41 und 44 zu analysieren ist.
Als externes Eingabesignal kann das Signal von der Elektronikkamera zum Aufnehmen eines Standbilds verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Benutzer ein Bild zu einem entscheidenden Augenblick als Standbild aufnehmen will, kann das extern eingegebene Bildsignal im Bereichsspeicher gespeichert und daher auch für die Bestätigung bzw. Stärkung einer solchen Bildaufnahme verwendet werden. Ebenso kann eine Verarbeitung durchgeführt werden, bei der das Bildsignal (Szenerie und Reihe von Warenhäusern und Häusern fremder Länder) der Elektronikkamera als Signal für den Hintergrund verwendet wird und das Bildsignal des so aufgenommenen Subjekts in das Signal eingefügt wird.
Darüber hinaus können die Signale R, G und B von Videobandrecordern oder Femsehempfängern als das extern eingegebene Signal verwendet werden. Wenn das Signal vom Videorecorder verwendet wird, ist es wünschenswert, daß das Signal durch Vorsehen einer Zeitachsenkorrekturschaltung direkt hinter dem Einlaßanschluß 21 verwendet wird, um eine Zeitachsenänderung zu beseitigen.
Wie vorher erwähnt ist, können mit der Ausstattung einer Kamera mit einer Bildsignalverarbeitungsfunktion verschiedene Bildverarbeitungen erzielt, der Nachteil der Festkörperbildaufnahmevorrichtung beim Aufnehmen eines Bilds vermieden und eine multifunktionelle digitale CCD- Kamera mit einer Reihe von Annehmlichkeiten erhalten werden.

Claims

1. CCD-Videokamera umfassend:

- eine Bildaufnahmelinse (19) zum Aufnehmen von Licht von einem Subjekt,

- eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung (12) zum Gewinnen eines photoelektrisch übertragenen Signales durch Empfangen eines optischen Bildes auf einer Abbildungsoberfläche über die Bildaufnahmelinse (10) und durch eine Verschlußoperation,

- eine Einrichtung (19), die die Festkörperbildaufnahmevorrichtung (12) veranlaßt, mehrere Verschlußoperationen mit wechselseitig verschiedenen Belichtungszeiten für im wesentlichen ein und das gleiche optische Bild auszuführen,

- eine Signalverarbeitungsschaltung (14) zum Umsetzen der von der Festkörperbildaufnahmevorrichtung (12) ausgegebenen photoelektrisch übertragenen Signale entsprechend den mehreren Verschlußoperationen in jeweilige mehrere Bildsignale (B1, B2, B3) einschließlich eines ersten Bildsignals (B1) entsprechend einer kurzen Verschlußzeit und eines zweiten Bildsignals (B3) entsprechend einer langen Verschlußzeit, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (14) einen Speicher aufweist, der es ermöglicht, wechselseitig entsprechende Teile der mehreren Bildsignale parallel anzuordnen, und

- einen Bildqualitätssteuerabschnitt (15), der die mehreren Bildsignale empfängt,

wobei die Kamera dadurch gekennzeichnet ist, daß der Speicher ein Datenblockspeicher ist und der Bildqualitätssteuerabschnitt (15) außerdem aufweist

- mehrere Zerteilschaltungen (30a, 30c) zum Begrenzen der ersten und zweiten von der Signalverarbeitungsschaltung (14) ausgegebenen Bildsignale (B1, B3) mittels verschiedener Schwellenwertpegel, um dadurch jeweilige erste und zweite zerteilte Signale (C1, C3) zu erhalten, von denen das erste zerteilte Signal auf einen ersten Amplitudenbereich begrenzt ist und das zweite zerteilte Signal auf einen zweiten Bereich begrenzt ist, der sich unterhalb des ersten Bereiches erstreckt und wenigstens einen Teil hiervon einschließt,

- mehrere Verstärker (31a, 31c) zum Empfangen und Verstärken des ersten zerteilten Signals mit einem Verstärkungsfaktor von 1 und zum Empfangen und Verstärken des zweiten zerteilten Signals mit einem Verstärkungsfaktor kleiner als 1, wobei dieser Faktor im wesentlichen dem Kehrwert der Steigerung der Empfindlichkeit, die durch die lange Belichtungszeit gewonnen ist, im Vergleich zu der kurzen Belichtungszeit entspricht, und

- eine Bildzusammensetzungsschaltung (33) zum Zusam mensetzen der verstärkten zerteilten Signale (D1, D3) durch Auswahl hieraus, um ein zusammengesetztes Signal (E) mit einer Amplitude, die für die Helligkeit des aufgenommenen Bildes repräsentativ ist, und mit einem erhöhten dynamischen Bereich im Vergleich zu dem Bereich, der durch eine einzige Verschlußoperation erreichbar ist, zu bilden.

2. CCD-Videokamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Bildsignale die ersten, die zweiten und dritten Bildsignale sind, die während der kurzen, der langen und der dritten Verschlußzeit der Festkörperbildaufnahmevorrichtung (12) aufgenommen sind, und daß die mehreren Zerteilschaltungen (30a, 30b, 30c) und die mehreren Verstärker (31a, 31b, 31c) jeweils die ersten, zweiten und dritten Zerteilschaltungen und die ersten, zweiten und dritten Verstärker, die den ersten, zweiten und dritten Bildsignalen entsprechen, sind.