JP2002223373A

JP2002223373A - 撮像装置

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Publication number: JP2002223373A
Application number: JP2001368366A
Authority: JP
Inventors: Teruo Hieda; 輝夫稗田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2002-08-09
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JP3586238B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回路規模を小さくすることで装置の小型化、
低消費電力化を図るとともに、関数の切り替え点におい
ても画質の劣化が生じない優れた撮像装置を提供する。【解決手段】撮像信号をアナログデジタル変換し、デ
ジタル方式により信号処理を行う撮像装置であって、ガ
ンマ回路３０５がガンマ領域においては原点を通る直線
と第１の曲線との加算で得られ、ニー領域では、所定値
と第２の曲線との加算で得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置、特に、デ
ィジタル信号処理を用いてガンマ補正特性を可変可能な
撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像装置は、近年の電子技術の進歩とも
に、小型、軽量化が進んできている。その中において、
半導体技術の進歩に伴って、高速のアナログ−デジタル
変換器（以下ＡＤコンバータと称す）、デジタル−アナ
ログ変換器（以下ＤＡコンバータと称す）が実用化さ
れ、これを用いて、デジタル信号化されたビデオ信号を
デジタル信号処理する方式も提案されている。これら
は、撮像信号をＡＤ変換して、フィルタ、色分離、ガン
マ、マトリクスなどの信号処理をデジタル処理で行な
い、ＤＡ変換して出力するものである。

【０００３】また、撮像信号をアナログ・ディジタル
（以下ＡＤ）変換し、ディジタル技術を用いて、クリッ
プ、ガンマ補正、フィルタ処理、同期信号付加、同期検
波、ガンマ、マトリクスなど等を行い、ディジタルテレ
ビジョン信号を生成し、ディジタル・アナログ（以下Ｄ
Ａ）変換してビデオ信号として出力したり、ディジタル
ビデオ信号として出力するものも行われている。

【０００４】これらの従来例において、ガンマ補正回路
にはＲＯＭテーブルが用いられている。これは所定の
入、出力特性を書込んだＲＯＭを用いる方式である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されている、デジタル信号処理を用いた撮像装置にお
いては、特に、ガンマ回路を構成するために、読みだし
専用メモリ（ＲＯＭ）が用いられている。このメモリが
回路規模を大きくし、単一の集積回路にすべての信号処
理回路を集積する際に、コストが低減できない要因とな
っていた。

【０００６】また、ＲＯＭは消費電力が大きく又、ＩＣ
化した時のチップ面積が大きくなり、小型軽量な装置を
実現させるために高集積化する事が難しい。

【０００７】特に、入力ダイナミックレンジを広くした
り、特性カーブを細かくするためには非常に大きなＲＯ
Ｍを必要としてしまう問題があった。

【０００８】又、撮影する被写体の種類や条件に応じ
て、ガンマ特性カーブの微調整が必要になる事が有る。
例えば暗い時に、Ｓ／Ｎの悪い状態で撮影する時はガン
マ特性を直線に近付けたほうが、暗部のノイズの増加が
抑えられる。又、屋外等で高コントラストな被写体を撮
影する時は、ガンマの特性の特に高輝度部分の特性の傾
きを小さくしたほうが、高輝度部の飽和によるつぶれを
減少出来る。

【０００９】しかしながら、この様に微調整を行う事
は、ＲＯＭの大きさを非常に大きくしてしまい、従来の
方式ではほとんど不可能だった。

【００１０】さらに、従来提案されているデジタル信号
処理を用いた撮像装置においては、従来、アナログ方式
で用いられていた回路をそのままディジタル方式に置き
換えたのみであったので、回路規模が大きく、消費電流
が多くなって、単一の集積回路にすべての信号処理回路
を集積するには大き過ぎたり、あるいはコストが低減で
きなかった。特にガンマ補正回路などの非線形回路は、
従来ＲＯＭを用いて構成されており、特に回路規模を増
大させていた。

【００１１】またさらに、これらにおいては、ディジタ
ルシステムに置き換える際、可変な特性を持たせると、
非常に回路規模が大きくなってしまい、実現できなかっ
たり、簡易的な方式で十分な特性が得らず、撮影状態や
撮影被写体に応じた適切な設定が行なえない問題点があ
った。

【００１２】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、回路規模を小さくすることで装置の小型化、低消費
電力化を図るとともに、関数の切り替え点においても画
質の劣化が生じない優れた撮像装置を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、撮像信号をアナログデジタル変換し、デ
ジタル方式により信号処理を行う撮像装置であって、そ
の中のガンマ回路が、ガンマ領域においては、原点を通
る直線と第１の曲線との加算で得られ、この領域では、
所定値と第２の曲線との加算で得られることを特徴とす
る。

【００１４】本発明ではまた、上記問題を解決するた
め、複数の関数の切り換えにより、ガンマ補正特性を得
る方式のガンマ補正回路を有する撮像装置であって、上
述の関数の定数項を可変することにより、ガンマ補正特
性を可変することを特徴とする撮像装置を提案する。

【００１５】本発明ではまた、上記の問題点を解決する
ため、撮像素子の出力信号をアンプする利得可変可能な
アンプと、その出力をアナログディジタル変換したディ
ジタル撮像信号に、第１の値を加算する第１の加算器
と、第１の加算器の出力をガンマ補正するガンマ補正回
路と、ガンマ補正回路の出力に第２の値を加算する第２
の加算器と、第２の加算器の出力に第３の値を乗算する
乗算器と前述アンプの利得、第１の値、第２の値、第３
の値を制御する制御信号Ｓを発生するスイッチを有し、
制御信号Ｓの値に応じて、前述アンプの利得、第１、第
２、第３の値を可変し、ガンマ補正の特性を可変するこ
とを特徴とする撮像装置を提案する。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる撮像装置の実施例を詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明による撮像装置の第１の実施
例を示す機能ブロック図である。同図において、１は色
分解フィルタを含む撮像素子であるＣＣＤ、２はＣＣＤ
１の出力信号を連続信号に変換するサンプルアンドホー
ルド回路（Ｓ／Ｈ）である。また、３はサンプルアンド
ホールド回路２の出力をデジタル信号に変換するＡＤコ
ンバータ（ＡＤＣ）、４は撮像信号中の輝度信号のみを
通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。

【００１８】５はガンマ回路、６は後述する色信号と輝
度信号の遅延時間を合わせる遅延回路、７は同期加算回
路、８はＤＡコンバータ（ＤＡＣ）、９は輝度信号
（Ｙ）出力端子である。１０は撮像信号より色信号を分
離する色分離回路、１１はホワイトバランスを合わせる
乗算器、１２はホワイトバランスを合わせる係数を出力
する係数器である。１３はガンマ回路、１４は色差信号
を合成する色差マトリクス、１５は色副搬送波により色
差信号を変調する変調器、１６はバースト加算、１７は
ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）、１８は色信号（Ｃ）出力端
子である。

【００１９】光学系（図示せず）によりＣＣＤ１に結像
された被写体像（図示せず）は、ＣＣＤ１により、色分
解された後、光電変換され、サンプルホールド回路２に
より連続信号になり、ＡＤコンバータ３によりアナログ
デジタル変換される。デジタル変換された信号は、ロー
パスフィルタ４により、輝度信号Ｙが取り出され、ガン
マ回路５によりガンマ補正される。そして、遅延回路６
により所定量遅延された後、同期加算７により同期信号
が加算され、ＤＡコンバータ８によりアナログ信号に変
換されて、Ｙ出力端子９より、テレビジョン、ＶＴＲな
どの外部機器（図示せず）に出力される。

【００２０】また、ＡＤコンバータ３の出力は、色分離
回路１０により、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色信号に分離され、乗
算器１１により係数器１２により設定された係数が乗じ
られ、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのレベルを合わせるホワイト
バランスが行われる。そして、ガンマ回路１３で、ガン
マ補正され、色差マトリクス１４で色差信号を合成し、
変調器１５で色副搬送波により直交変調する。また、バ
ースト加算器１６でカラーバーストが付加され、ＤＡコ
ンバータ１７でアナログ信号に変換され、Ｃ出力端子１
８より、Ｙ信号と同様に出力される。

【００２１】図２は図１に示した実施例におけるガンマ
回路５および１３の詳細図である。同図において、２０
１は入力端子、２０２は入力を複数の所定値と比較して
入力がどの範囲にあるかを検出するコンパレータであ
る。２０３，２０７は減算器、２０４，２０６，２０
８，２１１，２１３は、それぞれ選択信号に応じて所定
の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを生成するデコーダである。
また、２０５，２１０は係数器、２０９はｎ₁ ビット×
ｎ₂ ビットの乗算器、２１２は加算器、２１４は出力端
子である。

【００２２】入力端子２０１より入力された信号は、ま
ずコンパレータ２０２により所定の範囲のどこにあるか
検出され、コンパレータ２０２から検出信号Ｓ_Dが出力
される。

【００２３】また、入力信号は、検出信号Ｓ_Dに応じて
生成されたデコーダ２０４からの出力である定数ａによ
り減算器２０３で減じられる。減算された信号は、乗算
器２０９の一方の入力端子に入力される。減算された信
号はまた、デコーダ２０６により検出信号Ｓ_Dに応じて
生成された係数ｂと係数器２０５により乗じられ、減算
器２０７で同様にデコーダ２０８で生成された定数Ｃか
ら減じられ、乗算器２０９の他方の入力端子に入力され
る。乗算器２０９の出力は、係数器２１０でデコーダ２
１１で生成された係数ｄが乗じられ、加算器２１２でデ
コーダ２１３で生成された定数ｅが加わり、出力端子２
１４から出力されて、前述の後段の回路に入力される。

【００２４】図３は図２のガンマ回路の説明図である。
（ａ）の横軸はガンマ回路の入力、縦軸は出力である。
ガンマ回路に入力される入力信号のビット数をｎ₃ とす
ると、入力は０〜２ⁿ³−１の範囲にある。このとき、入
力をｋに分割（図３（ａ）ではｋ＝５）し、それぞれを
Ｒ₁ ，Ｒ₂ …Ｒ_kとする。この各々の範囲の最大値を２
ⁿ¹−１（ｎ₁ は図２中の乗算器２０９の一方の入力のビ
ット数）より小さく設定する。

【００２５】例えばｎ₃ を１０とすると、入力は０〜１
０２３の範囲にあり、これを図３のように５つに分割し
て、各々の範囲を２５５より小さく設定する事により、
ｎ₁＝８で良いことになる。各々の範囲の始点における
入力をａ₁ 〜ａ₅ 、出力をｅ ₁ 〜ｅ₅ として、これらの
うち１つの範囲Ｒｉを取り出したのが図３（ｂ）であ
る。

【００２６】この曲線ｙｉは上に凸で、原点（ａｉ，ｅ
ｉ）を通るので、２次関数で近似すると、（ｙｉ−ｅｉ）＝Ａｉ（ｘ−ａｉ）² ＋Ｂｉ（ｘ−ａｉ）（Ａｉ，Ｂｉは所定の定数）（ｙｉ−ｅｉ）＝（ｘ−ａｉ）×｛Ａｉ（ｘ−ａｉ）＋Ｂｉ｝ｙｉ＝（ｘ−ａｉ）×｛Ａｉ×（ｘ−ａｉ）＋Ｂｉ｝＋ｅｉ（式１）で表わされる。これを入力の範囲に応じて、ａｉ，ｅ
ｉ，Ａｉ，Ｂｉを切り換えることにより図３（ａ）の特
性が実現出来る。式１において実際のガンマカーブを近
似すると、Ａｉ，Ｂｉが非常に小さな値（２^-5〜２^-15
程度）になってしまい、乗算器２０９で計算した結果、
有効ビットが減少してしまう。このため、Ａｉ，Ｂｉに
１／ｄｉ（ｄｉ＜１）を乗じ、また、Ａｉは上に凸の曲
線では負の値を取るため、ｂｉ＝−Ａｉ／ｄｉ，Ｃｉ＝
Ｂｉ／ｄｉとおき、これらを式１に代入して、ｙｉ＝（ｘ−ａｉ）×｛−ｂｉ×（ｘ−ａｉ）＋ｃｉ｝×ｄｉ＋ｅｉ（式２）とした回路が図２である。

【００２７】このとき、Ａｉ，Ｂｉの求め方は以下のよ
うになる。図３（ａ）の各範囲の切り換り点（ａｉ，ｅ
ｉ）において連続かつ、なめらかにつながらないと、画
面上に擬似輪郭を生じてしまう。したがって、ｙｉ（ａ_i+1 ）＝ｙ_i+1 （ａ_i+1 ）（連続条件）からＡｉＲｉ² ＋ＢｉＲｉ＝ｅ_i+1 （式３）ｙｉ′（ａ_i+1 ）＝ｙ′_i+1 （ａ_i+1 ）（なめらか条件）から２ＡｉＲｉ＋Ｂｉ＝Ｂ_i+1 （式４）

【００２８】Ｂ₀ は、ｘ＝０付近の利得であるため３〜
４程度の値を取る。この時のＡ₀ をガンマ特性に合うよ
うに求め、以下、式３，式４とガンマ特性の条件より、
Ａｉ，Ｂｉを求め、乗算器のレンジに合うようにｄｉを
求め、ｂｉ，ｃｉを求める。

【００２９】係数器２０５，２１０は回路の簡略化のた
めにシフト演算と加算で構成出来るようにする。

【００３０】ｄｉは乗算器のレンジ合せのためであるか
ら、ｄｉ＝２^-pi（Ｐｉは自然数）とすればシフト演算のみで実現出来る。

【００３１】また、ｂｉについてはなるべくシフト演算
のみで実現出来るように、ａｉをＲｉが２ⁿ¹−１を越え
ない範囲で選ぶことで回路が簡略化される。

【００３２】図４は図１に示したガンマ回路の他の構成
例である。この例では式２を変形しｆｉ＝ａｉ×ｂｉ＋ｃｉ（式５）ｙｉ＝（ｘ−ａｉ）×（−ｂｉｘ＋ｆｉ）×ｄｉ＋ｅｉ（式６）とおき、係数器２０５の入力を入力端子２０１に接続す
る。また、減算器２０７に入力する定数を式５で表わさ
れるｆとする。

【００３３】次に図５〜図８を用いて本発明による撮像
装置の第２の実施例を詳細に説明する。

【００３４】図５において、１は撮像素子であるＣＣ
Ｄ、２はサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、３はＡＤコ
ンバータ（ＡＤＣ）、３４はガンマ回路、３５は加算
器、３６はＤＡコンバータ（ＤＡＣ）、３７は出力端
子、３８はピーク検出器、３９はマイクロコンピュータ
である。

【００３５】被写体像は撮像光学系（いずれも図示せ
ず）により、ＣＣＤ１の光電変換面に結像され、光電変
換されて撮像信号となり、サンプルホールド回路２によ
り連続信号になる。そして、ＡＤコンバータ３によりデ
ジタル信号に変換され、ガンマ回路３４によりガンマ補
正される。

【００３６】ガンマ補正された信号は、加算器５により
同期信号ＳＹＮＣが加算され、ＤＡコンバータ３６によ
りデジタルアナログ変換され、複合テレビ信号として出
力端子３７より外部機器（図示せず）へ出力される。ま
た、ＡＤコンバータ３の出力はピーク検出器３８により
１垂直期間中のピークレベルが検出され、その値はマイ
クロコンピュータ３９により読み出せるように接続され
ている。また、マイクロコンピュータ３９からガンマ回
路３４へ設定値が書き込めるように接続されている。

【００３７】図６は、図５中ガンマ回路３４の詳細図で
ある。図６において、４１は信号入力端子、４２，４７
は減算器、４３，５２は所定の係数を生成するデコー
ダ、４４，５０は乗算器、４５，４８，５４はスイッ
チ、４６，４９，５５はマイクロコンピュータ３９より
の設定値を書き込むレジスタである。５１は係数器、５
３は加算器、５６は出力端子、５７は入力信号を所定値
と比較してどの範囲に入っているかを示す検出信号Ｓ_D
を出力するコンパレータ、５８は設定信号入力端子であ
る。

【００３８】信号入力端子４１より入力された入力信号
は、まず減算器４２で検出信号Ｓ_Dに応じてデコーダ４
３で生成された定数ａを減じる。そして、乗算器４４で
スイッチ４５で検出信号Ｓ_Dに応じて選択された所定値
またはレジスタ４６の値のうちの１つと乗じ、減算器４
７で所定値Ｃ₁ ，Ｃ₂ またはレジスタ４９の値のうちス
イッチ４８で検出信号Ｓ_Dに応じて選択された値Ｃより
減算される。

【００３９】減算器４７の出力は減算器４２の出力と乗
算器５０において乗算され、係数器５１においてデコー
ダ５２により検出信号Ｓ_Dに応じて生成された値ｄが乗
ぜられる。そして、加算器５３において所定値ｅ₁ ，ｅ
₂ またはレジスタ５５の値のうちスイッチ５４により検
出信号Ｓ_Dに応じて選択された値ｅと加算され、出力端
子５６より、図５の加算器３５へ出力される。

【００４０】入力信号はまた、コンパレータ５７により
所定値と比較され、検出信号Ｓ_Dを発生し上述のように
各部に加えられる。

【００４１】また、設定信号入力端子５８より入力され
た設定信号は、各レジスタ４６，４９，５５のうちマイ
クロコンピュータ３９により示されたレジスタに示され
た値が書き込まれる。

【００４２】図７は第２の実施例の動作説明図である。
図７において、（ａ）はガンマ回路３４の入出力特性を
示す。入力信号は０〜ｘｍ、出力信号は０〜ｙｍの範囲
とし、これらをＲ₁ （０〜ａ₂ ），Ｒ₂ （ａ₂ 〜ａ
₃ ），Ｒ₃ （ａ₃ 〜ｘｍ）の３つの範囲に分割する。そ
して、ガンマ特性をＲ₁ ′を所定の２次関数ｙ₁ でＲ₂
を可変２次関数ｙ₂ で、Ｒ₃ を可変１次関数ｙ₃ で近似
する。それぞれｙ₁ ＝ｘ×（ｂ₁ ｘ＋ｃ₁ ）（式７）ｙ₂ ＝（ｘ−ａ₂ ）×（ｂ₂ （ｘ−ａ₂ ）＋ｃ₂ ）＋ｅ₂ （式８）ｙ₃ ＝（ｘ−ａ₃ ）×ｃ₃ ＋ｅ₃ （式９）

【００４３】この図において、ｙ₁ ，ｙ₂ が連続かつな
めらかにつながるようにｙ₁ （ａ₂ ）＝ｙ₂ （ａ₂ ）からａ₂ ² ｂ₁ ＋ａ₂ ｃ₁ ＝ｅ₂ （式１０）ｙ₁ ′（ａ₂ ）＝ｙ₂ ′（ａ₂ ）から２ａ₂ ｂ₁ ＋ｃ₁ ＝ｃ₂ （式１１）同様にｙ₂ ，ｙ₃ ではｙ₂ （ａ₃ ）＝ｙ₃ （ａ₃ ）から（ａ₃ −ａ₂ ）² ｂ₂ ＋（ａ₃ −ａ₂ ）ｃ₂ ＝ｅ₃ （式１２）ｙ₂ ′（ａ₃ ）＝ｙ₃ ′（ａ₃ ）から２（ａ₃ −ａ₂ ）ｂ₂ ＋ｃ₂ ＝ｃ₃ （式１３）

【００４４】式１０、式１１を満足するため、ｃ₂ ，ｅ
₂ は固定値となる。この時ｂ₂ を可変とすることによ
り、ｙ₂ （ａ₃ ）の値が変化する。また、式１２，式１
３よりｙ₂ が決まるとｙ₃ は一義的に決ってしまうこと
がわかる。

【００４５】したがって、図７（ａ）中のｌ₁ ，ｌ₂ の
ようにガンマ特性を可変するためには、ｂ₂ をパラメー
タとして、その時のｃ₃ ，ｅ₃ を式１２，式１３より求
めれば良い。

【００４６】図７（ｂ）は検出したピークレベルに応じ
てｂ₂ をどのように可変するか、その時ｃ₃ ，ｅ₃ がど
のように変化するかを示した図である。なおｂ₂ は負の
値をとるため−ｂ₂ を示しているピークレベルが所定値
Ｐ₁ より低い時は−ｂ₂ は所定値に、Ｐ₁ を越えると−
ｂ₂ は少しずつ増加し、Ｐ₂ 以上では別の所定値にな
る。−ｂ₂ をあまり増加するとｙ₂ の傾きが途中で負の
値になるため、Ｐ₂ 以上では−ｂ₂ を増加しないように
する。

【００４７】また、ｃ₃ ，ｅ₂ は式１２，式１３により
ｂ₁ の値に応じて図のように変化する。実際の回路では
乗算器２０で桁落ちによる有効桁の減少が生ずるためｂ
ｉ，ｃｉに１／ｄ（ｄ＜１）を乗じ、またｂｉは負であ
るため極性を反転し、ｙ₁ ＝ｘ×（−ｂ₁ ｘ＋ｃ₁ ）×ｄ₁ ｙ₂ ＝（ｘ−ａ₂ ）×（−ｂ₂ ｘ＋ｃ₂ ）×ｄ₂ ＋ｅ₂ ｙ₃ ＝ｃ₃ （ｘ−ａ₃ ）×ｄ₃ ＋ｅ₃ とする。

【００４８】図８はこの実施例におけるマイクロコンピ
ュータ３９の動作を示すフローチャートである。

【００４９】ステップ１０１でスタートし、ステップ１
０２で垂直同期パルスＶＤが入力されるのを待つ。パル
スＶＤが入力されたらステップ１０３でピーク検出器３
８よりピークレベルを読み込む。そして、ステップ１０
４で、その値を図７（ｂ）に示されるテーブルによりｂ
₂ を求め、ステップ１０５で式１２，式１３を用いてｃ
₃ ，ｅ₃ を求めステップ１０６で求めたｂ₂ ，ｃ₃ ，ｅ
₃ をそれぞれレジスタ４６，４９，５５へ書き込み、ス
テップ１０２へもどる。

【００５０】なお、第２の実施例において、ピーク検出
回路３８は、最大値検出回路、最小値検出回路を用い
て、その差を取ってコントラスト情報を得て、ガンマ特
性を可変としたり、また、絞りの開度情報や画面をｎ分
割して個々を積分して得た値の最大値、最小値の差、あ
るいはホワイトバランス情報を用いても良い。

【００５１】図９は本発明の他の実施例である。３０１
は撮像素子であるＣＣＤ、３０２はＣＣＤ出力を連続化
するサンプルアンドホールド、３０３はＡＤ変換器、３
０４はローパスフィルタ、３０５は特性可変端子を有し
後述する特性が可変出来るガンマ回路、３０６は加算
器、３０７はＤＡコンバータ、３０８は出力端子であ
る。

【００５２】３０４，３０５，３０６はディジタル回路
により構成されている。不図示の被写体像は、不図示の
光学系によりＣＣＤ３０１の光電変換面に結像され、光
電変換され、映像信号となり、サンプルアンドホールド
３０２で連続化され、ＡＤ変換器３０３でＡＤ変換され
ディジタル映像信号となり、ローパスフィルタ３０４に
より必要な帯域制限され、ガンマ回路３０５で２つの特
性可変端子に入力されたＫ１，Ｋ２に応じた特性のガン
マ補正がなされ、加算器３０６で同期信号が付加され、
ＤＡ変換器３０７でアナログ信号に変換され出力端子３
０８から、ＶＴＲテレビ等の不図示の外部機器に出力さ
れる。

【００５３】図１０は図９中ガンマ回路３０５の動作説
明図である。横軸ｘはガンマ回路３０５の入力、縦軸ｙ
は出力を表わしている。出力ｙ₁ の値は１００％白レベ
ルで、この時出力端子３０８より出力される信号レベル
がテレビ信号の基準白レベルになる。

【００５４】ｙ₂ の値は白クリップレベルで、この時出
力端子３０８より出力される信号レベルがテレビ信号の
白クリップレベルになる。ｘ₁ ，ｘ₂ は、ｙ₁ ，ｙ₂ に
対応する入力で、ｘ₁ は通常ＣＣＤ３０１の標準出力レ
ベル、ｘ₂ は飽和出力レベルで、ｘ₂ ＝２ｘ₁ 〜５ｘ₁
である。図１０では説明のためｘ₂ ＝２ｘ₁ となってい
る。一般に０〜ｘ₁ の間をガンマ領域、ｘ ₁ 〜ｘ₂ の間
をニー領域という。

【００５５】図９中Ｋ１を可変すると、図１０の様に、
入力０〜ｘ₁ 、出力０〜ｙ₁ の範囲において特性が変化
する。この時、（０，０）及び（ｘ₁ ，ｙ₁ ）はかなら
ず通る様に変化する。Ｋ１を所定値とすると標準ガンマ
特性（ｙ＝ｘ^0.45）になり、Ｋ１を大きくすると、図の
様に大きくふくらみ、Ｋ１を小さくすると直線に近付
く。

【００５６】又、図９中Ｋ２を可変すると、図１０の様
に、入力ｘ₁ 〜ｘ₂ 、出力ｙ₁ 〜ｙ ₂ の範囲において特
性が変化する。この時（ｘ₁ ，ｙ₁ ）はかならず通る様
に変化する。Ｋ２を所定値とすると（ｘ₂ ，ｙ₂ ）を通
る直線になり、Ｋ２を大きくすると傾きが大きく、小さ
くすると傾きが小さくなる。ｙの値がｙ₂ より大きくな
る時は、ｙ，にクリップされる。

【００５７】図１１は、図９中ガンマ回路の詳細図であ
る。３１０は制御信号Ｓ１に応じて、入力信号をそのま
ま通すか所定値ｙ₁ にするか切り換えるスイッチ、３１
１は所定の係数ｕ＝ｙ₁ ／ｘ₁ を乗ずる係数器、３１２
は加算器、３１３は制御信号Ｓ２に応じた関数を発生す
る関数回路、３１４は乗算器、３１５は入力を所定値と
比較しその結果に応じた所定の制御信号Ｓ１，Ｓ２を出
力するコンパレータ、３１６は、制御信号Ｓ１に応じて
切換えるスイッチ、３１７，３１８はそれぞれＫ１，Ｋ
２の値を保持するレジスタである。

【００５８】入力信号はまず、コンパレータ３１５によ
り所定値と比較され、その結果に応じて、スイッチ制御
信号Ｓ１、関数回路３１３へ制御信号Ｓ２が発生され
る。Ｓ１＝０の時、入力信号はスイッチ３１０を通り係
数器３１１により上述の所定値ｕが乗ぜられ、加算器３
１２の一方の入力となる。また入力は、関数回路３１３
により所定の関数が発生され、その値は、スイッチ３１
６により選択されたＫ１と乗算器３１４で乗算され、加
算器３１２で前述の係数器３１１の出力と加算され出力
される。

【００５９】又、Ｓ１＝１の時はスイッチ３１０からは
ｘ₁ が出力され、係数器３１１によりｕが乗ぜられてｙ
₁ となり、又、関数回路３１３の出力はスイッチ３１６
に選択されたＫ２と乗算器３１４で乗ぜられ、加算器３
１２において加算され、出力される。

【００６０】図１２は図１１の動作説明図である。
（ａ）において、必要とされるガンマ特性を直線エル
１，エル２と曲線（斜線部）Ｃ１，Ｃ２に分けている。
この時エル１：ｙ＝（ｙ₁ ／ｘ₁ ）ｘ＝ｕｘ（０≦ｘ≦ｘ₁ ）エル２：ｙ＝ｙ₁ （ｘ₁ ≦ｘ≦ｘ₂ ）（ｘ₁ ，ｙ₁ ）の点においてエル１，エル２は接続され
ている。このエル１，エル２を、コンパレータ３１５及
びスイッチ３１０、係数器３１１で作っている。又、ｘ
＝０，ｘ＝ｘ₁ の点においてＣ１，Ｃ２の値は０になっ
ている。（ｂ）は、Ｃ１，Ｃ２を抜き出して描いたもの
である。関数回路３１３の特性は（ｂ）の特性を発生す
る様に構成されている。（ｃ）は関数回路３１３と乗算
器３１４の合成入出力特性で、０〜ｘ₁ の範囲ではＫ１
に応じて特性が変化し、ｘ₁ 〜ｘ₂の範囲ではＫ２に応
じて変化する。この出力と（ａ）中の３ｌ１，３ｌ２の
特性を加算すると図１０の入出力特性が得られる。

【００６１】図１３は、図１１中関数回路の詳細図であ
る。４０１は減算器、４０２，４０７，４１０，４１４
はＳ２により切換えられるスイッチ、４０３，４０４，
４０５，４０８，４０９，４１１，４１５，４１６，４
１７はそれぞれａ₁ ，ａ₂ ，ａ₃ ，ｂ₁ ，ｂ₂ ，ｂ₃ ，
ｃ₁ ，ｃ₂ ，ｃ₃ の値を出力するデコーダ、４０６，４
１３は加算器、４１２は乗算器である。

【００６２】入力信号は減算器４０１でＳ２に応じて、
スイッチ４０２により選択されたａ ₁ ，ａ₂ ，ａ₃ のう
ち１つを減じ、加算器４０６で、スイッチ４０７で選択
されたｂ₁ ，ｂ₂ のうち１つを加算し、スイッチ４１０
で加算器４０６の出力又はｂ ₃ を選択し、乗算器４１２
で減算器４０１の出力と乗算し、その出力に加算器４１
３でスイッチ４１４により選択されたｃ₁ ，ｃ₂ ，ｃ₃
のうち１つが加算され出力される。

【００６３】図１４は図１３の関数回路の動作説明図で
ある。図１２中（ｂ）の特性を０〜ｘ₃ ，ｘ₃ 〜ｘ₁ ，
ｘ₁ 〜ｘ₂ の３つの区間に分割し、前述のコンパレータ
３１５で図１４中に示される様に０≦ｘ＜ｘ₃ →Ｓ２＝１ｘ₃ ≦ｘ＜ｘ₁ →Ｓ２＝２ｘ₁ ≦ｘ →Ｓ２＝３なるＳ２を発生する。０〜ｘ₃ の区間を第１の２次曲線Ｃ１１ｙ＝（ｘ−ａ₁ ）×（（ｘ−ａ₁ ）＋ｂ₁ ）＋Ｃ１ｘ₃ 〜ｘ₁ の区間を第２の２次曲線Ｃ１２ｙ＝（ｘ−ａ₂ ）×（（ｘ−ａ₂ ）＋ｂ₂ ）＋Ｃ２ｘ₁ 〜ｘ₂ の区間を直線Ｃ２ｙ＝（ｘ−ａ₃ ）×ｂ₃ ＋Ｃ３で表わす。この時各々の系数を下の条件内で必要なガン
マ特性を近似する様に選べば良いＣ１１：（０，０）を通る。Ｃ１２：（ｘ₁ ，０）を通る。ｘ₃ において、Ｃ１１と同じ値をとる。ｘ₃ において、Ｃ１１と同じ微分係数をとる（なめらかにつながる。）Ｃ２：（ｘ₁ ，０）を通る。

【００６４】この様にして求められた各係数を図１３の
回路に用いれば図１２（ｂ）の特性の関数回路３１３が
得られる。

【００６５】図１５は、本発明の他の実施例である。５
０１は撮像素子であるＣＣＤ、５０２は、ＣＣＤ５０１
の出力を連続化するサンプルアンドホールド、５０３は
ＡＤコンバータ、５０４は輝度信号を形成するローパス
フィルタ、５０５はガンマ補正回路、５０６は黒レベル
及び白レベルのクリップ、５０７は同期信号加算器、５
０８はＤＡコンバータ、５０９はビデオ信号出力端子、
５１０はガンマ特性を選択する選択信号ＳＷを発生する
スイッチ、５１１はマイクロコンピュータ等で構成さ
れ、ガンマ特性を制御する制御信号ＭＷを発生するガン
マ制御である。

【００６６】不図示の被写体像は、不図示の光学系を通
して、ＣＣＤ５０１の撮像面上に結像され光電変換され
撮像信号になり、その出力はサンプルアンドホールド５
０２により連続信号に変換され、ＡＤコンバータ５０３
によりデジタル撮像信号に変換される。

【００６７】このデジタル撮像信号は、ローパスフィル
タ５０４により、輝度信号となり、その出力は、ガンマ
補正回路５０５で後述するガンマ特性を制御する制御信
号ＭＷに応じたガンマ補正を受け、その出力はクリップ
５０６により、所定値以上低いレベル又は所定値以上高
いレベルがクリップされ、同期加算器５０７により同期
信号が加算され、ディジタルビデオ信号になり、ＤＡコ
ンバータ５０８でＤＡ変換されビデオ信号になり、出力
端子５０９より不図示のテレビジョン又はＶＴＲ等の外
部機器に出力される。スイッチ５１０は、操作者によっ
て選択された位置に応じてガンマ特性の選択信号ＳＷを
発生し、ガンマ制御５１１は、ＳＷに応じてガンマ特性
を制御する制御信号ＭＷを発生し、前述のようにガンマ
補正回路５０５の特性を可変する。

【００６８】図１６は、図１５中のガンマ補正回路５０
５の詳細例である。６０１は信号入力端子、６０２は信
号入力１と基準入力Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に入力され
る基準値群を比較して、比較出力を出力するコンパレー
タ、６０３、６０４、６０５、６０６、６０７は、所定
値Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５を保持する
メモリ、６０８はガンマ特性制御信号ＭＷの入力端子、
６０９、６２３は減算器、６１０、６１６、６２２、６
２４、６３６、６３７はスイッチ回路、６１１、６１
２、６１３、６１４、６１５、６１７、６１８、６１
９、６２０、６２１、６３１、６３２、６３３、６３
４、６３５はそれぞれＫ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ１
４、Ｋ１５、Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３、Ｋ２４、Ｋ２
５、Ｋ３１、Ｋ３２、Ｋ３３、Ｋ３４、Ｋ３５の係数を
有する係数器、６２５、６２６、６２７、６２８、６２
９、６３８、６３９、６４０、６４１、６４２はＭＷに
より書き換えが可能な値Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２
４、Ｍ２５、Ｍ３１、Ｍ３２、Ｍ３３、Ｍ３４、Ｍ３５
を保持するメモリ、６３０は乗算器６４３は加算器、６
４４は信号出力端子である。

【００６９】前述のように、ローパスフィルタ５０４の
出力の輝度信号は、信号入力端子６０１から入力信号ｘ
として入力され、まず、コンパレータ６０２に入力され
る。コンパレータ６０２では、６０１に入力された信号
と、基準入力Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に入力されたＭ１
２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５の値を比較し比較出力信号
ＳＣを発生し、そのＳＣに応じてスイッチ回路６１０、
６１６、６２２、６２４、６３６、６３７が切り換わ
る。例えば、入力信号ＩがＲ１の入力Ｍ１２より小さけ
れば、ＳＣ＝１を発生し、各スイッチ回路は１の位置に
切り換わる。また、入力信号ＩがＲ１の入力Ｍ１２より
大きく、Ｒ２の入力Ｍ１３より小さければＳＣ＝２を発
生し各スイッチ回路は２の位置に切り換わる。

【００７０】入力信号ｘはまた減算器６０９に入力さ
れ、スイッチ回路６１０でＳＣに応じて選択されたＭ１
１乃至Ｍ１５の内の１つの値を減算され、その出力は、
まず、係数器６１１乃至６１５で所定の係数Ｋ１１乃至
Ｋ１５が乗ぜられ、それらの出力はスイッチ回路６１６
で、ＳＣに応じてその内の１つが選択され、その出力
は、乗算器６３０に入る。減算器６０９の出力はまた係
数器６１７乃至６２１で所定の係数Ｋ２１乃至Ｋ２５が
乗ぜられ、それらの出力はスイッチ回路６２２でＳＣに
応じてその内の１つが選択され、減算器６２３で、スイ
ッチ回路６２４によりＳＣに応じて選択されたメモリ６
２５乃至６２９に保持されているＭ２１乃至Ｍ２５のう
ちの１つの値から減算され、乗算器６３０の他方の入力
に入力される。

【００７１】乗算器６３０では、入力されたスイッチ回
路６１６の出力と、減算器６２３の出力を乗算し、その
出力は係数器６３１乃至６３５で所定の係数Ｋ３１乃至
Ｋ３５が乗ぜられ、それらの出力はスイッチ回路６３６
でＳＣに応じてその内の１つが選択され、その出力は、
加算器６４３においてメモリ６３８乃至６４２に保持さ
れているＭ３１乃至Ｍ３５の値のうち、スイッチ回路６
３７でＳＣに応じて選択された値が加算され、出力信号
として出力端子６４４より、前述のようにクリップ回路
に入力される。

【００７２】また一方、ガンマ特性制御信号ＭＷの入力
端子６０８にガンマ特性制御信号ＭＷが入力されると、
その値に応じて、メモリ６２５、６２６、６２７、６２
８、６２９、６３８、６３９、６４０、６４１、６４２
の保持する値が書き換えられる。

【００７３】図１７は本発明の実施例中図１５のガンマ
補正回路の動作説明図である。（ａ）はガンマ補正回路
５０５の入出力特性を示す。同図に示されるように、入
出力特性は、図１６中メモリ６０４〜６０７に保持され
ている値Ｍ１２〜Ｍ１５によって、Ａ〜Ｅの５つの曲線
の組み合わせで構成されている。それぞれの期間におい
て、前述のようにＳＣが１〜５の値を取り、それに応じ
てスイッチ６１０、６１６、６２２、６２４、６３６、
６３７が切り換わり、曲線の特性が変化する。このｎ
番目の曲線の特性をｙｎ（ｘ）として、図１６中の演算
を式で表すと、ｙn(x)=[(x-M1n)*K1n*[-(x-M1n)*K2n+M2n)]*K3n+M3n 式１という２次式になる。式１中においてｎはＳＣの値を示
す。この式を微分すると yn'(x)=K1n*M2n*K3n-2*(x-M1n)*K1n*K2n*K3n 式２ｘ＝Ｍ１ｎにおいては yn(M1n)=M3n 式３ yn'(M1n)=K1n*M2n*K3n 式４ｘ＝Ｍ１（ｎ＋１）においては yn(M1(n+1))=[(M1(n+1)-M1n)*K1n*(-(M1(n+1)-M1n) *K2n+M2n)]*K3n+M3n 式５ yn'(x)=K1n*M2n*K3n-2*(M1(n+1)-M1n)*K1n*K2n*K3n 式６になる。

【００７４】図１７（ａ）に表されるガンマ補正特性に
おいて、画質劣化を生じないためには、ｎ番目の曲線と
ｎ＋１番目の曲線が滑らかにつながらなければならな
い。滑らかにつながる条件は接続部分ｘ＝Ｍ１（ｎ＋
１）においてｙｎ（Ｍ１（ｎ＋１））＝ｙｎ＋１（Ｍ１（ｎ＋１））式７ｙ'ｎ（Ｍ１（ｎ＋１））＝ｙ'ｎ＋１（Ｍ１（ｎ＋１））式８である。この様子を（ｂ）に示す。これを満足するため
には式３、４、５、６より [(M1(n+1)-M1n)*K1n*(-(M1(n+1)-M1n)+K2n+M2n)]*K3n+M3n=M3(n+1) 式９ K1n*M2n*K3n-2*(M1(n+1)-M1n)*K1n*K2n*K3n=K1(n+1)*M2(n+1)*K3(n+1) 式１０式９、式１０より、任意の曲線ｙｎ（ｘ）に対して滑ら
かにつながる曲線ｙｎ＋１（ｘ）は、図１６におけるＭ
２（ｎ＋１）、Ｍ３（ｎ＋１）のみを可変出来れば得ら
れることがわかる。

【００７５】図１７（ｃ）はガンマ補正特性を可変した
時の入出力特性を示す。一般的に、ガンマ補正特性を可
変する際、もっとも重要な点は入力信号の０付近の特性
で、ガンマ補正を弱くするときは０付近のゲインを１に
近付け、逆にガンマ補正を強くするときは０付近のゲイ
ンを大きくする。（ｃ）中、（１）はガンマ補正を標準
より強くしたときの曲線、（２）は標準の曲線、（３）
はガンマ補正を標準より弱くしたときの曲線であり、Ｇ
１、Ｇ２、Ｇ３は、それぞれの曲線における０付近の傾
きを示す。図に示されるようにＧ１＞Ｇ２＞Ｇ３であ
る。この各曲線において、前述のＭ２１〜Ｍ２５、Ｍ３
１〜Ｍ３５を決めるためには、以下のようにすればよ
い。

【００７６】例えば（１）の曲線を求めるには、まず、
式３、式４よりＭ３１＝０式１１Ｍ２１＝Ｇ１／Ｋ１１／Ｋ３１式１２によりＭ２１、Ｍ３１を求める。

【００７７】このＭ２１、Ｍ３１を用いて式９、式１０
により順次Ｍ２２〜Ｍ２５、Ｍ３２〜Ｍ３５を求めれ
ば、（１）の曲線の特性における、各メモリの値を求め
ることが出来る。この際、式９、式１０において、左辺
と右辺は、完全に一致しなくても、そのずれの量が視覚
的な許容範囲であれば良い。例えば、式９においてはガ
ンマ補正出力信号の約０．４％程度以下の誤差であれば
視覚的に問題がない。また、式１０の場合は許容範囲が
やや広く約１０％程度以下の誤差であれば問題ない。こ
の分を考慮した上で、適切な特性になるべく一致するよ
うにこれらの値を求めればよい。

【００７８】このようにして求めた値を例えば前述のガ
ンマ制御５１１内のＲＯＭに書き込んでおき、スイッチ
５１０の選択に応じて各メモリに書き込めば、前述のガ
ンマ補正特性が得られる。

【００７９】図１８は、ガンマ制御５１１をマイクロコ
ンピュータで構成した場合の動作フローチャートであ
る。７０１でスタートし、まず７０２でＳＷを読み取
る。７０３で、読み取ったＳＷに応じたＭ２１〜Ｍ３５
の値を、ＳＷに応じた０付近のゲインＧを用いて前述の
式１１、式１２、式９、式１０の演算により求めるか、
あるいはあらかじめ計算した値をマイクロコンピュータ
内のＲＯＭに書き込んでおき、これを読み出して、ＭＷ
へ出力し、前述のようにメモリ６２５〜６２９、６３８
〜６４２に書き込む。つぎに７０４でＳＷ０＝ＳＷと
し、７０５で再びＳＷを読み取り、７０６でＳＷとＳＷ
０を比較する。その結果同じであれば、７０５へ行き、
以下これを繰り返す。また、７０６において異なってい
れば、７０３に行き、再び読み取ったＳＷに応じたＭ２
１〜Ｍ３５の値を求めＭＷへ出力し、７０４以下を繰り
返す。

【００８０】図１９は、ガンマ補正回路５０５の第２の
詳細例を示す。前述の図と同一符号部は前図と同一又は
同等部分を示す。入力信号は、前出図１６の場合と同様
にし処理されて、ガンマ補正出力信号ｙが形成される。
また、入力端子６０８から入力されたガンマ特性制御信
号ＭＷに応じた値が、メモリ６０３〜６０７及び、６２
５〜６２９、６３８〜６４２に書き込まれ、保持され
る。従って、図１６の例に加えて、Ｍ１１〜Ｍ１５の値
も可変することが出来る。これにより、ガンマ補正特性
の可変の範囲を、さらに広げることが出来る。特に、図
１６の構成においてガンマ補正の特性を大きく可変した
場合、Ｍ１１〜Ｍ１５が固定の場合、必要な特性が得ら
れなかったり、乗算器６３０がオーバーフローしてしま
う事がある。従って、必要な特性が得られ、また乗算器
６３０がオーバーフローしないように、ＳＷに応じてＭ
１１〜Ｍ１５の値も可変するように構成する。

【００８１】上述実施例において、係数器６１１〜６１
５、６１７〜６２１、６３１〜６３５は、乗算器６３０
がオーバーフローしないように挿入してあるので、この
値は例えば、１、２、３、４、８等の様に２のｎ乗の数
あるいはこれらの２〜３程度の組み合わせで構成できる
ので、構成が非常に簡易である。また、これにより、回
路規模の大きい乗算器６３０のダイナミックレンジが有
効に利用できるので、乗算器６３０の入出力ビット数を
小さく、回路規模を小さく構成できかつ、桁落ちによる
誤差が生じにくくなる。また、逆に、十分に大きいダイ
ナミックレンジを有する乗算器を用いた場合は、図１６
中及び図１９中の係数器の一部又は全部が不要になる。

【００８２】また、図１７において、ガンマ補正特性は
入力の０から１００％の範囲を示しているが、ニー特性
と呼ばれている１００％以上の特性も同様に実現でき
る。この時、メモリの値Ｍ１１〜Ｍ３５の設定により、
ＳＷに応じて、ニー特性を変化させたり、あるいは、Ｓ
Ｗを変えてもニー特性は余り変化しないようにするよう
に構成することも可能である。

【００８３】また、前記実施例においては、ガンマ補正
特性を、５つの曲線で形成するように構成したが、これ
に限らず、２以上の任意の曲線の切り変えによりこれを
形成するように構成することが可能である。

【００８４】また、メモリ６０３〜６０７、６２５〜６
２９、６３８〜６４２はガンマ特性制御により値を書き
込むとしたが、あらかじめ複数の所定値を書き込んでお
き、ガンマ制御信号ＭＷに応じて、その内の１つを出力
するように構成することも可能である。

【００８５】また、前記実施例においては、式１に表さ
れる関数を実現しているが、これに限らず、上に凸な特
性を有する、種々の関数を切り替えることにより構成す
ることも出来る。この場合、前述のように関数のつなぎ
目において式７式８が成り立つように、関数内の定数を
可変することにより、本発明の可変特性のガンマ補正回
路を実現できる。

【００８６】図２０は、本発明の他の実施例である。８
０１は撮像素子であるＣＣＤ、８０２は、ＣＣＤ８０１
の出力を連続化するサンプルアンドホールド、８０３は
利得可変制御入力により利得可変が可能なアンプ、８０
４は利得制御値Ｇ１を記憶するメモリ、８０５はＡＤコ
ンバータ、８０６は輝度信号を形成するローパスフィル
タ、８０７は加算器、８０８は値Ｌ１を保持するメモ
リ、８０９はガンマ補正回路、８１０は加算器、８１１
は値Ｌ２を保持するメモリ、８１２は乗算器、８１３は
値Ｇ２を保持するメモリ、８１４は黒レベル及び白レベ
ルのリミッタ、８１５はＤＡコンバータ、８１６はテレ
ビ信号出力端子、８１７はメモリ８０４、８０８、８１
１、８１３の値を制御する制御信号Ｓを発生するスイッ
チである。

【００８７】不図示の被写体像は、不図示の光学系を通
して、ＣＣＤ８０１の撮像面上に結像され光電変換され
撮像信号になり、サンプルアンドホールド８０２により
連続信号に変換され、アンプ８０３によりメモリ８０４
に保持されている値Ｇ１に応じた利得で増幅し、ＡＤコ
ンバータ８０５によりデジタル撮像信号に変換される。

【００８８】このデジタル撮像信号は、ローパスフィル
タ８０６により、輝度信号となり、その出力は、加算器
８０７でメモリ８０８に保持されている値Ｌ１を加算
し、その出力はガンマ補正回路８０９でガンマ補正を受
け、その出力は加算器８１０でメモリ８１１に保持され
ている値Ｌ２を加算し、さらに乗算器８１２でメモリ８
１３に保持されている値Ｇ２を乗じ、その出力はリミッ
タ８１４により、所定値以上低いレベル又は所定値以上
高いレベルがリミットされ、ＤＡコンバータ８１５でＤ
Ａ変換されビデオ信号になり、出力端子８１６より不図
示のテレビジョン又はＶＴＲ等の外部機器に出力され
る。スイッチ８１７は、操作者によって選択された位置
に応じてメモリ制御信号Ｓを発生し、メモリ８０４、８
０８、８１１、８１３を制御し、保持する値を変化させ
る。このメモリ８０４、８０８、８１１、８１３の値を
可変することにより、後述するように、総合的にガンマ
補正特性を可変する。

【００８９】メモリ８０４、８０５、８１１、８１３
は、ＲＯＭで構成して、所定値を書き込んでおきメモリ
制御信号Ｓに応じて、その内の１つを出力するように構
成するかあるいは、ＲＡＭで構成して、メモリ制御信号
Ｓに応じて他のメモリに記憶されている値を書き込むよ
うに構成すればよい。

【００９０】また、ガンマ補正特性は、さらに細かく、
もしくは連続的に変化することも可能である。この際
は、スイッチ８１７をボリウム又はアップダウンスイッ
チとアップダウンカウンタで構成し、操作者がこれを操
作して、必要なガンマ補正特性に調整するように構成す
ればよい。

【００９１】図２１は、図２０の動作説明図である。
（ａ）は、ガンマ補正回路８０９の入出力特性を示す。
このガンマ補正回路８０９の特性は、Ｂ−Ｄ区間を使用
すると、通常状態のガンマ補正特性が得られるように設
定されており、Ａ−Ｄ区間を使用すると通常よりも黒レ
ベル付近のゲインが高く、白レベル付近のゲインが低
く、通常より補正量が多い補正特性になり、Ｃ−Ｄ区間
を使用すると、逆に、通常よりも黒レベル付近のゲイン
が低く、白レベル付近のゲインが高い、通常より補正量
が少ない補正特性になる。また、Ｄ−Ｅ区間は、高輝度
の圧縮特性であるニー特性になっている。

【００９２】まず、通常状態の特性を得る時は、Ｇ１
を、ＣＣＤ８０１の出力端子における、（１００％ホワ
イトレベル）−（黒レベル）がガンマ補正回路８０９の
入力において（ｘ４−ｘ２）となるようなゲインＫ１が
得られる値に設定する。またＬ１をｘ２に、Ｌ２を−ｙ
２に、Ｇ２を（ｙ４−ｙ２）が出力端子８１６において
（１００％ホワイトレベル）−（黒レベル）になる値に
設定する。このようにすると、ＣＣＤ１の出力の黒レベ
ルが、（ａ）の（ｘ２，ｙ２）を通り、出力端子８１６
の黒レベルになり、ＣＣＤ８０１の出力の１００％ホワ
イトレベルが、（ａ）の（ｘ４，ｙ４）を通り、出力端
子８１６の１００％ホワイトレベルになる。従って、前
述したように、ガンマ補正としては、Ｂ−Ｄ区間の特性
を用い通常状態の補正特性が得られる。

【００９３】また、通常より補正量が多い補正特性を得
る時は、Ｇ１を、ＣＣＤ８０１の出力端子における、
（１００％ホワイトレベル）−（黒レベル）がガンマ補
正回路８０９の入力において（ｘ４−ｘ１）となるよう
なゲインＫ２が得られる値に設定する。またＬ１をｘ１
に、Ｌ２を−ｙ１に、Ｇ２を（ｙ４−ｙ１）が出力端子
８１６において（１００％ホワイトレベル）−（黒レベ
ル）になる値に設定する。このようにすると、ＣＣＤ８
０１の出力の黒レベルが、（ａ）の（ｘ１，ｙ１）を通
り、出力端子８１６の黒レベルになり、ＣＣＤ８０１の
出力の１００％ホワイトレベルが、（ａ）の（ｘ４，ｙ
４）を通り、出力端子８１６の１００％ホワイトレベル
になる。従って、前述したように、ガンマ補正として
は、Ａ−Ｄ区間の特性を用い通常状態より補正量の多い
補正特性が得られる。

【００９４】また、通常より補正量が少ない補正特性を
得る時は、Ｇ１を、ＣＣＤ８０１の出力端子における、
（１００％ホワイトレベル）−（黒レベル）がガンマ補
正回路８０９の入力において（ｘ４−ｘ３）となるよう
なゲインＫ３が得られる値に設定する。またＬ１をｘ３
に、Ｌ２を−ｙ３に、Ｇ２を（ｙ４−ｙ３）が出力端子
８１６において（１００％ホワイトレベル）−（黒レベ
ル）になる値に設定する。このようにすると、ＣＣＤ８
０１の出力の黒レベルが、（ａ）の（ｘ３，ｙ３）を通
り、出力端子８１６の黒レベルになり、ＣＣＤ８０１の
出力の１００％ホワイトレベルが、（ａ）の（ｘ４，ｙ
４）を通り、出力端子８１６の１００％ホワイトレベル
になる。従って、前述したように、ガンマ補正として
は、Ｃ−Ｄ区間の特性を用い通常状態より補正量の少な
い補正特性が得られる。

【００９５】一般に、（ａ）の図において、入力信号の
黒レベルをｘとするとｘが大きいほどガンマ補正量は少
なく、ｘが小さいほどガンマ補正量は大きくなる。ある
ｘに対して、Ｌ１、Ｌ２、Ｇ２及びアンプ８０３のゲイ
ンＫの値を定めるためには、ガンマ補正回路８０９の入
出力特性を関数ｆ（ｘ）、標準状態の黒レベルをｘ２、
１００％ホワイトのレベルをｘ４、この時のアンプ８０
３のゲインをＫ１、Ｇ２の値をｇ２とすると、Ｋ＝ｇ１＊（ｘ４−ｘ）／（ｘ４−ｘ２）Ｌ１＝ｘＬ２＝−ｆ（ｘ）Ｇ２＝（ｆ（ｘ４）−ｆ（ｘ２））／（ｆ（ｘ４）−ｆ
（ｘ））＊ｇ２で求められる。したがって、前述のように連続的にガン
マ補正特性を可変するには上式に従って、ｘをパラメー
タとしてＫ、Ｌ１、Ｌ２、Ｇ２の値を変化するように構
成すればよい。

【００９６】（ｂ）は上述の説明で得た、総合的なガン
マ補正特性であり、横軸はＣＣＤ８０１出力、縦軸はＤ
Ａコンバータ８１５出力である。同図において、曲線Ｆ
は、前述の通常状態より補正量の少ない特性、曲線Ｇは
通常状態の特性、曲線Ｈは、通常状態より補正量の多い
特性を示す。また、ｘ６は１００％ホワイトにおける
値、ｘ７は、ＣＣＤ８０１飽和時における値を示す。前
述のようにｘ６からｘ７までの間はニー特性を示してい
る。この図より、黒レベル−１００％ホワイトレベルの
間のガンマ特性は、前述のように、Ｇ１、Ｌ１、Ｌ２、
Ｇ２の値を換えることにより変化し、また、１００％ホ
ワイト以上のニー特性部分はガンマ特性の変化によって
ほとんど変化しない。

【００９７】ガンマ補正回路８０７において、ガンマ補
正回路８０７が有する出力範囲のうち、実際に用いられ
る範囲は、図２１（ａ）の様に狭くなることがある。こ
の際、ＤＡコンバータ８１５の変換ビット数をｎとする
と、ガンマ補正回路８０９の出力は、ｎ＋ａ（ａは１〜
３程度）ｂｉｔの分解能を有するように構成すること
で、ガンマ補正時の桁落ちによる特性劣化が抑制でき
る。また、リミッタ８１４は、ノイズ等により、黒レベ
ルより低い信号がガンマ補正回路に入力された場合、図
２１（ａ）の特性よりわかるように黒よりも低い出力が
出てしまう、あるいは、逆の場合に、過度に大きい出力
が出てしまうことを防ぐために設けてある。

【００９８】また、乗算器８１２及びメモリ８１３は、
他の目的、例えば、信号レベルの調整、又は、信号を時
間と共に可変するフェード機能等にも併用することが可
能である。

【００９９】また、アンプ８０３は、低照度被写体を撮
影したときにゲインを上げる自動利得制御アンプと併用
する事も可能である。この場合、メモリ８０４の出力
を、自動利得制御アンプの基準電圧に入力することによ
って、アンプ８０３のゲインを可変するよう構成するこ
とも可能である。

【０１００】また、前記実施例では、ガンマ補正特性
を、通常状態よりも多くも少なくも補正する様に設定出
来る様に構成したが、これは、これに限らず、どちらか
のみでもよい。

【０１０１】

【発明の効果】本発明によれば、ＲＯＭを用いないでガ
ンマ回路が構成できるため、回路規模が減少でき、コス
トダウン、消費電力の削減、装置の小型化に大きな効果
がある。

【０１０２】また、関数の切り替え点において、値と傾
きが一致しているため、切り替えによる画質劣化が生じ
ない利点もある。

【０１０３】さらに、乗算器の入力ビット数が入力信号
のビット数よりも小さくてもよいため、回路規模が大幅
に小型化される。

【０１０４】また、回路をＩＣ化する際はチップ面積を
減少出来るので、低コスト化が可能になる。又、被写体
や、撮影状態に応じてガンマ特性やニー特性を細かく可
変する事が可能なので、常に最適な状態で撮影出来る。
さらに、ガンマ特性とニー特性を１つの回路で実現出来
るため、回路規模が減少する。

【０１０５】本発明によれば、簡易な構成で、ガンマ補
正特性を可変可能に構成できるため、撮影状態や撮影被
写体に応じて、ガンマ補正特性を可変することが出来
る。特に、係数項を変える事無く、加減算に用いる定数
の可変で、ガンマ補正特性を広範囲に可変する事が出
来、さらに、ＲＯＭテーブルを用いずに、回路規模の大
きい乗算器を１つしか使用しないので、回路規模の増大
無く、大きな可変効果を得ることが出来る。

【０１０６】さらに本発明によれば、ニー特性をほとん
ど変化させないで、ガンマ補正特性を可変することが出
来るので、ダイナミックレンジを損なわない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による撮像装置の第１の実施例を示す機
能ブロック図である。

【図２】図１のガンマ回路の詳細を示す図である。

【図３】図１の実施例の動作を示す説明図である。

【図４】図１のガンマ回路の他の構成例を示す図であ
る。

【図５】本発明による撮像装置の第２の実施例を示す機
能ブロック図である。

【図６】図５のガンマ回路の詳細を示す図である。

【図７】図５の実施例の動作を示す説明図である。

【図８】図５の実施例の動作を示すフロー図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す図である。

【図１０】図９の動作説明図である。

【図１１】図９のガンマ回路の詳細図である。

【図１２】図１１の動作説明図である。

【図１３】図１１の関数回路の詳細図である。

【図１４】図１３の動作説明図である。

【図１５】本発明の実施例を示す図である。

【図１６】図１５の実施例中、ガンマ補正回路の詳細例
を示す図である。

【図１７】図１６の動作説明図である。

【図１８】ガンマ制御の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１９】ガンマ補正回路の第２の詳細例を示す図であ
る。

【図２０】本発明の他の実施例を示す図である。

【図２１】図２０の動作説明図である。

【符号の説明】

５，１３，３４ガンマ回路３９マイクロコンピュータ４２，４７，２０３，２０７減算器４３，５２，２０４，２０６，２０８，１１，２１３
デコーダ４４，５０，２０９乗算器５１，２０５，２１０係数器５３，２１２加算器５７，２０２コンパレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像信号をアナログデジタル変換し、デ
ジタル方式により信号処理を行う撮像装置であって、ガ
ンマ回路がガンマ領域においては原点を通る直線と第１
の曲線との加算で得られ、ニー領域では、所定値と第２
の曲線との加算で得られることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】請求項１に記載の撮像装置において、前
記第１の曲線は第３の曲線の第１の係数倍で得られ、前
記第２の曲線は第４の曲線の第２の係数倍で得られ、そ
れぞれの係数が可変であることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】請求項２に記載の撮像装置において、前
記第３の曲線は１以上の２次関数で合成され、前記第４
の曲線は直線であって、これらは乗算器を含む１つの関
数回路の係数を入力レベルに応じて可変することにより
得られることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】複数の関数の切り換えにより、ガンマ補
正特性を得る方式のガンマ補正回路を有する撮像装置で
あって、前記関数の定数項を可変することにより、ガン
マ補正特性を可変することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】請求項４に記載の撮像装置において、前
記定数項は、前記関数のつなぎ目において、前記関数の
値と、前記関数の微分値がほぼ一致するように設定する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】撮像素子の出力信号をアンプする利得可
変可能なアンプと、前記アンプの出力をアナログディジ
タル変換したディジタル撮像信号に第１の値を加算する
第１の加算器と、前記第１の加算器の出力をガンマ補正
するガンマ補正回路と、前記ガンマ補正回路の出力に第
２の値を加算する第２の加算器と、前記第２の加算器の
出力に第３の値を乗算する乗算器と前記アンプの利得、
前記第１の値、前記第２の値、前記第３の値を制御する
制御信号Ｓを発生するスイッチを有し、前記制御信号Ｓ
の値に応じて、前記アンプの利得、前記第１、第２およ
び第３の値を可変し、ガンマ補正の特性を可変すること
を特徴とする撮像装置。