JP2615163B2 - 撮像装置の画質補正方式 - Google Patents

撮像装置の画質補正方式

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JP2615163B2
JP2615163B2 JP63292285A JP29228588A JP2615163B2 JP 2615163 B2 JP2615163 B2 JP 2615163B2 JP 63292285 A JP63292285 A JP 63292285A JP 29228588 A JP29228588 A JP 29228588A JP 2615163 B2 JP2615163 B2 JP 2615163B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子カメラ等の撮像装置に関し、特に、主被
写体に対して周囲の輝度が比較的高い所謂逆光状態や、
主被写体に対して周囲の輝度が比較的低い所謂スポット
・ライト・シーンの状態において主被写体及び背景を良
好に撮影するための画質補正方式に関する。
〔従来の技術〕 従来、電子スチル・カメラやビデオ・テープ・レコー
ダ(VTR)等の撮像装置にあっては、第5図に示す撮像
系統を備えている。まず構成を説明すると、同図におい
て、1は撮影レンズや絞り及びシャッター等から成る撮
像光学系であり、撮像光学系1の後方に例えば電荷蓄積
型固体撮像素子(CCD)等の撮像素子2が配置され、撮
像素子2の受光面には例えば画素に対応した赤(R),
青(B),緑(G)のカラー・フィルタ3が設けられて
いる。撮像素子2は被写体光学像を光電変換し、所謂水
平走査及び垂直走査読み出しによって各画素に発生した
映像信号を時系列的に出力し、この映像信号はプリ・ア
ンプ4によって映像処理可能な振幅レベルまで増幅され
る。
プリ・アンプ4から出力される時系列の映像信号は色
分離回路5によって、赤(R),青(B),緑(G)の
夫々の色信号に分離され、更にこれらの色信号から画像
を再生した場合に最適の白色が得られるようにするため
に白バランス回路6によって夫々の色信号の振幅レベル
が調整される。更に、白バランス回路6より出力された
色信号はブラウン管の階調特性を補正するためのγ補正
回路7を通り、マトリクス回路8によって輝度信号Y+
S、色差信号R−Y及びB−Yに変換される。そして、
これらの信号Y+S,R−Y,B−Yを磁気記録媒体に記録し
たり、画像再生モニタ・テレビジョン等に供給する。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、このような撮像装置にあっては絞りやシャ
ッター速度を調整することによって露光量を自動調整
し、撮像素子への入射光量を最適に設定する自動露出機
能(AE機能)を備えている。このAE機能は、まず画角内
の被写体から受ける光強度を検出し、撮像素子の最適な
光電変換特性条件で撮影を可能とするように絞り等を自
動調整する。
しかしながら、このような機能を備えていても、例え
ば第6図に示すように主被写体Aの背景シーンBの輝度
が高い場合には最も撮影したい主被写体Aは暗くなって
画像が不明瞭となり、更に、主被写体Aよりの受光量を
上げて撮影すると背景シーンBは真っ白になってとんで
しまう。逆に、暗い背景中で白い服を着た人物等を主被
写体として撮影する場合に人物の顔に露光量を合わせる
と該服装がとんでしまい質感を損なう等の問題があっ
た。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであ
り、同一画角内に高輝度と低輝度の被写体が混在する場
合であっても、夫々の被写体を明瞭に撮影する撮像装置
の画質補正方式を提供することを目的とする。
この発明を達成するために本発明は、撮像素子に発生
した色信号から形成した輝度信号を、予め設定されてい
る最小輝度と最大輝度の範囲内において、該最小輝度の
輝度信号入力に対する出力と最大輝度の輝度信号入力に
対する出力を同一の線型特性で発生する撮像装置の画質
補正方式に、さらに、1つ以上の折点を有する入出力折
れ線特性についての折点の位置を制御信号に応じて変化
させることのできる補正回路と、入力信号の直流バイア
ス点を制御信号に応じて変更することのできるレベルシ
フト回路と、2入力信号のうち振幅レベルの高い法の信
号を優先的に出力する高レベル優先回路と、を付加し、
そして前記補正回路には撮像素子に発生した色信号から
形成した前記輝度信号を入力し、前記レベルシフト回路
には該補正回路の出力信号を入力し、前記高レベル優先
回路には、該レベルシフト回路の出力信号と、撮像素子
に発生した色信号から形成した前記輝度信号とを入力す
るように接続し、これによって前記最小輝度と最大輝度
の間の或る範囲内での輝度信号入力を前記線型特性より
も増幅率の大きな適宜の非線型特性で高レベル優先出力
するように構成するものである。
第1図は本発明の原理構成図、第2図は本発明の原理
説明図である。第1図において、9は所謂輝度信号Yが
供給させる補正回路、10は補正回路9より出力された信
号の直流バイアスを調整するレベル・シフト回路、11は
レベル・シフト回路10より出力された信号Ycと輝度信号
Yとを比較して夫々の入力時点での直流レベルの大きい
方を優先的に出力する高レベル優先回路である。
補正回路9は、制御信号SPを変えると夫々の入出力特
性についての折れ点の位置を変化させることができる回
路である。例えば、第2図(a)の入出力特性aについ
て述べれば、制御信号SPを変化させると、第2図(b)
に示すように、折れ点の位置をP1,P2,P3,P4等のように
変更させ、夫々の折れ点から下の入出力特性の線型性を
変化させること無く、夫々の折れ点から上の入出力特性
(増幅率)をa1,a2,a3,a4等のように点線の方向に変更
することができる。
レベル・シフト回路10は、補正回路9より出力される
信号YEの直流バイアス点を制御信号SBに応じて変更す
る。例えば、第2図(b)の入出力特性a1を設定した場
合には、第2図(c)に示す入出力特性a′,a″,aの
ように全体の出力レベルを点線方向に変更することがで
きる。
高レベル優先回路11は、補正回路9とレベル・シフト
回路10を介して生成された新たな輝度信号Ycと直接の輝
度信号Yを入力し、それらの信号YcとYの高レベル側の
信号を優先して出力する。その結果、高レベル優先回路
11より出力される信号Y′は輝度信号Yに対して第2図
(d)に示すような入出力特性で変化される。即ち、高
レベル優先回路11によると、輝度信号Yの振幅レベルが
成る値以下の場合と以上の場合には、信号Ycと輝度信号
Yの関係がY≧Ycとなるので、第2図(d)のように輝
度信号Yが優先して出力され、輝度信号Yの振幅レベル
がこれらの値の範囲外にある場合には信号Ycと輝度信号
Yとの関係がY<Ycとなるので、信号Ycが優先して出力
されることとなり、新たな輝度信号Y′はこれらの条件
下での信号Ycと輝度信号Yとの合成された信号となる。
尚、出力される輝度信号Y′の振幅範囲の上限(最大
輝度MAXに相当する)と下限(最小輝度MINに相当する)
は予め決められており、この範囲内で輝度信号Y′を生
成するように上記回路9,10,11が設計される。
〔作 用〕
このような構成を有する本発明にあっては、最小輝度
と最大輝度の間の中間輝度のレベルを伸長するので、低
照度の被写体の輝度を強調して主被写体を良好に撮影す
ることができ、一方、最も暗い状態と最も明るい状態は
そのままの輝度とするので黒は黒として白は白としてそ
のまま残り、黒い部分が白けたり、比較的高輝度の部分
が消滅する等の画質の低下を抑制することができ、又、
輝度信号のみを処理するのでホワイトバランスのずれの
発生が無い。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。
第3図は電子スチル・カメラやVTRに適用した場合の
撮像系統の構成を示す。まず構成を説明すると、第3図
において、12は撮影レンズや絞り及びシャッター等から
成る撮像光学系であり、撮像光学系12の後方に例えば電
荷蓄積型固体撮像素子(CCD)等の撮像素子13が配置さ
れ、撮像素子13の受光面には例えば画素に対応した赤
(R),青(B),緑(G)のカラー・フィルタ14が設
けられている。撮像素子14は被写体光学像を光電変換
し、所謂水平走査及び垂直走査読み出しによって各画素
に発生した映像信号を時系列的に出力し、この映像信号
はプリ・アンプ15によって信号処理可能な振幅レベルま
で増幅される。
プリ・アンプ15から出力される時系列の映像信号は色
分離回路15によって、赤(R),青(B),緑(G)の
夫々の色信号に分離され、更にこれらの色信号から画像
を再生した場合に最適の白色が得られるようにするため
にホワイト・バランス回路17によって夫々の色信号の振
幅レベルが調整される。更に、ホワイト・バランス回路
17より出力された色信号はブラウン管上での階調特性を
補正するためのγ補正回路18を通り、マトリクス回路19
によって輝度信号Y、色差信号R−Y及びB−Yに変換
される。
更に、輝度信号Yは第1図に示したのと同様の輝度信
号補正用の回路を介して出力される。即ち第3図におい
て、9は輝度信号Yが供給される補正回路、10は補正回
路9より出力された信号の直流バイアスを調整するレベ
ル・シフト回路、11はレベル・シフト回路10より出力さ
れた信号Ycと輝度信号Yとを比較して夫々の入力時点で
の直流レベルの大きい方を優先的に出力する高レベル優
先回路である。
補正回路9はアナログ・トランジスタ技術を適用して
前記原理説明(第2図参照)で述べた折れ点を有する入
出力特性を得るように設計されたアナログ回路であり、
レベル・シフト回路10は制御信号SBの直流電圧に従て直
流バイアスを変化させるアナログ回路であり、高レベル
優先回路11は信号Ycと輝度信号Yの振幅レベルを比較す
るアナログ比較回路及び弁別回路等で構成されている。
次に、かかる実施例の作動を第4図に基づいて説明す
る。尚、説明上、第4図(a)に示すような最小輝度V
MINと最大輝度MAXまで変化する輝度信号Yについて説明
する。
まず、制御信号SP,SBで指定された補正回路9とレベ
ル・シフト回路10の入出力特性に従って、輝度信号Yが
第4図(b)に示すように、非線型に変換された信号Yc
が生成される。
信号Ycと輝度信号Yが高レベル優先回路11に供給さ
れ、第4図(c)に示すようにYc≧Yとなる期間(t1
t2)において信号Ycが現れ、他の期間において輝度信号
Yが現れるような新たな輝度信号Y′が出力される。
このように、この実施例によれば、マトリクス回路に
よって形成された輝度信号を更に所定の非線型の入出力
特性の輝度信号補正手段で中間輝度を強調し且つ黒の部
分と白の部分の輝度の変化を抑制しているので、逆光と
スポット・ライト・シーンの状態において、主被写体と
背景の画質を向上させることが出来る。
尚、この実施例では、R,G,Bのカラー・フィルタを適
用した場合を説明したが、これに限定されるものではな
く、輝度信号Yを生成するための色信号を発生するもの
全てを適用することができる。又、補正前の輝度信号Y
を生成する手段も限定されるものでなく、いかなる方式
の輝度信号生成手段をも本発明に適用することができ
る。
又、第2図(a)に示すように入出力特性曲線の折れ
点の数を1個にした場合を説明したが、折れ点の数を複
数にすれば更に輝度補正の特性を向上することができ
る。
更に、折れ点近似により非線型の入出力特性を得てい
るので、回路構成が極めて簡素となり、この実施例では
ディスクリート回路による他、集積回路として装置化を
図って、装置の小型化を実現している。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、マトリクス回路
で形成された輝度信号を、最小輝度と最大輝度の間の中
間輝度について伸長する非線型処理を行うので、低輝度
の被写体の輝度を強調して主被写体を良好に撮影するこ
とができ、一方、最も暗い状態と最も明るい状態はその
ままの輝度とするので黒は黒として白は白としてそのま
ま残り、黒い部分が白けたり、比較的高輝度の部分が消
滅する等の画質の低下を抑制することができ、又、ホワ
イトバランスのずれの発生が無く、鮮明が画像を撮影す
ることが出来る。又、複数の折点近似曲線に沿った入出
力特性によって非線型性を得るようにしたので、具体的
回路が極めて簡素となり、半導体集積回路技術を適用し
た集積回路装置化に好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成説明図; 第2図は本発明の原理説明図; 第3図は本発明の実施例構成図; 第4図は実施例の作動説明図; 第5図は従来例の構成図; 第6図は従来の課題を説明するための説明図である。 図中: 9;補正回路 10;レベル・シフト回路 11;高レベル優先回路 12;光学系 13;CCD 14;カラー・フィルタ 15;プリ・アンプ 16;色分離回路 17;白バランス回路 18;ガンマ補正回路 19;マトリクス回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像素子に発生した色信号から形成した輝
    度信号を、予め設定されている最小輝度と最大輝度の範
    囲内において、該最小輝度の輝度信号入力に対する出力
    と最大輝度の輝度信号入力に対する出力を同一の線型特
    性で発生する撮像装置の画質補正方式に、さらに、 1つ以上の折点を有する入出力折れ線特性についての折
    点の位置を制御信号に応じて変化させることのできる補
    正回路と、入力信号の直流バイアス点を制御信号に応じ
    て変更することのできるレベルシフト回路と、2入力信
    号のうち振幅レベルの高い方の信号を優先的に出力する
    高レベル優先回路と、を付加し、 前記補正回路には撮像素子に発生した色信号から形成し
    た前記輝度信号を入力し、前記レベルシフト回路には該
    補正回路の出力信号を入力し、前記高レベル優先回路に
    は、該レベルシフト回路の出力信号と、撮像素子に発生
    した色信号から形成した前記輝度信号とを入力すること
    により、 前記最小輝度と最大輝度の間の或る範囲内での輝度信号
    入力を前記線型特性よりも増幅率の大きな適宜の非線型
    特性で高レベル優先出力することを特徴とする撮像装置
    の画質補正方式。
JP63292285A 1988-11-04 1988-11-21 撮像装置の画質補正方式 Expired - Lifetime JP2615163B2 (ja)

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