JP2629907B2 - 輪郭補償信号制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、撮像装置等における輪郭補償信号制御装置
に関するものである。

従来の技術 従来の輪郭補償信号制御装置を取り入れた撮像装置と
しては、例えば第５図に示すようなものがある。第５図
において１は絞り、２は撮像素子、３は前置増幅器、４
はAGC制御信号により利得が可変のAGC回路、５は1Hディ
レイライン、６、８は加算器、７は低域ろ波回路、９は
絞り制御回路、10はAGC制御回路、11は輪郭補償信号発
生回路、12は色信号処理回路、13はガンマ補正回路、14
はエンコーダ、24は輪郭補償信号制御装置である。

以上のように構成された従来の撮像装置における輪郭
補償信号制御装置23について説明する。

絞り１により適切な光量に調節された光は撮像素子２
により光電変換され、画素信号となる。ここで絞り制御
回路９は低域輝度信号と参照信号（ref1）とを比較し、
低域輝度信号が参照信号と等しくなるように絞り制御信
号を発生する。即ち、低域輝度信号が参照信号より低け
れば絞り１を開け、高ければ絞り１を閉じる。次に、画
素信号は前置増幅器３、AGC回路４を通り、低照度の被
写体を撮像した時にはAGC制御信号によりAGC回路４の利
得を上げて常に一定に信号レベルになるようになってい
る。AGC制御回路10は低域輝度信号と参照信号（ref2）
とを比較し、低域輝度信号とこの参照信号が等しくなる
ようにAGC制御信号を発生する。即ち、低域輝度信号の
レベルが参照信号より低いときに、AGC回路４の利得が
上がるようになっている。ここで絞り制御回路９とAGC
制御回路10は絞り制御回路９により絞り１が開放になっ
た後でAGC回路４の利得が上がるようになっている。こ
の方法としては、AGC制御回路10の時定数を絞り制御回
路９の時定数より大きくするか、絞り１が開放になって
いるかどうかをAGC制御回路10が検出して絞り１が開放
になっていることを確認してからAGC回路４の利得を上
げるようになっている。

次に、画素信号は1Hディレイライン５により２ライン
同時化され、輪郭補償信号発生回路11、色信号処理回路
12に入力される。そして輪郭補償信号、色信号（色差信
号）になる。このときAGC制御信号がAGC回路４の利得を
上げるように動作したとき、輪郭補償信号制御装置24に
より、輪郭補償信号は切られるか、利得を下げられるよ
うになっている。これはAGC回路４の利得を上げると、
画像のS/Nが下がるからである。

一方、加算器６に入力された画素信号は２ライン加算
され、低域ろ波回路７を通り、低域輝度信号となる。そ
して、加算器８により低域輝度信号と輪郭補償信号が加
算され、ガンマ補正回路13を通って輝度信号になる。そ
して輝度信号と色差信号はエンコーダ14に入力され、所
定のビデオ信号になる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、低照度の被写体
を撮像してAGC回路の利得が上がったとき、画像のS/Nが
低下してノイズの多い画像になるのを防ぐために輪郭補
償信号を切るか小さくするようになっているため、画像
のS/Nは改善されるが、AGC回路の利得が上がるにしたが
って急に画像の尖鋭度が落ちてしまうという問題点を有
していた。

本発明はかかる点を鑑み、AGC回路の利得が上がった
場合、画像の尖鋭度をなるべく落とさずに画像のS/Nの
低下を防ぎ、自然な画像を得ることができる輪郭補償信
号制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、入力画素信号の大きさが適正になるように
動作するAGC回路の利得を示すAGC制御信号と前記画素信
号の輝度レベルを示す輝度信号とを用いて、前記画素信
号から生成される輪郭補償信号の適切な利得を示す輪郭
補償信号制御信号を生成する制御信号発生部を有し、前
記輪郭補償信号制御信号によって前記輪郭補償信号の利
得を可変利得増幅部を用いて変化させる輪郭補償信号制
御装置であって、前記制御信号発生部は、前記AGC回路
の利得が高く前記輝度レベルが低い条件（条件１）では
前記輪郭補償信号の利得が低くなるように、前記AGC回
路の利得が高いが前記輝度レベルが高い条件（条件２）
では前記輪郭補償信号の利得は前記条件１よりも低くな
らないように、前記AGC回路の利得が低く前記輝度レベ
ルが高い条件（条件３）では前記輪郭補償信号の利得が
高くなるように、前記AGC回路の利得が低いが前記輝度
レベルが低い条件（条件４）では前記輪郭補償信号の利
得が前記条件３より高くならないように前記輪郭補償信
号制御信号を発生することを特徴とする。

作用 本発明は前記した構成により、AGC回路の利得が高い
が輝度信号のレベルが大きい場合や、輝度信号のレベル
は低いがAGC回路の利得が低い場合、不必要に輪郭補償
信号の利得を小さくせず、画像のSN比・先鋭感の両立を
実現することができる。

実施例 第１図は本発明の第１実施例における輪郭補償信号制
御装置を取り入れた撮像装置の構成図を示したものであ
る。第１図において、１は絞り、２は撮像素子、３は前
置増幅器、４はAGC制御信号により利得が可変の増幅器
（AGC回路）、５は1Hディレイライン、６・８・19は加
算器、７は低域ろ波回路、９は絞り制御回路、10はAGC
制御回路、11は輪郭補償信号発生回路、12は色信号処理
回路、13はガンマ補正回路、14はエンコーダ、15は可変
利得増幅器、16、17は利得調整回路、18は減算器、19は
加算器、20はクリップ回路である。

従来の撮像装置（第５図）と異なる点は、第５図にお
ける輪郭補償信号制御装置23の代わりに、可変利得増幅
器15、利得調整回路16、17、減算器18、加算器19、クリ
ップ回路20が用いられているところである。

以上のように構成された本実施例の輪郭補償信号制御
装置を取り入れた撮像装置について、以下その動作を説
明する。

絞り１により適切な光量に調節された光は撮像素子２
により光電変換され、画素信号となる。ここで絞り制御
回路９は低域輝度信号と参照信号（ref1）とを比較し、
低域輝度信号が参照信号と等しくなるように絞り制御信
号を発生する。即ち、低域輝度信号が参照信号より低け
れば絞り１を開け、高ければ絞り１を閉じる。次に、画
素信号は前置増幅器３、AGC回路４を通り、低照度の被
写体を撮像した時にはAGC制御信号によりAGC回路４の利
得を上げて常に一定の信号レベルになるようになってい
る。AGC制御回路10は低域輝度信号と参照信号（ref2）
とを比較し、低域輝度信号とこの参照信号が等しくなる
ようにAGC制御信号を発生する。即ち、低域輝度信号の
レベルが参照信号より低いときに、AGC回路４の利得が
上がるようになっている。ここで絞り制御回路９とAGC
制御回路10は絞り制御回路９により絞り１が開放になっ
た後でAGC回路４の利得が上がるようになっている。こ
の方法としては、AGC制御回路10の時定数を絞り制御回
路９の時定数より大きくするか、絞り１が開放になって
いるかどうかをAGC制御回路10が検出して絞り１が開放
になっていることを確認してからAGC回路４の利得を上
げるようになっている。

次に、画素信号は1Hディレイライン５により２ライン
同時化され、輪郭補償信号発生回路11、色信号処理回路
12に入力される。そして輪郭補償信号、色信号（色差信
号）になる。また、加算器６に入力された画素信号は２
ライン加算され、低域ろ波回路７を通り、低域輝度信号
となる。ここまでは従来例と同じ動作である。

ここで、輪郭補償信号は輪郭補償信号制御信号によ
り、可変利得増幅器15においてその利得を制御される
が、その輪郭補償信号制御信号を得る方法を説明する。

AGC制御信号の大きさはAGC回路４の利得に比例する
が、このAGC制御信号を利得調整回路A16により利得を調
整し、減算器18によりあるオフセットを減算する。そし
て減算器18の出力と利得調整回路B17により利得を調整
された低域輝度信号とを、加算器19により加算する。そ
してクリップ回路20により上レベルと下レベルを制限し
て輪郭補償信号制御信号を得る。

輪郭補償信号制御信号を得る過程を第２図に示す。AG
C制御信号は０からMAXの値まで、また、低域輝度信号は
０からMAXの値まで変化するとする。まず、被写体が充
分明るく、AGC制御信号が“0"であるとすると、利得調
整回路B17で利得を調整された低域輝度信号にオフセッ
トを加算した信号がクリップ回路20に入力されるが、こ
のクリップ回路20の入力信号は破線AAのようになる。こ
こでこの図は、オフセットの大きさがクリップ回路20で
設定する上クリップレベルと等しい設定の場合である。
破線AAの特性はクリップ回路20を通過すると実践Ａの特
性となる。つまり、輪郭補償信号制御信号のMAXの値を
輪郭補償信号の利得の標準設定値にしておけば、AGC制
御信号が“0"の場合即ちAGC回路４の利得が１倍の時は
輪郭補償信号の利得は低域輝度信号のレベルによらず、
標準設定値に固定される。

次に、被写体が暗くなり、AGC制御信号が大きくなる
と、クリップ回路20の入力では破線BBの特性になる。こ
れがクリップ回路20の出力においては、実線Ｂの特性、
即ち途中で上クリップがかかり、折れ線特性となる。こ
の実線Ｂの特性では、輪郭補償信号の利得は低域輝度信
号のレベル“0"からＤ点までは標準設定値より小さい値
から標準設定値までリニアに大きくなる。そして、低域
輝度信号のレベルがＤ点より大きい時には、輪郭補償信
号の利得は標準設定値に固定される。

更に、AGC制御信号が大きくなり、AGC回路４の利得が
大きくなると、クリップ回路20の入力では破線CCのよう
になる。そしてクリップ回路20の出力では実線Ｃのよう
に低域輝度信号のレベルが“0"からＥ点までは下クリッ
プがかかり、輪郭補償信号制御信号は下クリップ・レベ
ルに固定され、輪郭補償信号の利得は低い値に固定され
る。そして、低域輝度信号のレベルがＥ点からＦ点まで
は輪郭補償信号制御信号の大きさはリニアに増加し、Ｆ
点より大きいところでは上クリップ・レベルに固定され
る。即ち、輪郭補償信号の利得はＥ点から徐々に上が
り、Ｆ点で標準設定値になる。以上の動作は式に表わす
と、以下のようになる。

クリップ回路の入力＝k1×ＹL−k2×AGC＋OFF 但し、k1,k2はある所定値の係数、ＹLは低域揮度信
号、AGCはAGC制御信号、OFFはオフセットである。

この式からわかるように、低域輝度信号、AGC制御信
号、オフセットの演算の順番が変わっても演算結果は変
わらないため、第１図におけるクリップ回路20の入力側
の加算、減算の順序を変えてもかまわない。そして、利
得調整回路A16の利得係数k2により、AGC制御信号が大き
くなったとき、どの程度輪郭補償信号の利得を落とすか
を調整できる。また、オフセットを変化させると、AGC
制御信号が“0"のときの特性を決めることができる。ま
た、利得調整回路B17の利得係数k1を変化させると第２
図の特性の傾きを変化させることができる。

以上説明したように、輪郭補償信号の利得は、AGCの
利得が１倍（被写体の明るさが充分ある時）の時には低
域輝度信号のレベルによらず標準設定の値になり、被写
体が暗くなり、AGCの利得が上がるにつれて徐々に下が
るが、低域輝度信号のレベルの高いところの利得は低い
ところの利得程下がらない。このような設定にしたのは
ビデオカメラにおいてはガンマ補正処理により、輝度レ
ベルの低いところでは輝度レベルの高いところよりもS/
Nが悪いという特徴があるからである。これにより、被
写体の照度が低いときAGC回路４の利得が上がり、画像
のS/Nが下がるとき、比較的S/Nのよい輝度レベルの高い
部分の尖鋭度をなるべく落とさないでS/Nの低下を防ぐ
ことができる。また、AGC回路４の利得が上がって行く
際、徐々に特性が変化するため、急に画像の性質が変わ
る事なく、見た目にも自然になる。

また、以上の説明ではAGC制御信号が“0"のとき、輪
郭補償信号の利得が標準設定になるような例で説明した
が、被写体の光量が充分ある場合でも、輝度信号のレベ
ルの低いところでS/Nが悪いときは、オフセットを第２
図のＧの大きさにすれば、AGC回路４の利得が１倍（標
準）のときでも輝度レベルの低いところで輪郭補償信号
の利得が下がっているため、輝度信号のレベルの低いと
ころのS/Nを改善する事ができる。

このようにして輪郭補償信号が得られ、加算器８によ
り、低域輝度信号と加算され、ガンマ補正回路13により
ガンマ補正され、エンコーダ14により、色差信号と輝度
信号が所定のビデオ信号になる。

以上のように本実施例によれば、暗い被写体を撮像し
てAGC回路の利得がアップしたときでも輝度レベルの高
い部分の尖鋭度をなるべく落とさないでS/Nの低下を防
ぐことができる。また、AGC回路の利得が上がって行く
さい、徐々に特性が変化するため、急に画像の性質が変
わる事がなく、画像の変化が自然になる。

第３図は本発明の第２実施例における輪郭補償信号制
御装置を取り入れた撮像装置の構成図を示したものであ
る。第３図において、１は絞り、２は撮像素子、３は前
置増幅器、４はAGC制御信号により利得が可変の増幅器
（AGC回路）、５は1Hディレイライン、６、８、22は加
算器、７は低域ろ波回路、９は絞り制御回路、10はAGC
制御回路、11は輪郭補償信号発生回路、12は色信号処理
回路、13はガンマ補正回路、14はエンコーダ、15は可変
利得増幅器、16、17は利得調整回路、21は除算器、20は
クリップ回路である。

本実施例において第１実施例の構成と異なる点は、低
域輝度信号からAGC制御信号を減算器18で減算していた
のを、除算器21で低域輝度信号をAGC制御信号で割り算
している点である。

以上のように構成された実施例の輪郭補償信号制御装
置を取り入れた撮像装置について、以下その動作を説明
する。

光が撮像素子２により光電変換され画素信号が得ら
れ、低域ろ波回路７の出力で低域輝度信号となり、色信
号処理回路12の出力で色差信号となり、輪郭補正信号発
生回路11の出力で輪郭補正信号となるところまでは第１
実施例と同じであるので、輪郭補償信号制御信号を得る
方法について以下説明する。

AGC制御信号は利得調整回路A16により利得調整され、
加算器23でオフセット１を加算される。また、低域輝度
信号は利得調整回路B17で利得を調整され、加算器22で
オフセット２を加算される。そして、除算器21で加算器
22の出力を加算器23の出力で割り算をする。その後、除
算器21の出力をクリップ回路20で上下クリップを行な
う。以上の演算を式で示すと、以下のようになる。

クリップ回路の入力＝(k3×ＹL＋C2)／(k4×AGC＋C1) 但し、k3,k4はある所定値の係数、ＹLは低域輝度信
号、AGCはAGC制御信号、C1,C2はオフセット１、オフセ
ット２である。

ここで、AGC制御信号は“0"からMAXの値まで、また、
低域輝度信号は“0"からMAXの値まで変化するとする。

C1＝１とおくと、被写体の明るさが充分ある場合、即
ちAGC制御信号が“0"のとき、演算結果はk3×ＹL＋C2と
なる。そしてC2の値をクリップ回路20の上クリップ値に
等しくした場合が第４図である。そして、クリップ回路
20の上クリップ値を輪郭補償信号の利得の標準設定値に
しておけば、AGC制御信号が“0"の場合即ちAGC回路４の
利得が１倍の時は輪郭補償信号の利得は低域輝度信号の
レベルによらず、標準設定値に固定される。これは、第
４図においてクリップ回路20の入力特性が破線AA、出力
特性が実線Ａで表わされている。次に、被写体が暗く、
低照度である場合、即ちAGC制御データが大きくなった
場合を考える。このとき、クリップ回路20の入力の特性
は、破線BB,CCのように変化してゆく。そしてクリップ
回路20の出力では、実線B,Cのように上・下クリップが
かかり、折れ線特性となる。このように、この実施例で
も、第１実施例の特性に似た特性が得られる。ただ、違
う点はAGC制御信号が大きくなるにしたがって、特性の
傾きが小さくなる事である。つまり、AGC回路４の利得
が上がったとき、第４図に示した特性が徐々に傾きが小
さくなるので、AGC回路４の利得が最大になったとき、
輝度レベルに対してなだらかに輪郭補償信号の利得がな
だらかに変化する。

そして第１実施例と同じように、可変利得増幅器B17
の利得k3を変化させると、特性の傾きを変化させること
ができる。また、利得調整回路A16の利得であるk4を変
化させると、AGC制御信号が大きくなったとき、どの程
度輪郭補償信号の利得を落とすかを調整できる。また、
オフセット２（C2）の値を変化させると、AGC制御信号
が“0"のときの特性を決めることができる。

以上説明したように、輪郭補償信号の利得は、第１実
施例と同じようにAGCの利得が１倍（被写体の明るさが
充分ある時）の時（AGC制御信号が“0"のとき）には低
域輝度信号のレベルによらず標準設定の値になり、被写
体が暗くなり、AGCの利得が上がるにつれて徐々に下が
るが、低域輝度信号のレベルの高いところの利得は低い
ところの利得程下がらない。

このようにして輪郭補償信号が得られ、加算器８によ
り、低域輝度信号と加算され、ガンマ補正回路13により
ガンマ補正され、エンコーダ14により、色差信号と輝度
信号が所定のビデオ信号になる。

以上のように、本実施例では低域輝度信号をAGC制御
信号で割り算する方法で輪郭補償信号制御信号を得た
が、このようにしても、第１実施例と同じように、暗い
被写体を撮像してAGC回路４の利得がアップしたときで
も輝度レベルの高い部分の尖鋭度をなるべく落とさない
でS/Nの低下を防ぐことができる。また、AGC回路４の利
得が上がって行く際、徐々に特性が変化するため、急に
画像の性質が変わる事がなく、画像の変化が自然にな
る。

なお、以上の実施例では、ディレイラインが１個の場
合を説明したが、ディレイラインを２個用いて、３ライ
ン同時化した場合も上下２ラインを加算したものと、間
の１ラインを用いれば同様に構成できる。また、低域輝
度信号は低域ろ波回路７の出力としたが、輝度レベルを
示すものならば、何でもよい。例えば画素信号のうちの
Green信号でもよい。また、クリップ回路20において、
下レベルの制限値は必要に応じて設定するが、負の値の
信号が発生しなければ下レベルの制限は無くてもよい。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、暗い被写体を
撮像してAGC回路の利得がアップしたときでも輝度レベ
ルの高い部分の尖鋭度をなるべく落とさないでS/Nの低
下を防ぐことができる。また、AGC回路の利得が上がっ
て行くさい、徐々に特性が変化するため、急に画像の性
質が変わる事がなく、画像の変化が自然になるので、そ
の実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における輪郭補償信号制御
装置の構成図、第２図は同実施例の動作説明図、第３図
は本発明の第２実施例における輪郭補償信号制御装置の
構成図、第４図は同実施例の動作説明図、第５図は従来
の輪郭補償信号制御装置を用いた撮像装置の構成図であ
る。 ４……AGC制御信号により利得が可変の増幅器（AGC回
路）、10……AGC制御回路、15……可変利得増幅器、1
6、17……利得調整回路、18……減算器、19、22、23…
…加算器、20……クリップ回路、21……除算器。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画素信号の大きさが適正になるように
   動作するAGC回路の利得を示すAGC制御信号と前記画素信
   号の輝度レベルを示す輝度信号とを用いて、前記画素信
   号から生成される輪郭補償信号の適切な利得を示す輪郭
   補償信号制御信号を生成する制御信号発生部を有し、前
   記輪郭補償信号制御信号によって前記輪郭補償信号の利
   得を可変利得増幅部を用いて変化させる輪郭補償信号制
   御装置であって、前記制御信号発生部は、前記AGC回路
   の利得が高く前記輝度レベルが低い条件（条件１）では
   前記輪郭補償信号の利得が低くなるように、前記AGC回
   路の利得が高いが前記輝度レベルが高い条件（条件２）
   では前記輪郭補償信号の利得は前記条件１よりも低くな
   らないように、前記AGC回路の利得が低く前記輝度レベ
   ルが高い条件（条件３）では前記輪郭補償信号の利得が
   高くなるように、前記AGC回路の利得が低いが前記輝度
   レベルが低い条件（条件４）では前記輪郭補償信号の利
   得が前記条件３より高くならないように前記輪郭補償信
   号制御信号を発生することを特徴とする輪郭補償信号制
   御装置。
2. 【請求項２】制御信号発生部は、ある所定値からAGC制
   御信号を減算し、これに輝度信号もしくは輝度信号を帯
   域制限した信号を加算して輪郭補償信号制御信号を得る
   ことを特徴とする請求項１記載の輪郭補償信号制御装
   置。
3. 【請求項３】制御信号発生部は、ある所定値に輝度信号
   もしくは輝度信号を帯域制限した信号を加算し、これを
   AGC制御信号にある所定値を加算したもので除算した信
   号を輪郭補償信号制御信号とすることを特徴とする請求
   項１記載の輪郭補償信号制御装置。