JP2794841B2 - 撮像信号処理回路 - Google Patents
撮像信号処理回路Info
- Publication number
- JP2794841B2 JP2794841B2 JP1268842A JP26884289A JP2794841B2 JP 2794841 B2 JP2794841 B2 JP 2794841B2 JP 1268842 A JP1268842 A JP 1268842A JP 26884289 A JP26884289 A JP 26884289A JP 2794841 B2 JP2794841 B2 JP 2794841B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- output
- converter
- multiplier
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Picture Signal Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば撮像信号をデジタル処理するビデオ
カメラに使用して好適な撮像信号処理回路に関する。
カメラに使用して好適な撮像信号処理回路に関する。
本発明は、例えば撮像信号をデジタル処理するビデオ
カメラに使用して好適な撮像信号処理回路において、撮
像信号と増幅器とアナログ／デジタル変換器とを介して
乗算器に供給し、そのアナログ／デジタル変換器の出力
のピーク値，平均値及び飽和レベルに近い所定レベル以
上の面積値を検出し、これらの値によってその増幅器の
利得を変調してその撮像信号のダイナミックレンジを圧
縮又は伸張すると共に、その乗算器の乗算係数をその圧
縮又は伸張時の圧伸比の逆数で変調してそのアナログ／
デジタル変換器の出力のダイナミックレンジを伸張又は
圧縮することにより、そのアナログ／デジタル変換器の
出力ビット数を実質的に多くして、低輝度部の量子化ノ
イズが減少できると共に高輝度部での飽和を防止できる
様にしたものである。
カメラに使用して好適な撮像信号処理回路において、撮
像信号と増幅器とアナログ／デジタル変換器とを介して
乗算器に供給し、そのアナログ／デジタル変換器の出力
のピーク値，平均値及び飽和レベルに近い所定レベル以
上の面積値を検出し、これらの値によってその増幅器の
利得を変調してその撮像信号のダイナミックレンジを圧
縮又は伸張すると共に、その乗算器の乗算係数をその圧
縮又は伸張時の圧伸比の逆数で変調してそのアナログ／
デジタル変換器の出力のダイナミックレンジを伸張又は
圧縮することにより、そのアナログ／デジタル変換器の
出力ビット数を実質的に多くして、低輝度部の量子化ノ
イズが減少できると共に高輝度部での飽和を防止できる
様にしたものである。
ビデオカメラにおける撮像信号は従来アナログ信号処
理が行なわれていたが、アパーチャ歪み等をよりきめ細
かに補償するためには、その撮像信号をアナログ／デジ
タル（A/D）変換器によりデジタル信号に変換してデジ
タル信号処理を行うことが望ましい。この場合、アパー
チャ補償及びγ補正等の信号処理を考慮するとそのデジ
タル信号の語長は12ビット程度は必要である。
理が行なわれていたが、アパーチャ歪み等をよりきめ細
かに補償するためには、その撮像信号をアナログ／デジ
タル（A/D）変換器によりデジタル信号に変換してデジ
タル信号処理を行うことが望ましい。この場合、アパー
チャ補償及びγ補正等の信号処理を考慮するとそのデジ
タル信号の語長は12ビット程度は必要である。
一方、特に民生用のカメラ一体型VTRにおいては製造
コストの削減のみならず消費電力の低減化が求められて
いるが、撮像信号用に高速変換が可能で且つ12ビット程
度以上の出力を有するA/D変換器は価格及び消費電力の
観点よりそのような民生用のカメラ一体型VTRに適用す
るのが困難である。そこで、従来例えば単板式の固体撮
像素子を用いたカラービデオカメラ一体型VTRにおいて
は、出力が10ビット程度のA/D変換器で撮像信号をデジ
タル信号に変換すると共に、そのデジタル信号に２ビッ
ト程度のオール“0"の情報を付加して演算精度だけを12
ビット程度に設定することが行なわれていた。
コストの削減のみならず消費電力の低減化が求められて
いるが、撮像信号用に高速変換が可能で且つ12ビット程
度以上の出力を有するA/D変換器は価格及び消費電力の
観点よりそのような民生用のカメラ一体型VTRに適用す
るのが困難である。そこで、従来例えば単板式の固体撮
像素子を用いたカラービデオカメラ一体型VTRにおいて
は、出力が10ビット程度のA/D変換器で撮像信号をデジ
タル信号に変換すると共に、そのデジタル信号に２ビッ
ト程度のオール“0"の情報を付加して演算精度だけを12
ビット程度に設定することが行なわれていた。
しかしながら、出力ビット数が10ビット程度のA/D変
換器を使用する場合には、210＝1024であることより変
換出力の最小レベルを１とすると最大レベルは1023程度
となりダイナミックレンジが狭い不都合がある。即ち、
固体撮像素子等の撮像手段とそのA/D変換器との間に介
装されている増幅器の利得を調整して、中程度の輝度の
撮像信号がそのA/D変換器の出力の中間レベルになるよ
うに設定すると、階調が階段状に変化することに起因す
るノイズである量子化ノイズが低輝度で目立つようにな
ると共に、高輝度部で飽和現象により解像度が著しく劣
化する。
換器を使用する場合には、210＝1024であることより変
換出力の最小レベルを１とすると最大レベルは1023程度
となりダイナミックレンジが狭い不都合がある。即ち、
固体撮像素子等の撮像手段とそのA/D変換器との間に介
装されている増幅器の利得を調整して、中程度の輝度の
撮像信号がそのA/D変換器の出力の中間レベルになるよ
うに設定すると、階調が階段状に変化することに起因す
るノイズである量子化ノイズが低輝度で目立つようにな
ると共に、高輝度部で飽和現象により解像度が著しく劣
化する。
これを改善するためにリミッタ回路を用いてそのA/D
変換器の前段の増幅器のダイナミックレンジを圧縮又は
伸張する方式も提案されているが、撮像信号の利得が変
動するため画像に歪みが生じる不都合がある。
変換器の前段の増幅器のダイナミックレンジを圧縮又は
伸張する方式も提案されているが、撮像信号の利得が変
動するため画像に歪みが生じる不都合がある。
本発明は斯る点に鑑み、撮像信号を安価で且つ低消費
電力の出力ビット数の少ないA/D変換器でデジタル信号
に変換してデジタル信号処理を行う場合に、そのA/D変
換器の出力ビット数を実質的に多くすることを目的とす
る。
電力の出力ビット数の少ないA/D変換器でデジタル信号
に変換してデジタル信号処理を行う場合に、そのA/D変
換器の出力ビット数を実質的に多くすることを目的とす
る。
本発明による撮像信号処理回路は例えば第１図に示す
如く、撮像信号P0を増幅器（３），（４）とA/D変換器
（５）とを介して乗算器（６）に供給し、そのA/D変換
器（５）の出力のピーク値，平均値及び飽和レベルに近
い所定レベル以上の面積値（例えば第２図の領域（23
A）の面積の割合）を検出し、これらの値によってその
増幅器（３），（４）の利得を変調してその撮像信号P0
のダイナミックレンジを圧縮（又は伸張）すると共に、
その乗算器（６）の乗算係数DS3をその圧縮（又は伸
張）時の圧縮比DS2の逆数で変調してそのA/D変換器
（５）の出力DP1のダイナミックレンジを伸張（又は圧
縮）するようにしたものである。
如く、撮像信号P0を増幅器（３），（４）とA/D変換器
（５）とを介して乗算器（６）に供給し、そのA/D変換
器（５）の出力のピーク値，平均値及び飽和レベルに近
い所定レベル以上の面積値（例えば第２図の領域（23
A）の面積の割合）を検出し、これらの値によってその
増幅器（３），（４）の利得を変調してその撮像信号P0
のダイナミックレンジを圧縮（又は伸張）すると共に、
その乗算器（６）の乗算係数DS3をその圧縮（又は伸
張）時の圧縮比DS2の逆数で変調してそのA/D変換器
（５）の出力DP1のダイナミックレンジを伸張（又は圧
縮）するようにしたものである。
斯かる本発明によれば、その撮像信号P0のダイナミッ
クレンジを圧縮する即ちその増幅器（３），（４）の利
得を大きくして、そのA/D変換器（５）の出力DP1のダイ
ナミックレンジを伸張する即ちその乗算器（６）の乗算
係数DS3を小さくすることにより、その撮像信号P0に対
するその乗算器（６）の出力信号DP2の利得が略一定に
維持され画像の歪みが防止されると共に、そのA/D変換
器（５）の変換の分解能が実質的に細かくなる。
クレンジを圧縮する即ちその増幅器（３），（４）の利
得を大きくして、そのA/D変換器（５）の出力DP1のダイ
ナミックレンジを伸張する即ちその乗算器（６）の乗算
係数DS3を小さくすることにより、その撮像信号P0に対
するその乗算器（６）の出力信号DP2の利得が略一定に
維持され画像の歪みが防止されると共に、そのA/D変換
器（５）の変換の分解能が実質的に細かくなる。
一方、その撮像信号P0のダイナミックレンジを伸張し
て、そのA/D変換器（５）の出力DP1のダイナミックレン
ジを圧縮することにより、その撮像信号P0に対するその
乗算器（６）の出力信号DP2の利得が略一定に維持され
画像の歪みが防止されると共に、そのA/D変換器（５）
の出力レンジが実質的に拡大される。
て、そのA/D変換器（５）の出力DP1のダイナミックレン
ジを圧縮することにより、その撮像信号P0に対するその
乗算器（６）の出力信号DP2の利得が略一定に維持され
画像の歪みが防止されると共に、そのA/D変換器（５）
の出力レンジが実質的に拡大される。
従って、そのA/D変換器（５）の出力ビット数が実質
的に多くなるので、低輝度部の量子化ノイズが減少でき
ると共に高輝度部での飽和を抑制できる。
的に多くなるので、低輝度部の量子化ノイズが減少でき
ると共に高輝度部での飽和を抑制できる。
以下、本発明撮像信号処理回路の一実施例につき図面
を参照して説明しよう。本例は単板式のCCD（Charge Co
upled Device）を用いて撮像信号を生成し、この撮像信
号をデジタル信号に変換してデジタル信号処理を行なう
ビデオカメラに本発明を適用したものである。
を参照して説明しよう。本例は単板式のCCD（Charge Co
upled Device）を用いて撮像信号を生成し、この撮像信
号をデジタル信号に変換してデジタル信号処理を行なう
ビデオカメラに本発明を適用したものである。
第１図は本例のビデオカメラを示し、この第１図にお
いて、（１）は絞りやレンズ系を含む光学系、（２）は
CCD、（３）は可変利得のAGC用増幅器、（４）は利得調
整用の可変利得増幅器、（５）は出力ビット数がｍビッ
トのA/D変換器であり、CCD（２）から出力されたアナロ
グの撮像信号P0を増幅器（３）及び（４）にて増幅して
アナログの撮像信号P1を得て、この撮像信号P1をA/D変
換器（５）によってｍビットのデジタルの撮像信号DP1
に変換する。（６）は乗算器を示し、この乗算器（６）
はそのｍビットの２進数としてのデジタルの撮像信号DP
1に後述のｉビットの乗算係数DS3を乗じてｎビット（ｎ
＝ｍ＋ｉ−１）のデジタルの撮像信号DP2を出力する。
本例ではｍ＝10,i＝3,n＝12に設定する。
いて、（１）は絞りやレンズ系を含む光学系、（２）は
CCD、（３）は可変利得のAGC用増幅器、（４）は利得調
整用の可変利得増幅器、（５）は出力ビット数がｍビッ
トのA/D変換器であり、CCD（２）から出力されたアナロ
グの撮像信号P0を増幅器（３）及び（４）にて増幅して
アナログの撮像信号P1を得て、この撮像信号P1をA/D変
換器（５）によってｍビットのデジタルの撮像信号DP1
に変換する。（６）は乗算器を示し、この乗算器（６）
はそのｍビットの２進数としてのデジタルの撮像信号DP
1に後述のｉビットの乗算係数DS3を乗じてｎビット（ｎ
＝ｍ＋ｉ−１）のデジタルの撮像信号DP2を出力する。
本例ではｍ＝10,i＝3,n＝12に設定する。
（７）は輝度信号用のアパーチャ補償回路、（８）は
輝度信号用のγ補正回路、（10）は色信号生成用のマト
リックス回路、（11）は色信号用のγ補正回路、（12）
はカラーエンコーダを示し、そのｎビットのデジタルの
撮像信号DP2からアパーチャ補償回路（７）及びγ補正
回路（８）を用いて輝度信号Ｙを取出す一方で、その撮
像信号DP2からマトリックス回路（10），γ補正回路（1
1）及びカラーエンコーダ（12）を用いて色信号Ｃを取
出し、それら輝度信号Ｙと色信号Ｃとを加算器（９）に
て加算することにより本例のカメラ出力信号を得る。
輝度信号用のγ補正回路、（10）は色信号生成用のマト
リックス回路、（11）は色信号用のγ補正回路、（12）
はカラーエンコーダを示し、そのｎビットのデジタルの
撮像信号DP2からアパーチャ補償回路（７）及びγ補正
回路（８）を用いて輝度信号Ｙを取出す一方で、その撮
像信号DP2からマトリックス回路（10），γ補正回路（1
1）及びカラーエンコーダ（12）を用いて色信号Ｃを取
出し、それら輝度信号Ｙと色信号Ｃとを加算器（９）に
て加算することにより本例のカメラ出力信号を得る。
（13）は周知のアイリス（絞り）制御回路を示し、こ
のアイリス制御回路（13）はA/D変換器（５）より出力
されるｍビットの撮像信号DP1の平均値等が所定のレベ
ル範囲に収まるようにその光学系（１）の絞り量を調整
する。また、（14）は撮像信号の所定周期（例えば１水
平期間、１フィールド期間等）毎のピーク値を検出する
ピーク検出回路を示し、そのｍビットの撮像信号DP1を
そのピーク検出回路（14）に供給し、このピーク検出回
路（14）より出力されるピーク値に乗算器（15）にて係
数K1を乗じて加算器（16）の一方の入力ポートに供給す
る。（17）は撮像信号の所定同期毎の平均値を検出する
平均値検出回路を示し、そのｍビットの撮像信号DP1を
その平均値検出回路（17）に供給し、この平均値検出回
路（17）より出力される平均値に乗算器（18）にて係数
K2を乗じて加算器（16）の他方の入力ポートに供給す
る。そして、その加算器（16）の加算信号DS1をデジタ
ル／アナログ（D/A）変換器（19）を介してAGC用増幅器
（３）の利得制御端子に供給する。
のアイリス制御回路（13）はA/D変換器（５）より出力
されるｍビットの撮像信号DP1の平均値等が所定のレベ
ル範囲に収まるようにその光学系（１）の絞り量を調整
する。また、（14）は撮像信号の所定周期（例えば１水
平期間、１フィールド期間等）毎のピーク値を検出する
ピーク検出回路を示し、そのｍビットの撮像信号DP1を
そのピーク検出回路（14）に供給し、このピーク検出回
路（14）より出力されるピーク値に乗算器（15）にて係
数K1を乗じて加算器（16）の一方の入力ポートに供給す
る。（17）は撮像信号の所定同期毎の平均値を検出する
平均値検出回路を示し、そのｍビットの撮像信号DP1を
その平均値検出回路（17）に供給し、この平均値検出回
路（17）より出力される平均値に乗算器（18）にて係数
K2を乗じて加算器（16）の他方の入力ポートに供給す
る。そして、その加算器（16）の加算信号DS1をデジタ
ル／アナログ（D/A）変換器（19）を介してAGC用増幅器
（３）の利得制御端子に供給する。
その加算信号DS1は撮像信号DP1のピーク値と平均値と
の加重混合であり、そのAGC用増幅器（３）はその加算
信号DS1の値が小さいときは利得を大きくし、その加算
信号DS1の値が大きいときは利得を小さくする如くな
す。そのAGC用増幅器（３）の利得には上限値G+及び下
限値G-があり、その加算信号DS1の値が所定の高レベル
を超えるとその増幅器（３）の利得はその下限値G-に固
定され、その加算信号DS1の値が所定の低レベルより小
さくなるとその増幅器（３）の利得は、その上限値G+に
固定される。この場合、本例ではその加算信号DS1に撮
像信号DP1のピーク値も含まれているが、そのピーク値
はその加算信号DS1の値を常に大き目に設定しそのAGC用
増幅器（３）の利得を小さくさせる方向に作用するた
め、A/D変換器（５）における出力の飽和が緩和される
利益がある。
の加重混合であり、そのAGC用増幅器（３）はその加算
信号DS1の値が小さいときは利得を大きくし、その加算
信号DS1の値が大きいときは利得を小さくする如くな
す。そのAGC用増幅器（３）の利得には上限値G+及び下
限値G-があり、その加算信号DS1の値が所定の高レベル
を超えるとその増幅器（３）の利得はその下限値G-に固
定され、その加算信号DS1の値が所定の低レベルより小
さくなるとその増幅器（３）の利得は、その上限値G+に
固定される。この場合、本例ではその加算信号DS1に撮
像信号DP1のピーク値も含まれているが、そのピーク値
はその加算信号DS1の値を常に大き目に設定しそのAGC用
増幅器（３）の利得を小さくさせる方向に作用するた
め、A/D変換器（５）における出力の飽和が緩和される
利益がある。
（20）はコンパレータを示し、このコンパレータ（2
0）はそのｍビットの撮像信号DP1と飽和レベル（ｍビッ
トの場合は2m−１）に近い所定レベルＳとを比較し、そ
の撮像信号DP1の方がＳより大きいときにハイレベル
“1"となり小さいときにローレベル“0"となる信号Ｊを
面積検出回路（21）に供給し、この面積検出回路（21）
には加算器（16）の加算信号DS1も供給する。この面積
検出回路（21）は所定周期Ｔ（例えば１水平期間、数10
水平期間、１フィールド期間等）毎にその信号Ｊがハイ
レベル“1"である期間の割合RSを検出してｉビットの圧
伸係数DS2を生成し、この圧伸係数DS2を可変利得増幅器
（４）の利得制御ポート及び後述の逆数回路（22）の入
力ポートに供給する如くする。その信号Ｊがハイレベル
“1"である期間の割合RSとは、CCD（２）の画素の内で
ほぼそのA/D変換器（５）の飽和出力に対応するレベル
の撮像信号P0を出力する画素の割合を意味するので、本
例ではこの割合RSを飽和面積とも称する。
0）はそのｍビットの撮像信号DP1と飽和レベル（ｍビッ
トの場合は2m−１）に近い所定レベルＳとを比較し、そ
の撮像信号DP1の方がＳより大きいときにハイレベル
“1"となり小さいときにローレベル“0"となる信号Ｊを
面積検出回路（21）に供給し、この面積検出回路（21）
には加算器（16）の加算信号DS1も供給する。この面積
検出回路（21）は所定周期Ｔ（例えば１水平期間、数10
水平期間、１フィールド期間等）毎にその信号Ｊがハイ
レベル“1"である期間の割合RSを検出してｉビットの圧
伸係数DS2を生成し、この圧伸係数DS2を可変利得増幅器
（４）の利得制御ポート及び後述の逆数回路（22）の入
力ポートに供給する如くする。その信号Ｊがハイレベル
“1"である期間の割合RSとは、CCD（２）の画素の内で
ほぼそのA/D変換器（５）の飽和出力に対応するレベル
の撮像信号P0を出力する画素の割合を意味するので、本
例ではこの割合RSを飽和面積とも称する。
その圧伸係数DS2の値は通常は１に設定する。また、A
GC用増幅器（３）の利得Ｇが上限値G+に達しても更に加
算信号DS1が所定の低レベルよりも小さい場合におい
て、その信号Ｊがハイレベル“1"である期間の割合（飽
和面積）RSが所定の小さい面積RS-よりも小さいときに
は、その圧伸係数DS2の値を２に設定する。これによっ
て可変利得増幅器（４）の利得が２倍になる。一方、AG
C用増幅器（３）の利得Ｇが下限値G-に対しても更に加
算信号DS1が所定の高レベルよりも大きい場合におい
て、その飽和面積RSが所定の大きい面積RS+よりも大き
いときには、その圧伸係数DS2の値を1/2に設定する。こ
れによって可変利得増幅器（４）の利得が1/2倍にな
る。その圧伸係数DS2の値とAGC用増幅器（３）の利得Ｇ
及び飽和面積RSとの関係を第１表にまとめる。
GC用増幅器（３）の利得Ｇが上限値G+に達しても更に加
算信号DS1が所定の低レベルよりも小さい場合におい
て、その信号Ｊがハイレベル“1"である期間の割合（飽
和面積）RSが所定の小さい面積RS-よりも小さいときに
は、その圧伸係数DS2の値を２に設定する。これによっ
て可変利得増幅器（４）の利得が２倍になる。一方、AG
C用増幅器（３）の利得Ｇが下限値G-に対しても更に加
算信号DS1が所定の高レベルよりも大きい場合におい
て、その飽和面積RSが所定の大きい面積RS+よりも大き
いときには、その圧伸係数DS2の値を1/2に設定する。こ
れによって可変利得増幅器（４）の利得が1/2倍にな
る。その圧伸係数DS2の値とAGC用増幅器（３）の利得Ｇ
及び飽和面積RSとの関係を第１表にまとめる。
尚、本例ではその圧伸係数DS2の採り得る値は1/2,1,2
の何れかであるため、その圧伸係数DS2は３ビットの２
進数で表現できる。
の何れかであるため、その圧伸係数DS2は３ビットの２
進数で表現できる。
また、（22）は逆数回路を示し、この逆数回路（22）
はその圧伸係数DS2の逆数であるｉビットの乗算係数DS3
を求め、この乗算係数DS3を乗算器（６）の他方の入力
ポートに供給する。従って、例えば可変利得増幅器
（４）の利得が２倍であるときにはその乗算器（６）に
おいて撮像信号DP1が1/2に圧縮され、可変利得増幅器
（４）の利得が1/2倍であるときにはその乗算器（６）
において撮像信号DP1が２倍に伸張される。
はその圧伸係数DS2の逆数であるｉビットの乗算係数DS3
を求め、この乗算係数DS3を乗算器（６）の他方の入力
ポートに供給する。従って、例えば可変利得増幅器
（４）の利得が２倍であるときにはその乗算器（６）に
おいて撮像信号DP1が1/2に圧縮され、可変利得増幅器
（４）の利得が1/2倍であるときにはその乗算器（６）
において撮像信号DP1が２倍に伸張される。
尚、例えば可変利得増幅器（４）の利得Ｇを大きくす
るときには、撮像信号P0の中でA/D変換器（５）の入力
レンジに収まらない範囲が広くなるので、A/D変換時の
ダイナミックレンジは圧縮される。一般に、増幅器の利
得を大きくすること又は乗算器で入力信号に１を超える
係数を乗ずることはダイナミックレンジの圧縮を意味
し、増幅器の利得を小さくすること又は乗算器で入力信
号に１に達しない係数を乗ずることはダイナミックレン
ジの伸張を意味する。
るときには、撮像信号P0の中でA/D変換器（５）の入力
レンジに収まらない範囲が広くなるので、A/D変換時の
ダイナミックレンジは圧縮される。一般に、増幅器の利
得を大きくすること又は乗算器で入力信号に１を超える
係数を乗ずることはダイナミックレンジの圧縮を意味
し、増幅器の利得を小さくすること又は乗算器で入力信
号に１に達しない係数を乗ずることはダイナミックレン
ジの伸張を意味する。
本例で圧伸係数DS2の値を２に設定した場合の動作に
つき第２図〜第４図を参照して説明するに、この場合は
可変利得増幅器（４）の利得が２倍となり、乗算器
（６）の乗算係数DS3が1/2となる。即ち、撮像信号のダ
イナミックレンジは圧縮された後に伸張される。また、
第２図に示す如く、CCD（２）の受光面をXY面に対応さ
せて、各画素に対応するA/D変換器（５）の出力である
撮像信号DP1をＺ軸に表示すると、出力がほぼ飽和して
いるとみなせるのはその信号DP1が飽和レベルS0に近い
レベルＳを超えている領域（23A）〜（23C）である。そ
して、所定周期Ｔを１フィールド期間とした場合の飽和
面積RSはそれら領域（23A）〜（23C）の面積を全受光面
積で除した値となり、本例の如く圧伸係数DS2の値を２
に設定する場合にはその飽和面積RSに関してRS≪１が成
立している。
つき第２図〜第４図を参照して説明するに、この場合は
可変利得増幅器（４）の利得が２倍となり、乗算器
（６）の乗算係数DS3が1/2となる。即ち、撮像信号のダ
イナミックレンジは圧縮された後に伸張される。また、
第２図に示す如く、CCD（２）の受光面をXY面に対応さ
せて、各画素に対応するA/D変換器（５）の出力である
撮像信号DP1をＺ軸に表示すると、出力がほぼ飽和して
いるとみなせるのはその信号DP1が飽和レベルS0に近い
レベルＳを超えている領域（23A）〜（23C）である。そ
して、所定周期Ｔを１フィールド期間とした場合の飽和
面積RSはそれら領域（23A）〜（23C）の面積を全受光面
積で除した値となり、本例の如く圧伸係数DS2の値を２
に設定する場合にはその飽和面積RSに関してRS≪１が成
立している。
第２図でＹ＝０の領域に対応する乗算器（６）の出力
信号としての撮像信号DP2を第３図に示す。この撮像信
号DP2の飽和レベルは2S0に拡張され、分解能は信号DP1
に比べて1/2に細分化されている。しかしながら、ダイ
ナミックレンジを変化させる前ではｎビットの信号DP2
はｍビットの信号DP1と完全に同じ形であり、特に低輝
度の領域（26A）及び（26B）では量子化ノイズが目立っ
ている。また、このダイナミックレンジを変化させる前
の可変利得増幅器（４）の出力信号P1は第４図Ａの破線
（24）で表わされる。
信号としての撮像信号DP2を第３図に示す。この撮像信
号DP2の飽和レベルは2S0に拡張され、分解能は信号DP1
に比べて1/2に細分化されている。しかしながら、ダイ
ナミックレンジを変化させる前ではｎビットの信号DP2
はｍビットの信号DP1と完全に同じ形であり、特に低輝
度の領域（26A）及び（26B）では量子化ノイズが目立っ
ている。また、このダイナミックレンジを変化させる前
の可変利得増幅器（４）の出力信号P1は第４図Ａの破線
（24）で表わされる。
このとき、圧伸係数DS2の値を２に設定すると、その
可変利得増幅器（４）の出力信号P1は第４図Ａの実線
（25）で示す如く破線（24）の２倍になる。従って、そ
の実線（25）の信号P1をA/D変換器（５）にてA/D変換し
て得られるｍビットの撮像信号DP1は第４図Ｂに示す如
くなる。更に、乗算器（６）の乗算係数DS3は圧伸係数D
S2の逆数である1/2に設定されるため、そのｍビットの
撮像信号DP1は1/2に圧縮されて（ダイナミックレンジが
伸張されて）第４図Ｃに示されるようなｎビットの撮像
信号DP2に変換される。
可変利得増幅器（４）の出力信号P1は第４図Ａの実線
（25）で示す如く破線（24）の２倍になる。従って、そ
の実線（25）の信号P1をA/D変換器（５）にてA/D変換し
て得られるｍビットの撮像信号DP1は第４図Ｂに示す如
くなる。更に、乗算器（６）の乗算係数DS3は圧伸係数D
S2の逆数である1/2に設定されるため、そのｍビットの
撮像信号DP1は1/2に圧縮されて（ダイナミックレンジが
伸張されて）第４図Ｃに示されるようなｎビットの撮像
信号DP2に変換される。
この第４図Ｃの撮像信号DP2は第３図の撮像信号DP2と
ほぼ同じ形であるが、第４図Ｃの低輝度の領域（27A）
及び（27B）の分解能は第３図の低輝度の領域（26A）及
び（26B）に比べて1/2に細分化されている。従って、本
例によればA/D変換器（５）の分解能が1/2に細分化され
たことになり、低輝度部の量子化ノイズが低減される利
益がある。
ほぼ同じ形であるが、第４図Ｃの低輝度の領域（27A）
及び（27B）の分解能は第３図の低輝度の領域（26A）及
び（26B）に比べて1/2に細分化されている。従って、本
例によればA/D変換器（５）の分解能が1/2に細分化され
たことになり、低輝度部の量子化ノイズが低減される利
益がある。
次に、本例で圧伸係数DP2の値を1/2に設定した場合の
動作につき第５図〜第７図を参照して説明するに、この
場合は撮像信号のダイナミックレンジは伸張された後圧
縮される。また、第５図に示す如くCCD（２）の受光面
をXY面に対応させると、圧伸係数DS2の値を1/2に設定す
る場合には飽和面積RSが１に近いので、A/D変換器
（５）から出力される撮像信号DP1がレベルＳを超える
領域（28）の面積はかなり広くなっている。
動作につき第５図〜第７図を参照して説明するに、この
場合は撮像信号のダイナミックレンジは伸張された後圧
縮される。また、第５図に示す如くCCD（２）の受光面
をXY面に対応させると、圧伸係数DS2の値を1/2に設定す
る場合には飽和面積RSが１に近いので、A/D変換器
（５）から出力される撮像信号DP1がレベルＳを超える
領域（28）の面積はかなり広くなっている。
第５図でＹ＝０の領域に対応する乗算器（６）の出力
信号としての撮像信号DP2を第６図に示す。この撮像信
号DP2の飽和レベルは2S0に拡張されている。しかしなが
ら、ダイナミックレンジを変化させる前では信号DP2はA
/D変換器（５）の出力信号DP1と完全に同じ形であり、
高輝度部（31）の情報が失なわれている。また、このダ
イナミックレンジを変化させる前の可変利得増幅器
（４）の出力信号P1は第７図Ａの破線（29）で表わされ
る。
信号としての撮像信号DP2を第６図に示す。この撮像信
号DP2の飽和レベルは2S0に拡張されている。しかしなが
ら、ダイナミックレンジを変化させる前では信号DP2はA
/D変換器（５）の出力信号DP1と完全に同じ形であり、
高輝度部（31）の情報が失なわれている。また、このダ
イナミックレンジを変化させる前の可変利得増幅器
（４）の出力信号P1は第７図Ａの破線（29）で表わされ
る。
このとき、圧伸係数DS2の値を1/2に設定すると、その
可変利得増幅器（４）の出力信号P1は第７図Ａの実線
（30）で示す如く破線（29）の1/2になる。従って、そ
の実線（30）の信号P1をA/D変換して得られるｍビット
の撮像信号DP1は第７図Ｂに示す如くなる。更に、乗算
器（６）の乗算係数DS3は圧伸係数DS2の逆数である２に
設定されるため、そのｍビットの撮像信号DP1は２倍に
拡大されて（ダイナミックレンジが圧縮されて）第７図
Ｃに示されるようなｎビットの撮像信号DP2に変換され
る。
可変利得増幅器（４）の出力信号P1は第７図Ａの実線
（30）で示す如く破線（29）の1/2になる。従って、そ
の実線（30）の信号P1をA/D変換して得られるｍビット
の撮像信号DP1は第７図Ｂに示す如くなる。更に、乗算
器（６）の乗算係数DS3は圧伸係数DS2の逆数である２に
設定されるため、そのｍビットの撮像信号DP1は２倍に
拡大されて（ダイナミックレンジが圧縮されて）第７図
Ｃに示されるようなｎビットの撮像信号DP2に変換され
る。
この第７図Ｃの撮像信号DP2は第６図の撮像信号DP2と
ほぼ同じ形で分解能は２倍に悪化している。しかしなが
ら、第６図例では高輝度の領域（31）が飽和して輪郭が
読取れないのに対して、第７図Ｃでは高輝度の領域（3
2）でも信号の輪郭を読取ることができる。従って、本
例によればA/D変換器（５）の出力の最大値が実質的に
２倍に拡大されたことになり、撮像信号の高輝度部の飽
和が防止できる利益がある。
ほぼ同じ形で分解能は２倍に悪化している。しかしなが
ら、第６図例では高輝度の領域（31）が飽和して輪郭が
読取れないのに対して、第７図Ｃでは高輝度の領域（3
2）でも信号の輪郭を読取ることができる。従って、本
例によればA/D変換器（５）の出力の最大値が実質的に
２倍に拡大されたことになり、撮像信号の高輝度部の飽
和が防止できる利益がある。
上述のように本例においては、出力ビット数がｍビッ
トのA/D変換器（５）が実質的に出力ビット数がｎビッ
ト（ｎ＞ｍ）のA/D変換器として作用する。一般にA/D変
換器の価格及び消費電力は出力ビット数が多くなるに従
って急激に上昇するが、本例によれば価格が安く消費電
力の小さい出力ビット数の比較的少ないA/D変換器を使
用して、A/D変換の分解能をより細分化して出力レンジ
を拡張できる利益がある。
トのA/D変換器（５）が実質的に出力ビット数がｎビッ
ト（ｎ＞ｍ）のA/D変換器として作用する。一般にA/D変
換器の価格及び消費電力は出力ビット数が多くなるに従
って急激に上昇するが、本例によれば価格が安く消費電
力の小さい出力ビット数の比較的少ないA/D変換器を使
用して、A/D変換の分解能をより細分化して出力レンジ
を拡張できる利益がある。
更に、本例によればダイナミックレンジを圧縮（又は
伸張）した後にその圧縮率（又は伸張率）の逆数でダイ
ナミックレンジを伸張（又は圧縮）するようにしている
ので、部分的に信号の増幅率が変動することがなく画像
の部分的な歪みが防止できる利益がある。
伸張）した後にその圧縮率（又は伸張率）の逆数でダイ
ナミックレンジを伸張（又は圧縮）するようにしている
ので、部分的に信号の増幅率が変動することがなく画像
の部分的な歪みが防止できる利益がある。
尚、本発明は上述実施例に限定されず、例えば増幅器
（３）及び（４）を一体化するなど本発明の要旨を逸脱
しない範囲でその他種々の構成を採り得ることは勿論で
ある。
（３）及び（４）を一体化するなど本発明の要旨を逸脱
しない範囲でその他種々の構成を採り得ることは勿論で
ある。
本発明によれば、安価で且つ低消費電力の出力ビット
数が少ないA/D変換器の出力ビット数を実質的に多くす
ることができ、低輝度部での量子化ノイズを減少できる
と共に高輝度部での飽和を防止できる利益がある。
数が少ないA/D変換器の出力ビット数を実質的に多くす
ることができ、低輝度部での量子化ノイズを減少できる
と共に高輝度部での飽和を防止できる利益がある。
更に本発明によれば、全体としてのダイナミックレン
ジが一定に維持されるので、画像の部分的な歪みが防止
できる利益がある。
ジが一定に維持されるので、画像の部分的な歪みが防止
できる利益がある。
第１図は本発明による撮像信号処理回路の一実施例を示
す構成図、第２図〜第４図は夫々第１図例で信号のダイ
ナミックレンジを圧縮して伸張する場合の動作の説明に
供する線図、第５図〜第７図は夫々第１図例でダイナミ
ックレンジを伸張して圧縮する場合の動作の説明に供す
る線図である。 （３）は可変利得のAGC用増幅器、（４）は可変利得増
幅器、（５）はA/D変換器、（６）は乗算器、（14）は
ピーク検出回路、（16）は加算器、（17）は平均値検出
回路、（20）はコンパレータ、（21）は面積検出回路、
（22）は逆数回路である。
す構成図、第２図〜第４図は夫々第１図例で信号のダイ
ナミックレンジを圧縮して伸張する場合の動作の説明に
供する線図、第５図〜第７図は夫々第１図例でダイナミ
ックレンジを伸張して圧縮する場合の動作の説明に供す
る線図である。 （３）は可変利得のAGC用増幅器、（４）は可変利得増
幅器、（５）はA/D変換器、（６）は乗算器、（14）は
ピーク検出回路、（16）は加算器、（17）は平均値検出
回路、（20）はコンパレータ、（21）は面積検出回路、
（22）は逆数回路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 5/14 - 5/217
Claims (1)
- 【請求項１】撮像信号を増幅器とアナログ／デジタル変
換器とを介して乗算器に供給し、上記アナログ／デジタ
ル変換器の出力のピーク値，平均値及び飽和レベルに近
い所定レベル以上の面積値を検出し、 これらの値によって上記増幅器の利得を変調して上記撮
像信号のダイナミックレンジを圧縮又は伸張すると共
に、上記乗算器の乗算係数を上記圧縮又は伸張時の圧伸
比の逆数で変調して上記アナログ／デジタル変換器の出
力のダイナミックレンジを伸張又は圧縮するようにした
撮像信号処理回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1268842A JP2794841B2 (ja) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | 撮像信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1268842A JP2794841B2 (ja) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | 撮像信号処理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03131177A JPH03131177A (ja) | 1991-06-04 |
| JP2794841B2 true JP2794841B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=17464027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1268842A Expired - Fee Related JP2794841B2 (ja) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | 撮像信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794841B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3277984B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2002-04-22 | 日本電気株式会社 | 映像信号処理装置 |
-
1989
- 1989-10-16 JP JP1268842A patent/JP2794841B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03131177A (ja) | 1991-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3074967B2 (ja) | 高ダイナミックレンジ撮像・合成方法及び高ダイナミックレンジ撮像装置 | |
| JP5018770B2 (ja) | 画像信号処理装置及び画像信号処理方法 | |
| US7352398B2 (en) | Image pick-up apparatus and method for picking up and synthesizing plural images to generate a dynamic range image | |
| US7551794B2 (en) | Method apparatus, and recording medium for smoothing luminance of an image | |
| JP2951910B2 (ja) | 撮像装置の階調補正装置及び階調補正方法 | |
| US4647976A (en) | Apparatus and method for producing a still image video signal using solid-state imaging device | |
| US6922209B1 (en) | Imaging apparatus and image signal processing method producing wide dynamic range | |
| US6002445A (en) | A/D conversion with wide dynamic range | |
| JP3617857B2 (ja) | カラー撮像装置 | |
| US20050099508A1 (en) | Dynamic range broadening method for a solid-state image sensor including photosensitive cells each having a main and a subregion | |
| JP2794841B2 (ja) | 撮像信号処理回路 | |
| US7545991B2 (en) | Image data processing method and recording apparatus allowing original image of broad dynamic range to be reproduced | |
| US4849813A (en) | Video camera with high-speed scanning | |
| JPH0357679B2 (ja) | ||
| JP4028395B2 (ja) | デジタルカメラ | |
| JP3131435B2 (ja) | 電子カメラ | |
| JP2935389B2 (ja) | 映像信号処理装置及び非線形信号処理装置 | |
| JPH06245151A (ja) | テレビジョンカメラ装置 | |
| JPH074003B2 (ja) | 信号圧縮装置 | |
| JP4028396B2 (ja) | 画像合成方法及びデジタルカメラ | |
| JP3901808B2 (ja) | キャリアブースト補正回路 | |
| JP3385705B2 (ja) | 階調補正装置 | |
| CN100369455C (zh) | 影像动态响应重新分布装置与方法及使用其的数码相机 | |
| US7170554B2 (en) | Method for processing signals representing color pictures | |
| JP3846655B2 (ja) | ビデオカメラ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |