JP2902656B2 - 電子的撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子スチルカメラ等の電子的撮像装置に関
する。

［従来の技術］ 近年、例えば電子スチルカメラのように固体撮像素子
等のイメージャを用いて被写体像を撮像し、その撮像情
報をフロッピディスク等の記録媒体に記録する電子的撮
像装置が開発されている。この種の装置を使用すれば、
光学式カメラのようなフィルムの現像や印画紙への焼付
け等を行なう必要がなく、被写体像をテレビジョンモニ
タ等により即時見ることができ非常に便利である。

ところで、この種の装置は一般に自動露出制御手段を
有しており、例えば被写体の光量をダイレクト測光方式
により測光してそのレベルに応じてイメージャへの露光
時間を可変制御するようにしている。したがって、例え
ば被写体像が暗い場合にはその測光レベルに応じてイメ
ージャへの露光時間が長く設定され、これによりイメー
ジャの蓄積電荷量が増加して露出の十分な明瞭な撮像画
像を得ることができる。ところが、固体撮像素子等のイ
メージャにより得られる撮像信号は、一般に暗電流ノイ
ズやリセットノイズ、光ショットノイズ等のノイズ成分
を含んでおり、これらのノイズは例えば第７図のイ，
ロ，ハに示すように露光時間に比例して増加する傾向が
ある。このため、上記したように露出不足を補うために
露光時間を長く設定すると、それに伴いノイズ成分も増
加してこれが撮像画像のS/Nを劣化させる原因の一つに
なっていた。

このノイズ成分は、撮像画像において、輝度信号に含
まれるノイズ成分に比べて、色信号に含まれるノイズ成
分の方が視覚的に目立ち易く、画質に対する影響が大き
い。

一方、NTSC方式を採用したテレビジョンカメラの中に
は、クロマ信号及び輝度信号のS/Nを改善させるため
に、ベースクリップ方式やペディスタルクリップ方式を
採用したものがある。ベースクリップ方式とは、クロマ
信号の低彩度付近のレベルに対してクリップ又は非直線
的な抑圧を行なうことにより、低彩度時のS/Nを改善す
るようにしたものである。これに対しペディスタルクリ
ップ方式とは、輝度信号の黒付近のレベルに対してクリ
ップ又は非直線的な抑圧を行なうことにより、低輝度時
のS/Nを改善するようにしたものである。したがって、
これらの方式を電子スチルカメラにも採用すれば、イメ
ージャにより得られた撮像信号に含まれる暗電流ノイズ
等のノイズ成分を低減することができ、これにより視覚
上特に目につき易い低彩度及び低輝度時の撮像画面のS/
Nを改善することが可能である。しかし、テレビジョン
カメラで採用されているこのような従来のベースクリッ
プ方式やペディスタルクリップ方式は、ノイズ成分除去
のためのクリップレベルを予め固定して設定したもので
あった。このため、電子スチルカメラのように被写体の
光量に応じて露光時間を可変制御するものでは、被写体
像が暗く露光時間が長くなった場合にノイズ成分を除去
し切れなくなり、このため撮像画像のS/N劣化を改善す
ることができなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように従来の装置は、暗電流ノイズ等のノイズ
成分に対する対策を何ら講じていなかったり、また講じ
ていたとしてもNTSC方式のテレビジョンカメラで採用さ
れているベースクリップ方式及びペディスタルクリップ
方式をそのまま適用したものであるため、イメージャへ
の露光時間が長くなるとノイズ成分が撮像信号に現われ
てこれが撮像画面のS/N劣化の大きな原因になるという
問題点を有するもので、本発明はこの点に着目し、露光
時間が長い場合でも視覚的に特に目立ち易い色信号のノ
イズ成分を確実に除去できるようにし、これにより低速
度シャッタ時の撮像画面のS/Nを改善して常に高品質の
撮像画像を得ることができる電子的撮像装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電子的撮像装置は、被写体像を撮像して撮像
信号を得るためのイメージャと、上記イメージャにより
得られた撮像信号に基づいて、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙを
得るための信号処理手段と、上記イメージャへの露光時
間を可変制御するための露光時間制御信号を生成して出
力する制御信号出力手段と、上記制御信号出力手段から
出力された露光時間制御信号に応じて上記信号処理手段
により得られた色差信号Ｒ−Y,B−Ｙのノイズ抑圧レベ
ルを可変設定する設定手段と、上記設定手段により設定
されたノイズ抑圧レベルに応じて上記色差信号Ｒ−Y,B
−Ｙのノイズ成分を除去する除去手段と、を具備したこ
とを特徴とするものである。

［作用］ このような手段を講じたことにより、次のような作用
を呈する。すなわち、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙのノイズ抑
圧レベルはイメージャへの被写体像の露光時間の長さに
応じて可変されるため、たとえ被写体が暗く露光時間が
長くなった場合でも、つまり低速度シャッタ時において
も、この露光時間の長さに応じたノイズ抑圧レベルが設
定されることになる。このため、上記露光時間が長くな
ったことによってノイズ成分のレベルが増加してもこの
ノイズ成分は確実に除去され、この結果S/Nの良い高品
質の撮像画像を得ることができる。

［実施例］ 次に本発明の要旨に対応した実施例を説明する。第１
図は、同実施例における電子的撮像装置の要部構成を示
す回路ブロック図である。この装置は、被写体撮像用の
固体撮像素子からなるイメージャ１の他に測光用のフォ
トダイオードからなる受光素子２を備えている。そし
て、この受光素子２の受光信号レベルに応じて測光回路
３で露光時間制御信号CSを発生し、この露光時間制御信
号CSをドライバ４に供給することによりイメージャ１の
素子シャッタを開閉制御している。

このイメージャ１により得られた被写体像の電荷信
号、つまり撮像信号は、色分離回路５に導かれてここで
先ず輝度信号とクロマ信号とに分離される。そして、こ
のうち輝度信号は輝度処理回路６でガンマ補正やペディ
スタルクリップ等の所定の信号処理が行なわれたのちFM
変調回路７に供給される。一方クロマ信号はクロマ処理
回路８でベースクリップ等の所定のクロマ処理が行なわ
れたのち、２系列の色差信号Ｒ−Y,B−ＹとなってFM変
調回路７に供給される。そして、これらの輝度信号Ｙ＋
Ｓ及び色差信号Ｒ−Y,B−Ｙは、FM変調回路７でFM変調
されて記録用のビデオ信号VSとなり、図示しない例えば
スチルビデオフロッピディスク（SVF）に記録される。

ところで、本実施例の装置はクリップ電圧制御回路部
を備えている。このクリップ電圧制御回路部は、上記ク
ロマ処理回路８及び輝度処理回路６におけるベースクリ
ップ及びペディスタルクリップのクリップ電圧をそれぞ
れ制御するためのもので、上記測光回路３から出力され
る露光時間制御信号CSを電圧積分回路９に導き、この回
路９で先ず積分電圧波形DSに変換している。そして、こ
の積分電圧波形DSのピーク値Vpをピーク値検出回路10で
検出し、この検出したピーク値電圧Vpを電圧保持回路11
で一定時間保持したのち第１及び第２のレベル調整回路
12,13にそれぞれ供給している。このうち先ずレベル調
整回路12は、上記ピーク値電圧Vpの値に応じて所定の低
彩度クリップ電圧ASを発生し前記クロマ処理回路８に供
給する。これに対し第２のレベル調整回路13は、上記ピ
ーク値電圧Vpの値に応じて所定の低輝度クリップ電圧BS
を発生し前記輝度処理回路６に供給している。尚、これ
ら第１及び第２のレベル調整回路12,13は可変抵抗器12
a,13aを有している。このうち可変抵抗器13aは、低輝度
クリップ電圧BSの利得を調整するためのものである。一
方可変抵抗器12aは、低彩度クリップ電圧ASのオフセッ
ト値を設定するためのもので、これにより第７図に示し
たように撮像信号に含まれるノイズ成分のオフセット値
Voff相当分を補正している。

このような構成であるから、いま仮に被写体の光量が
標準値であったとし、それに伴い測光回路３からシャッ
タ速度1/30に対応する露光時間制御信号CS1が出力され
たとする。そうすると、この露光時間制御信号CS1は電
圧積分回路９でそのパルス出力時間T1に応じて第２図の
破線DS1に示すような積分電圧波形に変換され、そのピ
ーク値Vp1がピーク値検出回路10で検出される。そし
て、このピーク値Vp1は電圧保持回路11で保持されたの
ち第１及び第２のレベル調整回路12,13に供給され、こ
こで上記ピーク値Vp1に応じた低彩度クリップ電圧及び
低輝度クリップ電圧がそれぞれ作成される。すなわち、
上記シャッタ速度1/30に対応した低彩度クリップ電圧AV
30及び低輝度クリップ電圧BV30がそれぞれ得られること
になる。

そうして低彩度クリップ電圧AV30及び低輝度クリップ
電圧BV30がそれぞれ得られる、クロマ処理回路８及び輝
度処理回路６ではそれぞれ次のようなクリップ処理が行
なわれる。すなわち、先ずクロマ処理回路８では、いま
例えば第３図（ａ）及び第４図（ａ）に示すような色差
信号が得られたとすると、これらの色差信号のセンタ電
圧付近において上記低彩度クリップ電圧AV30に相当する
電圧成分がクリップされ、これにより第３図（ｂ）及び
第４図（ｂ）に示すような色差信号Ｒ−Y,B−Ｙとなっ
て出力される。このためFM変調回路７には、色差信号に
含まれるノイズ成分のうち上記低彩度クリップ電圧AV30
の範囲内の低彩度ノイズ成分が除去された色差信号が供
給されることになる。

これに対し輝度処理回路６では、いま例えば第５図
（ａ）に示すような輝度信号が得られたとすると、この
輝度信号のうち低輝度クリップ電圧BV30に相当する電圧
成分がクリップされ、これにより第５図（ｂ）に示すよ
うな輝度信号Ｙ＋Ｓとなって出力される。このためFM変
調回路７には、輝度信号に含まれるノイズ成分のうちBV
30以下の低輝度レベルにおけるノイズ成分が除去された
輝度信号Ｙ＋Ｓが供給されることになる。

したがって、FM変調回路７からは上記低彩度及び低輝
度における暗電流ノイズ等のノイズ成分が除去されたビ
デオ信号VSが得られSVFに記録されることになり、この
ビデオ信号VSを再生してテレビジョンモニタに表示する
と、上記低彩度及び低輝度領域におけるノイズが目立た
ない良質の画像を表示することができる。

一方、光量不足の状態で被写体を撮像したとすると、
測光回路３からは例えば第２図に示す如くパルス出力時
間T2、つまり露光時間の長い露光時間制御信号CS2が出
力される。いまこの露光制御信号CS2のパルス出力時間T
2がシャッタ速度1/15に相当するものであったとする
と、電圧積分回路９およびピーク値検出回路10からは第
２図に示す如くシャッタ速度が1/30だった前述の場合に
比べて電圧値が約２倍のピーク値Vp2が出力される。そ
うすると、第１及び第２のレベル調整回路12,13では、
上記ピーク値Vp2に応じて電圧値がAV30,BV30に対し約２
倍の低彩度クリップ電圧AV15及び低輝度クリップ電圧BV
15が作成される。

このためクロマ処理回路８では、各色差信号における
上記低彩度クリップ電圧AV15以内の電圧成分がクリップ
され、第３図（ｃ）及び第４図（ｃ）に示すような色差
信号となってFM変調回路に供給される。また輝度処理回
路６においては、第５図（ｃ）に示す如く輝度信号にお
ける上記低輝度クリップ電圧BV15以下の電圧成分がクリ
ップされた信号がFM変調回路７に供給されることにな
る。すなわち、色差信号及び輝度信号とも、前述のシャ
ッタ速度1/30の場合に比べて２倍の低彩度電圧分及び低
輝度電圧分がクリップされてFM変調に供されることにな
る。このため、シャッタ速度が1/30から1/15へ遅くな
り、それに伴い撮像信号に含まれる暗電流ノイズ等のノ
イズレベルが倍増しても、低彩度領域及び低輝度領域に
おけるノイズ成分は確実に除去される。したがって、こ
のような色差信号及び輝度信号から作成したビデオ信号
をSVFに記録しておき、かつ再生すれば低彩度及び低輝
度においてノイズが目立たない良質の画像をテレビジョ
ンモニタに表示することができる。

このように本実施例であれば、低彩度クリップ電圧AS
及び低輝度クリップ電圧BSを露光時間の長さに応じて可
変するようにしたので、シャッタ速度が如何なる値に設
定されても常に最適な低彩度クリップ及び低輝度クリッ
プを行なうことができ、これにより露光時間に比例して
増加するノイズ成分を確実に除去することができる。し
たがって、シャッタ速度とは無関係に常にノイズが少な
い高品質の撮像画像を得ることが可能となる。尚、輝度
信号に対しては一般にガンマ補正が行なわれるが、この
ガンマ補正の特性曲線は例えば第６図に示す如く入射光
レベルが小さい領域で立上がりが急峻になっている。こ
のため、このガンマ補正後の信号に含まれるノイズは高
輝度領域よりも低輝度領域で多くなるが、本実施例であ
れば先に述べた低輝度クリップによってこのノイズ成分
を効率良く除去することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、上記実施例では素子シャッタを用いた場合につ
いて説明したが、機械シャッタを用いた場合にも同様に
適用できる。また前記実施例では、変調前の信号に対し
クリップを行なった場合について説明したが、変調後の
ビデオ信号についてクリップを行なうようにしてもよ
い。さらに、クリップ電圧はステップ的に変化させるよ
うにしてもよく、その他露光時間に比例してクリップ電
圧を可変するための手段の回路構成やクリップ電圧値等
についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、露光時間に応
じて色差信号Ｒ−Y,B−Ｙのノイズ抑圧レベルを可変設
定し、このノイズ抑圧レベルに応じて色差信号Ｒ−Y,B
−Ｙのノイズ成分を除去するように構成したので、露光
時間が長い場合でも、視覚的に特に目立ち易い色差信号
Ｒ−Y,B−Ｙのノイズ成分を確実に除去することがで
き、これにより低速度シャッタ時の撮像画面のS/Nを改
善して常に高品質の撮像画像を得ることができる電子的
撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における電子的撮像装置の要
部構成を示す回路ブロック図、第２図乃至第５図は同装
置の動作説明に使用する信号波形図、第６図はガンマ補
正の特性曲線の一例を示す図、第７図は露光時間とノイ
ズレベルとの関係を示す特性図である。 １…イメージャ、２…測光用の受光素子、３…測光回
路、４…ドライバ、５…色分離回路、６…輝度処理回
路、７…FM変調回路、８…クロマ処理回路、９…電圧積
分回路、10…ピーク値検出回路、11…電圧保持回路、11
…第１のレベル調整回路、13…第２のレベル調整回路、
14…クリップ電圧制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/21 - 5/217 H04N 9/07 H04N 9/64

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体像を撮像して撮像信号を得るための
   イメージャと、 上記イメージャにより得られた撮像信号に基づいて、色
   差信号Ｒ−Y,B−Ｙを得るための信号処理手段と、 上記イメージャへの露光時間を可変制御するための露光
   時間制御信号を生成して出力する制御信号出力手段と、 上記制御信号出力手段から出力された露光時間制御信号
   に応じて、上記信号処理手段により得られた色差信号Ｒ
   −Y,B−Ｙのノイズ抑圧レベルを可変設定する設定手段
   と、 上記設定手段により設定されたノイズ抑圧レベルに応じ
   て、上記色差信号Ｒ−Y,B−Ｙのノイズ成分を除去する
   除去手段と、 を具備したことを特徴とする電子的撮像装置。