JP3397377B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に係り、特に電
子ズーム機能を有する撮像装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、電子ズーム回路は、映像信号を
処理することにより画像を電子的に拡大するもので、画
像メモリに記憶した映像信号からズーム倍率に応じた所
定範囲の映像信号を読み出すとともに、読み出した映像
信号を水平及び垂直方向の補間係数に基づいて補間演算
を行うことにより所定の画素数にするようにしている。 【０００３】例えば、走査線の数を1.2 倍に増やす場合
について説明すると、図６（Ａ）に示すように入力ライ
ンｎ，ｎ＋１に対して所定位置にある出力ラインＮ＋１
を得る場合には、出力ラインＮ＋１の位置に応じた補間
係数（この場合，２／１２と１０／１２）を、それぞれ
入力ラインｎ，ｎ＋１に乗算して加算する。他の出力ラ
インについても同様に上下の２ラインに対する出力ライ
ンの位置に応じた補間係数を乗算して加算することによ
り得られる。 【０００４】ところで、上記補間演算によって得られる
出力信号は、補間係数が１／２となるとき、入力ライン
の完全平均となり、垂直方向の周波数応答特性が最も低
くなり、補間係数が１又は０のとき、２入力ラインのい
ずれか一方がそのまま出力されることになるので、垂直
方向の周波数応答特性が最も高くなる。従って、出力ラ
インの垂直方向の周波数応答特性は、そのライン位置
（補間係数）に応じて図６（Ｂ）のグラフに示すように
なる。このため、上記電子ズーム回路によってズーミン
グされた画像は、図７に示すように垂直方向の周波数応
答特性が高い部分と低い部分とが生じ、特に垂直方向の
画質の劣化が顕著であった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】一方、従来から鮮鋭な
画像を得るために、映像信号にアパーチャ信号を付加す
るアパーチャ付加回路が設けられている。ところで、上
記電子ズーム回路によって補間演算されて出力される映
像信号は、上述したように垂直方向の周波数応答特性が
変動するため、この周波数応答特性が変動した映像信号
からアパーチャ信号を生成すると、アパーチャ信号も周
波数応答特性が変動したものとなる。従って、上記電子
ズーム回路によって補間演算された映像信号に、その映
像信号から作成したアパーチャ信号をそのまま付加する
と、シャープネスは増加するが、縞模様が目立った見苦
しい画像になるという問題があった。 【０００６】上記問題を解決するために、従来、垂直ア
パーチャ信号の利得を補間係数に応じて制御し、垂直周
波数応答特性が異なることによる画質の劣化を抑圧する
ようにしたものがある（特開平４−１５７９８８号公
報）。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、電子ズーム回路から出力される映像信号の垂直周波
数応答特性と異なる垂直周波数応答特性をもった垂直ア
パーチャ信号を付加することにより、映像信号の垂直周
波数応答特性をできるだけフラットにし、垂直アパーチ
ャ信号の利得を制御するようにした従来の撮像装置より
も良好な画質が得られる撮像装置を提供することを目的
とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、画像メモリに記憶した映像信号からズーム
倍率に応じた所定範囲の映像信号を読み出すとともに、
読み出した映像信号を水平及び垂直方向の補間係数に基
づいて補間演算することにより所定の画素数を得る電子
ズーム手段を有する撮像装置において、前記補間演算に
よって得られた映像信号の周波数応答特性と逆の周波数
応答特性をもった垂直アパーチャ信号を生成すべく垂直
方向の補間係数に対応した係数を発生する係数発生手段
と、前記補間演算によって得られた映像信号及び前記係
数発生手段から発生される係数に基づいて該映像信号の
周波数応答特性と逆の周波数応答特性をもった垂直アパ
ーチャ信号を生成する垂直アパーチャ信号生成手段と、
前記垂直アパーチャ信号を前記補間演算によって得られ
る映像信号に加算する加算手段と、前記垂直アパーチャ
信号生成手段と前記加算手段との間に設けられ、前記垂
直アパーチャ信号の利得を前記補間演算時の補間係数に
対応して制御する利得制御手段と、を備えたことを特徴
としている。 【０００８】 【０００９】 【作用】本発明によれば、補間演算によって得られた映
像信号の周波数応答特性と逆の周波数応答特性をもった
垂直アパーチャ信号を生成し、この垂直アパーチャ信号
を前記補間演算によって得られる映像信号に加算するこ
とにより、垂直アパーチャ信号が加算された映像信号の
垂直周波数応答特性をできるだけフラットにするように
している。 【００１０】 【００１１】 【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る撮像装置
の好ましい実施例を詳述する。図１は本発明に係る撮像
装置の第１実施例を示す要部ブロック図である。同図に
おいて、１０はズームコントローラ、１２及び１４はそ
れぞれ輝度系及びクロマ系の画像メモリ、１６及び１８
はそれぞれ輝度系及びクロマ系の水平方向の補間演算
部、２０及び２２はそれぞれ輝度系及びクロマ系の垂直
方向の補間演算部、２４は垂直アパーチャ信号生成回路
である。 【００１２】輝度系及びクロマ系の画像メモリ１２及び
１４には、ビデオカメラの撮像部から映像信号処理部
（図示せず）を介して輝度信号Ｙ及びクロマ信号Ｃが加
えられている。これらの輝度信号Ｙ及びクロマ信号Ｃ
は、逐次画像メモリ１２及び１４に記憶され、ズームコ
ントローラ１０から加えられるアドレス信号に基づいて
これらの画像メモリ１２及び１４に記憶された所定範囲
の輝度信号Ｙ及びクロマ信号Ｃが順次読み出される。 【００１３】即ち、ズームコントローラ１０は、ズーム
倍率及び垂直アパーチャ信号の周波数応答特性を制御す
るもので、ビデオカメラのズームスイッチの操作等に基
づいてズーム倍率を示す信号magh,magv 及び水平同期信
号ＨＶ，垂直同期信号ＶＤが加えられている。そして、
ズーム倍率を示す信号magh,magv に基づいて画像メモリ
１２及び１４から読み出す範囲（一画面内からの切出し
範囲）を決定し、水平同期信号ＨＶ，垂直同期信号ＶＤ
に対応してアドレス信号を出力し、画像メモリ１２及び
１４から順次輝度信号Ｙ及びクロマ信号Ｃを読み出し、
それぞれ輝度系及びクロマ系の水平方向の補間演算部１
６及び１８に出力する。 【００１４】ここで、補間演算について簡単に説明する
と、例えば、ある時刻ｎのデータＤ _n と次の時刻ｎ＋１
のデータＤ_n+1 とから、両者のデータＤ_{n ,} Ｄ_n+1 間を
ｋ：（１−ｋ）の比率で内分する位置の補間データＤ_N
は、次式、 Ｄ_N ＝Ｄ_n ・（１−ｋ）＋Ｄ_n+1 ・ｋ ＝( Ｄ_n+1 −Ｄ_n ) ｋ＋Ｄ_n …（１） によって算出することができる。 【００１５】前記補間演算部１６は１画素分の遅延を行
う遅延素子１６Ａ、減算器１６Ｂ、乗算器１６Ｃ及び加
算器１６Ｄから構成されており、上記式（１）に基づい
て補間演算する。尚、ズームコントローラ１０は、遅延
素子１６Ａを動作させるためのイネーブル信号Ｄ_ENを出
力するとともに、水平方向の補間位置に応じた補間係数
khを出力している。 【００１６】この補間演算部１６により、画像メモリ１
２から出力される輝度信号Ｙの水平方向の画素数は、通
常の水平方向の画素数となるように増加させられ、これ
により水平方向のズーミングが行われる。また、クロマ
系の補間演算部１８は、輝度系の補間演算部１８と同様
に構成されており、上記と同様な補間演算を行うことに
より画像メモリ１４から出力されるクロマ信号Ｃの水平
方向の画素数を、通常の水平方向の画素数となるように
増加させて出力する。尚、khc はズームコントローラ１
０から出力されるクロマ系の水平方向の補間係数であ
る。また、クロマ系の補間演算部１８には、２つの遅延
素子が設けられているが、これは画像メモリ１４から１
画素毎に交互に色の異なるクロマ信号Ｃ_{R ,} Ｃ_B が出力
されているからである。即ち、同一色のクロマ信号間の
補間演算を行うためである。 【００１７】輝度系及びクロマ系の水平方向の補間演算
部１６及び１８から出力される輝度信号Ｙ及びクロマ信
号Ｃは、それぞれローパスフィルタＬＰＦでノイズ成分
が除去されたのち、輝度系及びクロマ系の垂直方向の補
間演算部２０及び２２に出力される。輝度系の垂直方向
の補間演算部２０は、上述した水平方向の補間演算と同
様にして垂直方向の補間演算を行うもので、１水平走査
線期間（１Ｈ）だけ遅延させるラインメモリ等を使用し
た遅延回路２０Ａ，２０Ｂ、減算器２０Ｃ、乗算器２０
Ｄ及び加算器２０Ｅから構成されている。尚、ズームコ
ントローラ１０は、遅延回路２０Ａ及び２０Ｂを動作さ
せるためのイネーブル信号Ｌ_ENを出力するとともに、垂
直方向の補間位置に応じた補間係数kvを出力している。
また、前段の遅延回路２０Ａはバッファの役割を果たす
ものである。 【００１８】この補間演算部２０により、入力する輝度
信号Ｙの垂直方向の画素数（ライン数）は、通常のライ
ン数となるように増加させられ、これにより垂直方向の
ズーミングが行われる。また、クロマ系の垂直方向の補
間演算部２２は、輝度系の補間演算部２０と同様に構成
されており、上記と同様な補間演算を行うことにより、
入力する輝度信号Ｙのライン数を通常のライン数となる
ように増加させて出力する。尚、kvc はズームコントロ
ーラ１０から出力されるクロマ系の垂直方向の補間係数
である。 【００１９】輝度系及びクロマ系の垂直方向の補間演算
部２０及び２２から出力される輝度信号Ｙ及びクロマ信
号Ｃは、それぞれローパスフィルタＬＰＦでノイズ成分
が除去され、輝度信号Ｙは垂直アパーチャ信号生成回路
２４に出力される。垂直アパーチャ信号生成回路２４
は、遅延回路２４Ａ，２４Ｂ、加算器２４Ｃ、乗算器２
４Ｄ，２４Ｅ及び減算器２４Ｆから構成されている。こ
の垂直アパーチャ信号生成回路２４には、ズームコント
ローラ１０から垂直アパーチャ信号の周波数特性（ｆ
特）を変更するｆ特変更係数fv1,fv2 が加えられてい
る。尚、ｆ特変更係数fv1,fv2 の詳細については後述す
る。 【００２０】次に、垂直アパーチャ信号生成回路２４に
よって生成されるアパーチャ信号について説明すると、
垂直アパーチャ信号生成回路２４の入力する信号ａを図
２（Ａ）とすると、それぞれ遅延回路２４Ａ及び２４Ｂ
から出力される信号ｂ及びｃは、図２（Ｂ），（Ｃ）に
示すように１Ｈ及び２Ｈ遅延された信号となる。そし
て、加算器２４Ｃによって信号ａと信号ｃが加算された
加算器２４Ｃの出力信号ｄは、図２（Ｄ）となる。上記
信号ｄ及び信号ｂには、それぞれ乗算器２４Ｄ，２４Ｅ
によってｆ特変更係数fv1 及びfv2 が乗算される。 【００２１】ここで、ｆ特変更係数fv1 及びfv2 を、例
えば、0.5 と1.0 とした場合には、信号ｄは信号ｅ（0.
5 ｄ＝ｅ）となり（図２（Ｅ）参照）、信号ｂは信号ｆ
（ｂ＝ｆ）となる（図２（Ｆ）参照）。そして、減算器
２４Ｆによって信号ｆから信号ｅを減算した信号ｇ（垂
直アパーチャ信号）は、図２（Ｇ）のようになる。尚、
同図（Ｇ）に示した垂直アパーチャ信号ｇは、通常の垂
直アパーチャ信号生成回路によって生成される垂直アパ
ーチャ信号と同じものとなる。 【００２２】ところで、本発明では、ズームコントロー
ラ１０からｆ特変更係数fv1 及びfv2 を逐次変更して出
力することにより、垂直アパーチャ信号ｇのｆ特を変更
するようにした点に特徴がある。即ち、従来技術の図６
（Ｂ）で説明したように、補間演算によって電子ズーム
された映像信号は、周波数応答特性の高い部分と低い部
分とが周期的に生じ、これにより特に垂直方向の画質の
劣化が顕著となるが、本発明では、図３の点線で示す周
波数応答特性をもった映像信号に対して、実線で示すよ
うな逆の周波数応答特性をもった垂直アパーチャ信号を
付加することにより、ｆ特ができるだけフラットとなる
映像信号を生成するようにしている。 【００２３】そして、図３の実線で示すような周波数応
答特性をもった垂直アパーチャ信号を生成するために、
ズームコントローラ１０は現在の輝度信号Ｙの周波数応
答特性（即ち、補間係数kv) に対応したｆ特変更係数fv
1 及びfv2 を、垂直アパーチャ信号生成回路２４に出力
するようにしている。このようにして生成された垂直ア
パーチャ信号ｇは、ローパスフィルタ２７で水平方向の
折り返しひずみや高周波成分が除去されたのち、乗算器
３２に出力される。 【００２４】一方、遅延回路２４Ａから出力される信号
ｂは、水平アパーチャ信号生成回路２６に加えられる。
水平アパーチャ信号生成回路２６は周知の方法によって
水平アパーチャ信号を生成し、これを乗算器３０に出力
する。乗算器３０及び３２には、それぞれ利得制御用の
係数HAP 及びVAP が加えられており、乗算器３０は水平
アパーチャ信号と係数 HAPとを乗算し、この積を加算器
３４に出力し、乗算器３２は垂直アパーチャ信号と係数
VAP とを乗算し、この積を加算器３４に出力する。尚、
上記係数HAP 及びVAP も、輝度信号Ｙの周波数応答特性
（即ち、補間係数kv) に対応して、例えば輝度信号Ｙの
周波数応答特性が高い場合には、係数HAP 及びVAP が小
さくなるように、輝度信号Ｙの周波数応答特性が低い場
合には係数VAP 及び HAPが大きくなるように逐次制御す
ることが好ましい。 【００２５】上記利得制御用の係数HAP 及びVAP が乗算
された水平アパーチャ信号及び垂直アパーチャ信号は、
加算器３４によって加算され、コアリング３６によって
微小ノイズが除去されたのち、加算器３９に加えられ
る。一方、遅延回路２４Ａから出力される１Ｈ遅延され
た輝度信号ｂは、上記アパーチャ信号との時間軸を合わ
せるための遅延回路３８を介して所定時間遅延されたの
ち、加算器３９に加えられる。 【００２６】加算器３９はこの輝度信号に対してコアリ
ング３６を介して加えられる水平アパーチャ信号及び垂
直アパーチャ信号を加算し、これによりアパーチャ信号
が付加された輝度信号を出力する。このように補間演算
によって電子ズームされた輝度信号は、周波数応答特性
の高い部分と低い部分とが周期的に生じるが、上記構成
の垂直アパーチャ信号生成回路２４は、その輝度信号と
逆の周波数応答特性をもった垂直アパーチャ信号を生成
するため、両者を加算することにより、ｆ特ができるだ
けフラットとなる輝度信号を生成することができる。 【００２７】図４は図１に示した垂直アパーチャ信号生
成回路２４の他の実施例を示すブロック図であり、この
垂直アパーチャ信号生成回路４０は、前記垂直アパーチ
ャ信号生成回路２４に置き換えることができるものであ
る。図４に示す垂直アパーチャ信号生成回路４０は、そ
れぞれ１Ｈ遅延させる４つの遅延回路４１〜４４を有
し、入力する輝度信号ａ及び遅延回路４１〜４４からの
遅延信号に基づいて第１の垂直アパーチャ信号ｇ₁ を生
成するための加算器５１、乗算器５２、減算器５３と、
第２の垂直アパーチャ信号ｇ₂ を生成するための加算器
６１、乗算器６２、減算器６３と、これらの２種類の第
１及び第２の垂直アパーチャ信号ｇ_{1 ,} ｇ₂ を適宜の比
率で混合して垂直アパーチャ信号のｆ特を制御する乗算
器７１、７２、加算器７３とから構成されている。 【００２８】即ち、加算器５１は入力する輝度信号ａと
遅延回路４４から出力される４Ｈ遅延された信号とを加
算し、この加算した信号ｄ₁ （図２（Ｄ）に対応する信
号）を乗算器５２に出力する。乗算器５２には係数0.5
が加えられており、乗算器５２は信号ｄ₁ にこの係数を
乗算することにより信号ｄ₁ を１／２にした信号ｅ
₁（図２（Ｅ）に対応する信号）を減算器５３に出力す
る。減算器５３の他の入力には、遅延回路４２から２Ｈ
遅延された信号ｆ（図２（Ｆ）に対応する信号）が加え
られており、減算器５３は信号ｆから信号ｅ₁ を減算し
た信号ｇ₁ （第１の垂直アパーチャ信号）を出力する。 【００２９】同様にして、加算器６１は入力する遅延回
路４１及び４３から出力される１Ｈ及び３Ｈ遅延された
信号とを加算し、この加算した信号ｄ₂ を乗算器６２に
出力する。乗算器６２には係数0.5 が加えられており、
乗算器６２は信号ｄ₁ にこの係数を乗算することにより
信号ｄ₂ を１／２にした信号ｅ₂ を減算器６３に出力す
る。減算器６３の他の入力には、遅延回路４２から２Ｈ
遅延された信号ｆ（図２（Ｆ）に対応する信号）が加え
られており、減算器６３は信号ｆから信号ｅ₂を減算し
た信号ｇ₂ （第２の垂直アパーチャ信号）を出力する。 【００３０】このようにして生成された第１の垂直アパ
ーチャ信号ｇ₁ 及び第２の垂直アパーチャ信号ｇ₂ は、
それぞれ乗算器７１及び７２に加えられる。乗算器７１
及び７２の他の入力には、それぞれズームコントローラ
１０からｆ特変更係数fv1 ′及びfv2 ′が加えられてお
り、乗算器７１及び７２はそれぞれ２入力信号を乗算し
て加算器７３に出力する。加算器７３は２入力信号を加
算し、これを垂直アパーチャ信号として後段のローパス
フィルタ２７（図１参照）に出力する。 【００３１】このようにして垂直アパーチャ信号生成回
路４０は、図１に示した垂直アパーチャ信号生成回路２
４と同様に、輝度信号と逆の周波数応答特性をもった垂
直アパーチャ信号を生成することができる。図５は本発
明に係る撮像装置の第２実施例を示すブロック図であ
る。同図に示すように、固体撮像素子（例えば、補色フ
ィルタを有するＣＣＤ）８０から出力される信号は、サ
ンプルホールド回路／利得制御回路８２及びＡ／Ｄコン
バータ８４を介して画像メモリ８６に逐次記憶される。 【００３２】画像メモリ８６に記憶された信号は、補間
演算処理を行う電子ズーム回路８８によって電子的にズ
ーミングされた信号として輝度処理回路９０及び色分離
処理回路９２に出力される。輝度処理回路９０はローパ
スフィルタ等を有し、電子ズーム回路８８から入力する
信号を平滑して輝度信号Ｙ_H を取り出し、この輝度信号
Ｙ_H を加算器９４に出力する。 【００３３】色分離処理回路９２は入力信号を色分離し
て色差マトリクス回路９４に出力し、色差マトリクス回
路９６は色分離された信号から輝度信号Ｙ_L を生成する
とともに、色分離された信号及び輝度信号Ｙ_L から色差
信号（Ｒ−Ｙ_L ）及び（Ｂ−Ｙ_L ）を生成し、色差信号
（Ｒ−Ｙ_L ）及び（Ｂ−Ｙ_L ）を後段の処理回路（図示
せず）に出力するとともに、輝度信号Ｙ_L を垂直アパー
チャ信号生成回路９８に出力する。 【００３４】垂直アパーチャ信号生成回路９８は、色差
マトリクス回路９６から入力する輝度信号Ｙ_L に基づい
て垂直アパーチャ信号を生成し、この垂直アパーチャ信
号を加算器９４に出力する。尚、輝度信号Ｙ_L は色分離
された信号から再生成されているため、ｆ特は十分に低
下しており、折り返し歪みの影響が少ない。加算器９４
は輝度信号Ｙ_H と垂直アパーチャ信号生成回路９８から
加えられる垂直アパーチャ信号とを加算して出力する。 【００３５】上記構成によれば、輝度信号Ｙ_H の垂直ア
パーチャ信号として、色差マトリクス回路９６によって
生成された輝度信号Ｙ_L を使用することにより折り返し
歪みの少ない垂直アパーチャ信号を得ることができ、こ
れにより電子ズーム処理を施した輝度信号であっても折
り返し歪みの少ない良好な画質が得られる。 【００３６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子ズーム回路から出力される映像信号の垂直周波数応答
特性と逆の垂直周波数応答特性をもった垂直アパーチャ
信号を付加することにより、映像信号の垂直周波数応答
特性をできるだけフラットにすることができ、良好な画
質が得られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】図１は本発明に係る撮像装置の第１実施例を示
す要部ブロック図である。 【図２】図２は図１の垂直アパーチャ信号生成回路を説
明するために用いたタイミングチャートである。 【図３】図３は電子ズーム回路によりズームングされた
映像信号の周波数応答特性に対する本発明によって生成
される垂直アパーチャ信号の周波数応答特性を示すグラ
フである。 【図４】図４は図１の垂直アパーチャ信号生成回路の他
の実施例を示す回路図である。 【図５】図５は本発明に係る撮像装置の第２実施例を示
すブロック図である。 【図６】図６は従来の撮像装置の水平ラインの補間演算
を示す模式図とライン毎の垂直方向の周波数応答特性を
示すグラフである。 【図７】図７は従来の撮像装置における補間演算によっ
て得られる画像の垂直方向の周波数応答特性の高低の分
布を示す模式図である。 【符号の説明】 １０…ズームコントローラ １２、１４、８６…画像メモリ １６、１８、２０、２２…補間演算部 ２４、４０、９８…垂直アパーチャ信号生成回路 ２６…水平アパーチャ信号生成回路 ２４Ｄ、２４Ｅ、７１、７２、３０、３２…乗算器 ３９、９４…加算器 ８８…電子ズーム回路 ９０…輝度処理回路 ９２…色分離処理回路 ９６…色差マトリクス回路 fv1 、fv2 、fv1 ′、fv2 ′…ｆ特変更係数

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 画像メモリに記憶した映像信号からズー
   ム倍率に応じた所定範囲の映像信号を読み出すととも
   に、読み出した映像信号を水平及び垂直方向の補間係数
   に基づいて補間演算することにより所定の画素数を得る
   電子ズーム手段を有する撮像装置において、 前記補間演算によって得られた映像信号の周波数応答特
   性と逆の周波数応答特性をもった垂直アパーチャ信号を
   生成すべく垂直方向の補間係数に対応した係数を発生す
   る係数発生手段と、 前記補間演算によって得られた映像信号及び前記係数発
   生手段から発生される係数に基づいて該映像信号の周波
   数応答特性と逆の周波数応答特性をもった垂直アパーチ
   ャ信号を生成する垂直アパーチャ信号生成手段と、 前記垂直アパーチャ信号を前記補間演算によって得られ
   る映像信号に加算する加算手段と、 前記垂直アパーチャ信号生成手段と前記加算手段との間
   に設けられ、前記垂直アパーチャ信号の利得を前記補間
   演算時の補間係数に対応して制御する利得制御手段と、 を備えたことを特徴とする撮像装置。