JP3437620B2 - 撮像装置およびその階調補正方法 - Google Patents

撮像装置およびその階調補正方法

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JP3437620B2 JP35263293A JP35263293A JP3437620B2 JP 3437620 B2 JP3437620 B2 JP 3437620B2 JP 35263293 A JP35263293 A JP 35263293A JP 35263293 A JP35263293 A JP 35263293A JP 3437620 B2 JP3437620 B2 JP 3437620B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】この発明は,撮像装置およびその階調補正
方法に関する。
【0002】
【背景技術】テレビジョン装置,ムービ・ビデオ・カメ
ラ・システム,被写体を撮影し拡大してテレビジョン装
置などに表示するプレゼンテーション・カメラなどの撮
像装置においては通常,撮像装置の信号系に非線形のガ
ンマ特性をもつガンマ補正回路を挿入してガンマ補正を
行ない映像信号の階調特性の改善を図っている。一般に
は被写体を撮像することによって得られる映像信号に含
まれるブランキング信号のブランキング・レベルを基準
として,映像信号のガンマ補正が行なわれる。
【0003】しかし,被写体の露光アンダーまたは露光
オーバの撮影条件下で得られた映像信号については,映
像信号のレベルが全体的に低かったり,高かったりする
ことがあるので,一律にガンマ補正を行なっても,必ず
しも階調再現性が良くならない場合がある。
【0004】
【発明の開示】この発明は,映像信号のレベルの全体的
な高さの変動にかかわらず,常に適切なガンマ特性を達
成できるようにすることを目的とする。
【0005】この発明による撮像装置は,被写体を撮像
し,被写体像を表す映像信号を出力する撮像手段,設定
されたレベルをもつ信号を発生する手動操作器,ブラン
キング期間内の所定期間は,上記手動操作器において発
生した信号にもとづくレベルをもつ信号を出力し,上記
所定期間を除く期間は,上記撮像手段から出力された信
号を出力する切替回路,および上記所定期間内に上記切
替回路から出力された信号のレベルを基準として,上記
所定期間を除く期間に上記切替回路から出力された映像
信号をガンマ補正し,ガンマ補正された映像信号を出力
するガンマ補正回路を備えていることを特徴とする。
【0006】この発明は,上記撮像装置に適した階調補
正方法も提供している。すなわち,この方法は,被写体
を撮像し,被写体像を表す映像信号を出力する撮像手段
を備えた撮像装置において,設定されたレベルをもつ信
号を発生する手動操作器およびブランキング期間内の所
定期間は,上記手動操作器の操作量に応じたレベルをも
つ信号を出力し,上記所定期間を除く期間は,上記撮像
手段から出力される映像信号を出力する切替回路を設
け,上記所定期間内に上記切替回路から出力された信号
のレベルを基準として,上記所定期間を除く期間に上記
切替回路から出力された映像信号をガンマ補正し,ガン
マ補正された映像信号を出力するものである。
【0007】ガンマ補正回路に設定されているガンマ補
正曲線は,非線形のものである。例えば,γ=0.45のガ
ンマ補正曲線は,急峻に立ち上がり,次第に傾きが小さ
くなって滑らかとなる。ガンマ補正回路は,映像信号の
ブランキング・レベルを基準として動作する。したがっ
て,ブランキング・レベルを変化させることにより,ガ
ンマ補正曲線の任意の部分を用いて映像信号をガンマ補
正することができる。
【0008】この発明によると,上記手動操作器および
上記切替回路が設けられている。
【0009】操作者が上記手動操作器を手動で操作する
ことにより,設定されたレベルをもつ信号が発生する。
上記切替回路により,ブランキング期間内の所定期間
は,上記手動操作器の設定に応じたレベルをもつ信号が
出力され,この所定期間内を除く期間は,上記撮像手段
から出力される映像信号が出力される。上記所定期間内
に上記切替回路から出力された信号を基準として,上記
所定期間を除く期間に上記切替回路から出力された映像
信号をガンマ補正している。
【0010】操作者は,手動操作器を操作することによ
り,映像信号をガンマ補正曲線の任意の傾き部分を用い
てガンマ補正(階調補正)することができるようにな
る。たとえば,露光オーバ,露光アンダ等の場合に,明
暗のはっきりしない主要被写体を表す映像信号を,ガン
マ補正曲線の傾きの大きな部分を用いてガンマ補正する
ことができるようになる。
【0011】この発明はとくに,露光調整範囲の狭い
(例えば,絞りが設けられていない,シャッタ速度の可
変範囲に制限がある等)撮像装置に有効である。
【0012】
【実施例】図1はこの発明の実施例を示すもので,原稿
等の被写体を撮像して得られる映像信号を表示装置に与
えることにより,被写体の再生画像を拡大して示すプレ
ゼンテーション・カメラを示している。
【0013】このプレゼンテーション・カメラでは,載
置台1の一端部に上方に突出した突出部1Aが形成され
ている。この突出部1Aのほぼ中央部には,載置台1の
中央部に向う方向に傾いた支持棒1Bが立設されてい
る。この支持棒1Bの上端部に撮像装置10が支持されて
いる。撮像装置10は撮像レンズ系11が下方に向うような
姿勢に保たれている。撮像装置10は載置台1のほぼ中央
の真上に位置している。載置台1の中央に置かれた被写
体を撮像装置10により撮像できる。
【0014】載置台1の上には照明装置50が置かれ,こ
の照明装置50上に被写体70が置かれる。被写体はポジ・
フィルムまたはネガ・フィルムである。照明装置50の上
面に拡散板58が設けられ,内部に光源(たとえば蛍光
灯)が配置されている。これにより,拡散板58上に置か
れた被写体70が下方から照明される。
【0015】プレゼンテーション・カメラの撮像装置10
においては,後述するように,被写体の撮像によって得
られた映像信号にガンマ補正が加えられる。このガンマ
補正は映像信号のブランキング期間の一部(後述のレベ
ル・シフト期間)のレベルを基準として行なわれる。
【0016】撮像装置10の側面には,ガンマ補正を手動
で調整するモードを設定するためのマニュアル設定スイ
ッチ46,ガンマ補正を調整するためにブランキング・レ
ベルを調整のための調整ボリュウム47がそれぞれ設けら
れている。
【0017】図1に示すプレゼンテーション・カメラで
は,マニュアル設定スイッチ46によりマニュアル調整モ
ードが設定されると,調整ボリュウム47の操作に応じて
レベル・シフト期間のレベルが変わる。ガンマ補正はこ
のレベル・シフト期間のレベルを基準として行なわれる
ので,映像信号の所望のレベル範囲をガンマ補正曲線の
所望の傾きをもつ部分に対応させてガンマ補正すること
ができる。
【0018】図2は撮像装置10の電気的構成を示してい
る。
【0019】被写体像(フィルム70に表わされた画像)
が撮像レンズ系11を通して固体電子撮像素子21上に結像
する。固体電子撮像素子21からは被写体像を表わす映像
信号が出力される。
【0020】タイミング信号発生回路42は制御装置44か
ら与えられるシャッタ制御信号によって制御され,水平
転送信号H1,H2,リセット信号R,クロック・パル
スCL,垂直転送信号V1〜V4および不要電荷の基板
掃出し信号SUBを出力する。水平転送信号H1,H
2,リセット信号Rおよびクロック・パルスCLはタイ
ミング信号発生回路42から直接に,垂直転送信号V1〜
V4および基板掃出し信号SUBはVドライバ41を介し
てそれぞれ固体電子撮像素子21に与えられ,固体電子撮
像素子21からの映像信号の読出しが制御される。
【0021】固体電子撮像素子21の各受光素子の前面に
は補色フィルタが設けられ,固体電子撮像素子21からは
シアン,マゼンタ,グリーンおよびイエローの補色順次
信号が出力される。この信号は前置増幅回路22およびC
DS(相関二重サンプリング回路)23を介して色分離回
路24に与えられる。色分離回路24において,シアン,マ
ゼンタ,グリーンおよびイエローの補色信号のうちのあ
らかじめ組合された2つの信号が混合され,2つの信号
S1およびS2が出力される。これらの信号S1および
S2は補色原色変換回路25に与えられる。補色原色変換
回路25において,補色信号の混合である信号S1および
S2が原色(赤R,緑G,青B)の色信号に変換され
る。補色原色変換処理において1HCCD37が用いられ
るので,原色信号は1水平走査期間(1H)分遅延され
ることになる。原色信号R,G,Bは色バランス調整回
路26に与えられる。またCDS23から出力される信号は
輝度信号とほぼ等価と考えられるため,輝度信号Yとし
て色バランス調整回路26に与えられる。
【0022】色バランス調整回路26は,4つのGCA
(ゲイン・コントロールド・アンプリファイア),すな
わちR(赤)信号用のGCA26R,G(緑)信号用のG
CA26G,B(青)信号用のGCA26BおよびY(輝
度)信号用のGCA26Yから構成されている。R信号,
G信号,B信号および輝度信号は,GCA26R,26G,
26Bおよび26Yにおいてその信号レベルがそれぞれ後述
するように調整されて出力される。
【0023】GCA26R,26Gおよび26Bから出力され
るR信号,G信号およびB信号はリニア・マトリクス回
路27R,27Gおよび27Bにそれぞれ与えられ色再現が良
好となるようにそれぞれの信号レベルが調整される。リ
ニア・マトリクス回路27R,27Gおよび27Bから出力さ
れるR信号,G信号およびB信号はピーク検波ブロック
28のピーク検波回路28R,28Gおよび28Bにそれぞれ与
えられる。
【0024】GCA26Yから出力される輝度信号は平均
値算出回路38およびピーク検波回路28Yに与えられる。
平均値算出回路38は輝度信号の一定期間(たとえば一垂
直走査期間1V)における平均レベルYAVを検出する回
路である。
【0025】ピーク検波回路28R,28G,28Bおよび28
Yは,入力するR信号,G信号,B信号および輝度信号
の一定期間(たとえば1V)におけるピーク・レベルR
TOP,GTOP ,BTOP およびYTOP をそれぞれ検出する
回路である。ピーク検波回路28R,28G,28Bおよび28
Yにおいて検出されたピーク・レベルRTOP ,GTOP,
BTOP およびYTOP を表わす信号は制御装置44に与えら
れる。
【0026】制御装置44において,入力するピーク・レ
ベルRTOP ,GTOP およびBTOP のうち最も高いピーク
・レベルをもつ色信号のピーク・レベルに他の色信号の
ピーク・レベルが一致するようにGCA26R,26Gおよ
び26Bの増幅率を制御するためのEVRデータがGCA
26R,26G,26Bごとに生成され,これがEVR(電子
ボリュウム)45Aに与えられる。
【0027】EVR45Aは一種のディジタル/アナログ
変換回路である。EVR45AにはGCA26R,26G,26
Bおよび26Yに対応して4つのEVRが含まれている。
制御装置44から与えられるEVRデータがデータによっ
て表わされる値に対応するアナログ電圧信号にそれぞれ
変換されて出力される。これらのアナログ電圧信号がゲ
イン制御信号としてGCA26R,26G,26Bおよび26Y
にそれぞれ与えられ,GCA26R,26G,26Bおよび26
Yのゲインが制御される。これにより色バランス調整が
行なわれる。輝度信号については色信号のピーク・レベ
ルの変化にあわせてそのピーク・レベルが調整される。
【0028】さらに制御装置44において,入力した輝度
信号の平均レベルYAVおよびピーク・レベルYTOP にも
とづいて被写体が適正露光となるようにシャッタ速度が
定められる。定められたシャッタ速度に応じたシャッタ
制御信号が生成されタイミング信号発生回路42に与えら
れる。タイミング信号発生回路42において,このシャッ
タ制御信号にもとづいて上述のように水平転送信号H
1,H2,垂直転送信号V1〜V4が生成され,固体電
子撮像素子21からの信号の読出しが制御される。この撮
像装置10には絞りは設けられていず,露光条件は専らシ
ャッタ速度によって調整される。
【0029】ピーク検波回路28R,28G,28Bおよび28
Yに入力するR信号,G信号,B信号および輝度信号は
そのまま出力されてピーク・レベル付加回路29R,29
G,29Bおよび29Yにそれぞれ与えられる。またピーク
検波回路28R,28G,28Bおよび28Yで検出されたピー
ク・レベルは対応するピーク・レベル付加回路29R,29
G,29Bおよび29Yにそれぞれ与えられる。ピーク・レ
ベル付加回路29R,29G,29Bおよび29Yはそれぞれ,
入力するR信号,G信号,B信号および輝度信号の水平
ブランキング期間の一部(後述する黒ピーク付加期間)
に,入力するピーク・レベルRTOP ,GTOP ,BTOP お
よびYTOP をもつパルス信号を畳重することにより付加
する。
【0030】ピーク・レベル付加回路29R,29G,29B
および29Yから出力されるR信号,G信号,B信号およ
び輝度信号は,クランプ回路31R,31G,31Bおよび31
Yにそれぞれ与えられる。クランプ回路31R,31G,31
Bおよび31Yはそれぞれ切替スイッチ回路30R,30G,
30Bおよび31Yから構成されている。各切替スイッチの
一方の入力端子aは対応するピーク・レベル付加回路の
出力側に接続され,他方の入力端子bにはEVR45から
調整電圧が与えられている。各切替スイッチは,通常は
入力端子aに接続されており,マニュアル調整モードが
設定されているときのみ,クランプ期間CPTにおいて
入力端子bに接続される。詳細については後述する。ク
ランプ回路31R,31G,31Bおよび31Yの各切替スイッ
チ30R,30G,30Bおよび30Yから出力されるR信号,
G信号,B信号および輝度信号はガンマ補正回路32R,
32G,32Bおよび32Yにそれぞれ与えられ,ガンマ補正
が行なわれる。このガンマ補正の詳細についても後述す
る。
【0031】ガンマ補正されたR信号,G信号,B信号
および輝度信号のうち,ガンマ補正回路32R,32Gおよ
び32Bから出力されるR信号,G信号およびB信号は,
ネガポジ反転回路34R,34Gおよび34Bに与えられる。
【0032】ガンマ補正回路32Yにおいてガンマ補正さ
れた輝度信号は,1HCCD33によって1水平走査期間
遅延されたのちネガポジ反転回路34Yに与えられる。R
信号,G信号およびB信号は,補色原色変換処理のとき
に1HCCD37において1水平走査期間遅延されている
ので,輝度信号はR信号,G信号およびB信号に比べて
1水平走査期間進んでいる。輝度信号は1HCCD33に
より1水平走査期間遅延されるので,R信号,G信号お
よびB信号と同じ水平走査線上の画像を表わすものとな
る。
【0033】撮像装置10にはネガ/ポジ選択スイッチ
(図示略)が設けられている。このネガ/ポジ選択スイ
ッチによって選択されたネガ撮影またはポジ撮影を表わ
す信号が,制御装置44に与えられる。選択されたネガ撮
影またはポジ撮影を表わす信号P/Nが,制御装置44か
らネガポジ反転回路34R,34G,34Bおよび34Yにそれ
ぞれ与えられる。ネガ・フィルムを撮影するときにはも
ちろんネガ撮影が選択される。
【0034】ネガ撮影が設定されているときには,ネガ
画像のR信号,G信号,B信号および輝度信号のピーク
・レベル(これらのピーク・レベルはピーク・レベル付
加回路29R,29G,29Bおよび29Yにおいて対応する信
号に付加されている)がブランキング・レベルになるよ
うに,ネガポジ反転回路34R,34G,34Bおよび34Yに
おいて,R,G,B信号および輝度信号が反転される。
【0035】ネガポジ反転回路34R,34G,34Bおよび
34Yから出力されるR信号,G信号,B信号および輝度
信号はエンコーダ35に与えられる。
【0036】SSG(同期信号発生回路)43にはタイミ
ング信号発生回路42から水平同期信号HD,垂直同期信
号VD,所定の周波数をもつクロック信号CKが与えら
れている。SSG43では入力するこれらの信号にもとづ
いて,コンポジット・ブランキング信号CBLK等を生
成し,エンコーダ35に与える。
【0037】エンコーダ35において,SSG43から与え
られるコンポジット・ブランキング信号CBLK等なら
びにR信号,G信号,B信号および輝度信号からNTS
C映像信号が生成される。生成されたNTSC映像信号
は増幅回路36Aによって増幅されて出力される。エンコ
ーダ35においては同期信号を含んだ輝度信号Y+Sおよ
び色信号Cも生成され,増幅回路36Bおよび36Cにおい
て増幅されて出力されることになる。
【0038】これらのNTSC映像信号または同期信号
を含んだ輝度信号および色信号Cは,テレビジョン装置
に与えられ,ネガ・フィルムに写っている画像が表示さ
れる。
【0039】次にこの実施例によるプレゼンテーション
・カメラの撮像装置10における輝度信号のガンマ補正に
ついて述べる。R信号,G信号およびB信号についても
輝度信号と同様であるため,それらの信号に対するガン
マ補正の説明は省略する。
【0040】図3は図2に示すプレゼンテーション・カ
メラの撮像装置10におけるガンマ補正に関するブロック
を抽出したブロック図である。また各ブロックにおける
輝度信号の入,出力波形も示されている。
【0041】輝度信号には被写体像を表わす信号部分に
隣接して1水平走査期間(1H)ごとにブランキング期
間BLKが含まれている。このブランキング期間BLK
の一部に,黒ピーク付加期間PBLKが設定される。ブ
ランキング期間BLKのうちのピーク付加期間PBLK
を除いた期間がレベル・シフト期間CPTとなる。
【0042】ピーク付加回路29Yにはタイミング信号発
生回路42から黒ピーク付加期間を表わす信号PBLK
(この信号も黒ピーク付加期間PBLKと同じ符号を用
いる)が与えられている。ピーク付加回路29Yにおい
て,ピーク検波回路28Yにより検出されたピーク値YTO
P をもつパルス信号が黒ピーク付加期間PBLKにおい
て輝度信号に重畳される。
【0043】黒ピーク信号が重畳された輝度信号はクラ
ンプ回路31Yに与えられる。
【0044】調整ボリュウム47はその回転位置に応じた
電圧信号を発生するものでオーバ・ヘッド・プロジェク
タの操作者によって操作される。調整ボリュウム47から
発生する電圧信号は制御装置44に与えられる。マニュア
ル設定スイッチ46によって設定されたマニュアル調整モ
ード信号も制御装置44に与えられる。制御装置44は,マ
ニュアル調整モードが設定されているときに,調整ボリ
ュウム47から与えられる電圧信号に基づいてEVRデー
タを生成し,EVR45に与える。入力したEVRデータ
に応じたDC電圧がEVR45から切替スイッチ30Yの入
力端子bに与えられる。
【0045】タイミング信号発生回路42からはレベル・
シフト期間CPTを表わす第1のパルスCP1も出力さ
れ,この第1のパルスCP1はアンド回路48に与えられ
る。
【0046】またマニュアル設定スイッチ46によりマニ
ュアル調整モード設定されているときは,制御装置44か
らマニアル信号が出力されアンド回路48に与えられる。
【0047】アンド回路48の出力信号が切替スイッチ30
Yの切替制御信号となり,切替スイッチ30Yはこの切替
制御信号が与えられた期間のみ入力端子bに接続され
る。
【0048】マニュアル調整モードが設定されていない
ときには,切替スイッチ30Yは入力端子aに接続されて
いるので,ピーク付加回路29Yの出力輝度信号はクラン
プ回路31Yをそのまま通ってガンマ補正回路32Yに入力
する。
【0049】マニュアル調整モードが設定されている場
合には,レベル・シフト期間CPT以外の期間において
は,切替スイッチは入力端子aに接続されており,ピー
ク付加回路29Yの出力輝度信号はそのままガンマ補正回
路に入力する。レベル・シフト期間CPTにおいては,
切替スイッチ30Yは入力端子bに接続されるので,EV
R45から出力される電圧がガンマ補正回路32Yに与えら
れる。
【0050】ガンマ補正回路32Yにも第1のパルスCP
1が与えられている。ガンマ補正回路32Yは,この第1
のパルスCP1が与えられた時点の入力信号のレベルで
入力信号のレベルをシフトし,入力映像信号にガンマ補
正を加える。したがって,マニュアル設定されていると
きには,EVR45から出力される電圧がガンマ補正のた
めの基準レベルになる。この基準レベルは調整ボリュウ
ム47によって調整可能である。
【0051】ガンマ補正回路31Yのガンマ補正曲線の一
例が図4に示されている。ガンマ補正曲線は非線形性を
もつもので,傾きが大きい部分や傾きが小さい部分があ
る。
【0052】ガンマ補正回路31Yにおいて,入力する輝
度信号のレベル・シフト期間CPTのレベルをガンマ補
正曲線の原点に一致させてガンマ補正が行なわれる。
【0053】このように,調整ボリュウム47の操作によ
ってガンマ補正のための基準レベルを任意に設定するこ
とができるので,映像信号の所望レベル範囲をガンマ補
正曲線の任意の傾きを部分に対応させてガンマ補正する
ことが可能となる。
【0054】たとえば,映像信号において明暗差を強調
したいレベル部分についてはそのレベル部分を傾きの大
きいガンマ補正曲線部分にあわせるようにすれば,階調
補正後の画像は明暗のはっきりしたものとなる。
【0055】ガンマ補正回路32Yにおいてガンマ補正さ
れた輝度信号は1HCCD33において1水平走査期間遅
延されてネガポジ反転回路34Yに与えられる。
【0056】ネガポジ反転回路34Yには,黒ピーク付加
期間PBLKを表わす第2のパルスCP2と,ブランキ
ング期間を表わすブランキング・パルスBLKが,タイ
ミング信号発生回路42から与えられている。ネガポジ反
転回路34Yにおいて,ネガ画像の場合には第2のパルス
CP2が与えられているピーク付加期間がブランキング
・レベルになるように,映像信号が反転される。またブ
ランキング期間BLCはすべて同じレベルに設定され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】プレゼンテーション・カメラの外観を示す斜視
図である。
【図2】撮像装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。
【図3】ガンマ補正に関する電気的構成を抽出して示す
ブロック図である。
【図4】ガンマ補正回路のガンマ補正曲線を示すグラフ
である。
【符号の説明】
21 電子撮像素子 30R,30G,30B,30Y スイッチ回路 31R,31G,31B,31Y クランプ回路 32R,32G,32B,32Y ガンマ補正回路 44 制御装置 45 EVR 47 調整ボリュウム

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体を撮像し,被写体像を表す映像信
    号を出力する撮像手段, 設定されたレベルをもつ信号を発生する手動操作器, ブランキング期間内の所定期間は,上記手動操作器にお
    いて発生した信号にもとづくレベルをもつ信号を出力
    し,上記所定期間を除く期間は,上記撮像手段から出力
    された信号を出力する切替回路,および 上記所定期間内に上記切替回路から出力された信号のレ
    ベルを基準として,上記所定期間を除く期間に上記切替
    回路から出力された映像信号をガンマ補正し,ガンマ補
    正された映像信号を出力するガンマ補正回路, を備えた撮像装置。
  2. 【請求項2】 被写体を撮像し,被写体像を表す映像信
    号を出力する撮像手段を備えた撮像装置において, 設定されたレベルをもつ信号を発生する手動操作器およ
    びブランキング期間内の所定期間は,上記手動操作器の
    操作量に応じたレベルをもつ信号を出力し,上記所定期
    間を除く期間は,上記撮像手段から出力される映像信号
    を出力する切替回路を設け, 上記所定期間内に上記切替回路から出力された信号のレ
    ベルを基準として,上記所定期間を除く期間に上記切替
    回路から出力された映像信号をガンマ補正し, ガンマ補正された映像信号を出力する, 撮像装置の階調補正方法。
JP35263293A 1993-12-29 1993-12-29 撮像装置およびその階調補正方法 Expired - Fee Related JP3437620B2 (ja)

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