JP3490888B2 - 色抑圧回路 - Google Patents
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Description
し、特に、補色の色フィルタを持つCCD撮像素子を用
いたスチルカメラにおいて、素子から出力された信号の
高輝度部分を抑圧できるような色抑圧回路に関する。 【0002】 【従来の技術】補色の色フィルタを持つCCD素子に
は、図3(a)または(b)に示すように、4種類の補
色(イエロー(Ye),シアン(Cy),グリーン(G
r),マゼンタ(Mg))の色フィルタが配列されてい
る。 【0003】図4は図3に示した補色フィルタの配列さ
れたCCD素子を用いたスチルカメラのブロック図であ
る。図4において、CCD素子1の出力信号は相関2重
サンプリング回路(以下、CDS回路)2に与えられて
ノイズが低減され、その後A/D変換器3によって10
ビットのディジタル信号に変換される。単板式カメラの
場合、A/D変換器3から出力された信号は画素補間回
路4に与えられてすべての画素位置に4つの補色信号Y
e,Cy,Mg,Grが作成された後、10ビットデー
タとしてマトリックス(以下、MTXと称する)回路5
に与えられ、次の第(1a),(1b),(1c)式で
示されるY1,CR,CBの3信号が作成される。 【0004】 Y1=Ye+Mg+Cy+Gr(=2r+3g+2b)…(1a) CR=(Ye+Mg)−(Cy+Gr)(=2r−g)…(1b) CB=(Mg+Cy)−(Gr+Ye)(=2b−g)…(1c) 次に、これらの3信号はMTX回路6に与えられ、次の
第(2a),(2b),(2c)式によりr,g,bに
変換される。 【0005】 r=0.1(Y1+4CR−CB) …(2a) g=0.1(2Y1−2CR−2CB)…(2b) b=0.1(Y1−4CR+CB) …(2c) 変換されたr,g,b信号はホワイトバランス回路7に
与えられる。ホワイトバランス回路7にはホワイトバラ
ンス制御回路11からRゲインとBゲインとが与えられ
ており、ホワイトバランス回路7はこれらのRゲインと
r信号とを乗算し、Bゲインとb信号とを乗算すること
によってホワイトバランス補正を行ない、第(3a),
(3b),(3c)式で示すRGB信号を出力する。 【0006】R=Rゲイン×r…(3a) G=g …(3b) B=Bゲイン×b…(3c) なお、RGB信号はホワイトバランス回路7でフルスケ
ール10ビットにオーバフロークリップされてからガン
マ補正回路8に与えられ、0.45乗の階調補正が施さ
れて8ビットデータとなる。すなわち、 R′=255×(R/1023)∧0.45…(4a) G′=255×(G/1023)∧0.45…(4b) B′=255×(B/1023)∧0.45…(4c) ホワイトバランス制御回路11はR,G,Bの各データ
について画面内平均値sumR,sumG,sumBを
計算し、sumR=sumG、かつ、sumB=sum
GとなるようにRゲイン,Bゲインをホワイトバランス
回路7の乗算器にフィードバックする。ガンマ補正回路
8でガンマ補正された後の原色信号R′,G′,B′は
マトリックス回路9に入力され、次の第(5a),(5
b),(5c)式により輝度信号Yおよび色信号U,V
に変換される。 【0007】 Y=0.299R′+0.587G′+0.114B′ …(5a) U=−0.1684(R′−G′)+0.5(B′−G′)…(5b) V=0.5(R′−G′)−0.0813(B′−G′) …(5c) ここで、高輝度被写体に対しては、CCD素子1の出力
が4補色とも飽和し、10ビットのA/D変換器3を用
いた場合、Ye=Cy=Mg=Gr=1023となるた
め、第(1)式〜第(5)式から各信号量を算出する
と、 CR=CB=0 …(6) Y1=4092、r=b=409、g=818…(7) 仮に、ホワイトバランス制御回路11の与えるホワイト
バランス補正値が Rゲイン=2、Bゲイン=2 …(8) とすれば、 R=G=B=818、R′=G′=B′=231、Y=
231、U=V=0 となり、この部分は無色となる。 【0008】一方、補色フィルタの分光特性は、図5に
示すように通常の白色光(色温度5500K)による照
明で白被写体を撮像したときに第(6)式で示したよう
に、CR=CB=0が成立するように決められている場
合がほとんどである。このとき、第(2)式より、 r=0.1Y1、g=0.2Y1、b=0.1Y1…(9) となるため、ホワイトバランス補正のための乗数は第
(8)式の値となる。 【0009】以上のことから、色温度5500Kによる
照明で白被写体を撮像したとき、Rゲイン=2、Bゲイ
ン=2であれば非飽和部分,飽和部分ともに無色に再現
される。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】ここで、白熱電球(色
温度2750K)による照明の場合を考えると、白色の
非飽和被写体に対してr=g=818、b=205から
ホワイトバランス補正値がRゲイン=1,Bゲイン=4
となる。しかし、4補色とも飽和している部分は、色温
度5500Kの場合と同様に第(6)式および第(7)
式が成立するため、ホワイトバランス補正後は、 R=1×409=409、G=818、B=4×409
=1023(オーバフロークリップのため) したがって、白熱電球の非飽和部分に正確にホワイトバ
ランス補正を施すと、飽和部分は青緑の色付きを生じ
る。逆に、晴天下の日陰(色温度11000K)のよう
に、ホワイトバランス補正値がRゲイン=4、Bゲイン
=1となる場合には、飽和部分におけるホワイトバラン
ス出力がR=1023,G=818,B=409となる
ため、黄赤色の色付きを生じる。 【0011】この問題を解決するために、従来から高輝
度部分に対して図4に示すように色抑圧を働かせる色抑
圧回路10と輝度・色ゲイン変換回路12とが設けられ
ている。輝度・色ゲイン変換回路12は輝度信号Y1に
基づいてUV(または変調色信号)の乗数または増幅器
のゲインを色抑圧回路10に設定する。しかし、この動
作だけでは幅広い色温度範囲に対応して良好に抑圧する
ことができない。つまり、上述のごとく、色温度275
0Kおよび11000Kに対する抑圧効果を十分確保し
ようとすれば5500Kでは過抑圧となり、ダイナミッ
クレンジを損なってしまうという問題がある。 【0012】それゆえに、この発明の主たる目的は、色
温度変化に対して良好な高輝度部分の色抑圧特性が得ら
れるような色抑圧回路を提供することである。 【0013】 【課題を解決するための手段】この発明は、各画素に対
して色フィルタが配列された撮像素子を用いたスチルカ
メラにおける色抑圧回路であって、色フィルタはその分
光特性が通常の白色光の色温度による照明で白被写体を
撮像したときに所定の条件となるように定められてい
て、撮像素子から出力された信号に処理を施して輝度信
号およびホワイトバランス情報を抽出する信号抽出手段
と、抽出された輝度信号とホワイトバランス情報とに基
づいて、撮像素子から出力された信号の高輝度部分の色
ゲインを制御して白色光の色温度の変化に対して良好な
高輝度部分の色抑圧特性を得るための抑圧手段とを備え
て構成される。 【0014】 【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態のブ
ロック図である。図1において、この発明の一実施形態
においては、色抑圧回路10は色温度5500Kでの抑
圧が不要であり、色温度が5500Kから離れるほど必
要となることに着目し、抑圧特性をホワイトバランス補
正値に連動するように構成したものである。 【0015】すなわち、輝度・色ゲイン変換回路13に
は、MTX回路5から輝度信号Y1が与えられるととも
に、ホワイトバランス制御回路11からホワイトバラン
ス情報Rゲイン,Bゲインが与えられる。そして、輝度
・色ゲイン変換回路13は輝度信号Y1とホワイトバラ
ンス情報Rゲイン,Bゲインとに基づいて色抑圧回路1
0の色ゲインを制御することにより、色抑圧回路10で
は色温度変化に対して良好な高輝度部分の色抑圧特性を
得ることができる。 【0016】輝度・色ゲイン変換回路13は、輝度信号
Y1とホワイトバランス情報Rゲイン,Bゲインを入力
としてUVゲインを出力とする一種のテーブルまたは計
算式であり、実際のCCD素子1の出力によって決定さ
れる。 【0017】図2は輝度・色ゲイン変換部13による変
換特性の一例を示す図である。図2において、Rゲイン
=Bゲイン=2のとき、つまり色温度5500Kのとき
ほとんどすべての輝度に対してUVゲイン=1としてあ
る。色温度が5500Kから離れた場合、その度合をr
atioというパラメータを用いて計算している。 【0018】ratio=MAX(Rゲイン/2,Bゲ
イン/2) (ただし、MAX(a,b)は、a,bのうちの大きい
方を選択する関数) ratio=1のとき、図2のゼロクロス点はY1=1
023,ratio=2のときゼロクロス点はY1=7
67とし、1から2の間は線形内挿補間される。 【0019】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば、CC
D撮像素子から出力された信号に処理を施して輝度信号
およびホワイトバランス情報を抽出し、これらの信号に
基づいて高輝度部分の色ゲインを制御することによっ
て、色温度変化に対して良好な高輝度部分の色抑圧特性
を得ることができる。
る変換特性を示す図である。 【図3】補色フィルタの配列を示す図である。 【図4】図3に示した補色フィルタの配列されたCCD
素子を用いたスチルカメラのブロック図である。 【図5】補色フィルタの分光特性を示す図である。 【符号の説明】 1 CCD素子 2 CDS回路 3 A/D変換器 4 画素補間回路 5,6,9 MTX回路 7 ホワイトバランス回路 8 ガンマ補正回路 10 色抑圧回路 11 ホワイトバランス制御回路 12,13 輝度・色ゲイン変換回路
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 各画素に対して色フィルタが配列された
撮像素子を用いたスチルカメラにおける色抑圧回路であ
って、 前記色フイルタはその分光特性が通常の白色光の色温度
による照明で白被写体を撮像したときに所定の条件とな
るように定められていて、 前記 撮像素子から出力された信号に処理を施して輝度信
号およびホワイトバランス情報を抽出する信号抽出手
段、および前記信号抽出手段によって抽出された輝度信
号とホワイトバランス情報とに基づいて、前記撮像素子
から出力された信号の高輝度部分の色ゲインを制御して
前記白色光の色温度の変化に対して良好な高輝度部分の
色抑圧特性を得るための抑圧手段を備えた、色抑圧回
路。
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