JP3498553B2 - ビデオカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、各画素が３原色の
各１つに対応する信号を発生する電荷結合素子（以下
「ＣＣＤ」と称す）を撮像素子として有するビデオカメ
ラに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】カメラにおいては、さまざまな要因で画
像信号にノイズが発生してしまう。このノイズを取り除
くことは、できるだけきれいな映像を得るためには不可
欠なことである。隣接画素間で異なる色の信号を発生す
るように構成されたＣＣＤを撮像素子とするカメラにお
いては、ノイズ発生の大きな要因として、隣接画素間に
おけるクロストークが挙げられる。クロストークによる
ノイズ発生の原理について説明する。 【０００３】連続して読み出される隣接画素間の画像信
号の出力レベルに差があると、アナログ処理回路系にお
いては、前記画像信号が互いに影響し合い、それぞれの
信号レベルが本来の信号レベルからずれてしまう。この
現象を、本明細書においてはクロストークということに
する。このクロストークは、隣接画素間の信号レベル差
が大きいほど顕著となる。 【０００４】クロストークによるノイズ発生とは、隣接
画素間の信号レベル差の違いによりクロストークの影響
の大きさに違いが生じ、この違いによりノイズが発生す
ることをいう。図７、図８を用いてクロストークによる
ノイズ発生について具体例を示して説明する。 【０００５】図７は、ＣＣＤに接着されているモザイク
フィルターを示す。原色のＧＲＥＥＮ（Ｇ）、ＢＬＵＥ
（Ｂ）、ＲＥＤ（Ｒ）の各色フィルターが格子状に交互
に配置されている。水平ラインについては、ＲＧライン
とＧＢラインが交互に配されている。また、Ｇ画素は市
松模様状に配されている。ＣＣＤの各画素は対応するフ
ィルターの色の信号を発生する。ＣＣＤの画素の電荷は
水平ライン毎順番に、つまりＲＧラインとＧＢラインが
交互に読み出される。このような原色フィルターによる
と、特に隣接画素間の信号レベル差が大きくなりクロス
トークが発生しやすい。 【０００６】連続して読み出されるＲＧラインと、ＧＢ
ラインの画像信号が図８（ａ）に示すようであった場合
は、ＲＧラインの隣接画素の信号レベル差と、ＢＧライ
ンの隣接画素の信号レベル差はほぼ同じとなり、Ｇ画素
が受けるクロストークの影響が両ラインでほぼ同じとな
る。よって、Ｇ画素の黒信号レベル８０からのずれＷは
両ラインでほぼ同じとなる。この２ラインについてそれ
ぞれ隣接画素の平均によりＧ画素の補間を行った場合
は、図８（ｂ）に示すようになる。 【０００７】一方、ＲＧラインの隣接画素の信号レベル
差と、ＧＢラインの隣接画素の信号レベル差の違いが大
きくそれぞれの画像信号が図８（ｃ）に示すようであっ
た場合は、Ｇ画素が受けるクロストークの影響が両ライ
ンで異なることとなる。つまり、ＧＢラインでは、隣接
画素間の信号レベル差が大きいためにＧ画素はＢ画素に
よるクロストークの影響を大きく受けて上方に引きづら
れ、黒信号レベル８０からのずれＷが大きくなる。一
方、ＲＧラインのＧ画素の信号レベルのずれＷはＧＢラ
インのものより小さくなる。 【０００８】よって、この２ラインについてそれぞれ隣
接画素の平均によりＧ補間を行った場合、つまり、Ｇ画
素とＧ画素の間に存するＲ画素（ＲＧラインの場合）や
Ｂ画素（ＧＢラインの場合）の部分をＧ信号で補間する
（例えば各ラインの上下に隣接するラインのＧ画素の平
均で補間する）と、図８（ｄ）に示すようにドット状の
ノイズが発生したものとなる。このノイズはクロストー
クが原因となり発生したものである。 【０００９】また、画素補間を行わない場合において
も、ＲＧラインとＧＢラインのＧ画素の信号レベルに差
があることになる（被写体の色が変わる境目でない限り
本来はほぼ同じレベルである）。よって、例えばこのデ
ータを表示手段に表示した場合に、ライン毎交互に濃淡
が変化するようなノイズがのった映像となってしまう。
このようなノイズも、クロストークが原因となり発生し
たものである。 【００１０】上記のようなノイズの発生を防ぐための方
法として、フィルタリングにより画像全体の色変調度を
下げる方法が提案されている。この方法によると、隣接
画素間の信号レベル差が小さくなり、クロストークの影
響も小さくなる。よって、クロストークの影響度の差に
よる補間後のデータのノイズの発生も少なくなる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノイズ
の発生を防ぐために上記方法を採用すると、画像全体の
鮮明度が低下してしまうことになる。その他、画像の解
像度を落とせば、クロストークの影響は少なくなり、ノ
イズの発生も少なくなると考えられる。 【００１２】上記のように、従来の方法では、クロスト
ークにより発生するノイズの除去に伴う画像全体の解像
度や鮮明度の低下が問題であった。 【００１３】本発明は、画像の色再現性の低下が少な
く、また解像度を損なわずにクロストークにより発生す
るノイズを除去できるビデオカメラを提供することを目
的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、３色の各１つに対応する信号をそれぞれ
発生する第１、第２、第３画素について第１、第２画素
を水平方向に交互に配して成る第１ラインと、第１、第
３画素を水平方向に交互に配して成る第２ラインを垂直
方向に交互に且つ第１画素が垂直方向に１画素おきに位
置するように繰り返し配した電荷結合素子を撮像素子と
して有するビデオカメラにおいて、注目ライン上の注目
第１画素とこれに隣接する画素から出力される信号のレ
ベル差をとる第１減算手段と、前記注目ラインに隣接す
るライン上の画素であって且つ前記第１減算手段に用い
られる２つの画素に対して垂直方向に隣接する２つの画
素から出力される信号のレベル差をとる第２減算手段
と、第１、第２減算手段の出力の絶対値のレベル差が所
定値以上の場合に、前記注目第１画素から出力される信
号のレベルを前記注目第１画素から出力される信号レベ
ルと前記注目第１画素の周囲の複数の第１画素から出力
される信号レベルにそれぞれ所定の係数をかけて足し合
わせた値に補正する手段とからなる構成とし、前記所定
の係数は前記注目第１画素の係数Ｋ0と前記複数の第１
画素の係数Ｋ1とがＫ0＞Ｋ1の関係にあるようにする。 【００１５】尚、上記構成において、第１画素として
は、ＲＧＢ３原色の内最も人間の視感度に近いＧの信号
を出力する画素とすることが望ましい。 【００１６】 【発明の実施の形態】図１は、本実施形態の電子スチル
ビデオカメラのブロック構成図を示したものである。撮
影レンズ１から入射した光は、光学絞り２により光量制
御された後、ＣＣＤセンサー３に結像される。尚、撮像
光の光量に応じてフラッシュ２２が動作する。ＣＣＤセ
ンサー３は全画素を水平ライン毎に読み出すタイプのエ
リアセンサーで、従来技術の図７に示したモザイクフィ
ルターと同様のものが前面に接着されている。尚、フィ
ルターは各最小単位（Ｒ、Ｇ、Ｂ）がＣＣＤセンサー３
の１画素に対応するように接着されている。以下、Ｒ、
Ｇ、Ｂのフィルターが貼られているＣＣＤセンサー３の
画素のことをそれぞれＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素というこ
とにする。 【００１７】絞り２の絞り値、及びＣＣＤセンサー３の
蓄積時間（電子シャッター速度）の露出制御データは、
測光センサー２１により測光された光量データに基づい
てカメラ制御ＣＰＵ１６で算出される。カメラ制御ＣＰ
Ｕ１６は算出された露出データに基づいて、ＣＣＤセン
サー３への露光量が適正となるように絞りドライバー１
４とタイミングジェネレーター１５を制御する。絞りド
ライバー１４は絞り２の絞り値を制御し、タイミングジ
ェネレーター１５はＣＣＤセンサー３の蓄積時間を制御
するものである。 【００１８】ＣＣＤセンサー３で光電変換された画像信
号は、ＣＤＳ４でサンプリングされリセットパルスの影
響で発生するノイズが除去される。この画像信号はＡＧ
Ｃ回路５で感度補正された後、Ａ／Ｄ変換器６でアナロ
グ信号からデジタル信号に変換されて画像処理ＣＰＵ１
３に取り込まれる。そして、ＣＣＤセンサー３の電荷読
み出しに同期して、画像メモリー２０に書き込まれる。
以下の処理は、この画像メモリー２０の画像データにア
クセスして行われる。 【００１９】画像メモリー２０の画像データは、クロス
トーク除去回路７、画素補間回路４７、帯域補正回路２
３、カラーバランス制御回路８、ガンマ補正回路９の各
回路により画像処理がなされて再び画像メモリー２０に
書き込まれる。以下、各回路の処理について説明する。 【００２０】画像データは、まず、クロストーク除去回
路７で画像処理がなされる。ここでは、クロストークに
より許容量以上のノイズが発生すると予想される場合、
左右の画素信号のレベル差の隣接水平ライン間での違い
を小さくするようなフィルタリングを行う。 【００２１】図２に、クロストーク除去回路７の制御フ
ローチャートを示す。データ入力部２４に、各画素デー
タを順番にその画素を中心として３×３画素のデータを
入力する。次にＧ画素抽出部２５で、中心画素のデータ
ｐ２２がＧ画素データか否かを判定する。 【００２２】Ｇ画素データでない場合（判定２）は、ク
ロストークの影響によるノイズは発生しないとみなせる
ので、ｐ２２のデータを補正することなく２９で補正後
のデータｐ’２２をｐ’２２＝ｐ２２として出力する。
Ｇ画素データの場合（判定１）は、変調度演算部２６に
進む。ここでは、隣接画素の信号レベル差Ｓ１、Ｓ２を
算出する。尚、Ｓ１＝｜ｐ２２−ｐ２３｜、Ｓ２＝｜ｐ
３２−ｐ３３｜とする。 【００２３】ここでＳ１、Ｓ２について具体例を示して
説明する。ｐ２２が例えば図９に示すＧ画素９１の信号
レベルであるとする。そして、信号レベルがｐ２３、ｐ
３２、ｐ３３の画素はそれぞれＢ画素９２、Ｒ画素９
３、Ｇ画素９４とする。このとき、図示のように、Ｓ１
はＧ画素９１とＢ画素９２の信号レベル差、Ｓ２はＲ画
素９３とＧ画素９４の信号レベル差となる。 【００２４】図２に戻って、本実施形態では、Ｓ１を算
出する手段を第１減算手段、Ｓ２を算出する手段を第２
減算手段とする。Ｓ１、Ｓ２を算出後、判定部２７へ進
む。ここでは、クロストーク基準レベルＲＥＦを予め設
定しておき、Ｓ１、Ｓ２の値に基づいて判定を行う。｜
Ｓ１−Ｓ２｜≧ＲＥＦであれば判定Ａとする。｜Ｓ１−
Ｓ２｜＜ＲＥＦであれば判定Ｂとする。尚、判定Ａは、
左右隣接画素間の信号レベルの差の隣接水平ラインでの
差が所定値（ＲＥＦ）以上であるために許容量以上のノ
イズが発生すると予測される。よって、ノイズが発生し
ないように補正部２８で補正を行う（補正フィルターＡ
で補正を行う）。一方、判定Ｂの場合は許容量以上のノ
イズは発生しないと予測されるので、補正部２８でデー
タの補正は行わない（補正フィルターＢにより補正を行
う）。 【００２５】ここでいう補正フィルターによる補正と
は、３×３画素の各データに補正フィルターの対応する
画素の値を係数としてかけ、これらの値を足し合わせ
る。そして足し合わせた値を中心画素の補正データｐ’
２２とすることである。つまり、補正フィルターＡによ
ると、ｐ’２２＝０．１２５×ｐ１１＋０．１２５×ｐ
１３＋０．５×ｐ２２＋０．１２５×ｐ３１＋０．１２
５×ｐ３３となる。 【００２６】このような補正を行うと、例えば図９の場
合は、Ｇ画素９１の信号レベルは、補正前よりＧ画素９
４、９５、９６、９７の信号レベルに近い値となる。
尚、画像信号は被写体の色が変化する境目でない限り、
図９に示すように一つのラインに隣接する二つのライン
（図９の場合は、ＧＢライン１に隣接する二つのＲＧラ
イン１、２）のＧ画素の信号レベルはほぼ同じとなる
（前記二つのラインでＧ画素がうけるクロストークの影
響が同程度だからである）。よって、補正フィルターＡ
による補正は隣接ライン間のＧ画素の信号レベルの差を
小さくすることになる。 【００２７】隣接ライン間のＧ画素の信号レベル差が小
さくなると、後述の画素補間処理において、Ｇ画素補間
をする際に、隣接するＧ画素の信号レベルの差が小さく
なる。つまり、発生するノイズが小さくなる。また、画
素補間処理を行わない場合においても、本来は同じレベ
ルであるはずのＧ画素の信号レベルの差が小さくなる。
よって、発生するノイズが小さくなる。 【００２８】補正フィルターＢによると、ｐ’２２＝ｐ
２２となる。そして、算出したｐ’２２を補正後のｐ２
２として出力する。全画素について以上の処理を行う。 【００２９】次に、画素補間回路４７で画素補間処理を
行う。画素補間処理とは、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号はとびとびに
しか存在しないので、各信号で全画素を埋めたそれぞれ
の画像データ（計３枚）を形成するようにするために行
う処理である。この画素補間処理により、１枚の画像デ
ータからＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像３枚の画像データが形
成される。図３に画素補間回路４７による処理のフロー
チャートを示す。 【００３０】まず、ステップ＃５で画像データを入力し
た後、ステップ＃１０でそれぞれＧ（Ｒ、Ｂ）マスキン
グ処理を行う。Ｇ（Ｒ、Ｂ）マスキング処理とは、Ｇ
（Ｒ、Ｂ）以外の画素の信号を０とする処理である。マ
スキング処理後、ステップ＃１５で補間処理を行う。補
間処理は、各画素毎行う。まず、それぞれの画素につい
て、その画素を中心とする３×３画素の信号を読み出
す。そして、補間フィルターで処理を行う。 【００３１】Ｇ画素についてはメディアンフィルターで
処理を行う。メディアンフィルターによる処理とは、読
み出した３×３画素の中心画素に対して左右上下に隣接
する４画素の信号の値の中間２値の平均値に中心画素の
信号値を足し合わせた値を補間後の中心画素の値とする
処理である。 【００３２】つまり、３０が読みだした３×３画素の信
号であり、画素内の値が信号値を表すとすると、メディ
アンフィルターによる処理を行うと、ｇ’２２＝（ｇ１
２、ｇ２１、ｇ２３、ｇ３２の内の中間２値の平均値）
＋ｇ２２となる。ステップ＃２０では、ｇ’２２を補間
処理後の３×３画素３０の中心画素の信号値として出力
する。 【００３３】Ｒ画素とＢ画素の補間処理（ステップ＃１
５）は平均補間フィルター３１により行う。処理は同じ
なので、Ｒ画素についてのみ説明する。処理内容として
は、平均補間フィルター３１の対応する画素内の数値を
各画素の信号値にかける係数とし、各画素の信号値に係
数をかけてから足し合わせる。そして、算出後の値を補
間後の中心画素の値ｒ’２２とする。つまり、３２が読
み出した３×３画素であるとし、画素内の値が信号値を
表すとするとｒ’２２＝１／４×ｒ１１＋１／２×ｒ１
２＋１／４×ｒ１３＋１／２×ｒ２１＋ｒ２２＋１／２
×ｒ２３＋１／４×ｒ３１＋１／２×ｒ３２＋１／４×
ｒ３３となる。 【００３４】上記に示した補間処理をマスキング処理後
の各画像の全画素に対して行う。そして、補間後の３枚
の画像データを出力する（ステップ＃２５）。この画像
データに対して、次は帯域補正回路２３で帯域補正処理
を行う。帯域補正処理とは、周波数特性により周波数が
高くなるほど出力応答性が下がってしまうので、これを
補正するために行う処理である。 【００３５】図４を用いて帯域補正の原理を説明する。
特別な処理を施さない限り、画像データは周波数特性に
より曲線３５に示すように高周波ほど出力応答性が下が
る。きれいな画像とするためにはどの周波数でも一律に
出力応答性が高いことが理想的である。本実施形態の帯
域補正処理は、結果的にこの出力応答性をより理想的な
形とするために行う処理である。 【００３６】帯域補正処理によると、例えば３５の曲線
が３６の曲線のように補正される。本実施形態では、上
記帯域補正処理をＧ画像に関して行う。Ｒ、Ｂ画像の処
理に関しては、Ｇ画像と比較して低域成分しか含まない
ので、Ｇ画像の中・高域成分を加算することにより、よ
りエッジのはっきりしたきれいな画像データとする。 【００３７】図５に帯域補正回路２３の制御ブロック図
を示す。３７では、入力されたＧ画像データから、ＧＬ
ローパスフィルターによりＲ、Ｂ画像と同じ帯域制限を
かけ低域信号を取り出す。そして、元データからこの低
域信号を減算して中域信号を抽出する。４１では、Ｇ画
像の元データからエンハンサフィルターにより高域信号
のみを抽出する。 【００３８】３７で抽出した中域信号は、３８でレベル
調整Ａｍｐによりレベル調整した後、３９、４０、４２
でそれぞれＧ、Ｒ、Ｂ画像データに加算される。また、
４１で抽出した高域信号は、４３でレベル調整Ａｍｐに
よりレベル調整され、４４でＣＬＩＰ回路によりベース
クリップされた後、３９、４５、４６でそれぞれＧ、
Ｒ、Ｂ画像データに加算される。各色の画像データに
は、Ｇ画像の中域信号と高域信号が加算され帯域補正回
路２３より出力される。 【００３９】帯域補正を行った画像信号は、カラーバラ
ンス制御回路８によりカラーバランス制御処理がなされ
る。カラーバランス制御とは、撮像光の色温度に合わせ
て映像信号の色信号のバランスをとり、白色が正しい白
色として再現できるようにする制御することである。具
体的には、まず、カメラ制御ＣＰＵ１６において、測色
センサー２１から送られてくる撮像光全体のＲ、Ｇ、Ｂ
のデータより、Ｇ／Ｒ、Ｇ／Ｂが演算される。そして、
Ｒ、Ｂ画像データの補正ゲインが決定される。この補正
ゲインに基づいて、カラーバランス制御手段８ではＲ、
Ｂ画像データの補正を行う。 【００４０】各色の画像データは、カラーバランス制御
後、ガンマ補正回路９でガンマ補正がなされる。ガンマ
補正回路９では、各色データに非線形変換を行うもので
出力ＣＲＴに適した階調変換が行われる。ガンマ補正回
路９による信号レベルの変換を図６に具体的に示す。ガ
ンマ補正されない場合は、点線４８に示すように入力値
と出力値は比例関係となるが、ガンマ補正されると、曲
線４９に示すような関係となる。この補正により、モニ
ター１８で表示される画像は、階調再現性の高いものと
なる。ガンマ補正後の３枚の画像データは画像メモリ２
０に格納される。 【００４１】シャッター１７が、半押状態（プレビュー
状態）の場合、上述の一連の画像処理がなされた３枚の
画像データが画像メモリ２０より読み出され、ビデオエ
ンコーダー１１でＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコードされ内
蔵モニター１８に出力される。画像データは、所定のフ
レーム周期で更新され動画としてモニター１８上に表示
される。 【００４２】シャッター１７が、押状態（カメラレリー
ズ状態）の場合、上述の半押状態と同様の処理がなさ
れ、映像データがモニター上１８に表示されるととも
に、画像圧縮回路１０で圧縮処理がなされメモリーカー
ドドライバー１２よりメモリーカード１９に記録され
る。 【００４３】 【発明の効果】本発明によると、画像の解像度を落とさ
ずに、特定の領域に発生するクロストークによるノイズ
を抑圧することが可能となる。よって、再現性の高いき
れいな映像が画像データとして記録されることになる。
また、プレビューモードで見る映像も、ノイズの少ない
きれいなものとなる。 【００４４】さらに、制御方法は複雑な計算処理等を有
することなく簡単なものなので、低コストで構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本実施形態の電子スチルビデオカメラのブロッ
ク構成図。 【図２】クロストーク除去回路の制御フローチャート。 【図３】画素補間回路による処理のフローチャート。 【図４】画像データの帯域補正前後の周波数特性を示し
た図。 【図５】帯域補正回路の制御ブロック図。 【図６】ガンマ補正回路における入出力信号レベルの関
係を示した図。 【図７】ＣＣＤに接着されているモザイクフィルターを
示した図。 【図８】クロストークによるノイズ発生の原理を説明す
るための図。 【図９】クロストーク除去回路による制御を説明するた
めの画像データの具体例を示した図。 【符号の説明】 １ 撮影レンズ ２ 絞り ３ ＣＣＤセンサー ４ ＣＤＳ ５ ＡＧＣ回路 ６ Ａ／Ｄ変換器 ７ クロストーク除去回路 ８ カラーバランス制御回路 ９ ガンマ補正回路 １０ 画像圧縮回路 １３ 画像処理ＣＰＵ １６ カメラ制御ＣＰＵ １８ モニター １９ メモリーカード ２０ 画像メモリー ２６ 変調度演算部（第１、第２の減算手段から成る） ２７ 判定部 ２８ 補正部 ４７ 帯域補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/07

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ３色の各１つに対応する信号をそれぞれ
   発生する第１、第２、第３画素について第１、第２画素
   を水平方向に交互に配して成る第１ラインと、第１、第
   ３画素を水平方向に交互に配して成る第２ラインを垂直
   方向に交互に且つ第１画素が垂直方向に１画素おきに位
   置するように繰り返し配した電荷結合素子を撮像素子と
   して有するビデオカメラにおいて、 注目ライン上の注目第１画素とこれに隣接する画素から
   出力される信号のレベル差をとる第１減算手段と、 前記注目ラインに隣接するライン上の画素であって且つ
   前記第１減算手段に用いられる２つの画素に対して垂直
   方向に隣接する２つの画素から出力される信号のレベル
   差をとる第２減算手段と、 第１、第２減算手段の出力の絶対値のレベル差が所定値
   以上の場合に、前記注目第１画素から出力される信号の
   レベルを前記注目第１画素から出力される信号レベルと
   前記注目第１画素の周囲の複数の第１画素から出力され
   る信号レベルにそれぞれ所定の係数をかけて足し合わせ
   た値に補正する手段とからなり、 前記所定の係数は前記注目第１画素の係数Ｋ0と前記複
   数の第１画素の係数Ｋ1とがＫ0＞Ｋ1の関係にあること
   を特徴とするビデオカメラ。