JP3697772B2 - フェード制御回路およびこれを使用した撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フェード制御回路およびこれを使用した撮像装置に関する。詳しくは輝度信号系に設けられたフェード制御回路のフェーダゲイン調整手段をレベルダイア調整手段としても使用できるように構成することにより回路構成を簡略化すると共に、簡単な構成で撮像システムの違いによって発生するレベルダイアグラム（以下単にレベルダイアという）を合わせた状態で、フェード処理を実現したものである。
【０００２】
【従来の技術】
撮像装置（カメラシステム）の中には、機種の相違からその出力のレベルダイアも違ったものとして得られるものがある。例えば、ディジタル式のビデオ一体型カメラ（ディジタル式のカムコーダ（商品名））に代表されるカメラシステム１では図１１Ａに示すようなレベルダイアＹ１であるのに対して、アナログ式のビデオカメラ（８ミリカムコーダ）で代表されるカメラシステム２では、同図Ｂに示すようなレベルダイアＹ２となっている。ここにレベルダイアとは、輝度信号を量子化した階調を所定のスケールで階調ステップ表現したものをいう。
【０００３】
同図は輝度信号を２５６ステップで量子化したときの例であり、カメラシステム１では６４ステップが黒レベルに設定され、カメラシステム２では１６ステップが黒レベルに設定されている。
【０００４】
このようにレベルダイアが相違すると、後の信号処理系が面倒になるためできるだけ、両者のレベルダイアを揃えた方が好ましい。
【０００５】
そこで、通常は図１２に示すように撮像装置に設けられた輝度信号処理回路３０の後段に乗算器３１を設け、ここに与える係数ｋを後段のシステムに適合するようなレベルダイアに調整している。例えば図１２に示す撮像装置１０がディジタルカムコーダであるときには、最終的に得られる輝度信号Ｙのレベルダイアが図１１Ｂに示すレベルダイアとなるように、係数ｋ（０〈ｋ〈１）が定められる。具体的には、図１１ＡのようにレベルダイアＹ１が１ＩＲＥ（Institute for Radio Engineers）スケールで２．１９ステップとなるのに対し、同図Ｂでは１．６ステップとなるから、新たな係数ｋ′として、
ｋ′＝１．６／２．１９＝０．７３
に設定すれば、出力端子３２に得られる輝度信号ＹのレベルダイアＹ１は、カメラシステム２のレベルダイアＹ２に合わせることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようにレベルダイアの相違するカメラシステムであっても、輝度信号処理系の後段にレベルダイア調整手段としての乗算器３１を設ければ、カメラシステム１のレベルダイアをカメラシステム２のレベルダイアに合わせることができるようになる。
【０００７】
しかし、そうするためにはレベルダイア調整手段を別途設ける必要があるから、カメラシステムにとっては余分な信号処理系が付加されることになって、コストアップを招来することになる。できるならば、既存の信号処理系をそのままレベルダイア調整手段としても流用できた方が好ましい。
【０００８】
そこでこの発明はこのような従来の課題を解決したものであって、既存の信号処理系をそのままレベルダイア調整手段としても流用できるように工夫したフェード制御回路およびこれを使用した撮像装置を提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明に係るフェード制御回路は、輝度信号のゲインを調整してフェード処理を実行するフェード制御回路において、入力された前記輝度信号に対して白又は黒のフェードアウトレベルを設定するフェードアウトレベル設定手段と、入力された前記輝度信号に対してセットアップレベルを設定するセットアップレベル設定手段と、前記輝度信号から、設定された前記フェードアウトレベルを減算する減算器と、前記減算器から出力される輝度信号のゲインを調整するフェーダゲイン調整手段と、前記フェーダゲイン調整手段のゲインを設定するフェーダゲイン設定手段と、設定された前記セットアップレベル及びフェードアウトレベルと前記フェーダゲイン調整手段から出力される輝度信号とを加算する第１の加算器と、前記第１の加算器から出力される輝度信号に黒レベルを加算する第２の加算器と、デジタル方式のカメラシステム用の黒レベルを発生する第１の基準電圧源と、アナログ方式のカメラシステム用の黒レベルを発生する第２の基準電圧源と、前記第１又は第２の基準電圧源のいずれかを選択して前記第２の加算器に接続するように制御されるスイッチとを備え、
前記フェード処理を実行するときは、前記フェーダゲイン設定手段は前記フェーダゲイン調整手段のゲインを、最大値から時間と共に最終目標値に向かって漸減するように制御し、前記輝度信号を量子化した階調を所定のスケールで階調ステップ表現したものをレベルダイアとして、デジタル方式のカメラシステム用のレベルダイアをアナログ方式のカメラシステム用のレベルダイアに合わせるときは、前記フェーダゲイン調整手段のゲインの最大値を前記アナログ方式のカメラシステム用の最大値となるように設定して、前記フェーダゲイン調整手段がレベルダイア調整手段としても使用されることを特徴とする。
【００１０】
さらにこの発明に係る撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子から出力された撮像信号を処理して得られる輝度信号を処理する輝度信号処理回路と、前記撮像信号を処理して得られる色信号を処理する色信号処理回路と、前記輝度信号処理回路及び色信号処理回路を制御する制御部とを備え、前記輝度信号処理回路は、前記輝度信号のフェード処理を実行するフェード制御回路として、請求項１または２に記載のフェード制御回路を使用したことを特徴とする。
【００１１】
フェーダ制御回路に設けられたフェーダゲイン調整手段に供給されるフェーダゲイン調整信号がレベルダイア調整信号として使用される。そのため、レベルダイア調整が必要なときには、フェーダゲイン調整信号の最大値が上述した係数ｋ（＝０．７３）に設定される。
【００１２】
そうすると、本来フェーダゲインが１であるにも拘わらず、そのゲインが最大０．７３までとなるから、フェーダ制御回路から出力される最終的な輝度信号Ｙの最大レベルは、通常時の０．７３まで絞られることになり、レベルダイアが調整された状態で出力されることになる。
【００１３】
このようなレベルダイア調整機能を有するフェーダ制御回路を撮像装置内に組み込んでおけば、フェーダ処理が必要なときはフェーダ処理を実行でき、レベルダイア調整が必要なときはレベルダイアが調整された輝度信号が得られ、その両者が必要なときはそれらを同時に実行できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明に係るフェード制御回路およびこれを使用した撮像装置の一実施態様を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１はディジタルカムコーダにこの発明に係るフェード制御回路を適用した場合であって、被写体１１はレンズ系１２を介してＣＣＤなどの撮像素子１３にて電気信号（撮像信号）に変換される。撮像素子１３の前段に配される色フィルタは図２に示すようなこの例では補色で市松パターンの色フィルタが使用される。
【００１６】
補色市松パターンの色フィルタを使用するときはライン相関を利用して色信号が形成されるものであって、この例では２段ごとの市松パターンを使用して輝度信号と色信号が形成される。図では最初の２段から同時に読みだされるラインを便宜的にＲライン、次の２段から同時に得られるラインをＢラインとして示してある。
【００１７】
撮像素子１３より出力された撮像信号（Ｒライン信号とＢライン信号）はサンプリングホールド回路およびＡＧＣ回路１４において、サンプリングとディジタル変換時のダイナミックレンジの調整を行うためにＡＧＣがかけられる。その後Ａ／Ｄ変換器１５でディジタル信号に変換される。
【００１８】
ディジタル化された撮像信号は信号処理部２０に供給される。信号処理部２０では最初に欠陥補正回路２１が設けられ、ＣＣＤの欠陥に基づく信号欠陥が前後の画素や上下の画素を利用して補正される。その後遅延素子（遅延ラインでもよい）を有した遅延回路２２に供給されて１Ｈ（１水平周期）遅延された撮像信号Ｈ１Ｄと、２Ｈ遅延された信号と元の信号を加算した信号を含む撮像信号Ｈ２Ｄが出力される。
【００１９】
これら撮像信号Ｓａ（Ｈ１Ｄ、Ｈ２Ｄ）は輝度信号処理回路３０と色信号処理回路２４とに供給され、対応する輝度信号Ｙと色信号Ｃとが生成される。信号処理回路２０はＣＰＵで構成された制御部２５によって管理されたり、信号処理される関係から、図示せずもこの信号処理部２０には内部に具備された複数の処理系に対するインタフェース回路が設けられている。光学系１２に設けられた絞り調整回路２６などもこの制御部２５の出力によって制御される。
【００２０】
図３は上述した輝度信号処理回路３０の具体例であって、この回路系に後述するフェード制御回路が設けられている。
【００２１】
端子３１には１Ｈ遅延した撮像信号Ｈ１Ｄが供給され、端子３２には２Ｈ遅延された撮像信号Ｈ２Ｄが供給される。１Ｈ遅延された撮像信号Ｈ１Ｄはディジタルローパスフィルタ３３で帯域制限されることによって画像表示に必要な低域撮像信号Ｓｂが抽出される。この撮像信号Ｓｂが水平方向の輪郭抽出回路（Ｈアパコン）３４に供給されて、画像のうち水平方向に関する輪郭成分Ｐａが抽出される。
【００２２】
同様に１Ｈ遅延の撮像信号Ｈ１Ｄと２Ｈ遅延の撮像信号Ｈ２Ｄが垂直方向の輪郭抽出回路（Ｖアパコン）３５に供給されて垂直方向に関する輪郭成分Ｐｂが抽出される。
【００２３】
これら水平方向と垂直方向に関する輪郭成分Ｐａ，Ｐｂは輪郭効果付与回路（アパコンエフェクト回路）４０に供給され、通常の輪郭補正モードのときは合成された輪郭成分Ｐｇが出力され、この輪郭成分Ｐｇは低域撮像信号Ｓｂと共にガンマ補正回路５０に供給されてガンマ補正（γ補正）され、ガンマ補正された撮像信号Ｓｃはさらに第２の輪郭補正回路（アパコン）６０に供給されてガンマ補正によって圧縮された白レベル側の輪郭成分を再加算して、白側から黒側までの全領域に亘って一様な輪郭強調特性となるようにしている。この処理には輪郭効果付与回路４０で生成された輪郭補正信号Ｐｅが使用される。
【００２４】
輪郭成分が再調整された撮像信号Ｓｅは後段のフェード制御回路（フェーダ）７０において白フェーダ若しくは黒フェーダの調整が行われると共に、必要なときにはレベルダイア補正された適正なレベルを有する最終的な輝度信号Ｙが端子３２に得られる。
【００２５】
図４はフェード制御回路７０の一例を示す。
端子７１に供給された輝度信号Ｙ（Ｙａ）は減算器７２に入力される。減算器７２は輝度信号Ｙ（Ｙａ）からフェードアウトレベルＦＡＬを減算する。フェードアウトレベルＦＡＬは最終的にどのようなフェード処理（白フェード若しくは黒フェード処理）とするのかを選択するための任意のレベルであって、端子７３を介してＣＰＵ（以下制御部ともいう）２５から供給される。
【００２６】
ここに、黒フェーダとは図５に示すように次第に黒レベルに近づくフェード処理のことであり、白フェーダとは図６のように次第に白レベルに近づくフェード処理のことである。白フェード処理のときはフェードアウトレベルＦＡＬは０から１までの間の任意のレベル（ＷＬ）が選択され、黒フェード処理のときは「０」が選択される。
【００２７】
フェードアウトレベルＦＡＬが減算された輝度信号Ｙｂはリミッタ７４でオーバーフロー分がリミットされる。これは端子７１に供給される輝度信号Ｙａ自信が所定ビット数を超えた状態で入力されることがあるからである。リミッタ特性の一例を図７に示す。
【００２８】
上下レベルが制限された輝度信号Ｙｃはフェーダゲイン調整手段として機能する乗算器７５に供給され、端子７６から加えられたフェーダゲイン調整信号（フェーダゲイン補正係数）ｋ′によって輝度信号Ｙｃのゲインが調整される。フェーダゲインは最大値を「１」とし、最小値を「０」とするもので、時間と共に０に向かって漸減するように制御される。したがってこのフェーダゲイン調整信号は制御部２５から供給される。
【００２９】
ゲイン調整された輝度信号Ｙｄはさらに加算器７７に供給されて上述したフェードアウトレベルＦＡＬが再加算される。このときセットアップレベルＳＵＬも同時に加算される。フェードアウトレベルＦＡＬは輝度信号Ｙａが最終目標に到達できるようにするために付与される。
【００３０】
セットアップレベルは任意の値に設定できるもので、特に低照度時などのときにはこのレベルを大きくして、暗い被写体でも見やすくしている。したがってセットアップレベル発生器７９も制御部２５によって適切な値に制御できるように端子７９ａにその制御信号が供給される。加算器７８はフェードアウトレベルＦＡＬとセットアップレベルＳＵＬを加算するためのものである。
【００３１】
フェードアウトレベルＦＡＬとセットアップレベルＳＵＬが加算された輝度信号Ｙｅはさらにリミッタ８０に供給されて、図８に示すようにディジタル信号のうち正のレベルを持つ信号のみが出力されるようにレベル制限される。
【００３２】
レベル制限された輝度信号Ｙｆはさらに後段の加算器８１に供給されて、図１１に示す黒レベルに相当するレベルが加算される。そのためカメラシステム１用として使用される黒レベル（１６ステップに相当するレベル）を発生させる基準電圧発生源８２と、カメラシステム２用として使用される黒レベル（６４ステップに相当するレベル）を発生させる基準電圧発生源８３とが設けられ、スイッチ８５によってその何れかが選択される。
【００３３】
スイッチ８５は端子８６に供給された制御部２５からの切り替えパルスＣＴＬによって切り替え制御される。例えば、端子８７に得ようとする輝度信号Ｙｇのレベルダイアがカメラシステム１のレベルダイアＹ１であるときには基準電圧発生源８２が選択される。これに対し、カメラシステム２であるときはそのレベルダイアＹ２となるように基準電圧発生源８３が選択されると共に、上述した端子７６からの調整信号（補正係数）はｋ′（０．７３〜０）に変更される。
【００３４】
このように構成されたフェード制御回路７０にあって、フェード処理の一例を図９および図１０を参照して説明すると、今白フェード処理が選択されたときには、輝度信号ＹａからフェードアウトレベルＦＡＬ（＝ＷＬ）が減算されて図９Ｂのようになり、これがフェーダゲイン係数ｋ（１以下の任意の値）によってゲイン調整されるため図９Ｃのようになり、これに再びフェーダゲインＦＡＬが加えられてフェーダゲインＦＡＬによる定まる設定白レベルＷＬに近づいた、ゲイン調整後の輝度信号Ｙｅ（同図Ｄ）となる。
【００３５】
フェーダゲインｋをさらに絞り、「０」に近づくと図１０Ｃのようなレベルとなるから、輝度信号Ｙｅはさらに小さくなって最終的には設定白レベルＷＬそのものとなってフェード処理が終了する。
【００３６】
この発明ではさらにこのように構成されたフェード制御回路７０にあって、フェーダゲイン調整手段７５がレベルダイア調整手段としても使用される。この撮像装置１０がディジタルカムコーダなどのようなカメラシステム１であったときで、カメラシステム２のレベルダイアにあわせる必要があるときには、制御部２５で、フェーダゲインｋの最大値（＝１）がカメラシステム２用のフェーダゲインｋ′（＝０．７３）となるように設定され、これがフェーダゲイン調整信号として乗算器７５に供給される。
【００３７】
そうすると、端子７１に入力した輝度信号Ｙａのレベルそのものが、０．７３倍されたレベルとなって入力したものと等価になる（図５および図６鎖線図示）。その結果、フェード処理されていないときは輝度信号Ｙａが０．７３倍された状態で端子８７に出力されるため、そのときの出力レベルダイアは図１１Ａから同図Ｂのようになって、後段の処理システムに適合した出力レベル形態となって得られる。
【００３８】
フェード処理は、フェーダゲインが１倍であるべきところを０．７３倍に制限された輝度信号Ｙａについて行われるだけであるので、カメラシステム１の撮像装置１０にあってはフェード変化が通常よりも多少速くなり、最終目標値に近づく時間が僅かに短縮されるだけの違いとなる。この場合フェーダゲインを０．７３倍としてもその階調は十分であるので、レベルダイアを合わせることによる階調に対する違和感などは生じない。
【００３９】
上述した例では図１１に示すようなレベルダイアの関係にあるとき、フェーダゲイン調整信号である係数ｋを適切な値ｋ′に選定してこれをレベルダイア補正係数ｋ′として使用することを述べたが、図１１とは異なる関係のレベルダイアを有するものであれば、その両者を一致させるために適宜なレベルダイア補正係数ｋ′に設定されることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係るフェード制御回路によれば、第１のカメラシステムを第２のカメラシステム用のレベルダイアに合わせる場合に、第１のカメラシステムのフェーダゲインの最大値を第２のカメラシステム用のフェーダゲインの最大値となるように設定されたフェーダゲイン調整信号をフェーダゲイン調整手段に供給し、当該フェーダゲイン調整信号をレベルダイア調整値として輝度信号に乗算するようにフェーダゲイン調整手段がレベルダイア調整手段としても使用されるものである。
【００４１】
これによれば従来方式のようなレベルダイア調整手段としての乗算器などを付加しないでも、フェーダゲイン調整手段としての乗算器を、レベルダイア調整用の乗算器としても使用できる。そのため、乗算器を設けることなくレベルダイアの調整を行うことができるから、回路構成を簡略化できる特徴を有する。
【００４２】
さらにこのようなレベルダイア調整手段を持つ輝度信号処理回路を内蔵させることによって、撮像装置の出力信号としてフェード処理された映像信号を出力させることができるため、編集作業を簡素化できるほか、レベルダイアの相違するカメラシステムであってもこれを、別の処理系のレベルダイアに簡単に合わせ込むことができるようになるので、実用に供し頗る便利である。
【００４３】
レベルダイア補正係数は装置本体内に設けられた制御部によって簡単に設定できるのでレベルダイア補正そのものも非常に簡単なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るレベルダイア補正機能を有した撮像装置の一実施態様を示す要部の系統図である。
【図２】色フィルタの一例を示す配置図である。
【図３】輝度信号処理回路の一例を示す系統図である。
【図４】フェード制御回路の詳細を示す要部の系統図である。
【図５】黒フェード処理の説明図である。
【図６】白フェード処理の説明図である。
【図７】リミッタ特性を示す図である。
【図８】リミッタ特性を示す図である。
【図９】白フェード処理の詳細を示す図である。
【図１０】同じく白フェード処理の詳細を示す図である。
【図１１】レベルダイアの関係を示す図である。
【図１２】レベルダイア調整手段の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１０・・・撮像装置、２０・・・信号処理部、２４・・・色信号処理回路、２５・・・制御部、３０・・・輝度信号処理回路、７０・・・フェード制御回路、７２・・・フェードアウトレベル減算器、、７５・・・フェーダゲイン調整手段／レベルダイア調整手段、７７・・・フェードアウトレベル加算器

Claims (3)

1. 輝度信号のゲインを調整してフェード処理を実行するフェード制御回路において、
   入力された前記輝度信号に対して白又は黒のフェードアウトレベルを設定するフェードアウトレベル設定手段と、
   入力された前記輝度信号に対してセットアップレベルを設定するセットアップレベル設定手段と、
   前記輝度信号から、設定された前記フェードアウトレベルを減算する減算器と、
   前記減算器から出力される輝度信号のゲインを調整するフェーダゲイン調整手段と、
   前記フェーダゲイン調整手段のゲインを設定するフェーダゲイン設定手段と、
   設定された前記セットアップレベル及びフェードアウトレベルと前記フェーダゲイン調整手段から出力される輝度信号とを加算する第１の加算器と、
   前記第１の加算器から出力される輝度信号に黒レベルを加算する第２の加算器と、
   デジタル方式のカメラシステム用の黒レベルを発生する第１の基準電圧源と、
   アナログ方式のカメラシステム用の黒レベルを発生する第２の基準電圧源と、
   前記第１又は第２の基準電圧源のいずれかを選択して前記第２の加算器に接続するように制御されるスイッチとを備え、
   前記フェード処理を実行するときは、前記フェーダゲイン設定手段は前記フェーダゲイン調整手段のゲインを、最大値から時間と共に最終目標値に向かって漸減するように制御し、
   前記輝度信号を量子化した階調を所定のスケールで階調ステップ表現したものをレベルダイアとして、デジタル方式のカメラシステム用のレベルダイアをアナログ方式のカメラシステム用のレベルダイアに合わせるときは、前記フェーダゲイン調整手段のゲインの最大値を前記アナログ方式のカメラシステム用の最大値となるように設定して、前記フェーダゲイン調整手段がレベルダイア調整手段としても使用されることを特徴とするフェード制御回路。
2. 前記減算器で減算された輝度信号の上下レベルを制限する第１のリミッタと、
   前記第１の加算器から出力される輝度信号の上下レベルを制限する第２のリミッタとを備え、
   前記フェーダゲイン調整手段は、
   前記第１のリミッタによって上下レベル制限された輝度信号を入力して、当該輝度信号をゲイン調整し、
   前記スイッチは、
   前記デジタル方式のカメラシステム用のレベルダイアをアナログ方式のカメラシステム用のレベルダイアに合わせるときに、前記第２の基準電圧源を選択して前記第２の加算器に接続するように制御されることを特徴とする請求項１に記載のフェード制御回路。
3. 撮像素子と、
   前記撮像素子から出力された撮像信号を処理して得られる輝度信号を処理する輝度信号処理回路と、
   前記撮像信号を処理して得られる色信号を処理する色信号処理回路と、
   前記輝度信号処理回路及び色信号処理回路を制御する制御部とを備え、
   前記輝度信号処理回路は、
   前記輝度信号のフェード処理を実行するフェード制御回路として、請求項１または請求項２に記載のフェード制御回路を使用したことを特徴とする撮像装置。

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