JP3985325B2 - 映像信号処理回路およびその処理方法、並びにこれらを用いたカメラシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号処理回路およびその処理方法、並びにこれらを用いたカメラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラシステムでは、画像の鮮鋭度を改善・強調する技術として、高域が低下する開口歪を回路的に補正して輪郭を強調するアパーチャコレクション（aperture correction;以下、アパコンと略称する）が用いられている。このアパコンには、垂直（Ｖ）方向のアパコン（以下、Ｖアパコンと称する）と水平（Ｈ）方向のアパコン（以下、Ｈアパコンと称する）の各回路がある。そのうちのＶアパコン回路の従来例を図１０に示す。
【０００３】
このＶアパコン回路には、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) 撮像素子から出力されるある１ライン分の映像信号を１Ｈ（Ｈは水平走査期間）遅延して得られる映像信号１ＨＤと、その前後の２ライン分の映像信号０ＨＤ，２ＨＤを加算し、その加算出力を１／２倍して得られる映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２とが入力される。
【０００４】
これらの映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２は、減算器１０１で減算されてその減算出力がＶアパコン部１０２に供給される。また、映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２は共にＶアパコンリミッター信号作成部１０３にも供給される。
【０００５】
Ｖアパコン部１０２は、減算器１０１の減算出力をある一定のゲインで増幅するＶアパコンゲイン部１０４と、このＶアパコンゲイン部１０４の増幅出力中に含まれる低照度時のノイズ成分をカットするＶアパコンスライス部１０５と、このＶアパコンスライス部１０５のスライス出力に対して高輝度時にリミッターをかけるＶアパコンリミッター部１０６とから構成され、Ｖアパコンリミッター部１０６でのリミット期間がＶアパコンリミッター信号作成部１０３から与えられるリミッター信号によって設定されるようになっている。
【０００６】
Ｖアパコンリミッター信号作成部１０３は、映像信号１ＨＤを検波レベル設定回路１０７で設定された検波レベルと比較することによって１ＨＤの輝度レベルを検波するコンパレータ１０８と、映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２を上記検波レベルと比較することによって（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２の輝度レベルを検波するコンパレータ１０９と、これらコンパレータ１０８，１０９の各比較出力の論理和をとるＯＲ回路１１０と、このＯＲ回路１１０の出力に基づいてＶアパコンリミッター部１０６のリミット期間を設定するリミット期間設定回路１１１とから構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高輝度時にはＣＣＤ撮像素子の各画素のデータの比率が大きく変わるため、輝度信号処理におけるＶアパコン検波に達して擬似的にＶアパコンが付加され、画質が劣化する。この擬似Ｖアパコンを抑制するためには、上記構成の従来のＶアパコン回路では、輝度の検波レベルを相当下げなければならず、検波レベルを下げ過ぎると、高輝度時に垂直方向の階調を含む被写体を撮像した際にＶアパコンが付かないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高輝度に階調を持つ被写体のＶアパコンを消すことなく擬似的なＶアパコンを削除することが可能な映像信号処理回路およびその処理方法、並びにこれらを用いたカメラシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による映像信号処理回路は、所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子を用いたカメラシステムにおいて、当該固体撮像素子から出力されるある１ライン分の第１の映像信号と、その前後の２ライン分の映像信号を平均化して得られる第２の映像信号とに基づいて上記カラーコーディングに基づく複数の画素データのレベルを検波する検波手段と、この検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する連続化手段と、この連続化手段で連続化された検波信号に基づいてＶアパコンに対するリミット期間を設定するリミット期間設定手段とを備えた構成となっている。
【００１０】
上記構成の映像信号処理回路において、検波手段で断続的にレベル検波が行われ、間欠的な検波信号が出力されても、連続化手段によって間欠的な検波信号が連続化される。これにより、輝度レベルの検波を行う場合であっても、検波レベルを高く設定できることになる。その結果、高輝度時に垂直方向に階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことなく、擬似的なＶアパコンを削除できる。
【００１１】
本発明による他の映像信号処理回路は、所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子を用いたカメラシステムにおいて、当該固体撮像素子から出力されるある１ライン分の第１の映像信号と、その前後の２ライン分の映像信号を平均化して得られる第２の映像信号とに基づいて上記カラーコーディングに基づく複数の画素データについて水平方向の隣り合う画素間のレベル差を検波する水平方向検波手段と、この水平方向検波手段から出力される検波信号に基づいてＶアパコンに対するリミット期間を設定するリミット期間設定手段とを備えた構成となっている。また、好ましくは、水平方向のレベル差検波に加えて、輝度レベルの検波または垂直方向のレベル差検波を併用する。
【００１２】
上記構成の他の映像信号処理回路では、輝度レベルの検波ではなく、水平方向検波手段によって水平方向の隣り合う画素間のレベル差の検波を行う。また、高輝度の状態になると、画素間のレベル差が縮むため、輝度レベルの検波または垂直方向のレベル差検波を併用して高輝度時の検波を行う。これにより、高輝度時に垂直方向に階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことなく、擬似的なＶアパコンを削除できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明が適用されるカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【００１４】
図１において、固体撮像素子、例えばＣＣＤ撮像素子１の撮像面上には、被写体（図示せず）からの像光が、レンズ２を含む光学系によって結像される。ＣＣＤ撮像素子１は、タイミングジェネレータ（図示せず）から与えられる各種のタイミング信号によって露光時間（シャッタスピード）、信号電荷の読み出し、垂直転送、水平転送などの制御が行われることにより、入射光を画素単位で電気信号に変換して出力する。
【００１５】
このＣＣＤ撮像素子１から出力されるアナログ映像信号は、プリアンプ３に供給されて信号成分がサンプルホールドされるとともに、適正なレベルに合わせるためにゲインコントロール（ＡＧＣ）処理が行われる。プリアンプ３を経たアナログ映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ４でデジタル化された後、ディレイライン５に供給される。
【００１６】
ディレイライン５からは、１Ｈ（Ｈは水平走査期間）相当期間および２Ｈ相当期間だけ遅延されたデジタル映像信号１ＨＤ，２ＨＤが出力される。そして、デジタル映像信号１ＨＤは、輝度（Ｙ）信号処理回路６およびＣ（クロマ）信号処理回路７の双方に供給される。一方、デジタル映像信号２ＨＤは加算器８で２ライン前のデジタル映像信号０ＨＤと加算され、その加算信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）は、１／２倍回路９で１／２倍されて、デジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２としてＹ信号処理回路６およびＣ信号処理回路７の双方に供給される。
【００１７】
Ｙ信号処理回路６において、入力されるデジタル映像信号１ＨＤは、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）６０１で帯域制限されることによってＣ信号成分がカットされ、Ｙ信号データとしてＶＨアパコン部（アパコン加算器）６０２およびＨアパコン回路６０３に供給される。デジタル映像信号１ＨＤはさらに、デジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２と共にＶアパコン回路６０４にも供給される。
【００１８】
ＨアパコンおよびＶアパコンが付加されたＹ信号データは、ガンマ補正回路６０５でガンマ補正がなされた後、ＣＣＤ撮像素子１の飽和領域でリミッターをかけるホワイトクリップ回路６０６において一定レベル以上のＹ信号レベルがホワイトクリップレベルにクリップされる。そして、ブランキング（ＢＬＫ）付加回路６０７でブランキング信号が付加され、さらにシンク（ＳＹＮＣ）付加回路６０８で同期信号が付加された後、位相調整回路６０９で位相調整が行われる。
【００１９】
Ｃ信号処理回路７において、入力されるデジタル映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２は、帯域制限のＬＰＦ７０１を通った後、ＲＧＢ変換回路７０２でＲ，Ｇ，Ｂの３原色信号データに変換される。このＲ，Ｇ，Ｂのデータは、ホワイトバランス回路７０３てホワイトバランスがとられた後、ガンマ補正回路７０３でガンマ補正処理がなされる。
【００２０】
ガンマ補正されたＲ，Ｇ，Ｂのデータから色差信号生成回路７０５でＲ−Ｙ，Ｂ−Ｙの色差信号の生成が行われるが、このときの計算に基づいて位相とゲインも同時に調整される。Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙの色差信号が生成された後、ブランキング／バースト付加回路７０６でブランキング信号が付加され、続いてバースト信号が付加される。そして、エンコーダ７０７でＮＴＳＣ／ＰＡＬそれぞれのモードにあった変調が行われ、さらに位相調整回路７０８で位相調整が行われる。
【００２１】
Ｙ信号処理回路６でガンマ補正や位相調整などの信号処理が行われたＹ信号データは、Ｄ／Ａコンバータ１０でアナログＹ信号に変換されて後段の回路へ供給される。Ｃ信号処理回路７でホワイトバランスやガンマ補正などの信号処理が行われたＣ信号データは、Ｄ／Ａコンバータ１１でアナログＣ信号に変換されて後段の回路へ供給される。なお、Ｙ信号処理回路６およびＣ信号処理回路７の各々における信号処理のための各種パラメータの設定は、マイコン（マイクロコンピュータ）１２によって行われる。
【００２２】
上記構成のカメラシステムにおいて、Ｙ信号処理回路６におけるＶアパコン回路６０４に本発明が適用される。以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。
【００２３】
なお、ＣＣＤ撮像素子１には、色配列が水平２繰返しのカラーフィルタ、例えば図３に示す補色市松カラーフィルタが装備されているものとする。このとき、ＣＣＤ撮像素子１がフィールド読み出し方式であるとすると、その出力信号としては、Ｓ１Ｒ，Ｓ２Ｒ，Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂの４種類の画素データが存在し、Ｒライン（Ｓ１Ｒ，Ｓ２Ｒ）とＢライン（Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂ）とがそれぞれ交互に出力される。
【００２４】
ここで、各画素データＳ１Ｒ，Ｓ２Ｒ，Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂを、Ｒ，Ｇ，Ｂに簡易的に置き直すと以下のようになる。
Ｓ１Ｒ＝Ｇ ＋Ｃｙ＝Ｂ＋２Ｇ ……（１）
Ｓ２Ｒ＝Ｍｇ＋Ｙｅ＝２Ｒ＋Ｂ＋Ｇ ……（２）
Ｓ１Ｂ＝Ｍｇ＋Ｃｙ＝Ｒ＋２Ｂ＋Ｇ ……（３）
Ｓ２Ｂ＝Ｇ ＋Ｙｅ＝Ｒ＋２Ｇ ……（４）
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態を示すブロック図である。図２において、入力されるデジタル映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２は、減算器２１で減算される。この減算器２１の減算出力は垂直方向の隣り合うライン間の差であり、Ｖアパコン部２２およびＶアパコンリミッター信号作成部２３に供給される。Ｖアパコンリミッター信号作成部２３には、デジタル映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２が直接供給されるとともに、検波レベル設定回路２４，２５でそれぞれ設定される第１，第２の検波レベルが与えられる。
【００２６】
Ｖアパコン部２２は、減算器２１の減算出力をある一定のゲインで増幅するＶアパコンゲイン部２６と、このＶアパコンゲイン部２６の増幅出力中に含まれる低照度時のノイズ成分をカットするＶアパコンスライス部２７と、このＶアパコンスライス部２７のスライス出力に対して高輝度時にリミッターをかけるＶアパコンリミッター部２８とから構成され、Ｖアパコンリミッター部２８でのリミット期間がＶアパコンリミッター信号作成部２３から与えられるリミッター信号によって調整されるようになっている。
【００２７】
Ｖアパコンリミッター信号作成部２３は、垂直方向のライン間のレベル差の検波を行う垂直方向検波部２９と、輝度レベルの検波を行う輝度レベル検波部３０と、これら両検波部２９，３０の各検波出力の論理積をとるＡＮＤ回路３１と、このＡＮＤ回路３１の出力に基づいてＶアパコンリミッター部２８のリミット期間を設定するためのリミッター信号を出力するリミット期間設定回路３２とを有し、このリミット期間設定回路３２から出力されるリミッター信号をＶアパコンリミッター部２８に与える構成となっている。
【００２８】
このＶアパコンリミッター信号作成部２３において、垂直方向検波部２９は、減算器２１の減算出力を絶対値化する絶対値回路２９１と、この絶対値回路２９１の絶対値出力を検波レベル設定回路２４で設定される第１の検波レベルと比較することによって垂直方向のレベル差を検波するコンパレータ２９２と、ＡＮＤ回路３１を介して与えられるコンパレータ２９２の比較出力をマスタークロックＭＣＫの１クロック分遅延する遅延回路２９３と、コンパレータ２９２の比較出力と遅延回路２９３の遅延出力との論理和をとるＯＲ回路２９４とから構成されている。
【００２９】
一方、輝度レベル検波部３０は、デジタル映像信号１ＨＤを検波レベル設定回路２５で設定された第２の検波レベルと比較することによって１ＨＤの輝度レベルを検波するコンパレータ３０１と、デジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２を上記第２の検波レベルと比較することによって（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２の輝度レベルを検波するコンパレータ３０２と、これらコンパレータ３０１，３０２の各比較出力の論理和をとるＯＲ回路３０３と、このＯＲ回路３０３の出力をマスタークロックＭＣＫの１クロック分遅延する遅延回路３０４と、ＯＲ回路３０３の出力と遅延回路３０４の遅延出力との論理和をとるＯＲ回路３０５とから構成されている。
【００３０】
次に、上記構成の第１実施形態に係るＶアパコン回路の回路動作について、赤（Ｒ）の被写体を撮像したときの各部の信号状態を示す図４〜図７の各波形図を用いて説明する。なお、図４および図５はＶアパコンリミッターがかかり始めるとき、図６および図７はさらに輝度レベルが上がり画素データが飽和してきたときの各部の信号状態をそれぞれ示している。これらの図において、波形（ａ）〜（ｋ）は、図２の各部（ａ）〜（ｋ）の波形をそれぞれ対応して示している。
【００３１】
ＣＣＤ撮像素子１の色コーディングが補色市松で、読み出し方式がフィールド読み出し方式の場合、（１）式〜（４）式から明らかなように、Ｒの成分が同じＳ１ＢとＳ２Ｂは、図４（ｂ）に示すように、入力の信号レベルが上昇したとしても同じレベルであるが、Ｓ１ＲとＳ２Ｒでは２Ｒの差が生じているので、図４（ａ）に示すように、信号レベルが上昇するほど差が大きくなってくる。
【００３２】
ただし、信号レベルが大きくなり過ぎると、図６（ａ）に示すように、Ｓ２Ｒが最初に飽和するのでそれ以降はＳ１ＲとＳ２Ｒのレベル差は縮む方向に働く。このとき、検波の際の注意点としては、Ｓ２Ｒのレベルによって輝度レベルを検波し、飽和レベルを越えたときに垂直方向の検波を連続的に行うことである。青（Ｂ）を撮像したときは、この現象はＳ１ＢとＳ２Ｂで発生する。以下に、具体的な回路動作について説明する。
【００３３】
先ず、輝度レベル検波部３０において、コンパレータ３０１でデジタル映像信号１ＨＤ（ａ）を検波レベル設定回路２５で設定された第２の検波レベルと比較することによって１ＨＤの輝度レベルを検波し、またコンパレータ３０２でデジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２（ｂ）を上記第２の検波レベルと比較することによって（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２の輝度レベルを検波する。
【００３４】
ここで、デジタル映像信号１ＨＤ（ａ）およびデジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２（ｂ）の各々には、Ｒラインの信号とＢラインの信号が交互に現れることになる。そこで、１ＨＤ（ａ），（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２（ｂ）のどちらかが検波レベルにかかれば、輝度検波有りとするために、ＯＲ回路３０３で両検波出力（ｃ），（ｄ）の論理和をとるようにしている。
【００３５】
また、図４（ａ）のような信号が入力されたとき、Ｓ２Ｒ部が検波有り、Ｓ１Ｒ部が検波無しの状態となり、ＯＲ回路３０３の出力として、画素周期で間欠的な検波信号（ｅ）が出力される。その結果、検波が画素周期で断続的に行われることになり、好ましくない。そこで、本実施形態においては、ＯＲ回路３０３の出力（ｅ）とこれを遅延回路３０４で１クロック分遅延した遅延出力との論理和をＯＲ回路３０５でとることで、連続的な検波信号（ｆ）を得て連続的な検波を実現している。
【００３６】
一方、垂直方向検波部２９においては、減算器２１の減算出力（ｇ）は絶対値回路２９１で絶対値化され、その絶対値化出力（ｈ）をコンパレータ２９２で第１の検波レベルと比較することで、垂直方向のレベル差を検波する。このコンパレータ２９２の出力である垂直方向のレベル検波信号（ｉ）は、ＯＲ回路３０５の出力である輝度検波信号（ｆ）とＡＮＤ回路３１で論理積がとられる。これにより、垂直方向のレベル差検波と輝度レベル検波の両方が検波されたときに、検波信号（ｊ）が得られる。
【００３７】
ところで、ＣＣＤ撮像素子１の飽和状態では、図６（ａ）および（ｂ）に示すようなデジタル映像信号１ＨＤおよびデジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２が入力される。このとき、Ｓ２Ｒ信号の飽和により、減算器２１の減算出力が図７（ｇ）に、絶対値回路２９１の絶対値化出力が図７（ｈ）にそれぞれ示すような波形となるため、コンパレータ２９２の出力は図７（ｉ）に示すような波形になる。その結果、検波が画素周期で断続的に行われることになるため、好ましくない。
【００３８】
そこで、本実施形態では、ＡＮＤ回路３１の出力（ｊ）とこれを遅延回路２９３で１クロック分遅延した遅延出力との論理和をＯＲ回路２９４でとることで、連続的な検波信号（ｋ）を得て連続的な検波を実現している。なお、本実施形態においては、遅延回路２９３およびＯＲ回路２９４をＡＮＤ回路３１とリミット幅設定回路３２の間に設けた構成を採っているが、その機能からしてコンパレータ２９２とＡＮＤ回路３１の間に設けることも可能である。
【００３９】
このようにして得られた検波信号（ｋ）は、リミット期間設定回路３２に供給されて当該検波信号（ｋ）の幅の調整、即ちリミット期間の設定が行われる。具体的には、一例として、１回の検波についてマスタークロックＭＣＫの４クロック分の幅が検波信号（ｋ）に付加される。そして、４クロック分の幅が付加された検波信号（ｋ）は、Ｖアパコン部２２のＶアパコンリミッター部２８に、そのリミット期間を設定するリミッター信号として供給される。
【００４０】
上述したように、第１実施形態に係るＶアパコン回路では、輝度レベル検波部３０において、１ＨＤの輝度レベルの検波または（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２の輝度レベルの検波が断続的に行われても、ＯＲ回路３０３の後段に遅延回路３０４およびＯＲ回路３０５からなる連続化手段を配したことにより、連続的に検波信号を出力することができるため、輝度に対する検波レベルを高く設定できる。これにより、高輝度時に垂直方向の階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことがなく、擬似信号のＶアパコンを削除することができる。
【００４１】
しかも、輝度レベルの検波と垂直方向のレベル差の検波とを併用し、垂直方向のレベル差がかなり大きいことを条件として検波信号を出力するようにしていることにより、高輝度時に普通の被写体を撮像した際に、Ｖアパコンが消えるようなことがなく、より確実なＶアパコンが行えることになる。
【００４２】
なお、本実施形態では、輝度レベルの検波と垂直方向のレベル差の検波とを併用する場合を例に採って説明したが、輝度レベルの検波単独でも、高輝度時に垂直方向の階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことがなく、擬似的なＶアパコンを削除できるという効果を得ることができる。また、垂直方向のレベル差の検波単独でも可能である。この場合、遅延回路２９３およびＯＲ回路２９４からなる連続化手段の作用によって連続的な検波が可能となる。
【００４３】
図８は、本発明の第２実施形態を示すブロック図である。図８において、入力されるデジタル映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２は、減算器４１で減算される。この減算器４１の減算出力は垂直方向の隣り合うライン間の差であり、Ｖアパコン部４２およびＶアパコンリミッター信号作成部４３に供給される。Ｖアパコンリミッター信号作成部４３には、デジタル映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２が直接供給されるとともに、検波レベル設定回路４４，４５でそれぞれ設定される第１，第２の検波レベルが与えられる。
【００４４】
Ｖアパコン部４２は、減算器４１の減算出力をある一定のゲインで増幅するＶアパコンゲイン部４６と、このＶアパコンゲイン部４６の増幅出力中に含まれる低照度時のノイズ成分をカットするＶアパコンスライス部４７と、このＶアパコンスライス部４７のスライス出力に対して高輝度時にリミッターをかけるＶアパコンリミッター部４８とから構成され、Ｖアパコンリミッター部４８でのリミット期間がＶアパコンリミッター信号作成部４３から与えられるリミッター信号によって設定されるようになっている。
【００４５】
Ｖアパコンリミッター信号作成部４３は、水平方向の隣り合う画素間のレベル差の検波を行う水平方向検波部４９と、輝度レベルの検波を行う輝度レベル検波部５０と、これら両検波部４９，５０の各検波出力の論理和をとるＯＲ回路５１と、このＯＲ回路５１の出力に基づいてＶアパコンリミッター部４８のリミット期間を設定するためのリミッター信号を出力するリミット期間設定回路５２とを有し、このリミット期間設定回路５２から出力されるリミッター信号をＶアパコンリミッター部４８に与える構成となっている。
【００４６】
このＶアパコンリミッター信号作成部４３において、水平方向検波部４９は、デジタル映像信号１ＨＤをマスタークロックＭＣＫの１クロック分遅延する遅延回路４９１と、その遅延出力からデジタル映像信号１ＨＤを減算する減算器４９２と、その減算出力を絶対値化する絶対値回路４９３と、その絶対値化出力を検波レベル設定回路４４で設定された第１の検波レベルと比較するコンパレータ４９４と、デジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２を１クロック分遅延する遅延回路４９５と、その遅延出力からデジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２を減算する減算器４９６と、その減算出力を絶対値化する絶対値回路４９７と、その絶対値化出力を上記第１の検波レベルと比較するコンパレータ４９８と、コンパレータ４９４，４９８の各比較出力の論理和をとるＯＲ回路４９９とから構成されている。
【００４７】
一方、輝度レベル検波部５０は、デジタル映像信号１ＨＤを検波レベル設定回路２５で設定された第２の検波レベルと比較することによって１ＨＤの輝度レベルを検波するコンパレータ５０１と、デジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２を上記第２の検波レベルと比較することによって（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２の輝度レベルを検波するコンパレータ５０２と、これらコンパレータ５０１，５０２の各比較出力の論理和をとるＯＲ回路５０３と、このＯＲ回路５０３の出力をマスタークロックＭＣＫの１クロック分遅延する遅延回路５０４と、ＯＲ回路５０３の出力と遅延回路５０４の遅延出力との論理和をとるＯＲ回路５０５とから構成されている。
【００４８】
上記構成の第２実施形態に係るＶアパコン回路では、先ず、水平方向検波部４９において、コンパレータ４９４，４９８でＳ１信号とＳ２信号のレベル差を、検波レベル設定回路４４で設定された第１の検波レベルと比較することにより、水平方向でデータのバランスが崩れたときを検波する。なお、飽和レベルに近づきＳ１信号とＳ２信号のレベル差が縮まったときには、水平方向の検波が行えなくなる。そのため、飽和レベルに近づいたときには、輝度レベル検波部５０で輝度レベルの検波を行う。
【００４９】
すなわち、輝度レベル検波部５０において、コンパレータ５０１でデジタル映像信号１ＨＤを検波レベル設定回路４５で設定された第２の検波レベルと比較することによって１ＨＤの輝度レベルを検波し、またコンパレータ５０２でデジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２を上記第２の検波レベルと比較することによって（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２の輝度レベルを検波する。
【００５０】
ここで、デジタル映像信号１ＨＤおよびデジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２の各々には、Ｒラインの信号とＢラインの信号が交互に現れることになる。そこで、デジタル映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２のどちらかが検波レベルにかかれば、輝度検波有りとするために、ＯＲ回路５０３でコンパレータ５０１，５０２の両比較出力の論理和をとるようにしている。
【００５１】
また、第１実施形態の場合と同様に、図４（ａ）のような信号が入力されたとき、Ｓ２Ｒ部が検波有り、Ｓ１Ｒ部が検波無しの状態となるため、ＯＲ回路５０３の出力として、画素周期で間欠的な検波信号が出力され、検波が画素周期で断続的に行われることになる。これを回避し、連続的な検波を実現するために、ＯＲ回路５０３の出力とこれを遅延回路５０４で１クロック分遅延した遅延出力との論理和をＯＲ回路５０５でとるようにしている。
【００５２】
上述したように、第２実施形態に係るＶアパコン回路においては、輝度レベルの検波ではなく、水平方向検波部４９によって水平方向の隣り合う画素間のレベル差を検波するようにしているので、高輝度時に垂直方向の階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことがなく、擬似的なＶアパコンを削除することができる。
【００５３】
また、水平方向検波部４９では、高輝度の状態になると、キャリア差（レベル差）が縮むため、検波できないことになる。ところが、本実施形態においては、輝度レベル検波部５０によって高輝度時の検波を行う構成を採っているので、高輝度になってキャリア差が縮んだ場合であっても検波信号を発生することができる。しかも、この輝度レベル検波部５０は、遅延回路５０４およびＯＲ回路５０５からなる連続化手段の作用によって連続的に輝度検波を行える構成となっているので、連続して検波信号を発生することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、水平方向のレベル差の検波と輝度レベルの検波を併用する場合を例に採って説明したが、各検波レベルを適当に設定することにより、水平方向のレベル差検波単独でも、また輝度レベル検波単独でも、高輝度時に垂直方向の階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことがなく、擬似的なＶアパコンを削除することができる。
【００５５】
図９は、本発明の第３実施形態を示すブロック図である。図９において、入力されるデジタル映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２は、減算器６１で減算される。この減算器６１の減算出力は垂直方向の隣り合うライン間の差であり、Ｖアパコン部６２およびＶアパコンリミッター信号作成部６３に供給される。Ｖアパコンリミッター信号作成部６３には、デジタル映像信号１ＨＤ，（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２が直接供給されるとともに、検波レベル設定回路６４，６５でそれぞれ設定される第１，第２の検波レベルが与えられる。
【００５６】
Ｖアパコン部６２は、減算器６１の減算出力をある一定のゲインで増幅するＶアパコンゲイン部６６と、このＶアパコンゲイン部６６の増幅出力中に含まれる低照度時のノイズ成分をカットするＶアパコンスライス部６７と、このＶアパコンスライス部６７のスライス出力に対して高輝度時にリミッターをかけるＶアパコンリミッター部６８とから構成され、Ｖアパコンリミッター部６８でのリミット期間がＶアパコンリミッター信号作成部６３から与えられるリミッター信号によって設定されるようになっている。
【００５７】
Ｖアパコンリミッター信号作成部６３は、垂直方向のライン間のレベル差の検波を行う垂直方向検波部６９と、水平方向の隣り合う画素間のレベル差の検波を行う水平方向検波部７０と、これら両検波部６９，７０の各検波出力の論理和をとるＯＲ回路７１と、このＯＲ回路７１の出力に基づいてＶアパコンリミッター部６８のリミット期間を設定するためのリミッター信号を出力するリミット期間設定回路７２とを有し、このリミット期間設定回路７２から出力されるリミッター信号をＶアパコンリミッター部６８に与える構成となっている。
【００５８】
このＶアパコンリミッター信号作成部４３において、垂直方向検波部６９は、減算器６１の減算出力を絶対値化する絶対値回路６９１と、この絶対値回路６９１の絶対値出力を検波レベル設定回路６４で設定される第１の検波レベルと比較することによって垂直方向のレベル差を検波するコンパレータ６９２と、このコンパレータ６９２の比較出力をマスタークロックＭＣＫの１クロック分遅延する遅延回路６９３と、コンパレータ６９２の比較出力と遅延回路６９３の遅延出力との論理和をとるＯＲ回路６９４とから構成されている。
【００５９】
一方、水平方向検波部７０は、デジタル映像信号１ＨＤをマスタークロックＭＣＫの１クロック分遅延する遅延回路７０１と、その遅延出力からデジタル映像信号１ＨＤを減算する減算器７０２と、その減算出力を絶対値化する絶対値回路７０３と、その絶対値化出力を検波レベル設定回路６５で設定された第２の検波レベルと比較するコンパレータ７０４と、デジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２を１クロック分遅延する遅延回路７０５と、その遅延出力からデジタル映像信号（０ＨＤ＋２ＨＤ）／２を減算する減算器７０６と、その減算出力を絶対値化する絶対値回路７０７と、その絶対値化出力を上記第２の検波レベルと比較するコンパレータ７０８と、コンパレータ７０４，７０８の各比較出力の論理和をとるＯＲ回路７０９とから構成されている。
【００６０】
上記構成の第３実施形態に係るＶアパコン回路では、先ず、水平方向検波部７０において、コンパレータ７０４，７０８でＳ１信号とＳ２信号のレベル差を、検波レベル設定回路６５で設定された第２の検波レベルと比較することにより、水平方向でデータのバランスが崩れたときを検波する。なお、飽和レベルに近づきＳ１信号とＳ２信号のレベル差が縮まったときには、水平方向の検波が行えなくなる。そのため、飽和レベルに近づいたときには、垂直方向検波部６９で垂直方向のレベル差の検波を行う。
【００６１】
すなわち、垂直方向検波部６９において、減算器６１の減算出力は絶対値回路６９１で絶対値化され、その絶対値化出力を検波レベル設定回路６４で設定される第１の検波レベルとコンパレータ６９２で比較することで、垂直方向のレベル差を検波する。この垂直方向検波部６９では、第１実施形態における垂直方向検波部２９（図２を参照）の場合と同様に、ＣＣＤ撮像素子１の飽和状態では、Ｓ２Ｒ信号の飽和により、検波が画素周期で断続的に行われることになる。
【００６２】
そこで、本実施形態においても、コンパレータ６９２の比較出力、即ち垂直方向のレベル差の検波出力と、これを遅延回路６９３でマスタークロックＭＣＫの１クロック分遅延した遅延出力との論理和をＯＲ回路６９４でとるようにすることにより、連続的な検波信号を出力して連続的な検波を実現している。
【００６３】
上述したように、第３実施形態に係るＶアパコン回路においては、第２実施形態の場合と同様に、輝度レベルの検波ではなく、水平方向検波部４９によって水平方向の隣り合う画素間のレベル差を検波するようにしているので、高輝度時に垂直方向の階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことがなく、擬似的なＶアパコンを削除することができる。
【００６４】
また、水平方向検波部４９では、高輝度の状態になると、キャリア差が縮むため、検波できないことになる。ところが、本実施形態においては、垂直方向検波部６９によって垂直方向の隣り合うライン間のレベル差の検波を行う構成を採っているので、高輝度になってキャリア差が縮んだ場合であっても検波信号を発生することができる。しかも、この垂直方向検波部６９は、遅延回路６９３およびＯＲ回路６９４からなる連続化手段の作用によって連続的に輝度検波を行える構成となっているので、連続して検波信号を発生することができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、水平方向のレベル差の検波と垂直方向のレベル差の検波を併用する場合を例に採って説明したが、各検波レベルを適当に設定することにより、水平方向のレベル差検波単独でも、また垂直方向のレベル差検波単独でも、高輝度時に垂直方向の階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことがなく、擬似信号のＶアパコンを削除することができる。
【００６６】
以上説明した各実施形態においては、補色市松のカラーコーディングＣＣＤ撮像素子を撮像デバイスとして用いたカメラシステムの信号処理系に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、補色以外のカラーコーディングＣＣＤ撮像素子を用いたカメラシステムの信号処理系にも同様に適用し得るものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子を用いたカメラシステムにおいて、上記カラーコーディングに基づく複数の画素データのレベル検波を行う際に、その検波が断続的に行われても連続的な検波信号を出力するようにしたことにより、輝度レベルの検波を行う場合であっても、検波レベルを高く設定できることになるため、高輝度時に垂直方向に階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことなく、擬似的なＶアパコンを削除できる。
【００６８】
また、所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子を用いたカメラシステムにおいて、上記カラーコーディングに基づく複数の画素データについて水平方向の隣り合う画素間のレベル差の検波を行うようにし、好ましくは、水平方向のレベル差検波に加えて、輝度レベルの検波または垂直方向のレベル差検波を併用して高輝度時の検波を行うようにしたことにより、主体が輝度レベルの検波ではないため、高輝度時に垂直方向に階調を含む被写体を撮像した際に、Ｖアパコンを消すことなく、擬似的なＶアパコンを削除できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるカメラシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図３】補色市松のカラーフィルタのカラーコーディング図である。
【図４】Ｖアパコンリミッターがかかり始めるときの各部の信号状態を示す波形図（その１）である。
【図５】Ｖアパコンリミッターがかかり始めるときの各部の信号状態を示す波形図（その２）である。
【図６】輝度レベルが上がり画素データが飽和してきたときの各部の信号状態を示す波形図（その１）である。
【図７】輝度レベルが上がり画素データが飽和してきたときの各部の信号状態を示す波形図（その２）である。
【図８】本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
【図１０】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
２１，４１，６１，１０１…減算器、２２，４２，６２，１０２…Ｖアパコン部、２３，４３，６３，１０３…Ｖアパコンリミッター信号作成部、２４，２５，４４，４５，６４，６５，１０７…検波レベル設定回路、２９，６９…垂直方向検波部、３０，５０…輝度レベル検波部、３２，５３，７２，１１１…リミット期間設定回路、４９，７０…水平方向検波部、１０８，１０９，２９２，３０１，３０２，４９４，４９８，５０１，５０２，６９２，７０４，７０８…コンパレータ、２９１，４９３，４９７，６９１，７０３，７０７…絶対値回路

Claims (19)

1. 所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子から出力されるある１ライン分の第１の映像信号と、その前後の２ライン分の映像信号を平均化して得られる第２の映像信号との差を求める減算手段と、前記減算手段の減算出力を所定のゲインで増幅する増幅手段と、前記増幅手段の増幅出力に対してリミッターをかけるリミッター手段とを有する映像信号処理回路であって、
   前記第１，第２の映像信号に基づいて前記カラーコーディングに基づく複数の画素データのレベルを検波する検波手段と、
   前記検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する連続化手段と、
   前記連続化手段で連続化された検波信号に基づいて前記リミッター手段のリミット期間を設定するリミット期間設定手段と
   を備えたことを特徴とする映像信号処理回路。
2. 前記検波手段は、輝度レベルを検波する輝度レベル検波手段からなり、
   前記連続化手段は、前記輝度レベル検波手段の検波出力をマスタークロックの１クロック分遅延する遅延回路と、前記輝度レベル検波手段の検波出力と前記遅延回路の遅延出力との論理和をとるＯＲ回路とからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理回路。
3. 前記検波手段は、垂直方向の隣り合うライン間のレベル差を検波する垂直方向検波手段からなり、
   前記連続化手段は、前記垂直方向検波手段の検波出力をマスタークロックの１クロック分遅延する遅延回路と、前記垂直方向検波手段の検波出力と前記遅延回路の遅延出力との論理和をとるＯＲ回路とからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理回路。
4. 前記検波手段は、輝度レベルを検波する輝度レベル検波手段と、垂直方向の隣り合うライン間のレベル差を検波する垂直方向検波手段と、前記輝度レベル検波手段および前記垂直方向検波手段の各検波出力の論理積をとるＡＮＤ回路とからなり、
   前記連続化手段は、前記輝度レベル検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する第１の連続化手段と、前記垂直方向検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する第２の連続化手段とからなり、
   前記第１の連続化手段は、前記輝度レベル検波手段の検波出力をマスタークロックの１クロック分遅延する第１の遅延回路と、前記輝度レベル検波手段の検波出力と前記第１の遅延回路の遅延出力との論理和をとる第１のＯＲ回路とからなり、
   前記第２の連続化手段は、前記垂直方向検波手段の検波出力をマスタークロックの１クロック分遅延する第２の遅延回路と、前記垂直方向検波手段の検波出力と前記第２の遅延回路の遅延出力との論理和をとる第２のＯＲ回路とからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理回路。
5. 所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子から出力されるある１ライン分の第１の映像信号と、その前後の２ライン分の映像信号を平均化して得られる第２の映像信号との差を求める減算手段と、前記減算手段の減算出力を所定のゲインで増幅する増幅手段と、前記増幅手段の増幅出力に対してリミッターをかけるリミッター手段とを有する映像信号処理回路であって、
   前記第１，第２の映像信号に基づいて前記カラーコーディングに基づく複数の画素データについて水平方向の隣り合う画素間のレベル差を検波する水平方向検波手段と、
   前記水平方向検波手段から出力される検波信号に基づいて前記リミッター手段のリミット期間を設定するリミット期間設定手段と
   を備えたことを特徴とする映像信号処理回路。
6. 請求項５記載の映像信号処理回路においてさらに、
   前記第１，第２の映像信号に基づいて輝度レベルを検波する輝度レベル検波手段と、
   前記輝度レベル検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する連続化手段と、
   前記水平方向検波手段の検波出力と前記連続化手段の連続化出力との論理和をとって前記リミット期間設定手段に供給するＯＲ回路と
   を備えたことを特徴とする映像信号処理回路。
7. 請求項５記載の映像信号処理回路においてさらに、
   前記減算手段の減算出力に基づいて垂直方向の隣り合うライン間のレベル差を検波する垂直方向検波手段と、
   前記垂直方向検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する連続化手段と、
   前記水平方向検波手段の検波出力と前記連続化手段の連続化出力との論理和をとって前記リミット期間設定手段に供給するＯＲ回路と
   を備えたことを特徴とする映像信号処理回路。
8. 所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子から出力されるある１ライン分の第１の映像信号と、その前後の２ライン分の映像信号を平均化して得られる第２の映像信号との差を求める減算手段と、前記減算手段の減算出力を所定のゲインで増幅する増幅手段と、前記増幅手段の増幅出力に対してリミッターをかけるリミッター手段とを有する映像信号処理回路において、
   前記第１，第２の映像信号に基づいて前記カラーコーディングに基づく複数の画素データのレベルを検波し、
   その検波信号が断続的に出力されるときこれを連続化し、
   その連続化された検波結果に基づいて前記リミッター手段のリミット期間を設定する
   ことを特徴とする映像信号処理方法。
9. 前記画素データのレベル検波において、輝度レベルの検波を行う
   ことを特徴とする請求項８記載の映像信号処理方法。
10. 前記画素データのレベル検波において、垂直方向の隣り合うライン間のレベル差の検波を行う
    ことを特徴とする請求項８記載の映像信号処理方法。
11. 前記画素データのレベル検波において、輝度レベルの検波と、垂直方向の隣り合うライン間のレベル差の検波を行う
    ことを特徴とする請求項８記載の映像信号処理方法。
12. 所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子から出力されるある１ライン分の第１の映像信号と、その前後の２ライン分の映像信号を平均化して得られる第２の映像信号との差を求める減算手段と、前記減算手段の減算出力を所定のゲインで増幅する増幅手段と、前記増幅手段の増幅出力に対してリミッターをかけるリミッター手段とを有する映像信号処理回路において、
    前記第１，第２の映像信号に基づいて前記カラーコーディングに基づく複数の画素データについて水平方向の隣り合う画素間のレベル差を検波し、
    その検波結果に基づいて前記リミッター手段のリミット期間を設定する
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
13. 請求項１２記載の映像信号処理方法においてさらに、
    前記第１，第２の映像信号に基づいて輝度レベルを検波し、
    その検波信号が断続的に出力されるときこれを連続化し、
    その連続化された検波結果または前記水平方向の隣り合う画素間のレベル差の検波結果に基づいて前記リミッター手段のリミット期間を設定する
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
14. 請求項１２記載の映像信号処理方法においてさらに、
    前記減算手段の減算出力に基づいて垂直方向の隣り合うライン間のレベル差を検波し、
    その検波信号が断続的に出力されるときこれを連続化し、
    その連続化された検波結果または前記水平方向の隣り合う画素間のレベル差の検波結果に基づいて前記リミッター手段のリミット期間を設定する
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
15. 所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子から出力されるある１ライン分の第１の映像信号と、その前後の２ライン分の映像信号を平均化して得られる第２の映像信号との差を求める減算手段と、前記減算手段の減算出力を所定のゲインで増幅する増幅手段と、前記増幅手段の増幅出力に対してリミッターをかけるリミッター手段とを有する映像信号処理回路とを具備し、
    前記信号処理回路は、
    前記第１，第２の映像信号に基づいて前記カラーコーディングに基づく複数の画素データのレベルを検波する検波手段と、
    前記検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する連続化手段と、
    前記連続化手段で連続化された検波信号に基づいて前記リミッター手段のリミット期間を設定するリミット期間設定手段とを備えた
    ことを特徴とするカメラシステム。
16. 前記検波手段は、輝度レベルを検波する輝度レベル検波手段と、垂直方向の隣り合うライン間のレベル差を検波する垂直方向検波手段と、前記輝度レベル検波手段および前記垂直方向検波手段の各検波出力の論理積をとるＡＮＤ回路とからなり、
    前記連続化手段は、前記輝度レベル検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する第１の連続化手段と、前記垂直方向検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する第２の連続化手段とからなり、
    前記第１の連続化手段は、前記輝度レベル検波手段の検波出力をマスタークロックの１クロック分遅延する第１の遅延回路と、前記輝度レベル検波手段の検波出力と前記第１の遅延回路の遅延出力との論理和をとる第１のＯＲ回路とからなり、
    前記第２の連続化手段は、前記垂直方向検波手段の検波出力をマスタークロックの１クロック分遅延する第２の遅延回路と、前記垂直方向検波手段の検波出力と前記第２の遅延回路の遅延出力との論理和をとる第２のＯＲ回路とからなる
    ことを特徴とする請求項１５記載のカメラシステム。
17. 所定のカラーコーディングのカラーフィルタを持つ固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子から出力されるある１ライン分の第１の映像信号と、その前後の２ライン分の映像信号を平均化して得られる第２の映像信号との差を求める減算手段と、前記減算手段の減算出力を所定のゲインで増幅する増幅手段と、前記増幅手段の増幅出力に対してリミッターをかけるリミッター手段とを有する映像信号処理回路とを具備し、
    前記映像信号処理回路は、 前記第１，第２の映像信号に基づいて前記カラーコーディングに基づく複数の画素データについて水平方向の隣り合う画素間のレベル差を検波する水平方向検波手段と、
    前記水平方向検波手段から出力される検波信号に基づいて前記リミッター手段のリミット期間を設定するリミット期間設定手段とを備えた
    ことを特徴とするカメラシステム。
18. 請求項１７記載のカメラシステムにおいて、
    前記映像信号処理回路はさらに、
    前記第１，第２の映像信号に基づいて輝度レベルを検波する輝度レベル検波手段と、
    前記輝度レベル検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する連続化手段と、
    前記水平方向検波手段の検波出力と前記連続化手段の連続化出力との論理和をとって前記リミット期間設定手段に供給するＯＲ回路とを備えた
    ことを特徴とするカメラシステム。
19. 請求項１７記載のカメラシステムにおいて、
    前記映像信号処理回路はさらに、
    前記減算手段の減算出力に基づいて垂直方向の隣り合うライン間のレベル差を検波する垂直方向検波手段と、
    前記垂直方向検波手段から検波信号が断続的に出力されるとき、これを連続化して出力する連続化手段と、
    前記水平方向検波手段の検波出力と前記連続化手段の連続化出力との論理和をとって前記リミット期間設定手段に供給するＯＲ回路とを備えた
    ことを特徴とするカメラシステム。

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