JPH02140063A - 撮像装置の画質補正方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子カメラ等の撮像装置に関し、特に、主被写
体に対して周囲の輝度が比較的高い所謂逆光状態や、主
被写体に対して周囲の輝度が比較的低い所謂スポット・
ライト・シーンの状態において主被写体及び背景を良好
に撮影するだめの画質補正方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、電子スチル・カメラやビデオ・テープ・レコーダ
（ＶＴＲ）等の撮像装置にあっては、第５図に示す撮像
系統を備えている。まず構成を説明すると、同図におい
て、１は撮影レンズや絞り及びシャッター等から或る撮
像光学系であり、撮像光学系１の後方に例えば電荷蓄積
型固体撮像素子（ＣＣＤ）等の撮像素子２が配置され、
撮像素子２の受光面には例えば画素に対応した赤（Ｒ）
。

青（Ｂ）、緑（Ｇ）のカラー・フィルタ３が設けられて
いる。撮像素子２は被写体光学像を光電変換し、所謂水
平走査及び垂直走査読み出しによって各画素に発生した
映像信号を時系列的に出力し、この映像信号はブリ・ア
ンプ４によって信号処理可能な振幅レベルまで増幅され
る。

ブリ・アンプ４から出力される時系列の映像信号は色分
離回路５によって、赤（Ｒ）、青（Ｂ）。

緑（Ｇ）の夫々の色信号に分離され、更にこれらの色信
号から画像を再生した場合に最適の白色が得られるよう
にするために白バランス回路６によって夫々の色信号の
振幅レベルが調整される。更に、白バランス回路６より
出力された色信号はブラウン管の階調特性を補正するた
めのＴ補正回路７を通り、マトリクス回路８によって輝
度信号Ｙ＋Ｓ、色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙに変換される
。

そして、これらの信号Ｙ＋Ｓ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを磁気記
録媒体に記録したり、画像再生用モニタ・テレビジョン
等に供給する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような撮像装置にあっては絞りやシャッ
ター速度を調整することによって露光量を自動調整し、
撮像素子への入射光量を最適に設定する自動露出機能（
ＡＥ機能）を備えている。

このＡＥ機能は、まず画角内の被写体から受ける光強度
を検出し、撮像素子の最適な光電変換特性条件で撮影を
可能とするように絞り等を自動調整する。

しかしながら、このような機能を備えていても、例えば
第６図に示すように主被写体Ａの背景シーンＢの輝度が
高い場合には最も撮影したい主被写体Ａは暗くなって画
像が不明瞭となり、更に、主被写体Ａよりの受光量を上
げて撮影すると背景シーンＢは真っ白になってとんでし
まう。逆に、暗い背景中で白い服を着た人物等を主被写
体として撮影する場合に人物の顔に露光量を合わせると
該服装がとんでしまい質感を損なう等の問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであり、
同一画角内に高輝度と低輝度の被写体が混在する場合で
あっても、夫々の被写体を明瞭に撮影する撮像装置の画
質補正方式を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、撮像素子に発生し
た色信号から形成した輝度信号を、予め設定されている
最小輝度と最大輝度の範囲内において、少なくとも該最
小輝度の輝度信号入力に対する出力と最大輝度の輝度信
号入力に対する出力を同一の線型特性で発生し、該最小
輝度と最大輝度の範囲内での輝度信号入力を上記線型特
性よりも増幅率の大きな適宜の非線型特性で出力するこ
とにより上記最小輝度と最大輝度の範囲内の輝度信号を
伸長する撮像装置の画質補正方式において、前記非線型
特性を、１以上の折点を有する折点近似曲線に沿った入
出力特性を持つと共に夫々の折点の位置を変更し及び直
流バイアスを適宜に変更する補正手段によって得、該補
正手段より出力される信号と輝度信号の振幅を検出して
直流レベルの高い方の信号を優先的に出力する高レベル
優先手段によって前記非線型性を有する新たな輝度信号
を生成するように構成する。

第１図は本発明の原理構成図、第２図は本発明の原理説
明図である。第１図において、９は所謂輝度信号Ｙが供
給される補正回路、１０は補正回路９より出力された信
号の直流バイアスを調整するレベル・シフト回路、１１
はレベル・シフト回路１０より出力された信号Ｙｃと輝
度信号Ｙとを比較して夫々の入力時点での直流レベルの
大きい方を優先的に出力する高レベル優先回路である。

補正回路９は、制御信号Ｓ、を変えると夫々の入出力特
性についての折れ点の位置を変化させることができる回
路である。例えば、第２図（ａ）の入出力特性ａについ
て述べれば、制御信号Ｓ。

を変化させると、第２図（ｂ）に示すように、折れ点の
位置をＰ、、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ、等のように変更させ、夫
々の折れ点から下の入出力特性の線型性を変化させるこ
と無く、夫々の折れ点から上の入出力特性（増幅率）を
ａｌ＋　　８２．ａ３．ａ４等のように点線の方向に変
更することができる。

レベル・シフト回路１０は、補正回路９より出力される
信号ＹＥの直流バイアス点を制御信号ＳＲに応じて変更
する。例えば、第２図（ｂ）の入出力特性ａ１　を設定
した場合には、第２図（Ｃ）に示す入出力特性ａ’、ａ
”、ａｌ　１１のように全体の出力レベルを点線方向に
変更することができる。

高レベル優先回路１１は、補正回路９とレベル・シフト
回路１０を介して生成された新たな輝度信号Ｙｃと直接
の輝度信号Ｙを入力し、それらの信号ＹｃとＹの高レベ
ル側の信号を優先して出力する。その結果、高レベル優
先回路１１より出力される信号Ｙ′は輝度信号Ｙに対し
て第２図（ｄ）に示すような入出力特性で変化される。

即ち、高レベル優先回路１１によると、輝度信号Ｙの振
幅レベルが或る値以下の場合と以上　の場合には、信号
Ｙｃと輝度信号Ｙの関係がＹ≧Ｙｃとなるので、第２図
（ｄ）のように輝度信号Ｙが優先して出力され、輝度信
号Ｙの振幅レベルがこれらの値の範囲外にある場合には
信号Ｙｃと輝度信号Ｙとの関係がｙ＜ｙｃとなるので、
信号Ｙｃが優先して出力されることとなり、新たな輝度
信号Ｙ″はこれらの条件下での信号Ｙｃと輝度信号Ｙと
の合成された信号となる。

尚、出力される輝度信号Ｙ°の振幅範囲の上限（最大輝
度ＭＡＸに相当する）と下限（最小輝度ＭＩＮに相当す
る）は予め決められており、この範囲内で輝度信号Ｙ°
を生成するように上記回路９．１０゜１１が設計される
。

〔作用〕

このような構成を有する本発明にあっては、最小輝度と
最大輝度の間の中間輝度のレベルを伸長するので、低照
度の被写体の輝度を強調して主被写体を良好に撮影する
ことができ、一方、最も暗い状態と最も明るい状態はそ
のままの輝度とするので黒は黒として白は白としてその
まま残り、黒い部分が白けたり、比較的高輝度の部分が
消滅する等の画質の低下を抑制することができ、又、輝
度信号のみを処理するのでホワイトバランスのずれの発
生が無い。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

第３図は電子スチル・カメラやＶＴＲに適用した場合の
撮像系統の構成を示す。まず構成を説明すると、第３図
において、１２は撮影レンズや絞り及びシャッター等か
ら或る撮像光学系であり、撮像光学系１２の後方に例え
ば電荷蓄積型固体撮像素子（ＣＣＤ）等の撮像素子１３
が配置され、撮像素子１３の受光面には例えば画素に対
応した赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）のカラー・フィル
タ１４が設けられている。撮像素子１４は被写体光学像
を光電変換し、所謂水平走査及び垂直走査読み出しによ
って各画素に発生した映像信号を時系列的に出力し、こ
の映像信号はブリ・アンプ１５によって信号処理可能な
振幅レベルまで増幅される。

ブリ・アンプ１５から出力される時系列の映像信号は色
分離回路１５によって、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）
の夫々の色信号に分離され、更にこれらの色信号から画
像を再生した場合に最適の白色が得られるようにするた
めにホワイト・バランス回路１７によって夫々の色信号
の振幅レベルが調整される。更に、ホワイト・バランス
回路１７より出力された色信号はブラウン管上での階調
特性を補正するためのγ補正回路１８を通り、マ）　Ｉ
Ｊクス回路１９によって輝度信号Ｙ１色差信号Ｒ−Ｙ及
びＢ−Ｙに変換される。

更に、輝度信号Ｙは第１図に示したのと同様の輝度信号
補正用の回路を介して出力される。即ち第３図において
、９は輝度信号Ｙが供給される補正回路、１０は補正回
路９より出力された信号の直流バイアスを調整するレベ
ル・シフト回路、１１はレベル・シフト回路１０より出
力された信号Ｙｃと輝度信号Ｙとを比較して夫々の入力
時点での直流レベルの大きい方を優先的に出力する高レ
ベル優先回路である。

補正回路９はアナログ・トランジスタ技術を適用して前
記原理説明（第２図参照）で述べた折れ点を有する入出
力特性を得るように設計されたアナログ回路であり、レ
ベル・シフト回路１０は制御信号Ｓａの直流電圧に従っ
て直流バイアスを変化させるアナログ回路であり、高レ
ベル優先回路１１は信号Ｙｃと輝度信号Ｙの振幅レベル
を比較するアナログ比較回路及び弁別回路等で構成され
ている。

次に、かかる実施例の作動を第４図に基づいて説明する
。尚、説明上、第４図（ａ）に示すような最小輝度Ｖ　
）１１　Ｎと最大輝度ＶＭＡＸまで変化する輝度信号Ｙ
について説明する。

まず、制御信号ＳＰ、ＳＲで指定された補正回路９とレ
ベル・シフト回路１０の入出力特性に従って、輝度信号
Ｙが第４図（ｂ）に示すように、非線型に変換された信
号Ｙｃが生成される。

信号Ｙｃと輝度信号Ｙが高レベル優先回路１１に供給さ
れ、第４図（Ｃ）に示すようにＹｃ≧Ｙとなる期間（１
＋〜ｔ２）において信号Ｙｃが現れ、他の期間において
輝度信号Ｙが現れるような新たな輝度信号Ｙ°が出力さ
れる。

このように、この実施例によれば、マトリクス回路によ
って形成された輝度信号を更に所定の非線型の入出力特
性の輝度信号補正手段で中間輝度を強調し且つ黒の部分
と白の部分の輝度の変化を抑制しているので、逆光とス
ポット・ライト・シーンの状態において、主被写体と背
景の画質を向上させることが出来る。

尚、この実施例では、Ｒ，Ｇ、Ｂのカラー・フィルタを
適用した場合を説明したが、これに限定されるものでは
なく、輝度信号Ｙを生成するための色信号を発生するも
の全てを適用することができる。又、補正前の輝度信号
Ｙを生成する手段も限定されるものでなく、いかなる方
式の輝度信号生成手段をも本発明に適用することができ
る。

又、第２図（ａ）に示すように入出力特性曲線の折れ点
の数を１個にした場合を説明したが、折れ点の数を複数
にすれば更に輝度補正の特性を向上することができる。

更に、折れ点近似により非線型の入出力特性を得ている
ので、回路構成が極めて簡素となり、この実施例ではデ
ィスクＩＪ−ト回路による他、集積回路として装置化を
図って、装置の小型化を実現している。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、マ）　ＩＪクス回
路で形成された輝度信号を、最小輝度と最大輝度の間の
中間輝度について伸長する非線型処理を行うので、低輝
度の被写体の輝度を強調して主被写体を良好に撮影する
ことができ、一方、最も暗い状態と最も明るい状態はそ
のままの輝度とするので黒は黒として白は白としてその
まま残り、黒い部分が白けたり、比較的高輝度の部分が
消滅する等の画質の低下を抑制することができ、又、ホ
ワイトバランスのずれの発生が無く、鮮明が画像を撮影
することが出来る。又、複数の折点近似曲線に沿った入
出力特性によって非線型性を得るようにしたので、具体
的回路が極めて簡素となり、半導体集積回路技術を適用
した集積回路装置化に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成説明図； 第２図は本発明の原理説明図； 第３図は本発明の実施例構成図； 第４図は実施例の作動説明図： 第５図は従来例の構成図； 第６図は従来の課題を説明するための説明図である。 補正回路 レベル・シフト回路 高レベル優先回路 光学系 ＣＤ カラー・フィルタ ブリ・アンプ 色分離回路 白バランス回路 ガンマ補正回路 マトリクス回路 代理人　弁理士（８１０７）佐々木　清隆ξ（外３名） 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像素子に発生した色信号から形成した輝度信号を、予
   め設定されている最小輝度と最大輝度の範囲内において
   、少なくとも該最小輝度の輝度信号入力に対する出力と
   最大輝度の輝度信号入力に対する出力を同一の線型特性
   で発生し、該最小輝度と最大輝度の間の或る範囲内での
   輝度信号入力を上記線型特性よりも増幅率の大きな適宜
   の非線型特性で出力することにより上記最小輝度と最大
   輝度の範囲内の輝度信号を伸長する撮像装置の画質補正
   方式において、 前記非線型特性を、１以上の折点を有する折点近似曲線
   に沿った入出力特性を持つと共に夫々の折点の位置を変
   更し及び又は増幅率を適宜に変更する補正手段によって
   得て、該補正手段より出力される信号と輝度信号の振幅
   を検出して振幅レベルの高い方の信号を優先的に出力す
   る高レベル優先手段によって前記非線型性を有する新た
   な輝度信号を生成することを特徴とする撮像装置の画質
   補正方式。