JPH02274181A - 撮像感度補正装置 - 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］ 本発明は感度補正装置に関し、特に、一体型ビデオカメ
ラ等の撮像装置の撮像感度補正装置１９関する。

［従来の技術］ 一般に、一体型ビデオカメラ等の撮像装置は、被写体を
撮像して得られる電気信号のレベルを一定にするように
、撮像素子への入射光量に応じて利得が自動的に変化す
る自動利得制御（以下、八〇Ｃと略す）回路を含む。つ
まり、撮像素子への入射光量が少ない場合、すなわち、
暗い場所での撮影においてＡＧＣ回路の利得は大きくな
る。これによって、暗い場所における撮像感度が向上さ
れた。ただし、ＡＧＣ回路の利得は入射光量の低下に伴
ない無制限に大きくなるのではなく、成る最大値を有す
る。したがって、入射光量が０から成る値の範囲ではＡ
ＧＣ回路の出力レベルは一定ではなく、入射光量に比例
して変化する。一方、撮像素子として用いられる固体撮
像素子（ＣＣＤ）の感度自体も近年改善されてきており
、従来撮影し得なかったような暗い場所での撮影可能と
なってきた。

このような状況において撮像感度をさらに向上させるた
めにはＡＧＣ回路の利得値を大きくする必要がある。し
かし、すべての入射光量範囲におけるＡＧＣ回路の利得
値を大きくすることは、増幅後の信号のＳ／Ｎ比の低下
や、ＡＧＣ回路の利得値が最大となる付近における、つ
まり、暗い場所における増幅後の信号に含まれるノイズ
の増加などを引き起こす。そこで、ＡＧＣ回路の最大利
得値のみを大きくすることによって、つまり、もはや撮
像素子への入射光量に比例して利得値が変化し得な（な
る入射光量範囲においてのみＡＧＣ回路の利得を大きく
することによって、さらに暗い場所における撮影を可能
にすることが考えられた。その結果、一体型ビデオカメ
ラの外部にはユーザがＡＧＣ回路の利得値を切換えるた
めのＡＧＣスイッチが設けられた。さらに、そのような
−体型ビデオカメラは、ユーザに入射光量が上記の範囲
内にあることを知らせるため、つまり、ＡＧＣスイッチ
を入れる必要があることを知らせるために入射光量不足
を警告するための表示ランプや、ファインダから見える
画面上に何らかの警告表示が映し出されるような入射光
量不足表示機構を備える。

第５図は、上記のような従来の一体型ビデオカメラのカ
メラ部の一例を示す概略ブロック図である。

図を参照して、被写体からの反射光は絞り１を通過しレ
ンズ２によって集束され固体撮像素子（以下、ＣＯＤと
略す）３上に像を結ぶ。ＣＣＤ３は、ＣＣＤ駆動回路４
によって駆動されて結ばれた像に応じた電気信号、すな
わち、画像信号を出力する。サンプルホールド回路５は
、相関ダブルサンプル回路であって、ＣＣＤ３からの画
像信号に含まれる低域ノイズを除去するためＣＣＤ３か
らの画像信号を１画素ごとに２回連続してサンプリング
し、クランプ回路６に入力する。サンプルホールド回路
５によって低域ノイズを除去された画像信号はクランプ
回路６によって直流再生された後ガンマ回路７によって
ガンマ補正を施され、ＡＧＣ回路８に入力される。ＡＧ
Ｃ回路８は、先に述べたような機構を有しており、ガン
マ回路７によってガンマ補正の施された画像信号を所定
の一定レベルとなるように増幅し出力する。実際にはＡ
ＧＣ回路８には、後で説明する低域フィルタ９の出力が
フィードバックされており、ＡＧＣ回路８はこの信号の
レベルを検波することによって入射光量を検出し利得制
御を行なっている。なお、ＡＧＣ回路８の最大利得値は
この一体型ビデオカメラの外部に備えられたＡＧＣスイ
ッチ２１の切換えによって２値に切換えられる。このよ
うに、レベル制御された画像信号は色分離、ホワイトバ
ランス、同時化、およびマトリックス回路から構成され
る色信号処理回路１４と低域フィルタ（以下、ＬＰＦと
略す。）９に入力される。ＬＰＦ９は、ＡＧＣ回路８か
らの画像信号からそれに含まれる輝度信号Ｙ、を抽出す
る。ＹＨアンプ１０ｂは、ＬＰＦ９からの輝度信号Ｙ、
を所定の増幅率で増幅しクランプ回路１８に出力する。

したがって、増幅後の輝度信号Ｙ、はクランプ回路１８
によって直流再生されてエンコーダ回路１７に入力され
る。

一方、色信号処理回路１４に入力された画像信号は、色
分離回路によって原色信号を分離される。

原色信号はホワイトバランス回路、同時化回路。

およびマトリックス回路による一連の処理を受けて色差
信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙとなる。これらの色差信号Ｒ−
ＹおよびＢ−Ｙは各々、Ｒ−Ｙアンプ１５ｂおよびＢ−
Ｙアンプ１６ｂによって所定の増幅率で増幅された後エ
ンコーダ回路１７に入力される。エンコーダ回路１７は
、増幅後の色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙと輝度信号ＹＨ
とを合成処理し磁気テープに記録されるべき最終的なビ
デオ信号をカメラ出力として出力する。

次に、絞り１の制御機構および入射光量不足表示機構に
について説明する。

サンプルホールド回路５によって低域ノイズを除去され
た画像信号はクランプ回路６へ入力されるとともに、ア
イリス回路１１および入射光量検出器１２にも入力され
る。アイリス回路１１は、サンプルホールド回路らから
の画像信号のレベルを検波することによって入射光量を
検知し、入射光量に応じて絞り１の開口径を変化させる
。つまり、入射光量が多ければ絞り１を絞り開口径を小
さくし、入射光量が少なければ絞り１を開いて開口径を
大きくする。これによって、入射光量は常にほぼ一定に
制御される。

一方、入射光量検出器１２は、サンプルホールド回路５
から入力された画像信号のレベルを検波し、そのレベル
が所定の基準レベルよりも低い場合にのみ表示出力部１
３に検出信号を出力する。

この基準レベルは、ＡＧＣ回路８の利得が最大値となる
入射光量範囲以下（低照度下）で得られる画像信号のレ
ベルに設定される。表示出力部１３は、ＮＰＮ型トラン
ジスタ１３０と抵抗１３１および１３２とを含む。通常
の照度下、すなわち、光量検出器１２に入力される画像
信号のレベルが所定のレベルよりも高い場合には光量検
出器１２から検出信号が出力されず、表示部１３内のト
ランジスタ１３０はＯＦＦ状態である。しかし、低照度
下、すなわち、光量検出器１２に入力される画像信号の
レベルが所定のレベルよりも低い場合に光量検出器１２
は検出信号を出力し、表示出力部１３内のトランジスタ
１３０をＯＮさせる。これによって、表示出力部１３の
出力端（トランジスタ１３０と抵抗１３２との接続点）
から、入射光量不足表示出力が出力される。この入射光
量不足表示出力が入射光量不足を警告するための表示ラ
ンプを点灯させたり、ファインダから見える画面上に入
射光量不足を示す文字や記号等を表示させたりする。

なお、同期信号発生器（以下、ＳＳＧと略す。）２０は
、サンプルホールド回路５と、クランプ回路６および１
８と、ＣＣＤ駆動回路４と、エンコーダ回路１７とに同
期信号等のパルス信号を出力してこれらの動作タイミン
グを制御する。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来の一体型ビデオカメラ等の撮像装置
においては、ユーザが入射光量不足を警告する表示ラン
プ等を目視することにより入射光量不足を確認し、ＡＧ
ＣスイッチをＯＮすることによってＡＧＣ回路の最大利
得値が上げられ、低照度下における撮像感度が向上され
た。しかし、このような手動切換はユーザにとって煩わ
しい操作であった。

本発明の目的は、上記のような操作の煩わしさという問
題点を解決し、自動的に低照度下における撮像感度を上
げることのできる撮像感度補正装置を提供することであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記のような目的を達成するために、本発明にかかる撮
像感度補正装置は、被写体の光学像を画像信号に変換す
る手段と、変換手段からの画像信号を処理する画像信号
処理手段と、被写体からの、予め定める一定レベル以下
の入射光量を検出する手段と、検出手段の検出出力に応
答して画像信号処理手段の感度を向上させる手段とを備
えた。

［作用］ 以上のように、本発明にがかる撮像感度補正装置は、一
定レベル以下の入射光量を検出する手段からの検出出力
に応答して画像信号処理手段の感度を向上させる手段と
を備えたため、従来のように外部のスイッチを手動切換
することなく、自動的に低照度下における撮像感度を向
上させることができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す、一体型ビデオカメラ
のカメラ部の概略ブロック図である。図を参照して、こ
のカメラ部は、第５図に示された従来の一体型ビデオカ
メラのカメラ部と同様の機能部に加えて、エンコーダ回
路１７とクランプ回路１８との間に設けられるガンマ回
路１９を含む。

アイリス回路１１によってその間口径を制御される絞り
１を通過した被写体からの反射光は従来と同様の工程を
経て輝度信号Ｙ１４　と色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙと
に変換される。低照度下では従来と同様に入射光量検出
器１２からの検出信号により表示出力部からの入射光量
不足表示出力が、入射光量不足表示ランプやファインダ
から見える画面上への警告表示等の表示手段を機能させ
る。

しかし、従来とは異なり、入射光量検出器１２からの検
出信号は表示出力部１３だけでなく、Ｙ）ｌアンプ１０
ａ、Ｒ−Ｙアンプ１５ａ、Ｂ−Ｙアンプ１６ａ、および
ガンマ回路１９に“利得制御信号“とじて与えられる。

さらに、ＹＨアンプ１０ａ、Ｒ−Ｙアンプ１５ａ、およ
びＢ−Ｙアンプ１６ａの各々の内部回路は従来と異なり
、この利得制御信号に応答して利得が上昇し、かつ、入
力信号の高域成分を減衰させるように周知の技術によっ
て構成される。ガンマ回路１９は、利得制御信号に応答
してクランプ回路１８を介して入力される輝度信号Ｙ、
にガンマ補正を行なうように構成される。一方、利得制
御信号、すなわち、入射光量検出器１２からの検出信号
は低照度下において発生する。したがって、低照度下に
おいてＹｌｌアンプ１０ａ、Ｒ−Ｙアンプ１５ａ、およ
びＲ−Ｙアンプ１６ａの各々に入力される輝度信号Ｙ）
１１色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙは、自動的に通常照度
における各アンプ１０ａ、１５ａおよび１６ａの増幅率
よりも高い増幅率で増幅される。つまり、低照度下にお
ける撮像感度が自動的に向上され、従来のように撮像感
度を上げるために外部スイッチを設け、これを手動操作
する必要はない。

第２図は、上記のような構成のカメラ部の感度補正特性
を示す図である。図において、横軸は入射光量、縦軸は
カメラ出力レベルである。図を参照して、ＡＧＣ回路８
の利得が最大になるまでの通常の入射光量範囲において
、画像信号はＡＧＣ回路８によって一定レベルに増幅さ
れるため、カメラ出力レベルも一定値である。しかし、
ＡＧＣ回路８の利得が最大となる入射光量不足範囲（低
照度下）において画像信号は、ＡＧＣ回路８の一定の最
大利得値で増幅されるため、カメラ出力レベルも入射光
量の低下に応じて低下する。ただし、本実施例の一体型
ビデオカメラのカメラ部は、利得制御信号が出力される
、すなわち、表示出力部１３から入射光量不足表示出力
が出力される入射光量不足表示範囲においてＹ、アンプ
１０ａ、　Ｒ−Ｙアンプ１５ａ、およびＢ−Ｙアンプ１
６ａの利得が上昇する。したがって、入射光量不足範囲
におけるカメラ出力レベルは、各アンプ１０ａ。

１５ａ、および１６ａに対し利得補正が行なわれない場
合（図中の破線部）よりも上昇する。したがって、本実
施例の一体型ビデオカメラにおいては、図中実線で示さ
れるような感度補正特性が得られる。なお、入射光量不
足表示範囲の入射光量の最大値（図中、ＬＯ）は、入射
光量検出器１２における比較判別の基準レベルの設定値
に応じて入射光量不足範囲内の任意の値に設定される。

さらに本実施例においては、利得制御信号が出力される
とＹ、アンプ１０ａ、Ｒ−Ｙアンプ１５ａ、およびＢ−
Ｙアンプ１６ａは、それぞれへの人力信号（輝度信号Ｙ
Ｈ１色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙ）の高域成分を減衰さ
せる、すなわち、高域成分を除去する。第３図は、本実
施例における輝度信号Ｙイの周波数特性を示す図である
。図において、横軸は輝度信号Ｙ、の周波数、縦軸はＹ
□アンプ１０ａから出力される輝度信号Ｙ、のレベルで
ある。図中、実線で示されるように、Ｙ。

アンプ１０ａから出力される輝度信号レベルは高周波数
帯域より低下する。一般に、ビデオ信号作成時には人力
信号にプリエンファシスがかけられ高周波数帯域はどレ
ベルが高くなるように高域補償される。この結果、Ｙ、
アンプ１０ａから出力される輝度信号Ｙ８のレベルは高
周波数帯域において一旦持上げられた後、周波数の増加
に伴ない低下する（図中、破線の部分参照）。そのため
、ＹＨアンプ１０ａの利得増加に伴ない増幅後の輝度信
号Ｙ□に含まれる高域ノイズが増加すると、高域ノイズ
のレベルが高くなりＹＨアンプ１０ａから出力される輝
度信号Ｙ８のＳ／Ｎ比が低下する。したがって、Ｙ、ア
ンプ１’Ｏａにおける高域成分の除去は、高利得で増幅
された輝度信号ＹＨに多く含まれる高域ノイズを除去す
ることを意味する。なお、上記のような、周波数特性の
補正効果は色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙについても同様
である。したがって、ＹＨアンプ１０ａ、Ｒ−Ｙアンプ
１５ａ、およびＢ−Ｙアンプ１６ａの利得上昇に伴なう
、増幅後の信号に含まれる高域ノイズの増加という問題
が回避される。つまり、入射光量が入射光量不足表示範
囲内に゛あるとき、これらのアンプに入力された輝度信
号ＹＨ２色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙは、高域ノイズを
増加させることなく通常よりも高い利得で増幅される。

さて、ガンマ回路７は、ＹＨアンプ１０ａの利得が通常
の入射光量範囲における設定値である場合に入射光量と
輝度信号との間、つまり、このカメラ部全体の入出力特
性に比例（直線）関係が成立するように入射信号にガン
マ補正を行なう。したがって、利得制御信号の発生に伴
ないＹ、アンプ１０ａの利得が上昇するとＹ、アンプ１
０ａから出力される輝度信号Ｙ、は入射光量と比例関係
を保持しなくなる。しかし、この場合にはガンマ回路１
９が利得制御信号の入力によって動作する。

これによって、Ｙ、アンプ１０ａからの輝度信号Ｙ１４
はクランプ回路１８によって直流再生された後、ガンマ
回路１９によって再度ガンマ補正を施される。この結果
、エンコーダ回路１７には入射光量にかかわらず常に入
射光量と比例関係の保持された輝度信号Ｙ８が入力され
る。これは、低照度下においてもこのカメラ部全体とし
ての入出力特性に直線性が保持され階調特性の良好な再
生画像が得られることを意味する。

ガンマ回路１９からの輝度信号Ｙ、、Ｒ−Ｙアンプ１５
ａからの色差信号Ｒ−Ｙ、およびＢ−Ｙアンプ１６ａか
らの色差信号Ｂ−Ｙはエンコーダ回路１７によって従来
通り合成され最終的なビデオ信号（カメラ出力）となる
。

第４図は、本実施例における輝度信号系（Ｙ　Ｈアンプ
１０ａ、クランプ回路１８．およびガンマ回路１９）の
回路の具体例を示す回路図である。

図を参照して、この輝度信号系は、利得制御信号を整流
するための整流部４１と、整流部４１の圧力に応答して
次段の回路部の状態を切換える切換部４２と、前記切換
部４２からの出力に応じた利得でＬＰＦ９からの輝度信
号ＹＨを増幅する増幅部４３と、５ＳＧ２０からの同期
信号に同期して増幅部４３の出力信号を直流再生するク
ランプ部４４と、切換部４２の出力に応答してクランプ
部４４からの出力信号にガンマ補正を施すガンマ補正部
４５とを含む。

整流部４１は、抵抗Ｒ１とケミカルコンデンサＣ１とか
ら構成される積分回路である。利得制御信号が入力され
ると、整流部４１の出力電圧が上昇する。

切換部４２は、電圧子ＶＣＣを供給する高圧源と電圧−
ＶＣＣを供給する低圧源との間に設けられる抵抗Ｒ２〜
Ｒ９と、ＮＰＮ型トランジスタＱ１１およびＱ１２とを
含む。整流部４１の出力電圧の上昇は、抵抗Ｒ２を介し
てトランジスタＱ１１のベースに、抵抗Ｒ３を介してト
ランジスタＱ１２のベースに伝達される。これによって
、抵抗Ｒ７およびＲ８の接続点の電圧が上昇し、抵抗Ｒ
５およびＲ９の接続点の電圧が下降する。

増幅部４３は、高圧源と低圧源との間に設けられる、抵
抗ＲＩＯ〜抵抗Ｒ２０と、コンデンサ０２〜Ｃ３（Ｃ５
はケミカルコンデンサ）と、ＮＰＮ型トランジスタＱｌ
、Ｑ２．およびＱ７と、ＦＥＴＣｆｆ１界効果トランジ
スタ）Ｑ３およびＱ４とを含む。コンデンサＣ２および
抵抗Ｒ１２は、トランジスタＱ１を介して入力される輝
度信号Ｙ８にプリエンファシスをかけるための高域補償
回路である。切換部４２の出力電圧変化の１つである、
抵抗Ｒ７およびＲ８の接続点の電圧上昇は抵抗Ｒ１５を
介してＦＥＴＱ３のゲートに伝達され、切換部４２のも
う１つの出力電圧変化である、抵抗Ｒ５およびＲ９の接
続点の電圧下降は抵抗Ｒ１５を介してＦＥＴＱ４のゲー
トとに伝達される。これによって、ＦＥＴＱ３およびＱ
４が各々、ＯＮおよびＯＦＦする。ＦＥＴＱ３がＯＮす
ることによって、トランジスタＱ１のエミッタとトラン
ジスタＱ２のエミッタとの間に抵抗Ｒ１２と、抵抗Ｒ１
３とＦＥＴＱ３のＯＮ抵抗との並列回路が接続される。

この結果、ＬＰＦ９からトランジスタＱ１のベースに入
力される輝度信号Ｙ、は前記並列回路の抵抗値によって
決定される利得で増幅されトランジスタＱ２に伝達され
る。一方、利得制御信号が発生されない場合、トランジ
スタＱ３はＯＦＦであるから、トランジスタＱ１のエミ
ッタとトランジスタＱ２のエミッタとの間には抵抗Ｒ１
２と、コンデンサＣ２および抵抗Ｒ１４によって構成さ
れる高域補償回路とが接続される。つまり、利得制御信
号の発生に伴ない、トランジスタＱ１を介して人力され
る輝度信号Ｙ８に対する利得が上昇する。さらに、ＦＥ
ＴＱ４がＯＦＦすることによって、トランジスタＱ１に
入力された輝度信号Ｙイは、抵抗Ｒ１４およびコンデン
サＣ２によって構成される高域補償回路を通過できな（
なる。この結果、トランジスタＱ１を介して入力された
輝度信号ＹＨには高域補償が行なわれな（なり、トラン
ジスタＱ２に伝達された輝度信号Ｙ８の高周波数帯域成
分は減衰する。このように、輝度信号ＹＩＩは利得制御
信号の発生に伴ない高利得増幅および帯域制限されトラ
ンジスタＱ５を介してクランプ部４４に入力される。

クランプ部４４は、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２６と、コンデンサ
Ｃ６およびＣ７（Ｃ７はケミカルコンデンサ）と、ＰＮ
’Ｐ型トランジスタＱ６と、ＮＰＮ型トランジスタＱ７
とを含む。５ＳＧ２０からの同期信号は抵抗Ｒ２４を介
してトランジスタＱ７のベースに与えられ、トランジス
タＱ７およびコンデンサＣ７によって構成されるクラン
プ回路を動作させる。増幅部４３から出力される輝度信
号ＹＨはこのクランプ回路によって直流再生されてトラ
ンジスタＱ６および抵抗Ｒ２６の接続点から取出され、
ガンマ補正部４５に入力される。

ガンマ補正部４５は、高圧源と低圧源との間に設けられ
る、抵抗Ｒ２７〜Ｒ３３と、コンデンサＣ８と、ＮＰＮ
型トランジスタＱ８と、ＰＮＰ型トランジスタＱ９と、
ＦＥＴＱＩＯとを含む。切換部４２の出力の１つである
、抵抗Ｒ７およびＲ８の接続点の電圧上昇は抵抗Ｒ３２
を介してＦＥＴＱＩＯのゲートに伝達され、Ｆ　ＥＴＱ
　１０がＯＮする。これによって、クランプ部４４から
入力された輝度信号ＹＨにトランジスタＱ９のダイオー
ド特性によってガンマ補正が施される。ガンマ補正が施
された輝度信号Ｙ、はトランジスタＱ８を介して最終的
な輝度信号Ｙ、として出力される。

なお、Ｒ−Ｙアンプ１５ａおよびＢ−Ｙアンプ１６ａも
上記のような輝度信号系における整流部４１、切換部４
２．および増幅部４３と同様の回路部によ７て構成され
ればよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明にがかる撮像感度補正装置によれば
、ビデオカメラの外部に撮像感度補正用のＡＧＣスイッ
チ等の手動切換手段を設けることなく、低照度下におい
ても明るい再生画像を得ることのできるビデオ信号を自
動的に作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す、一体型ビデオカメラ
のカメラ部の概略ブロック図、第２図は本発明にかかる
撮像感度補正装置による入射光量とカメラ出力レベルと
の関係を示す図、第３図は実施例における輝度信号の周
波数特性を示す図、第４図は実施例における輝度信号系
の具体的な回路例を示す図、第５図は従来の一体型ビデ
オカメラのカメラ部の概略ブロック図である。 図において、１は絞り、２はレンズ、３はＣＣＤ、４は
ＣＣＤ駆動回路、５はサンプルホールド回路、６および
１８はクランプ回路、７および１９はガンマ回路、８は
ＡＧＣ回路、９はＬＰＦ。 １０ａおよび１０ｂはＹ。アンプ、１１はアイリス回路
、１２は入射光量検出器、１３は表示出力部、１４は色
信号処理回路、１５ａおよび１５ｂはそれぞれＲ−Ｙア
ンプ、１６ａおよび１６ｂはそれぞれＢ−Ｙアンプ、１
７はエンコーダ回路、２０はＳＳＧである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 （ばか２名） 萬２図 ８３図 （Ｈす

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体の光学像を画像信号に変換する手段と、前記変換
   手段からの画像信号を処理する画像信号処理手段と、 被写体からの、予め定める一定レベル以下の入射光量を
   検出する手段と、 前記検出手段の検出出力に応答して前記画像信号処理手
   段の感度を向上させる手段とを備えた、撮像感度補正装
   置。