JPH04321382A - 電子スチルカメラの階調改善回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアナログ輝度信号をデジ
タル輝度信号に変換して記録媒体に記録するデジタル電
子スチルカメラに係わり、特に被写体が暗い場合のアナ
ログデジタル変換時の量子化ノイズを抑える階調改善回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の銀塩写真方式のカメラに代わるも
のとして、画像を静止画像として半導体メモリや磁気記
録媒体等に記録し又は再生するデジタル電子スチルカメ
ラが登場している。このデジタル電子スチルカメラでは
、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ
）等の受光センサにより画像を撮影し、これにより得ら
れたアナログ輝度信号をアナログデジタル変換器（以下
、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ。）でデジタル輝度信号に変換す
るようになっている。変換されたデジタル輝度信号は半
導体メモリ等に記録される。一方、再生時は記録された
デジタル信号をデジタルアナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ
変換器と呼ぶ。）によりアナログ信号に変換してＣＲＴ
ディスプレイ等に表示するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、撮影時にＡ
／Ｄ変換器で変換されて出力されるデジタル信号の値は
、Ａ／Ｄ変換器に与えられる下限基準電圧と上限基準電
圧によって定まるが、従来はこれらの基準電圧は固定と
なっていた。従って、例えば暗い室内の壁のようにコン
トラストがなく暗い被写体を撮影した場合には、ＣＣＤ
の露出制御にもかかわらず輝度信号のレベルは上限基準
電圧に比べてかなり低くなるため、そのままＡ／Ｄ変換
すると、全体としてデジタル値は小さなものとなってし
まう。

【０００４】このように、従来のデジタル電子スチルカ
メラでは、Ａ／Ｄ変換器に与えられる下限基準電圧と上
限基準電圧は固定となっていたので、次のような問題が
あった。

【０００５】例えば、Ａ／Ｄ変換器が８ビットの場合に
は、とりうるデジタル値は２５６ステップであるが、被
写体が全体的に暗い場合には、これらのステップのごく
一部である数十〜百数十ステップしか使用されないこと
となる。従って、本来の隣り合う画素同士の階調が微妙
に異なっていても、デジタル値としては同一の値になっ
てしまい、いわゆる量子化ノイズが発生する。この量子
化ノイズは、実際の被写体になかった等高線状の縞模様
パターン、即ち擬似輪郭として再生画像に現れることと
なる。

【０００６】このように、従来のデジタル電子スチルカ
メラでは、コントラストが少なくて暗い被写体を撮影し
た場合に量子化ノイズによる画質劣化が発生し易いとい
う問題があった。

【０００７】従って、上記問題点を解決しなければなら
ないという課題がある。この発明は、かかる課題を解決
するためになされたもので、デジタル電子スチルカメラ
において、被写体の明るさやコントラストに拘らず量子
化ノイズの影響を抑え、良好な画質を得ることができる
階調改善回路を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る階調改善
回路は、受光量に応じたアナログ輝度信号を出力する撮
像部と、撮像部から入力されるアナログ輝度信号を所定
の基準電圧に基づいてデジタル輝度信号に変換するアナ
ログデジタル変換手段と、このアナログデジタル変換器
から出力されたデジタル輝度信号の最大値を検出する最
大値検出手段と、この最大値検出回路で検出された最大
値に応じて、前記基準電圧を変更する基準電圧変更手段
とを具備することを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明に係るデジタル電子スチルカメラでは
、アナログデジタル変換器から出力されたデジタル輝度
信号の最大値に応じて、アナログデジタル変換器に与え
る上限基準電圧を変更することにより、被写体の明るさ
のレベルにかかわらず、常に適正な値のデジタル輝度信
号を得ることとし、量子化ノイズを低減する。

【００１０】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施例における階調改善
回路を応用したデジタル電子スチルカメラの要部を表し
たものである。この回路にはビデオ信号増幅器１１が備
えられ、図示しないＣＣＤから入力端子１２を介して入
力されるビデオ信号１３を所定の振幅に増幅するように
なっている。このビデオ信号増幅器１１の出力側はクラ
ンプ回路１４を介してＡ／Ｄ変換器１５に接続されてい
る。クランプ回路１４では、ビデオ信号増幅器１１から
の輝度信号の黒レベルが規定値にクランプされるように
なっている。Ａ／Ｄ変換器１５は、クロック信号１６に
同期してクランプ回路１４からの輝度信号をＡ／Ｄ変換
し、８ビットのデジタル輝度信号１７としてメモリ制御
回路１８に出力するようになっている。

【００１２】メモリ制御回路１８は、８ビットのデータ
バス２１を介してビデオメモリ２２に接続されると共に
、８ビットのデータバス２３を介してメモリカード２４
に接続されている。ビデオメモリ２２は２ポートのビデ
オＲＡＭから構成され、書込みと読出しが並行して行わ
れるようになっている。メモリカード２４は所定のフレ
ーム数の画像を記録することができる不揮発性メモリか
らなる。

【００１３】また、メモリ制御回路１８は８ビットのデ
ータバス２５によりＤ／Ａ変換器２６に接続されると共
に、８ビットのデータバス２７により最大値検出回路２
８に接続されている。このうち、Ｄ／Ａ変換器２６は、
メモリ制御回路１８から出力される８ビット幅のデジタ
ル輝度信号をアナログに変換し、可変増幅器４７及び高
域カット用のローパスフィルタ（ＬＰＦ）４８を経て出
力端子４９から出力するようになっている。可変増幅器
４７は中央処理装置（以下、ＣＰＵと呼ぶ。）３１から
の利得制御信号３２により、増幅利得が変化するように
なっている。

【００１４】一方、最大値検出回路２８は８ビットのデ
ータバス３４を介してＣＰＵ３１に接続されている。Ｃ
ＰＵ３１は制御線３５を通じてメモリ制御回路１８の制
御を行うと共に、ラッチ回路３６に８ビット幅の上限基
準電圧設定用デジタル値３７を供給するようになってい
る。この上限基準電圧設定用デジタル値３７は、初期状
態においては、ＣＣＤのダイナミックレンジに対応した
上限基準電圧に相当する値に設定されている。ＣＰＵ３
１からラッチ回路３６へはラッチタイミングの基準とな
るクロック信号３８も供給される。

【００１５】ラッチ回路３６で一旦ラッチされた上限基
準電圧設定用デジタル値３７はＤ／Ａ変換器３９により
アナログの上限基準電圧４１に変換され、Ａ／Ｄ変換器
１５に供給されるようになっている。Ａ／Ｄ変換器１５
には、図示しない下限基準電圧設定回路からアナログの
下限基準電圧４２が入力されている。

【００１６】以上のような構成のデジタル電子スチルカ
メラの動作を説明する。

【００１７】図示しないＣＣＤから入力端子１２を経て
入力されたビデオ信号１３はビデオ信号増幅器１１で所
定の振幅に増幅され、クランプ回路１４に入力される。 クランプ回路１４では、ビデオ信号増幅器１１で増幅さ
れたアナログ輝度信号１９の黒レベルを規定値にクラン
プし、Ａ／Ｄ変換器１５に入力する。Ａ／Ｄ変換器１５
は、クロック信号１６に同期してクランプ回路１４から
の輝度信号をＡ／Ｄ変換し、８ビットのデジタル輝度信
号１７としてメモリ制御回路１８に出力する。図２はＡ
／Ｄ変換器１５を詳細に表わしたものである。このＡ／
Ｄ変換器１５には２５６個の比較器４４−１〜４４−２
５６が備えられ、それぞれ一方の入力端子にはアナログ
輝度信号１９がパラレルに入力されている。また、他方
の入力端子には、それぞれ所定の上限基準電圧４１と下
限基準電圧４２の間を分圧抵抗４５−１〜４５−２５５
により２５６等分した分圧電圧が与えられるようになっ
ている。例えば、上限基準電圧４１及び下限基準電圧４
２の値をそれぞれＶＴ　、ＶＢ　とすると、分圧の１単
位の値ΔＶ１　は次の（１）式のようになる。

【００１８】 ΔＶ１　＝（ＶＴ　−ＶＢ　）／２５６……（１）図３
は、上限基準電圧値ＶＴ　、下限基準電圧値ＶＢ　、及
びアナログ輝度信号１９の関係を表わしたものである。 この図においては、アナログ輝度信号１９のレンジが上
限基準電圧値ＶＴ　と下限基準電圧値ＶＢ　の間のほぼ
全域にわたっており、比較的照度が高くコントラストの
よい被写体を撮影した場合を示している。この場合には
、Ａ／Ｄ変換器１５から出力されるデジタル輝度信号１
７の値は０〜ＦＦ（１６進）の範囲に分布することとな
る。 なお、この図で信号５１は水平同期信号を示す。また、
下限基準電圧ＶＢ　はクランプ回路１４でクランプされ
た黒レベルの電圧となっている。

【００１９】各比較器４４−１〜４４−２５６は、入力
信号としてのアナログ輝度信号１９と分圧値との比較の
結果に応じて“０”または“１”レベルの信号を出力す
る。従って、２５６本の信号が出力されることとなるが
、デコーダ４６はこれをクロック信号１６に同期して８
ビットにデコードし、デジタル輝度信号１７として出力
する。

【００２０】さて、Ａ／Ｄ変換器１５から出力されたデ
ジタル輝度信号１７は、メモリ制御回路１８の制御によ
りビデオメモリ２２に順次記録されるが、最大値検出回
路２８は１フレーム分のデジタル輝度信号１７を監視す
ることによりこの期間内での最大値を検出し、これをＣ
ＰＵ３１に送出する。ＣＰＵ３１は、この最大値が所定
の値以下であったときはコントラスト不足と判断し、上
限基準電圧設定用デジタル値３７を予め設定された小さ
い値に変更してラッチ回路３６に出力する。ラッチ回路
３６はこの上限基準電圧設定用デジタル値３７をクロッ
ク信号３８のタイミングでラッチしてＤ／Ａ変換器３９
に出力する。Ｄ／Ａ変換器３９はこれをＤ／Ａ変換し、
低輝度被写体用の上限基準電圧ＶＴ　′をＡ／Ｄ変換器
１５に出力する。ただし、ＶＴ　′＜ＶＴ　とする。

【００２１】図４は、本来の上限基準電圧ＶＴ　、低輝
度被写体用の上限基準電圧値ＶＴ　′、下限基準電圧値
ＶＢ　、及びアナログ輝度信号１９の関係を表わしたも
のである。この図では、アナログ輝度信号１９のレンジ
が本来の上限基準電圧値ＶＴ　と下限基準電圧値ＶＢ　
の半分以下となっており、コントラストが悪く暗い被写
体を撮影した場合を示している。この場合、ＶＴ　を上
限基準電圧としてＡ／Ｄ変換を行うと、出力されるデジ
タル輝度信号１７の値はいずれも小さな値となってしま
い、前述したように量子化数の制限から等高線状の縞模
様が発生し易くなる。

【００２２】そこで、この場合にはＶＴ　′を上限基準
電圧としてＡ／Ｄ変換を行う。これにより、図４におけ
る分圧の１単位の値ΔＶ２　は、次の（２）式に示すよ
うに小さくなるため、出力されるデジタル輝度信号１７
の値は全体的に大きなものとなる。即ち、Ａ／Ｄ変換器
１５の変換利得が大となる。

【００２３】 ΔＶ２　＝（ＶＴ　′−ＶＢ　）／２５６……（２）一
方、最大値検出回路２８からＣＰＵ３１に入力された最
大値が所定の値以上のときは、上限基準電圧設定用デジ
タル値３７を変更せずに上限基準電圧ＶＴ　をそのまま
採用する。

【００２４】ここで、低輝度被写体撮影時には、上限基
準電圧をＶＴ　′に再設定してＡ／Ｄ変換を行うが、再
設定した時点では変換の対象となったアナログ輝度信号
１９はどこにも保持されていないので、再変換は不可能
である。そこで、１回のシャッタの押下に対し、連続し
て同じ絵を２回取り込み、２枚目の絵に対して再変換を
行う。すなわち、１枚目の絵をＡ／Ｄ変換して得られた
デジタル値はビデオメモリ２２に書き込むが、そのデジ
タル輝度信号の最大値が所定値以上のときは、そのビデ
オメモリ２２の内容をそのままメモリカード２４に転送
して書き込み、所定値以下のときは上限基準電圧値を変
更して再変換したデジタル値を直接メモリカード２４に
書き込む。

【００２５】なお、メモリカード２４への画像データ書
込みに際して、ＣＰＵ３１は、画像再生時に可変増幅器
４７に与えるべき増幅補正係数Ｋをメモリカード２４に
書き込む処理を行う。この値は例えば次の（３）式で与
えられる。

【００２６】Ｋ＝ＶＴ　′／ＶＴ　……（３）図５はメ
モリカード２４の内容を表わしたものである。 この図に示すように、１フレーム分のデータは画像デー
タ領域５３と属性領域５４から構成される。この属性領
域５４には、画像データ領域５３の画像データに関する
様々な属性データが格納され、再生時に参照されるよう
になっている。上記した増幅補正係数Ｋもこれらの属性
データの１つとして属性領域５４に格納される。

【００２７】以上のようにして、被写体の輝度に応じて
Ａ／Ｄ変換器１５の上限基準電圧を適宜変更することに
より、Ａ／Ｄ変換の利得を十分確保しつつメモリカード
２４への記録が行われることとなる。

【００２８】次に、メモリカード２４に記録された画像
を再生するときの動作を説明する。画像再生の指示があ
ると、ＣＰＵ３１はメモリ制御回路１８を制御してメモ
リカード２４から該当する画像フレームの画素を順次読
み出してＤ／Ａ変換器２６に出力する。このとき、対応
する属性領域５４（図５）から増幅補正係数Ｋを読み取
り、これに本来の増幅率Ａを乗じた値ＫＡを利得制御信
号３２として可変増幅器４７に与える。

【００２９】可変増幅器４７は、Ｄ／Ａ変換器２６によ
り８ビットのデジタル輝度信号から変換されたアナログ
信号に対してＫＡ倍の増幅を施す。こうして増幅された
アナログ輝度信号はローパスフィルタ４８を経て出力端
子４９から出力され、図示しない再生画像表示部若しく
はプリント部に供給されることとなる。

【００３０】ここで増幅補正係数Ｋを用いて可変増幅器
４７の増幅率を変化させるのは次のような理由による。 即ち、Ａ／Ｄ変換器１５におけるＡ／Ｄ変換時に、上限
基準電圧としてＶＴ　′を使用した場合には、変換され
たデジタル値は本来の上限基準電圧であるＶＴ　を使用
した場合よりも全体として大きな値となっている。従っ
て、再生時にこのデジタル値をＤ／Ａ変換して得たアナ
ログ値を本来の増幅率Ａで増幅したのでは、原被写体よ
りも格段に明るい画像となってしまい、忠実な再生がで
きない。そこで、本来の増幅率Ａに増幅補正係数Ｋを乗
じて増幅率を下げることにより適正なアナログ輝度信号
を作り出している。もちろん、上限基準電圧としてＶＴ
　を使用した画像の場合、Ｋは１となるので、本来の増
幅率Ａを用いることとなる。

【００３１】なお、本実施例では、被写体の照度に応じ
、２種類の上限基準電圧の値を使い分けてＡ／Ｄ変換を
行うこととしたが、これに限られるものではなく、３種
類以上の上限基準電圧を設定し、被写体の照度をさらに
細かくランク分けして処理を行うことも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アナログデジタル変換器から出力されたデジタル輝度信
号の最大値に応じて、アナログデジタル変換器に与える
上限基準電圧を変更することとしたので、被写体の明る
さのレベルにかかわらず、常に適正な値のデジタル輝度
信号を得ることができる。従って、低照度の被写体の撮
影時であっても、量子化ノイズによる擬輪郭の発生を排
除することができ、品質のよい再生画像を得ることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における階調改善回路を応用
したデジタル電子スチルカメラの要部を示すブロック図
である。

【図２】図１におけるアナログ輝度信号をデジタル値に
変換するＡ／Ｄ変換器を詳細に示すブロック図である。

【図３】比較的照度が高くコントラストのよい被写体を
撮影した場合におけるアナログ輝度信号と、上限基準電
圧値及び下限基準電圧値との関係を示す説明図である。

【図４】照度が低くコントラストの悪い被写体を撮影し
た場合におけるアナログ輝度信号と、上限基準電圧値及
び下限基準電圧値との関係を示す説明図である。

【図５】図１におけるメモリカードの内容を示す説明図
である。

【符号の説明】 １５　　Ａ／Ｄ変換器 １８　　メモリ制御回路 ２２　　ビデオメモリ ２４　　メモリカード ２６　　Ｄ／Ａ変換器 ２８　　最大値検出回路 ３１　　ＣＰＵ ３９　　Ｄ／Ａ変換器 ４１　　上限基準電圧 ４２　　下限基準電圧 ４７　　可変増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタル電子スチルカメラにおいて、受光
   量に応じたアナログ輝度信号を出力する撮像部と、撮像
   部から入力されるアナログ輝度信号を所定の基準電圧に
   基づいてデジタル輝度信号に変換するアナログデジタル
   変換手段と、このアナログデジタル変換器から出力され
   たデジタル輝度信号の最大値を検出する最大値検出手段
   と、この最大値検出回路で検出された最大値に応じて、
   前記基準電圧を変更する基準電圧変更手段とを具備する
   ことを特徴とする電子スチルカメラの階調改善回路。