JPH0658677U - ビデオカメラのガンマ補正回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】補色フィルター方式の固体撮像素子から出力さ
れる信号を入力して色線逐次信号を出力する相関二重サ
ンプリング器を有する単板式ビデオカメラのガンマ補正
回路を提供する。 【構成】ガンマ補正器４００は、自動利得調整器３００
から入力される色線逐次信号を入力とし、第１ガンマ補
正部４１０によってガンマ補正した色線逐次信号から色
差信号検出部４２０により色差信号を検出する一方、色
線逐次信号から輝輝度信号検出部４３０により度信号を
検出してそれをガンマ補正する。さらに、ガンマ補正部
４００は、それらの信号を合成して次段の回路に入力す
る。 【効果】これにより、ガンマ補正回路を簡単にすること
ができる効果を有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、補色フィルタ方式の固体撮像素子を有する単板式ビデオカメラのガ ンマ補正回路に係り、特に相関二重サンプリング器と色信号分離回路との間に位 置するガンマ補正回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

受像管は映像信号に正確に比例しない色再現性を有する。映像信号を発生する ビデオカメラでは受像管のこのような特性を鑑み、受像管の非線形な色再現特性 に対応して映像信号を補正する。これをガンマ補正といい、その特性をガンマ特 性という。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の単板式ビデオカメラにおいては固体撮像素子から発生された色線逐次信 号を色分離回路を通じて原色信号に分離し、この分離された原色信号に対しガン マ補正を行っている。即ち、それぞれの原色色信号Ｒ／Ｇ／Ｂと輝度信号に対し 別のガンマ補正回路を必要とし、これにより全体回路が複雑になる問題点があっ た。

【０００４】 また、特にディジタル信号処理を利用したビデオカメラの場合において、ガン マ補正回路に使用される部品の分解能は他の回路に使用される部品の分解能より 高くなければならないという制約条件が付加される。

【０００５】 ここで、ガンマ特性は次の式に表現される。

【０００６】 出力＝（入力）γ … （１） ガンマ補正回路の出力は入力のガンマ乗で表現される指数関数である。即ち、 出力信号の分解能を８ビットとすれば、入力信号の分解能は１０ビット以上でな ければならない。従って、従来のビデオカメラにおいてガンマ補正回路に位置す る各種の回路を構成する部品は１０ビット以上の分解能を有するべきなので、そ れが製品の原価を上昇させる要因となるという問題点があった。

【０００７】 本考案は前述した問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は 、補色フィルタ方式による固体撮像素子を有するビデオカメラシステムにおいて 、回路の構成が簡略にできるガンマ補正回路を提供することである。

【０００８】 さらなる目的は、本考案によるガンマ補正回路を採用することにより、色分離 回路から高精度の分解能を有する部品の必要性を取り除き、製品の原価を低める ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成する本考案によるガンマ補正回路は次のような構成から成る 。すなわち、補色フィルタ方式の固体撮像素子と、該固体撮像素子から発生した 信号を入力して色線逐次信号を発生する相関二重サンプリング器とを有するビデ オカメラにおいて、前記色線逐次信号から輝度信号を検出する輝度信号検出部と 、該輝度信号検出部により検出された輝度信号に対してガンマ補正を行う第１ガ ンマ補正部と、前記色線逐次信号に対してガンマ補正を行う第２ガンマ補正部と 、該第２ガンマ補正部によりガンマ補正された色線逐次信号から色差信号を検出 する色差信号検出部と、前記第１ガンマ補正部によりガンマ補正された輝度信号 と、前記色差信号検出部により検出された色差信号とを合成する合成部とを具備 する。

【００１０】

【作用】

上記構成による本考案のガンマ補正回路は、相関二重サンプリング器から出力 される色線逐次信号を輝度信号及び色差信号に分離し、分離された信号それぞれ に対してガンマ補正を遂行した後、これを再び合成してガンマ補正された色線逐 次信号を出力する。

【００１１】

【実施例】

以下、添付した図面に基づき本考案の実施例を詳細に説明する。

【００１２】 図１に示した特性図は式（１）で表現されるガンマ特性を示したものであり、 一般的にガンマ値は0.45程度を使用する。

【００１３】 図２Ａは固体撮像素子から出力される色線逐次信号を示す。図２Ａにおいて色 線逐次信号はＳ１（Ｓ１１，Ｓ１２，…）とＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２，…）のイン ターリーブした信号列であり、Ｓ１とＳ２の成分はそれぞれ次の通りである。

【００１４】 Ｓ１＝（Ｍｇ＋Ｙｅ）あるいは（Ｙｅ＋Ｃｙ） … （２） Ｓ２＝（Ｇ ＋Ｃｙ）あるいは（Ｃｙ＋Ｍｇ） … （３） Ｓ１とＳ２とから輝度信号と色差信号とを求めるのは次の通りである。

【００１５】 Ｓ１＋Ｓ２＝（Ｍｇ＋Ｙｅ）＋（Ｇ ＋Ｃｙ） ＝（Ｙｅ＋Ｇ ）＋（Ｃｙ＋Ｍｇ） ＝２Ｒ＋２Ｂ＋３Ｇ … （４） Ｓ１−Ｓ２＝（Ｍｇ＋Ｙｅ）−（Ｇ ＋Ｃｙ）＝２Ｒ−Ｇあるいは ＝（Ｙｅ＋Ｇ ）−（Ｃｙ＋Ｍｇ）＝−（２Ｂ−Ｇ）… （５） ここで、式（４）は輝度信号で、式（５）は色差信号である。Ｍｇ，Ｙｅ，Ｇ ，Ｃｙ等は補色フィルタの各色フィルタに対応する信号成分である。

【００１６】 式（４）及び（５）に示した通り、Ｓ１とＳ２との和あるいは差により輝度信 号と色差信号とを分離できる。

【００１７】 図２Ｂは、図２Ａに示した色線逐次信号を図１に示したガンマ特性により直接 補正する場合、色線逐次信号の平均レベル即ち、輝度信号のレベルが変動するこ とを示す。式（１）により分かるように、ガンマ特性は非直線的な指数関数の形 なので、図１に示した通り入力信号の平均レベルに関する上下レベルの比率と出 力信号のそれとは異なる。即ち、色線逐次信号を直接ガンマ回路を通じて補正す る場合には、補正された色線逐次信号の平均レベルが変動し、これにより式（４ ）に示される輝度信号のレベルが変動する。

【００１８】 従って、本考案によるガンマ補正回路では色線逐次信号から輝度信号と色差信 号とを分離し、それぞれに対し別のガンマ補正を遂行する。

【００１９】 図３は本考案によるガンマ補正回路を適用したビデオカメラを示すブロック図 である。

【００２０】 図３に示した装置は、固体撮像素子（Charge Coupled Device:ＣＣＤ；図示せ ず）から出力されるＭｇ，Ｙｅ，Ｇ，Ｃｙ等の信号成分を入力して色線逐次信号 を発生する相関二重サンプリング器１００と、相関二重サンプリング器１００か ら出力された信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器２００と、Ａ ／Ｄ変換器２００から出力される信号の利得を自動的に調整するための自動利得 調整器３００と、自動利得調整器３００から出力される信号に対し本考案による ガンマ補正をするためのガンマ補正器４００と、ガンマ補正器４００から出力さ れる信号を１Ｈ（Horizontal, 水平走査ライン）期間の間遅延して出力するため の１Ｈ遅延器５００と、１Ｈ遅延器５００から出力される信号を更に１Ｈ遅延す るための１Ｈ遅延器６００と、ガンマ補正器４００から出力される信号と１Ｈ遅 延器５００，６００から出力されるそれぞれの信号とを入力信号として受け、輪 郭補正した輝度信号を出力するための輝度信号処理器７００と、前記ガンマ補正 器４００から出力される信号と１Ｈ遅延器５００，６００から出力されるそれぞ れの信号とを入力信号として受け、各水平走査ラインに対し前記信号を合成して 色信号を出力するための色信号処理器８００とを具備する。

【００２１】 図４は図３に示したガンマ補正器４００の一実施例を示すブロック図である。 図４に示した回路は自動利得調整器３００から出力される色線逐次信号を入力し 、図１に示したようなガンマ特性により補正して出力する第１ガンマ補正部４１ ０と、第１ガンマ補正部４１０から出力される信号から色差信号を検出する色差 信号検出部４２０と、前記自動利得調整器３００から出力される信号より輝度信 号を検出する輝度信号検出部４３０と、輝度信号検出部４３０から出力される輝 度信号を入力し、第１ガンマ補正部４１０のように図１に示したようなガンマ特 性により補正して出力する第２ガンマ補正部４４０と、色差信号検出部４２０か ら出力される信号と第２ガンマ補正部４４０から出力される信号とを混合し、ガ ンマ補正された色線逐次信号を出力する混合部４５０とを含む。

【００２２】 図５は、図４に示したガンマ補正器４００の回路を更に詳細に示すブロック図 である。図５において、色差信号検出部４２０は、第１ガンマ補正部４１０から 出力される色線逐次信号の中でレベルを比較する図２のＳ１とＳ２のタイミング を調節するための第１タイミング調節部４２１と、第１タイミング調節部４２１ から出力される信号の減算を行い、色差信号として出力する減算器４２２を具備 する。

【００２３】 第１タイミング調節部４２１は、第１ガンマ補正部４１０から出力される図２ のＳ１レベル信号に対して所定のクロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２によりサンプ リングしホールドする第１，第３サンプル＆ホールド器４２１１，４２１３と、 図２のＳ２レベル信号に対して所定のクロック信号ＣＬＫ２によりサンプリング しホールドする第２サンプル＆ホールド器４２１２を備える。

【００２４】 輝度信号検出部４３０は、自動利得調整器３００から出力される信号に対し、 第１タイミング調節部４２１と同様にタイミングを調節するための第２タイミン グ調節部４３１と、第２タイミング調節部４３１から出力される信号の平均値を 検出するための加算器４３２及び１／２乗算器４３３とを具備する。

【００２５】 第２タイミング調節部４３１は、第１タイミング調節部４２１の第１，第３サ ンプル＆ホールド器４２１１，４２１３と同様に、印加される色線逐次信号中の Ｓ１レベル信号を、所定のクロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２によりサンプリング してホールドする第４，第６サンプル＆ホールド器４３１１，４３１３と、Ｓ２ レベル信号を所定のクロック信号ＣＬＫ２によりサンプリングしてホールドする 第５サンプル＆ホールド器４３１２とを具備する。

【００２６】 図６のＡ〜Ｇは、図５の各部から出力される信号のタイミング図であり、図６ Ａは第１ガンマ補正部４１０から出力される信号のタイミング図であり、図６Ｂ は第１サンプル＆ホールド器４２１１から出力される信号のタイミング図であり 、図６Ｃは第３サンプル＆ホールド器４２１３から出力される信号のタイミング 図であり、図６Ｄは第２サンプル＆ホールド器４２１２から出力される信号のタ イミング図であり、図６Ｅは減算器４２２１から出力される信号のタイミング図 であり、図６Ｆは第１クロック信号の波形図であり、図６Ｇは第２クロック信号 の波形図である。

【００２７】 さて、図３乃至図６を参照にして本実施例の装置の作動を説明する。

【００２８】 自動利得調整器３００から出力される色線逐次信号は図４の第１ガンマ補正部 ４１０と輝度信号検出部４３０とに印加される。

【００２９】 第１ガンマ補正部４１０は、印加される色線逐次信号に対して図１に示したガ ンマ特性でガンマ補正し、ガンマ補正された信号を色差信号検出部４２０に出力 する。色差信号検出部４２０は、第１ガンマ補正部４１０から提供されるガンマ 補正された色線逐次信号から、図６Ｅに示したような色差信号を分離して出力す る。

【００３０】 第１タイミング調節部４２１の第１サンプル＆ホールド器４２１１と第２サン プル＆ホールド器４２１２には、図６Ａに示したようなガンマ補正された色線逐 次信号が印加される。第１サンプル＆ホールド器４２１１は、図６Ｆに示したク ロック信号ＣＬＫ１に同期して図６Ａに示した信号のＳ１部分をサンプリングし 、図６Ｂに示したようなサンプリングされたＳ１信号を出力する。第２サンプル ＆ホールド器４２１２は、図６Ｇに示したクロック信号ＣＬＫ２に同期して図６ Ａに示した信号のＳ２部分をサンプリングし、図６Ｄに示したサンプリングされ たＳ２信号を出力する。

【００３１】 第１サンプル＆ホールド器４２１１から出力された図６Ｂのような信号は、第 ３サンプル＆ホールド器４２１３に出力される。第３サンプル＆ホールド器４２ １３は、第２サンプル＆ホールド器４２１２に印加されるクロック信号ＣＬＫ２ に同期して第１サンプル＆ホールド器４２１１から出力された図６Ｂの信号をラ ッチし、図６Ｃに示した遅延されたＳ１信号を出力する。

【００３２】 第２サンプル＆ホールド器４２１２から出力された信号と第３サンプル＆ホー ルド器４２１３から出力された信号とは減算器４２２に出力される。減算器４２ ２は、第２サンプル＆ホールド器４２１２から出力された信号より、第３サンプ ル＆ホールド器４２１３から出力された信号を減算し、図６Ｅに示した色差信号 を出力する。この際、減算により発生するサインビットも共に出力され、出力さ れる信号のビット数は９ビットとなる。

【００３３】 一方、輝度信号検出部４３０は自動利得調整器３００から出力される信号が印 加されれば、Ｓ１とＳ２の算術平均で輝度信号を検出するように処理する。即ち 、輝度信号検出部４３０は、自動利得調整器３００から出力される図６Ａのよう な信号が印加されれば、第４〜第６サンプル＆ホールド器４３１１〜４３１３よ りなる第２タイミング調節器４３１を通じて、第１タイミング調節器４２１と同 様に信号のタイミングを調節し、図６Ｃ及び図６Ｄの遅延されたＳ１信号及びサ ンプリングされたＳ２信号を出力する。第５，第６サンプル＆ホールド器４３１ ２，４３１３から出力される信号は加算器４３２に印加される。

【００３４】 加算器４３２で加算された値は次の段の１／２乗算器４３３に出力される。こ の際、１／２乗算器４３３で加算された結果によるオーバフロー発生ビットも共 に出力する。１／２乗算器４３３はそれに入力される信号のレベルを半減させ出 力する。

【００３５】 １／２乗算器４３３から出力された信号は第２ガンマ補正部４４０に出力され る。第２ガンマ補正部４４０は第１ガンマ補正部４１０のように輝度信号に対す るガンマ補正をした後出力する。この際出力される信号のビット数は８ビットな ので、前記色差信号検出部４２０から出力されるビット数と一致させるために正 数であることを示す“０”（ローレベル）の１ビットをサインビットとして付加 して混合部４５０に出力する。

【００３６】 混合部４５０は減算器４２２から出力された信号と第２ガンマ補正部４４０か ら出力された信号とを混合し、サインビットを取り除いて純粋なガンマ補正され た信号として出力する。従って、混合部４５０から出力される信号は８ビットの 信号となる。

【００３７】

【効果】

前述した通り、本考案のガンマ補正回路は、ビデオカメラにおいて相関二重サ ンプリング器から出力される色線逐次信号に対してガンマ補正を行うことにより 、その回路構成を簡単にできるという効果を奏する。

【００３８】 又、本考案によるガンマ補正回路を採用することにより、色分離回路から高精 度の分解能を有する部品の必要性を取り除くことができ、製品の原価を低めるこ とができるという効果を奏する。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】 ガンマ特性を示した図面である。

【図２】 相関二重サンプリング器から出力される色線
逐次信号のガンマ補正する前の波形図およびガンマ補正
した後の波形図である。

【図３】 本考案によるガンマ補正回路を適用したビデ
オカメラを示すブロック図である。

【図４】 図３に示したガンマ補正器の望ましい実施例
を示すブロック図である。

【図５】 図４に示したガンマ補正器を詳細に示すブロ
ック図である。

【図６】 図５に示した装置の各部信号を示す波形図で
ある。

【符号の説明】

４１０ 第１ガンマ補正部、 ４２０ 色差信号検出部、 ４２１ 第１タイミング調節器、 ４３０ 輝度信号検出部、 ４３１ 第２タイミング調節器、 ４４０ 第２ガンマ補正部、 ４５０ 混合部である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 補色フィルタ方式の固体撮像素子と、該
   固体撮像素子から発生した信号を入力して色線逐次信号
   を発生する相関二重サンプリング器とを有するビデオカ
   メラにおいて、 前記色線逐次信号から輝度信号を検出する輝度信号検出
   部と、 該輝度信号検出部により検出された輝度信号に対してガ
   ンマ補正を行う第１ガンマ補正部と、 前記色線逐次信号に対してガンマ補正を行う第２ガンマ
   補正部と、 該第２ガンマ補正部によりガンマ補正された色線逐次信
   号から色差信号を検出する色差信号検出部と、 前記第１ガンマ補正部によりガンマ補正された輝度信号
   と、前記色差信号検出部により検出された色差信号とを
   合成する合成部と、 を具備することを特徴とするガンマ補正回路。