JPH07143515A - カラー撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３原色信号に対して、１個の積分回路を用い
てフレアー補正を行なうことができるように構成して、
回路規模を小さくする。 【構成】 撮像素子からの３原色信号を、切り換え回路
３１で１フィールドごとに切り換えて、積分回路３２に
供給する。積分回路３２の積分出力を１フィールドごと
にシステムコントロール回路３３に取り込み、３原色信
号の平均画像レベルを面順次に検出する。システムコン
トロール回路３３は、検出された３原色信号それぞれの
平均画像レベルから、３原色信号それぞれについてのフ
レアー補正のための直流分を算出する。このフレアー補
正のための直流分を、減算手段１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ
に供給し、３原色信号から引き去る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラー撮像装置に関
し、特に、そのフレアー補正回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮像装置においては、レンズから入射す
る光がレンズやプリズムなどの光学系あるいは撮像素子
の受光面での乱反射によって出力映像信号の黒レベルが
持ち上がる現象が生じる。これは、フレアーと呼ばれて
いる。そして、この黒レベルの持ち上がりを補正するた
め、撮像装置にはフレアー補正回路が設けられる。フレ
アー補正は、フレアーレベルが入射する光量に比例する
ことにかんがみ、撮像素子が出力する映像信号の平均画
像レベル（以下、ＡＰＬという）を検出して、そのＡＰ
Ｌレベルに比例した直流レベル（これがフレアー補正量
である）を映像信号から引き去ることにより、行なって
いる。

【０００３】図８及びその続きである図９は、フレアー
補正回路を有する従来のカラー撮像装置の一例のブロッ
クである。

【０００４】図８において、１は光学系で、撮像レンズ
や色分解プリズムなどからなる。この光学系１におい
て、レンズから入射する光は、プリズムなどによって、
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光に分解された後、そ
れぞれの原色用のＣＣＤ撮像素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに入
射し、赤、緑及び青の電気信号である３原色信号ＳＲ、
ＳＧ、ＳＢに変換される。

【０００５】各撮像素子２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからの３原色
信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢは、それぞれＣＤＳ（相関二重サ
ンプリング）回路３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、その後段のトラ
ップフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂにおいて、撮像素子２
Ｒ、２Ｇ、２Ｂの出力信号に重畳している特有なクロッ
ク成分の除去が行なわれる。トラップフィルタ４Ｒ、４
Ｇ、４Ｂからの３原色信号は、増幅器５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ
に供給されて感度調整が行なわれる。

【０００６】増幅器５Ｒ、５Ｇ及び５Ｂからの３原色信
号は、アナログ信号処理回路６Ｒ、６Ｇ、６Ｂに供給さ
れ、シェーディング補正や、ゲインアップ、クランプな
どのアナログ処理が行なわれる。このアナログ処理回路
６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂからの３原色信号は、ローパスフィ
ルタ７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂにおいて、高域周波数成分が除
去された後、Ａ／Ｄコンバータ８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂにそ
れぞれ供給され、デジタル信号に変換される。このＡ／
Ｄコンバータ８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂからのデジタル信号に
変換された３原色信号は、デジタル信号処理回路９Ｒ、
９Ｇ及び９Ｂに供給されるとともに、積分回路２１Ｒ、
２１Ｇ及び２１Ｂに供給される。

【０００７】デジタル信号処理回路９Ｒ、９Ｇ及び９Ｂ
では、それぞれリニアマトリクス処理、ディテール信号
付加などの処理が行なわれる。このデジタル信号処理回
路９Ｒ、９Ｇ及び９Ｂからの３原色信号のデジタル信号
は、フレアー補正回路１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂにおい
て、後述するようにして形成されたフレアー補正レベル
（直流レベル）が差し引かれる。つまり、フレアー補正
回路１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂは、直流分の減算回路で
構成される。

【０００８】このフレアー補正回路１０Ｒ、１０Ｇ及び
１０Ｂからの原色信号のデジタル信号は、デジタル処理
回路１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂに供給されて、ペデスタ
ル付加、ガンマ補正、ニー補正、ホワイトクリップなど
の処理が行なわれ、ＮＴＳＣエンコーダ１２に供給さ
れ、ＮＴＳＣ信号にエンコードされる。このエンコーダ
１２からのＮＴＳＣ信号は、Ｄ／Ａコンバータ１３でア
ナログ信号に変換され、ローパスフィルタ１４で不要な
高域周波数成分が除去されて、出力端子１５に導出さ
れ、例えばＶＴＲやモニター受像機などに出力される。

【０００９】一方、積分回路２１Ｒ、２１Ｇ及び２１Ｂ
では、１フィールドごとの有効画面期間内の映像信号の
レベルを加算して、３原色信号各々の映像信号の積分値
を求めている。

【００１０】そして、システムコントロール回路２２
は、この積分値を積分回路に同期して、この例の場合に
は１フィールドごとに読み出す。そして、この積分値を
面積（すなわち、画素数）で割って、映像信号の平均画
像レベル（ＡＰＬ）を算出している。そして、このＡＰ
Ｌに比例係数（フレアー補正係数と呼ばれる）をかけ
て、フレアー補正レベルを求める。

【００１１】この場合、フレアー補正レベルをＡＰＬか
ら求める際の比例係数は、予めシステムコントロール回
路２２に登録してある数値が用いられる。あるいは、リ
モートコントロール回路２３から、この比例係数が与え
られる場合もある。

【００１２】こうして、システムコントロール回路２２
で得られた各原色信号についてのフレアー補正レベル
は、それぞれフレアー補正回路１０Ｒ、１０Ｇ及び１０
Ｂに供給され、各原色信号から差し引かれる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のフレアー補正回路は、３原色信号各々について積
分を行ない、その積分値から３原色信号各々について平
均画像レベルＡＰＬを算出し、そのＡＰＬからそれぞれ
のフレアー補正レベルを算出して、各原色信号について
のフレアー補正を行なうようにしている。

【００１４】ところが、積分回路２１Ｒ、２１Ｇ、２１
Ｂはデジタル加算器で構成されており、回路規模が非常
に大きいという問題がある。従来は、この回路規模の大
きい積分回路を、各原色信号それぞれに対して設けてい
るため、大規模な回路構成となってしまう欠点があっ
た。

【００１５】この発明は、３原色信号に対して、１個の
積分回路を用いてフレアー補正を行なうことができるよ
うに構成して、回路規模を小さくするようにしたことを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明によるカラー撮像装置においては、後述の
実施例の参照符号を対応させると、撮像素子と、この撮
像素子からの３原色信号を面順次で切り換えて、上記３
原色信号の平均画像レベルを面順次に検出する検出手段
３１、３２、３３と、上記検出手段で検出された３原色
信号それぞれの平均画像レベルから、３原色信号それぞ
れについてのフレアー補正のための直流分を算出する算
出手段３３と、上記フレアー補正のための直流分を上記
３原色信号から引き去る減算手段１０Ｒ，１０Ｇ，１０
Ｂとを備えることを特徴とする。

【００１７】また、上記算出手段３３において、上記面
順次により検出される３原色信号それぞれの平均画像レ
ベルを用いて、３原色信号それぞれについて時間的に補
間処理することにより、各原色信号について、自己の原
色信号の平均画像レベルが検出されない期間のフレアー
補正の量を算出するようにするとよい。

【００１８】また、上記検出手段で検出された上記面順
次で検出された３原色信号の平均画像レベルを加算する
ことにより、疑似輝度信号の平均画像レベルを求める手
段を設け、この疑似輝度信号の平均画像レベルから、３
原色信号それぞれのフレアー補正量を算出するとさらに
よい。

【００１９】

【作用】上記の構成のこの発明によれば、撮像素子から
の３原色信号を面順次で切り換えて、３原色信号の平均
画像レベルを面順次に検出するようにしたので、平均画
像レベルを算出するときの積分回路が３原色信号に対し
て共通でよい。したがって、装置が小型で安価に構成で
きる。

【００２０】面順次で平均画像レベルを検出するように
すると、各原色信号の平均画像レベルの検出周期は、３
倍に長くなり、滑らかな補正ができない。しかし、３原
色信号それぞれについて時間的に補間処理して、各原色
信号について、自己の原色信号の平均画像レベルが検出
されない期間のフレアー補正の量を算出するようにして
いるので、滑らかな補正ができる。

【００２１】また、面順次で平均画像レベルを検出する
ようにすると、各原色信号の平均画像レベルの検出位相
がことなり、被写体の輝度レベルの変化が大きい場合
に、３原色信号のフレアー補正レベルのバランスが崩れ
る。この点、この発明においては、面順次で検出された
３原色信号の平均画像レベルを加算して、疑似輝度信号
の平均画像レベルを求め、この疑似輝度信号の平均画像
レベルから、３原色信号それぞれのフレアー補正量を算
出することにより、３原色信号のフレアー補正レベルの
バランスが崩れることはない。

【００２２】

【実施例】図１は、この発明によるカラー撮像装置の一
実施例の要部のブロック図である。この図１は、従来例
の図９の部分に対応するものであり、その前段の回路構
成は図８と全く同様である。なお、前述の従来例と同一
部分には同一符号を付して、その説明は省略する。

【００２３】この実施例においては、Ａ／Ｄコンバータ
８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂからのデジタル３原色信号は、面順
次の切り換え回路３１に供給される。この切り換え回路
３１は、１フィールドごとに入力端Ｒ、Ｇ、Ｂ側に順次
切り換えられ、この切り換え回路３１からは、赤、緑及
び青のデジタル信号が面順次で、すなわち１フィールド
ごとに順番に赤、緑、青、赤、緑、青…というように切
り換えられて取り出される。この切り換え回路３１から
の面順次信号は、共通の積分回路３２に供給される。

【００２４】積分回路３２では、従来の例と同様に、１
フィールドごとの有効画面期間内の映像信号を加算し
て、その積分値を求める。そして、その積分出力がシス
テムコントローラ３３に供給される。このシステムコン
トローラでは、上述と同様に積分値から各フィールドご
との映像信号の平均レベルが計算され、その平均レベル
にフレアー補正係数が掛け算されて、フレアー補正レベ
ルが求められる。この場合も、各色についてのフレアー
補正係数は、システムコントローラ３３に予め登録され
たものであってもよいし、リモートコントロール回路３
４から与えられたものであってもよい。

【００２５】以上のように構成されているため、システ
ムコントロール回路３３が積分回路３２から読み出す積
分値は、１フィールドごとに赤、緑、青の原色信号につ
いての積分値が面順次に切り替わるものとなる。このた
め、システムコントロール回路３３における平均画像レ
ベルＡＰＬと、フレアー補正レベルの計算及びフレアー
補正回路１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂに設定供給するフレ
アー補正レベルの更新は、１フィールドに、赤、緑、青
のいずれかだけになる。

【００２６】つまり、例えば赤の原色信号に着目する
と、その積分値は、３フィールドに１回、積分回路３２
で求められ、システムコントロール回路３３に供給さ
れ、フレアー補正レベルが計算される。そして、そのフ
レアー補正レベルが、フレアー補正回路１０Ｒに設定さ
れるので、フレアー補正レベルの更新は３フィールドに
１回になる。このときの、フレアー補正レベルの一例を
図２Ａに示す。

【００２７】以上の構成により、積分回路３２は３原色
信号について１個で済むので、回路規模を小さくするこ
とができる。しかし、上述したように、各原色信号につ
いてみると、フレアー補正レベルの更新は、３フィール
ドに１回となってしまう。このため、被写体の変化に対
する追従性（動特性）が悪くなる。

【００２８】また、被写体の輝度レベルの変化が大きい
場合に、赤、緑及び青のフレアー補正レベルの更新時期
（検出位相）が１フィールドずつずれているため、各原
色信号についてのフレアー補正レベルのバランスが、こ
の変化の大きい輝度レベルの変化時に崩れてしまい、黒
レベルの色ずれを起こす恐れがある。そこで、この例で
は、次のようにして上記の問題点が解決されている。

【００２９】まず、前者の問題点についての解決策につ
いて説明する。この問題の解決のため、この例において
は、フレアー補正レベルの更新が行なわれない３フィー
ルド中の２フィールドは、その前後のフレアー補正レベ
ルの更新が行なわれているフィールドのフレアー補正レ
ベルから補間処理を行なって、結果としてフレアー補正
レベルの変化が連続的になるような補正を行なう。

【００３０】すなわち、例えば図３に示すように、シス
テムコントロール回路３３の各原色信号についてのフレ
アー補正レベルの出力段に、デジタル補間フィルタ手段
３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂを設ける。このデジタル
補間フィルタ手段３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂは、そ
れぞれ赤、緑及び青の原色信号の更新のタイミングに合
わせてフレアー補正レベルの取り込みを行なうが、その
隣接する更新されたフレアー補正レベルから、ある更新
のタイミングから次の更新のタイミングまでの２フィー
ルド分のフレアー補正レベルを、例えば直線補間により
求める。

【００３１】例えば赤のフレアー補正レベルＦＲに対し
て、この直線補間により補正した場合のフレアー補正回
路１０Ｒに設定されるフレアー補正レベルの例を、図２
Ｂに示す。この図２Ｂから明らかなように、フレアー補
正レベルの更新周期が１フィールドと短くなり、滑らか
な補正ができるのがわかる。

【００３２】なお、補間の方法としては、直線補間に限
るものではなく、適当なカーブを持たせるようにするこ
とも可能である。

【００３３】次に、被写体の輝度レベルの変化が大きい
場合の３原色信号についてのフレアー補正レベルのバラ
ンスの変化の原因について、さらに詳細に説明する。

【００３４】上述のように、補間を行なって、フレアー
補正レベルの更新周期を１フィールドにしたとしても、
各原色信号についての実際の更新の周期は３フィールド
周期で、その位相がずれていることによりバランスが崩
れるのである。すなわち、図４は、この状態を説明する
ための図である。この場合、図４において、、
は、それぞれ３原色信号のフィールド毎のＡＰＬであ
り、これらは、この例の場合、全て同一であったと仮定
する。したがって、フレアー補正レベルもそれに応じた
ものであるべきであるので、ほぼ近似したレベル変化を
していなければならないはずである。

【００３５】ところが、この例の場合、切り換え回路３
１により切り換えられることにより、３フィールドごと
に各原色信号については、その積分の取り込みが行なわ
れ、しかも色毎に取り込み位相が異なる。切り換え状態
を図４のに示す。このように切り換えられた結果、そ
して、前述したような直線補間をした結果の、各原色信
号についてのフレアー補正レベルは、、のように
なり、各色についてフレアー補正レベルのバランスが崩
れていることがわかる。

【００３６】この問題を解決するためには、フレアー補
正レベルの単位時間当たりの変化量、すなわち１フィー
ルド当たりの変化量を小さくして、より滑らかに補正を
かけることにより、ずれ量を制御する方法が考えられ
る。その方法により補正を行なった場合の各信号の状態
を図５に示す。図５は図４の例と対応するものであり、
単位時間当たりの信号レベルの変化量を小さくすること
で、各原色信号間でのずれ量を抑制する効果が表れるこ
とが理解できる。

【００３７】しかしながら、この図５に示した方法で
は、フレアー補正の動特性が悪くなりすぎる欠点があ
る。そこで、この例においては、次のような処理を行な
って上記の問題点を解決するようにしている。

【００３８】図６は、この例の場合のシステムコントロ
ーラ３３における機能ブロック図を示している。実際的
にはシステムコントロール回路３３では、この処理をソ
フトウエア処理として行なうことができる。

【００３９】まず、この例においては、積分回路３２か
らの積分値を順次読み込み、赤、緑、青の原色信号につ
いての平均画像レベルをＡＰＬ演算手段１０１で求め
る。各原色信号についてのＡＰＬは、３フィールド分加
算回路１０２に供給される。加算回路１０２では、３フ
ィールド分のＡＰＬの加算を行なう。

【００４０】つまり、赤の原色信号についてのＡＰＬ
と、緑の原色信号についてのＡＰＬと、青の原色信号に
ついてのＡＰＬとの加算を行なう。この加算の結果、疑
似輝度信号についての平均画像レベルＹが求められる。
そして、この加算回路１０２からの平均画像レベルＹ
は、各フレアー補正レベル生成回路１０３Ｒ、１０３
Ｇ、１０３Ｂに供給され、各原色信号についてのフレア
ー比例係数ＫＲ、ＫＧ及びＫＢが掛け算される。そし
て、これらフレアー補正レベル生成回路１０３Ｒ、１０
３Ｇ及び１０３Ｂからフィールド周期のフレアー補正レ
ベルが出力され、それぞれフレアー補正回路１０Ｒ、１
０Ｇ及び１０Ｂに設定される。

【００４１】このような処理を行なうことにより、輝度
変化の情報がフィールド周期で検出することができ、か
つフレアー補正レベルの更新の位相が３原色で合致する
ので、色ずれを生じるようなことがない。

【００４２】このときの、補正動作のタイミングを図７
に示す。この図７も、図４及び図５の場合に対応するも
のであるが、この例の場合には、疑似輝度信号の平均画
像レベルＹからフレアー補正レベルが各原色信号につい
て設定されるため、フレアー補正レベルについての位相
は全く一致するものである。

【００４３】なお、図７ののフレアー補正レベルは、
赤の原色信号についての補正レベルのみを一例として挙
げてあるが、緑及び青の原色信号についてのフレアー補
正レベルの位相及び変化も、ほぼ同様である。

【００４４】図６の例の場合には、３フィールド分の平
均画像レベルを加算して疑似輝度信号の平均画像レベル
を求めるようにしたが、６フィールド期間の平均画像レ
ベルを加算することにより、疑似輝度信号の平均画像レ
ベルを求めてもよい。さらには、それ以上に長い期間に
わたって求めても、もちろんよい。

【００４５】なお、図１の実施例において、デジタル信
号処理回路９Ｒ、９Ｇ及び９Ｂにおいて、プリニー補正
を行なうことにより、レベル圧縮される場合があるが、
この場合には、プリニーポイントレベル以上の映像信号
が入力された時、光量と平均画像レベルＡＰＬの変化量
がプリニーポイントレベル以下と以上とで異なる。この
ため、プリニーポイントレベル以上の映像信号が入力さ
れた場合には、フレアー補正量が不足する状態が生じる
が、プリニー逆変換を行なうようにして、これを防ぐこ
とができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、赤、緑、及び青の３原色信号を面順次で切り換え、
積分を行なうようにし、その積分結果に応じて平均画像
レベルＡＰＬを求め、そのＡＰＬからフレアー補正レベ
ルを設定するようにしたので、積分回路は１個で済み、
回路規模を小さくすることができる。

【００４７】また、平均画像レベルの検出を面順次で行
なうことにより、平均画像レベルの更新周期が長くなっ
てしまうことの不具合は、各原色信号について更新され
る平均画像レベルを用いた補間処理を行なうことによ
り、１フィールドごとに更新されたような状態にするこ
とができ、被写体の変化に対する追従性は、従来のシス
テムとほぼ同様とすることができる。

【００４８】また、面順次の平均画像レベルを加算し
て、疑似輝度信号の平均画像レベルを形成し、その疑似
輝度信号の平均画像レベルから、各原色信号についての
フレアー補正レベルを生成するようにした場合には、各
原色信号に対するフレアー補正レベルのバランスが等し
くなり、色ずれの心配もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるカラー撮像装置の一実施例の要
部のブロック図である。

【図２】この発明によるカラー撮像装置の一実施例の動
作の説明たのための図である。

【図３】この発明によるカラー撮像装置の一実施例の要
部のブロック図である。

【図４】図３の例の動作を説明するための図である。

【図５】図３の例の改善実施例を説明するための図であ
る。

【図６】この発明によるカラー撮像装置の他の実施例の
要部のブロック図である。

【図７】図６の例の動作を説明するための図である。

【図８】従来のカラー撮像装置の一例の一部のブロック
図である。

【図９】従来のカラー撮像装置の一例の続きのブロック
図である。

【符号の説明】

１ 撮像素子 ８Ｒ 赤の原色信号用のＡ／Ｄコンバータ ８Ｇ 緑の原色信号用のＡ／Ｄコンバータ ８Ｂ 青の原色信号用のＡ／Ｄコンバータ １０Ｒ 赤の原色信号用のフレアー補正回路 １０Ｇ 緑の原色信号用のフレアー補正回路 １０Ｂ 青の原色信号用のフレアー補正回路 ３１ 切り換え回路 ３２ 積分回路 ３３ システムコントロール回路 １０１ ＡＰＬ算出回路 １０２ ３フィールド加算回路 １０３Ｒ 赤の原色信号用のフレアー補正レベル生成回
路 １０３Ｇ 緑の原色信号用のフレアー補正レベル生成回
路 １０３Ｂ 青の原色信号用のフレアー補正レベル生成回
路 ３３０Ｒ 赤の原色信号用のデジタル補間回路 ３３０Ｇ 緑の原色信号用のデジタル補間回路 ３３０Ｂ 青の原色信号用のデジタル補間回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子と、 この撮像素子からの３原色信号を面順次で切り換えて、
   上記３原色信号の平均画像レベルを面順次に検出する検
   出手段と、 上記検出手段で検出された３原色信号それぞれの平均画
   像レベルから、３原色信号それぞれについてのフレアー
   補正のための直流分を算出する算出手段と、 上記フレアー補正のための直流分を上記３原色信号から
   引き去る減算手段とを備えるカラー撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のカラー撮像装置におい
   て、 上記算出手段において、上記面順次により検出される３
   原色信号それぞれの平均画像レベルを用いて、３原色信
   号それぞれについて時間的に補間処理することにより、
   各原色信号について、自己の原色信号の平均画像レベル
   が検出されない期間のフレアー補正の量を算出するよう
   にしたカラー撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のカラー撮像装置におい
   て、 上記検出手段で検出された上記面順次で検出された３原
   色信号の平均画像レベルを加算することにより、疑似輝
   度信号の平均画像レベルを求める手段を設け、 この疑似輝度信号の平均画像レベルから、３原色信号そ
   れぞれのフレアー補正量を算出することを特徴とするカ
   ラー撮像装置。