JPH0946584A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】規定の基準レベルより高輝度レベルの階調を抑
圧するニー処理において、例えば画面中に蛍光灯等の光
源が飛び込んだ場合でも、不自然な主被写体の輝度レベ
ルの変動を有効に回避する。 【構成】輝度レベルのピーク値ＩＮＰＫにより設定した
基準レベルＫＰを、輝度レベルの平均値ＡＤＥＴを基準
にして可変し、この基準レベルＫＰより高輝度レベルの
階調を抑圧して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関し、
例えばテレビジョンカメラシステムに適用して、規定の
基準レベルより高輝度レベルの階調を抑圧するニー処理
において、輝度レベルのピーク値により設定した基準レ
ベルを、輝度レベルの平均値を基準にして可変すること
により、例えば画面中に蛍光灯等の光源が飛び込んだ場
合でも、主被写体の不自然な輝度レベルの変動を有効に
回避する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビジョンカメラシステムにお
いては、規定の輝度レベルでなるニーポイントを基準に
して高輝度レベル側の階調を抑圧することにより撮像結
果をニー処理し、これにより撮像結果のダイナミックレ
ンジを抑圧して送出するようになされている。

【０００３】さらに従来のテレビジョンカメラシステム
では、カメラマンの操作に応動してニー処理の動作を切
り換え、撮像結果の輝度レベルに応じてこのニーポイン
トを自動的に可変するようになされており（すなわちオ
ートニーの機能でなる）、これによりカメラマンの負担
を軽減するようになされている。

【０００４】すなわちテレビジョンカメラシステムで
は、このオートニー処理において、撮像結果より輝度レ
ベルのピーク値を検出し、このピーク値が飽和しないよ
うに、検出したピーク値に応じてニーポイントを可変す
る。これによりオートニーの処理において、テレビジョ
ンカメラシステムでは、撮像結果のダイナミックレンジ
が変化した場合でも、高輝度側における輝度レベルの飽
和等を有効に回避して撮像結果を送出するようになされ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで実際の撮影現
場においては、撮影中に、主たる被写体（以下主被写体
と呼ぶ）の背景に蛍光灯等の光源が飛び込む場合があ
る。この場合オートニー処理においては、このような光
源が画面に飛び込むと、この光源の輝度レベルを撮像結
果のピーク値として検出することにより、この光源の画
像が飽和しないようにニーポイントを可変することにな
る。

【０００６】従ってこの場合、ニーポイントが低輝度レ
ベル側に変化し、それまでニーポイント以下だった主被
写体の輝度レベルが、ニーポイント以上に変化する場合
が発生する。これではそれまではっきりしていた主被写
体の階調が低下することになる。すなわち従来のオート
ニー処理においては、画面に蛍光灯等の光源が飛び込む
場合等において、主被写体の輝度レベルが不自然に変化
する問題があった。

【０００７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、オートニーの処理において、この種の不自然な主被
写体の輝度レベルの変化を有効に回避することができる
撮像装置を提案しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、規定の基準レベルより高輝度レベ
ルの階調を抑圧して、撮像結果を出力する撮像装置に適
用する。この撮像装置において、撮像結果の輝度レベル
のピーク値により先の基準レベルを設定し、撮像結果の
輝度レベルの平均値により、該設定した基準レベルを可
変する。

【０００９】これらの手段により、撮像結果の輝度レベ
ルのピーク値により先の基準レベルを設定する際に、撮
像結果の輝度レベルの平均値により、該設定した基準レ
ベルを可変すれば、この平均値レベルに反映される主被
写体の輝度レベルを基準にして、先の基準レベルを可変
することができる。従って主被写体の輝度レベルに対応
して、ピーク値により設定した基準レベルを可変するこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００１１】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る
カメラヘッドユニットを示すブロック図である。このカ
メラヘッドユニット１では、交換可能に保持されたレン
ズ２を介して所望の被写体を撮像し、撮像結果をディジ
タルビデオ信号ＳＶによりカメラコントロールユニット
に出力する。

【００１２】すなわちカメラヘッドユニット１において
は、レンズ２より得られる入射光をダイクロイックプリ
ズム（図示せず）により赤色、緑色、青色の入射光に分
解し、これら赤色、緑色、青色の入射光を赤色用、緑色
用、青色用のＣＣＤ（ChargeCopled Device）固体撮像
素子（ＣＣＤ）３の撮像面に集光する。

【００１３】ＣＣＤ固体撮像素子３は、図示しないタイ
ミングジェネレータの駆動パルスにより動作するアスペ
クト比１６：９の撮像素子でなり、撮像結果にこの駆動
パルスが混入してなる撮像信号を出力する。増幅回路４
は、相関二重サンプリングの手法により撮像信号を色信
号に変換する。さらに増幅回路４は、各色信号より駆動
パルス成分を除去した後、規定利得で増幅し、黒バラン
ス補正、黒シェーディング補正等の処理を実行して出力
する。

【００１４】アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）５
は、アナログディジタル変換処理により色信号をディジ
タル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢに変換して出力する。ニー
回路６は、アナログディジタル変換回路５より出力され
るディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの高輝度レベルを
圧縮し、これによりディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ
をニー処理して出力する。

【００１５】ガンマ補正回路７は、内蔵のルックアップ
テーブルによりディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの信
号レベルを補正して出力することにより、ディジタル色
信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢのガンマを補正して出力する。ア
スペクト比変換回路８は、アスペクト比１６：９の撮像
結果でなるディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢをいわゆ
るレターボックス形式でなるアスペクト比４：３のディ
ジタルビデオ信号ＳＶに変換して出力する。

【００１６】これによりカメラヘッドユニット１では、
撮像結果をディジタルビデオ信号ＳＶに変換して出力す
るようになされており、ニー回路６においてディジタル
色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢのダイナミックレンジを抑圧す
ることにより、このディジタルビデオ信号ＳＶにて高輝
度レベルが飽和しないようになされている。

【００１７】かくするにつきカメラヘッドユニット１に
おいては、システム制御回路１０により全体の動作を制
御し、カメラマンがオートニーの動作モードを選択する
と、ピーク／ＡＰＬ検出回路１１の検出結果に基づい
て、ニー回路６の動作を制御し、これによりオートニー
の処理を実行する。

【００１８】図１は、このオートニーの処理系を示すブ
ロック図であり、この処理系において、ニー回路６は、
ディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢを比較回路１５に与
える。この比較回路１５は、これらディジタル色信号Ｄ
Ｒ、ＤＧ、ＤＢによる輝度レベルと、システム制御回路
１０より出力される基準レベルＫＰと比較し、比較結果
により選択回路１６の接点を切り換える。

【００１９】ここでこの基準レベルＫＰは、ニーポイン
トを規定する基準レベルでなり、これにより選択回路１
６は、撮像結果の輝度レベルがニーポイント以下のと
き、このニー回路６に入力されたディジタル色信号Ｄ
Ｒ、ＤＧ、ＤＢをそのまま続くガンマ補正回路７に出力
するのに対し、撮像結果の輝度レベルがニーポイント以
上のとき、加算回路１７より出力されるディジタル信号
を選択出力する。

【００２０】減算回路１８は、ディジタル色信号ＤＲ、
ＤＧ、ＤＢの輝度レベルより基準レベルＫＰを減算して
出力し、乗算回路１９は、この減算回路１８より出力さ
れるディジタル信号に乗算係数ＫＳを乗算して出力す
る。ここでこの乗算係数ＫＳは、ニーポイントより高輝
度レベル側の利得を規定する係数（すなわち入出力特性
の傾きを規定する）でなり、加算回路１７は、この乗算
回路１９より出力されるディジタル信号に基準レベルＫ
Ｐを加算して出力する。

【００２１】これによりこの実施の形態において、加算
回路１７は、それぞれディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、Ｄ
Ｂの輝度レベルをｘとおいて、次式

【数１】 の関係式で表わされる輝度レベルｚによりディジタル色
信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢを出力するようになされている。

【００２２】これにより選択回路１６においては、ディ
ジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの輝度レベルｘに応じ
て、次式

【数２】 の関係式で表される輝度レベルによりディジタル色信号
を出力する。

【００２３】ピーク／ＡＰＬ検出回路１１は、それぞれ
ディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢを加算処理すること
により、疑似的なディジタル輝度信号を生成する。さら
にピーク／ＡＰＬ検出回路１１は、生成したディジタル
輝度信号のピークレベルを検出することにより、これら
ディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢによる輝度レベルの
ピーク値ＩＮＰＫを検出して出力する。さらにピーク／
ＡＰＬ検出回路１１は、生成したディジタル輝度信号を
フィールド単位で積分することにより、これらディジタ
ル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢによる輝度レベルの平均値Ａ
ＤＥＴを検出して出力する。

【００２４】システム制御回路１０は、このカメラヘッ
ドユニット１全体の動作を制御するマイクロコンピュー
タで形成され、通常の動作モードにおいて、カメラマン
の設定したニーポイント、スローブに従って上述の基準
レベルＫＰ及び乗算係数ＫＳを出力し、これによりニー
回路６の入出力特性をカメラマンの設定した特性に設定
する。

【００２５】これに対してシステム制御回路１０は、カ
メラマンがオートニーの操作子を操作すると、動作モー
ドをオートニーの動作モードに切り換え、図３に示す処
理手順を規定周期で実行する。すなわちシステム制御回
路１０は、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、
ここでピーク／ＡＰＬ検出回路１１で検出した輝度レベ
ルのピーク値ＩＮＰＫ、輝度レベルの平均値ＡＤＥＴを
取り込む。

【００２６】続いてシステム制御回路１０は、ステップ
ＳＰ３に移り、このピーク値ＩＮＰＫより、次式

【数３】 の演算処理を実行し、ニーポイントＫＰｎを決定する。
ここで図４に示すように、ＯＴは、ニー回路６の最大出
力値を示し、この演算処理においてＫＳは、予め規定さ
れた固定値の乗算係数でなる。これによりシステム制御
回路１０は、ニーポイント以上の輝度レベルを固定値の
乗算係数ＫＳによる傾きに設定した際に、検出されたピ
ーク値ＩＮＰＫが最大出力値ＯＴになるようにニーポイ
ントＫＰｎを決定する。

【００２７】続いてシステム制御回路１０は、ステップ
ＳＰ４に移り、輝度レベルの平均値ＡＤＥＴより、次式

【数４】 の演算処理を実行し、（３）式により決定したニーポイ
ントＫＰｎを補正してニーポイントＫＰ１を決定する。
ここでＣＯＥＦは、この演算処理の制御パラメータを表
し、規定の固定値が割り当てられる。またＡＤＴＨは、
しきい値を表す。これによりシステム制御回路１０は、
輝度レベルの平均値ＡＤＥＴがしきい値ＡＤＴＨより高
いとき、ピーク値ＩＮＰＫより決定したニーポイントＫ
Ｐｎを、高輝度レベル側に補正してニーポイントＫＰ１
を決定する。またこれとは逆に、輝度レベルの平均値Ａ
ＤＥＴがしきい値ＡＤＴＨより低いとき、ピーク値ＩＮ
ＰＫより決定したニーポイントＫＰｎを、低輝度レベル
側に補正してニーポイントＫＰ１を決定する。

【００２８】すなわち蛍光灯の点光源は、ピークレベル
が大きい反面、小さな面積で撮像されることにより、輝
度レベルの平均値ＡＤＥＴは、この種の点光源が背景に
飛び込んだ場合でも変化が小さい特徴がある。これによ
り輝度レベルの平均値ＡＤＥＴが高いとき、画面の主た
る部分を高輝度の部分が占めていることになり、この場
合主被写体は、高輝度に保持されていると判断すること
ができる。またこれとは逆に、輝度レベルの平均値ＡＤ
ＥＴが低いとき、この場合画面の主たる部分を低輝度の
部分が占めていることになり、この場合主被写体は、低
輝度に保持されていると判断することができる。すなわ
ち輝度レベルの平均値ＡＤＥＴを基準にして、カメラマ
ンが撮影しようとしている主被写体の輝度レベルを判断
することができる。

【００２９】さらにこのように主被写体が高輝度に保持
されているとき、ニーポイントを低輝度側に大きく変化
させたのでは、主被写体の輝度レベルをニーポイントが
横切る恐れがあり、この場合主被写体の輝度レベルが不
自然に変化することになる。またこれとは逆に主被写体
が低輝度に保持されているとき、ニーポイントを高輝度
側に大きく変化させたのでは、主被写体の輝度レベルを
ニーポイントが横切る恐れがあり、この場合も主被写体
の輝度レベルが不自然に変化する。

【００３０】これにより図４に示すように、この実施の
形態においては、ピークレベルにより設定したニーポイ
ントＫＰを輝度レベルの平均値により補正して、ニーポ
イントＫＰの変化範囲を制限し、主被写体の輝度レベル
の不自然な変化を有効に回避する。

【００３１】これによりシステム制御回路１０は、この
ようにしてニーポイントを補正すると、ステップＳＰ５
に移り、このニーポイントを規定する基準レベルＫＰを
ニー回路６にセットした後、ステップＳＰ６に移り、こ
の処理手順を終了する。

【００３２】ところでこのようにしてニーポイントを改
めて補正すると、ピークレベル近傍において、輝度レベ
ルが飽和する恐れがある。このためシステム制御回路１
０は、この補正したニーポイントにより乗算係数ＫＳを
補正し、これにより輝度レベルの飽和を有効に回避す
る。すなわち図５に示すように、ニーポイントＫＰを一
定値に保持する場合でも、乗算係数ＫＳを可変してニー
ポイントＫＰ以上の圧縮率を可変することができ、その
分ニー回路６のダイナミックレンジを可変して輝度レベ
ルの飽和を有効に回避することができる。

【００３３】以上の構成において、レンズ２より得られ
る入射光は（図１）、ＣＣＤ固体撮像素子３により受光
されて撮像信号に変換された後、増幅回路４により色信
号に変換されると共に規定の信号処理を受け、続くアナ
ログディジタル変換回路５によりディジタル色信号Ｄ
Ｒ、ＤＧ、ＤＢに変換される。これらディジタル色信号
ＤＲ、ＤＧ、ＤＢは、ニー回路にてニー処理された後、
ガンマ補正回路７にて規定のガンマに設定され、続くア
スペクト比変換回路８によりアスペクトが変換されてカ
メラコントロールユニットに出力される。

【００３４】この一連の処理において、ディジタル色信
号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢは、カメラマンがオートニーの動作
モードを選択すると、ピーク／ＡＰＬ検出回路１１にお
いて、ディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、ＤＢによる輝度レ
ベルのピーク値ＩＮＰＫ及び平均値ＡＤＥＴが検出さ
れ、この検出結果がシステム制御回路１０に出力され
る。

【００３５】これによりシステム制御回路１０におい
て、この検出結果に基づいてピーク値ＩＮＰＫがニー回
路６の最大出力値ＯＴになるようにニーポイントＫＰｎ
が決定され、またこの決定されたニーポイントＫＰｎが
輝度レベルの平均値ＡＤＥＴにより補正され、この補正
値によるニーポイントがニー回路６にセットされる。

【００３６】これによりディジタル色信号ＤＲ、ＤＧ、
ＤＢは、輝度レベルがニーポイントＫＰ以下のとき、選
択回路１６を介して、入力レベルのまま続くガンマ補正
回路７に出力されるのに対し、輝度レベルがニーポイン
トＫＰ以上のとき、選択回路１６の接点が比較回路１５
の出力信号で切り換えられることにより、減算回路１
８、乗算回路１９、加算回路１７で抑圧された信号レベ
ルにより出力され、これによりシステム制御回路１０に
より設定されたニーポイントを基準にしてニー処理され
て出力される。

【００３７】以上の構成によれば、オートニーの動作モ
ードにおいて、ピークレベルにより設定したニーポイン
トＫＰを輝度レベルの平均値により補正することによ
り、主被写体の輝度レベルを横切らないようにニーポイ
ントＫＰを設定することができ、これにより主被写体の
輝度レベルの不自然な変化を有効に回避することができ
る。

【００３８】なお上述の実施の形態においては、ディジ
タル色信号についてオートニー処理する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、アナログ信号形式の色
信号にニー処理する場合等に広く適用することができ
る。

【００３９】さらに上述の実施の形態においては、ディ
ジタル信号の形式でビデオ信号を送出する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、アナログ信号の形式
で撮像結果を出力する場合にも広く適用することができ
る。

【００４０】また上述の実施の形態においては、本発明
をカメラヘッドユニットに適用した場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、カメラ一体型ビデオテープ
レコーダ等の撮像装置に、さらには静止画を撮影する撮
像装置等にも広く適用することができる。

【００４１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、規定の基
準レベルより高輝度レベルの階調を抑圧するニー処理に
おいて、輝度レベルのピーク値により設定した基準レベ
ルを、輝度レベルの平均値を基準にして可変することに
より、例えば画面中に蛍光灯等の光源が飛び込んだ場合
でも、不自然な主被写体の輝度レベルの変動を有効に回
避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるカメラヘッド
ユニットのニー処理系を示すブロック図である。

【図２】図１のカメラヘッドユニットを示すブロック図
である。

【図３】図１のシステム制御回路の動作の説明に供する
フローチャートである。

【図４】図３の処理によるニー回路の入出力特性を示す
特性曲線図である。

【図５】ニー回路において、乗算係数を可変した場合の
説明に供する特性曲線図である。

【符号の説明】

１ カメラヘッドユニット ６ ニー回路 １０ システム制御回路 １１ ピーク／ＡＰＬ検出回路 １５ 比較回路 １６ 選択回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 規定の基準レベルより高輝度レベルの階
   調を抑圧して、撮像結果を出力する撮像装置において、 前記撮像結果の輝度レベルのピーク値により前記基準レ
   ベルを設定し、 前記撮像結果の輝度レベルの平均値により、該設定した
   前記基準レベルを可変することを特徴とする撮像装置。