JPH1115957A - 輪郭強調処理機能を備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の駆動モードを有する撮像素子を用いた
撮像装置において、撮像素子の駆動モードに応じて適切
な輪郭強調処理を行えるようにする。 【解決手段】 レンズ１と、シャッタ２と、ＣＭＤ撮像
素子３と、全画素走査駆動モード用信号発生部と任意領
域の画素を読み出すブロック走査駆動モード用信号発生
部と間引き読み出しを行うスキップ走査駆動モード用信
号発生部とを有する駆動部４と、撮像素子の出力を信号
処理する信号処理部５と、信号処理部の出力を記録する
記録部６と、記録部のデータを出力するプリンタ７と、
信号処理部の出力に輪郭強調処理を行う輪郭強調部８
と、輪郭強調部の出力を処理する表示信号処理部９と、
装置のシーケンシャル制御を行うシステムコントローラ
10と、システムコントローラを介して駆動部の信号発生
部の切換制御と輪郭強調部の特性の切換制御とを行うモ
ード切換スイッチ11とを設けて撮像装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の駆動モー
ドを有する撮像素子を用いた輪郭強調処理機能を備えた
撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の駆動モードを有する撮像素
子を用いた撮像装置としては、例えば特願平７−３１５
７７２号には、図５に示すような構成のものが開示され
ている。図５において、101 はレンズで、被写体は該レ
ンズ101 によりＣＭＤ（ChargeModulation Device）撮
像素子103 に結像され、シャッタ102 の開閉動作により
露光時間が制御されて光電変換されるようになってい
る。このＣＭＤ撮像素子103 は駆動部104 から発生する
タイミングパルスにより駆動され、露光、読み出しを行
うようになっており、ＣＭＤ撮像素子103 の駆動周波数
を10ＭＨz ，全画素数を2048画素×2048画素とすると、
全画素の読み出し時間は約 0.4秒となる。ＣＭＤ撮像素
子103 から読み出された画像信号は、信号処理部105 で
ゲイン調整など所望の信号処理の後、Ａ／Ｄコンバータ
によりデジタル画像データに変換されて出力される。記
録部106 は、このデジタル画像データを静止画として記
録するものであり、半導体メモリや各種記録媒体で構成
されている。表示信号処理部107 はデジタル画像データ
を標準テレビジョン信号に変換して出力するもので、例
えば入出力のレート変換のための表示メモリ、同期信号
付加回路やＤ／Ａコンバータ等で構成されている。シス
テムコントローラ108 は撮像装置全体のシーケンシャル
制御を行うもので、マイクロコンピュータ等で構成され
ている。トリガＳＷ109 は、操作者が静止画を取り込み
たいときに操作するシャッタボタンに応動するスイッチ
である。

【０００３】そして、駆動部104 には、任意の画素領域
の読み出しを行うためのブロック走査駆動信号発生部、
任意の画素数のスキップ動作を行うためのスキップ走査
駆動信号発生部、全画素読み出しを行うための全画素走
査駆動信号発生部を備えていて、システムコントローラ
108 からの動作モード信号により、各走査駆動信号発生
部が切り換えられて、動作モード信号に応じた駆動信号
が出力され、それにより撮像素子103 はブロック走査、
スキップ走査あるいは全画素走査読み出しが行われるよ
うになっている。そして、このように構成された撮像装
置によれば、撮像素子をブロック走査あるいはスキップ
走査して動画をモニタし、記録指示により全画素走査に
切り換えることによって、駆動周波数を上げることな
く、良好なモニタリングと高精細な静止画記録が得られ
るようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の撮像
装置においては、アパーチャ効果等により撮像信号の高
周波成分が失われ、表示信号処理部107 から得られる出
力画像は鮮鋭度が不十分で、良好な画像が得られないと
いう問題点がある。特に、ＣＭＤ撮像素子103 をブロッ
ク走査して、その出力画像をモニタしながら被写体のフ
ォーカス合わせを行う場合には、画像の細部やエッジ部
に対し十分な鮮鋭感は得られないという問題がある。

【０００５】このような従来の撮像装置における問題点
は、輪郭強調機能を追加することにより解決される。し
かしながら、単に輪郭強調機能を付加しただけでは、Ｃ
ＭＤ撮像素子103 を全画素走査した場合、記録部106 に
記録された画像データを読み出して出力手段により画像
を出力させる際、出力手段の規格などにより解像度等が
変化するので、種々の規格の出力手段に対応して、適切
な輪郭強調処理を行うのは困難である。

【０００６】また、ＣＭＤ撮像素子103 をスキップ走査
した場合、ＣＭＤ撮像素子103 の画素を間引いて読み出
すことにより、被写体によっては出力画像にモアレ等が
発生することもあり、その場合は輪郭強調処理を行うと
画質を劣化させてしまうという問題があり、また、スキ
ップ走査時の出力画像に対して、輪郭強調処理が必要な
ときは、ＣＭＤ撮像素子103 の間引き率に応じて輪郭強
調量を調整しなければならないという問題点がある。

【０００７】本発明は、従来の複数の駆動モードを有す
る撮像装置に輪郭強調機能を付加する場合における上記
問題点を解消するためになされたもので、請求項１記載
の発明は、撮像素子の読み出し駆動モードに応じて画像
に好適な鮮鋭感を与える輪郭強調機能を備えた撮像装置
を提供することを目的とする。また請求項２記載の発明
は、撮像素子のスキップ駆動モード時において、間引き
率に応じて適切な輪郭強調処理を行えるようにした撮像
装置を提供することを目的とし、また請求項３記載の発
明は、表示信号処理手段で扱われる信号に対してのみ輪
郭強調処理が行われ、種々の規格の出力手段に柔軟に対
応できるようにした輪郭強調処理機能を備えた撮像装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、被写体を結像させるための
撮像光学系と、該撮像光学系により結像された被写体像
を撮像する複数の画素を有する撮像素子と、該撮像素子
の全画素のうち任意の位置の任意の大きさの領域の画素
のみを読み出す第１の駆動モードと前記撮像素子の全画
素から均等に間引いて画素を読み出す第２の駆動モード
と前記撮像素子の全画素を読み出す第３の駆動モードの
いずれかで前記撮像素子を駆動するための駆動部と、該
駆動部の前記第１〜第３の駆動モードのいずれかを選択
するためのモード選択手段と、前記撮像素子の出力信号
に輪郭強調処理を行うための輪郭強調処理手段と、前記
モード選択手段により選択された駆動モードに応じて前
記輪郭強調処理手段の特性を変えるための制御手段とを
設けて輪郭強調処理機能を備えた撮像装置を構成するも
のである。このように構成することにより、撮像素子の
各駆動モードに応じて適切な輪郭強調処理を行うことが
できる撮像装置を実現することができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の輪
郭強調処理機能を備えた撮像装置において、前記制御手
段を、前記第２の駆動モードにおける間引き率に応じ
て、前記輪郭強調処理手段の輪郭強調量を変えるように
構成することを特徴とするものである。このように構成
することにより、間引き駆動を行う第２の駆動モード時
において、間引き率に応じて輪郭強調量が変えられて適
切な処理を行うことができる。

【００１０】請求項３記載の発明は、被写体を結像させ
るための撮像光学系と、該撮像光学系により結像された
被写体像を撮像する複数の画素を有する撮像素子と、該
撮像素子の出力信号を信号処理する信号処理手段と、該
信号処理手段の出力信号を記録する記憶手段と、該記憶
手段に記憶されたデータを出力する出力手段と、前記信
号処理手段の出力信号に輪郭強調処理を行う輪郭強調処
理手段と、該輪郭強調処理手段の出力信号を表示する表
示手段とを設けて輪郭強調処理機能を備えた撮像装置を
構成するものである。このように構成することにより、
表示信号処理手段で扱われる信号に対してのみ輪郭強調
処理が行われ、種々の規格の出力手段に柔軟に対応させ
ることができる輪郭強調処理機能を備えた撮像装置を実
現することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は、本発明に係る輪郭強調機能をもつ撮像装置
の実施の形態を示すブロック構成図である。図１におい
て、１はレンズで、被写体は該レンズ１によりＣＭＤ撮
像素子３に結像され、シャッタ２の開閉動作により露光
時間が制御されて光電変換されるようになっている。こ
のＣＭＤ撮像素子３は駆動部４から発生するタイミング
パルスにより駆動され、露光、読み出しを行うようにな
っているが、該駆動部４は、ＣＭＤ撮像素子３の全画素
の読み出しを行う全画素走査駆動モード用の信号発生部
と、任意の位置から任意の位置までの任意領域の画素の
読み出しを行うブロック走査駆動モード用の信号発生部
と、任意の間隔で間引いて画素を読み出すスキップ走査
駆動モード用の信号発生部とを備え、各駆動モードでＣ
ＭＤ撮像素子３を駆動できるようになっている。ＣＭＤ
撮像素子３から読み出された画像信号は、信号処理部５
でゲイン調整など所望の信号処理の後、Ａ／Ｄコンバー
タによりデジタル画像データに変換されて出力される。
記録部６は、このデジタル画像データを静止画として記
録するものであり、半導体メモリや各種記録媒体で構成
されており、該記録部６から読み出された画像データは
プリンタ７などの出力手段に出力されるようになってい
る。８は信号処理部５の出力信号に輪郭強調処理を施す
ための輪郭強調部であり、該輪郭強調部８で処理された
出力信号は表示信号処理部９に入力され、標準テレビジ
ョン信号に変換されるようになっている。10はシステム
コントローラで、撮像装置全体のシーケンシャル制御を
行うものであり、マイクロコンピュータ等で構成されて
いる。11はＣＭＤ撮像素子３の各駆動モードを選択制御
するためのモード切換スイッチで、操作者が該モード切
換スイッチ11を操作することにより、その制御信号をシ
ステムコントローラ10が検知し、該システムコントロー
ラ10からの制御信号により、所定の駆動モードでＣＭＤ
撮像素子３を駆動するように、駆動部４の各信号発生部
を制御すると共に、所定の駆動モードに応じて前記輪郭
強調部８の特性あるいは輪郭強調量を制御するようにな
っている。また、12はトリガスイッチで、操作者が静止
画を取り込みたいときに操作するシャッタボタンに応動
するスイッチである。

【００１２】図２は、輪郭強調部８の構成例を示すブロ
ック構成図である。図２において、21は入力端子で、該
入力端子21に入力された信号処理部５で処理された画像
データは、遅延回路22及び高域フィルタ（ＨＰＦ）23に
送出される。高域フィルタ23は入力された画像データよ
りその輪郭成分を抽出するフィルタで、システムコント
ローラ10からの制御信号23ｓによって、例えば図３の
（Ａ），（Ｂ）に示すような構成のフィルタが選択され
る。高域フィルタ23を通過した出力信号のレベルは、乗
算器24においてシステムコントローラ10からの制御信号
24ｓの設定に応じて増幅処理される。乗算器24の出力は
コアリング処理回路25に入力され、システムコントロー
ラ10からの制御信号25ｓによって、例えば図４の（Ａ）
に示すような入出力特性をもつコアリング処理が行われ
る。このコアリング処理により、ノイズ等に対する輪郭
信号が除去される。

【００１３】遅延回路22においては、高域フィルタ23や
乗算器24やコアリング処理回路25における処理による輪
郭処理信号の遅延量と同じ時間だけ、入力端子21に入力
される画像データを遅延させて出力させるようにしてい
る。そして、コアリング処理回路25の出力と遅延回路22
の出力は、加算器26に入力されて加算され、出力端子27
へ出力データとして出力される。出力端子27から出力さ
れる出力データは、表示信号処理回路９に入力される画
像データである。システムコントローラ10から出力され
る制御信号23ｓ，24ｓ，25ｓは、駆動部４において選択
される駆動モードに対応して変化し、操作者によって表
示信号処理部９からの出力画像に好適な鮮鋭感を与える
ように、設定が行えるようになっている。

【００１４】次に、このように構成されている本実施の
形態に係る撮像装置の各駆動モードにおける動作につい
て説明する。まず、ブロック走査駆動モード時における
動作について説明する。操作者によってモード切換スイ
ッチ11によりブロック走査駆動モードが要求されると、
シャッタ２の開放動作と駆動部４の動作によりＣＭＤ撮
像素子３のブロック走査出力が連続的に出力され、信号
処理部５を経て輪郭強調部８に入力される。そして輪郭
強調部８において輪郭強調処理された出力信号は、表示
信号処理部９において標準テレビジョン信号に変換され
る。例えば、2048×2048画素のＣＭＤ撮像素子３の中央
部分の 512×512 画素の領域のブロック走査が行われた
とすると、このブロック走査での読み出し時間は、全画
素走査時と同じ駆動周波数（10ＭＨZ ）とすると約26ms
となり、したがって約38フレーム／秒となり、表示信号
処理部９の出力信号は動画でモニタすることができる。
この動画モニタ画像は、操作者にとってフォーカス合わ
せ等を行うときに有効なものであるが、画像中の空間周
波数成分が高い部分やエッジ部分を強調することによっ
て、操作性はより向上する。したがって、輪郭強調部８
の高域フィルタ23においては、制御信号23ｓにより図３
の（Ａ）に示す構成のフィルタが選択され、乗算器24で
は制御信号24ｓで設定された増幅率で輪郭処理信号の利
得が増幅される。そして、コアリング処理回路25では制
御信号25ｓで設定された図４の（Ａ）に示す入出力特性
におけるコアリング幅Ｋにより、利得の増幅によって増
加したノイズが除去され、表示信号処理部９に入力され
る。

【００１５】次に、スキップ走査駆動モード時の動作に
ついて説明する。モード切換スイッチ11によりスキップ
走査駆動モードが要求されたとき、例えばＣＭＤ撮像素
子３の水平及び垂直の各方向に４画素毎に１画素を読み
出すスキップ走査が行われたとすると、読み出し画素数
は 512×512 画素となり、ブロック走査時と同様に動画
としてモニタすることができる。このようなスキップ走
査による動画モニタ画像により操作者は画角合わせ等を
良好に行うことができる。

【００１６】ところで、ＣＭＤ撮像素子３の画素を間引
いて読み出すスキップ走査により得られたモニタ画像に
はモアレ等が発生し、これに輪郭強調処理を行うと擬似
輪郭を強調してしまう場合がある。したがって、そのよ
うな場合には、表示信号処理部９から出力されるモニタ
画像には、輪郭強調処理を行わない方がよい。このよう
に輪郭強調処理を行わない場合は、輪郭強調処理部７に
おける高域フィルタ23では、制御信号23ｓにより、例え
ば図３の（Ｂ）に示すような特性のフィルタを選択し、
乗算器24では制御信号24ｓにより増幅率を１として処理
を行う。また、コアリング処理回路25では制御信号25ｓ
により、図４の（Ｂ）に示す入出力特性を用いて、入出
力を線形処理し、コアリング処理を行わない。

【００１７】スキップ走査駆動時に生じるモアレ等を低
減するためには、光学ローパスフィルタ等をＣＭＤ撮像
素子の前に挿入することがあるが、このように撮像素子
の前に光学ローパスフィルタ等を挿入してモアレ等の画
像ノイズを低減した場合には、輪郭強調量を変えること
により、モアレ等の擬似輪郭を強調することなく、輪郭
強調処理を行うことも可能である。具体的には、例え
ば、出力画像をモニタで確認しながら、外部操作により
システムコントローラ10に対して、輪郭強調量を変える
パラメータである、図４の（Ａ）に示した入出力特性に
おけるＫの値や、図３の（Ａ）に示すフィルタにおける
フィルタ値に適当な値を設定する。これによりシステム
コントローラ10は、輪郭強調部８に対して、上記外部操
作により入力された輪郭強調量に対応した制御信号を送
出することにより、輪郭強調部８では所望の輪郭強調処
理が行われることになる。

【００１８】なお、上記具体例では出力画像をモニタで
確認しながら、外部操作により輪郭強調量を選択設定す
る例を示したが、スキップ走査駆動モードにおいて間引
き率がわかれば、擬似輪郭のレベルは予め予測可能であ
るので、間引き率に応じて、輪郭強調量を自動的に設定
することも可能である。

【００１９】次に、全画素走査駆動モード時の動作につ
いて説明する。トリガスイッチ12が押圧操作されたとき
又はモード切換スイッチ11により全画素操作駆動モード
が要求されたとき、システムコントローラ10からの制御
信号により駆動部４からＣＭＤ撮像素子３に対して全画
素走査駆動パルスが送出される。またシャッタ２の開閉
動作に伴って、ＣＭＤ撮像素子３は全画素について不要
電荷の排出を行った後、所定の露光動作を行い画素信号
の読み出しが行われる。読み出された全画素信号は、信
号処理部５において所望の処理が行われた後、記録部６
に記録される。例えば、ＣＭＤ撮像素子３の画素数が20
48×2048画素であるとすると、記録部６に記録された全
画素データをプリンタ７等の出力手段で出力する場合、
同じ画像データを200dpiのプリンタで出力するときと20
00dpi のプリンタで出力するときとでは、出力画像の解
像度が異なり、それに対応する適正な輪郭強調量も変化
する。すなわち、高域フィルタに用いる図３の（Ａ）に
示すフィルタにおけるフィルタ値や、コアリング処理回
路に用いる図４の（Ａ）に示す入出力特性におけるＫ値
を、解像度に応じて適切に変える必要が生じる。したが
って、全画素走査駆動モードで動作させ記録部を介して
プリンタ等に出力させる場合には、本実施の形態のよう
に、記録部に記録される画像データに対しては輪郭強調
処理は行わないで、出力手段であるプリンタ側でその規
格等に対応させて輪郭強調処理を行った方が、全体のシ
ステムとしての整合性がよくなる。

【００２０】このような形態を採用することにより、プ
リンタの出力画像に対してソフトウエア等による各種の
補正処理を行いやすくすることが可能となる。また表示
信号処理部９の出力により2048×2048画素の画像を等倍
で表示できる高精細モニタが用意される場合は、その全
画素データに対しブロック走査時と同様の輪郭強調処理
を行うことによって、高精細モニタの画像に好適な鮮鋭
感を与えることも可能である。

【００２１】なお本実施の形態においては、輪郭強調部
は表示信号処理部の前段に挿入したものを示したが、輪
郭強調部は信号処理部の前段に挿入することも可能であ
り、また信号処理部と表示信号処理部の前段にそれぞれ
独立に輪郭強調処理部に設けることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１記載の発明によれば、複数の駆動モードを
有する撮像素子を用いた撮像装置において、撮像素子の
各駆動モードに応じて適切な輪郭強調処理を行うことが
できる。また請求項２記載の発明によれば、撮像素子の
間引き駆動モード時に間引き率に応じて輪郭強調量を変
えて適切な処理を行うことができ、また請求項３記載の
発明によれば、表示信号処理手段で扱われる出力信号に
対してのみ輪郭強調処理が行われ、種々の規格の出力手
段に対して柔軟に対応させることができる輪郭強調処理
機能を備えた撮像装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る輪郭強調処理機能を備えた撮像装
置の実施の形態を示すブロック構成図である。

【図２】図１に示した実施の形態における輪郭強調部の
構成例を示すブロック構成図である。

【図３】図２に示した輪郭強調部の高域フィルタに用い
るフィルタの構成例を示す図である。

【図４】図２に示した輪郭強調部のコアリング処理部で
用いる入出力特性例を示す図である。

【図５】従来の複数の駆動モードを有する撮像素子を用
いた撮像装置の構成例を示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１ レンズ ２ シャッタ ３ ＣＭＤ撮像素子 ４ 駆動部 ５ 信号処理部 ６ 記録部 ７ プリンタ ８ 輪郭強調部 ９ 表示信号処理部 10 システムコントローラ 11 モード切換スイッチ 12 トリガスイッチ 21 入力端子 22 遅延回路 23 高域フィルタ 24 乗算器 25 コアリング処理回路 26 加算器 27 出力端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を結像させるための撮像光学系
   と、該撮像光学系により結像された被写体像を撮像する
   複数の画素を有する撮像素子と、該撮像素子の全画素の
   うち任意の位置の任意の大きさの領域の画素のみを読み
   出す第１の駆動モードと前記撮像素子の全画素から均等
   に間引いて画素を読み出す第２の駆動モードと前記撮像
   素子の全画素を読み出す第３の駆動モードのいずれかで
   前記撮像素子を駆動するための駆動部と、該駆動部にお
   ける前記第１〜第３の駆動モードのいずれかを選択する
   ためのモード選択手段と、前記撮像素子の出力信号に輪
   郭強調処理を行うための輪郭強調処理手段と、前記モー
   ド選択手段により選択された駆動モードに応じて前記輪
   郭強調処理手段の特性を変えるための制御手段とを備え
   ていることを特徴とする輪郭強調処理機能を備えた撮像
   装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記第２の駆動モード
   における間引き率に応じて、前記輪郭強調処理手段の輪
   郭強調量を変えるように構成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の輪郭強調処理機能を備えた撮像装置。
3. 【請求項３】 被写体を結像させるための撮像光学系
   と、該撮像光学系により結像された被写体像を撮像する
   複数の画素を有する撮像素子と、該撮像素子の出力信号
   を信号処理する信号処理手段と、該信号処理手段の出力
   信号を記録する記憶手段と、該記憶手段に記憶されたデ
   ータを出力する出力手段と、前記信号処理手段の出力信
   号に輪郭強調処理を行う輪郭強調処理手段と、該輪郭強
   調処理手段の出力信号を表示する表示手段とを備えてい
   ることを特徴とする輪郭強調処理機能を備えた撮像装
   置。