KR100465562B1 - 영상신호처리방법및영상신호처리장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 조리개 지름 및 줌 위치 변화 등의 광학계의 조건 변화에 불구하고 촬영 화상의 해상도가 거의 일정하게 유지되게 하여 겉보기에 자연스러운 화상이 얻어지게 한다.

[해결수단] 예컨대, 조리개 지름에 대응하는 경우이면, 조리개 지름의 변화에 대응하는 MTF를 추정하고(도 6의 (a)), 이 추정된 MTF 에 대응하는 영상 신호의 고주파 성분의 저하를 말소할 수 있는 구경 제어 회로(aperture control circult)의 출력의 이득을 가변 설정한다(도 6의 (b)). 그리고, 촬영시에 변화하는 조리개 지름을 검출하고 검출된 조리개 지름에 대응해서 설정된 이득을 구경 제어 회로에 부여 함으로써 조리개 지름에 불구하고 거의 일정한 휘도 신호의 고주파 성분의 진폭(도 6의 (c))이 얻어지게 제어를 행한다.

Description

영상 신호 처리 방법 및 영상 신호 처리 장치

본 발명은 신호 처리 방법 및 신호 처리 장치에 관한 것이며, 특히, 비디오 카메라와 스틸 카메라와 같은 광학계를 구비하고, 촬영을 행하는 촬영 장치에 의해 촬영된 영상 신호의 처리를 행하는 신호 처리 방법 및 신호 처리 장치에 적용하기 적합한 것이다.

예컨대, 촬영 장치로서 소위 디지털 비디오 카메라(동화상을 촬영)나 디지털 스틸 카메라(정지 화상을 촬영) 등이 알려지고 있다.

이와 같은 촬영 장치에서는 광학계에 의해 촬영한 화상을 들이는 것인데, 이 광학계에 구비된 렌즈의 수차가 원인으로 되어 실제의 피사체보다 촬영된 화상의 해상도가 열화된다는 것으로 알려져 있다.

그래서, 예컨대 촬영된 화상의 영상 신호에 대해서 구경 제어를 실시하고 화상의 해상도를 보정하는 일이 행해지고 있다. 구경 제어는, 예컨대, 촬영된 영상 신호의 휘도 신호의 고역 성분을 강조하는 것에 의해서 결과적으로 촬영 화상의 에지 부분(여기에서는 화상 내의 명도의 경계 부분을 말한다)을 돋보이게 하여 겉보기 상의 해상도를 향상시키게 보정하는 신호 처리이다.

그런데, 촬영된 화상의 해상도의 열화의 정도는 촬영시의 조건에 대해서도 변화하며, 예컨대, 조리개의 개구도를 변화시킴으로써 화상의 해상도가 두드러지게 달라진다는 것을 알 수 있다. 또한, 줌 렌즈를 사용하는 경우에는 이 줌렌즈의 줌 위치에 의해서도 촬영 화상의 해상도가 달라지는 것을 알 수 있다.

그런데, 이제까지의 구경 제어의 경우에는 촬영 화상의 영상 신호에 대해 일률로 미리 설정하고, 소정의 이득을 부여하고, 그 고역 성분의 진폭을 증폭하는 일이 행해지고 있었다. 이 때문에 상기와 같은 조리개의 개구도나 줌렌즈의 줌 위치의 상태 변화에 의한 해상도의 변화를 따라 보정하는 일이 행해지고 있지 않았다.

이 때문에 같은 촬영 장치로 촬영했음에도 불구하고 촬영시의 조리개나 줌 위치의 상태 변화에 의해, 촬영된 화상의 해상감에 「얼룩」이 생겨서 보기에 자연스러운 화상이 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 촬영된 화상의 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리 방법에 있어서 촬영 장치의 광학계의 상태 변화에 따라 생기는 영상 신호의 해상도의 변화에 대해서 거의 일정하게 보정한다.

또한, 촬영된 화상의 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리 장치에 있어서, 촬영 장치의 광학계의 상태 변화에 따라서 생기는 상기 영상 신호의 해상도의 변화에 대해 거의 일정하게 되도록 보정하기 위한 해상도 보정 수단을 구비한다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도 1 내지 도 9 를 참조해서 설명한다. 이 실시의 형태로 비디오 카메라 장치에 본 발명을 적용한다.

또한, 이하의 설명은 다음의 순서로 행하기로 한다.

1. MTF 에 대하여

2. 비디오 카메라 장치의 구성

3. 구경 체어 회로의 구성 및 기본적 동작

4. 이 실시의 형태의 조리개 기구

5. 이 실시의 형태의 해상도 보정 : 조리개 지름의 변화에 대응하는 보정

6. 이 실시의 형태의 해상도 보정 : 줌 위치의 변화에 대응하는 보정

예컨대, 해상 장치의 광학계에 쓰이는 렌즈의 해상도의 특성은 MTF(modulation transfer function)에 의해 나타낼 수 있다. 렌즈 등의 광학계에 의한 정현파의 판독 정밀도를 광학계의 전달 함수(OTF : optical transfer function)라 하며 이 OTF는 복소수로 표시된다. 그리고 OTF의 절대치를 MTF라 하며 진폭의 전달 함수를 나타낸다.

그래서, 우선 도 8 및 도 9 를 참조해서 이 실시의 형태의 비디오 카메라의 광학계에 대응하는 MTF 의 개념에 대해서 설명한다.

도 8의 (a)는 피사체 P 와 이 피사체 P 에 대해서 렌즈를 통해서 보여지는 피사체상 Pa 의 관계를 도식적으로 나타내고 있다.

예컨대, 도 8의 (b)에 도시하듯이 색의 흰 부분과 검은 부분이 좌우로 거의 부분적으로 되어 있는 것 같은 피사체 P 를 생각해 보자. 이 도 8의 (b)의 피사체 P 에 대해서 공간 주파수적으로 본 경우에는 수평 방향에 대해 매우 낮은 공간 주파수를 갖고 있다고 볼 수 있다. 그리고, 도 8의 (b)의 피사체 P 에 대해 렌즈 L 를 통해서 얻어지는 피사체상 Pal 인데, 원래의 피사체 P 의 공간 주파수가 충분히 낮기 때문에 렌즈 L 의 수차의 영향은 거의 없고, 도 8의 (c)에 도시하듯이 거의 피사체 P 에 충실한 해상도가 얻어진다.

도 a의 (d)에 피사체(P2)로서 도 8의 (b) 보다 더 수평 방향의 공간 주파수가 높은 것이 도시되고 있는데, 이와 같은 피사체(P2)에 대해서 렌즈를 통해서 얻어진 피사체상(Pa2)에 렌즈의 수차의 영향이 나타나기 시작한다. 즉, 도 8의 (e)에 도시하는 바와 같이, 흰 부분에는 검은 부분의 성분이 혼입되어 휘도가 저하되고, 이것에 대해 검은 부분에는 흰 부분의 성분이 혼입되어 휘도가 높아지는 상태로 된다. 즉, 화상적으로는 흰 부분과 검은 부분의 상이 완전히 분리되지 않게 되고, 그 휘도차가 작아지며 화상 전체가 흐릿한 인상을 받게 된다. 즉, 해상도가 저하하는 것으로 된다.

도 8의 (f)에 도 8의 (d) 보다 더욱 수평 방향에 있어서의 공간 주파수가 높은 피사체(P3)가 도시되고 있는데, 이 피사체 P에 대응해서 얻어지는 도 8(g)의 피사체 (Pa3)의 경우에는 상기 도 8의 (d) 내지 도 8의 (e)에 도시한 피사체(P2) 및 피사체상(Pa2)의 경우 보다 더욱 수차가 영향을 받고, 실제로는 더욱 화상의 흰 부분과 검은 부분의 상의 휘도차가 작아져서 더욱 흐릿한 인상의 화상이 된다.

상기 도 8 에서 설명한 피사체 P 의 공간 주파수의 변화에 대한 피사체상 Pa 의 휘도차의 관계는 예컨대 도 9의 (a) 같이 도시할 수 있다. 이 도면에 의해서도 피사체상(Pa1)에 대응하는 공간 주파수에서는 거의 수차의 영향이 없고 양호한 휘도차가 얻어지고 있는데, 피사체상(Pa2)에 대응하는 공간 주파수에서는 휘도차가 저하되고 있음을 알 수 있다. 피사체상(Pa3)에 대응하는 공간 주파수에서는 더욱 휘도차가 저하되고 있다.

그리고, 이 경우, 상기 도 9의 (a)에 있어서 가로축에 나타내는 공간 주파수가 0 인 때의 휘도차를 100%로 했을 때의 세로축에 나타낸 값을 MTF 로 간주할 수 있다. 따라서, 피사체 P 의 공간 주파수에 대한 피사체상 Pa 의 MTF 의 관계는 도 9의 (b) 와 같이 도시된다.

또한, 수차가 없다고 되는 「이상 렌즈(ideal lens)」이면 MTF 는 공간 주파수에 상관없이 항상 100% 로 된다.

2. 비디오 카메라 장치의 구성

도 1 은 실시의 형태로서의 비디오 카메라의 주요부의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다. 또한, 이 도면에서 광학계와 광학계로 촬영된 영상을 광전 변환하여 신호 처리를 행하는 신호 처리계만을 도시하고 있다.

이 도면에 있어서 렌즈 블록(1)은 이 실시의 형태의 비디오 카메라의 광학계이다. 이 렌즈 블록(1)은 소정 범위 줌 위치를 가변해서 피사체상의 주밍(zooming)을 행할 수 있는 줌 렌즈(2)가 구비된다. 또한, 조리개(3)에 의해 줌렌즈(2)를 투과한 광량을 조절하고 상의 밝기나 피사체 심도를 조정한다. 또한, 이 도면에 도시하는 조리개(3)는 상징적으로 다수 개의 날개를 조합해서 개략 동심원적으로 개구도를 조정하는 기구가 나타나 있는데, 이 실시의 형태에 있어선 후술하듯이 2 개의 날개를 조합한 조리개 기구를 채용하고 있다.

상기 줌 렌즈(2)에는 도면에 도시되는 바와 같은 전위차계(11)가 설치되고 있다. 줌 렌즈(2)에서 주밍을 위해 가변되는 초점거리에 대응하여, 예컨대, 광축방향을 따라 소정 범위 내에서 배리에이터(variator)라고 불리는 렌즈가 이동한다.

이러한 이동 위치(줌 위치)의 정보는 상기 전위차계(11)에 의해 검출하게 되어 있으며, 이 검출 신호가 줌 위치 정보로서 제어부(10)에 대해 공급된다.

또한, 조리개(3)에 대해 홀 소자(12)가 설치되고 있는데, 이 홀 소자(12)에 의해 조리개(3)의 조리개 지름(개구도)을 검출하게 되어 있으며, 이 검출 신호는 앰프(13)를 통하여 조리개 지름 정보로서 제어부(10)에 공급된다.

이들 줌 위치 정보 및 조리개 지름 정보는, 예컨대, 제어부(10)가 행하는 AE(automatic exposure) 제어나 AF(automatic focusing control) 제어에 사용된다. 또한, 이 실시의 형태에서, 상기 줌 위치 정보 및 조리개 지름 정보에 기초하여, 후술하는 바와 같이 구경 제어 회로(8)에 제어 신호를 공급하고 이것에 의해 영상 신호의 구경 제어를 행하도록 구성된다.

이러한 경우에, 촬상 소자로서 CCD(charge coupled device)(4)가 사용된다.

이 CCD(4)에서 판독된 전하에 기초하는 촬상 신호는 샘플 홀드/AGC(automatic gain control) 회로(5)에 공급되어 소정의 이득으로 증폭되고, 샘플 홀딩된 후에 A/D 컨버터(6)에 공급된다. A/D 컨버터(6)는 공급된 아날로그 신호에 의한 촬상 신호를 디지털 신호로 변환하고, 비디오 신호 처리 회로(7)에 공급한다.

비디오 신호 처리 회로(7)에서, 디지털 신호를 변환된 영상 신호에 대해 소정의 신호 처리를 실행하고, 최종적으로 합성기(9)를 통하여 디지털 신호에 의한 비디오 신호로서 출력한다. 이러한 비디오 신호 출력은, 예컨대, 도시 생략의 외부 또는 내장의 영상 신호 기록 장치 등에 공급되어 기록되거나 또는 촬상 화상의 표시를 위해서 모니터 장치나 액정 디스플레이 등에 공급된다. 비디오 신호 처리 회로(7)의 출력은 구경 제어 회로(8)에 대해서도 분기하여 공급된다.

구경 제어 회로(8)는 입력된 영상 신호에 대해 고역 성분을 증폭하여 강조한 신호 성분을 생성한다. 이러한 구경 제어 회로(8)의 출력은 합성기(9)에 공급된다. 합성기(9)에서, 원래의 영상 신호에 대해 적당하게 증폭된 영상 신호의 고역 성분을 중첩하는 것으로 되는데, 이것에 의해 후술같이 표시되는 화상의 에지 부분이 강조되어 겉보기상의 해상도가 향상하게 된다. 또한, 이 도면에 있어서는 구경 제어 회로(8)에 대해 비디오 신호 처리 회로(7)로부터 출력된 영상 신호가 입력되게 되어 있는데, 실제의 구경 제어 회로(8)에 의한 구경 제어의 처리는 고역 주파수의 영향이 큰 휘도 신호 성분에 대해서만 행하면 좋다.

데이터 테이블 메모리(10a)는 후술한 바와 같이 제어부(10)가 렌즈 블록(1)의 상태 변화에 따라 구경 제어 회로(8)의 출력 신호 이득을 가변 설정하기 위해 필요한 데이터 테이블이 격납되는데 이것에 대해서 후술한다.

3. 구경 제어 회로의 구성 및 기본적 동작

도 2 는 상기 구경 제어 회로(8)의 구성예를 개략적으로 도시하는 블록도이다.

또한, 이 실시의 형태의 구경 제어 회로(8)로서 화상의 수평 방향 및 수직 방향의 양방향의 해상도를 보정하기 위한 구경 제어 회로가 각각 구비되어 있는 것으로 되는데, 이러한 경우에는 수평 방향의 해상도를 보정하는 회로 구성에 대해서 나타내고 있다.

이 도면에 도시하는 구경 제어 회로(8)는 지연 소자(21, 22), 승산기(23), 합성기(24), 승산기(25)에 의해 구성된다. 이러한 경우, 지연 소자(21, 22)에는 클록 신호 CLK 의 블록 신호에 대응하는 지연 시간이 설정되는데, 이러한 경우와 같이 수평 방향의 해상도를 보정하는 것이면 1H분에 포함되는 화소수에 대응하는 클록 주파수를 설정하게 된다. 이것에 대해 클록 신호의 CLK 에 대한 1H의 주파수를 도 2와 같은 회로 구성으로 수직 방향의 해상도를 보정하는 구경 제어 회로를 얻을 수 있다.

비디오 신호 처리 회로(7)로부터 출력된 디지털 신호에 의한 영상 신호의 휘도 신호 성분은 지연 소자(21) 및 합성기(24)에 입력되고 있다. 지연 소자(21)의 지연 출력은 지연 소자(22)에 입력되는 동시에 입력 신호에 대해 2 배의 연산을 행하는 승산기(23)에 입력된다.

합성기(24)에서는, 비디오 신호 처리 회로(7)로부터 입력되는 원래의 신호 성분 및 지연 소자(22)로부터의 지연 출력인 휘도 신호 성분을 승산기를 통해 지연소자(21)로부터 통과한 신호 성분으로부터 감산한다.

이 합성기(24)의 출력은 원래의 영상 신호를 1 로 하고, 이것에 대해 1 클록분이 지연된 신호를 D 로 하면, 휘도 신호 성분에 대해서는 (-1+2D-D²)으로 나타낸다. 즉, 상술한 지연 소자(21, 22), 승산기(23) 및 합성기(24)는 고역 필터를 형성하고, 원래의 휘도 신호로부터 소정의 고역 성분을 추출한다.

승산기(25)에서는 상기 합성기(24)의 출력인 회도 신호의 고역 성분에 대해 제어부(10)로부터 공급되는 제어 신호로서의 이득 제어 신호가 부여된다. 즉, 휘도 신호의 고역 성분에 대해, 후술하는 바와 같이, 가변 설정된 이득의 계수가 승산되어서, 휘도 신호의 고역 성분이 강조된다.

그리고, 승산기(25)로부터 출력되는 이득이 부여된 고주파 성분을 원래의 영상 신호의 휘도 신호에 대해 중첩함으로써(합성기에서 합성한다), 원래의 영상 신호의 고역 성분이 강조된다.

도 3 은 상술한 구경 제어 회로(8)의 기본적 동작에 의해 얻어지는 화상 상태의 변화를 도시하는 설명도이다.

예컨대, 도 3의 (a)에 도시하는 영상 신호 주파수 성분에 대응하는 피사체상(Pa11)이 도 3의 (b)에 도시하는 것과 같은 점이라고 본다. 그러면, 도 3의 (a)보다 MTF 가 열화된 특성으로 되는 도 3의 (c)에 대응하는 피사체 상(Pa12)은 도 3의 (d)에 도시하는 바와 같이 되며, 화상의 해상도가 낮아지고 있다.

그래서, 상기 도 3의 (c)에 도시한 특성의 영상 신호에 대해, 도 2 에서 설명한 구경 제어 회로(8)에 의한 구경 제어에 의해 고역 성분을 강조하고, 예컨대, 도 3의 (e)에 도시하는 바와 같이 고역 성분의 진폭을 상승시키고, 도 3의 (a)와 동등하게 되는 특성이 얻어지게 신호 처리를 실시했다고 본다. 이것에 의해, 도 3의 (f)의 피사체 상(Pa13)에 도시하는 바와 같이 화상의 에지 부분(이 경우에 흰 부분과 검은 부분과의 경계가 된다)이 강조되어 겉보기 상의 화상의 해상도가 향상된다.

4. 이 실시의 형태의 조리개 기구

상술한 바와 같이 비디오 카메라 등의 촬영 장치의 광학계에서 조리개 지름의 변화에 의해 MTF가 변화한다. 즉, 조리개 지름의 변화에 의해 피사체상의 해상감에 얼룩이 생긴다는 것을 알 수 있다. 이 실시의 형태에 있어서는 도 2 및 도 3에 의해 설명한 구경 제어 회로(8)를 사용함으로서 조리개 지름의 변화에 대해서 피사체의 해상감이 일정하게 될 수 있는 구경 제어를 행하도록 구성된다. 여기에서, 이 실시의 형태의 비디오 카메라에 채용되는 2 개의 날개식의 조리개(3)의 기구에 대해서 도 4 를 참조해서 설명한다.

조리개(3)는 도 4의 (a)에 도시하는 형상의 단부를 갖는, 2 개의 날개(31, 32)의 조합으로 이룬다. 이 경우 날개(31)측에서, 도면에 도시하는 위치에는 ND 필터(ND : neutral density filter)(33)가 부착되고 있다. ND 필터(33)는 잘 알고 있듯이 가시 광역의 입사 광량을 소정의 비율만큼 감쇠시키는 광학 필터이며, 색 밸런스에 영향을 미치지 않고 투과광을 제한할 수 있다. 그리고, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상기 날개(31, 32)를 서로의 단부끼리 겹치게 해서 조합함으로써 마름모꼴 형상의 개구부(34)를 형성한다. 그리고, 도면의 화살표로 나타내는 방향에 날개(31, 32)를 이동시킴으로써 개구부(34)의 면적, 즉, 조리개 지름이 조절된다. 이와 같은, 2 개의 날개 기구의 조리개를 채용한 경우에는, 예컨대, 다수 개의 날개에 의해 개략 동심원상의 개구부 형성하는 기구의 조리개를 채용할 경우보다 더 적은 비용으로 광학계를 구성할 수 있다.

5. 이 실시의 형태의 해상도 보정 : 조리개 지름의 변화에 대응하는 보정

다음에 이 실시의 형태에 있어서의 조리개 지름의 변화에 대한 해상도 보정에 대해서 설명한다.

촬영 장치의 조리개 지름의 변화에 대한 해상도의 변화, 즉, MTF 의 변화는 촬영 장치에 쓰이는 광학계의 구성에 따라 기기마다 다르게 되지만, 미리 측정을 행함으로써 파악하는 것이 가능하다. 그래서, 이 실시의 형태에서는 이러한 측정 결과에 기초하여 후술하는 바와 같이 구경 제어 회로(8)의 이득을 제어하게 되며, 해상도의 보정을 행하는 것이 가능하게 된다. 그래서, 도 5 를 참조하고 도 4 에 도시한 이 실시의 형태의 조리개(3)의 조리개 지름에 따른 MTF 의 변화에 대해 설명한다. 또한, 도 5 에 있어선 조리개(3)의 개구부(34)의 부분이 도시되며, 그 주변 부분의 도시는 생략하고 있다. 또한, 이러한 경우에는, 예컨대, 도 3의 (b)에 도시한 것 같은 피사체의 차트를 사용함으로써 수평 방향에서의 MTF 를 측정한 것으로 된다.

도 5의 (a)에 「조리개 상태(1)」 로서 조리개(3)의 조리개가 개방된 상태가 도시되고 있다. 그리고 이 상태로부터 조리개(3)를 좁혀가고 도 5의 (b)의 「조리개 상태(2)」에 도시하는 정도로까지 개구부(34)를 좁힌다.

그런데, 조리개를 좁힘으로서 렌즈의 수차의 영향을 작아지는 것에서 일반적으로 MTF 의 값도 이에 따라서 커진다. 이 때문에 도 5의 (b)의 「조리개 상태(2)」 의 경우에서는 도 5의 (a)의 「조리개 상태(1)」 과 비교해서 큰 MTF 가 얻어지게 된다.

다음에, 도 5(b)의 상태로부터 다시 조리개가 좁혀져서 도 5(c)에 도시하는 「조리개 상태(3)」으로 되었다고 하자. 이 「조리개 상태(3)」은, 예컨대, 개구부(34)에서 ND 필터(33)가 차지하는 면적이 대부분이 되며, 역으로 ND 필터(33)의 효과가 걸려 있지 않은 공간이 매우 작게 된다.

이러한 조리개 상태에서는, 본래 렌즈의 수차 영향이 대단히 작아지기 때문에 MTF의 값이 커지지만, 실제로는 ND 필터(33)의 효과가 걸려 있지 않은 공간이 대단히 작아짐으로써, 이 공간 부분에서의 광 회절 현상이 일어나게 되어 MTF의 값이 작아진다.

즉, 도 5의 (b)로부터 도 5의 (c)에 도시하는 상태 천이로서 조리개를 서서히 좁혀갈 경우, 이것에 따라서 개구 부분(34)에 있어서 ND 필터(33)의 효과가 가해지고 있지 않은 공간의 면적이 작아짐으로서 상술된 광의 회절 현상이 무시할 수 없게 되고 역으로 MTF 가 열화된다는 특성이 얻어지게 된다.

그리고, 도 5의 (c)의 상태로부터 다시 조리개가 좁혀져서 도 5의 (d)의 「조리개 상태(4)」에 도시하는 바와 같이 개구부(34)가 ND 필터(33)로 차지되어, ND 필터(33)의 효과가 완전히 가해진 상태에서는 광의 회절이 작아져 다시 MTF 가 커진다.

또한, 도 5의 (d)의 상태로부터 조리개가 더 좁혀져서 도 5의 (e)의 조리개 상태(5)에 도시하는 상태로 된 경우에는 개구부(34)의 면적이 매우 작아지게 되므로, 다시 광의 회절의 영향이 커져 MTF 가 작아진다.

이 실시의 형태에서 이제까지 도 5 에 의해 설명한 조리개 지름(개구부(34)의 면적)의 변화에 대응하는 MTF 의 변화의 관계로서 도 6의 (a)에 도시하는 측정 결과가 얻어졌다. 이 도면에서 가로축에는 조리개 지름이 도시되고, 세로축에는 조리개 지름에 대응하는 MTF 가 도시되고 있다.

또한, 이 도 6의 (a)에서 MTF 의 특성을 도시하는 곡선상에 대해 도 5의 (a)내지 도 5의 (e)에 도시한 「조리개 상태(1-5)」의 각 샘플 위치가 기술되고 있으며, 도 5 에서 설명한 바와 같이, 「조리개 상태(1)」→ 「조리개 상태(2)」의 조리개 지름이 변화하므로, MTF 는 커지며 「조리개 상태(2)」→ 「조리개 상태(3)」의 조리개 지름의 변화에 대해서는 MTF 가 작아지게 변화하고 「조리개 상태(3)」→ 「조리개 상태(4)」의 조리개 지름의 변화에 대해 다시 MTF 가 커지게 변화하고 있다. 그리고, 「조리개 상태(4)」→ 「조리개 상태(5)」의 조리개 지름의 변화에 대해서는 MTF 가 저하되고 있다.

그래서, 이 실시의 형태에서는 상기 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 얻어진 측정 결과에 기초하여 조리개 지름의 변화에 따라 구경 제어 회로(8)의 승산기(25)(도 2 참조)에 부여해야 할 이득(제어부(10)에서 공급되는 제어 신호)을 가변하여, 조리개 지름에 의한 MTF 의 변화에 불구하고 피사체상의 해상도가 일정하게 되도록 보정을 행하도록 구성된다.

도 6의 (b)는 상기 도 6의 (a)의 측정 결과에 기초한 조리개 지름의 변화에 대해 구경 제어 회로(8)의 승산기(25)에 부여해야 할 이득의 설정 예를 도시하고 있다.

이 경우에는 이득이 낮은 쪽부터 이득 a-이득 d 의 5 단계의 이득이 설정되고 있다. 그리고 도 6의 (a)에 측정 결과로서 도시되는 곡선의 패턴에 대해 이 곡선의 변화를 말소하는 패턴이 되게 조리개 지름의 변화에 대해 이득을 가변하여 설정하고 있다.

그리고, 조리개 지름의 변화에 따라 상기 도 6의 (a)에 도시하듯이 해서 가변된 이득을 구경 제어 회로(8)의 승산기(25)에 부여함으로써, 구경 제어가 실시되는 영상 신호의 휘도 신호의 고주파 성분으로 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이 조리개 지름에 상관하지 않고 거의 일정한 진폭 레벨을 유지하게 된다. 이 결과, 실제로 표시되는 피사체상으로서 조리개 지름의 변화에 상관하지 않고, 거의 일정한 해상감이 얻어진 위에서 화상 전체의 해상도의 향상이 도모해지게 된다. 또한, 도6의 (c)는 3MHz 의 휘도 신호 성분의 진폭을 도시하고 있다.

이와 같은 구경 제어 제어를 실현하기 위해, 예컨대, 도 1 에 도시한 데이터 테이블 메모리(10a)에 대해 도 6의 (d)에 도시한 조리개 지름에 대응하는 이득 설정의 데이터 테이블을 격납해 둔다.

그리고 제어부(10)는 촬영시 홀 소자(12)로부터 공급되는 조리개(3)의 조리개 지름 정보에 기초하여 현재의 조리개 지름을 판별하고, 이 판별된 조리개 지름에 대응하여 설정되어 있는 이득을 데이터 테이블 메모리(10a)에 격납된 데이터 테이블을 참조하여 결정한다. 그리고, 이와 같이하여 결정된 이득을 제어 신호로서 구경 제어 회로(8)의 승산기(25)에 부여하게 된다. 이와 같은 제어부의 처리 동작에 의해 이제까지 말한 조리개 지름의 변화에 추종한 구경 제어가 가능하게 된다.

또한, 제어부(10)로부터 구경 제어 회로(8)의 승산기(25)에 공급되는 제어 신호로서 설정된 이득에 따른 전압값으로 되어도 좋으며, 예컨대, 소정 비트 수에 의한 시리얼 데이터 등으로 되어도 좋다.

또한, 이제까지의 설명은 수평 방향에서의 MTF 의 변화에서 생기는 해상도의 보정에 대해서 말한 것인데, 실제로는 수직 방향에서의 해상도의 보정도 마찬가지로 해서 행하는 것이다.

이 때문에는, 예컨대, 가로(수평 방향) 줄무늬에 의한 수직 방향에 공간 주파수의 높은 피사체의 차트를 사용함으로써, 수직 방향에서의 조리개 지름에 대한 MTF 의 변화를 측정할 수 있다. 그리고, 이후는 이제까지의 설명과 마찬가지로 이 측정 결과에 기초하여 MTF 의 변화에 따른 휘도 신호의 고주파 성분의 진폭 변동을 말소하게 이득을 설정하고 이 데이터를 데이터 테이블 메모리(10a)에 격납한다. 제어부(10)는 이 격납된 이득 설정 데이터에 기초하여 수직 방향의 구경 제어를 행하게 된 구경 제어 회로(8)의 승산기(25)의 이득을 가변하게 구성하면 좋다.

6. 이 실시의 형태의 해상도 보정 : 줌 위치의 변화에 대응하는 보정

광학계를 구비한 촬영 장치에 있어서 이제까지 설명한 조리개 지름 뿐 아니라 줌 렌즈의 줌 위치에 의해서도 MTF 가 변화한 다른 것이 알려지고 있다. 그래서, 이 실시의 형태에서는 이 같은 줌 위치의 변화에 의한 해상도의 변화를 보정한다.

줌 위치의 변화와 MTF 의 관계는 렌즈의 수차에 관련하므로 렌즈의 설계시에 시뮬레이션으로 산출하거나 또는 조리개의 경우 같이 측정에 의해서 구하는 것이 가능하다. 그리고 이 실시의 형태의 비디오 카메라에 있어서의 줌 위치의 변화에 대한 MTF의 값으로선 도 7의 (a)에 도시하는 결과가 얻어진다. 이 도면에 의하면, 광각(wide)에서 망원(tele)으로 줌 위치가 이동하는데, 따라서, MTF 가 작아지는 특성이 얻어지고 있음을 알 수 있는데 해상도도 이것에 대응해서 광각에서 망원으로 되는데 따라서 저하하게 된다.

그래서 도 7의 (b)에 도시하듯이 줌 위치의 변화에 대해서 구경 제어 회로(8)의 승산기(25)에 부여해야 할 이득을 가면 설정한다. 이 경우, 이득은 상기 도 7의 (a)에 도시한 특성을 말소하게 광각에서 망원으로 줌 위치가 이동하는 것에 따라서 이득 a-이득 d 에 의해 단계적으로 이득이 커지게 되어 있다.

그리고 상기 도 7의 (b)에 도시한 줌 위치에 대한 이득 설정의 데이터 테이블을 조리개의 경우와 마찬가지로 데이터 테이블 메모리(10a)에 격납한다. 그때 제어부(10)는 환영시에 있어서 전위차계(11)에서 공급되는 줌 위치 정보에 기초하여 현재의 줌 위치에 대응하는 이득을 데이터 테이블 메모리(10a)에 격납된 데이터 테이블로부터 참조해서 결정하고 이 이득을 구경 제어(8)에 공급한다. 이 같은 구경 제어가 행해지는 것에 의해서 예컨대 휘도 신호의 고주파 성분(이 경우 및 3MHz 로 된다)은 도 7의 (c)에 도시하듯이 줌 위치의 변화에 상관하지 않고 거의 일정한 진폭이 되게 제어된다. 이것에 의해 줌 위치의 변화에 의해 생기고 있던 해상감의 「얼룩」도 해소된다.

또한, 상기 도 7의 (a)에 도시하는 특성은 화상의 수평 방향에 있어서의 MTF 의 특성을 도시하는 것이며 따라서, 도 7의 (b)에 도시한 이득 설정의 데이터 테이블에 기초하여 구경 제어도 화상 수평 방향에 대응하는 것이다. 그리고 줌 위치의 변화에 대한 해상도의 보정도 상기 화상 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향에 대해서도 마찬가지로 행해진다.

이 실시의 형태에서는 조리개 지름이나 줌 위치 등의 광학계의 상태 변화에 상관하지 않고 일정한 해상감이 얻어지게 구경 제어가 행해진다. 또, 이 실시의 형태는 통상 쓰이는 구경 제어 회로의 이득을 MTF 의 변화에 대응하게 해서 가변 설정하는 구성이며 특히 비용이 증가하는 일도 없다.

또한, 이 발명은 이제까지 설명한 실시의 형태의 구성에 한정되는 것은 아니고 각종 변형이 가능하므로 되고, 예컨대, 비디오 카메라 이외에도 디지털 스틸 카메라 등 같이 광학계를 구비한 각종 촬영 장치 및 이 같은 촬영 장치로부터 공급되는 영상 신호를 처리하기 위한 신호 처리 장치에 대해서 적용이 가능으로 된다. 또, 상기 실시의 형태에 있어서는 영상 신호의 고역 성분을 강조하는 구경 제어로서 휘도 신호 성분에 대해서 처리를 실시하는 구성이 나타나 있는데 경우에 따라선 색차 신호 성분에 대해서도 구경 제어를 행하는 구성으로 되어도 무방하다.

도 1 은 이 발명의 실시의 형태로서의 비디오 카메라의 주요 부분의 구성을 도시하는 블록도.

도 2 는 실시의 형태의 구경 제어 회로의 구성예를 도시하는 블록도.

도 3 은 구경 제어 회로의 기본적인 동작을 설명하기 위한 설명도.

도 4 는 본 실시의 형태의 조리개 기구를 도시하는 설명도.

도 5 는 본 실시의 형태의 조리개의 조리개 지름 변화를 도시하기 위한 설명도.

도 6 은 이 실시의 형태에 있어서의 조리개 지름에 대응한 구경 제어 방법을 설명하기 위한 설명도.

도 7 은 이 실시의 형태에 있어서의 줌 위치에 대응한 구경 제어 방법을 설명하기 위한 설명도.

도 8 은 렌즈의 수차를 원인으로 하는 공간 주파수에 대응한 해상도의 열화를 설명하기 위한 설명도.

도 9 는 MTF 의 개념을 휘도차에 기초하여 설명하기 위한 설명도.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊

1 : 렌즈 블록 2 : 줌렌즈

3 : 조리개 4 : CCD

5 : 샘플 홀드 AGC 회로 6 : A/D 컨버터

7 : 비디오 신호 처리 회로 8 : 테이블 메모리

21, 22 : 지연 소자 22 : 승산기

24 : 합성기 25 : 승산기

31, 32 : 칼날 33 : ND 필터

34 : 개구부

Claims (15)

1. 촬영된 화상의 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리 방법에 있어서,

   촬영 장치의 광학계의 상태 변화에 따라 발생한 상기 영상 신호의 해상도의 변화에 대응하여 영상 신호의 소정의 대역 성분을 강조 가능하게 하는 구경 제어 수단(aperture control mean)의 출력 이득을 변화시켜서, 상기 영상 신호의 해상도가 거의 일정하게 유지되도록 보정하는, 영상 신호 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학계의 상태 변화는 렌즈의 수차에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광학계의 상태 변화는 조리개의 개구도(aperture)의 변화에 의한 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 광학계의 상태 변화는 조리개의 개구도의 변화에 따라 조리개 개구부 부근의 빛의 회절에 의한 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 광학계의 상태 변화는 줌 렌즈의 줌 위치의 변화에 의한 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 방법.
6. 촬영된 화상의 영상 신호를 처리하는 영상 신호 처리 장치에 있어서,

   상기 영상 신호의 해상도가 촬영 장치의 광학계의 상태에 의하지 않고, 거의 일정하게 유지되도록 부종하는 해상도 보정 수단을 구비하고, 상기 해상도 보정 수단은,

   상기 영상 신호의 소정의 대역 성분을 강조 가능한 구경 제어 수단과;

   상기 광학계의 상태 변화에 기초하여 상기 구경 제어 수단의 출력 이득을 가변 설정 가능한 이득 가변 설정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 해상도 보정 수단은 렌즈 수차에 기초하여 발생되는 상기 영상 신호의 해상도의 변화를 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 해상도 보정 수단은 조리개의 개구도의 변화에 의해 발생되는 상기 영상 신호의 해상도의 변화를 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 해상도 보정 수단은 조리개의 개구도의 변화에 따라 조리개 개구부 부근의 빛의 회절에 의해 발생된 상기 영상 신호의 해상도의 변화를 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 해상도 보정 수단은 줌 렌즈의 줌 위치의 변화에 의해 발생된 상기 영상 신호의 해상도의 변화를 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
11. 제 6 항에 있어서, 상기 이득 가변 설정 수단은 상기 광학계의 상태에 대응하는 상기 구경 제어 수단의 출력 이득을 기억하는 메모리를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
12. 제 6 항에 있어서, 상기 구경 제어 수단은 입력 신호를 한 수평 라인 내의 화소수에 대응하는 클록 주파수에 동기하여 지연시키는 지연 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
13. 제 6 항에 있어서, 상기 구경 제어 수단은 입력 신호를 한 수평 라인에 대응하는 클록 주파수에 동기하여 지연시키는 지연 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 조리개는 2 개의 날개 구조(two-vane mechanism)인 것을 특징으로 하는, 영상 신호 처리 장치.
15. 촬영된 화상의 영상 신호를 기록하는 영상 신호 기록 장치에 있어서,

    상기 영상 신호의 해상도가 촬영 장치의 광학계의 상태에 의하지 않고, 거의 일정하게 유지되도록 보정하는 해상도 보정 수단을 구비하는 영상 신호 처리 장치를 포함하고, 상기 해상도 보정 수단은,

    상기 영상 신호의 소정의 대역 성분을 강조 가능한 구경 제어 수단과;

    상기 광학계의 상태 변화에 기초하여 상기 구경 제어 수단의 출력 이득을 가변 설정 가능한 이득 가변 설정 수단을 포함하는 것을 특징으로, 하는 영상 신호 기록 장치.