KR100566214B1

KR100566214B1 - 디지털 클램프 회로 및 디지털 클램프 처리 방법

Info

Publication number: KR100566214B1
Application number: KR1020040006013A
Authority: KR
Inventors: 구라네하루히사
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2006-03-29
Also published as: JP4218357B2; KR20040070080A; US7417669B2; US20040252204A1; JP2004236180A

Abstract

본 발명은 흑 레벨 보정 처리에 있어서, 출력 신호의 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 있는 디지털 클램프 회로를 실현하는 것으로서, 디지털 클램프 회로(1)는 AFE 회로의 출력 신호로부터 기준값으로 되는 흑 레벨을 감산할 때, 부(負)의 값이 발생하는 것을 허용하고, 부의 값을 포함하는 다이나믹 레인지를 증폭함으로써, 다이나믹 레인지를 확대하고, 소정의 보정값을 가산한 후에 클리핑(clipping)을 행한다. 따라서, 디지털 클램프 회로(1)의 다이나믹 레인지가 확대되어, 출력 신호의 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 있게 된다. 즉, 후단의 화상 처리에서, 보다 넓은 다이나믹 레인지를 확보하는 처리를 실행할 수 있기 때문에, 화질의 향상을 도모할 수 있게 된다.

Description

디지털 클램프 회로 및 디지털 클램프 처리 방법{DIGITAL CLAMP CIRCUIT AND DIGITAL CLAMP PROCESSING METHOD}

도 1은 본 실시예에 따른 디지털 클램프 회로(1)의 기능 구성을 나타내는 블럭도,

도 2는 종래의 흑 레벨 보정 장치(100)의 입출력 특성을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 있어서의 클램프 회로(20, 40)의 입출력 특성을 나타내는 도면,

도 4는 디지털 클램프 회로(1)가 자동 휘도 레벨 제어부를 구비하는 경우의 기능 구성을 나타내는 블럭도,

도 5는 종래의 전자 카메라에 구비되는 흑 레벨 보정 장치(100)를 나타내는 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 107 : 디지털 클램프 회로 10 : 흑 레벨 산출부

20, 40, 101 : 클램프 회로 30 : 디지털 증폭기

50 : 클리핑 회로 60 : 라운딩 처리부

70 : 자동 휘도 레벨 제어부 100 : 흑 레벨 보정 장치

100a : AFE 회로 100b : OB 클램프 제어부

102 : PGA 103 : ADC

104 : LPF 105 : 흑 레벨 보정부

106 : DAC 107 : 디지털 클램프 회로

본 발명은 전자 카메라에 있어서의 촬상 신호의 흑 레벨을 보정하기 위한 디지털 클램프 회로 및 디지털 클램프 처리 방법에 관한 것이다.

종래, 촬상 소자 등에 의해 피사체를 촬영하는 전자 카메라가 이용되고 있고, 이러한 전자 카메라에서, 촬상의 밝기를 결정하기 위해 흑 레벨의 보정 처리가 행해지고 있다.

흑 레벨의 보정 처리는 촬상 소자나 아날로그 프론트 엔드(AFE) 회로의 전원 전압 변동이나 온도 변동에 기인하여, 출력 신호의 직류 성분에 변동이 생기기 때문에, 그 변동에 대하여, 항상 일정한 흑 레벨(직류 성분)로 하기 위한 처리이다.

또, 흑 레벨 보정 방법에 관한 기술로는, 일본 특허 공개 소화 제62-117480호 공보에 기재된 기술이나 일본 특허 공개 평성 제5-153428호 공보에 기재된 기술이 알려져 있다.

이하, 종래 행해지고 있는 일반적인 흑 레벨 보정 방법에 대해 설명한다.

우선, 촬상 소자가 집합하여 구성되는 센서에서, 주변 부분에 광이 들어가지 않도록 차광해 둔다. 그리고, 차광되어 있는 영역(차광 영역)의 센서 출력의 평균을 산출해서 이것을 기준값으로 하고, 차광되어 있지 않은 영역(수광 영역)의 센서 출력의 값을 기준값과 비교하여, 수광 영역의 밝기를 판정한다.

이 때, 차광 영역의 센서 출력은 전원 전압 또는 온도 등에 의해 변동하기 때문에, 일반적으로, 차광 영역의 센서 출력에 대한 보정(흑 레벨 보정)을 행하는 보정 장치(흑 레벨 보정 장치)가 이용된다.

도 5는 종래의 전자 카메라에 구비되는 흑 레벨 보정 장치(100)를 나타내는 도면이다. 도 5에서, 흑 레벨 보정 장치(100)는 OB 클램프 회로(Optical Black Clamp Circuit)(101)와, PGA(Programmable Gain Amp)(102)와, ADC(Analog Digital Converter)(103)와, LPF(Low Pass Filter)(104)와, 흑 레벨 보정부(105)와, DAC(Digital Analog Converter)(106)와, 디지털 클램프 회로(107)를 포함하여 구성된다.

도 5에서, OB 클램프 회로(101)와, PGA(102)와, ADC(103)와, DAC(106)로 이루어지는 부분을 아날로그 프런트 엔드 회로(이하, 「AFE 회로」라고 함)(100a), LPF(104)와, 흑 레벨 보정부(105)로 이루어지는 부분을 OB 클램프 제어부(100b)라고 한다.

도 5에 나타내는 흑 레벨 보정 장치(100)에는, 센서로부터의 출력 신호가 입력되고, OB 클램프 회로(101)에 의해, DAC(106)로부터 입력되는 보정값과 센서 출 력이 가산된다. 이 보정값은 PGA(102)의 출력 신호가 ADC(103)의 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 있는 값이 되도록 산출되는 것이다.

그리고, PGA(102)가 설정되어 있는 소정의 이득(Gain)에 근거해서 OB 클램프 회로(101)의 출력 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 ADC(103)가 디지털 신호로 변환한다. 이 디지털화된 신호는 흑 레벨을 보정하기 위해 피드백된다.

피드백된 디지털 신호는 LPF(104)에 입력되고, LPF(104)는, 차광 영역의 센서 출력에 대응하는 디지털 신호가 입력되어 있는 경우에, 그 디지털 신호의 평균화를 행한다.

그리고, 흑 레벨 보정부(105)가 LPF(104)에 의해 출력된 디지털 신호에 대하여, 흑 레벨의 목표값(이하, 「OB 목표값」이라 함)과의 차를 검출하고, 검출된 차에 따라 보정값을 출력한다. 여기서, OB 목표값은 미리 설정된 고정값 또는 마이크로 컴퓨터 등에 의해 적절히 산출되는 값이다.

또한, 보정값은 DAC(106)에 입력되고, DAC(106)가 보정값을 아날로그화하여 OB 클램프 회로(101)로 출력한다.

또한, 디지털 클램프 회로(107)는 ADC(103)에 의해 출력된 디지털 신호에 대하여, 보정값을 감산하여, 흑 레벨 보정 장치(100)의 출력 신호로서 출력한다. 여기서, 이 때 감산되는 보정값은 외부로부터 인가되는 경우 및 내부에서 산출하는 경우가 있고, 내부에서 산출하는 경우, 차광 영역의 출력 신호의 평균값(즉, 흑 레벨)이다.

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 소화 제62-117480호 공보

(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 평성 제5-153428호 공보

그러나, 종래의 흑 레벨 보정 장치(100)에 있어서, AFE 회로(100a)에서의 처리 형편상, AFE 회로(100a)에서의 흑 레벨을 높은 상태로 오프셋 해 두는 것이 행해지는 경우가 있다. 예컨대, AFE 회로(100a)에서의 PGA(102)의 입출력 특성에서, 직선성이 양호한 영역(선형 영역)을 이용할 목적으로, 흑 레벨을 소정값만큼 높게 설정해서 처리하는 경우가 있다.

이 때, 디지털 클램프 회로(107)에서, 흑 레벨의 오프셋량이 감산되고, 오프셋량 미만의 값은 "0"으로 클리핑된 후에, 출력 신호로 된다.

이와 같은 경우, 영상 신호의 다이나믹 레인지가, 흑 레벨의 오프셋량만큼 감소함으로써, 장치가 본래 갖고 있는 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 과제는, 흑 레벨 보정 처리에서, 출력 신호의 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 있는 디지털 클램프 회로를 실현하는 것이다.

이상의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 촬상 수단이 피사체로부터의 반사광을 수광면에서 수광함으로써 출력하는 영상 신호에, 흑 레벨을 소정의 목표값(OB 목표값)으로 하기 위한 흑 레벨의 보정 처리(즉, AFE 회로 및 OB 클램프 제어부로 이루어지는 부분에서의 처리)를 실시하여 얻어지는 디지털의 처리 대상 신호를, 소정의 흑 레벨로 클램프하기 위한 디지털 클램프 회로로서, 상기 처리 대상 신호로 부터, 해당 처리 대상 신호에 있어서의 흑 레벨을 나타내는 값을 감산하는 제 1 클램프 수단(예컨대, 도 1의 클램프 회로(20))과, 상기 제 1 클램프 수단의 출력 신호를 소정의 이득으로 증폭하는 증폭 수단(예컨대, 도 1의 디지털 증폭기(30))을 구비하는 것을 특징으로 한다.

즉, 흑 레벨의 오프셋량만큼 감소한 다이나믹 레인지를 확대할 수 있다.

또한, 상기 증폭 수단은 부의 값을 취급할 수 있고, 상기 증폭 수단의 출력 신호에, 상기 흑 레벨을 나타내는 값보다 작은 정의 보정값을 가산하는 제 2 클램프 수단(예컨대, 도 1의 클램프 회로(40))을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

즉, 제 1 클램프 수단에서의 처리로 발생한 부의 값을 효과적으로 활용할 수 있어, 흑 레벨을 나타내는 값 부근의 출력 신호의 선형성을 향상시킬 수 있게 되어, 흑 레벨 부근에서의 화질을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 증폭 수단은 상기 제 1 클램프 수단의 출력 다이나믹 레인지으로부터 상기 흑 레벨을 나타내는 값의 영역을 감소시킨 입력 다이나믹 레인지(예컨대, 도 3에 나타내는 클램프 회로(20)의 출력 신호의 다이나믹 레인지)을 상기 제 1 클램프 수단의 출력 다이나믹 레인지으로부터 상기 보정값의 영역을 감소시킨 출력 다이나믹 레인지(예컨대, 도 3에 나타내는 디지털 증폭기(30)의 출력 신호의 다이나믹 레인지)으로 하는 이득을 갖는 것을 특징으로 한다.

즉, 증폭 수단의 이득을, (2^L-N)/(2^L-M)으로 하는 것이다.

여기서, "L"은 제 1 클램프 수단의 출력 신호의 비트수, "M"은 흑 레벨을 나 타내는 값, "N"은 보정값이다.

즉, 디지털 클램프 회로가 본래 갖고 있는 다이나믹 레인지 정도로 출력 신호가 증폭된다.

또한, 상기 증폭 수단은 이득 가변으로 구성되고, 해당 증폭 수단의 이득을 상기 촬상 수단에서의 셔터 속도와, 상기 보정 처리에서의 아날로그 증폭기의 이득 중 적어도 어느 하나와 대응시켜 제어하는 제어 수단(예컨대, 도 4의 자동 휘도 레벨 제어부(70))을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

즉, 화상의 휘도에 관련을 갖는 부분을 대응지워 마련해서 제어할 수 있어, 보다 적절하게 흑 레벨의 보정을 행할 수 있게 된다.

또한, 상기 증폭 수단의 이득을 수동 또는 자동으로 설정할 수 있고, 상기 제어 수단은 설정된 상기 증폭 수단의 이득에 대응시키고, 상기 촬상 수단에서의 셔터 속도와, 상기 보정 처리에서의 아날로그 증폭기의 이득 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.

즉, 설정된 증폭 수단의 이득에 대응하여, 촬상 수단의 셔터 속도, 보정 처리에서의 아날로그 증폭기의 이득이 변화된다.

또한, 본 발명은, 촬상 수단이 피사체로부터의 반사광을 수광면에서 수광함으로써 출력하는 영상 신호에, 흑 레벨을 소정의 목표값으로 하기 위한 보정 처리를 실시하여 얻어지는 디지털의 처리 대상 신호를, 소정의 흑 레벨로 클램프하기 위한 디지털 클램프 처리 방법으로서, 상기 처리 대상 신호로부터 상기 영상 신호에서의 흑 레벨을 나타내는 값을 감산하는 클램프 단계와, 상기 클램프 단계에서의 출력 신호를 소정의 이득에서 증폭하는 증폭 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 디지털 클램프 처리 방법에 있어서, 상기 증폭 단계에서는, 부의 값을 취급할 수 있고, 상기 증폭 단계에서의 출력 신호에, 상기 흑 레벨을 나타내는 값보다 작은 정의 보정값을 가산하는 다른 클램프 수단을 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 증폭 단계에서는, 상기 클램프 단계에서의 출력 다이나믹 레인지으로부터 상기 흑 레벨을 나타내는 값의 영역을 감소시킨 입력 다이나믹 레인지를 상기 클램프 단계의 출력 다이나믹 레인지으로부터 상기 보정값 영역을 감소시킨 출력 다이나믹 레인지으로 하는 이득을 갖는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기 증폭 단계는 이득 가변인 것으로 하고, 해당 증폭 단계에서의 이득을 상기 촬상 수단에서의 셔터 속도와, 상기 보정 처리에서의 아날로그 증폭기의 이득 중 적어도 어느 하나와 대응시켜 제어할 수 있는 것으로 하여도 좋다.

본 발명에 따르면, 처리 대상 신호로부터 흑 레벨을 나타내는 값을 감산함으로써 감소하는 다이나믹 레인지를 증폭 수단에 의해 확대한다.

따라서, 디지털 클램프 회로의 출력 신호에서의 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 있게 된다. 즉, 후단의 화상 처리에서, 보다 넓은 다이나믹 레인지를 확보하는 처리를 실행할 수 있기 때문에, 화질의 향상을 도모할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 디지털 클램프 회로의 실시예를 상세 하게 설명한다.

우선, 구성을 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 디지털 클램프 회로(1)의 기능 구성을 나타내는 블럭도이다. 디지털 클램프 회로(1)는 전자 카메라 등의 촬상 센서를 갖는 장치에 구비되고, 촬상 센서의 출력 신호를 보정하고, 촬상의 흑 레벨을 보정하며, 또한 출력 신호의 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용하기 위한 처리를 행하는 회로이다.

도 1에서, 디지털 클램프 회로(1)는 흑 레벨 산출부(10)와, 클램프 회로(20, 40)와, 디지털 증폭기(30)와, 클리핑 회로(50)와, 라운딩 처리부(60)를 포함하여 구성된다.

또, 디지털 클램프 회로(1)의 전단에는, 도 5에 나타내는 종래의 흑 레벨 보정 장치(100)에서의 AFE 회로(100a) 및 OB 클램프 제어부(100b)로 이루어지는 회로가 접속되어 있다. 즉, 센서로부터 출력된 신호는 AFE 회로(100a) 및 OB 클램프 제어부(100b)에 의해 처리된다. 그리고, 아날로그 신호의 상태에서 OB 클램프 처리가 실시됨으로써, 흑 레벨이 목표값(OB 목표값)과 거의 동일한 값으로 보정된 신호가 디지털화되어 디지털 클램프 회로(1)에 입력된다.

도 1에서, 흑 레벨 산출부(10)는 차광 영역의 센서 출력의 평균화 처리를 하고, 처리 결과를 디지털값의 흑 레벨로서 클램프 회로(20)로 출력한다.

또, 흑 레벨 산출부(10)에 의해 산출되는 흑 레벨은 AFE 회로(100a) 및 OB 클램프 제어부(100b)로 이루어지는 회로에 의해 흑 레벨을 일정한 값으로 보정하는 처리가 실시된 결과를 평균화하여 얻어지는 것이다.

그 때문에, 흑 레벨 산출부(10)가 산출하는 평균값은 OB 목표값과 거의 동일한 값으로 된다.

클램프 회로(20)는 흑 레벨 산출부(10)로부터 입력된 흑 레벨을 입력 신호로부터 감산한다. 즉, 클램프 회로(20)는 OB 목표값(여기서는, 약 "128"로 함)을 출력 신호로부터 감소시킴으로써, 촬영된 화상 전체의 밝기를 보정한다.

이 때, 감산의 결과, 부의 값이 발생하는 경우가 있고, 표시될 화상의 밝기를 나타내는 것으로는 부의 값은 의미를 갖지 않지만, 클램프 회로(20)에서는, 부의 값을 클리핑하는 일 없이, 유효한 것으로서 취급하는 것으로 한다.

이와 같이 부의 영역을 유효한 것으로 해 둠으로써, 후단의 처리에서 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다(후술).

디지털 증폭기(30)는 클램프 회로(20)의 출력 신호를 소정 이득으로 증폭하여, 다이나믹 레인지를 확대하는 처리를 행한다.

일반적으로, 디지털 클램프 회로(1)의 출력 신호는 일정한 다이나믹 레인지를 갖고, 허용되는 다이나믹 레인지를 보다 넓게 이용함으로써 보다 높은 화질을 얻을 수 있는 것이다.

한편, 종래의 흑 레벨 보정 처리에서는, 상술한 바와 같이, OB 목표값이 높은 값인 경우, 본래의 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명에 있어서는, 흑 레벨이 감산된 후의 출력 신호에 대하여, 디지털 증폭기(30)에 의해 증폭을 행하여, 다이나믹 레인지를 확대하는 것으로 한다.

또, 이와 같이 증폭을 행한 경우에도, 클램프 회로(20)에서, 부의 영역을 유효한 것으로 한다.

클램프 회로(40)는 디지털 증폭기(30)의 출력 신호에 소정의 보정값을 가산하여, 클리핑 회로(50)로 출력한다.

이 때 가산되는 보정값은 OB 목표값보다 작은 값(여기서는 "32"로 함)이다.

클리핑 회로(50)는 클램프 회로(40)의 출력 신호 중 부로 되는 부분을 클리핑하여, "0"으로 수정한다.

여기서, 클램프 회로(40)에서 보정값을 가산하는 처리는 소정의 오프셋을 부가하는 것이고, 이러한 처리에 의해, 보정값보다 절대값이 작은 부의 값이 정으로 된다.

그 때문에, 종래의 흑 레벨 보정 처리에 있어서는 "0"으로 클리핑되는 것으로 되어 있던 일정 범위의 값이 유효한 정의 값으로서 취급되는 것으로 되어, 출력 신호의 다이나믹 레인지에서의 "0" 부근의 값의 선형성을 향상시킬 수 있게 되어, 어두운 부분에서의 화질 향상을 도모할 수 있다.

라운딩 처리부(60)는, 사사 오입 또는 버림 등에 의해, 클리핑 회로(50)의 출력 신호에 대한 라운딩 처리를 행한다.

즉, 라운딩 처리부(60)는 클램프 회로(20, 40) 및 디지털 증폭기(30)가 실행하는 처리에서, 정수부 및 소수부를 포함하는 연산이 발생하기 때문에, 여기서 발 생한 소수 부분에 대해 라운딩 처리를 행하여, 출력 신호를 정수값으로서 출력하는 것이다.

또, 디지털 클램프 회로(1)는 입력 10비트의 정수값 입력을 상정한 디지털 처리계이다.

여기서, 디지털 클램프 회로(1)의 입출력 특성에 대해 설명한다.

도 2는 종래의 흑 레벨 보정 장치(100)의 입출력 특성을 나타내는 도면이다.

도 2에서, AFE 회로(100a)의 입출력 특성은 실선으로 나타내는 바와 같이 되고, 그 다이나믹 레인지는 "0"보다 약간 큰 값으로부터 "1023"까지로 된다.

또한, AFE 회로(100a)의 입출력 특성에서, 다이나믹 레인지의 중앙 부분은 선형적인 특성을 나타내는 것이다.

그 때문에, 종래의 흑 레벨 보정 처리에서는, AFE 회로(100a)의 입출력 특성에서의 선형 영역을 사용할 목적으로, 흑 레벨(AFE 회로(100a)에서의 OB 목표값)로서 "128"로 한 것과 같이, 일정한 높은 값이 설정되어 있는 경우가 있다.

그리고, 디지털 클램프 회로(107)에서, AFE 회로(100a)의 출력 신호로부터 흑 레벨이 감산된다.

즉, 도 2에서, 디지털 클램프 회로(107)의 출력 신호는 점선으로 나타내는 바와 같이 된다.

이 때, 도 2에 나타내는 바와 같이, 출력 신호의 다이나믹 레인지에서의 실효적인 영역이 감소하는 것으로 되어, 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 없다고 하는 문제가 있다.

즉, AFE 회로(100a)의 출력 신호의 다이나믹 레인지 "1024"에 대하여, 흑 레벨이 "128"인 경우, 흑 레벨을 감소시킨 후의 다이나믹 레인지는 1024-128=896으로 된다.

또, AFE 회로(100a)의 출력 신호에서, 흑 레벨 미만의 값에 대해서는, 소위 「흑 일그러짐」으로 된다. 즉, 디지털 클램프 회로(107)의 출력에서, 모두 "0"으로 클리핑된다.

한편, 본 발명에 있어서는, 다이나믹 레인지가 감소한 출력 신호를 디지털 증폭기(30)에 의해 증폭하여, 다이나믹 레인지가 확대된다.

도 3은 본 발명에서의 클램프 회로(20, 40)의 입출력 특성을 나타내는 도면이다. 또, 도 3에서, 점선은 클램프 회로(20)의 출력 신호를 나타내고, 실선은 클램프 회로(40)의 출력 신호를 나타내고 있다.

도 3에서, 클램프 회로(20)의 출력 신호는, 종래와 마찬가지로, 다이나믹 레인지가 감소하여, "896"으로 되어 있다.

한편, 클램프 회로(40)의 출력 신호는 소정 이득으로 증폭됨으로써, 그 다이나믹 레인지가 "32"부터 "1023"까지 확대되어 있다.

예컨대, 디지털 증폭기(30)의 증폭율을 1.2로 해서 증폭한 경우, "896"이던 다이나믹 레인지는 896×1.2≒1075까지 확대되어, 다이나믹 레인지를 약 20% 개선할 수 있다.

또, 디지털 증폭기(30)의 출력 신호에 대하여, 상술한 바와 같이, 보정값(여기서는 "32")이 가산되어 있다.

이러한 처리를 행한 결과, 종래의 흑 레벨 보정 처리에 비해, 출력 신호의 다이나믹 레인지가 (1023-32)/(1023-128)=1.1배(0.83dB)로 확대되어, 다이나믹 레인지가 효과적으로 활용되는 것으로 된다.

다음에, 동작을 설명한다.

디지털 클램프 회로(1)에는, 도 5에 나타내는 AFE 회로(100a)에 상당하는 AFE 회로의 출력 신호가 입력된다.

이 때, AFE 회로의 출력 신호는 촬상 소자나 AFE 회로의 전원 전압 변동이나 온도 변동에 근거하는 흑 레벨의 변동에 대하여, 아날로그 단계에서의 흑 레벨 보정이 실시되고, 흑 레벨이 OB 목표값에 거의 일치된 상태의 신호로 되어 있다.

AFE 회로의 출력 신호는 흑 레벨 산출부(10) 및 클램프 회로(20)에 입력된다.

그렇게 하면, 흑 레벨 산출부(10)에서, 흑 레벨이 산출되고, 이 흑 레벨이 클램프 회로(20)에 입력된다.

클램프 회로(20)는 AFE 회로의 출력 신호로부터 흑 레벨을 감산하여, 화상 전체의 밝기를 보정한다. 즉, 클램프 회로(20)는, 소위 「흑 부상」한 상태의 화상으로부터 흑 레벨을 감산하여, 화상에서의 흑색 부분이 소정 휘도로 되도록 보정을 행한다.

이 때, 클램프 회로(20)는 부의 값을 유효한 것으로서 취급한다.

그리고, 클램프 회로(20)의 출력 신호가 디지털 증폭기(30)에 의해 증폭되어, 다이나믹 레인지가 확대된다.

이어서, 디지털 증폭기(30)의 출력 신호가 클램프 회로(40)에 입력되어, 보정값이 가산됨으로써, 부이던 일정한 값이 정의 값으로 된다. 즉, 디지털 증폭기(30)의 출력 신호에서의 부의 영역의 일부가 유효한 것으로서 취급된다.

마지막으로, 라운딩 처리부(60)가 사사 오입 등의 처리에 의해 출력 신호를 소정의 값으로 라운딩하여, 디지털 클램프 회로(1)의 출력 신호로서 출력한다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 디지털 클램프 회로(1)는 AFE 회로의 출력 신호로부터 기준값으로 되는 흑 레벨을 감산할 때, 부의 값이 발생하는 것을 허용하고, 부의 값을 포함하는 다이나믹 레인지를 증폭함으로써, 다이나믹 레인지를 확대하고, 소정의 보정값을 가산한 후에 클리핑을 행한다.

따라서, 디지털 클램프 회로(1)의 다이나믹 레인지가 확대되어, 출력 신호의 다이나믹 레인지를 효과적으로 활용할 수 있게 된다. 즉, 후단의 화상 처리에서, 보다 넓은 다이나믹 레인지를 확보하는 처리를 실행할 수 있기 때문에, 화질의 향상을 도모할 수 있게 된다.

또한, 클램프 회로(20)에서 부의 값을 유효한 것으로서 취급하기 때문에, 출력 신호를 증폭할 때에, 클리핑에 의해 생기는 비직선성에 의해 화질이 열화하는 사태를 피할 수 있다.

또한, 클램프 회로(40)에서 소정의 보정값을 가산한 후에, 클리핑이 행하여지기 때문에, 출력 신호에서의 "0" 부근의 값(즉, 흑색에 가까운 영역)의 선형성을 유지할 수 있게 된다.

또, 본 실시예에 있어서, 디지털 증폭기(30)를 디지털 프로그래밍 가능한 이 득 증폭기로 하고, 클리핑 회로(50)의 출력 신호에 근거해서, AFE 회로에 포함되는 PGA의 이득과, 촬상 센서의 셔터 속도와, 디지털 증폭기(30)의 이득을 통합적으로 제어하는 자동 휘도 레벨 제어부를 구비함으로써, 흑 레벨을 보정하는 것으로 하여도 좋다.

도 4는 디지털 클램프 회로(1)가 자동 휘도 레벨 제어부를 구비하는 경우의 기능 구성을 나타내는 블럭도이다. 또, 도 4에서는, 라운딩 처리부(60)의 도시를 생략하지만, 클리핑 회로(50)의 출력 신호에서의 소수부 부분에 대하여 라운딩 처리를 행하여, 출력 신호를 정수값으로서 출력하는 점은 도 1에 나타내는 경우와 마찬가지이다.

도 4에서, 클리핑 회로(50)의 출력 신호가 자동 휘도 레벨 제어부(70)에 입력되고, 자동 휘도 레벨 제어부(70)는 입력된 신호에 근거해서 셔터 속도 및 PGA의 이득을 변화시킨다.

그리고, 셔터 속도 및 PGA의 이득을 변화시키더라도 흑 레벨의 보정을 적절하게 실행할 수 없는 경우, 자동 휘도 레벨 제어부(70)는 디지털 증폭기(30)의 이득을 변화시켜, 흑 레벨을 적절한 값으로 보정한다.

이러한 구성으로 함으로써, 화상의 흑 레벨(휘도)에 영향을 부여하는 셔터 속도, PGA의 이득 및 디지털 증폭기(30)의 이득을 관련지어 제어하는 것이 가능해지기 때문에, 보다 적절히 흑 레벨을 보정할 수 있게 된다.

또, 여기서는, 디지털 증폭기(30)의 이득을 변화시키는 것에 선행하여, 셔터 속도 및 PGA의 이득을 변화시키는 것으로서 설명했지만, 디지털 증폭기(30)의 이득 을 선행하여 변화시키는 것으로 하여도 좋다.

또한, 여기서는, 자동 휘도 레벨 제어부(70)가 자동적으로 디지털 증폭기(30)의 이득을 변화시키는 것으로 설명했지만, 디지털 증폭기(30)의 이득을 사용자가 임의로 설정할 수 있는 구성으로 하여도 좋다.

본 발명에 따르면, 흑 레벨 보정 처리에 있어서, 출력 신호의 다이나믹 레인지를 유효하게 활용할 수 있는 디지털 클램프 회로를 제공할 수 있다.

Claims

촬상 수단이 피사체로부터의 반사광을 수광면으로 수광하는 것에 의해 출력하는 영상 신호에, 흑 레벨을 소정의 목표값으로 하기 위한 보정 처리를 실시하여 얻어지는 디지털의 처리 대상 신호를, 소정의 흑 레벨로 클램프하기 위한 디지털 클램프 회로에 있어서,

상기 처리 대상 신호로부터, 해당 처리 대상 신호에 있어서의 흑 레벨을 나타내는 값을 감산하는 제 1 클램프 수단과,

상기 제 1 클램프 수단의 출력 신호를 소정의 이득으로 증폭하는 증폭 수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 클램프 회로.
제 1 항에 있어서,

상기 증폭 수단은, 부(負)의 값을 취급하는 것이 가능하고,

상기 증폭 수단의 출력 신호에, 상기 흑 레벨을 나타내는 값보다 작은 정(正)의 보정값을 가산하는 제 2 클램프 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 클램프 회로.
제 2 항에 있어서,

상기 증폭 수단은, 상기 제 1 클램프 수단의 출력 다이나믹 레인지로부터 상기 흑 레벨을 나타내는 값의 레인지를 감한 입력 다이나믹 레인지를, 상기 제 1 클램프 수단의 출력 다이나믹 레인지로부터 상기 보정값의 레인지를 감한 출력 다이나믹 레인지로 하는 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 디지털 클램프 회로.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증폭 수단은 이득 가변적으로 구성되고,

해당 증폭 수단의 이득을, 상기 촬상 수단에 있어서의 셔터 속도와, 상기 보정 처리에 있어서의 아날로그 앰프의 이득 중 적어도 어느 하나와 대응시켜 제어하는 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 클램프 회로.
제 4 항에 있어서,

상기 증폭 수단의 이득을 수동 또는 자동으로 설정가능하며, 상기 제어 수단은, 설정된 상기 증폭 수단의 이득에 대응시켜, 상기 촬상 수단에 있어서의 셔터 속도와, 상기 보정 처리에 있어서의 아날로그 앰프의 이득 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 디지털 클램프 회로.
촬상 수단이 피사체로부터의 반사광을 수광면으로 수광하는 것에 의해 출력하는 영상 신호에, 흑 레벨을 소정의 목표값으로 하기 위한 보정 처리를 실시하여 얻어지는 디지털의 처리 대상 신호를, 소정의 흑 레벨로 클램프하기 위한 디지털 클램프 처리 방법에 있어서,

상기 처리 대상 신호로부터 상기 영상 신호에 있어서의 흑 레벨을 나타내는 값을 감산하는 클램프 단계와,

상기 클램프 단계에 있어서의 출력 신호를 소정의 이득으로 증폭하는 증폭 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 클램프 처리 방법.