JPH0250675A - 撮像信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撮像信号処理回路に関し、より具体的には、撮
像手段から出力される↑層像信号の処理回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の撮像装置の構成ブロック図を第２図に示す。１０
はアイリス、レンズなどを含む撮影光学系、１２はＣＣ
Ｄ、ＭＯＳなどの固体撮像素子や撮像管からなる撮像素
子、１４は撮像素子１２の出力信号の直流分を再生する
クランプ回路、１６はＡＧＣ（オート・ゲイン・コント
ロール）回路、１８はＴＶ受像機のガンマ特性に適合さ
せるためのガンマ補正回路、２０は一定レベル以上の信
号を圧縮してダイナミック・レンジを確保する二補正回
路、２２はブランキング処理、ペデスタル・レベル設定
、ホワイト・クリップ処理、同期信号付加などの処理を
行って、テレビジョン信号を出力するエンコーダである
。

ＡＧＣ回路１６において、２４は可変利得アンプ、２６
はアンプ２４の出力レベルを一定の時定数で検出する検
波回路、２Ｂは検波回路２６の出力と一定基準電圧ＶＩ
ＩｔＦ！とを切り換えるスイッチ、３０はスイッチ２８
の出力から一定基準電圧■１Ｆ１を減算する減算器であ
る。減算器３０の出力が、アンプ２４の利得側′ａ端子
に印加されている。即ち、アンプ２４、検波回路２６、
スイッチ２８、減算器３０及びアンプ２４というループ
が形成され、アンプ２４の入力信号レベルに対してその
出力レベルを一定に保つように働く。スイッチ２８がａ
接点側に接続するときに、ＡＧＣ動作は機能し、スイッ
チ２８がｂ接点側に接続するときには、アンプ２４は入
力信号レベルによらずに、一定増幅率で作動する。

第３図はＡＧＣ回路１６の入出力特性を示し、第４図は
ガンマ補正回路１８、ニー補正回路２０及びエンコーダ
からなる部分での、全体としての非線形増幅特性を示す
。第４図において、出カポインドａは入力ゼロに対する
ペデスタル値、ａ乃至すがガンマ補正回路１８によるガ
ンマ区間、ｂ乃至Ｃがニー補正回路２０によるニー補正
区間、Ｃがホワイト・クリップ・レベルを示す０通常、
ポイントｂ及び同Ｃは、ビデオ信号の輝度レベルとして
１００χ乃至１２０χ程度に設定されることが多い。

これらの非線形処理によって、１００χを越える入力信
号レベル（ポイント８以上）に対しても、すぐびはクリ
ップせずに、ニー補正回路２０により出力を圧縮する。

これにより、入カポインドｆまで、ダイナミック・レン
ジを確保している。

従来例では、第２図に示すように、ニー補正回路の前段
にＡＧＣ回路を配置しており、ニー特性に関係無しにＡ
ＧＣ回路の利得が決定されている。

ＡＧＣ出力レベルは、ビデオ信号のダイナミック・レン
ジを活かすためにも、採集映像出力に対してなるべく大
きな値に設定されるのが好ましいが、通常は、ニー補正
回路の働く直前のレベル、即ち１００χ映像レベルに対
応するように設定される。

（１００％以上のレベルに設定した場合には、映像信号
の高輝度部分はＡＧＣ追従範囲では常にニー補正回路に
よる圧縮を受け、階調性を無くしてしまう。）具体的に
は、標準的な撮像デバイスの出力レベルに合わせて、そ
の最終映像出力レベルがちょうど１００χになるように
、基準電圧ＶｌｌＥＦ＋によりＡＧＣ回路１６内のルー
プ・ゲインを設定する。

ＡＧＣがオフ（スイッチ２８がｂ接点側に接続）の場合
には、最終映像出力レベルが１００χになるように、基
準電圧ＶＩＩＥＦ！を調節しておく。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２図に示すような従来例では、平均的に低輝度の被写
体に対してＡＧＣ回路１６を動作させることは非常に有
効であるが、コントラストの高い被写体に対しては高輝
度部分がＡＧＣ動作の基準になることから、ＡＧＣ追従
範囲では低輝度部分に黒つぶれ現象が生じ易い。逆に、
低輝度部分が充分見えるようにアイリスを開けば、今度
は高輝度部分に白つぶれ現象が生じ易くなる。そこで、
このような場合には、ＡＧＣ動作を停止し、ニー補正回
路２０により高輝度部分を圧縮することで白つぶれを抑
え、ダイナミック・レンジを確保する方法が提案されて
いる。

一般に、撮像デバイス自体の飽和レベルに対してニー補
正回路２０が低いレベルから働くように設定すれば、そ
れだけ圧縮範囲が拡がり、映像出力のダイナミック・レ
ンジを大きくとれるが、その分階調性を保てる上限（ニ
ー補正回路２０の作動する直前のポイント）が狭くなる
ので、ニー補正回路２０を必要としないような通常のコ
ントラストの被写体に対して映像出力のＳ／Ｎ比が劣化
するという欠点がある。

そこで、被写体のコントラストに合わせてニー特性を最
適化するために、ニー補正回路２０の動作レベルや、圧
縮の程度を外部から調節自在とし、入力レベルに応じて
自動又は手動調節する工夫が様々提案されているが、い
ずれも操作や回路構成が複雑なものになり、あまり実用
的でない。

そこで本発明は、被写体のコントラストに合わせて適切
なニー特性及び映像出力を得ることのできる撮像信号処
理回路を提示することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る撮像信号処理回路は、描像手段から出力さ
れる撮像信号に対し、高レベル圧縮処理及び自動利得調
整処理を施す撮像信号処理回路であって、自動利得調整
手段の前段に高レベル圧縮手段を配置し、自動利得調整
手段の出力を用いて当該高レベル圧縮手段の特性を帰還
制御することを特徴とする。

〔作用〕

自動利得調整手段の出力により高レベル圧縮手段の特性
を帰還制御することにより、被写体のコントラストに応
じて高レベル圧縮手段の特性を自動調整することができ
るようになる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図を示す。撮
影光学系３２、撮像素子３４及びクランプ回路３６まで
は、第２図の従来例と同じである。

３８はガンマ補正回路、４０はニー補正回路、４２はＡ
ＧＣのための可変利得アンプ、４４はエンコーダ２２と
同様の機能を持ち、ＴＶ信号を出力するエンコーダであ
る。４６は検波回路、４８はＡＧＣのオン／オフを決定
するスイッチ、５０は減算器であり、第２図の検波回路
２６、スイッチ２８及び減算器３０によるループと同様
にして、ＡＧＣのために可変利得アンプ４２の利得を制
御する。即ちスイッチ４８のｂ接点には基準電圧ＶＲ１
ＦＺが印加され、減算器５０のマイナス入力には一定電
圧■□□が印加されている。ここでは、基準電圧ＶＩＩ
ＥＦＩはＡＧＣ追従時のビデオ出力レベルを規定し、基
準電圧ｖ　＊ｔｒｚは撮像素子２４の標準出力レベルに
対して、ＡＧＣオフ時のビデオ出力レベルを規定する。

第１図の構成例では、撮像素子３４の標準出力レベルに
対してビデオ出力レベルがＡＧＣのオン／オフ時に何れ
も１００χになるように設定しであるものとする。

本実施例ではまた、減算器５２によりスイッチ４８の出
力から基準電圧ＶＩＩＥ□を減算し、その減算結果に従
ってニー補正回路４０のニー特性を制御する。即ちニー
補正回路４０は、制御入力電圧■、に従って、第５図に
示すように、■ｏがゼロのときには１００χビデオ出力
の点から一定の圧縮特性で動作し、■、がプラスで増加
する程、より低い動作点から圧縮特性で動作する。

第１図において、破線で囲んだブロック部分が本実施例
の特徴的部分であり、以下では、この特徴部分を説明す
る。可変利得アンプ４２によるＡＧＣ回路部分について
は、第２図の従来例と同じであり、スイッチ４８をａ接
点に接続するか、ｂ接点に接続するかでＡＧＣのオン／
オフを指定でき、ＡＧＣのオン（ａ接点）のときには、
アンプ４２の出力は、基準電圧■１，１によって定まる
レベルに制御される。

次に、ニー補正回路４０のニー特性の制御動作を説明す
る。ＡＧＣがオフ（スイッチ４８がｂ接点に接続）のと
き、スイッチ４８の出力は基準電圧Ｖ　ＩＩＥＦ！に等
しく、従って減算器５２の出力はゼロ（基準レベル）で
ある。減算器５２の出力、即ち、ニー補正回路４０の制
御電圧Ｖ、がゼロであるので、ニー補正回路４０は第５
図の実線の二特性を示す。このとき、減算器５０の出力
は（■翼ＥＦ！　　’／Ｂｙ＋）で一定であるので、ア
ンプ４２は固定利得の増幅器として機能する。

他方、スイッチ４８がａ接点側に接続して、ＡＧＣがオ
ンである場合には、減算器５２は、スイッチ４８の出力
（即ち、検波回路４６の出力）から基準電圧Ｖ　ＲＥＦ
２を減算する。そ、して、減算器５２の出力に応じて、
ニー補正回路４０の入出力特性は第５図に示すように変
化する。例えば、減算器５２の出力がプラスのときには
、圧縮特性の開始点を下げる。このように、ＡＧＣ動作
を行うときには、ニー補正回路４０及びアンプ４２の動
作点を初期設定するために、電源投入時に必ず１度だけ
、スイッチ４８をｂ接点側に接続することと、アンプ４
２に先立ってニー補正回路４０の特性調整が動作するよ
うに、減算器５０の出力応答時間を減算器５２のそれよ
りも遅（設定しておく必要がある。

このようにして、ＡＧＣ動作時には、ＡＧＣの非動作時
であれば１００χを越えてしまうようなビデオ出力レベ
ル、即ち、検波回路４６の出力レベルが基準レベルＶ　
ＩＩ！Ｆ！より大きくなる場合に、その分、ニー補正回
路４０の動作点を下げることにより、信号の圧縮範囲を
拡げ、もって、１００χのビデオ出力レベルを維持する
ように動作する。また逆に、ＡＧＣの非動作時には、１
００χを下まわるようにビデオ出力に対しては、ニー補
正回路４０ではなく、アンプ４２の利得を増すことで１
００χのビデオ出力レベルを保つように動作する。

第６図は本発明の第２の実施例の構成ブロック図を示す
。第１図と同じ構成要素には同じ符号を付しである。６
０は、検波回路４６とは異なる時定数の検波回路、６２
は検波回路６０の出力と、基準電圧Ｖ、１ｔＦ２とを切
り換えるスイッチ、６４はスイッチ６２の出力から基準
電圧■□、を減算する減算器である。減算器６４の出力
がニー補正回路４０の制御端子に印加される。ＡＧＣ用
の検波回路４６とは別に、ニー特性制御用の検波回路６
０を設け、それらの時定数を別々に設定可能とし、別々
のスイッチ４８．６２を設けることにより、ＡＧＣとニ
ー特性制御を異なるタイミングで作動させることができ
る。

ＡＧＣ用の検波回路４６の時定数を長く設定し、ニー特
性制御用の検波回路６０の時定数を短く設定する。こう
すると、コントラストの高い被写体（即ち、信号のピー
ク値が大きく、積分値が小さい場合）では、先ず、信号
のピーク値に対して前段のニー補正回路４０でその分ニ
ー特性の動作点を大きくさげる補正が働き、後段のアン
プ４２でその分ＡＧＣの利得を大きくする補正が働くの
で、全体で圧縮範囲の広い信号が形成される。逆に、コ
ントラストの低い被写体く即ち、信号のピーク値と積分
値との間にあまり差が無い場合）では、ニー補正回路４
０の補正はほとんど働かず、階調性のよい信号が形成さ
れる。

スイッチ４８．６２を異なるタイミングで作動させるこ
とにより、減算器６４の出力応答時間もスイッチ４８．
６２の切換タイングで調整できるし、また、ニー補正回
路４０を一定の人出特性とし、アンプ４２の増幅率制御
（ＡＧＣ）のみを作動させ、従来と同様の動作をさせる
こともできる。

〔発明の効果〕

以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、ＡＧＣ回路の前段にニー補正回路を配置し、ＡＧＣ
回路を含めてニー補正回路の動作点を自動調整する構成
とすることにより、被写体のコントラストに合わせてニ
ー特性及び映像出力レベルを最適化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図、回路の入
出力特性図、第４図は第２図におけるガンマ補正及びニ
ー補正の全体的な入出力特性図、第５図は第１図におけ
るニー補正回路４ｏの二特性制御動作の説明図、第６図
は本発明の別の実施例の構成ブロック図である。 ３２・−・撮影光学系　３４−撮像素子　３６−クラン
プ回路　３８−・ガンマ補正回路　４ｏ−二−補正回路
　４２−可変利得アンプ　４４・・−エンコーダ　４６
．６０・−検波回路　４８．６２−スイッチ　５０．　
５２．　６４−減算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　撮像手段から出力される撮像信号に対し、高レベル圧
   縮処理及び自動利得調整処理を施す撮像信号処理回路で
   あって、自動利得調整手段の前段に高レベル圧縮手段を
   配置し、自動利得調整手段の出力を用いて当該高レベル
   圧縮手段の特性を帰還制御することを特徴とする撮像信
   号処理回路。