JPH09247541A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フィードフォワード制御によってフレア補正制
御を簡単に行えるようにする。 【解決手段】黒引き込みレベルに基づいてフレアを補正
するフレア補正回路５０を介して輝度信号がガンマ補正
回路１６に供給されると共に、フレア補正前の輝度信号
がヒストグラム作成手段２０に供給されて、所定の輝度
レベルでのヒストグラムが作成され、作成されたヒスト
グラムがフレア補正用の黒引き込みレベルｂを算出する
レベル算出手段１６に供給されて、フィールド単位での
黒引き込みレベルがフレア補正回路にフィードフォワー
ドされる。このようにフィードフォワードによるフレア
補正であるので、フレア補正後の出力信号が入力輝度信
号に影響を与えることが全くない。その結果、レベル算
出手段として機能するマイコン内蔵の制御部での制御が
非常に簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はフレア補正機能が
付加された撮像装置に関する。詳しくは、フレア補正を
フィードフォワード制御することによってフレア制御を
簡単に行えるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】撮像装置においてフレア現象が知られて
いる。フレアとは光学系で反射された光（反射光）が再
度撮像素子（ＣＣＤなど）に入力することによって、画
像の最も暗い黒レベルが浮いた状態となり、全体として
ぼやけた画像になる現象をいう。

【０００３】このフレア画像を補正すべく従来では図１
２に示すような構成が採られた撮像装置１０が使用され
ている。

【０００４】同図にあって、被写体１１はレンズ系を介
してＣＣＤなどの撮像素子１２にて電気信号（撮像信
号）に変換される。撮像素子１２の前段に配される色フ
ィルタとしては補色で市松パターンの色フィルタなどを
使用することができる。

【０００５】撮像素子１２より出力された撮像信号（Ｒ
ライン信号とＢライン信号）はサンプリングホールド回
路およびＡＧＣ回路１３において、サンプリングとディ
ジタル変換時のダイナミックレンジの調整を行うために
ＡＧＣがかけられる。その後Ａ／Ｄ変換器１４でディジ
タル信号に変換される。その出力がさらにローパスフィ
ルタ１５に供給されて所定帯域の輝度信号Ｙが得られ
る。

【０００６】ディジタル化されたこの輝度信号はさらに
信号処理部を構成するこの例ではガンマ補正回路１６に
供給されて所定のガンマ特性が付与されたのち、後段の
処理回路に供給されて最終的には複合映像信号などとな
されて外部に出力される。

【０００７】ガンマ補正回路１６の直前に得られる輝度
信号は輝度レベル検出回路１７に供給され、その出力が
マイコンなどで構成された制御部１８に供給されて、フ
レア特性を補正する検出された輝度レベルに基づいてフ
レア補正信号が形成される。

【０００８】このフレア補正信号でＡ／Ｄ変換器１４の
リファレンスやＡＧＣ回路１３を調整することによって
無信号部での輝度レベルが黒レベル側に引き込まれるよ
うなフレア補正が行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
フレア補正は輝度レベルから形成されたフレア補正信号
を輝度レベルを検出する前の回路系にフィードバックす
る帰還ループ構成となっている。一方、Ａ／Ｄ変換器１
４のリファレンスやＡＧＣ回路１３はＡＥ（自動露光）
モードのようなときでも制御部１８からの制御信号で制
御している。

【００１０】そのため、Ａ／Ｄ変換器１４やＡＧＣ回路
１３などはこのような制御信号の他に上述したフレア補
正信号で二重の制御ループが構成されることとなり、そ
の制御が複雑になってしまう。また、補正された輝度レ
ベルから再びフレア補正に必要な輝度レベルを検出して
いるため、フレアした画像と、平坦な画像とを区別して
補正するなどの適切な補正が困難であるなどの問題があ
った。

【００１１】そこで、この発明は従来のこのような課題
を解決したものであって、フィードバック制御を採るの
ではなく、フィードフォワード制御を行うことによって
ＡＥ制御とは独立して簡単にフレア補正を行えるように
した撮像装置を提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ためこの発明に係る撮像装置では、黒引き込みレベルに
基づいてフレアを補正するフレア補正回路を介して輝度
信号がガンマ補正回路に供給されると共に、上記フレア
補正前の上記輝度信号がヒストグラム作成手段に供給さ
れて、所定の輝度レベルでのヒストグラムが作成され、
作成されたヒストグラムがフレア補正用の黒引き込みレ
ベルを算出するレベル算出手段に供給されて、フィール
ド単位での黒引き込みレベルが上記フレア補正回路にフ
ィードフォワードされるようになされたことを特徴とす
る。

【００１３】輝度レベルを検出してヒストグラムを作成
してそのデータが制御部１８に取り込まれ、ここで形成
されたフレア補正のための黒引き込みレベルｂがローパ
スフィルタ１５の後段に設けられたフレア補正回路５０
にフィードフォワードされる。

【００１４】フレア補正回路５０ではこの黒引き込みレ
ベル（フレア補正信号）ｂに基づいて形成された入出力
特性にしたがって入力する輝度レベルが出力される。つ
まり、入力する輝度レベルがレベルｂ以下のときはその
出力がゼロとなり、しかも低輝度レベルの間はゲインが
大きくなるような特性が付与される。

【００１５】この処理によって入力輝度レベルが黒レベ
ル側に引き込まれてフレアが抑制された輝度信号が得ら
れる。レベルｂは輝度信号のヒストグラムに基づいて作
成されるものであるから、変調度のある画像と、平坦な
画像とではヒストグラムの現れ方が相違するため、前者
のフレア検出レベルｂと後者のフレア検出レベルｂとは
異なったものとなって得られる。この場合、前者の検出
レベルｂの方が後者のそれよりも大きな値となる。

【００１６】これによって、平坦な画像の黒レベルへの
引き込み開始レベルが極端に大きくならないから、フレ
ア補正によって平坦な画像の輝度レベルが極端に低くな
り、黒ずんだ画像に補正されるような過補正現象は発生
せず、適切な黒レベル補正となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係るフレア補
正機能を有する撮像装置の一実施態様を図面を参照して
詳細に説明する。

【００１８】図１はこの撮像装置の要部の系統図を示す
もので、この発明においても従来構成とほとんど同じ構
成となるので、従来構成と重複する部分はその詳細な説
明は割愛する。

【００１９】この発明ではローパスフィルタ１５によっ
て輝度信号Ｙが形成され、この輝度信号Ｙがフレア補正
回路５０に供給されて適切な黒レベルの引き込み処理が
行われる。フレア補正処理が施されたこの輝度信号はガ
ンマ補正回路１６においてガンマ特性が付与される。そ
のためこのガンマ特性はフレア補正後の輝度信号に対し
て行われることになる。

【００２０】さらにローパスフィルタ１５より出力され
た輝度信号であって、フレア補正回路５０の前段の輝度
信号がヒストグラム作成手段２０に供給され、画像内容
に応じたヒストグラムの情報がマイコンで構成された黒
引き込みレベル算出手段として機能する制御部１８に供
給され、ここにおいて画像内容に応じた黒引き込みレベ
ルｂが形成される。このレベルｂがフレア補正回路５０
にフィードフォワードされる。

【００２１】フレアとは上述したように、画像の最も黒
いレベルが無くなって画像全体として浮いた状態の画像
をいうが、最黒レベルが無い状態であっても、図２Ａの
ような変調度の高い画像（変調度のある画像）の場合
は、黒レベルを引き下げることで画像が浮いたような感
じを押えることができる。同図Ｂのような変調度の少な
い平坦な画像では、単に黒レベルを引き下げただけでは
画像全体の輝度レベルが下がるだけであるので、画像全
体が暗くなってしまう。

【００２２】そこで、まずこの発明によるフレア補正
は、フィールド内の輝度信号のヒストグラムを取り、そ
の値から黒引き込みレベルｂを決定する。黒引き込みレ
ベルｂをヒストグラムから形成すると、輝度レベルの平
均値が同じであっても変調度のある画像と平坦な画像と
では異なった値となる。

【００２３】フレア補正回路５０の入出力特性を図３Ａ
に示す。同図はフレア補正される前の特性であり、フレ
ア補正が行われると、図４Ａのような折れ線特性とな
る。入力の輝度レベルがｂとなるまでは出力がゼロにな
るので、黒レベルの引き込みが行われる。

【００２４】そしてこのｂを入力軸との切片（交点）と
する直線Ｑ（ｘ）の傾きは、原点を通る直線Ｐ（ｘ）の
傾きより大きくなっているので、直線Ｐ（ｘ）と交わる
入力レベルまでのゲインが大きくなる。これによって低
輝度レベル側のゲインを高めることができる。こうする
ことによって平坦な画像であっても適切なフレア補正を
実現できる。

【００２５】図３Ｂはフレア補正前のガンマ特性を、図
４Ｂはフレア補正後のガンマ特性を示す。フレア補正後
は黒引き込みレベルｂまでは出力ゼロとなり、また低輝
度レベルの間は出力ゲインも大きくなる。

【００２６】黒引き込みレベルｂはフレアが起きている
フィールド内の画像内容によっても相違する。輝度レベ
ルが高くなるにつれフレアも多くなるから、その場合の
引き込みレベルｂも図５Ａのようにｂ１からｂ３のよう
に変化し、それに伴ってガンマ特性も同図Ｂのように変
化することになる。

【００２７】さて、輝度信号のヒストグラムは、基準の
輝度レベル以上となる入力輝度信号Ｙの画素の数を１フ
ィールド間積分した値として求められる。実際に使用す
るのは比較すべき輝度レベル以下の画素数であるため、
全体の画素数から求められたヒストグラムの値を引いた
ものとなる。全体の画素数は比較すべき輝度レベルが０
のときのヒストグラムであるので、これをhist(0)とし
て示す。

【００２８】フィールド内の輝度レベルの分布が図６で
あるときで、比較すべき基準輝度レベルがref(n)（ｎは
輝度レベルを２５６階調で表現したとき、ｎ階調目の輝
度レベルであって、これがそのときの比較すべき基準輝
度レベルとなる）であるとき、ヒストグラム作成手段２
０で得られたそのときのヒストグラムをhist(ｎ)′とす
ると、実際に使用するヒストグラムhist(n)はref(n)以
下の画素数であるため、 hist(n)=hist(0)-hist(n)′ となる。

【００２９】したがって実際のヒストグラム作成手段２
０では最初に輝度レベル以上のヒストグラムhist(n)′
が算出され、hist(n)は制御部１８内の内蔵ソフトによ
って算出している。

【００３０】図７はヒストグラム作成手段２０の具体例
を示し、本例では２つのヒストグラム作成部２０Ａ，２
０Ｂが設けられる。両者は同一構成であるので一方のみ
を説明すると、入力された輝度信号Ｙはレベル比較器２
２に供給されて基準の輝度レベルref(n)と比較される。
本例では基準となる輝度レベルref(n)以上の画素数が求
められ、これが１画素分遅延素子２３によって遅延され
ながら加算器２４によって加算される。

【００３１】遅延素子２３は垂直ブランキング期間を除
く有効走査領域のみ動作し、したがってフィールド単位
でリセットされるように構成されている。そのため、制
御部１８から有効走査領域のみ動作するようなイネーブ
ル信号ＥＮａが遅延素子２３にその制御信号として与え
られるので、ヒストグラム作成部２０Ａで算出されたヒ
ストグラムhist(n)′もフィールド単位で更新される。

【００３２】他方のヒストグラム作成部２０Ｂではｎ階
調目から所定幅ｄだけ離れた位置のヒストグラムを作成
する関係上、比較器３２に供給される輝度レベルはref
(n+d)となり、そのときに得られるヒストグラムはhist
(n+d)′となる。その他の構成はヒストグラム作成部２
０Ａと同一である。

【００３３】ヒストグラム作成部２０で算出されたこれ
らヒストグラムhist(n)′およびhist(n+d)′は制御部１
８に内蔵された制御プログラムに基づいて黒引き込みレ
ベルｂが算出される。

【００３４】図８はその一例を示す算出フローチャート
であって、まずステップ４１のように初期値として比較
すべき輝度レベルｎが１（１階調目を指す。つまり１量
子化ステップである）にセットされ、黒引き込みレベル
ｂとして０がセットされる。さらに輝度レベル幅がｄ
（固定）にセットされ、比較すべき面積（つまり画素
数）がＳにセットされる。

【００３５】次に、ステップ４２において輝度レベルｎ
でのヒストグラム（hist(n)）と輝度レベル０でのヒス
トグラムhist(0)の差が求められ、これがゼロであると
きは、ステップ４３に移って検出幅をｄだけ高輝度側に
シフトしてそのときのヒストグラムhist(0)とhist(n+d)
との差ＳOが規定面積Ｓより大きいがどうがが判断され
る。

【００３６】規定面積Ｓよりも少ないときはフレアが発
生していることになるので、この場合は比較すべき輝度
レベルｎとレベルｂをそれぞれインクリメントして基準
比較レベルとレベル補正量をそれぞれアップする（ステ
ップ４４）、その後ステップ４２に遷移して再び規定面
積Ｓよりも大きくなるまで同様な算出処理が行われる。

【００３７】ステップ４２では差分がゼロで、幅ｄだけ
シフトしたとき規定面積Ｓを超えたときはそのときのレ
ベルｂが黒引き込みレベルとして使用される。フィール
ドごとの輝度レベルは常に変化しているので、レベルｂ
は固定されたものとなるのではなく、同じ輝度レベルｎ
でヒストグラムを算出していても入力する輝度信号Ｙの
値によってそのヒストグラムの値が変化するから、ステ
ップ４２において同じ輝度レベルｎでもゼロにならない
ことがある。そのときは検出すべき輝度レベルｎの値お
よびレベルｂが大きくなり過ぎたものと判断して今度は
ステップ４５に遷移する。

【００３８】このステップ４５ではレベルｂが変化され
たことを判断し、ｂが０以外の値に選ばれているときは
ｎとｄの値をそれぞれダウンさせて（ステップ４６）、
１つ手前の値で判断処理が行われる。このように入力す
る輝度信号Ｙの輝度レベルに応じてｎとｄの値が適応的
に制御される。

【００３９】ここで、ステップ４３において算出された
面積ＳOが規定面積Ｓを超えたときは変調度が低い平坦
な画像であることが分かる。そして、平坦な画像とそう
でない画像とでは図９のように設定されるレベルｂが相
違してくる。

【００４０】図９Ａは変調度のある画像（例えば図２
Ａ）のときのフィード内における輝度レベル変化を、同
図Ｂは変調度のない画像（例えば図２Ｂのような平坦な
画像）の輝度レベル変化をそれぞれ図示したものであ
る。今比較すべき輝度レベルｎの位置が図９Ａ，Ｂに示
す位置であったときには、同図Ｂの画像入力のときのみ
ステップ４３で面積ＳOがゼロ以上となる。しかし規定
面積Ｓには至らない。

【００４１】しかし、（ｎ＋１）になると、同図Ｄのよ
うに平坦画像の場合には規定面積Ｓをオーバーするの
で、このときのレベルｂ（ｂ２）が黒引き込みレベルと
して使用される。

【００４２】これに対して変調度のある画像の場合に
は、（ｎ＋１）でも規定面積Ｓに達せず、同図Ｃのよう
に（ｎ＋ｉ）まで輝度レベルを高めた状態で始めて規定
面積Ｓを超えるから、このときのレベルｂ（＝ｂi)が変
調度のある画像のときの黒引き込みレベルとして使用さ
れる。したがって変調度のある画像の方がレベルｂが高
く設定され、平坦画像のときはこれよりも低いレベルｂ
に設定されるので、平坦画像での輝度レベルの低下を防
止できる。

【００４３】図１０は上述したフレア補正回路５０の具
体例を示す。図１１に再掲するように、フレア補正回路
５０の入出力特性はｐ点まではｂを入力切片とする直線
Ｑ（ｘ）で与えられ、ｐ点より高輝度レベルでは原点を
通る直線Ｐ（ｘ）で与えられる。その結果、同図Ｂのよ
うな入出力特性となる。

【００４４】切片ｂはそのフィールドによって異なる値
を採るから、図１１Ｂの入出力特性を実現するには図１
０のような構成例が考えられる。

【００４５】端子５１に供給された輝度信号Ｙは第１の
算出回路５２に供給される。これには減算器５３を有
し、輝度信号Ｙ（この例では１０ビット）と共に端子５
４よりレベルｂ（この例では６ビット）が供給されて輝
度信号Ｙからレベルｂが減算される。減算出力はそのキ
ャリーアウトＣＯと共にアンド回路５４に供給される。

【００４６】この構成によって輝度信号Ｙの輝度レベル
がレベルｂ以下であるときは減算出力が負のレベルにな
るので、レベルｂとなるまではアンド出力はゼロのまま
である。レベルｂ以上になるとアンド出力は「１」とな
る。

【００４７】このアンド出力はタイミング調整用の遅延
素子５５を介して第２の算出回路６０に供給される。こ
の回路では調整Ｑ（ｘ）を得るためのもので、この例で
は（１＋１／ｋ）倍の出力が得られるように構成され
る。

【００４８】そのため、アンド出力が１／ｋ倍の係数器
６１に供給され、その係数１／ｋとアンド出力が加算器
６２に供給されて、（１＋１／ｋ）倍された出力Ｑ
（ｘ）が得られる。その出力とキャリーアウトＣＯはオ
ア回路６３に導かれる。出力はオア回路６３によって１
０ビットデータに制限される。

【００４９】出力Ｑ（ｘ）はタイミング調整用の遅延素
子６４を経て出力選択回路７０に供給される。ここには
タイミング調整回路７１を介して得られる端子５１の入
力信号である輝度信号Ｙが供給され、スイッチ７２によ
って出力Ｐ（ｘ）との切り替えが行われる。ここに、輝
度信号Ｙは図１１Ａに示すように原点を通る信号である
ため直線Ｐ（ｘ）で与えられる。したがってスイッチ７
２では比較器７３の出力で信号Ｐ（ｘ）とＱ（ｘ）とが
切り替えられる。

【００５０】出力Ｑ（ｘ）がＰ（ｘ）より小さいか等し
いときには図示の切り替え状態となって、出力Ｑ（ｘ）
が選択され、出力Ｑ（ｘ）がＰ（ｘ）よりも大きくなっ
たときには出力Ｐ（ｘ）が選択される結果、図１１Ｂに
示す入出力特性となされた輝度信号ＹOが得られる。

【００５１】この輝度信号ＹOは図１に示すガンマ補正
回路１６に供給される。ガンマ補正回路１６はＲＯＭテ
ーブルが使用され、図５Ａのように例えばレベルｂがｂ
１であるときは入力輝度信号ＹOのレベルがｂ１となる
までは同図Ｂのように出力がゼロとなり、ｂ１〜ｐ１′
までは傾きが増大するようなガンマ出力となり、ｐ１′
以降は元のガンマ出力が得られるようなテーブルが組ま
れている。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明ではフレア
補正回路の直前から検出された輝度レベルに基づいてフ
レア補正信号が形成され、これをフレア補正回路にフィ
ードフォワードするようにしたものである。

【００５３】これによればフィードフォワード制御のた
め、フレア補正後の出力信号が入力輝度信号に影響を与
えることが全くないので、マイコン内蔵の制御部での制
御が非常に簡単になる。

【００５４】この発明ではさらに輝度レベルのヒストグ
ラムを調べることで、平坦な画像とそうでないものの区
別をして、対応するフレア補正信号を形成したものであ
るから、平坦画像が過補正となり、その輝度レベルが全
体として暗くなり過ぎてしまうようなこともなくなり、
その画像に合った適切なフレア補正を実現できる特徴を
有する。

【００５５】勿論、フレア補正はフレア補正回路に入力
した輝度信号に対して行うので、ヒストグラムのための
輝度レベル検出が容易になるなどの特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る撮像装置の一実施形態を示す系
統図である。

【図２】画像内容の説明図である。

【図３】フレア補正前のガンマ補正前後の特性図であ
る。

【図４】フレア補正後のガンマ補正前後の特性図であ
る。

【図５】レベルｂを変化させたときの図５と同様な特性
図である。

【図６】輝度レベルに関するヒストグラムの説明図であ
る。

【図７】ヒストグラム作成手段の具体例を示す接続図で
ある。

【図８】黒引き込みレベルを得るフローチャートを示す
図である。

【図９】画像内容とレベルｂとの関係を示す図である。

【図１０】フレア補正回路の一例を示す系統図である。

【図１１】その入出力特性図である。

【図１２】従来の撮像装置の系統図である。

【符号の説明】

１０・・・撮像装置、１８・・・制御部、２０・・・ヒ
ストグラム作成手段、２０Ａ，２０Ｂ・・・ヒストグラ
ム作成部、５０・・・フレア補正回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 黒引き込みレベルに基づいてフレアを補
   正するフレア補正回路を介して輝度信号がガンマ補正回
   路に供給されると共に、 上記フレア補正前の上記輝度信号がヒストグラム作成手
   段に供給されて、所定の輝度レベルでのヒストグラムが
   作成され、 作成されたヒストグラムがフレア補正用の黒引き込みレ
   ベルを算出するレベル算出手段に供給されて、フィール
   ド単位での黒引き込みレベルが上記フレア補正回路にフ
   ィードフォワードされるようになされたことを特徴とす
   る撮像装置。
2. 【請求項２】 フィードフォワードされるフレア補正用
   黒引き込みレベルが輝度信号レベルによって変更される
   ようになされたことを特徴とする請求項１記載の撮像装
   置。
3. 【請求項３】 上記黒引き込みレベルから所定の入力レ
   ベルまでの入出力特性と、上記所定の入力レベル以上の
   入出力特性とはその傾きが異なるようになされたことを
   特徴とする請求項１記載の撮像装置。