(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の受光素子を有し、該受光素子の各々にはマイクロ・レンズが設けられ、被写体像を表わす撮像信号を出力する固体撮像手段を含む撮像手段と、
被写界からの入射光を受け、該入射光の光量値に応じた信号を出力する光検出手段とを含み、
該光検出手段から得られた光量値に基づいて前記撮像手段からの撮像信号を処理する電子スチルカメラの信号処理装置において、該装置は、
前記光量値に基づいて絞り値を決定し、該決定した絞り値に基づいて前記撮像手段から出力される撮像信号のレベル値を決定し、該撮像信号のレベル値に対応する前記第１および第２の制御信号を出力する制御手段と、
前記撮像信号を入力する映像入力端子と、該撮像信号の入力電圧範囲を設定するトップ基準電圧を入力するトップ基準電圧入力端子およびボトム基準電圧を入力するボトム基準電圧入力端子とを有し、該トップとボトムとの基準電圧間の前記撮像信号をディジタル形式の撮像信号に変換して出力するアナログ・ディジタル変換手段と、
前記第１の制御信号に対応するトップ基準電圧を生成して出力し、前記第２の制御信号を入力して該第２の制御信号に対応するボトム基準電圧を生成して出力する第１の信号電圧変換手段と、
前記撮像信号のレベル値が小さくなるほど前記トップ基準電圧が低くなる第１の電圧制御データおよび前記ボトム基準電圧が高くなる第２の電圧制御データをあらかじめ記憶する記憶手段とを含み、
前記制御手段は、前記撮像信号のレベル値に対応する第１および第２の電圧制御データを前記記憶手段から読出し、該第１および第２の電圧制御データに応じた第１および第２の制御信号を前記第１の信号電圧変換手段に与え、これにより該第１の信号電圧変換手段が第１および第２の制御信号に応じたトップ基準電圧およびボトム基準電圧を前記アナログ・ディジタル変換手段に与えることで該アナログ・ディジタル変換手段における入力撮像信号の入力電圧範囲を制御することを特徴とする電子スチルカメラの信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子スチルカメラの信号処理装置において、前記記憶手段にはさらに、前記撮像信号のレベル値が小さくなるほどスライス電圧が高くなる第３の電圧制御データがあらかじめ記憶されており、さらに該装置は、
前記撮像信号を入力し、該撮像信号のレベル値をγ曲線に応じたレベル値に変換し、該変換された撮像信号の黒レベル側をスライス電圧によってスライスして所定のγ曲線に近づけて前記アナログ・ディジタル変換手段に出力するγ補正手段と、
第３の制御信号を入力して該第３の制御信号に対応する前記スライス電圧を生成して出力する第２の信号電圧変換手段とを含み、
さらに前記制御手段は、前記撮像信号のレベル値に対応する第３の制御信号を出力する手段を含み、
該制御手段は、前記撮像信号のレベル値に対応する第３の電圧制御データを前記記憶手段から読出し、該第３の電圧制御データを前記第２の信号電圧変換手段に与え、該第２の信号電圧変換手段は、該第３の制御信号に応じたスライス電圧を前記γ補正手段に与えることで該γ補正手段における入力撮像信号の黒レベル側を制御することを特徴とする電子スチルカメラの信号処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電子スチルカメラの信号処理装置において、さらに該装置は、
前記記憶手段にはさらに、前記撮像信号のレベル値が小さくなるほど大きくなる黒つぶれ部分を前記所定のγ曲線に近づけるためのγ補正制御データがあらかじめ記憶されており、
前記アナログ・ディジタル変換手段から出力される撮像信号を入力し、該撮像信号のレベル値を前記γ補正制御データに基づいて前記所定のγ曲線のレベル値に近づけて出力するディジタルγ補正手段を含み、
前記制御手段は、前記撮像信号のレベル値に対応する第３の電圧制御データを前記記憶手段から読出さずに前記γ補正制御データを読出し、該γ補正制御データを前記ディジタルγ補正手段に与えることで該ディジタルγ補正手段における入力撮像データの黒つぶれを制御することを特徴とする電子スチルカメラの信号処理装置。
【請求項４】
多数の受光素子を有し、該受光素子の各々にはマイクロ・レンズが設けられ、被写体像を表わす撮像信号を出力する固体撮像手段を含む撮像手段と、
被写界からの入射光を受け、該入射光の光量値に応じた信号を出力する光検出手段とを含み、
該光検出手段から得られた光量値に基づいて前記撮像手段からの撮像信号を処理する電子スチルカメラの信号処理方法において、該方法は、
前記撮像信号のレベル値が小さくなるほどトップ基準電圧が低くなる第１の電圧制御データおよびボトム基準電圧が高くなる第２の電圧制御データをあらかじめ記憶しておき、
前記撮像信号のレベル値に対応する第１および第２の電圧制御データを読み出し、
該読出した第１および第２の電圧制御データに応じた第１および第２の制御信号を得、
該得られた第１および第２の制御信号に応じたトップおよびボトム基準電圧を得、
該得られたトップおよびボトム基準電圧に応じて前記撮像手段からの撮像信号をディジタル形式のデータに変換することを特徴とする電子スチルカメラの信号処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電子スチルカメラの信号処理方法において、さらに該方法は、
前記撮像信号のレベル値が小さくなるほどスライス電圧が高くなる第３の電圧制御データをあらかじめ記憶しておき、
前記撮像信号のレベル値に対応する第３の電圧制御データを読出し、
該読出した第３の電圧制御データに応じた第３の制御信号を得、
該得られた第３の制御信号に応じたスライス電圧を得、
該得られたスライス電圧に応じて前記撮像手段からの撮像信号の黒レベル側を制御することを特徴とする電子スチルカメラの信号処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電子スチルカメラの信号処理方法において、さらに該方法は、
前記撮像信号のレベル値が小さくなるほど大きくなる黒つぶれ部分を所定のγ曲線に近づけるためのγ補正制御データをあらかじめ記憶しておき、
前記撮像信号のレベル値に対応する前記第３の電圧制御データを読出さずに前記γ補正制御データを読出し、該γ補正制御データに応じて該撮像信号をディジタルデータに変換した撮像データの黒つぶれを制御することを特徴とする電子スチルカメラの信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子スチルカメラの信号処理装置、特に画素に対応してマイクロ・レンズが設けられたCCD から出力される撮像信号を処理する電子スチルカメラの信号処理装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子スチルカメラは、CCD のような固体撮像素子を用いて被写体が撮影される。近年、CCD には受光部に入射する光量を増やすために、画素に対応してその受光面にマイクロ・レンズが設けられているものがある。
【０００３】
このようなCCD において、図６に示すように絞りの絞り値が大きい場合は、マイクロ・レンズ600 に入射する光線P1は平行光線となり、ほぼすべての光線が受光部に入射する。しかし図７に示すように絞りの絞り値が小さくなると、マイクロ・レンズ600 に入射する光線P2は斜めのものも含み、その入射角によっては屈折角も大きくなり、入射光線P2が遮光膜601 によって阻まれて受光部602 に入射しないことになる。
【０００４】
一般に電子スチルカメラでは撮像光学系の光軸とは別の光軸をもつ外部測光素子を用いて被写体光量を測定し、被写体光量値に応じて露光条件を定めている。マイクロ・レンズ600 が設けられたCCD の場合、絞りの絞り値が小さくなるとCCD の入射光線が遮光膜601 によって阻まれることがあるので、図８に示すようにCCD の出力レベルが低下する。このために測光素子によって測定された被写体光量値に基づいて露光条件を定めて被写体を撮影すると露光量不足となる。
【０００５】
また、CCD から射出瞳の位置までの距離が近いときも絞りの絞り値が小さいときと同じように考えられ、図９に示すようにCCD の出力レベルが低下することがある。この場合も外部測光素子によって測定された被写体光量値に基づいて露光条件を定めて被写体を撮影すると露光量不足となる。ズーム機能を備えた電子スチルカメラでは図10に示すようにワイド位置に近づくほどCCD から射出瞳までの距離は近くなり、CCD の出力レベルは低下する。
【０００６】
このようなCCD の出力レベルの劣化に対する従来の対策としては、すなわち、たとえば測光センサによって露光条件を定め、その露光条件を満足するように絞りの絞り値を定め、そして、この絞り値に対応してメモリに記憶されているシャッタ速度となるようにCCD を制御し、またCCD から射出瞳までの距離が近いほど自動利得調整回路の増幅率が高くなるように、自動利得調整回路の増幅率を制御していた。なお、このような方式の詳細は、本願と同じ出願人による特許出願、特開平06-311422 などを参照されたい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように従来の技術において、たとえば、レンズ交換式で、メカニカルシャッタを併用した電子スチルカメラでは、CCD の出力レベルが低下する。その低下対策として、CCD の直後に構成される自動利得調整回路の増幅率を高める制御、すなわち自動利得調整回路の利得を上げる以外に対応の方法はなかった。このような方法では、撮像信号のS/N の劣化を回避することができず、したがって画像品質を低下させるいう問題があった。また、このように利得を上げないと、自動利得調整回路の後段のアナログγ補正回路において、とくにγ特性の黒レベル側に黒つぶれが現れ、これによるγ歪とS/N 劣化が起こり、したがって黒レベル側で画像品質を劣化させるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、良質の映像信号を得ることのできる電子スチルカメラの信号処理装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、多数の受光素子を有し、これら受光素子の各々にはマイクロ・レンズが設けられ、被写体像を表わす撮像信号を出力する固体撮像手段を含む撮像手段と、被写界からの入射光を受け、この入射光の光量値に応じた信号を出力する光検出手段とを含み、この光検出手段から得られた光量値にもとづいて撮像手段からの撮像信号を処理する電子スチルカメラの信号処理装置において、この装置は、撮像信号を入力する映像入力端子と、この撮像信号の入力電圧範囲を設定するトップ基準電圧を入力するトップ基準電圧入力端子およびボトム基準電圧を入力するボトム基準電圧入力端子とを有し、これらトップとボトムの基準電圧間の撮像信号をディジタル形式のデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換手段と、第１の制御信号を入力してこの第１の制御信号に対応したトップ基準電圧を生成して出力し、あるいは第２の制御信号を入力してこの第２の制御信号に対応したボトム基準電圧を生成して出力する第１の信号電圧変換手段と、撮像信号のレベル値が小さくなるほどトップ基準電圧が低くなる第１の電圧制御データまたはボトム基準電圧が高くなる第２の電圧制御データをあらかじめ記憶する記憶手段と、光量値に応じた信号を入力し、この光量値にもとづいて絞り値を決定し、この決定した絞り値にもとづいて撮像手段から出力される撮像信号のレベル値を決定し、この撮像信号のレベル値に対応した第１または第２の制御信号を出力する制御手段とを含み、この制御手段は、撮像信号のレベル値に対応した第１または第２の電圧制御データを記憶手段から読出し、この第１または第２の電圧制御データに応じた第１または第２の制御信号を第１の信号電圧変換手段に与え、これによりこの第１の信号電圧変換手段が第１または第２の制御信号に応じたトップ基準電圧またはボトム基準電圧をアナログ・ディジタル変換手段に与えることでこのアナログ・ディジタル変換手段における入力撮像信号の入力電圧範囲を制御することを特徴とする。
【００１０】
この場合、この装置は、記憶手段にはさらに、撮像信号のレベル値が小さくなるほどスライス電圧が高くなる第３の電圧制御データがあらかじめ記憶されており、撮像信号を入力し、この撮像信号のレベル値に対応したγ曲線のレベル値に変換して出力する手段と、このγ補正された撮像信号の黒レベル側をスライス電圧によってスライスして所定のγ曲線に近づけてアナログ・ディジタル変換手段に出力するブラック・クリップ手段とを含むγ補正手段と、第３の制御信号を入力してこの第３の制御信号に対応したスライス電圧を生成して出力する第２の信号電圧変換手段とを含み、さらに制御手段は、撮像信号のレベル値に対応した第３の制御信号を出力する手段を含み、この制御手段は、撮像信号のレベル値に対応した第３の電圧制御データを記憶手段から読出し、この第３の電圧制御データを第２の信号電圧変換手段に与え、これによりこの第２の信号電圧変換手段が第３の制御信号に応じたスライス電圧をγ補正手段に与えることでこのγ補正手段における入力撮像信号の黒レベル側を制御するとよい。
【００１１】
この場合、さらにこの装置は、記憶手段にはさらに、撮像信号のレベル値が小さくなるほど黒つぶれ部分の大きくなるγ曲線を所定のγ曲線に近づけるためのγ補正制御データがあらかじめ記憶されており、アナログ・ディジタル変換手段から撮像データを入力し、この撮像データのレベル値をγ補正制御データにもとづいて所定のγ曲線のレベル値に近づけて出力するディジタルγ補正手段を含み、制御手段は、撮像信号のレベル値に対応した第３の電圧制御データを記憶手段から読出さずにγ補正制御データを読出し、このγ補正制御データをディジタルγ補正手段に与えることでこのディジタルγ補正手段における入力撮像データの黒つぶれを制御するとよい。
【００１２】
また、本発明は前述の課題を解決するために、多数の受光素子を有し、この受光素子の各々にはマイクロ・レンズが設けられ、被写体像を表わす撮像信号を出力する固体撮像手段を含む撮像手段と、被写界からの入射光を受け、この入射光の光量値に応じた信号を出力する光検出手段とを含み、この光検出手段から得られた光量値にもとづいて撮像手段からの撮像信号を処理する電子スチルカメラの信号処理方法において、この方法は、撮像信号のレベル値が小さくなるほどトップ基準電圧が低くなる第１の電圧制御データまたはボトム基準電圧が高くなる第２の電圧制御データをあらかじめ記憶しておき、撮像信号のレベル値に対応した第１または第２の電圧制御データを読み出し、この読出した第１または第２の電圧制御データに応じた第１または第２の制御信号を得、この得られた第１または第２の制御信号に応じたトップまたはボトム基準電圧を得、この得られたトップまたはボトム基準電圧に応じて撮像手段からの撮像信号をディジタル形式のデータに変換することを特徴とする。
【００１３】
この場合、この方法は、撮像信号のレベル値が小さくなるほどスライス電圧が高くなる第３の電圧制御データをあらかじめ記憶しておき、撮像信号のレベル値に対応した第３の電圧制御データを読出し、この読出した第３の電圧制御データに応じた第３の制御信号を得、この得られた第３の制御信号に応じたスライス電圧を得、この得られたスライス電圧に応じて撮像手段からの撮像信号の黒レベル側を制御するのでよい。
【００１４】
さらにこの方法は、撮像信号のレベル値が小さくなるほど黒つぶれ部分の大きくなるγ曲線を所定のγ曲線に近づけるためのγ補正制御データをあらかじめ記憶しておき、撮像信号のレベル値に対応した第３の電圧制御データを読出さずにγ補正制御データを読出し、このγ補正制御データに応じてこの撮像信号をディジタルデータに変換した撮像データの黒つぶれを制御するのでよい。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、記憶手段には撮像手段からの撮像信号のレベル値が小さくなるほどトップ基準電圧が低くなる第１の電圧制御データまたはボトム基準電圧が高くなる第２の電圧制御データがあらかじめ記憶されており、撮影の際、制御手段は光検出手段から光量値に応じた信号を入力し、この光量値にもとづいて絞り値を決定し、この決定した絞り値にもとづいて撮像手段から出力される撮像信号のレベル値を決定し、この決定した撮像信号のレベル値に対応した第１または第２の電圧制御データを記憶手段から読み出し、この読出した第１または第２の電圧制御データに応じた第１または第２の制御信号を第１の信号電圧変換手段に出力する。この撮影において、撮像手段から出力される撮像信号のレベル値が小さい場合、第１の信号電圧変換手段は、第１または第２の制御信号に応じた低いトップ基準電圧、または高いボトム基準電圧を生成してアナログ・ディジタル変換手段に送る。これにより、このアナログ・ディジタル変換手段よってこのトップとボトムの基準電圧間の撮像信号が適正な範囲でディジタル形式のデータに変換されて出力される。
【００１６】
また、記憶手段には撮像手段からの撮像信号のレベル値が小さくなるほどスライス電圧が高くなる第３の電圧制御データがあらかじめ記憶されており、撮影において、撮像手段から出力される撮像信号のレベル値が小さい場合、制御手段により、その小さい撮像信号のレベル値に対応した第３の電圧制御データが記憶手段から読出され、この読出した第３の電圧制御データに応じた第３の制御信号を第２の信号電圧変換手段に送る。第２の信号電圧変換手段は、第３の制御信号に応じた高いスライス電圧をγ補正手段に送る。これにより、このγ補正手段によってこの高いスライス電圧に応じて撮像手段からの撮像信号の黒レベル側が適正に制御されて本来のγ曲線に近い信号が出力される。
【００１７】
さらに、記憶手段には撮像信号のレベル値が小さくなるほど黒つぶれ部分の大きくなるγ曲線を所定のγ曲線に近づけるためのγ補正制御データがあらかじめ記憶されており、撮影において、撮像手段から出力される撮像信号のレベル値が小さい場合、制御手段により、その小さい撮像信号のレベル値に対応した第３の電圧制御データが読出されずにγ補正制御データが読出され、この読出したγ補正制御データをディジタルγ補正手段に送る。これにより、このディジタルγ補正手段によって入力する撮像データがこのγ補正制御データに応じて補正制御され黒つぶれの少ない本来のγ曲線に近い撮像データが出力される。
【００１８】
【実施例】
次に添付図面を参照して本発明による電子スチルカメラの信号処理装置の実施例を詳細に説明する。図１を参照すると、画素に対応してマイクロ・レンズが設けられたCCD から出力される撮像信号の処理をする電子スチルカメラの信号処理装置の実施例が示されている。この電子スチルカメラ１では、撮影により固体撮像素子18から出力される撮像信号にレベル低下が生じたとしても、撮像系信号処理回路22によってレベルに応じたγ補償およびS/N 劣化防止の調整が行なわれ、γ補償されたS/N 劣化のない撮像データが出力される。この実施例における電子スチルカメラ１は撮像光学系10、固体撮像素子(CCD)18 、撮像系信号処理回路22、記録系信号処理回路40、ズームモータ42、絞り駆動部44、シャッタ駆動部46、測光センサ48、同期信号発生回路50、テレ／ワイド・スイッチ52、シャッタレリーズボタン54、記憶部56および全体制御部58から構成されている。
【００１９】
撮像光学系10は、ズーム機能を有した撮像レンズ12、絞り14およびシャッタ16が図示のように光軸100 上に配設されて構成されている。シャッタ16の後方にはたとえば画素に対応してマイクロ・レンズが設けられたCCD などの固体撮像素子18が配設されている。
【００２０】
撮像レンズ12は、操作者によるテレ／ワイド・スイッチ52の操作により後述する全体制御部58によってズーム・モータ42が制御され、ズーム・モータ42によって位置決めされる。それによって撮像レンズ12は、固体撮像素子18の撮像セルアレイ20に被写界の像を結像する。絞り14は、撮像セルアレイ20への入射光量を調節する露光調整機構であり、点線102 で示すように絞り駆動部44によってその絞り込みが駆動される。シャッタ16は、撮像セルアレイ20の露光を行なう露出機構であり、点線104 にて示すようにシャッタ駆動部46によってその開閉が制御される。
【００２１】
測光センサ48は、本実施例では撮像レンズ12の光軸と異なる光軸をもち、被写界光量を測定するセンサであり、その出力122 は、全体制御部58の入力に接続されている。測光センサ48で測光した光量を表わす信号122 は全体制御部58に与えられ、全体制御部58によって測光された光量を表わす信号に応じて絞り駆動部44およびシャッタ駆動部46が制御される。
【００２２】
同期信号発生回路50は、安定な周波数で自走する基準発振器を有し、全体制御部58から信号線112 を介して送られてくる指示信号に応動して、固体撮像素子18の駆動に必要な水平および垂直駆動クロックを出力106 に、またアナログ・ディジタル変換用のサンプリング信号などをその出力110 に出力する。
【００２３】
固体撮像素子18は本実施例では図６および７に示すように、画素の前面にマイクロレンズ600 が配置されたCCD 撮像デバイスであり、その駆動入力106 が同期信号発生回路50の駆動出力に接続され、その撮像信号出力108 が撮像系信号処理回路22に接続されている。固体撮像素子18は、シャッタ16の開放により撮像セルアレイ20に露光された被写体画像に応じた電荷を蓄積し、駆動入力106 からの駆動クロックに応動してその電荷に応じた撮像信号を出力108 に出力する。
【００２４】
撮像系信号処理回路22は、固体撮像素子18にて撮像された撮像信号を処理する撮像系の信号処理回路である。撮像系信号処理回路22は、図２に示すように、入力108 に現われた撮像信号を増幅してγ補正をし、γ補正された撮像信号または映像信号をディジタルデータの形式に変換する回路である。図３にさらにディジタル形式に変換された撮像データにディジタルγ補正処理を施す変形実施例もある。
【００２５】
とくに本実施例におけるこの撮像系信号処理回路22は、全体制御部58から制御される。以降の図において同じ構成要素は同一の参照符号で示されている。
【００２６】
撮像系信号処理回路22の一実施例である図２を参照すると、この撮像系信号処理回路22は、前置増幅器200 と、γ補正回路210 と、アナログ・ディジタル変換回路(A/D)220と、第１の制御電圧発生回路230 と、第２の制御電圧発生回路240 と、第３の制御電圧発生回路250 とを有する。
【００２７】
同図に示すように、固体撮像素子18の出力108 は、前置増幅器200 の入力に接続され、この前置増幅器200 は、固体撮像素子18にて撮像された撮像信号108 をその制御入力232 に入力された制御電圧に基づく増幅率にて増幅し、増幅した撮像信号を出力114 に出力する。この制御電圧232 は第１の制御電圧発生回路230 によって生成され、この第１の制御電圧発生回路230 は、全体制御部58から制御線116 を介して送られてくる制御信号に応じて前置増幅器200 の増幅率を本実施例では1.5 倍にするための機能を有している。前置増幅器200 によって増幅され出力114 に出力された撮像信号のレベル例が図４(a)、(b) に示されている。具体的には、図４(a) は、図８に示す絞り値の大きいときのCCD から出力された100%のレベルの撮像信号を150%のレベルに増幅したものであり、また、図４(b) は、図８に示す絞り値の小さいときのCCD から出力された50% のレベルの撮像信号を75% のレベルに増幅したものである。この前置増幅器200 の出力114 は、γ補正回路210 に接続されている。なお、この前置増幅器200 の増幅率は、本実施例では1.5 倍としたが、たとえば１倍でもよい。また、本実施例における前置増幅器200 は、外部から増幅率を制御する構成としたが、外部制御のできない構成の前置増幅器200 でもよく、それ自身の増幅率が、たとえば１倍でも、1.5 倍でもよい。
【００２８】
γ補正回路210 は、CRT のカソードの電圧・電流の非直線性を補償するためのγ補正（本実施例ではγ＝0.45）を行なう回路（図示せず）と撮像信号の黒レベル側をスライスするブラック・クリップ回路（図示せず）とから構成され、前置増幅器200 からの撮像信号114 にγ補正を施し、さらにγ補正した撮像信号の黒レベル側をその制御入力242 に入力された制御電圧に基づいてスライスして出力212 に出力する。具体的には、たとえば前置増幅器200 から150%レベルの撮像信号114 を受けた場合、この撮像信号114 は、γ補正回路によってγ補正が施されて図４(C) に示すように約120%のレベルとなり、さらにこのレベルの黒レベル側が次のブラック・クリップ回路によって図５(c) に示すスライスレベル値（撮像信号が約120%レベルのときのγ特性に対する適正スライスレベル値）にてスライスされて出力212 に出力される。また、たとえば、前置増幅器200 から75% レベルの撮像信号114 を受けた場合、この撮像信号は、γ補正回路によってγ補正が施されて図４(d) に示すように約88% のレベルとなり、さらにこのレベルの黒レベル側が次のブラック・クリップ回路によって図５(d) に示すスライスレベル値（撮像信号が約88% レベルのときのγ特性に対する適正スライスレベル値）にてスライスされて出力212 に出力される。このようにスライスレベルを変える理由は、一般的にγ補正回路は入力レベルによりγ特性の曲線が変わる、つまり120%レベルのときのγ特性と88% レベルのときのγ特性の曲線が同一にならず、レベル低下たとえば88% レベルの場合、黒レベル側に黒つぶれが生ずる。この黒つぶれを含むγ曲線により撮像された画像の暗い部分でのS/N の劣化、つまり暗い部分で画質劣化がおきる。
【００２９】
本実施例では、図５(c)、(d) などのスライスレベル242 は、全体制御部58から制御線116 を介して送られてくる制御信号に応じて第１の制御電圧発生回路240 によって生成されたものである。また、図５(a) は、図８に示す絞り値の大きいときの、たとえば、CCD から出力されるレベル100%のときのγ補正回路のγ特性を示したものであり、図５(b) は、図８に示す絞り値の小さいときの、たとえばCCD から出力されるレベル50% の場合のときのγ特性を示したものである。絞り値の小さい図５(b) のγ特性を参照するとわかるように、一般的には、入力レベルの小さいところ、すなわち低レベルのところではγ＝0.45の本来の曲線からはずれる黒つぶれと称する部分が現れ、これによるS/N の劣化、つまり撮像された暗い部分の画像に画質の劣化がおきる。本実施例ではとくに、絞り値の小さいときに生じるこのような黒つぶれの部分を前述したようにスライスレベル値を図５(c) から図５(d) へ変えて、本来のγ＝0.45の曲線に近づけている。γ補正回路210 の出力212 はアナログ・ディジタル変換回路220 に接続されている。
【００３０】
アナログ・ディジタル変換回路220 は、その入力110 から入力するサンプリング信号によりその入力212 から入力する黒レベルがクランプされたアナログ形式の撮像信号をサンプリングし、たとえば８ビットの対応するディジタルデータに変換してその出力118 から出力する信号変換回路である。出力118 は、記録系信号処理回路40の入力に接続されている。このアナログ・ディジタル変換回路220 はまた、トップとボトムのレベル設定機能、すなわちVRT とVRB という二つの電圧入力端子を有しており、A/D 変換する入力電圧範囲を設定することができる。電圧入力端子VRT は、制御線252 を介し、また電圧入力端子VRB は、制御線254 を介して第３の制御電圧発生回路250 のそれぞれ対応する出力端子に接続されている。
【００３１】
具体的には、たとえば、γ補正回路210 から図４(c) に示すような120%レベルの撮像信号212 を受けた場合、電圧入力端子VRT には、第３の制御電圧発生回路250 から制御線252 を介して図４(e) に示すように2.5Vの基準電圧が供給され、また、その電圧入力端子VRB には、第３の制御電圧発生回路250 から制御線254 を介して図４(f) に示すように0.5Vの基準電圧が供給される。また、たとえば、γ補正回路210 から図４(d) に示すような88% レベルの撮像信号212 を受ける場合、その電圧入力端子VRT には、第３の制御電圧発生回路250 から制御線252 を介して図４(g) に示すように1.96V の基準電圧が供給され、またその電圧入力端子VRB には、第３の制御電圧発生回路250 から制御線254 を介して図４(f) に示すように0.5Vの基準電圧が供給される。本実施例では、図４(e)、(f)、(g) などの基準電圧は、全体制御部58から制御線116 を介して送られてくる制御信号に応じて第３の制御電圧発生回路250 によって生成されたものである。
【００３２】
図２を参照すると、全体制御部58の出力116 は前にも少し触れた第１の制御電圧発生回路230 の入力に接続され、この第１の制御電圧発生回路230 は、電子ボリュームの機能を有し、この電子ボリュームは、本実施例では、その制御入力端子116 に入力する制御信号によりその入力端子に入力される所定のある入力電圧を制御して前置増幅器200 の増幅率が1.5 倍になるような所定の制御電圧を生成しその出力端子から出力232 に出力する。
【００３３】
全体制御部58の出力116 はまた、前に少し触れた第２の制御電圧発生回路240 の入力にも接続され、この第２の制御電圧発生回路240 も同様に電子ボリュームの機能を有し、この電子ボリュームは、本実施例では、その制御入力端子116 に入力する制御信号によりその入力端子に入力される所定のある入力電圧を制御して図５(c)、(d) などのスライスレベルを生成しその出力端子から出力242 に出力する。
【００３４】
さらに全体制御部58の出力116 は前に少し触れた第３の制御電圧発生回路250 の入力にも接続され、この第３の制御電圧発生回路250 は、電子ボリュームの機能を２回路有し、このうち一つの電子ボリュームは、本実施例では、その制御入力端子116 に入力する制御信号によりその入力端子に入力される所定のある入力電圧を制御して図４(e)、(g) の基準電圧を生成しその出力端子から出力252 に出力し、また、もう一つの電子ボリュームは、本実施例では、その制御入力端子116 に入力する制御信号によりその入力端子に入力される所定のある入力電圧を制御して図４(f) の基準電圧を生成しその出力端子から出力254 に出力する。
【００３５】
次に、撮像系信号処理回路22の他の実施例である図３を参照すると、この撮像系信号処理回路22は、前置増幅器200 と、γ補正回路210 と、アナログ・ディジタル変換回路(A/D)220と、第１の制御電圧発生回路230 と、第３の制御電圧発生回路250 と、ディジタルγ補正回路260 と、第４の制御電圧発生回路270 とを有する。このうち前置増幅器200 、γ補正回路210 、アナログ・ディジタル変換回路(A/D)220、第１の制御電圧発生回路230 、および第３の制御電圧発生回路250 は、基本的に図２に示したものと同じものであり、説明を省略する。
【００３６】
同図を参照すると、全体制御部58の出力116 は第４の制御電圧発生回路270 の入力に接続され、この第４の制御電圧発生回路270 は電子ボリュームの機能を有し、この電子ボリュームは、本実施例では、その制御入力端子116 に入力する制御信号によりその入力端子に入力される所定のある入力電圧を制御して図５(c) のスライスレベルを生成しその出力端子から出力272 に出力する。図２に示す第２の制御電圧発生回路240 の場合は、図５(c)、(d) のスライスレベルを生成しているが、第４の制御電圧発生回路270 の場合は、図５(c) のスライスレベルのみを生成している。この場合、本実施例におけるγ補正回路210 からは、黒つぶれ部分を含んだ図５(b) のようなγ特性の撮像信号を出力212 に出力する。
【００３７】
図３に示すように、アナログ・ディジタル変換回路220 の出力118 は、ディジタルγ補正回路260 の入力に接続され、このディジタルγ補正回路260 は、その制御入力端子116 に入力する制御信号に応じてその入力118 に入力する撮像データのγ特性をディジタル形式にて補正し出力120 に出力する。出力120 は、記録系信号処理回路40の入力に接続されている。この場合、本実施例ではとくに、このディジタルγ補正回路260 は、前述したたとえば、絞り値の小さいときに大きくなる黒つぶれの部分を含む図５(b) に示すようなγ特性を本来のγ＝0.45の曲線になるように補正する機能を有している。
【００３８】
図１に戻って、撮像系信号処理回路22の出力118 または120 は記録系信号処理回路40の入力に接続され、この記録系信号処理回路40は、撮像系信号処理回路22にて処理された撮像信号118 または120 を情報記録媒体に記録するための記録信号に処理する回路を含み、たとえば、FM変調されたビデオ信号がこの回路から出力され、図示しない磁気ディスクなどの記録媒体に与えられる。また、この記録系信号処理回路40は、撮像データ118 または120 の圧縮処理回路を含み、たとえば、圧縮処理したビデオデータをこの回路の出力端子から出力して、図示しないICメモリカードなどの記録媒体に与えてよい。
【００３９】
これら本装置の各部は全体制御部58によって制御される。この電子スチルカメラ１はシャッタレリーズボタン54を有し、その出力124 は全体制御部58の入力に接続されている。全体制御部58は、本実施例ではやはりマイクロプロセッサなどの処理システムにて有利に構成され、シャッタレリーズボタン54から制御線124 を通して送られるシャッタレリーズ信号に応動して絞り駆動部44、シャッタ駆動部46および撮像系信号処理回路22を制御し、これによって撮影、すなわち撮像セルアレイの露光と固体撮像素子18からの撮像信号の読出しを行なう制御機構である。
【００４０】
前にも触れたように測光センサ48の出力122 は全体制御部58の入力ポート122 に接続されており、この全体制御部58は測光センサ48からの測光された光量を表す信号に応じて、絞り駆動部44およびシャッタ駆動部46を制御する。この場合、この光量を表す信号に基づく絞りの絞り値およびシャッタによる開時間、あるいは絞りの絞り値に応じた、たとえば、図８に示すようなレベルの撮像信号が固体撮像素子18の出力108 から出力される。また、固体撮像素子18から出力される撮像信号のレベルは、ズーム位置による固体撮像素子18から射出瞳の位置までの距離の条件を含んだものでもよく、予め色々な条件における撮像信号のレベルを測定しておく。
【００４１】
全体制御部58には、このような固体撮像素子18から出力される撮像信号の測定レベルに基づいて各部を制御するのに用いるルックアップテーブルが格納された記憶部56が接続されている。この記憶部56には、本実施例ではとくに、撮像信号のレベルに対応したスライスレベルの制御データ、A/D 変換の入力電圧範囲を設定する制御データ、および撮像データのγ特性をディジタル形式にて補正するための制御データが記憶されている。
【００４２】
具体的には、たとえば、全体制御部58が測光センサ48から測光された光量を表す信号を受けて、固体撮像素子18の出力108 から図８に示す100%のレベルの撮像信号が出力されると判断した場合、この全体制御部58は、記憶部56から図５(c) のスライスレベル値を示すスライスレベル制御データと、図４(e) の2.5Vの基準電圧を示す制御データと、図４(f) の0.5Vの基準電圧を示す制御データとを読出して制御線116 を通して図２、３に示す撮像系信号処理回路22に送る。
【００４３】
また、たとえば、全体制御部58が測光センサ48から測光された光量を表す信号を受けて、固体撮像素子18の出力108 から図８に示す50% のレベルの撮像信号が出力されると判断した場合、この全体制御部58は、図２の撮像系信号処理回路22に対しては記憶部56から図５(d) のスライスレベル値を示すスライスレベル制御データと、図４(g) の1.96V の基準電圧を示す制御データと、図４(f) の0.5Vの基準電圧を示す制御データとを読出して送り、また、図３の撮像系信号処理回路22に対しては、図４(g) の1.96V の基準電圧を示す制御データと、図４(f) の0.5Vの基準電圧を示す制御データと、図５(b) に示すようなγ特性を本来のγ＝0.45のγ特性曲線（図５(a) ）に近づける制御データとを送る。
【００４４】
このように図２、３において、固体撮像素子18から出力されるレベルが低下した場合には、全体制御部58によりアナログ・ディジタル変換回路220 の電圧入力端子VRT への供給電圧を下げるように制御して、撮像信号のS/N の劣化を防止する。また、図２において、固体撮像素子18から出力されるレベルが低下した場合には、全体制御部58によりγ補正回路210 へのスライスレベル値を上げるように制御して、γ特性の特に黒つぶれの部分の曲線を補正して本来のγ特性の曲線に近づける。さらに、図３において、固体撮像素子18から出力されるレベルが低下した場合には、全体制御部58からディジタルγ補正回路260 へ送られる制御データによりγ特性の特に黒つぶれの部分の曲線を補正するように制御して、本来のγ特性の曲線に近づける。
【００４５】
今まではある二点のレベルについて説明してきたが、固体撮像素子18から出力されるレベルは、たとえば図８のようになっているから、当然、適正にS/N の劣化防止の制御および本来のγ特性の曲線への補償の制御を行なう場合には、同図の少なくとも要所要所のレベルに対する対応するルックアップテーブルを用意しておき、上記制御を行なうのでよい。
【００４６】
動作を説明する。操作者によってテレ／ワイド・スイッチ52が操作され、ズーム・モータ42によって撮像レンズ12が所定の位置に位置決めされる。続いて、２段階ストロークで動作するシャッタレリーズボタン54のその第１段階まで押されると、これに応動して測光センサ48は被写界から入射した光の光量を測定し、この測定値を表す信号を全体制御部58に送る。全体制御部58はこの信号に応じて絞り14の開口の程度すなわち絞り値と、シャッタ16の開放時間を決定する。さらに全体制御部58は、それら決定した絞り値および露出値、または絞り値に応じて固体撮像素子18から出力される撮像信号のレベル値を決定するとともに、この決定したレベル値に基づく撮像信号のスライスレベルの制御データ値、A/D 変換の入力電圧範囲を設定する制御データ値、撮像データのγ特性をディジタル形式にて補正するための制御データ値を記憶部56をアクセスして決定する。この場合、撮像信号のレベル値を決定する際に、ズーム・モータ42によって移動された撮像レンズ12の位置の条件を含んでよい。
【００４７】
シャッタレリーズボタン54が第２段階まで押されると、これに応動して全体制御部58はそれら決定した絞り値および露出値、または絞り値に応じてそれぞれ絞り駆動部44およびシャッタ駆動部46、または絞り駆動部44を制御するとともに、制御データ値に応じて撮像系信号処理回路22を制御して、固体撮像素子18による撮影を行なう。固体撮像素子18には、シャッタ16の開放により撮像セルアレイ20に露光された被写体画像に応じた電荷が蓄積され、駆動入力106 からの駆動クロックに応動してその電荷に応じた撮像信号が出力される。
【００４８】
固体撮像素子18から読み出された撮像信号は、図２あるいは３に示す撮像系信号処理回路22に送られる。この撮像信号は前置増幅器200 で所定の増幅率にて増幅される。所定の増幅率にて増幅された撮像信号はγ補正回路210 に入力され、同回路210 にて入力242 または272 から入力されるスライス信号によって入力された撮像信号がスライスされて出力される。その際とくに、固体撮像素子18の出力レベルが小さい、すなわち絞り値が小さい場合、全体制御部58は、記憶部56から得られたデータにしたがって図２に示すγ補正回路210 に入力される撮像信号のスライスレベルを調整する。これによって、γ補正回路210 の出力212 からは絞り値の小さいときに生じる黒つぶれの部分が除かれた本来のγ曲線に近い曲線に基づく信号が出力される。なお、図３に示すγ補正回路210 に対しては、全体制御部58はこのように調整の変更を行なわずに、固体撮像素子18の出力レベルが大きい、すなわち絞り値が大きい場合と同じスライスレベルになっている。
【００４９】
γ補正回路210 から出力されたγ補償された撮像信号は、アナログ・ディジタル変換回路220 に入力され、同回路220 によってその入力252 および254 を介し電圧入力端子VRT および電圧入力端子VRB に入力される基準電圧に応じて入力撮像信号がディジタル形式の撮像データに変換されて出力される。その際とくに、固体撮像素子18の出力レベルが小さい、すなわち絞り値が小さい場合、全体制御部58は、記憶部56から得られたデータにしたがって図２に示すアナログ・ディジタル変換回路220 の基準電圧を調整する。これによって、アナログ・ディジタル変換回路220 の出力118 には、S/N の劣化のない撮像データが出力される。なお図３に示すγ補正回路210 に対しては、全体制御部58は、このように調整の変更を行なわずに、固体撮像素子18の出力レベルが大きい、すなわち絞り値が大きい場合と同じ基準電圧のままになっている。
【００５０】
図２に示すアナログ・ディジタル変換回路220 から出力された撮像データは記録系信号処理回路40の入力され、同回路40にてたとえばICメモリカードに記録するために圧縮されたビデオデータが作成され出力される。また、図３に示すアナログ・ディジタル変換回路220 から出力された撮像データはディジタルγ補正回路260 の入力され、同回路260 にてその入力116 に入力される制御信号によってγ補償されて撮像データが出力される。その際とくに、固体撮像素子18の出力レベルが小さい、すなわち絞り値が小さい場合、全体制御部58は、記憶部56から得られたデータにしたがって撮像データのγ特性を調整する。これによって、ディジタルγ補正回路260 の出力120 からは、絞り値の小さいときに生じる黒つぶれの部分の除かれた本来のγ曲線に近い曲線に基づくデータが出力される。図３に示すディジタルγ補正回路260 の出力120 から出力された撮像データは記録系信号処理回路40の入力され、同回路40にてたとえばICメモリカードに記録するために圧縮されたビデオデータが作成され出力される。
【００５１】
前述のように、本実施例では、測光センサ48により検出された入射光の光量から絞り14の開口の程度すなわち絞り値、シャッタ16の開放時間値などを予め決定し、この決定した絞り値や開放時間値などに応じて固体撮像素子18から出力される撮像信号のレベル値を測定し、この測定したレベル値に対して補償すべき撮像信号のスライスレベルの制御データ値、A/D 変換の入力電圧範囲を設定する制御データ値、撮像データのγ特性をディジタル形式にて補正するための制御データ値などが記憶部56に記憶している。
【００５２】
したがって、たとえば固体撮像素子18の出力108 から出力された撮像レベルが図８に示すように50% 程度で低い場合に、アナログ的には本来のγ曲線に近づくようにγ補正回路210 に入力するスライスレベル値を調節し、またディジタル的にはディジタルγ補正回路260 に入力する制御データ値を調節し、さらに、S/N の劣化を補償するためにアナログ・ディジタル変換回路220 へ入力される基準電圧値を調節するから、撮像レベルの変化にかかわらず、撮像系信号処理回路22から常にγ補償され、S/N 劣化のない撮像データを得ることができる。
【００５３】
なお、以上は、メカニカルシャッタ16を併用した電子スチルカメラ１の実施例について説明してきたが、本発明をメカニカルシャッタ16を併用せずに電子シャッタのみによる構成の電子スチルカメラに適用してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
このように本発明によれば、固体撮像素子から出力される撮像信号の出力レベルに応じてγ補償およびS/N 補償している。そこで、固体撮像素子から出力された撮像信号の出力レベルに変化があっても、撮像信号のγ特性およびS/N が適正に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子スチルカメラの信号処理装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した撮像系信号処理回路の第一の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示した撮像系信号処理回路の第二の構成例を示すブロック図である。
【図４】図２および３に示した撮像系信号処理回路の各部の信号のレベル例を示す図である。
【図５】図２および３に示した撮像系信号処理回路のγ補正回路のγ特性曲線例およびγ補正回路に供給するスライスレベル例を示す図である。
【図６】マイクロ・レンズを有したCCD に平行光が入射する様子を示す図である。
【図７】マイクロ・レンズを有したCCD に斜め入射する様子を示す図である。
【図８】絞り値とCCD 出力との関係を示す図である。
【図９】  CCD から射出瞳までの距離とCCD 出力との関係を示す図である。
【図１０】ズーム位置とCCD から射出瞳までの距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
1   電子スチルカメラ
12  撮像レンズ
14  絞り
16  シャッタ
18  固体撮像素子(CCD)
22  撮像系信号処理回路
40  記録系信号処理回路
42  ズームモータ
44  絞り駆動部
46  シャッタ駆動部
48  測光センサ
50  同期信号発生回路
56  記憶部
58  全体制御部
200 前置増幅器
210 γ補正回路
220 アナログ・ディジタル変換回路(A/D)
230 第１の制御電圧発生回路
240 第２の制御電圧発生回路
250 第３の制御電圧発生回路
260 ディジタルγ補正回路
270 第４の制御電圧発生回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003667806.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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