(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号の黒レベルを補正する黒レベル補正手段と、逆光補正状態にあるか否かを判定する判定手段と、逆光補正状態であると判定された場合に黒レベル補正手段による補正を停止させる停止手段とを具備する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に関し、露出補正時や、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）のゲインが高い時に黒レベル補正による悪影響が生じないようにする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のビデオカメラでは、光学系や撮像面での乱反射によるフレアが生じると、映像信号の黒レベルが上昇して、画像のコントラストが低下するという問題があった。
【０００３】
そこで、最近ではコントラスト低下に対する対策として、フレア補償回路や、黒レベル補正（以下、ＤＢＳとも言う）回路等が提案されており、フレア発生等による低コントラスト時には黒レベルを下げてコントラストを改善するようになっている。
【０００４】
しかし、これらの回路により常時黒レベル補正を実行させると、逆光補正といった露出補正時などにも黒レベルが下がってしまうため、十分な露出補正効果が得られないという欠点があり、更にはＡＧＣのゲインが高い時にも黒レベルを下げると、ゲインが高い分、暗部のＳ／Ｎが著しく悪くなるという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術に鑑み、露出補正時や、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）のゲインが高い時に黒レベル補正による悪影響が生じないようにすることができる撮像装置の提供を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１の撮像装置は、映像信号の黒レベルを補正する黒レベル補正手段と、逆光補正状態にあるか否かを判定する判定手段と、逆光補正状態であると判定された場合に黒レベル補正手段による補正を停止させる停止手段とを具備するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用するビデオカメラの撮像系を示す回路図であり、同図に示すようにレンズ１により形成された光学像がＣＣＤ３の受光面に結像され、ＣＣＤ３からアナログ撮像信号が出力され、これがＣＤＳ及びＡＧＣ回路５によってサンプルホールド処理およびゲイン調整され、更にＡ／Ｄ変換器７によってデジタル信号に変換されてから、デジタル信号処理回路部９に入力され、同時にＡＥ（自動露出）及びＡＷＢ（自動ホワイトバランス）のデジタル積算回路部１１に入力される。図１中、１３はカメラ部のマイクロコンピュータであり、ホール素子用アンプ１５を介してアイリスの開度を表わすホール電圧を入力しアイリス開度を検知し、積算回路部１１から測光値を得て露出制御のために、Ｄ／Ａ変換器１７を介してアイリスドライバ１９にアイリス制御信号を与えてアイリス開度を制御する。また、Ｄ／Ａ変換器２１を介してＡＧＣ制御値をＣＤＳ／ＡＧＣ回路５に与えてＡＧＣゲインを調整する。また、電子シャッタ制御値をタイミング回路２３に与えて、ドライバ２５によりＣＣＤ３の電子シャッタを制御する。更に、積算回路部１１から色温度検出値を得て、信号処理回路部９にＡＷＢ用の制御値を与える。２７はタイミング回路である。
【０００９】
デジタル信号処理回路部９には図２に示すように、輝度信号用にクランプ回路２９，γ補正回路３１，信号処理回路３３及びＤ／Ａ変換器３５があり、これらを通してアナログ輝度信号Ｙが出力される。また、色信号用にクランプ回路３７，マトリクス回路３９，γ補正回路４１，色信号処理回路４３及びＤ／Ａ変換器４５があり、これらを通してアナログ色信号Ｃが出力される。
【００１０】
デジタル積算回路部１１には図２に示すように、データ比較器４７，積算器（カウンタ）４９及びオプティカルブラック検出器５１がある。
【００１１】
マイクロコンピュータ１３は、ＡＧＣ制御値が所定値以上か否かを判定し、所定値以上の場合はクランプ回路２９，３７への黒レベル補正値をゼロとして黒レベル補正を停止（オフ）する。
【００１２】
また、マイクロコンピュータ１３は、積算回路部１１からの情報により逆光補正状態にあるか否かを判定し、逆光補正状態の場合もクランプ回路２９，３７への黒レベル補正値をゼロにして黒レベル補正をオフする。
【００１３】
デジタル積算回路部１１のうちＡＥ信号出力系は図３に示すような構成であり、Ｙ／Ｃ分離回路５３で得られたデジタル輝度信号は３つのゲート回路５５，５７，５９に入力され、また３つのデータ比較器４７，６３，６５に入力される。
【００１４】
３つのゲート回路５５，５７，５９はマイクロコンピュータ１３からインタフェース６７を介して与えられるＡＥ用枠設定情報に応じて開き、それぞれの出力を、０枠用，１枠用，２枠用といった測光枠の積分器６９，７１，７３に与える。各積分器６９，７１，７３の出力はインタフェース８７を介してマイクロコンピュータ１３へ与えられる。測光枠は例えば図４に示すように設定され、全画面平均測光値ＰＭａｖｅ  と、重み付け測光値ＰＭｗｅｔ  とが得られる。そこで、２枠＞１枠＞０枠という重み付けをした場合、ＰＭｗｅｔ  ＜ＰＭａｖｅ  のときは逆光状態と判断し、ＰＭａｖｅ  とＰＭｗｅｔ  との差に応じて逆光補正をかけると共に、この補正量が所定値まで大きくなったときに黒レベル補正をオフにしている。
【００１５】
データ比較器４７には比較器用の基準値がインタフェース６７を介して与えられる。データ比較器４７はデジタル輝度信号の１つ毎に基準値未満か否かを判定し、基準値未満のときパルスを１つ出し、このパルスをゲート７５を介してカウンタ（積算器）４９が１Ｖや１Ｈ等の所定期間毎にカウントし、基準値未満の回数Ｓを得る。基準値はインタフェース６７を介してマイクロコンピュータ１３から与えられ、また更新される。図４中、７７と９９はゲート回路、８３と８５はカウンタである。
【００１６】
マイクロコンピュータ１３は積算器（カウンタ）４９から得られる回数即ち積算値Ｓを用いて、黒レベル補正を行う。以下、図５〜図６を参照して説明する。図５は黒レベル補正のアルゴリズム例を示す。但し、これらの図中で、Ｋ１，Ｋ２及びＢは固定設定値であり、Ｒ，Ｓ，Ｍ０，Ｍ１，Ｃ及びＴは変数値であり、Ｍ０＝１，Ｍ０＝２，Ｍ０＝３，Ｍ０＝４は黒レベル補正値であり、以下のように定義する。
Ｋ１：黒レベル補正がオフになるＡＧＣ制御値（所定値）
Ｋ２：Ｍ０を更新するため条件カウント数（所定更新回数）
Ｂ：黒レベル検知用設定値（所定回数）
Ｒ：データ比較器４７の基準値
Ｓ：積算器４９の積算値（回数）
Ｍ０：実行している黒レベル補正値
Ｍ１：検出結果から得られた黒レベル補正値
Ｃ：連続してＭ０≠Ｍ１であるカウント数
Ｔ：基準値Ｒの初期設定値
Ｍ０＝４：黒レベル補正量がゼロ
Ｍ０＝０＜Ｍ０＝１＜Ｍ０＝２＜Ｍ０＝３
【００１７】
図５において、ＡＧＣゲインが所定値未満で且つ逆光補正状態でない場合（ステップ１００，１０２）に、Ｒとして初期値Ｔに対応した基準値が設定され、積算値Ｓが読み込まれる（ステップ１０４，１０６）。積算値Ｓが所定回数Ｂ未満であり、Ｒ≠０であればＲをＲ−１に減らしてこれに対応した基準値を設定し（ステップ１０８，１１０，１１２，１１４）、この時の積算値Ｓも所定回数Ｂ未満であればＲをＲ＋１に設定し（ステップ１１６，１１８）、この結果Ｒ＝１であればＭ１＝１とする（ステップ１２０，１２２）。Ｒ≠１であり、Ｒ＝２であればＭ１＝２とする（ステップ１２４，１２６）。更に、Ｒ≠１，Ｒ≠２であり、Ｒ＝３であればＭ１＝３とし、Ｒ≠３であればＭ１＝４とする（ステップ１２８，１３０，１３２）。１１０のステップでＲ＝０であればＭ１＝０とし（ステップ１３４）、１１６のステップでＢ≦Ｓであればステップ１１０に戻る。
【００１８】
ステップ１０８でＢ＞Ｓであった場合に、Ｒ≠３であればＲをＲ＋１に増加してこれに対応する基準値を設定する（ステップ１３６，１３８，１４０）。この時の積算値Ｓが所定回数Ｂ以上であればステップ１２０にてＲ＝１か否かを判定し、逆にＢ＞Ｓであればステップ１３６に戻る（ステップ１４２）。
【００１９】
ステップ１２２，１２６，１３０，１３４でＭ１が設定されたら、その時のＲを初期値Ｔとし、Ｍ１＝Ｍ０か否かを判定する（ステップ１４０）。Ｍ１＝Ｍ０であればカウント数Ｃをゼロにし、Ｍ０をそのままにして、Ｍ０に対応した黒レベル補正値を設定し、クランプ回路に与える（ステップ１４８，１５０，１５２，１５４）。ステップ１４６でＭ１≠Ｍ０であればカウント数ＣをＣ＋１に増加し、これがＫ２になったか否かを判定し、Ｋ２であけばステップ１４８に行き、Ｋ２でなければ処理を終了する（ステップ１５４，１５６）。
【００２０】
以上の処理結果の例を図６に示す。図６（ａ）では、基準値の初期設定がＲ＝０の場合は、Ｒ＝０→Ｒ＝１→Ｒ＝２と３回目に黒レベルを検知し、初期設定が前回結果のＲ＝２の場合はＲ＝２→Ｒ＝１と２回目に黒レベルを検知できる。図６（ｂ）では初期設定がＲ＝０の場合はＲ＝０→Ｒ＝１→Ｒ＝２→Ｒ＝３と４回目で検知でき、初期設定が前回結果のＲ＝３の場合は１回で検知できる。図６（ｃ）では、初期設定がＲ＝０の場合に直ちに検知できる。
【００２１】
なお、初期値Ｔは０でも３でもかまわない。また、基準値の更新が所定回数継続した場合は、黒レベル補正値をゼロにして補正をオフにしたり、最新の基準値に応じた黒レベル補正値で補正すると良い。更に、図４に示したデータ比較器６３とゲート回路７７とカウンタ８３を追加して用い、２つのデータ比較器４７，６３に異なる基準値を与えることにより、並列処理を行い、黒レベルを短時間で検知することができる。
【００２２】
上述した発明の実施の形態では、映像信号の黒レベルを補正する黒レベル補正手段と、逆光補正状態にあるか否かを判定する判定手段と、自動ゲイン制御手段の制御値が所定値以上であるか否かを判定する判定手段と、いずれかの判定手段の判定結果が肯定（逆光補正状態であるとの判定、あるいは、自動ゲイン制御手段の制御値が所定値以上であるとの判定）である場合に、黒レベル補正手段による補正を停止させる停止手段とを具備する撮像装置を説明した。これにより、逆光補正状態であれば黒レベル補正を停止（オフ）し、黒レベルを低下させず、十分な露出補正効果を発揮させることができる。また、ＡＧＣのゲインが高い場合にも黒レベル補正を停止（オフ）し、映像信号の暗部のＳ／Ｎ低下を防止する。つまり、露出補正時やＡＧＣゲインの高い時に、黒レベル補正による悪影響を生じないようにすることができる。
【００２３】
これに加えて、上述した発明の実施の形態では、撮像素子から得られるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル映像信号の黒レベルを黒レベル補正値にクランプするクランプ手段と、デジタル映像信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた信号を所定期間毎に、基準値と比較する比較手段と、サンプリングされた信号が基準値未満である回数が前記所定期間で所定回数以上あるか所定回数未満かを判定する判定手段と、所定回数未満と判定された場合は比較手段の基準値を所定量増加して更新し次回の基準値とする基準値更新手段と、所定回数以上と判定された場合は基準値に応じた黒レベル補正値を設定しクランプ手段に与える黒レベル補正値設定手段とを具備する撮像装置を説明した。この撮像装置はデジタル処理により黒レベル補正を行うものであり、基準値をペデスタル側から小さい値から大きい値に更新して、サンプリングした映像信号が基準値より小さくなる回数を１Ｖや１Ｈ等の所定期間毎にカウントし、その回数が所定回数以上であれば映像信号の暗いレベルを検出したことになり、その時の基準値に応じた黒レベル補正値を設定してクランプすることにより、映像信号の黒レベルを補正する。これにより、映像信号の平均値を検出してこの平均値に比例して黒レベルを変化させる場合に比べて、黒レベルの補正に過不足が生じることがなく、また、コントラストを十分改善することができこととなり、デジタル処理による信頼性の高い黒レベル補正を行うことができる。
この場合、基準値を更新しつづけて大きくし過ぎても無意味なので、これを解消するために、基準値の更新が所定の更新回数継続したか否かを判定する更新継続判定手段を更に具備し、所定更新回数継続してもサンプリングされた信号が基準値未満である回数が所定回数未満の場合は、黒レベル補正値設定手段は黒レベル補正値を設定しないようにした装置を説明した。この装置では、基準値の更新が所定回数継続してもサンプリングした映像信号が所定回数以上、基準値未満にならなければ、黒レベルの補正を行わない。また、同更新継続判定手段を具備することにより、所定更新回数継続した場合は、黒レベル補正値設定手段は最新の基準値に応じた黒レベル補正値をクランプ手段に与えるようにした装置を説明した。この装置では、その時の基準値に応じた黒レベル補正値で映像信号をクランプする。
【００２４】
また、上述した発明の実施の形態では、撮像素子から得られるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル映像信号の黒レベルを黒レベル補正値にクランプするクランプ手段と、デジタル映像信号をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた信号を所定期間毎に、基準値と比較する比較手段と、サンプリングされた信号が基準値未満である回数が前記所定期間で所定回数以上あるか所定回数未満かを判定する判定手段と、所定回数以上と判定された場合は比較手段の基準値を所定量減少して更新し次回の基準値とする基準値更新手段と、所定回数未満と判定された場合は基準値に応じた黒レベル補正値を設定しクランプ手段に与える黒レベル補正値設定手段とを具備する撮像装置を説明した。この撮像装置もデジタル処理により黒レベルを補正するものであるが、この場合、先とは逆に基準値をペデスタル側から大きい値から小さい値に更新して、サンプリングした映像信号が基準値より小さくなる回数を１Ｖや１Ｈ等の所定期間毎にカウントし、その回数が所定回数未満であれば映像信号の暗いレベルを検出したことになり、その時の基準値に応じた黒レベル補正値を設定してクランプすることにより、映像信号の黒レベルを補正する。これによっても、映像信号の平均値を検出してこの平均値に比例して黒レベルを変化させる場合に比べて、黒レベルの補正に過不足が生じることがなく、また、コントラストを十分改善することができこととなり、デジタル処理による信頼性の高い黒レベル補正を行うことができる。
この場合も、基準値を更新しつづけて小さくし過ぎても無意味なので、これを解消するために、基準値の更新が所定の更新回数継続したか否かを判定する更新継続判定手段を具備し、所定更新回数継続してもサンプリングされた信号が基準値未満である回数が所定回数以上の場合は、黒レベル補正値設定手段は黒レベル補正値を設定しないようにした装置を説明した。この装置では、基準値の更新が所定回数継続してもサンプリングした映像信号が所定回数以上基準値未満になれば、黒レベルの補正を行わない。
【００２５】
更に、上述した発明の実施の形態では、いずれの撮像装置でも、比較手段を複数具備することにより、各比較手段に互いに異なる基準値を与えて並列に比較処理を行なうようにしたものを説明した。このように比較処理を並列に行うことにより、短時間で黒レベル補正を行うことができる。
【００２６】
更に、上述した発明の実施の形態では、いずれの撮像装置でも、逆光補正状態にあるか否かを判定する判定手段を具備することにより、逆光補正状態であると判定された場合は黒レベル補正値設定手段は黒レベル補正値を出力しないようにしたものを説明した。このように、逆補正状態の場合には黒レベル補正を行わずこれをオフにすることにより、上述したデジタル処理による信頼性の高い黒レベル補正を行うことに加えて、十分な露出補正効果を発揮することができる。
【００２７】
また、上述した発明の実施の形態では、いずれの撮像装置でも、自動ゲイン制御手段の制御値が所定値以上であるか否かを判定する判定手段を具備することにより、自動ゲイン制御手段の制御値が所定値以上であると判定された場合は黒レベル補正値設定手段は黒レベル補正値を出力しないようにしたものを説明した。このように、ＡＧＣのゲインが高い場合には黒レベル補正を行わずこれをオフにすることにより、上述したデジタル処理による信頼性の高い黒レベル補正を行うことに加えて、映像信号の暗部のＳ／Ｎ低下を防止することができる。
【００２８】
また、上述した発明の実施の形態では、いずれの撮像装置でも、黒レベル補正値設定手段が一旦黒レベル補正値を設定した後に次回の黒レベル補正処理を開始する場合、基準値更新手段は前回の黒レベル補正処理での最後の基準値を初期値とするようにしたものを説明した。このように、一旦黒レベル補正を行った場合に次回の黒レベル補正処理を開始する時は、前回の最後の基準値から開始することにより、上述したデジタル処理による信頼性の高い黒レベル補正を行うことに加えて、短時間で黒レベル補正を行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の撮像装置は、映像信号の黒レベルを補正する黒レベル補正手段と、逆光補正状態にあるか否かを判定する判定手段と、逆光補正状態であると判定された場合に黒レベル補正手段による補正を停止させる停止手段とを具備することにより、逆光補正状態であれば黒レベル補正を停止（オフ）し、このような露出補正時には黒レベルを低下させないので、十分な露出補正効果を発揮させることができ、露出補正時に黒レベル補正による悪影響が生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るビデオカメラの撮像系を示す回路図。
【図２】デジタル信号処理回路部とデジタル積算回路部の構成例を示す回路図。
【図３】測光枠の例を示す図。
【図４】デジタル積算回路部のＡＥ処理系の構成例を示す回路図。
【図５】黒レベル補正のアルゴリズム例を示す図。
【図６】黒レベル補正例を示す図。
【符号の説明】
３  ＣＣＤ
５  ＡＧＣ回路
７  Ａ／Ｄ変換器
９  デジタル信号処理回路部
１１  ＡＥ、ＡＷＢ用デジタル積算回路部
１３  カメラ部のマイクロコンピュータ
２９，３７  クランプ回路
４７，６３  データ比較器
４９，８３  積算器
【図１】
0003560932.tif 000002
【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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