(57)【要約】  【課題】  従来のものよりも被写体画像の画質を向上させることができる映像信号処理装置及び撮像装置を提供すること。  【解決手段】  撮像装置２０は、被写体光を集光するレンズ２１と、被写体光を電気信号に変換する撮像素子２２と、ノイズ除去及びゲイン調整を行うアナログ前処理部２３と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２４と、デジタル信号に変換された映像信号に対して輝度信号処理及び色差信号処理を行うＹ／Ｃ処理手段２５と、電子ズームの倍率に応じて低域通過特性を可変する帯域制限手段２６と、帯域制限された画像データを記憶する画像記憶手段２７と、画像記憶手段２７に記憶された画像データに対し、内挿係数に応じた内挿を行う内挿手段２８と、電子ズームの倍率に応じて、低域通過特性、内挿する画像の位置及び内挿係数のデータを出力するズーム制御手段２９とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ズームの倍率に応じて、入力された映像信号の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、前記周波数帯域が制限された映像信号による画像の所定画素間を内挿補間する内挿手段とを備え、
前記帯域制限手段は、入力された前記映像信号に含まれる所定周波数以下の周波数成分を通過させて前記周波数帯域を制限することを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記帯域制限手段は、前記電子ズームによって前記画像を縮小する際の縮小倍率に比例する周波数に基づいて前記周波数帯域を制限することを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の映像信号処理装置と、被写体を撮像する撮像素子と、前記被写体の映像に対して電子ズームを行うズーム制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ズーム機能を備えた映像信号処理装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置としては、図６に示すようなものが知られている。図６に示された従来の撮像装置は、被写体光を入射するレンズ１と、光電変換するＣＣＤ２と、ガンマ補正及びフィルタ処理等を行う撮像信号処理回路３と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ４と、画像信号を記憶するフレームメモリ５と、画像の画素間データを補間する補間回路６と、エッジを検出して輝度及び色を補正するエッジ強調処理回路７と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ８と、画像データを記録する記録回路９と、フレームメモリ５の書込みアドレスを発生する書込みアドレスコントローラ１０と、フレームメモリ５の読出しアドレスを発生する読込みアドレスコントローラ１１と、テレ又はワイドを切り替えるＴ／Ｗ切替スイッチ１２と、電子ズームの倍率データを発生する倍率発生回路１３とを備えている。
【０００３】
従来の撮像装置では、まず、レンズ１から光学的に入力された映像は、ＣＣＤ２によって電気信号となり、撮像信号処理回路３によって信号処理されアナログ信号が出力される。この撮像信号処理回路３の出力信号はＡＤＣ４でアナログデジタル変換され、書込みアドレスコントローラ１０で指定されるフレームメモリ５のアドレスに書き込まれる。次いで、Ｔ／Ｗ切替スイッチ１２、倍率発生回路１３により読込みアドレスコントローラ１１が制御され、読込みアドレスコントローラ１１で指定されるアドレスからデータが読み出される。読み出されたデータは、補間回路６で画素間データが補間され、エッジ強調処理回路７で画像のエッジが検出されてエッジの強調処理がなされ、ＤＡＣ８でデジタルアナログ変換され記録回路９によって記録される。
【特許文献１】特開平７−１７０４６１号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の撮像装置では、エッジ強調処理回路によって被写体画像信号に高域成分が付加されるエッジ強調処理がなされるので、被写体画像を拡大する電子ズームにおいてはエッジのボケ感を改善することができるが、被写体画像を縮小する電子ズームにおいては付加された高域成分によるモアレが発生し、被写体画像の画質が低下するという問題があった。
【０００５】
例えば、従来の撮像装置が、２００万画素の撮像素子と、３０万画素の液晶画面とを備えている場合、２００万画素の撮像素子で撮像された被写体画像を３０万画素の被写体画像に縮小する電子ズームを行って液晶画面に表示すると、被写体画像にモアレが発生して画質が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、電子ズームによって被写体画像を縮小する場合でも、従来のものよりも被写体画像の画質を向上させることができる映像信号処理装置及び撮像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の映像信号処理装置は、電子ズームの倍率に応じて、入力された映像信号の周波数帯域を制限する帯域制限手段と、前記周波数帯域が制限された映像信号による画像の所定画素間を内挿補間する内挿手段とを備え、前記帯域制限手段は、入力された前記映像信号に含まれる所定周波数以下の周波数成分を通過させる構成を有している。
【０００８】
この構成により、本発明の映像信号処理装置は、帯域制限手段は、電子ズームの倍率に応じて、モアレの発生原因である高域成分を被写体画像信号から取り除くので、電子ズームによって被写体画像を縮小する場合でも被写体画像のモアレの発生を防止でき、従来のものよりも被写体画像の画質を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の映像信号処理装置は、前記帯域制限手段は、前記電子ズームによって前記画像を縮小する際の縮小倍率に比例する周波数に基づいて前記周波数帯域を制限する構成を有している。
【００１０】
この構成により、本発明の映像信号処理装置は、画像を縮小するに従って周波数帯域が狭められるので、縮小倍率に応じてモアレの発生原因である高域成分が被写体画像信号から取り除かれ、電子ズームによって被写体画像を縮小する場合でも被写体画像のモアレの発生を防止でき、従来のものよりも被写体画像の画質を向上させることができる。
【００１１】
本発明の撮像装置は、映像信号処理装置と、被写体を撮像する撮像素子と、前記被写体の映像に対して電子ズームを行うズーム制御手段とを備えた構成を有している。
【００１２】
この構成により、本発明の撮像装置は、電子ズームの倍率に応じて、モアレの発生原因である高域成分を被写体画像信号から取り除く映像信号処理装置を備えるので、電子ズームによって被写体画像を縮小する場合でも被写体画像のモアレの発生を防止でき、従来のものよりも被写体画像の画質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、電子ズームによって被写体画像を縮小する場合でも、従来のものよりも被写体画像の画質を向上させることができるという効果を有する映像信号処理装置及び撮像装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
まず、本実施の形態の撮像装置の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態の撮像装置２０は、被写体光を集光するレンズ２１と、被写体光を電気信号に変換する撮像素子２２と、撮像素子２２の出力信号に対してノイズ除去及びゲイン調整を行うアナログ前処理部２３と、アナログ前処理部２３から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という。）２４と、デジタル信号に変換された映像信号に対して輝度信号処理及び色差信号処理を行う輝度色差信号処理手段（以下、「Ｙ／Ｃ処理手段」という。）２５と、電子ズームの倍率に応じて低域通過特性を可変する帯域制限手段２６と、帯域制限された映像信号による画像データを記憶する画像記憶手段２７と、画像記憶手段２７に記憶された画像データに対し、内挿係数に応じた内挿を行う内挿手段２８と、電子ズームの倍率に応じて、低域通過特性、内挿する画像の位置及び内挿係数のデータを出力するズーム制御手段２９とを備えている。なお、帯域制限手段２６及び内挿手段２８は、本発明の映像信号処理装置を構成している。
【００１７】
撮像素子２２は、例えば、電荷転送型の固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）で構成されている。
【００１８】
アナログ前処理部２３は、例えば、撮像素子２２の出力信号のノイズを除去する相関二重サンプリング回路や、信号レベルを調整する利得調整回路等によって構成されている。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器２４は、例えばアナログ信号をデジタル信号に変換するハードウェアで構成されている。Ｙ／Ｃ処理手段２５は、映像信号の輝度信号（Ｙ）と色信号（Ｃ）を生成するＹ／Ｃ生成回路で構成されている。
【００２０】
帯域制限手段２６は、例えば遅延素子と乗算器と加算器等によって構成され、図２に示すように、入力された映像信号を１水平走査期間遅延する１ライン遅延部２６ａと、１画素分遅延する１画素遅延部２６ｂと、特性可変の低域通過フィルタ２６ｃとを備えている。１ライン遅延部２６ａ及び１画素遅延部２６ｂは、２次元的に組み合わされて、縮小ズームの対象範囲となる水平Ｎ画素×垂直Ｍライン分の信号Ｘ（ｙ、ｘ）を同時に取得し、低域通過フィルタ２６ｃに出力するようになっている。なお、信号Ｘ（ｙ、ｘ）のｙ及びｘは、ｙ＝１〜Ｍ、ｘ＝１〜Ｎである。
【００２１】
低域通過フィルタ２６ｃには、ズーム制御手段２９から電子ズームの縮小倍率ｋのデータが入力されるようになっている。帯域制限手段２６は、予め設定された周波数特性に基づき、電子ズームの縮小倍率ｋに対応した低域通過フィルタ２６ｃのフィルタ係数α（ｋ、ｙ、ｘ）を求め、次式に示す畳み込み演算を実行して帯域制限された信号を出力するようになっている。
【００２２】
【数１】
2006140907.tif 000003
【００２３】
具体的には、帯域制限手段２６は、図３に示すような縮小倍率ｋに比例した周波数帯域が予め設定された周波数特性を例えば逆フーリエ変換して、低域通過フィルタ２６ｃのフィルタ係数α（ｋ、ｙ、ｘ）を算出するようになっている。
【００２４】
図３に示された周波数特性は次のように設定されている。例えば、縮小倍率ｋ＝１／２の場合は、２画素中１画素がサンプリングされるので、入力された映像信号の周波数成分のうち、０．２５（１／画素）以下の空間周波数を通過させるよう周波数帯域が設定されている。また、例えば、縮小倍率ｋ＝１／４の場合は、４画素中１画素がサンプリングされるので、入力された映像信号の周波数成分のうち、０．１２５（１／画素）以下の空間周波数を通過させるよう周波数帯域が設定されている。
【００２５】
以上のように、帯域制限手段２６は、縮小倍率ｋが小さくなるに従って、高域の周波数成分を遮断する遮断周波数を小さくして周波数帯域を制限するようになっている。
【００２６】
画像記憶手段２７は、例えばＲＡＭで構成され、帯域制限手段２６によって帯域制限された画像信号を記憶するようになっている。内挿手段２８及びズーム制御手段２９は、例えば乗算器と加算器とロジック回路等によって構成されている。
【００２７】
ズーム制御手段２９は、電子ズームの縮小倍率のデータを帯域制限手段２６に出力するようになっている。また、ズーム制御手段２９は、内挿補間法によって画像を縮小するため、内挿する点の近傍の画素の位置データを画像記憶手段２７に出力し、内挿対象画素の位置データの小数点部分を内挿係数として内挿手段２８に出力するようになっている。
【００２８】
内挿手段２８は、画像記憶手段２７から帯域制限された縮小対象の画像データを読み出し、内挿係数に基づいて内挿する点の近傍の画素の内挿処理を行うようになっている。
【００２９】
次に、本実施の形態の撮像装置２０の動作について説明する。
【００３０】
まず、図４に示すように、撮像素子２２によって、被写体が撮像され（ステップＳ１１）、被写体画像のアナログ信号が出力される。次いで、アナログ前処理部２３によって、撮像素子２２の出力信号のノイズが除去され、Ａ／Ｄ変換器２４に入力するために信号レベルが調整される（ステップＳ１２）。
【００３１】
さらに、Ａ／Ｄ変換器２４によって、アナログ前処理部２３から出力されるアナログ信号がデジタル信号に変換される（ステップＳ１３）。次いで、Ｙ／Ｃ処理手段２５によって、Ａ／Ｄ変換器２４から出力されるデジタル信号から輝度信号と色信号とが生成される（ステップＳ１４）。
【００３２】
引き続き、帯域制限手段２６によって、縮小ズームの対象範囲となる水平Ｎ画素×垂直Ｍライン分の信号Ｘ（ｙ、ｘ）が同時に取得されて低域通過フィルタ２６ｃに入力され、低域通過フィルタ２６ｃのフィルタ係数α（ｋ、ｙ、ｘ）と信号Ｘ（ｙ、ｘ）とが式（１）により畳み込み演算されて帯域制限された画像信号が得られる（ステップＳ１５）。ここで、帯域制限手段２６は、ズーム制御手段２９から出力される電子ズームの縮小倍率ｋを用いて、図３に示すような予め設定された周波数特性を例えば逆フーリエ変換してフィルタ係数α（ｋ、ｙ、ｘ）を算出する。
【００３３】
次いで、画像記憶手段２７によって、帯域制限された画像信号が記憶される（ステップＳ１６）。
【００３４】
さらに、ズーム制御手段２９によって、内挿する点の近傍の画素の位置データが画像記憶手段２７に出力され、内挿対象画素の位置データの小数部分が内挿係数として内挿手段２８に出力される（ステップＳ１７）。なお、電子ズームの縮小倍率＝ｋのとき、縮小ズーム後の画素位置が１／ｋになる間隔とする。
【００３５】
ここで、内挿係数及び縮小ズーム後の画素位置について図５を用いて説明する。図５は、信号３１、３２、３３及び３４を電子ズームの縮小倍率ｋ＝２／３で縮小する場合の内挿処理を示している。
【００３６】
図５において、縮小ズーム前の信号３１、３２、３３及び３４は、それぞれ、水平方向の画素位置５、６、７及び８にあり、信号３１及び３２の位置を内挿して内挿位置（５．６）に縮小ズーム後の信号３５を設定したとき、内挿係数は小数部分の０．６となる。信号３３及び３４の縮小ズーム後の信号３６の位置は、信号３５の位置から電子ズームの縮小倍率ｋの逆数（１／ｋ）、すなわち１．５離れた内挿位置（７．１）の位置に設定され、内挿係数は小数部分の０．１となる。なお、図５は水平方向の信号処理を示したものであるが、垂直方向についても水平方向と同様に内挿処理される。
【００３７】
引き続き、図４に示すように、内挿手段２８によって、画像記憶手段２７から読み出された縮小ズーム対象の近傍の画素に対し、ズーム制御手段２９から出力された内挿係数により内挿処理が行われる（ステップＳ１８）。そして、内挿手段２８によって、縮小ズームされた画像信号が出力される（ステップＳ１９）。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の撮像装置２０によれば、帯域制限手段２６は、予め設定された周波数特性に基づき、電子ズームの縮小倍率ｋに対応した低域通過フィルタ２６ｃのフィルタ係数α（ｋ、ｙ、ｘ）を求めて帯域制限された信号を出力する構成としたので、縮小倍率に応じてモアレの発生原因である高域成分を被写体画像信号から取り除くことができ、電子ズームによって被写体画像を縮小する場合でも、従来のものよりも被写体画像の画質を向上させることができる。
【００３９】
なお、前述の実施の形態において、帯域制限手段２６に入力される信号を輝度信号及び色信号とする例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば光の３原色Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の各色信号を帯域制限手段２６に入力する構成としても同様の効果が得られる。
【００４０】
また、前述の実施の形態において、縮小倍率ｋ＝１／２の場合は０．２５（１／画素）以下の空間周波数を通過させ、縮小倍率ｋ＝１／４の場合は０．１２５（１／画素）以下の空間周波数を通過させるよう周波数帯域を設定する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、縮小倍率に比例した周波数帯域を設定するものであれば同様の効果が得られる。
【００４１】
また、前述の実施の形態において、１ライン遅延部２６ａと１画素遅延部２６ｂとを２次元的に組み合わせて帯域制限手段２６を構成する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、水平Ｎ画素×垂直Ｍライン分の信号Ｘ（ｙ、ｘ）が同時に取得できる構成であれば同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明に係る映像信号処理装置は、電子ズームによって被写体画像を縮小する場合でも、従来のものよりも被写体画像の画質を向上させることができるという効果を有し、電子ズーム機能を備えた映像信号処理装置及び撮像装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の撮像装置のブロック図
【図２】本発明の撮像装置に係る帯域制限手段の構成図
【図３】本発明の撮像装置に係る帯域制限手段が備える低域通過フィルタの周波数特性の説明図
【図４】本発明の撮像装置の各ステップのフローチャート
【図５】本発明の撮像装置において縮小倍率ｋ＝２／３で縮小する場合の内挿処理の説明図
【図６】従来の撮像装置のブロック図
【符号の説明】
【００４４】
２０  撮像装置
２１  レンズ
２２  撮像素子
２３  アナログ前処理部
２４  Ａ／Ｄ変換器
２５  Ｙ／Ｃ処理手段
２６  帯域制限手段
２６ａ  １ライン遅延部
２６ｂ  １画素遅延部
２６ｃ  低域通過フィルタ
２７  画像記憶手段
２８  内挿手段
２９  ズーム制御手段
３１〜３４  縮小ズーム前の信号
３５、３６  縮小ズーム後の信号
【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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