(57)【要約】【課題】映像信号にエンハンサ処理を施しても、本来の輝度を保つことができ、且つノイズなどの偽信号を抑圧でき、ＳＮ比が改善される信号処理装置を提供する。【解決手段】エンハンサ回路２でクランプ回路１から出力される映像信号にエンハンサ処理を施す。プラス側リミッタ４において、クランプ回路１から入力される映像信号の本来の平均輝度のレベルに対してその平均輝度に対応したレベルをさらに加えたレベルをリミッタレベルとし、エンハンサ信号である信号Ｂのリミッタレベルより正側を除去する。その信号をクランプ回路１からの映像信号に足して出力する。エンハンサのレベルはコントローラ７で調節する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号のエッジ部を強調するエンハンサ手段と、
上記エンハンサ手段からのエンハンサ信号の正側を、上記映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限する信号制限手段と、
上記映像信号に上記信号制限手段の出力を加えて出力する出力手段と
を有することを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
上記エンハンサ手段からのエンハンサ信号の負側を、上記映像信号の平均輝度から１００％白の輝度を減じたレベルから該レベルに対応するレベルをさらに減じたレベルで制限する他の信号制限手段をさらに有し、
上記出力手段は、上記映像信号に対してさらに上記他の信号制限手段の出力を加える
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
入力される映像信号のエッジ部を強調するエンハンサのステップと、
上記エンハンサのステップからのエンハンサ信号の正側を、上記映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限する信号制限のステップとを有し、
上記映像信号に上記信号制限のステップの出力を加えて出力するようにしたことを特徴とする信号処理方法。
【請求項４】
入力される映像信号のエッジ部を強調するエンハンサ手段と、
上記エンハンサ手段からのエンハンサ信号の正側を、上記映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限する信号制限手段と、
上記映像信号に上記信号制限手段の出力を加えて出力する出力手段と、
上記出力手段から出力された映像信号を表示する表示手段と
を有することを特徴とするファインダ。
【請求項５】
上記エンハンサ手段からのエンハンサ信号の負側を、上記映像信号の平均輝度から１００％白の輝度を減じたレベルから該レベルに対応するレベルをさらに減じたレベルで制限する他の信号制限手段をさらに有し、
上記出力手段は、上記映像信号に対してさらに上記他の信号制限手段の出力を加える
ことを特徴とする請求項４に記載のファインダ。
【請求項６】
撮像レンズと、上記撮像レンズからの光学像を取り込む撮像素子とを備え、上記撮像素子に取り込まれた光学像を映像信号として出力する撮像手段と、
上記撮像手段から出力される映像信号のエッジ部を強調するエンハンサ手段と、上記エンハンサ手段からのエンハンサ信号の正側を、上記映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限する信号制限手段と、上記映像信号に上記信号制限手段の出力を加えて出力する出力手段と、上記出力手段から出力された映像信号を表示する表示手段を備えたファインダと
を有することを特徴とする撮像カメラ。
【請求項７】
上記エンハンサ手段からのエンハンサ信号の負側を、上記映像信号の平均輝度から１００％白の輝度を減じたレベルから該レベルに対応するレベルをさらに減じたレベルで制限する他の信号制限手段をさらに有し、
上記出力手段は、上記映像信号に対してさらに上記他の信号制限手段の出力を加える
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、信号処理装置および方法、ファインダ、撮像カメラに関し、特に、映像信号にエンハンサ処理を施す信号処理装置および方法、並びにそれを利用するファインダ、撮像カメラに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラで映像を撮影する場合、撮影者は、撮影している映像をビデオカメラに備えられたファインダにより確認している。特に放送局などでは正確に素早くピント合わせを行う必要があるため、撮影者のピント合わせなどを容易とするために、映像信号に信号処理を施し、ファインダに映しだされる映像の解像感を高めることが行われている。
【０００３】
従来から、エンハンサ回路を用いて映像信号の高域を強調することで映像の輪郭を補正し、解像感を高めることを行っていた。下記の非特許文献１には、映像の輪郭を補正するアパーチャ補正回路について記載されている。
【０００４】
【非特許文献１】
原  正和、「カラービデオカメラとその使い方」、日本放送出版協会、昭和５６年３月２０日、第１刷、ｐ．１００−１０４
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した信号処理方法には以下に説明するような問題がある。図５は、映像信号にエンハンサ処理を行うエンハンサ回路の出力の例である。なお、横軸は時間を示し、縦軸の正側（上側）は白側を示し、負側（下側）は黒側を示す。映像信号の輝度レベルがゼロの場合には、エンハンサ回路の出力は、図５Ａに示すように、平均輝度を中心にプラスマイナスされる形でノイズが強調される。
【０００６】
エンハンサ回路の出力信号は、映像信号と足されてファインダの表示素子の表示信号となる。映像信号が黒付近の信号である場合には、エンハンサ回路の出力は、図５Ｂに示すように、負側の完全な黒（すなわち輝度＝０）以下は、ディスプレイでは表現されず、黒側でクリップされ正側のみとなる。人間の目では、その表示が積分された平均値の輝度として映るため、本来の映像信号よりも明るく感じてしまうという現象が生じることがある。
【０００７】
映像信号が白付近の信号である場合には、エンハンサ回路の出力は、図５Ｃに示すように、正側の完全な白（１００％白の輝度）以上は、ディスプレイでは表現されず、白側でクリップされ負側のみとなり、平均輝度が下がってしまう。このため、本来の白よりも暗く見えてしまうという現象が生じることがある。
【０００８】
したがって、エンハンサ処理を利用した黒または１００％白の輝度付近の映像信号をファインダなどに表示する場合、正確に表現されないという問題があった。この問題では、特に黒付近での影響が大きく、エッジ付近がぎらついたように見えてしまっていた。
【０００９】
また、上述したように、エンハンサ回路の出力であるエンハンサ信号は、ノイズが強調されてしまうという問題がある。黒付近の映像信号では、特にこのノイズによる影響が大きい。
【００１０】
信号対雑音比（以下、ＳＮ比と称する）の改善を目的に、レベルの低いエンハンサ信号は切ってしまい、あるレベル以上の信号のみを出力するコアリングと称する方法があるが、この場合、低輝度の解像感がなくなってしまうという欠点がある。
【００１１】
さらに、エンハンサ信号を映像信号により変調し、輝度の低い所のＳＮ比を上げる方法もあるが、この場合は、掛け算による高調波が発生するという問題がある。これを避けるためには、映像信号にローパスフィルタを入れるなどの処理が必要であるが、それでも撮影シーンによっては問題が発生する。
【００１２】
したがって、この発明の目的は、エンハンサ処理による黒または１００％白付近の輝度の変化を防止し、且つＳＮ比の劣化を防ぐことができる信号処理装置および方法、ファインダ、撮像カメラを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、映像信号のエッジ部を強調するエンハンサ手段と、エンハンサ手段からのエンハンサ信号の正側を、映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限する信号制限手段と、映像信号に信号制限手段の出力を加えて出力する出力手段とを有する信号処理装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、映像信号のエッジ部を強調するエンハンサ手段と、エンハンサ手段からのエンハンサ信号の正側を、映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限する信号制限手段と、映像信号に信号制限手段の出力を加えて出力する出力手段と、出力手段から出力された映像信号を表示する表示手段とを有するファインダである。
【００１５】
請求項６の発明は、撮像レンズと、撮像レンズからの光学像を取り込む撮像素子とを備え、撮像素子に取り込まれた光学像を映像信号として出力する撮像手段と、撮像手段から出力される映像信号のエッジ部を強調するエンハンサ手段と、エンハンサ手段からのエンハンサ信号の正側を、映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限する信号制限手段と、映像信号に信号制限手段の出力を加えて出力する出力手段と、出力手段から出力される映像信号を表示する表示手段を備えたファインダとを有する撮像カメラである。
【００１６】
上述のように構成されたこの発明によれば、エンハンサ信号の正側を、映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限していることにより、映像信号が黒付近の信号であっても、エンハンサ信号のノイズを負側と同じレベルとすることができ、輝度が変化するのを防止することができる。また、映像信号が黒に近ければ近いほど、エンハンサ信号の輝度の範囲が狭くなるよう制限されるため、映像信号がノイズの目立つ黒に近づくほどＳＮ比が改善され、偽信号を抑圧することができる。
【００１７】
さらに、エンハンサ信号の負側を、映像信号の平均輝度から１００％白の輝度を減じたレベルから該レベルに対応するレベルをさらに減じたレベルで制限した場合には、映像信号が１００％白付近の信号であっても、エンハンサ信号のノイズを正側と同じレベルとすることができ、輝度が変化するのを防止することができる。また、映像信号が白に近ければ近いほど、エンハンサ信号の輝度の範囲が狭くなるよう制限されるため、映像信号が白に近づくほどＳＮ比が改善され、偽信号を抑圧することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の一実施形態による信号処理装置を示す。図１に示す信号処理装置１０は、クランプ回路１、エンハンサ回路２、マイナス側リミッタ３、プラス側リミッタ４、加算器５，６，８およびコントローラ７により構成される。
【００１９】
この信号処理装置１０では、以下のような処理が行われる。まず、クランプ回路１に映像信号が入力され、映像信号の黒レベルの変動が取り除かれる。クランプ回路１で黒レベルの変動が取り除かれた映像信号は、エンハンサ回路２、加算器５および加算器８に入力される。
【００２０】
エンハンサ回路２では、入力された映像信号のエッジ部の強調処理が行われる。エンハンサ回路２は、輪郭補正を行う機能を有し、この輪郭補正により、クランプ回路１から入力される映像信号のエッジ部の強調処理を行う。これにより、映像信号の高域が強調される。エッジ部の強調処理は、例えば、差分近似フィルタによる２次微分を利用して行われる。エンハンサ回路２で映像信号に対してエッジ部の強調処理が施されたエンハンサ信号は、図５Ｃに示したような負側のみの信号（信号Ａ）であれば、マイナス側リミッタ３に入力され、図５Ｃに示したような正側のみの信号（信号Ｂ）であれば、プラス側リミッタ４に入力される。
【００２１】
プラス側リミッタ４では、クランプ回路１から入力された映像信号に基づいて、エンハンサ回路２から入力される信号Ｂの制限がなされる。
【００２２】
図２は、プラス側リミッタ４での信号の制限を説明するための一例の図である。プラス側リミッタ４では、クランプ回路１から入力される映像信号の本来の平均輝度のレベルに対してその平均輝度に対応する、例えば等しいレベルをさらに加えたレベルがリミッタレベルとされ、信号Ｂのリミッタレベルより正側が制限される。これは例えばリミッタレベルを超えた部分をフィルタなどにより除去することでなされる。これにより、プラス側リミッタ４の出力信号は、本来の平均輝度の正側の範囲と負側の表現可能な範囲とが等しくなる。なお、クランプ回路１から入力される映像信号の輝度がゼロの場合には、リミッタレベルがゼロとなるのでエンハンサ信号は出力されない。
【００２３】
加算器５は、クランプ回路１から入力された映像信号の平均輝度から１００％白の信号を減じた信号を出力する。なお、図１では、この減算は加算器を用いて表している。マイナス側リミッタ３では、この加算器５からの出力信号に基づいて、エンハンサ回路２から入力される信号Ａの制限がなされる。
【００２４】
図３は、マイナス側リミッタ３での信号の制限を説明するための一例の図である。マイナス側リミッタ３では、クランプ回路１から入力される映像信号の本来の平均輝度のレベルに対して加算器５からの出力信号のレベルに対応する、例えば等しいレベルをさらに減じたレベルがリミッタレベルとされ、信号Ａのリミッタレベルより負側が制限される。これは例えばリミッタレベルを超えた部分をフィルタなどにより除去することでなされる。これにより、マイナス側リミッタ３の出力信号は、本来の平均輝度の正側の表現可能な範囲と負側の範囲とが等しくなる。なお、クランプ回路１から入力される映像信号の輝度が１００％白の場合には、リミッタレベルがゼロとなるのでエンハンサ信号は出力されない。
【００２５】
次に、加算器６でマイナス側リミッタ３の出力信号である信号Ｃとプラス側リミッタ４の出力信号である信号Ｄとが足されて出力される。加算器６の出力信号は、コントローラ７を介して加算器８へ入力され、クランプ回路１から入力される映像信号に足されて出力される。このとき、コントローラ７により、エンハンサのレベルが調節される。
【００２６】
以上説明したように、この一実施形態による信号処理装置１０によれば、プラス側リミッタ４で、クランプ回路１から入力される映像信号の本来の平均輝度のレベルに対してその平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルをリミッタレベルとし、エンハンサ回路２から出力される正側のみの信号である信号Ｂの、リミッタレベルより正側を制限している。そして、その制限された信号である信号Ｄを加算器８で、クランプ回路１からの映像信号に足している。これにより、エンハンサ信号が図５Ｂに示したような正側のみの信号となる場合でも、本来の平均輝度を保つことができる。
【００２７】
また、信号Ｂは、プラス側リミッタ４でノイズの目立つ黒に近いほどノイズ等の偽信号が抑圧されるため、効果的なＳＮ比の改善が行われる。
【００２８】
また、マイナス側リミッタ３で、加算器５からの出力信号に基づき、クランプ回路１から入力される映像信号の本来の平均輝度のレベルに対して１００％白からその平均輝度までのレベルに対応する、例えば等しいレベルをさらに減じたレベルをリミッタレベルとし、エンハンサ回路２から出力される負側のみの信号である信号Ａのリミッタレベルより負側を制限している。そして、その制限された信号である信号Ｃを加算器８でクランプ回路１からの映像信号に足している。これにより、エンハンサ信号が図５Ｃに示したような負側のみの信号となる場合でも、本来の平均輝度を保つことができる。
【００２９】
また、信号Ａは、マイナス側リミッタ３で白に近いほどノイズ等の偽信号が抑圧されるため、効果的なＳＮ比の改善が行われる。
【００３０】
加算器６で、信号Ｃと信号Ｄを足すことで、エンハンサ信号が正側のみの信号となる場合とエンハンサ信号が負側のみの信号となる場合との両方について、本来の輝度を保つことができ、且つ偽信号を抑圧し、ＳＮ比を改善することができる。
【００３１】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。この発明の他の実施形態は、上述した一実施形態による信号処理装置１０を利用したファインダを備えた撮像カメラである。図４は、概略的な撮像カメラの構成の一例を示す。なお、記録／再生部などの図示しない部分においては、従来の構成と同様なため、ここでは説明を省略する。
【００３２】
図４に示す撮像カメラは、ディジタルビデオカメラである。レンズ１１は、レンズ系駆動回路１９によって、アイリス、フォーカス、ズームなどの光学系の調整を行うことができる撮像レンズである。なお、レンズ系駆動回路１９は、システムコントローラ１７によって制御される。
【００３３】
ＣＣＤ１２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型撮像素子等の撮像素子などを用いて映像信号を出力する。
【００３４】
映像処理回路１３は、ＣＣＤ１２から出力された映像信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理、ホワイトバランス処理、ガンマ補正処理、輪郭補正するためのアパーチャー処理、ノイズ減少処理などの所定の映像処理を施す。Ａ／Ｄ変換処理、ホワイトバランス処理、ガンマ補正処理、アパーチャー処理、ノイズ減少処理などは、周知の技術であるため、ここでは説明を省略する。この映像処理回路１３は、システムコントローラ１７によって制御される。
【００３５】
圧縮回路１４は、映像処理回路１３からの映像信号に対してＭＰＥＧ１（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ  １）、ＭＰＥＧ２−ＴＳ、ＭＰＥＧ２−ＰＳ方式などによる圧縮処理を施し、出力端子１６へ出力する。なお、かかる圧縮処理を施さず、映像信号をそのまま出力しても良い。この圧縮回路１４は、システムコントローラ１７によって制御される。
【００３６】
ビューファインダ１５は、映像処理回路１３からの映像信号に対して、上述した一実施形態による信号処理装置１０で信号処理を施して、その出力をＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）２０などの表示装置に供給することで映像を表示する。信号処理装置１０には、１００％白のレベルが所定に供給される。また、信号処理装置１０のコントローラ７は、システムコントローラ１７によって制御される。
【００３７】
操作部１８は、ピントなどの光学系の調節および信号処理回路１０でのエンハンサのレベルの調節を手動で行う機能を有し、これらの調節に応じた制御信号をシステムコントローラ１７に出力する。映像撮影者は、ビューファインダ１５のＬＣＤ２０に表示される映像を見ながら、操作部１８でこれらピントなどの光学系の調節を行い、所望の映像を得る。
【００３８】
以上説明したように、この他の実施形態によるビューファインダ１５では、入力される映像信号を上述した一実施形態による信号処理装置１０を介してＬＣＤ２０に供給している。そのため、ＬＣＤ２０に映し出される映像は、ノイズなどの偽信号の影響が少なく、且つ本来の輝度による、エンハンサ処理によるぎらつきが抑えられ解像感が高まった良好な映像が表示される。
【００３９】
また、この他の実施形態によるディジタルビデオカメラでは、ビューファインダ１５を備えることで、良好な映像を出力することができる。映像撮影者は、ＬＣＤ２０に映し出される良好な映像により、ピント等の光学系の調節を容易且つ素早く行うことができる。
【００４０】
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した一実施形態では、マイナス側リミッタ３とプラス側リミッタ４の両方を用いて映像信号の処理を行っているが、映像信号の輝度が高いほどノイズおよびアンバランスなリミッタによる輝度変化は目立ちにくくなるので、マイナス側リミッタ３を省略しても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、映像信号のエッジ部が強調されたエンハンサ信号の正側を、映像信号の平均輝度のレベルに対して該平均輝度に対応するレベルをさらに加えたレベルで制限し、映像信号に加えて出力することにより、本来の平均輝度を保つことができる。
【００４２】
また、エンハンサ信号のノイズがノイズの目立つ黒に近いほど抑圧され、効果的なＳＮ比の改善が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による信号処理装置の構成の一例を示す略線図である。
【図２】この発明の一実施形態による信号処理装置での正側のリミッタレベルを説明するための一例の信号振幅の略線図である。
【図３】この発明の一実施形態による信号処理装置での負側のリミッタレベルを説明するための一例の信号振幅の略線図である。
【図４】この発明の一実施形態による信号処理装置を適用したディジタルビデオカメラの一例を示す略線図である。
【図５】エンハンサ処理後の映像信号を説明するための略線図である。
【符号の説明】
２・・・エンハンサ回路、３・・・マイナス側リミッタ、４・・・プラス側リミッタ、５，６，８・・・加算器、７・・・コントローラ、１０・・・信号処理装置、１１・・・レンズ、１２・・・ＣＣＤ、１３・・・映像処理回路、１５・・・ビューファインダ、２０・・・ＬＣＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004304682.tif 000006
【図５】
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