(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の３原色の信号Ｒ、Ｇ、Ｂから輝度信号Ｙ及び色差信号Ｐｂ、Ｐｒを生成するマトリクス演算部と、前記輝度信号Ｙに２次元ローパスフィルタを施して平均輝度信号を算出する空間処理部と、前記信号Ｒ、Ｇ、Ｂあるいは前記輝度信号Ｙに対して第一の非線形変換処理を施す第一の非線形変換部と、前記第一の非線形変換部の出力信号に対して第二の非線形変換処理を施す第二の非線形変換部と、前記第二の非線形変換部から出力される輝度信号Ｙ´と前記輝度信号Ｙとの比を前記色差信号Ｐｂ、Ｐｒに掛け算してＰｂ´、Ｐｒ´を算出する色演算部を備え、
ニー圧縮補正方式が選択される場合には、前記第一の非線形変換部に信号レベルが低い入力信号に対して多くの階調を割り当てるブラックストレッチ補正特性を設定し、前記第二の非線形変換部に信号レベルが高い入力信号に対して少ない階調を割り当てるニー圧縮補正特性を設定し、前記信号Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対して前記第一の非線形変換処理及び前記第二の非線形変換処理を施し、
階調補正方式が選択される場合には、前記第一の非線形変換部に前記平均輝度信号レベルに対応して非線形特性が変化する第一の階調補正特性を設定し、前記第二の非線形変換部に信号レベルが低い部分から高い部分まで入力信号を非線形変換する第二の階調補正特性を設定し、前記輝度信号Ｙに対して前記第一の非線形変換処理及び前記第二の非線形変換処理を組み合わせて階調補正を施すことにより、前記平均輝度信号レベルが低いほど前記輝度信号Ｙの信号レベルが低い部分により多くの階調を割り当て、前記平均輝度信号レベルが高いほど前記輝度信号Ｙの信号レベルが高い部分により多くの階調を割り当て、
前記ニー圧縮補正方式あるいは前記階調補正方式を選択して処理することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第一の階調補正特性は前記平均輝度信号を非線形変換して生成された信号のレベルに対応して非線形特性が変化することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子から出力される映像信号に対して階調補正を行う、デジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ等の撮像装置の信号処理において、撮像素子から出力される映像信号のダイナミックレンジを出力規定レベル内に圧縮する方法として、高輝度部（白い部分）の明るさを調整するニー圧縮補正が一般に採用されている。図１６にニー圧縮補正の一例の特性図を示す。ここで、例えば、撮像素子のダイナミックレンジが出力信号のダイナミックレンジに対して５倍（５００％）の場合、ニーポイントＫＰ（ここでは８０％）以上のレベルの映像に対する圧縮率を高くして、ニーポイントＫｐ以下のレベルの映像に対して多くの階調を割り当てる。ここでは、入力レベルが８０％以下の映像に対しては圧縮を行わずに、入力レベルが８０％以上５００％以下の映像に対して、出力レベル８０％以上から出力規定最大値以下のレベルになるよう圧縮を行う。
【０００３】
また、この圧縮率を入力される映像信号に応じて変化させるというオートニー方式が特許文献１に記載されている。この映像信号処理回路の構成図を図１７に示す。図１７において、７１は入力端子、７２はクランプ、７３はピーク検波器、７４は比較器、７５と７９は可変抵抗器、７６は位相反転回路、７７はホワイトニー回路、７８はニーポイント制御電圧の入力端子、８０は出力端子である。
【０００４】
以上のように構成された従来の撮像装置の信号処理について、以下その動作について説明する。図１７において、映像信号は入力端子７１に入力され、クランプ回路７２により黒レベルがクランプされる。そのクランプ信号はピーク検波器７３およびホワイトニー回路７７に入力される。ピーク検波器７３によりクランプ信号のピーク値（たとえば１フィールド毎とか数フィールド期間での）が検出され、その直流電圧は比較器７４に入力される。この比較器７４により、可変抵抗器７５の摺動位置で決まる直流電位と上記したピーク検波器出力電圧を比較し、大きい方の電圧が位相反転器７６に出力される。そして位相反転器により反転された信号が可変抵抗器７９を介してニーポイント制御入力端子７８に入力され、その入力電圧に応動してホワイトニー回路７７でニーポイントを制御する。
【０００５】
以上の動作により、入力端子７１と出力端子８０の入出力特性は図１８となる。
【０００６】
図１８において、横軸が入力端子７１の入力信号で、縦軸は出力端子８０の出力信号を表す。信号のピーク電圧が１００％、２００％、３００％、４００％、５００％のときの出力信号をそれぞれＨ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌで表し、入力信号が１００％以上増加しても信号は出力規定値を越えることなく白圧縮を行っている。この変換方法では高輝度部の傾斜角を変えることなくニーポイントを変えて出力値を一定にしているが、図１９の様に、ニーポイントが一定で傾斜を変えることによって出力値が規定量を越えることがないように動作するものも一般的に使用されている。
【０００７】
しかし、上記したニー圧縮補正方式は、ニーポイント以下の映像の階調を重視した圧縮方法であり、例えば図２０の被写体の一例に示すように、晴れた日に逆光に近い状態で人物の撮影を行うようなコントラストの高い被写体を撮影する場合には、人物の階調は表現できるものの、背景にある雲などの映像は圧縮されるため階調を失ってしまい、背景が白飛びした映像になってしまう。
【０００８】
そこで、特許文献２に示すように、１フィールド内の部分部分の平均輝度レベルに応じて変換特性を変化させて圧縮を行うことで、階調を再現する圧縮補正方式が提案されている。この処理方式の構成図を図２１に示す。図２１において、８１は入力信号ＩＳとして取得した原画像の画素ごとの輝度値に空間処理を実行しアンシャープ信号ＵＳを出力する空間処理部、８２は同じ画素についての入力信号ＩＳとアンシャープ信号ＵＳを用いて原画像の視覚処理を行う視覚処理部であり、８３は２次元ＬＵＴである。
【０００９】
空間処理部８１は、入力信号ＩＳの低域空間のみを通過させる低域空間フィルタによりアンシャープ信号ＵＳを得る。低域空間フィルタとしては、アンシャープ信号の生成に通常用いられるＦＩＲ型の低域空間フィルタ、あるいはＩＩＲ型の低域空間フィルタなどを用いてもよい。視覚処理部８２は、入力信号ＩＳ及び、アンシャープ信号ＵＳと出力信号ＯＳとの関係を与える２次元ＬＵＴ８３を有しており、入力信号ＩＳとアンシャープ信号ＵＳに対して２次元ＬＵＴを参照して出力信号ＯＳを出力する。２次元ＬＵＴ８３には、プロファイルデータと呼ばれるマトリクスデータが登録される。プロファイルデータは、入力信号ＩＳのそれぞれの画素値に対応する行（または列）とアンシャープ信号ＵＳのそれぞれの画素値に対応する列（または行）とを有しており、行列の要素として、入力信号ＩＳとアンシャープ信号ＵＳの組み合わせに対応する出力信号ＯＳの画素値が格納されている。プロファイルデータは、マイコン等の外部装置から２次元ＬＵＴを書き換えることで、コントラスト強調、Ｄレンジ圧縮処理、階調補正などの様々な処理を行うことが可能である。
【００１０】
つまり、入力信号ＩＳとアンシャープ信号ＵＳに応じた２次元ＬＵＴを保存している２入力１出力のＲＡＭを有し、このＲＡＭに保存する２次元ＬＵＴの特性を書き換えることで、視覚特性に基づいた様々な効果を得ることが可能である。
【特許文献１】特開昭６２−１５７４７４号公報
【特許文献２】特開２００５−３１２００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の従来の構成では、階調補正を実現するために２次元ＬＵＴを使用するため、非常に大きな容量のＲＡＭ領域を必要としてしまう。特に、近年、アナログ−デジタル変換器の量子化ビット数が増加し、１４ビット、１６ビットと高階調の映像をデジタルで信号処理することが可能となってきている。ここで、入力信号ＩＳの量子化ビット数が増大すると、必要とするＲＡＭの領域は入力信号ＩＳのビット数×アンシャープ信号ＵＳのビット数、つまり、量子化ビット数の二乗で増加してしまい、回路規模の増大、ひいてはカメラの消費電力の増大を招いてしまう。
【００１２】
また、放送用、業務用カメラにおいては、ニー圧縮補正は画作りを行う上でカメラマンに浸透している処理であり、カメラ信号処理ではスタンダードな処理の一つとなっている。また、既に撮影してＶＴＲなどに保管している映像とのレベル相関が取れなくなる可能性も出てくるため、従来のカメラ処理であるニー圧縮補正や、オートニー補正は放送用、業務用カメラでは必要不可欠な処理である。
【００１３】
また、ニーポイントなどのニー圧縮補正関係のパラメータはカメラマンが画作りのため調整する項目の一つとなっており、ＶＦ（ビューファインダー）の映像や、カメラから出力される映像を観測しながら、ＶＦ上に表示されるメニューで設定値を調整する。この場合、上記従来例のように、大規模なＲＡＭを使用してニー圧縮補正を行った場合、外部マイコンは２次元ＬＵＴのデータを大量に書き換える必要があるため、リアルタイムで書き換えることが不可能になってくる。その場合、メニューを変更したタイミングと、設定値が出力映像に反映される時間に差が発生してしまい、カメラの操作性が悪化することになる。
【００１４】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、少ない回路規模で階調補正を行い、また、従来のニー圧縮補正と階調補正の両方式を実現し、応答性が良く操作性の高い撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
光の３原色の信号Ｒ、Ｇ、Ｂから輝度信号Ｙ及び色差信号Ｐｂ、Ｐｒを生成するマトリクス演算部と、前記輝度信号Ｙに２次元ローパスフィルタを施して平均輝度信号を算出する空間処理部と、前記信号Ｒ、Ｇ、Ｂあるいは前記輝度信号Ｙに対して第一の非線形変換処理を施す第一の非線形変換部と、前記第一の非線形変換部の出力信号に対して第二の非線形変換処理を施す第二の非線形変換部と、前記第二の非線形変換部から出力される輝度信号Ｙ´と前記輝度信号Ｙとの比を前記色差信号Ｐｂ、Ｐｒに掛け算してＰｂ´、Ｐｒ´を算出する色演算部を備え、
ニー圧縮補正方式が選択される場合には、前記第一の非線形変換部に信号レベルが低い入力信号に対して多くの階調を割り当てるブラックストレッチ補正特性を設定し、前記第二の非線形変換部に信号レベルが高い入力信号に対して少ない階調を割り当てるニー圧縮補正特性を設定し、前記信号Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対して前記第一の非線形変換処理及び前記第二の非線形変換処理を施し、
階調補正方式が選択される場合には、前記第一の非線形変換部に前記平均輝度信号レベルに対応して非線形特性が変化する第一の階調補正特性を設定し、前記第二の非線形変換部に信号レベルが低い部分から高い部分まで入力信号を非線形変換する第二の階調補正特性を設定し、前記輝度信号Ｙに対して前記第一の非線形変換処理及び前記第二の非線形変換処理を組み合わせて階調補正を施すことにより、前記平均輝度信号レベルが低いほど前記輝度信号Ｙの信号レベルが低い部分により多くの階調を割り当て、前記平均輝度信号レベルが高いほど前記輝度信号Ｙの信号レベルが高い部分により多くの階調を割り当て、前記ニー圧縮補正方式あるいは前記階調補正方式を選択して処理するものであり、従来のカメラ処理であるニー圧縮補正やオートニー補正などの高い応答性が必要な処理と階調補正の両方式を、少ない回路構成で行うことができるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項２記載の発明は、前記第一の階調補正特性は前記平均輝度信号を非線形変換して生成された信号のレベルに対応して非線形特性が変化するものであり、階調補正を行う際の特性の自由度を増し、より複雑な特性を実現できるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、少ない回路規模で階調補正を行い、また、従来のニー圧縮補正と階調補正の両方式を実現し、応答性が良く操作性の高い撮像装置を提供することができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１５を用いて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における撮像装置の構成図を示す。
【００２０】
図１において、１は赤色信号入力端子、２は緑色信号入力端子、３は青色信号入力端子、４は赤色信号に対して非線形変換を行う第一の赤色用非線形変換部、５は緑色信号に対して非線形変換を行う第一の緑色用非線形変換部、６は青色信号に対して非線形変換を行う第一の青色用非線形変換部、７は第二の赤色用非線形変換部、８は第二の緑色用非線形変換部、９は第二の青色用非線形変換部、１０は赤色信号、緑色信号、青色信号から輝度信号を生成するマトリクス演算部、１１は輝度信号からアンシャープ信号ＵＳを生成する空間処理部、１２は輝度信号と非線形処理後の輝度信号に基づいて色差信号を演算する色演算部、１３は青色信号と輝度信号のどちらか一方を選択する第一のセレクタ、１４は第二の赤色用非線形変換部、第二の緑色用非線形変換部、第二の青色用非線形変換部の出力と、色演算部の出力のどちらか一方を選択する第二のセレクタ、１５は、輝度信号、色差信号を赤色信号、緑色信号、青色信号に変換する逆マトリクス演算部、１６は赤色信号出力端子、１７は緑色信号出力端子、１８は青色信号出力端子である。
【００２１】
先に、階調補正を行わない場合の、つまり、従来のニー圧縮補正を行う場合の処理について説明する。
【００２２】
ここでは示していない撮像素子部において、光学プリズムを用いて光を赤色成分、緑色成分、青色成分に分解し、ＣＣＤ等の撮像素子において各色成分の光信号を電気信号に光電変換し、また、ここで示していないアナログ−デジタル変換器でデジタル信号に量子化された映像信号が、図１に示す入力端子１、２、３にそれぞれ入力される。赤色信号は第一の赤色用非線形変換部４に、緑色信号は第一の緑色用非線形変換部５に入力され、また、ニー圧縮補正を行う場合には、セレクタ１３は入力端子３に入力される青色信号を選択するように切り替えられ、青色信号が第一の青色用非線形変換部６に入力される。
【００２３】
次に、第一の赤色用非線形変換部４、または、第一の緑色用非線形変換部５の構成を図２に示す。図２において、１９は比較部、２０、２１、２２、２３、２４、２５は比較器、２６は傾き情報Ａｎ、切片情報Ｂｎを格納するためのＲＡＭ、２７は乗算器、２８及び２９は加算器である。
【００２４】
本回路は７本の折線により非線形変換を行うものであり、その動作を図３、図４、及び、図５を用いて説明する。先ず、図２の入力信号ＩＮは比較部１９に入力される。比較部１９は６個の比較器２０、２１、２２、２３、２４、２５から構成されており、ここで、６種類のＸ値Ｘ１〜Ｘ６との比較をそれぞれ行い、比較結果を出力する。例えば、入力信号ＩＮがＸ１以上、Ｘ２以下の場合には、比較器２０の出力は“１”、比較器２１、２２、２３、２４、２５の出力は“０”となる。その結果がＲＡＭ２６に入力される。
【００２５】
ＲＡＭ２６では図３のデータ格納例に示すように、７本の折線を表すための傾きＡｎ、Ｙ切片Ｂｎを格納しており、比較部１９の出力結果に応じた傾きＡｎ、Ｙ切片Ｂｎを出力するようにアドレス、データの関係が割り当てられている。例えば、先に示したように、入力信号ＩＮがＸ１以上、Ｘ２以下の場合には、ＲＡＭ２６に入力されるアドレスは｛０，０，０，０，０，１｝となり、ＲＡＭ２６からは、Ｘ１〜Ｘ２間の折線を示すためのパラメータである傾きＡ１，Ｙ切片Ｂ１が出力される。その後、乗算器２７にて傾きＡ１と入力信号ＩＮの乗算が行われ、加算器２８においてＹ切片Ｂ１との加算が行われる。つまり、入力信号ＩＮがＸ１以上、Ｘ２以下の場合、加算器２８の出力ＡＯはＡＯ＝ＩＮ＊Ａ１＋Ｂ１となる。
【００２６】
図４に、入力信号ＩＮと信号ＡＯとの関係を示す。ここで、ＲＡＭ２６に設定する各折線の傾き、Ｙ切片により任意の特性を作成することができる。加算器２９では、加算器２８の出力ＡＯと入力信号ＩＮが加算され、入力信号ＩＮと出力信号ＯＵＴとの入出力関係は、図５に示すような特性となる。
【００２７】
本回路は、折線による非線形変換回路の一例であり、一般にブラックストレッチ回路としてカメラの信号処理として使用されている。ブラックストレッチ処理とは、図５の特性のように被写体の暗い部分のレベルを増加、もしくは減少させる処理を行うものである。
【００２８】
また、ここでは示していない外部マイコンにより、ＲＡＭ２６に格納する傾きＡｎ、Ｙ切片Ｂｎを書き換えることで、ブラックストレッチ補正の特性や強度を変更することが可能である。
【００２９】
次に、図６に第一の青色用非線形変換部６の一構成例を示す。本回路は、上記した第一の赤色用非線形変換部４、または、第一の緑色用非線形変換部５にビットシフト部３０、及び、セレクタ３１、乗算器３２を加えたものである。セレクタ３１には、モード切替パラメータＭＯＤＥが入力されており、パラメータＭＯＤＥを切り替えることで、ニー圧縮補正処理やブラックストレッチ処理を行うモードと、階調補正を行うモードを切り替えることができる。ＭＯＤＥをＬＯＷに設定した場合には、セレクタ３１の出力は“１”に固定され、乗算器３２において“１”が乗算され、上記した第一の赤色用非線形変換部４、または、第一の緑色用非線形変換部５と同等の処理を行うことになる。つまり、入力端子１、２、３に入力された赤色信号、緑色信号、青色信号は、それぞれの第一の非線形変換部で独立に非線形変換処理（ブラックストレッチ処理）が施され、各色用の第二の非線形変換部７、８、９に入力されることになる。
【００３０】
図７に各色用の第二の非線形変換部７、８、９の一構成例を示す。図７において、３３は比較部、３４、３５、３６、３７、３８、３９は比較器、４０は傾き情報Ａｎ、切片情報Ｂｎを格納するためのＲＡＭ、４１は乗算器、４２は加算器である。本回路は７本の折線により非線形変換を行うものであり、その動作を図８の特性図を用いて説明する。本回路は、図２及び図６に示した第一の非線形変換部において、加算器２９における入力信号ＩＮと加算器２８の出力ＡＯとの加算を除いたものであり、動作としては同様の折線による非線形変換処理を行うものである。例えば、入力信号ＩＮがＸ２以上、Ｘ３以下の場合には、ＲＡＭ４０から傾きＡ２、Ｙ切片Ｂ２が出力され、出力ＯＵＴはＯＵＴ＝ＩＮ＊Ａ２＋Ｂ２となる。ここで、図８に示すようにニーポイントＫＰ以下のレベルを持つ映像に対しては圧縮せず、ＫＰ以上のレベルを持つ映像に対して圧縮を行う特性で変換することでニー圧縮補正を実現することができる。
【００３１】
また、１フィールド内における輝度レベルのピーク値、もしくは平均値を検出し、外部マイコンによりＲＡＭ４０に書き込む傾きＡｎおよび、Ｙ切片Ｂｎを変更することで、オートニー補正を実現できる。
【００３２】
図１において、セレクタ１４は、各色用の第二の非線形変換部７、８、９から出力される信号を選択するように切り替えられる。つまり、各色独立に、第一の非線形変換部４、５、６でブラックストレッチ処理を行い、第二の非線形変換部７、８、９においてニー圧縮補正を行うことで、従来行っていたカメラ処理を実現することができる。
【００３３】
次に階調補正を行う場合の動作について説明する。図１において、入力端子１、２、３に入力された赤色信号、緑色信号、青色信号はマトリクス演算部１０に入力される。マトリクス演算部１０では、赤色信号、緑色信号、青色信号から行列演算により輝度信号Ｙ、色差信号Ｐｂ、Ｐｒを演算する。セレクタ１３は、外部マイコンによりマトリクス演算部１０から出力された輝度信号Ｙを選択するように切り替えられ、第一の青色用非線形変換部６には輝度信号Ｙが入力される。
【００３４】
空間処理部１１では、マトリクス演算部１０で求めた輝度信号Ｙが入力され、水平、垂直の２次元ローパスフィルタ処理を施し、映像の低域成分であるアンシャープ信号ＵＳを得る。ここで、映像に施す２次元ローパスフィルタは、ＦＩＲフィルタやＩＩＲファイルタで構成される。
【００３５】
空間処理部１１で求められたアンシャープ信号ＵＳは、第一の青色用非線形変換部６に入力され、図６におけるビットシフト部３０に入力されビットシフトが行われる。ビットシフトは、入力されたアンシャープ信号ＵＳを変換し、“０”以上から“１”以下の範囲でＷを出力することを目的とする。例えば、入力信号ＩＮが１０ビットの信号の場合、アンシャープ信号も１０ビットの信号となる。この場合には、ビットシフト部３０において１０ビットのビットシフトを行う。よって、１０ビットの場合には出力はＷ＝ＵＳ／１０２４となる。
【００３６】
階調補正を行う場合、第一の青色用非線形変換部６のＲＡＭ２６には、図９に示す信号ＡＯが負になるような特性のデータを設定する。出力された信号ＡＯは乗算器３２において、ビットシフト部３０からの出力Ｗ＝ＵＳ／１０２４との乗算が行われる。つまり、出力信号ＯＵＴは、アンシャープ信号ＵＳが“０”の場合には、図１０に示すＡの特性となり、アンシャープ信号ＵＳが大きくなるに連れて、図中斜線で示す矢印のようにＢの特性に近づいていく。つまり、アンシャープ信号ＵＳの値によって、特性Ａと特性Ｂの間の特性で変換されることになる。
【００３７】
また、第二の青色用非線形変換部９のＲＡＭ４０には、図１１に示すような特性を設定する。第一の青色用非線形変換部６の出力が、第二の青色用非線形変換部９により再変換され、トータルの変換特性は図１２に示すような特性となる。アンシャープ信号ＵＳが“０”の場合の特性はＣであり、Ｃは第二の青色用非線形変換の特性で決定される。アンシャープ信号ＵＳが大きくなるに連れて、Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆと特性が変化し、アンシャープ信号ＵＳが最大の場合には特性Ｆで変換される。
【００３８】
アンシャープ信号ＵＳが小さい場合、つまり平均輝度が低い暗部の映像部分において、図中、領域Ｘに示すように、レベルの低い部分の変換特性の傾きを大きく取って階調を多く割り当て、アンシャープ信号ＵＳが大きい場合、つまり平均輝度が高い部分の映像に関しては、領域Ｙに示すようにレベルの高い部分に多くの階調を割り当て、全体としてコントラストを拡大し階調を補正する。
【００３９】
色演算部１２には、マトリクス演算部１０の出力である輝度信号Ｙと色差信号Ｐｂ、Ｐｒ及び、図１２に示す変換特性で変換された輝度信号である第二の青色用非線形変換部９の出力Ｙ´が入力され、輝度信号の変化の割合を色差信号に乗じて、
Ｐｂ´＝Ｙ´／Ｙ×Ｐｂ
Ｐｒ´＝Ｙ´／Ｙ×Ｐｒ
を求め、輝度信号Ｙ´、色差信号Ｐｂ´、Ｐｒ´を出力する。
【００４０】
その後、逆マトリクス演算部１５で行列演算を行い、Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´を求める。セレクタ１４は、外部マイコンにより逆マトリクス演算部１５の出力Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´を選択するように制御され、出力端子１６には、Ｒ´、１７にはＧ´、１８にはＢ´が出力される。
【００４１】
以上、本実施の形態では、３チャンネルある各色用の第一の非線形処理の１チャンネルに輝度信号を入力し、第一の非線形処理部での非線形変換、及び、第二の非線形処理での非線形変換の組み合わせにより変換特性を実現して階調補正を行う。
【００４２】
これにより、階調補正専用の大規模なＲＡＭを用いる必要が無いため、少ない回路規模で階調補正を実現できる。また、外部マイコンが設定するデータは、第一の非線形処理部の折線データと、第二の非線形処理部の折線データのみで良いため、外部マイコンの処理量は少なくてすみ、ビューファインダー上に表示されるメニューで階調補正の強度を変更する場合などに、リアルタイム性を失わずに応答良く特性を変更することが可能である。
【００４３】
また、各色用の第一の非線形折線部及び、第二の非線形折線部は、従来のカメラ信号処理と同様にブラックストレッチ補正及び、ニー圧縮補正としても動作させることも可能であり、オートニー補正などの従来のカメラ処理を行うことも可能である。
【００４４】
ここで、図６において、アンシャープ信号ＵＳをビットシフト部３０でビットシフトを行い乗算器３２に入力したが、ビットシフトを行わずとも第一の青色用非線形処理に設定する特性を１／１０２４倍（入力信号ＩＮの量子化ビット数が１０ビットの場合）することで同様の効果を実現することが可能である。
【００４５】
また、第一の非線形変換部、第二の非線形変換部は７本の折線を使用する場合について説明を行ったが、７本に限らず任意の本数の折線で実現しても良い。
【００４６】
また、階調補正を行う場合に、第一の青色用非線形変換部と第二の青色用非線形変換部を用いて輝度信号の変換を行ったが、赤色もしくは緑色用を利用しても良い。
【００４７】
また、各色用の第一の非線形変換部におけるＸ１、Ｘ２・・・Ｘ６と各色用の第二の非線形変換部におけるＸ１、Ｘ２・・・Ｘ６は、同値でなくとも良い。
【００４８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における撮像装置は、実施の形態１における第一の青色用非線形変換部６の構成が異なるものであり、実施の形態１における空間処理部１１の出力であるアンシャープ信号ＵＳに対して、更に非線形変換を行う非線形変換部を備えたものである。図１３は本実施の形態における第一の青色用非線形変換部であり、４３はアンシャープ信号ＵＳに非線形変換を施す非線形変換部である。図１４に非線形変換部４３の一例を示す。図１４において、４４は比較部、４５、４６、４７、４８、４９、５０は比較器、５１は傾き情報Ａｎ、切片情報Ｂｎを格納するためのＲＡＭ、５２は乗算器、５３は加算器である。本回路は実施の形態１で説明した各色用の第二の非線形変換部と同様の構成および動作を行うため、ここでの説明は省略する。また、７本の折線で非線形変換を行うが、７本の折線に限るものではない。
【００４９】
非線形変換部４３では、アンシャープ信号ＵＳに対して、例えば、図１５に示す特性で変換を行い、出力Ｗを０以上１以下の範囲で出力する。非線形変換部４３から出力された信号Ｗは、実施の形態１と同様にセレクタ３１を介して乗算器３２に入力され、信号ＡＯとの乗算が行われる。
【００５０】
本実施の形態では、非線形変換部４３の特性を任意に設定することで、図１２に示した特性Ｃから特性Ｆへの変化を自由に設定できるため、変換特性の自由度が増すことになる。例えば、図１５のような特性の場合には、アンシャープ信号のレベルが低い場合の変化量が小さく抑えられ、入力ＩＮがＸ５付近から変化量が大きくなる。つまり、図１２に示す特性Ｃからアンシャープ信号がＸ５付近以下の場合には、特性Ｃから特性Ｆに向けての変化が少なくなり、アンシャープ信号がＸ５付近を越えると、特性Ｆに近づく変化量が増大する。つまり、アンシャープ信号がＸ５付近までの映像の特性の変化を少なくし、Ｘ５付近以上の映像が大きく圧縮されることになる。
【００５１】
以上、本実施の形態では実施の形態１における第一の青色用非線形変換部に、新たに非線形変換部を備えることで、階調補正を行う変換特性の自由度を増し、より複雑な変換を行うことが可能とするものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明にかかる撮像装置は、撮像素子から出力される映像信号に対して階調補正を行うデジタルカメラ等の画像処理の用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１における撮像装置の構成図
【図２】第一の赤色用、緑色用非線形変換部の一構成例を示す図
【図３】ＲＡＭのデータ格納例を示す図
【図４】第一の赤色用、緑色用非線形変換部の入力信号−信号ＡＯの特性図
【図５】第一の赤色用、緑色用非線形変換部の入出力特性図
【図６】第一の青色用非線形変換部の一構成例を示す図
【図７】第二の赤色用、緑色用、青色用非線形変換部の一構成例を示す図
【図８】第二の非線形変換部の入出力特性図
【図９】階調補正時の第一の青色用非線形変換部の入力信号−信号ＡＯの特性図
【図１０】階調補正時の第一の青色用非線形変換部の入出力特性図
【図１１】階調補正時の第二の非線形変換部の入出力特性図
【図１２】階調補正時の第二の青色用非線形変換部の入出力特性図
【図１３】本発明の実施の形態２における撮像装置の第一の青色用非線形変換部の一構成例を示す図
【図１４】第一の青色用非線形変換部における非線形変換部の一構成例を示す図
【図１５】第一の青色用非線形変換部における非線形変換部の入出力特性図
【図１６】従来の映像信号処理回路のニー圧縮補正の一例の特性図
【図１７】従来のオートニー補正の一例の構成図
【図１８】従来のオートニー補正の一例の特性図
【図１９】従来のオートニー補正の一例の特性図
【図２０】被写体の一例を示す図
【図２１】従来の圧縮補正の一例の構成図
【符号の説明】
【００５４】
１  赤色信号入力端子
２  緑色信号入力端子
３  青色信号入力端子
４  第一の赤色用非線形変換部
５  第一の緑色用非線形変換部
６  第一の青色用非線形変換部
７  第二の赤色用非線形変換部
８  第二の緑色用非線形変換部
９  第二の青色用非線形変換部
１０  マトリクス演算部
１１  空間処理部
１２  色演算部
１３  第一のセレクタ
１４  第二のセレクタ
１５  逆マトリクス演算部
１６  赤色用出力端子
１７  緑色用出力端子
１８  青色用出力端子
１９  比較部
２０、２１、２２、２３、２４、２５  比較器
２６  ＲＡＭ
２７  乗算器
２８、２９  加算器
３０  ビットシフト部
３１  セレクタ
３２  乗算器
３３  比較部
３４、３５、３６、３７、３８、３９  比較器
４０  ＲＡＭ
４１  乗算器
４２  加算器
４３  非線形変換部
４４  比較部
４５、４６、４７、４８、４９、５０  比較器
５１  ＲＡＭ
５２  乗算器
５３  加算器
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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