(57)【要約】 【課題】  擬似輪郭を発生させることなく、かつ黒付近のノイズの増幅を押さえつつ、映像信号の低輝度部の補正を行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】  入力信号の輝度がＸａ以上かつＸｅ以下である低輝度領域と、低輝度領域中の４つの領域と、低輝度領域の低輝度側および高輝度側のそれぞれの領域と、低輝度領域の４つの領域の各領域における入力信号と出力信号との関係を示す２次関数とが予め設定されている。比較器１８は、入力された映像信号の輝度が、低輝度領域の４つの領域を含めた６つの領域のいずれに属するか判別する。この判別の結果に基づいて、セレクタ１９は係数を選択して出力する。加算器１４の出力は補正値を示しており、乗算器１５ｒ、１５ｇ、および１５ｂは、入力信号に対して補正値を乗算することにより、入力信号の輝度を伸張し、乗算結果を出力信号として出力する。【選択図】    図２
2005341243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像し、映像信号を生成すると共に、前記映像信号の低輝度領域の輝度を伸張する輝度伸張処理を行う撮像装置において、
輝度伸張処理前の前記映像信号である入力信号と、輝度伸張処理後の前記映像信号である出力信号との関係を示すグラフにおいて、前記入力信号の輝度が第1の輝度値以上かつ第２の輝度値未満である前記低輝度領域を設定すると共に、該低輝度領域に対して４つの領域を設定する領域設定手段と、
前記低輝度領域の４つの領域の各領域において、前記入力信号と前記出力信号との関係を２次関数により設定する関数設定手段と、
前記入力信号の輝度が前記低輝度領域の４つの領域のいずれかの領域に属するかどうか判別する輝度判別手段と、
前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記４つの領域のいずれかに属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度が属する領域に応じて、前記関数設定手段によって設定された前記２次関数に基づいて、前記入力信号の輝度を伸張する輝度伸張手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記低輝度領域を低輝度側から順に第１領域、第２領域、第３領域、第４領域とした場合に、前記第１領域および前記第２領域からなる領域の前記入力信号のレベルにおける領域幅と、前記第３領域および前記第４領域からなる領域の前記入力信号のレベルにおける領域幅とが異なることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記領域設定手段は、第１領域（前記入力信号の輝度をＸとした場合に、Ｘａ≦Ｘ＜Ｘｂ）、第２領域（Ｘｂ≦Ｘ＜Ｘｃ）、第３領域（Ｘｃ≦Ｘ＜Ｘｄ）、および第４領域（Ｘｄ≦Ｘ＜Ｘｅ）を前記低輝度領域に設定し、
前記関数設定手段は、Ａを正の数として、ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２、ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２とした場合に、前記低輝度領域の各領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数ｆを、
前記第１領域に対して、ｆ＝ａ（Ｘ−Ｘａ）２＋１、
前記第２領域に対して、ｆ＝−ａ（Ｘｃ−Ｘ）２＋２Ａ＋１、
前記第３領域に対して、ｆ＝−ｂ（Ｘ−Ｘｃ）２＋２Ａ＋１、
前記第４領域に対して、ｆ＝ｂ（Ｘｅ−Ｘ）２＋１、
なる式により設定し、
前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数ｆの値を前記入力信号の輝度に乗ずることにより、前記入力信号の輝度を伸張する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記領域設定手段は、第１領域（前記入力信号の輝度をＸとした場合に、Ｘａ≦Ｘ＜Ｘｂ）、第２領域（Ｘｂ≦Ｘ＜Ｘｃ）、第３領域（Ｘｃ≦Ｘ＜Ｘｄ）、および第４領域（Ｘｄ≦Ｘ＜Ｘｅ）を前記低輝度領域に設定し、
前記関数設定手段は、Ａを正の数として、ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２、ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２とした場合に、前記低輝度領域の各領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数ｆを、
前記第１領域に対して、ｆ＝ａ（Ｘ−Ｘａ）２、
前記第２領域に対して、ｆ＝−ａ（Ｘｃ−Ｘ）２＋２Ａ、
前記第３領域に対して、ｆ＝−ｂ（Ｘ−Ｘｃ）２＋２Ａ、
前記第４領域に対して、ｆ＝ｂ（Ｘｅ−Ｘ）２、
なる式により設定し、
前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数ｆの値を前記入力信号の輝度に加算することにより、前記映像信号の輝度を伸張する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
被写体を撮像し、映像信号を生成すると共に、前記映像信号の低輝度領域の輝度を伸張する輝度伸張処理を行う撮像装置において、
輝度伸張処理前の前記映像信号である入力信号と、輝度伸張処理後の前記映像信号である出力信号との関係を示すグラフにおいて、前記入力信号の輝度が第1の輝度値以上かつ第２の輝度値未満である低輝度領域を設定する領域設定手段と、
前記低輝度領域において、前記入力信号と前記出力信号との関係を４次関数により設定する関数設定手段と、
前記撮像手段によって生成された前記映像信号の輝度が前記低輝度領域に属するかどうか判別する輝度判別手段と、
前記輝度判別手段によって、前記映像信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記関数設定手段によって設定された前記４次関数に基づいて、前記映像信号の輝度を伸張する輝度伸張手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記領域設定手段は、前記入力信号の輝度をＸとした場合に、Ｘａ≦Ｘ＜Ｘｃなる領域を前記低輝度領域に設定し、
前記関数設定手段は、αを正の数とした場合に、前記低輝度領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数ｆを、
【数１】
2005341243.tif 000015
なる式により設定し、
前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数ｆの値を前記入力信号の輝度に乗ずることにより、前記映像信号の輝度を伸張する
ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記領域設定手段は、前記入力信号の輝度をＸとした場合に、Ｘａ≦Ｘ＜Ｘｃなる領域を前記低輝度領域に設定し、
前記関数設定手段は、αを正の数とした場合に、前記低輝度領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数ｆを、
【数２】
2005341243.tif 000016
なる式により設定し、
前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数ｆの値を前記入力信号の輝度に加算することにより、前記映像信号の輝度を伸張する
ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記輝度伸張手段はさらに、前記映像信号の前記低輝度領域における輝度の伸張量に応じて、該映像信号の前記低輝度領域における色差成分を伸張することを特徴とする請求項１または請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記輝度伸張手段によって伸張される、前記映像信号における前記低輝度領域における前記色差成分の伸張量は、前記映像信号の前記低輝度領域における輝度の伸張量よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像手段によって生成された前記映像信号のブランキング期間中に、前記輝度伸張手段による輝度伸張を確認するための確認信号を発生し、該確認信号を前記輝度伸張手段へ出力する信号発生手段と、
前記輝度伸張手段によって処理された処理後の前記確認信号と、前記信号発生手段によって発生された処理前の前記確認信号とに基づいて、前記輝度伸張手段による前記確認信号の輝度の伸張における不具合の有無を検査する検査手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかの項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記検査手段によって不具合が検出された場合に、前記関数設定手段は、前記入力信号と前記出力信号との関係を示す関数を再度設定し、
前記信号発生手段は、前記映像信号のブランキング期間中に前記確認信号を発生して前記輝度伸張手段へ出力し、
前記検査手段は、前記輝度伸張手段による前記確認信号の輝度の伸張における不具合の有無を再度検査する
ことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号の輝度ごとに増幅率を変更する撮像装置に関し、特に低輝度部の増幅率を高めるブラックストレッチ機能の改善を図った撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置において、例えば逆光の場合、背景が完全に飽和しないように絞って撮影するため、主要被写体が暗くなってしまうという不具合があった。また、主要被写体が非常に明るい場合には、逆に周囲の画像が暗くつぶれてしまうという不具合が発生していた。このような不具合の対策として、例えば、特許文献１〜特許文献３に示されるように、低輝度部の階調を補正して低輝度部のコントラストを上げる方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、折れ線を用いた非線形増幅により低輝度部の補正を行う技術が開示されている。特許文献２には、暗部を占める画面比率を算出し、その画面比率に応じて輝度信号の黒伸張を制御する技術が開示されている。特許文献３には、デジタル処理により、低輝度部の階調を補正する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平２−１４００８８号公報
【特許文献２】特開平７−７５１１５号公報
【特許文献３】特開平８−１０７５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、低輝度部の階調を補正して低輝度部のコントラストを上げる手法が各種提案されている。図１８は、従来の階調補正における入力信号のレベルと出力信号のレベルとの関係の一例を示している。図１８に示されるような折れ線による階調補正を行うと、折れ点部で急に傾きが変わってしまうため、映像を表示した場合に、その輝度付近で滑らかに変化する物体に擬似輪郭が発生してしまう。図１８においては、Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃの各輝度の部分で擬似輪郭が発生してしまう。
【０００５】
また、特許文献２に開示されているように、ダイオ−ドのような非線形素子を用いて階調補正を行った場合、黒レベルから増幅率を上げてしまう。黒付近はノイズが目立ちやすいため、黒部分から増幅率を上げてしまうと、ノイズが目立ってしまう。また特許文献３に記載された技術においては、デジタル演算によって非線形特性を実現しているが、同様に黒レベルからゲインを上げてしまっているので、ノイズが目立ってしまう。デジタル処理を行うことにより、この特性を輝度方向にシフトして、途中からゲイン補正を効かせるようにすると、図１９に示されるように、補正開始部が不連続な特性になってしまうため、擬似輪郭が発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、擬似輪郭を発生させることなく、かつ黒付近のノイズの増幅を押さえつつ、映像信号の低輝度部の補正を行うことができる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】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被写体を撮像し、映像信号を生成すると共に、前記映像信号の低輝度領域の輝度を伸張する輝度伸張処理を行う撮像装置において、輝度伸張処理前の前記映像信号である入力信号と、輝度伸張処理後の前記映像信号である出力信号との関係を示すグラフにおいて、前記入力信号の輝度が第1の輝度値以上かつ第２の輝度値未満である前記低輝度領域を設定すると共に、該低輝度領域に対して４つの領域を設定する領域設定手段と、前記低輝度領域の４つの領域の各領域において、前記入力信号と前記出力信号との関係を２次関数により設定する関数設定手段と、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域の４つの領域のいずれかの領域に属するかどうか判別する輝度判別手段と、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記４つの領域のいずれかに属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度が属する領域に応じて、前記関数設定手段によって設定された前記２次関数に基づいて、前記入力信号の輝度を伸張する輝度伸張手段とを具備することを特徴とする撮像装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記低輝度領域を低輝度側から順に第１領域、第２領域、第３領域、第４領域とした場合に、前記第１領域および前記第２領域からなる領域の前記入力信号のレベルにおける領域幅と、前記第３領域および前記第４領域からなる領域の前記入力信号のレベルにおける領域幅とが異なることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、前記領域設定手段は、第１領域（前記入力信号の輝度をＸとした場合に、Ｘａ≦Ｘ＜Ｘｂ）、第２領域（Ｘｂ≦Ｘ＜Ｘｃ）、第３領域（Ｘｃ≦Ｘ＜Ｘｄ）、および第４領域（Ｘｄ≦Ｘ＜Ｘｅ）を前記低輝度領域に設定し、前記関数設定手段は、Ａを正の数として、ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２、ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２とした場合に、前記低輝度領域の各領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数ｆを、前記第１領域に対して、ｆ＝ａ（Ｘ−Ｘａ）２＋１、前記第２領域に対して、ｆ＝−ａ（Ｘｃ−Ｘ）２＋２Ａ＋１、前記第３領域に対して、ｆ＝−ｂ（Ｘ−Ｘｃ）２＋２Ａ＋１、前記第４領域に対して、ｆ＝ｂ（Ｘｅ−Ｘ）２＋１、なる式により設定し、前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数ｆの値を前記入力信号の輝度に乗ずることにより、前記入力信号の輝度を伸張することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、前記領域設定手段は、第１領域（前記入力信号の輝度をＸとした場合に、Ｘａ≦Ｘ＜Ｘｂ）、第２領域（Ｘｂ≦Ｘ＜Ｘｃ）、第３領域（Ｘｃ≦Ｘ＜Ｘｄ）、および第４領域（Ｘｄ≦Ｘ＜Ｘｅ）を前記低輝度領域に設定し、前記関数設定手段は、Ａを正の数として、ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２、ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２とした場合に、前記低輝度領域の各領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数ｆを、前記第１領域に対して、ｆ＝ａ（Ｘ−Ｘａ）２、前記第２領域に対して、ｆ＝−ａ（Ｘｃ−Ｘ）２＋２Ａ、前記第３領域に対して、ｆ＝−ｂ（Ｘ−Ｘｃ）２＋２Ａ、前記第４領域に対して、ｆ＝ｂ（Ｘｅ−Ｘ）２、なる式により設定し、前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数ｆの値を前記入力信号の輝度に加算することにより、前記映像信号の輝度を伸張することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、被写体を撮像し、映像信号を生成すると共に、前記映像信号の低輝度領域の輝度を伸張する輝度伸張処理を行う撮像装置において、輝度伸張処理前の前記映像信号である入力信号と、輝度伸張処理後の前記映像信号である出力信号との関係を示すグラフにおいて、前記入力信号の輝度が第1の輝度値以上かつ第２の輝度値未満である低輝度領域を設定する領域設定手段と、前記低輝度領域において、前記入力信号と前記出力信号との関係を４次関数により設定する関数設定手段と、前記撮像手段によって生成された前記映像信号の輝度が前記低輝度領域に属するかどうか判別する輝度判別手段と、前記輝度判別手段によって、前記映像信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記関数設定手段によって設定された前記４次関数に基づいて、前記映像信号の輝度を伸張する輝度伸張手段とを具備することを特徴とする撮像装置である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記領域設定手段は、前記入力信号の輝度をＸとした場合に、Ｘａ≦Ｘ＜Ｘｃなる領域を前記低輝度領域に設定し、前記関数設定手段は、αを正の数とした場合に、前記低輝度領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数ｆを、
【００１３】
【数１】
2005341243.tif 000003
【００１４】
なる式により設定し、前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数ｆの値を前記入力信号の輝度に乗ずることにより、前記映像信号の輝度を伸張することを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記領域設定手段は、前記入力信号の輝度をＸとした場合に、Ｘａ≦Ｘ＜Ｘｃなる領域を前記低輝度領域に設定し、前記関数設定手段は、αを正の数とした場合に、前記低輝度領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数ｆを、
【００１６】
【数２】
2005341243.tif 000004
【００１７】
なる式により設定し、前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数ｆの値を前記入力信号の輝度に加算することにより、前記映像信号の輝度を伸張することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項１または請求項５に記載の撮像装置において、前記輝度伸張手段はさらに、前記映像信号の前記低輝度領域における輝度の伸張量に応じて、該映像信号の前記低輝度領域における色差成分を伸張することを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の撮像装置において、前記輝度伸張手段によって伸張される、前記映像信号における前記低輝度領域における前記色差成分の伸張量は、前記映像信号の前記低輝度領域における輝度の伸張量よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項９のいずれかの項に記載の撮像装置において、前記撮像手段によって生成された前記映像信号のブランキング期間中に、前記輝度伸張手段による輝度伸張を確認するための確認信号を発生し、該確認信号を前記輝度伸張手段へ出力する信号発生手段と、前記輝度伸張手段によって処理された処理後の前記確認信号と、前記信号発生手段によって発生された処理前の前記確認信号とに基づいて、前記輝度伸張手段による前記確認信号の輝度の伸張における不具合の有無を検査する検査手段とをさらに具備することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の撮像装置において、前記検査手段によって不具合が検出された場合に、前記関数設定手段は、前記入力信号と前記出力信号との関係を示す関数を再度設定し、前記信号発生手段は、前記映像信号のブランキング期間中に前記確認信号を発生して前記輝度伸張手段へ出力し、前記検査手段は、前記輝度伸張手段による前記確認信号の輝度の伸張における不具合の有無を再度検査することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、擬似輪郭を発生させることなく、かつ黒付近のノイズの増幅を押さえつつ、映像信号の低輝度部の補正を行うことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態（第１の実施形態）について説明する。まず、本実施形態による映像信号の低輝度部の補正方法について説明する。本実施形態においては、低輝度部の入出力特性を演算により求める。
【００２４】
図３（Ｂ）に示されるように、増幅率の補正を行う低輝度領域（入力信号のレベルにおいて、輝度がＸａ以上Ｘｅ以下の領域）を４つのエリアに分割し、それぞれを２次関数（補正関数）で演算して増幅率を非線形に変更する。図中のエリアＩＩの関数は、入力Ｘ＝Ｘａとなる点で傾きが０であり、Ｘ＝Ｘｂにおける補正ゲインｆはＡ＋１（Ａは正の数）となる２次関数である。この関数式は次式によって表すことができる。
ｆ＝ａ（Ｘ−Ｘａ）２＋１  ただし、ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２，Ｘａ＜Ｘ≦Ｘｂ  ・・・（１）
【００２５】
エリアＩＩＩの関数は、入力の点Ｘ＝Ｘｂで、エリアＩＩの関数を１８０°回転させた関数であり、Ｘ＝ＸｂではエリアＩＩの関数と傾きが同じになるので、エリアＩＩの関数と滑らかに接続する。また、Ｘｃ−Ｘｂ＝Ｘｂ−Ｘａの条件なら、エリアＩＩＩの関数のＸ＝Ｘｃとなる点での傾きは０となり、その補正ゲインｆは２Ａ＋１となる。この関数式は次式で表される。
ｆ＝−ａ（Ｘｃ−Ｘ）２＋２Ａ＋１  ただし、ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２，Ｘｂ＜Ｘ≦Ｘｃ  ・・・（２）
【００２６】
エリアＩＶの関数は、Ｘ＝Ｘｃにおいて補正ゲインｆが２Ａ＋１となる点を頂点とする２次関数で、Ｘ＝Ｘｄで補正ゲインｆがＡ＋１となる２次関数である。この関数式は次式によって表すことができる。
ｆ＝−ｂ（Ｘ−Ｘｃ）２＋２Ａ＋１  ただし、ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２，Ｘｃ＜Ｘ≦Ｘｄ  ・・・（３）
【００２７】
エリアＶの関数はエリアＩＶの関数をＸ＝Ｘｄ、補正ゲインｆ＝Ａ＋１の点で１８０°回転させた関数であり、Ｘ＝ＸｄではエリアＩＶの関数と傾きが同じになるので、エリアＩＶの関数と滑らかに接続する。また、Ｘｅ−Ｘｄ＝Ｘｄ−Ｘｃの条件なら、この関数のＸ＝Ｘｅ点での傾きは０となり、その補正ゲインｆは１となる。この関数式は次式で表される。
ｆ＝ｂ（Ｘｅ−Ｘ）２＋１  ただし、ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２，Ｘｄ＜Ｘ≦Ｘｅ  ・・・（４）
【００２８】
残りのエリアＩとＶＩの関数は、補正しない、すなわちゲインが１となる関数である。以上のように２次関数の組み合わせにより、図３（Ａ）（映像信号の入力信号と出力信号との入出力特性を示すグラフ）に示されるような滑らかな階調補正曲線が得られる。この曲線の制御においては、非線形特性の開始点Ｘａと終了点Ｘｅ、補正のピ−ク位置Ｘｃおよびゲイン補正の強さＡとの４つを調整することにより、大きな自由度を持って映像信号の低輝度部における諧調を補正することができる。
【００２９】
次に、上記の思想を実現した撮像装置の構成について説明する。図１は、本実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。レンズ１はセンサ２に像を結像させる。このレンズ１により結像された画像は、センサ２によって電気信号に変換され、ＡＤＣ３によってデジタルデ−タ（映像信号）に変換される。ゲイン調整回路４は、ＡＤＣ３から出力された映像信号に対して、シェ−ディング補正や、ホワイトバランス等の処理を行い、ブラックストレッチ回路５へ出力する。
【００３０】
ブラックストレッチ回路５は、入力された映像信号の低輝度部の階調を補正し（輝度伸張処理）、補正後の映像信号を信号処理回路６へ出力する。このブラックストレッチ回路５の詳細な構成および機能は後述する。信号処理回路６は、ブラックストレッチ回路５によって階調補正された映像信号に対して、輪郭強調やγ変換、出力フォ−マット変換を行い、ＤＡＣ７へ出力する。ＤＡＣ７は、デジタルの映像信号をアナログに変換して出力する。
【００３１】
コントロ−ラ８は上記の各部を制御する。特に、コントローラ８は、映像信号の入出力特性において、前述した低輝度領域を設定すると共に、低輝度領域に対する４つの領域と、低輝度領域の低輝度側と高輝度側の領域も含めて６つの領域を設定する。また、コントローラ８は、入出力特性における低輝度領域の４つの領域の各領域において、映像信号の入力信号と出力信号との関係を２次関数により設定する。ユーザＩ／Ｆ９は、ユーザによって操作され、ユーザによる操作結果を示す信号をコントローラ８へ出力する。
【００３２】
図２は、ブラックストレッチ回路５の構成を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。輝度生成回路１０は、入力されたＲ，Ｇ，Ｂの各信号から輝度成分を算出する。加算器１１は、輝度生成回路１０の出力とセレクタ１９の出力Ｄ１とを加算する。２乗回路１２は、加算器１１から出力された信号の信号値を２乗する。乗算器１３は、２乗回路１２の出力とセレクタ１９の出力Ｄ１とを乗算する。加算器１４は、乗算器１３の出力とセレクタ１９の出力Ｄ３とを加算する。
【００３３】
乗算器１５ｒは、加算器１４の出力とＲ信号とを乗算し、Ｒの出力信号として出力する。乗算器１５ｇは、加算器１４の出力とＧ信号とを乗算し、Ｇの出力信号として出力する。乗算器１５ｂは、加算器１４の出力とＢ信号とを乗算し、Ｂの出力信号として出力する。比較器１８は、コントローラ８によって設定されたＸａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄ、およびＸｅと輝度生成回路１０から入力された信号の輝度とを比較して、入力信号の輝度が、前述したエリアＩ〜エリアＶＩのどのエリアに属するのかを判定し、判定結果をセレクタ１９に通知する。セレクタ１９は、比較器１８による判定の結果に基づいて、コントローラ８によって設定されたＸａ、Ｘｃ、Ｘｅ、Ａ、ａ、およびｂの中から係数を選択して、出力Ｄ１〜Ｄ３として出力する。
【００３４】
次に、上述した構成のブラックストレッチ回路５の動作について説明する。ブラックストレッチ回路５には、映像信号を構成するＲ，Ｇ，Ｂの信号がゲイン調整回路４から入力される。輝度生成回路１０は、入力されたＲ，Ｇ，Ｂの信号から輝度成分を算出する。例えば、
Ｙ＝０．２Ｒ＋０．７Ｇ＋０．１Ｂ  ・・・（５）
として輝度成分を算出すればよい。
【００３５】
比較器１８は、輝度生成回路１０の出力と、コントロ−ラ８によって設定された設定値Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄ、Ｘｅとを比較して、入力された輝度がどのエリアに該当するかを判別し、セレクタ１９にその判別結果を示すエリア情報を送る。ここで、Ｘｂ、Ｘｄはそれぞれ、Ｘｂ＝Ｘａ＋（Ｘｃ−Ｘａ）／２， Ｘｄ＝Ｘｃ＋（Ｘｅ−Ｘｃ）／２として求めることができる。この演算に関しては、加減算器とビットシフトで簡単にハ−ドウェア化できるので、ハ−ド化してもよい。セレクタ１９は、コントロ−ラ８によって設定された設定値Ｘａ、Ｘｃ、Ｘｅ、Ａ、ａ、およびｂの中から必要な設定値を、比較器１８の結果に基づいて選択して出力Ｄ１〜Ｄ３として出力する。
【００３６】
この例において、Ａはゲイン補正の強度であり、Ａが大きいほど低輝度領域のコントラストが高くなる。ａおよびｂは各関数の計算に必要な数値であり、それぞれ
ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２，ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２  ・・・（６）
で計算することができる。この計算には除算が必要であり、ハ−ドウェアで構成すると規模が大きくなるので、コントロ−ラ８で計算させ設定する構成にしている。
【００３７】
比較器１８の出力に対するセレクタ１９の出力は以下のようになる。
入力信号の輝度が属する領域がエリアＩの時、Ｄ１に０、Ｄ２に０、Ｄ３に１を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアＩＩの時、Ｄ１に−Ｘａ、Ｄ２にａ、Ｄ３に１を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアＩＩＩの時、Ｄ１に−Ｘｃ、Ｄ２に−ａ、Ｄ３に２Ａ＋１を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアＩＶの時、Ｄ１に−Ｘｃ、Ｄ２に−ｂ、Ｄ３に２Ａ＋１を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアＶの時、Ｄ１に−Ｘｅ、Ｄ２にｂ、Ｄ３に１を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアＶＩの時、Ｄ１に０、Ｄ２に０、Ｄ３に１を出力する。
【００３８】
例えば、輝度信号ＸがエリアＩＩＩに属している場合、加算器１１によってＸとＸｃとの差が計算され、２乗回路１２によって加算結果が２乗され、乗算器１３によって−ａが乗算され、加算器１４によって２Ａ＋１が加算される。以上の計算により補正ゲイン
ｆ＝−ａ（Ｘｃ−Ｘ）２＋２Ａ＋１  ただしａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２
が求まる。他のエリアに関しても同様であり、以上の動作によって、図３（Ｂ）のゲイン補正曲線が求まる。この計算結果を乗算器１５r、１５ｇ、１５ｂがそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ信号に乗算することにより、図３（Ａ）のように、低輝度部を滑らかに非線形増幅させる特性が得られる。
【００３９】
図４〜図７はコントロ−ラ８からの各制御値Ｘａ，Ｘｃ，Ｘｅ，Ａを調整した時の階調特性の変化を示している。図４はＡを変更した時の階調特性の変化を示しており、補正量を調整することができる。図５は、ＸｃをＸｅの中点として、Ｘｅを変化させた時の階調特性の変化を示しており、階調補正をかける高輝度側の範囲を調整することができる。図６は、ＸａとＸｃとの差（の絶対値）およびＸｃとＸｅとの差（の絶対値）を固定とし、Ｘｃの値を左右に変化させた時の階調特性の変化を示しており、階調補正のかかる位置を調整することができる。図７は、Ｘｃの位置を変更した時の階調特性の変化を示しており、図３のエリアＩＩおよびＩＩＩからなる領域の入力レベルの領域幅と、エリアＩＶおよびＶからなる領域の入力レベルの領域幅とが異なるようにし、Ｘｃの階調特性の盛り上がりの部分を左右にずらすことができる。
【００４０】
これらの調整の組み合わせにより、大きな自由度をもって低輝度領域の階調補正を行うことができるが、ユーザが調整する場合には、自由度が大きすぎると分かりにくくなるので、例えばカメラのＳ／Ｎに基づいてＸａの位置を固定値に定め、補正を加える上限輝度Ｘｅを、例えば５０%程度の輝度に固定し、補正をかけたい中心輝度Ｘｃと、補正量Ａのみをユーザが調整するようにしてもよい。
【００４１】
しかし、例えば補正量Ａをあまり大きくすると、図８に示されるように、被写体の輝度が上がっているのに表示上は輝度が下がってしまう逆転現象が発生してしまう。調整項目をある程度限定している場合には、このような破綻が生じないように調整範囲を限定してしまえばよいが、調整項目が多い場合には、色々な場合分けをして調整範囲を設定するのは煩雑であり、漏れも発生しやすい。そこで、図９に示されるように、入力段にテスト信号（確認信号）を発生させる信号発生器２０を設け、ブランキング期間（ブランク期間）中にセレクタ１９を介して、ＲＧＢ共にテスト信号が出力されるようにし、その補正結果をチェック回路２２が確認する。
【００４２】
以下、このブラックストレッチ回路５の具体的な動作について説明する。この場合、ユーザによって、階調補正の開始位置（Ｘａ）、終了位置（Ｘｅあるいは幅Ｘｅ−Ｘａ）、ブラックストレッチピーク位置（Ｘｃ）、またはゲイン（Ａ）が予め変更されたとする。ブランク期間中にテスト信号発生器２０は、０から１ずつ増加する、いわゆるランプ波形を出力する。チェック回路２２は、補正前の信号と補正後の信号とを比較し、現画素の輝度が前画素の輝度よりも低下するかどうか確認する。すなわち、チェック回路２２は、輝度伸張処理における不具合があるかどうか検査する。
【００４３】
ただし、テスト信号が０の時は前画素のデ−タが不明なのでチェックは行わない。補正の破綻を発見した場合、チェック回路２２は、コントローラ８に対して補正の破綻を通知する。この通知を受けたコントロ−ラ８は、ユーザによって変更された補正デ−タ（上記のＸａ等）を元に戻し、セレクタ１９の出力値を再設定する。補正データを元に戻すタイミングは、テスト中の破綻が発見された瞬間でもよいし、テスト終了後でもよい。
【００４４】
または、補正の破綻が発見された場合、コントローラ８は補正量を徐々に元のデ−タに近づけて、破綻しない値を見つけ出してその値に設定することにより、破綻の無い画像を出力させる。例えば、ＸａがＸａ’に変更されたことにより破綻が発生した場合、ＸａがＸａ’よりも小さければ、コントローラ８は、Ｘａ’−１，Ｘａ’−２，Ｘａ’−３・・・と設定値を変化させながら２次関数を再度設定し、テスト信号発生器２０およびチェック回路２２に対してテストを指示する。
【００４５】
テスト信号発生器２０は映像信号のブランキング期間中にテスト信号を再度発生し、チェック回路２２は、テスト信号の輝度伸張処理に対する検査を再度実行する。チェック回路２２によって破綻が発見されなかった場合、コントローラ８はそのときの値をＸａの値に設定し、セレクタ１９の出力値を再設定する。上記の設定値の変化のさせ方に関しては、例えば、ｂ＝（Ｘａ’−Ｘａ）／１６として、Ｘａ’−ｂ，Ｘａ’−２ｂ，Ｘａ’−３ｂ・・・のように設定値を変化させてもよい。
【００４６】
次に、本実施形態によるブラックストレッチ回路５の他の構成例について説明する。図１０は、ブラックストレッチ回路５の他の構成例を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。図２と同一の構成には同一の符号を付与し、説明を省略する。この構成においては、図２の乗算器１５ｒ，１５ｇ，１５ｂに替えて、加算器２６ｒ，２６ｇ，２６ｂを設けている。加算器２６ｒは加算器１４の出力とＲ信号とを加算し、Ｒの出力信号として出力する。加算器２６ｇは加算器１４の出力とＧ信号とを加算し、Ｇの出力信号として出力する。加算器２６ｂは加算器１４の出力とＢ信号とを加算し、Ｂの出力信号として出力する。以上の構成により、滑らかな補正曲線を得ることができる。
【００４７】
以下、補正の方法について説明する。図２での補正係数に関しては、ゲイン１の上に２次関数の曲線を組み合わせて補正関数を作成したが、図１０のブラックストレッチ回路５においては、図１１に示されるように、加算値０の上に２次関数を組み合わせた補正関数を作成している。各エリアを区分する輝度値の関係は図２の例と同様で、
Ｘｂ＝Ｘａ＋（Ｘｃ−Ｘａ）／２  ・・・（７）
Ｘｄ＝Ｘｃ＋（Ｘｅ−Ｘｃ）／２  ・・・（８）
である。
【００４８】
各エリアにおける関数式は、エリアＩ（Ｘ≦Ｘａ）においては、
ｆ＝０
エリアＩＩ（Ｘａ＜Ｘ≦Ｘｂ）においては、
ｆ＝ａ（Ｘ−Ｘａ）２  ただし、ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２  ・・・（９）
エリアＩＩＩ（Ｘｂ＜Ｘ≦Ｘｃ）においては、
ｆ＝−ａ（Ｘｃ−Ｘ）２＋２Ａ  ただし、ａ＝Ａ／（Ｘｂ−Ｘａ）２  ・・・（１０）
エリアＩＶ（Ｘｃ＜Ｘ≦Ｘｄ）においては、
ｆ＝−ｂ（Ｘ−Ｘｃ）２＋２Ａ  ただし、ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２  ・・・（１１）
エリアＶ（Ｘｄ＜Ｘ≦Ｘｅ）においては、
ｆ＝ｂ（Ｘｅ−Ｘ）２  ただし、ｂ＝Ａ／（Ｘｄ−Ｘｃ）２  ・・・（１２）
エリアＶＩ（Ｘｅ＜Ｘ）においては、
ｆ＝０
である。図２の場合とは補正方法が違うので、同じ係数では曲線の形状が異なるが、同様に滑らかな補正特性を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、ブラックストレッチ回路５はゲイン調整回路４の直後に配置されていたが、図１２に示されるように信号処理回路６の直後に配置し、強調処理やγ変換処理の後に低輝度部の補正が行われるようにしてもよい。映像出力として、Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒの形式で出力する場合、Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒに変換した後にブラックストレッチ回路５を挿入した場合には、信号がブラックストレッチ回路５に入力された時点で既に輝度信号が計算されているので、回路規模を減らすことができる。
【００５０】
次に、本実施形態によるブラックストレッチ回路５の他の構成例について説明する。図１３は、ブラックストレッチ回路５の他の構成例を示すブロック図である。図２と同一の構成には同一の符号を付与し、説明を省略する。このブラックストレッチ回路５は、Ｙ信号（輝度信号）を入力とし、乗算器３７が補正値と入力信号とを乗算することにより、Ｙ信号のみに対してブラックストレッチを加える構成となっている。このように、Ｙ信号のみ低輝度部のゲインを上げる構成とすれば、回路規模を小さく押さえることができる。しかし、この場合には輝度のみが上がってしまうため、表示される映像が若干白っぽく見えてしまう。
【００５１】
そこで、ブラックストレッチ回路５を図１４のように構成することにより、色差信号ＣｂおよびＣｒに大してもゲイン補正を行うことができる。以下、図中の各構成について説明する。図２と同一の構成には同一の符号を付与し、説明を省略する。加算器３３および３６は、入力された信号に対して１を加算し、出力する。乗算器３４はＹ信号に対して補正値を乗算し、乗算結果を出力する。乗算器３５は、加算器１４の出力と係数Ｃｇａｉｎとを乗算する。乗算器３７ｃｂは、加算器３６の出力とＣｂ信号とを乗算し、乗算結果を出力する。乗算器３７ｃｒは、加算器３６の出力とＣｒ信号とを乗算し、乗算結果を出力する。
【００５２】
次に、上述した構成のブラックストレッチ回路５の動作について説明する。ここで、セレクタ１９の出力Ｄ１およびＤ２は図２と同様であるが、出力Ｄ３は図１３におけるＤ３と異なる値である。比較器１８の出力に対するセレクタ１９の出力は以下のようになる。
入力されたＹ信号の輝度が属する領域がエリアＩである場合には、Ｄ１に０、Ｄ２に０、Ｄ３に０を出力する。
入力されたＹ信号の輝度が属する領域がエリアＩＩである場合には、Ｄ１に−Ｘａ、Ｄ２にａ、Ｄ３に０を出力する。
入力されたＹ信号の輝度が属する領域がエリアＩＩＩである場合には、Ｄ１に−Ｘｃ、Ｄ２に−ａ、Ｄ３に２Ａを出力する。
入力されたＹ信号の輝度が属する領域がエリアＩＶである場合には、Ｄ１に−Ｘｃ、Ｄ２に−ｂ、Ｄ３に２Ａを出力する。
入力されたＹ信号の輝度が属する領域がエリアＶである場合には、Ｄ１に−Ｘｅ、Ｄ２にｂ、Ｄ３に０を出力する。
入力されたＹ信号の輝度が属する領域がエリアＶＩである場合には、Ｄ１に０、Ｄ２に０、Ｄ３に０を出力する。
【００５３】
加算器１１および１４、２乗回路１２、乗算器１３の動作は図２の場合と同じであるが、セレクタ１９から加算器１４へ出力される係数Ｄ３の値が１少ない。この結果、加算器１４の出力は、図１５の実線ｆｙで示されるような特性となる。加算器３３が加算器１４の出力結果に＋１することにより、加算器３３の出力は、図１５の実線Ｆｙで示されるような特性となり、補正ゲインが得られる。乗算器３４はＹ信号にこの補正値を乗算し、輝度成分を補正する。
【００５４】
乗算器３５は、加算器１４から出力された補正ゲインの差分に対して、色差信号用にコントロ−ラ８によって設定された係数Ｃｇａｉｎを乗ずる。乗算器３５の出力は、図１５の破線ｆｃで示されるような特性となり、このように補正量を大きくすることができる。加算器３６は、乗算器３５の出力に＋１する。加算器３６の出力は、図１５の破線Ｆｃで示されるような特性となる。これにより、輝度の補正値Ｆｙよりも大きな補正特性Ｆｃで表される色差成分への補正係数が得られ、乗算器３７ｃｂ、３７ｃｒがそれぞれ色差信号Ｃｂ、Ｃｒに補正係数を乗ずることにより、彩度を上げることができる。
【００５５】
乗算器３５に入力される係数Ｃｇａinを１より大きくすると、色差成分に対して、輝度成分の補正よりも強めに補正を加えることができる。人間の目は暗い部分では、色を検知する錐状体よりも明暗のみを検知する桿状体が支配的になり、色に対する感度が落ちるので、色があせて見える。そこで、この図１４におけるブラックストレッチ回路５は、低輝度領域において、色差成分の増幅率（伸張率）を輝度成分の増幅率よりも高くすることができる構成となっている。この構成により、補正を加える輝度での彩度をさらに強め、視認性を良くすることができる。
【００５６】
上述したように、本実施形態においては、映像信号の入力信号と出力信号との関係を示す入出力特性において、コントローラ８は、入力信号の輝度がＸａ以上かつＸｅ以下である低輝度領域を設定すると共に、低輝度領域に対して４つの領域（エリアＩＩ、エリアＩＩＩ、エリアＩＶ、およびエリアＶ）を設定し、低輝度領域の低輝度側および高輝度側のそれぞれの領域（エリアＩおよびエリアＶＩ）を含めた６つの領域を設定する。また、コントローラ８は低輝度領域の４つの領域の各領域において、入力信号と出力信号との関係を２次関数により設定し、その２次関数の係数を設定する。
【００５７】
比較器１８は、入力された映像信号の輝度が、低輝度領域の４つの領域を含めた６つの領域のいずれに属するか判別し、この判別の結果に基づいて、セレクタ１９は係数を選択して出力する。図２において、乗算器１５ｒ、１５ｇ、および１５ｂは、入力信号に対して補正値を乗算することにより、入力信号の輝度を伸張し、乗算結果を出力信号として出力する。以上により、入出力特性において低輝度領域の左右で補正を行わない領域の直線と滑らかに接続する補正曲線を得ることができるので、擬似輪郭を発生させることなく、映像信号の低輝度領域の補正を行うことができる。また、低輝度領域を適切に設定することにより、黒付近のノイズの増幅を押さえることができる。
【００５８】
また、図１３に示されるように、輝度信号に対して低輝度領域の補正を行う構成とすることもできる。この場合には、回路規模を小さく抑えることができる。また、図１４に示されるように、輝度成分と色差成分とに対して別々に低輝度領域の補正を行う構成とすることもできる。さらに、図１４に示されるブラックストレッチ回路５においては、低輝度領域における色差成分に対する補正を、輝度成分に対する補正よりも強くすることにより、低輝度での視認性を良くすることができる。
【００５９】
また、入力信号に補正係数を乗算することに替えて、図１０で示されるように、入力信号に対して補正係数を加算する構成とすることもできる。
【００６０】
また、映像信号のブランキング期間中にテスト信号発生器２０がテスト信号を発生し、チェック回路２２が、テスト信号の輝度の伸張における不具合の有無を検査することにより、被写体の輝度が上がっているのに表示上は輝度が下がってしまう逆転現象の発生を発見することができる。さらに、チェック回路２２によって不具合が発見された場合に、コントローラ８が設定値を変化させて２次関数を再度設定し、チェック回路２２が不具合の有無を再度検査し、逆転現象が発生しなくなるまでこの動作を繰り返すことにより、逆転現象の発生を防止することができる。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態においては、４次以上の関数を用いて補正曲線を作成する。まず、本実施形態による映像信号の低輝度部の補正方法について説明する。補正を加える部分の曲線の特性を考える。図１７（Ａ）は補正特性（補正前の入力信号と補正後の出力信号との関係）を示しており、同図（Ｂ）は補正量を決定する補正係数ｆ（ゲイン、補正関数、補正値）を示している。また、同図（Ｃ）は、この補正係数ｆの微分特性を示している。
【００６２】
図１７（Ｂ）のグラフに示されるように、補正係数ｆの傾きはＸ＝Ｘａで０であり、Ｘの増加と共にｆは増加するが、Ｘ＝Ｘｂで再び傾きが０となり、Ｘの増加と共にｆは減少し、Ｘ＝Ｘｃでｆの傾きは再び０になる。よって、この補正係数ｆを微分したグラフは同図（Ｃ）に示されるような形となる。ここで、同図（Ｃ）のグラフのＸ＝Ｘａ〜Ｘ＝Ｘｃまでの範囲におけるｆの微分係数ｆ’を数式で表すと次式となる。
ｆ’＝α（Ｘ−Ｘａ）（Ｘ−Ｘｂ）（Ｘ−Ｘｃ）  ・・・（１３）
ここで、αは０でない任意の式である。また、補正係数ｆのＸ＝Ｘａでの値と、Ｘ＝Ｘｃでの値は１で等しくなるので、ｆ’のＸ＝ＸａとＸ＝Ｘｃとの間の積分値は０となる。すなわち、
【００６３】
【数３】
2005341243.tif 000005
【００６４】
ここで、αを定数としてこの積分を解くと
【００６５】
【数４】
2005341243.tif 000006
【００６６】
となり、ＸｂをＸａおよびＸｃの中点（平均値）にすればよいことがわかる。よって、ブラックストレッチを行う範囲を決定するＸａおよびＸｃを決め、（１３）式を積分し、Ｘ＝Ｘａの時にｆが１となるように補正の強さαを決めれば、入力輝度Ｘの４次式で補正係数ｆを求めることができる。補正係数ｆは以下の式で表される。ただし、αは正の数であるとする。
【００６７】
【数５】
2005341243.tif 000007
【００６８】
次に、上記の思想を実現したブラックストレッチ回路５の構成について説明する。図１６は、本実施形態によるブラックストレッチ回路５の構成を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。テスト信号発生器２０およびチェック回路２２の機能は第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。乗算器５１はセレクタ６２の出力Ｄ４とセレクタ６３の出力とを乗算する。加算器５２はセレクタ６２の出力Ｄ３と乗算器５１の出力とを加算する。
【００６９】
乗算器５３は加算器５２の出力とセレクタ６３の出力とを乗算する。加算器５４はセレクタ６２の出力Ｄ２と乗算器５３の出力とを加算する。乗算器５５は加算器５４の出力とセレクタ６３の出力とを乗算する。加算器５６はセレクタ６２の出力Ｄ１と乗算器５５の出力とを加算する。乗算器５７は加算器５６の出力とセレクタ６３の出力とを乗算する。加算器５８はセレクタ６２の出力Ｄ０と乗算器５７の出力とを乗算する。乗算器５９はセレクタ６２の出力Ｄ５と加算器５８の出力とを乗算する。乗算器６０は乗算器５９の出力とセレクタ６３の出力とを乗算し、乗算結果を出力信号として出力する。
【００７０】
比較器６１は、コントローラ８によって設定されたＸａおよびＸｃと、セレクタ６３から出力された信号の輝度とを比較して、信号の輝度が、補正を行う範囲である低輝度領域（輝度がＸａ以上Ｘｃ以下の領域）に属するかどうか判別し、判別結果をセレクタ６２に通知する。セレクタ６２は、比較器６１による判定の結果に基づいて、コントローラ８によって設定された設定値Ａ０〜Ａ４およびαを出力Ｄ０〜Ｄ５として出力する。セレクタ６３は、映像信号のブランキング期間中はテスト信号発生器２０から入力された信号を出力し、それ以外は輝度信号（Ｙ信号）を出力する。コントローラ８は、ユーザＩ／Ｆ９を介したユーザによる入力の結果や予め内部に設定されている初期値等により、設定値Ａ０〜Ａ４の値を以下の［数６］〜［数１０］ように設定する。
【００７１】
【数６】
2005341243.tif 000008
【００７２】
【数７】
2005341243.tif 000009
【００７３】
【数８】
2005341243.tif 000010
【００７４】
【数９】
2005341243.tif 000011
【００７５】
【数１０】
2005341243.tif 000012
【００７６】
次に、上述した構成のブラックストレッチ回路５の動作について説明する。以下の説明においては、ブランキング期間でない場合の動作について説明する。ブランキング期間中の動作は第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。コントローラ８はＸａ、Ｘｃおよびαの値を予め設定すると共に、Ａ０〜Ａ４の値を設定する。セレクタ６３は入力された輝度信号を出力する。比較器６１は、コントローラ８によって設定された補正範囲（低輝度領域）を示す値であるＸａおよびＸｃと信号の輝度とを比較し、信号の輝度が低輝度領域に属するかどうか判別し、判別結果をセレクタ６２へ出力する。比較器６１による判別の結果、輝度信号の輝度が低輝度領域に属する場合には、セレクタ６２は、コントローラ８によって設定された設定値Ａ０〜Ａ４をそれぞれ出力Ｄ０〜Ｄ４として出力し、αを出力Ｄ５として出力する。また、比較器６１による判別の結果、輝度信号の輝度が低輝度領域に属さない場合には、セレクタ６２は出力Ｄ０とＤ５を１とし、その他の出力Ｄ１〜Ｄ４を全て０とする。
【００７７】
乗算器５１、５３、５５、５７、５９、６０および加算器５２、５４、５６、５８は、前述した動作を行う。図１６においては、補正強度αを変更しても極力、係数の計算が少なくなるように、最後に補正強度αを乗算する構成としている。このような構成とすれば、［数５］からわかるように、定数項のみを計算し直すだけでよい。
【００７８】
以上の構成により、補正範囲を複数に分割せずに任意の範囲の階調特性を滑らかに補正することができる撮像装置が得られる。本実施形態においては、輝度成分にのみ補正を行っているが、第1の実施形態と同様に、色差成分に対しても同様に補正を行ってもよい。また、補正係数を入力信号に乗算することによりブラックストレッチ機能を実現しているが、第1の実施形態と同様に、補正係数を入力信号に加算してもよい。この場合の補正係数ｆは以下の［数１１］とし、Ａ１〜Ａ４の設定に関しては、上記の［数６］〜［数９］とし、Ａ０の設定に関しては以下の［数１２］とする。また、乗算器６０を加算器に変更すればよい。
【００７９】
【数１１】
2005341243.tif 000013
【００８０】
【数１２】
2005341243.tif 000014
【００８１】
上述したように、本実施形態においては、映像信号の入力信号と出力信号との関係を示す入出力特性において、コントローラ８は、入力信号の輝度がＸａ以上かつＸｃ以下である低輝度領域を設定する。また、コントローラ８は低輝度領域において、入力信号と出力信号との関係を４次関数により設定し、その４次関数の係数を設定する。
【００８２】
比較器６１は、入力された映像信号の輝度が、低輝度領域に属するかどうか判別し、この判別の結果に基づいて、セレクタ６２は係数を選択して出力する。図１６において、乗算器６０は、入力信号に対して補正値を乗算することにより、入力信号の輝度を伸張し、乗算結果を出力信号として出力する。以上により、入出力特性において低輝度領域の左右で補正を行わない領域の直線と滑らかに接続する補正曲線を得ることができるので、擬似輪郭を発生させることなく、かつ黒付近のノイズの増幅を押さえつつ、映像信号の低輝度領域の補正を行うことができる。
【００８３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態によるブラックストレッチ回路の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態による映像信号の低輝度領域の補正方法を説明するための参考図である。
【図４】同実施形態において、制御値を調整した場合の映像信号の階調特性の変化を示す参考図である。
【図５】同実施形態において、制御値を調整した場合の映像信号の階調特性の変化を示す参考図である。
【図６】同実施形態において、制御値を調整した場合の映像信号の階調特性の変化を示す参考図である。
【図７】同実施形態において、制御値を調整した場合の映像信号の階調特性の変化を示す参考図である。
【図８】同実施形態において、階調の逆転現象を説明するための参考図である。
【図９】同実施形態によるブラックストレッチ回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図１０】同実施形態によるブラックストレッチ回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】同実施形態による映像信号の低輝度領域の他の補正方法を説明するための参考図である。
【図１２】同実施形態による撮像装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１３】同実施形態によるブラックストレッチ回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図１４】同実施形態によるブラックストレッチ回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図１５】同実施形態における輝度成分および色差成分の補正係数を示す参考図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態によるブラックストレッチ回路の構成を示すブロック図である。
【図１７】同実施形態による映像信号の低輝度領域の補正方法を説明するための参考図である。
【図１８】従来の階調補正における入力信号のレベルと出力信号のレベルとの関係の一例を示す参考図である。
【図１９】従来の階調補正における入力信号のレベルと出力信号のレベルとの関係の一例を示す参考図である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・レンズ、２・・・センサ、３・・・ＡＤＣ、４・・・ゲイン調整回路、５・・・ブラックストレッチ回路（輝度伸張手段）、６・・・信号処理回路、７・・・ＤＡＣ、８・・・コントローラ（領域設定手段、関数設定手段）、９・・・ユーザＩ／Ｆ、１０・・・輝度生成回路、１１，１４，２６ｒ，２６ｇ，２６ｂ，３３，３６，５２，５４，５６，５８・・・加算器、１２・・・２乗回路、１３，１５ｒ，１５ｇ，１５ｂ，２６ｒ，２６ｇ，２６ｂ，３４，３５，３７，３７ｃｂ，３７ｃｒ、５１，５３，５５，５７，５９，６０・・・乗算器、１８，６１・・・比較器（輝度判別手段）、１９，６２，６３・・・セレクタ、２０・・・テスト信号発生器（信号発生手段）、２２・・・チェック回路（検査手段）。
【図１】
2005341243.tif 000017
【図２】
2005341243.tif 000018
【図３】
2005341243.tif 000019
【図４】
2005341243.tif 000020
【図５】
2005341243.tif 000021
【図６】
2005341243.tif 000022
【図７】
2005341243.tif 000023
【図８】
2005341243.tif 000024
【図９】
2005341243.tif 000025
【図１０】
2005341243.tif 000026
【図１１】
2005341243.tif 000027
【図１２】
2005341243.tif 000028
【図１３】
2005341243.tif 000029
【図１４】
2005341243.tif 000030
【図１５】
2005341243.tif 000031
【図１６】
2005341243.tif 000032
【図１７】
2005341243.tif 000033
【図１８】
2005341243.tif 000034
【図１９】
2005341243.tif 000035