(57)【要約】【課題】  明るさに応じてノイズ量が異なる映像信号に対して最適なノイズ抑圧を実現する。【解決手段】  低輝度検出部１８は比較的低輝度の映像信号を検出し、抑圧量設定部１９は映像信号が低輝度になるほど大きくなるノイズ抑圧量を生成し、ノイズ抑圧回路１７は低輝度検出部により検出された比較的低輝度の映像信号に対して、抑圧量設定部により生成されたノイズ抑圧量でノイズを抑圧する。【選択図】  図１
2005184786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号中の色信号成分を抽出する色信号成分抽出手段と、
前記入力映像信号の輝度が所定値より低いことを検出する低輝度検出手段と、
前記低輝度検出手段の出力信号に応答して前記入力映像信号の輝度が前記所定値より低いときのみ、前記入力映像信号の輝度が低輝度になるほど大きくなる値であって、前記色信号成分中のノイズを抑圧するノイズ抑圧量を示す信号を生成するノイズ抑圧量信号生成手段と、
前記色信号成分抽出手段により抽出された前記色信号成分に対して、前記ノイズ抑圧量信号生成手段により生成されたノイズ抑圧量でノイズを抑圧するノイズ抑圧手段とを、
備えたノイズ抑圧回路。
【請求項２】
入力映像信号中の輝度信号成分を抽出する輝度信号成分抽出手段と、
前記入力映像信号の輝度が所定値より低いことを検出する低輝度検出手段と、
前記低輝度検出手段の出力信号に応答して前記入力映像信号の輝度が前記所定値より低いときのみ、前記入力映像信号の輝度が低輝度になるほど大きくなる値であって、前記輝度信号成分中のノイズを抑圧するノイズ抑圧量を示す信号を生成するノイズ抑圧量信号生成手段と、
前記輝度信号成分抽出手段により抽出された前記輝度信号成分に対して、前記ノイズ抑圧量信号生成手段により生成されたノイズ抑圧量でノイズを抑圧するノイズ抑圧手段とを、
備えたノイズ抑圧回路。
【請求項３】
入力映像信号中の色信号成分を抽出する色信号成分抽出手段と、
入力映像信号中の輝度信号成分を抽出する輝度信号成分抽出手段と、
前記入力映像信号の輝度が所定値より低いことを検出する低輝度検出手段と、
前記低輝度検出手段の出力信号に応答して前記入力映像信号の輝度が前記所定値より低いときのみ、前記入力映像信号の輝度が低輝度になるほど大きくなる値であって、前記色信号成分中のノイズを抑圧する第１ノイズ抑圧量を示す第１信号と、前記輝度信号成分中のノイズを抑圧する第２ノイズ抑圧量を示す第２信号とを生成するノイズ抑圧量信号生成手段と、
前記色信号成分抽出手段により抽出された前記色信号成分に対して、前記ノイズ抑圧量信号生成手段により生成された前記第１ノイズ抑圧量でノイズを抑圧する第１ノイズ抑圧手段と、
前記輝度信号成分抽出手段により抽出された前記輝度信号成分に対して、前記ノイズ抑圧量信号生成手段により生成された前記第２ノイズ抑圧量でノイズを抑圧する第２ノイズ抑圧手段とを、
備えたノイズ抑圧回路。
【請求項４】
前記入力映像信号の輝度の変化に対して変化する前記ノイズ抑圧量が、線形的に変化するか、折線的に変化するか、曲線的に変化するかのいずれかであるよう前記ノイズ抑圧量信号生成手段が構成されている請求項１から３のいずれか１つに記載のノイズ抑圧回路。
【請求項５】
前記ノイズ抑圧量信号生成手段が、複数のしきい値とこれに対応するゲインを用いて入力信号を比較制御するよう構成されている請求項１から３のいずれか１つに記載のノイズ抑圧回路。
【請求項６】
さらに前記入力映像信号に応答して露光状態を検出する露光状態検出部と、前記露光状態検出部の出力信号に応答して抑圧係数を帰還量又はコアリング量として生成する制御手段とを有し、前記抑圧係数が前記ノイズ抑圧手段に供給され、ノイズ抑圧の態様を決定するために用いられるよう構成されている請求項１から５のいずれか１つに記載のノイズ抑圧回路。
【請求項７】
さらに映像信号に応答するＡＧＣ回路を有し、前記ＡＧＣ回路の出力信号を前記入力映像信号として用いるよう構成されている請求項１から６のいずれか１つに記載のノイズ抑圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全画素読み出しＣＣＤを用いたビデオカメラ撮像装置に好適なノイズ抑圧回路に関し、特に色信号成分中のノイズを抑圧するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置として、例えば下記の特許文献１に記載されているものがある。図１１はかかる従来の撮像装置を示すブロック図である。ＣＣＤ１の出力信号は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング：Correlated Double Sampling）／ＡＧＣ・Ａ／Ｄブロック２を経由し、デジタル信号が輝度生成ＬＰＦ３と色生成ＬＰＦ・マトリクス５に印加される。輝度生成ＬＰＦ３では輝度信号が生成され、次いでこの輝度信号がγ処理部４によりγ補正される。色生成ＬＰＦ・マトリクス５では２つの色信号が生成され、次いでこれらの色信号がγ処理部６−１、６−２によりそれぞれγ補正され、次いでこれらの色信号がノイズ抑圧回路７−１、７−２にそれぞれ印加されて色信号のノイズが抑圧される。
【０００３】
図１２はノイズ抑圧回路７−１、７−２の一例として、１Ｈラインメモリを用いたノイズ帰還型ＩＩＲ（無限長インパルス応答）フィルタを示している。減算器の出力信号のゲインをゲイン制御器により1/2にした後（実際にはデジタル信号なのでビットシフトをするのみで実現）、小振幅のみを通過させるような比較処理部Ｓが入っている。比較処理部Ｓの比較動作の内容は図１２中に示したとおり、ゲイン制御器の出力信号の大きさをNinとすると、所定値＋ＡよりNinが大きいときと、所定値＋ＡよりNinが小さいときは、比較処理部Ｓの出力信号Noutは、いずれも０であり、一方、Ninが所定値＋Ａ以下で、かつ所定値−Ａ以上であるときは、Ninがそのまま出力される。この処理が無いと、減算器出力が右側の加算器に供給され、ラインメモリを介して循環されることにより、振幅にかかわらず複数のラインの成分が加算されるが、この抑圧回路７−1、７−２をカラー信号系に挿入すると、色が垂直方向にボケてしまう。これを防ぐために、減算器出力のうち、ノイズのような小振幅成分のみを通過させることにより、色のボケを少なくノイズ抑圧を行うことができる。なお、この従来例ではｋの値は固定であり、ゲインk0のブロックとしている。よって、1/2・k0がループ部分のゲインとなる。したがって、図１２では以下のように、Ninが所定値＋Ａ以下で、かつ所定値−Ａ以上であるときのみ、入力Ｆ(x)に対して帰還量ｋにより出力Ｆ(y)のノイズ成分が抑圧される。
Ｆ(y)＝｛Ｆ(y−1)−Ｆ(x)｝×1/2・ｋ＋Ｆ(x)
【０００４】
図１３Ａはノイズ抑圧回路７−１、７−２の他の例として、クロマ信号の低照度付近のレベルに対してクリップ又は非直線的な抑圧を行うことにより、低照度時のＳ／Ｎ比を改善するコアリング回路を示している。図１３Ａの構成では、比較処理部Ｔが次のように動作し、図１３Ｂに示すように、入力Ｆ(x)に対してコアリング量ｍにより出力Ｆ(y)のノイズ成分が抑圧される。
Ｆ（ｘ）＞  ｍ０  のとき    Ｆ（ｙ）＝Ｆ（ｘ）− ｍ０
− ｍ０ ≦ Ｆ（ｘ）≦  ｍ０  のとき    Ｆ（ｙ）＝ ０
Ｆ（ｘ）＜  − ｍ０  のとき    Ｆ（ｙ）＝Ｆ（ｘ）＋ ｍ０
【０００５】
このようなノイズ抑圧回路７−１、７−２によれば、ＣＣＤ１がインタライン方式（ＩＬ−ＣＣＤ）の場合には、読み出し時に上下ラインを混合するので、充分なノイズ抑圧効果（ノイズ成分平均化）を得ることができる。
【特許文献１】特開２００３−１８９１２６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、全画素読み出し方式であるＰＳ（Progressive Scan）方式のＣＣＤ（ＰＳ−ＣＣＤ）は、ＩＬ−ＣＣＤに比べ、ＣＣＤ読み出し時に上下ラインを混合せずに読み出すため、ノイズ成分は√２倍、悪いとされている（テレビジョン学会誌 Vol. 41, No.11 (1987)：２行同時独立読出しＩＬ−ＣＣＤの提案）。そのためＩＬ−ＣＣＤと同等なノイズ抑圧効果を得るためには、より強い抑圧係数（帰還量ｋやコアリングｍ）をかける必要があるが、ノイズ帰還型の場合、強くかけすぎると動画時などに尾を引く現象が見られ、またコアリング処理においては、低輝度時に色がつかない現象が起こり、あまり強くかけられない。
【０００７】
また固体撮像素子は、その出力値（明るさ）に応じてノイズ量が異なるという性質があるが、上述の各手法はすべての画素に対し同じ抑圧を作用させるものであるため、すべての出力値に対して十分な強度のノイズ抑圧を作用させると、ノイズの少ない画素については抑圧が強くなって副作用が大きくなりすぎ、これを避けるために抑圧を弱くすると、十分なノイズ除去効果が得られない画素が出てくるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、明るさに応じてノイズ量が異なる映像信号に対して最適なノイズ抑圧を実現することができるノイズ抑圧回路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】
【０００９】
本発明のノイズ抑圧回路は上記目的を達成するために、入力映像信号中の色信号成分を抽出する色信号成分抽出手段と、
前記入力映像信号の輝度が所定値より低いことを検出する低輝度検出手段と、
前記低輝度検出手段の出力信号に応答して前記入力映像信号の輝度が前記所定値より低いときのみ、前記入力映像信号の輝度が低輝度になるほど大きくなる値であって、前記色信号成分中のノイズを抑圧するノイズ抑圧量を示す信号を生成するノイズ抑圧量信号生成手段と、
前記色信号成分抽出手段により抽出された前記色信号成分に対して、前記ノイズ抑圧量信号生成手段により生成されたノイズ抑圧量でノイズを抑圧するノイズ抑圧手段とを、
備えた構成とした。
【００１０】
また本発明のノイズ抑圧回路は上記目的を達成するために、入力映像信号中の輝度信号成分を抽出する輝度信号成分抽出手段と、
前記入力映像信号の輝度が所定値より低いことを検出する低輝度検出手段と、
前記低輝度検出手段の出力信号に応答して前記入力映像信号の輝度が前記所定値より低いときのみ、前記入力映像信号の輝度が低輝度になるほど大きくなる値であって、前記輝度信号成分中のノイズを抑圧するノイズ抑圧量を示す信号を生成するノイズ抑圧量信号生成手段と、
前記輝度信号成分抽出手段により抽出された前記輝度信号成分に対して、前記ノイズ抑圧量信号生成手段により生成されたノイズ抑圧量でノイズを抑圧するノイズ抑圧手段とを、
備えた構成とした。
【００１１】
また本発明のノイズ抑圧回路は上記目的を達成するために、入力映像信号中の色信号成分を抽出する色信号成分抽出手段と、
入力映像信号中の輝度信号成分を抽出する輝度信号成分抽出手段と、
前記入力映像信号の輝度が所定値より低いことを検出する低輝度検出手段と、
前記低輝度検出手段の出力信号に応答して前記入力映像信号の輝度が前記所定値より低いときのみ、前記入力映像信号の輝度が低輝度になるほど大きくなる値であって、前記色信号成分中のノイズを抑圧する第１ノイズ抑圧量を示す第１信号と、前記輝度信号成分中のノイズを抑圧する第２ノイズ抑圧量を示す第２信号とを生成するノイズ抑圧量信号生成手段と、
前記色信号成分抽出手段により抽出された前記色信号成分に対して、前記ノイズ抑圧量信号生成手段により生成された前記第１ノイズ抑圧量でノイズを抑圧する第１ノイズ抑圧手段と、
前記輝度信号成分抽出手段により抽出された前記輝度信号成分に対して、前記ノイズ抑圧量信号生成手段により生成された前記第２ノイズ抑圧量でノイズを抑圧する第２ノイズ抑圧手段とを、
備えた構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、比較的低輝度の映像信号に対して低輝度になるほど大きくなるノイズ抑圧量でノイズを抑圧するので、低輝度であるほどノイズ量が大きくなる映像信号に対して最適なノイズ抑圧を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係るノイズ抑圧回路の第１の実施の形態が適用された撮像装置を示すブロック図、図２は図１の抑圧量設定部の処理を説明するためのブロック図、図３Ａは図２の抑圧量設定部によるノイズ抑圧量のゲイン設定の一例を示す説明図である。
【００１４】
図１において、全画素読み出し撮像素子（ＰＳ−ＣＣＤ）（図１中ＣＣＤと示す）１１より出力された映像信号は、ＣＤＳ/ＡＧＣ・Ａ/Ｄブロック１２を通り、輝度生成ＬＰＦ１３と、色生成ＬＰＦ・マトリクス１５と低輝度検出部１８に印加される。輝度生成ＬＰＦ１３では輝度信号が生成され、次いでこの輝度信号がγ処理部１４によりγ補正される。色生成ＬＰＦ・マトリクス１５では色信号が生成され、次いでこの色信号がγ処理部１６によりγ補正され、次いでこの色信号がノイズ抑圧回路１７に印加される。ＣＤＳ/ＡＧＣ・Ａ/Ｄブロック１２の出力信号は、露光状態検出部２０に印加され、露光状態検出部２０の出力信号は、システムコントローラ２１に供給される。システムコントローラ２１は、ＣＤＳ/ＡＧＣ・Ａ/Ｄブロック１２にＡＧＣ制御信号ＡＧＣ ＣＴＬを供給するとともに、ノイズ抑圧回路１７に抑圧係数ｋ又はｍを供給する。露光状態検出部２０は、従来のものと同様のものであり、撮像画像の光量を検出して露光状態を判別し、判別結果を用いて、システムコントローラ２１が図示省略の構成によりオートアイリス制御を行う。しかし、アイリス開放でも光量が不足する場合など、オートアイリス制御だけでは不十分なときは、システムコントローラ２１がＡＧＣ制御信号ＡＧＣ ＣＴＬによりＣＤＳ/ＡＧＣ・Ａ/Ｄブロック１２を制御し、入力信号にゲイン係数を掛けて、信号レベルを増大させる。ゲイン係数の乗算による信号レベルの増大は、ノイズ成分の増大にもつながり、画質の劣化の原因となり得る。しかし、以下に説明する本発明のノイズ抑圧動作によりノイズレベルを低く押さえることが可能となる。
【００１５】
低輝度検出部１８では、入力信号が画素混合されていない独立した信号であるので、あるしきい値ＴＨを設定し、それより低い信号の場合は１、高い信号の場合は０となるような１bit（ビット）の検波信号を作り、それを抑圧量設定部１９に送る。抑圧量設定部１９では、この検波信号に応じて抑圧係数ｋ又はｍに対する抑圧ゲインＧの設定を行う。ここでの抑圧ゲインＧの設定は図２に示すように、減算器２４によりしきい値ＴＨから入力信号Ｆ(x)を引き、その差分データ（＝ＴＨ−Ｆ(x)）に乗算器（係数器）２６により０〜１．０倍までの傾きＫを掛け、求めた値に加算器２８により１．０を足す。これにより以下のように入力信号Ｆ(x)に応じた抑圧ゲインＧの制御信号が作られる。
Ｇ＝｛ＴＨ−Ｆ(x)｝×Ｋ＋１  …（１）
ＴＨ−Ｆ(x)が負の場合は、検波信号が０となり、よって出力スイッチ３０がＨ側からＬ側に切り替わり、出力スイッチ３０から１．０がゲインＧとして出力される。
【００１６】
最後に低輝度検出部１８で生成された検波信号を基に、しきい値ＴＨより小さい入力信号Ｆ(x)に関しては式（１）の抑圧ゲインＧを、大きい値の場合は１．０を抑圧係数ｋ又はｍに対する抑圧ゲインＧとしてノイズ抑圧回路１７に入力し、これにより低輝度部分のみフレキシブルなノイズ抑圧制御を行うことができる。この制御によれば、図３Ａに示すように、しきい値ＴＨを超える入力信号Ｆ(x)に対しては必ず１倍となる抑圧ゲインＧが設定され、またしきい値以下ではノイズ抑圧量が大きくなるように抑圧ゲインＧの制御が行えるため違和感のないノイズ抑圧制御が可能となる。
【００１７】
図３Ａに示したゲイン設定の例では、抑圧ゲインＧの値がしきい値以下で線形的（リニア）に変動しているが、抑圧ゲインＧの値は、必要とされるノイズ抑圧の具体的適用状態などに応じて様々に変更することができる。図３Ｂ〜図３Ｅは、図２の抑圧量設定部１９によるノイズ抑圧量のゲイン設定の他の４つの例をそれぞれ示す説明図である。すなわち、図３Ｂの場合は、数個の変曲点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３により折線を作ることで、精度の高い抑圧ゲインＧの設定が可能となる。さらに、図３Ｃの場合は、抑圧制御曲線を直線ではなく、曲線とすることでさらに滑らかな抑圧ゲインＧの設定によるノイズ制御が可能となる。かかる曲線は、例えば、あらかじめ計算して保存したＲＯＭデータなどを読み出して用いることにより実現できる。さらに、図３Ｄの場合は、しきい値（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２・・・）とゲイン（Ｋ０、Ｋ１、Ｋ２・・・）設定をマイコンにより与える構成としている。図３Ｅの構成は、図３Ｄに示すしきい値（Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２・・・）とゲイン（Ｋ０、Ｋ１、Ｋ２・・・）を、入力信号に応答する比較制御回路３１に与えて、しきい値に応じて段階的に変化するゲインを得る例を示している。
【００１８】
図４はノイズ抑圧回路１７の一例として、１Ｈラインメモリを用いたノイズ帰還型ＩＩＲ（無限長インパルス応答）フィルタを示している。図４の構成では、前述の図１２の従来の構成同様に、減算器３４の出力信号のゲインをゲイン制御器３６により1/2にした後（実際にはデジタル信号なのでビットシフトをするのみで実現）、小振幅のみを通過させるような比較処理部３８が入っている。比較処理部３８の比較動作の内容は図４中に示したとおり、ゲイン制御器３６の出力信号の大きさをNinとすると、所定値＋ＡよりNinが大きいときと、所定値＋ＡよりNinが小さいときは、比較処理部３８の出力信号Noutは、いずれも０であり、一方、Ninが所定値＋Ａ以下で、かつ所定値−Ａ以上であるときは、Nin がそのまま出力される。したがって、図４のノイズ抑圧回路１７では以下のように、｛Ｆ(y−1)−Ｆ(x)｝・1/2＝Ninが所定値−Ａ以上であり、かつ所定値＋Ａ以下のとき、入力Ｆ(x)に対して帰還量（抑圧係数）ｋと抑圧ゲインＧにより出力Ｆ(y)のノイズ成分が抑圧される。
Ｆ(y)＝｛Ｆ(y−1)−Ｆ(x)｝・1/2×ｋ×Ｇ＋Ｆ(x)
なお、図４中、符号４０、４２は乗算器を、符号４４は加算器を示している。
【００１９】
図５Ａはノイズ抑圧回路１７の他の例として、クロマ信号の低照度付近のレベルに対してクリップ又は非直線的な抑圧を行うことにより、低照度時のＳ／Ｎ比を改善するコアリング回路を示し、図５Ａでは比較処理部５０が次のように動作し、入力Ｆ(x)に対してコアリング量（抑圧係数）ｍと抑圧ゲインＧにより出力Ｆ(y)のノイズ成分が抑圧される。
Ｆ（x）＞  ｍ・Ｇ  のとき    Ｆ（y）＝Ｆ（x）− ｍ・Ｇ
− ｍ・Ｇ ≦ Ｆ（x）≦  ｍ・Ｇ  のとき    Ｆ（y）＝ ０
Ｆ（x）＜  − ｍ・Ｇ  のとき    Ｆ（y）＝Ｆ（x）＋ ｍ・Ｇ
なお、図５Ａ中、４６はコアリング量ｍとゲインＧを乗算する乗算器であり、４８は、乗算器４６の出力信号ｍ・Ｇを反転させて−ｍ・Ｇとする反転器である。
【００２０】
比較処理部５０は、入力Ｆ(x)を ｍ・Ｇ 並びに−ｍ・Ｇ と比較するが、反転器４８で−ｍ・Ｇを作成して比較回路に供給している。図５Ｂで、 ｍ・Ｇ の値の大小での特性の違いを示しているが、ｍ・Ｇ の値が大きくなるとコアリングで出力が「０」とされる範囲が広くなり、大きなノイズでも抑圧され（副作用として絵柄の細部も失われる量が大きくなる）、ｍ・Ｇ の値が小さいと、出力が「０」とされる範囲が小さいため、ノイズ抑圧量は小さくなるが、その代わり絵柄の細部が失われるという副作用は小さくなる。本発明では、この回路を点順次信号に適用している。
【００２１】
図５Ａの構成におけるノイズ抑圧量について検討すると、このような巡回型のノイズ抑圧回路では、Ｓ／Ｎ改善量は、
√｛（１−p）／（１＋p）｝
で与えられる。
ただし、pは、巡回部のゲインであり、
図１２（従来例）の場合、p = (1/2)・K0
図４（本発明の実施の形態）の場合、p = (1/2)・k・G
である（ただし、0<p<1で、pが１を超えると回路が発振してしまう）。
【００２２】
なお、上記Ｓ／Ｎ改善量の算出根拠は次のとおりである。
F(y)＝｛F(y−1)−F(x)｝・p＋F(x)
＝  p・F(y−1)＋(1−p)・F(x)
＝  p・{ p・F(y−2)＋(1−p)・F(x−1)}＋(1−p)・F(x)
＝  p2・F(y−2)＋(1−p)・F(x)＋p・(1−p)・F(x−1)
＝  p2・{ p・F(y−3)＋(1−p)・F(x−2)} ＋(1−p)・F(x)＋p・(1−p)・F(x−1)
＝  p3・F(y−4)＋｛(1−p)・F(x)＋p・(1−p)・F(x−1)＋p2・(1−p)・F(x−2)｝
・・・
＝  pn・F(p−n−1)＋(1−p)・(1・F(x)＋p・F(x−1)＋p2・F(x−2)＋p3・F(x−3) ＋・・・)
【００２３】
各ラインにおけるノイズのエネルギーFNは同一であるとする。一般的にノイズの和は自乗の和の平方根になるので、このノイズ抑圧回路の出力のノイズのエネルギーをNoutとすると、
＝  pn・F(p−n−1)＋(1−p)・√{(1＋p2＋(p2)2＋(p3)2・・・)・FN}
ｎが無限大とすると、第１項は0<p<1なので０となり、
Nout＝  (1−p)・√{(1/(1−p2))・FN}
＝  √{(1−p)2／((1＋p)・(1−p))}・FN
＝  √{(1−p)／(1＋p)}・FN
となる。したがって、Ｓ／Ｎが√{(1−p)／(1＋p)}  だけ改善される。
【００２４】
このpと、ノイズ抑圧回路入出力のノイズ比の関係（理論値）を表にすると、次のようになる。
【００２５】
【表１】
2005184786.tif 000003
【００２６】
このように、p の値が大きい（１に近い）ほどＳＮ改善効果は大きくなるが、次に述べるように多くのライン（ラスタを構成する水平ライン）の信号が混合されて縦方向がボケるという副作用も大きくなる。そこで、現実的に使用できるのは、p が0.6程度以下となる。
【００２７】
図６は、色々なpの値について、このノイズ抑圧回路のループにより、各ラインが加算される割合を示している。なお、以下の説明は、図４中の比較処理部３８を通過するような小振幅信号に関して述べている。図６では、左側に水平ラインを横線で表しており、ライン「ｘ」が現在入来するラインを表し、「ｘ−１」などは、それよりも前のラインを表す。そして、その右側にノイズ抑圧回路の出力におけるそのラインの情報の含有量の割合を示す。例えば、ｐ＝０．１のときには（図６中の（１））、ノイズ抑圧回路の出力は９割程度は現ラインからの情報で、１割程度その１つ前の情報が加えられている。ｐ＝０.３では（図６中の（２））、２つ前までの情報がある程度の量で加えられ、それ以上前のラインからの情報は非常に少量しか加えられないことがわかる。ｐ＝０．８になると（図６中の（４））、「ｘ」から「ｘ−1」「ｘ−2」・・・と、かなり大きい割合で以前のラインが加算されるので、これは絵柄上で言うと垂直方向の情報が混合されることになるため、絵が大きくボケることになる。
【００２８】
以上の説明より、図４、図１２のようなノイズ抑圧回路では、ループのゲインｐの値を１に近づける程ノイズ改善量は大きくなるが、画像が垂直方向にボケるという副作用も大きくなるので、ノイズ改善量は必要最小限のＳＮ改善効果が得られる程度にとどめるのがよいと言えることが分かる。本発明によると、この点について、本当に必要な所に必要なだけノイズ抑圧効果を持たせることができるので、余計な画質劣化を生じさせないという大きな効果が得られる。
【００２９】
次に、図５Ａの回路の動作を波形例により説明し、かつ、この構成が点順次信号に適用できることについても説明する。
図７Ａ〜図７Ｄを用いて、図５Ａのノイズ抑圧回路を点順次色信号に適用した場合の例を説明する。図７Ａ、７Ｂは、それぞれ色信号の成分Ｐｒ及びＰｂをサンプリングした値の例をアナログ的に表記したものである。このとき、これらの成分が点順次、すなわち画素ごとに順次に並べて伝送されるときの信号は、図７Ｃのようになる。ここにおいて、「○」はＰｒ、「△」はＰｂの信号の伝送サンプルを表し、これらが所定の周期Ｔで図７Ｃに番号で示したように順番に交互に送られる。このような点順次信号に図５Ａのノイズ抑圧回路を適用すると、信号の値が−ｍ・Ｇとｍ・Ｇの間の絶対値が小さな値であるときには、「０」とされ、ｍ・Ｇよりも大きい値のときには、出力はＦ(x)−ｍ・Ｇとなり、−ｍ・Ｇよりも小さい値のときには出力はＦ(x)＋ｍ・Ｇとなるので、ノイズ抑圧回路の出力は図７Ｄの実線のようになる。ここで、ゼロでない出力について、入力での信号値を点線で示している。
【００３０】
このように、図５Ａのノイズ抑圧回路は、色信号の各信号に独立に適用するのではなく、１系統の点順次信号に対しても適用することができる。図４のノイズ抑圧回路１７も、ラインメモリ入出力で点順次信号の画素の位置が各ラインで対応していれば、点順次信号に対して適用することができる。
このように、２つの色信号を点順次信号にしてノイズ抑圧回路に通す構成にすると、従来のように２つの色信号に対して個々にノイズ抑圧回路を設けるのに対して、ノイズ抑圧回路が１個で済むため、回路が簡単になりコストが安くなるという特徴がある。
【００３１】
次にＡＧＣゲインによってもノイズ抑圧量を制御することについて説明する。これまで説明したように、ノイズ抑圧回路はノイズ抑圧量を必要以上に大きくすると副作用があるが、特にＳＮ改善が必要なのは、被写体が暗くてＡＧＣのゲインが大きく、撮像素子で発生するノイズも増幅している場合である。さらに、絵柄の中の部分としては、輝度レベルが小さい部分の色信号のノイズが目立つ。そこで、例えば、図８のように、ＡＧＣゲインが小さいとき（図８中min寄り）には、例えばｋの値はｋ＝０．２といった小さな値とし、ＡＧＣゲインが大きい（すなわち光量が少ない：図８中max寄り）ときには、ｋ＝０．６といった大きな値とし、その間ではＡＧＣゲインに応じてｋの値が増加するようにすれば、被写体全体での暗さに応じてノイズ抑圧量を調整することができる。これは図１中のシステムコントローラ２１が露光状態検出部２０の出力を検知することにより、ＡＧＣゲインを調整するとともに、ｋの値を設定することにより行われる。
【００３２】
次にノイズ抑圧に関して、ＡＧＣゲインによる制御と輝度レベルによる制御を組み合わせる利点について説明する。例えば、図９Ａ、９Ｂのような、背景の中に楕円形の物体がある絵柄を撮像したとする。図９Ａは、ある程度の明るさのある条件で撮影したときであり、図９Ｂは、図９Ａに対して暗い条件で撮影したときを表す。図９Ａ、９Ｂのそれぞれ左側の図は、撮像画像を表し、図９Ｂの方が暗くなっている。ここで、暗いときにはＡＧＣがゲインがより大きくなるので、ＡＧＣ出力で見ると、たまたま図９Ａと図９Ｂの輝度は同じになったとする。
【００３３】
このとき、図９Ａよりも図９Ｂの方がノイズが目立つ。特に楕円形の物体の部分は元々非常に暗いので、特にカラーノイズが目立つ所である。このような場合において本発明を適用すると、図９Ａ、９Ｂのそれぞれ右側の図に示したように、ノイズ抑圧回路のｐの値をＡＧＣゲインが小さい図９Ａの場合は、あまり大きくせずにノイズ抑圧回路の効き量を最小限に押さえて副作用を少なくし、ＡＧＣゲインが大きい図９Ｂの場合には、ノイズ抑圧回路の効き量を大きくすることができる。図９Ｂの場合においては、同じフレームの中でも、特に暗い絵柄の部分に限って、さらにノイズ抑圧回路の効き量を大きくして、ノイズ抑圧の効果をきめ細かく設定することができる。
【００３４】
固体撮像素子は、出力値に応じてノイズ量が異なるという性質があり、一画面全体が十分明るい場合でも、暗い(輝度の低い)部分が発生する場合、その部分だけ色ノイズが悪く画質の品位を下げることとなる。また、読み出し方式において２ラインを混合せずに読み出すことが可能なＰＳ−ＣＣＤにおいてはプログレッシブ画像を得ることができ、今後ＨＤ化には欠かせない方式であり、高い垂直解像度を得ることができる方式である一方、ノイズ成分的には不利になる。今後さらに多画素化が進み、固体撮像素子の受光面積も比例して狭くなることでノイズは増える傾向にあり、低輝度部に発生する色ノイズ発生現象はさらに顕著となる。この色ノイズを取るために抑圧を強くかけるとノイズ抑圧が必要のない部分にまで影響を及ぼすことになり画質の品位を下げることになるが、本発明により必要のある部分のみノイズ抑圧を行うことが可能になり、またその抑圧係数ｋ、ｍを制御することで画質の品位を保ちながら特定の色ノイズ抑圧制御が可能となる。
【００３５】
ここで、低輝度を検出する場合、画素を混合していない信号ではなく、２画素混合、３画素混合、あるいは輝度信号として、ＬＰＦをかけることで、色帯域に合わせた信号で低輝度を検出することにより、違和感のない制御が可能となる。また、抑圧ゲインＧを生成する係数Ｋを簡単な２のべき乗（例えば８、４、２、１、１／２、１／４、１／８など）に置き換えることにより、回路構成を簡単にすることができる。また、色ノイズ抑圧だけではなく、輝度ノイズ抑圧にも適用することができる。
【００３６】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明のノイズ抑圧回路を輝度信号に適用した本発明の第２の実施の形態について説明する。図１０は、図１の第１の実施の形態の構成に加えて、輝度信号中のノイズをも抑圧する構成の本発明のノイズ抑圧回路の第２の実施の形態が適用された撮像装置を示すブロック図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付して、説明を省略する。図１０の構成において、輝度信号系統のγ処理部１４の出力信号は、輝度信号用のノイズ抑圧回路２２を介して輝度信号として出力される。抑圧量設定部１９Ａは、２つのゲイン信号Ｇｃ、Ｇｙを出力するよう構成されている。
【００３７】
すなわち色信号用のゲイン信号Ｇｃは、図２の構成により得られるゲイン信号Ｇと同一でよい（第１の実施の形態と同様）が、輝度信号用のゲイン信号Ｇｙは、色信号用ゲイン信号Ｇｃに、例えば比例する信号であって、色信号用ゲイン信号Ｇｃより少ない値の信号とすることができる。輝度信号用のゲイン信号Ｇｙは、ノイズ抑圧回路２２に印加される。また、システムコントローラ２１Ａは、色信号用のｋと輝度信号用のｋの値をそれぞれ有する信号ｋｃ、ｋｙを生成して、それぞれノイズ抑圧回路１７、２２に印加している。輝度信号用のｋの値も、輝度信号のノイズ抑圧量が色信号より少なくなるような値に設定するなど、色信号に対するものとは適宜異ならせるようにすることができる。
【００３８】
第２の実施の形態における抑圧量設定部１９Ａにより生成される２種類のゲイン信号Ｇｃ、Ｇｙは、第１の実施の形態で図３Ａ〜図３Ｅにより説明した、種々の変化態様を示すゲインの提供の手法と同様に、必要に応じて種々の変化態様とすることができる。
上記第２の実施の形態では、色信号と輝度信号の双方に対してノイズ抑圧を行っているが、本発明は上記第１の実施の形態や第２の実施の形態に限定されるものではなく、輝度信号にのみノイズ抑圧を行う場合にも適用可能である。すなわち、図１０の第２の実施の形態の構成から、ノイズ抑圧回路１７を削除して、γ処理部１６の出力信号をそのまま色信号の出力とする構成とすることにより、輝度信号のノイズ抑圧のみを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るノイズ抑圧回路の第１の実施の形態が適用された撮像装置を示すブロック図である。
【図２】図１の抑圧量設定部の処理を説明するためのブロック図である。
【図３Ａ】図２の抑圧量設定部によるノイズ抑圧量のゲイン設定の一例を示す説明図である。
【図３Ｂ】図２の抑圧量設定部によるノイズ抑圧量のゲイン設定の他の例を示す説明図である。
【図３Ｃ】図２の抑圧量設定部によるノイズ抑圧量のゲイン設定の更に他の例を示す説明図である。
【図３Ｄ】図２の抑圧量設定部によるノイズ抑圧量のゲイン設定の更に他の例を示す説明図である。
【図３Ｅ】図２の抑圧量設定部によるノイズ抑圧量のゲイン設定の更に他の例を示す説明図である。
【図４】図１のノイズ抑圧回路の一例を示すブロック図である。
【図５Ａ】図１のノイズ抑圧回路の他の例を示すブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ａのノイズ抑圧回路の動作を説明する説明図である。
【図６】本発明のノイズ抑圧回路の動作を説明する説明図である。
【図７Ａ】本発明のノイズ抑圧回路の点順次信号への適用を説明する説明図である。
【図７Ｂ】本発明のノイズ抑圧回路の点順次信号への適用を説明する説明図である。
【図７Ｃ】本発明のノイズ抑圧回路の点順次信号への適用を説明する説明図である。
【図７Ｄ】本発明のノイズ抑圧回路の点順次信号への適用を説明する説明図である。
【図８】本発明のノイズ抑圧回路の動作をＡＧＣゲインとの関係で説明する説明図である。
【図９Ａ】本発明のノイズ抑圧回路の動作を説明する説明図である。
【図９Ｂ】本発明のノイズ抑圧回路の動作を説明する説明図である。
【図１０】本発明に係るノイズ抑圧回路の第２の実施の形態が適用された撮像装置を示すブロック図である。
【図１１】従来のノイズ抑圧回路が適用された撮像装置を示すブロック図である。
【図１２】図１１のノイズ抑圧回路の一例を示すブロック図である。
【図１３Ａ】図１１のノイズ抑圧回路の他の例を示すブロック図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａのノイズ抑圧回路の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  全画素読み出し撮像素子（ＰＳ−ＣＣＤ）
１２  ＣＤＳ／ＡＧＣ・Ａ／Ｄブロック
１３  輝度生成ＬＰＦ
１４、１６  γ処理部
１５  色生成ＬＰＦ・マトリクス
１７、２２  ノイズ抑圧回路
１８  低輝度検出部
１９、１９Ａ  抑圧量設定部
２０  露光状態検出部
２１、２１Ａ  システムコントローラ
２４、３４  減算器
２６、４０、４２、４６  乗算器（係数器）
２８、４４  加算器
３０  出力スイッチ
３１  比較制御回路
３２  ラインメモリ
３６  ゲイン制御器
３８、５０  比較処理部
４８  反転器
【図１】
2005184786.tif 000004
【図２】
2005184786.tif 000005
【図３Ａ】
2005184786.tif 000006
【図３Ｂ】
2005184786.tif 000007
【図３Ｃ】
2005184786.tif 000008
【図３Ｄ】
2005184786.tif 000009
【図３Ｅ】
2005184786.tif 000010
【図４】
2005184786.tif 000011
【図５Ａ】
2005184786.tif 000012
【図５Ｂ】
2005184786.tif 000013
【図６】
2005184786.tif 000014
【図７Ａ】
2005184786.tif 000015
【図７Ｂ】
2005184786.tif 000016
【図７Ｃ】
2005184786.tif 000017
【図７Ｄ】
2005184786.tif 000018
【図８】
2005184786.tif 000019
【図９Ａ】
2005184786.tif 000020
【図９Ｂ】
2005184786.tif 000021
【図１０】
2005184786.tif 000022
【図１１】
2005184786.tif 000023
【図１２】
2005184786.tif 000024
【図１３Ａ】
2005184786.tif 000025
【図１３Ｂ】
2005184786.tif 000026