(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段より入力した画像データからクロマ信号を生成する撮像装置において、
前記撮像手段より入力した画像データから画像の相関性を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号に基づいて、クロマ信号のゲインをコントロールする演算手段と、
前記撮像手段からの画像データを間引いて読み出し、１画面分のデータを出力する出力機能部とを有し、
前記演算手段は、前記出力機能部の動作時において画像のエッジが急峻な部分ではクロマ信号のレベルを抑圧し、前記出力機能部の動作時以外にはクロマ信号のコントロールを行わないことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記クロマ信号は、画像データの各ラインデータの垂直走査方向の信号差に基づいて生成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記撮像手段から遅延回路を介して得られる複数のラインデータを２つのバンドパスフィルタを介すことによって得られるデータを互いにミキシングして各ライン間の相関値を検出する相関検出手段と、前記相関検出手段の検出信号に基づいて前記クロマ信号をコントロールするレベル信号を生成するレベル検出手段とを有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記演算手段は、クロマ信号処理回路より出力されるクロマ信号と前記レベル検出手段から出力されるレベル信号とを掛け算する手段であ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ等を用いた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高解像度ＣＣＤを使用したカメラシステムにおいて、効率的に１画面を読み出すモニタリング機能付き撮像装置が提案されている。
この撮像装置では、垂直ライン数の多いＣＣＤでも、ＮＴＳＣ信号に準拠したＶｉｄｅｏ信号を生成することができる。しかし、ＣＣＤのモニタリング出力信号は、光学的なローパスフィルタを通していないので、激しい折り返し成分を含んでおり、特に上下（垂直走査方向）の各ライン間の信号差を利用してクロマ信号を生成するとき、極端に大きな色偽の成分が発生する。以下、その原理について順次説明する。
【０００３】
図５は、従来の一般的な単板式（ＣＣＤ）イメージャを利用した撮像装置の構成例を示すブロック図である。
まず、被写体からの光は、レンズ４１及びシャッタ４２を通ってＣＣＤ４３上に結像する。ＣＣＤ４３では、光電変換された電気信号４４が出力され、Ｓ／Ｈ回路４５によってサンプリングされ、ホールドされる。その出力信号４６は、Ａ／Ｄ回路４７によってアナログ信号からデジタル信号に変換される。そのデジタル信号４８は、次のＤＳＰ回路４９によって信号処理され、映像信号であるＹ信号及びＣ信号として生成される。
【０００４】
また、ＴＧ回路５３は、ＣＣＤ４３を動作させるための駆動信号５０と、Ｓ／Ｈ回路４５に必要なパルス５１を生成し出力するものである。また、マイコン５４は、システムに必要な制御を行っている。このマイコン５４からのデータはシリアルデータ線５２を使って送られ、ＤＳＰ回路４９の制御、あるいはＴＧ回路５３の制御を行っている。また、マイコン５４は、信号線５６によって、ＩＲＩＳ５５などの制御も同時に行っている。
【０００５】
以上のような高解像度ＣＣＤを使用したカメラシステムでは、有効画素数が多いので、１画面分のＣＣＤデータを全て読み出すのに時間がかかってしまう。このようなＣＣＤ信号では、時間軸方向のサンプリング周波数が低いので露光制御やＡＦ（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ）などの制御には利用しにくい。
また、ＬＣＤパネルやテレビモニタといった既存の画像再生装置が利用できないので、リアルタイムに画像を確認することができない。
【０００６】
そこで、ＣＣＤ画面上のデータを全て読み出すのではなく、垂直走査方向に間引いて何ラインに１本の割で読み出していき、高速に１画面分のデータを出力するモニタリング機能付きのＣＣＤが提案されている。
これによれば、例えば８０万画素を超えるＣＣＤでも、ＮＴＳＣのように１画面を１／６０ｓｅｃのレートで連続的に読み出すことができる。そうすれば、露光制御やＡＦも従来のカメラ一体型ＶＴＲと同じようにかけることができる。また、リアルタイムでＮＴＳＣやＰＡＬ信号が生成できるので、小型ＬＣＤパネルのようなモニタ装置で簡単に撮像画面を確認することもできる。
【０００７】
しかしながら、モニタリング画像は多くの折り返し成分が残っており、色偽も顕著に現れる。図４は、モニタリング画像に生じる色偽の様子を示す説明図である。
まず、図４（Ｃ）に示すような補色ＣＣＤ面に、図４（Ａ）に示すような白黒パターンが結像しているとする。図４（Ｂ）は、ＣＣＤ面上に結像する白黒チャートの光量分布を示している。レンズ内にある光学ローパスフィルタによって白黒のチャートはわずかにぼけて結像し、光量変化が穏やかになっている。
【０００８】
例えば出力ラインＬ１を生成するためには、ＣＣＤのｎ＋２とｎ＋３が読み出される。そのうちＬ１の色信号の元になるＲ信号やＢ信号は、ｎ＋２とｎ＋３の差をとって生成する。例えば、Ｒ信号を作るときは、ｎ＋３のＹｅからｎ＋２のＧを引き、Ｂ信号を作るときは、ｎ＋３のＣｙからｎ＋２のＧを引き算する。
このことから、本来ｎ＋２、ｎ＋３のＭｇ、Ｇ、Ｃｙ、Ｙｅの４画素には同じ光量の光が分布していなければならないが、白黒パターンのような急峻な光が入射すると、このバランスを崩してしまう。
【０００９】
光学ローパスフィルタは、このような時に、信号処理で問題なくなる程度に画像をぼかしている。図４（Ｂ）に示すように、ｎ＋２のＧとｎ＋３のＹｅに入射する光量がわずかに違っているが、その差はわずかである。
また、電気的にｎからｎ＋５の信号を利用して、さらにローパスフィルタをかけることで、事実上ｎ＋２とｎ＋３の差は無視できる程度にまで縮めることができる。
【００１０】
一方、モニタリング動作時には、例えばｎラインを読み出した後、その次にｎ＋５ラインを読み出す。そして、ｎとｎ＋５でＬ１を生成することになる。
この場合は、光学ローパスフィルタが入っていても両ライン間の光量差が大きく、Ｙｅ−Ｇを演算すると、大きなエラー信号がＲ信号となって出力されてしまう。
Ｂ信号についても同様であり、ＣｙとＧの光量差が大きく、本来とは違ったレベルの信号が出力されてしまう。これが色偽といっている現象で、本来あるはずのない色信号が画像エッジ部分についてしまう。
【００１１】
なお、電気的に仕組んだＬＰＦ回路でも、ｎよりさらに前の信号とｎ＋５よりさらに後の信号でＬＰＦをかけることは、サンプリング位置があまりにも離れているので実用的でない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようにＣＣＤのモニタリング動作を利用してフィールド画像を得る場合には、光学的なフィルタを通さずして画像を間引きサンプリングするため、出力信号には折り返し成分が激しく発生する。特に垂直走査方向の信号差を利用して生成するクロマ信号においては影響が大きい。
【００１３】
そこで本発明の目的は、ＣＣＤのモニタリング動作においても色偽の少ないきれいな画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、撮像手段より入力した画像データからクロマ信号を生成する撮像装置において、前記撮像手段より入力した画像データから画像の相関性を検出する検出手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて、クロマ信号のゲインをコントロールする演算手段と、前記撮像手段からの画像データを間引いて読み出し、１画面分のデータを出力する出力機能部とを有し、前記演算手段は、前記出力機能部の動作時において画像のエッジが急峻な部分ではクロマ信号のレベルを抑圧し、前記出力機能部の動作時以外にはクロマ信号のコントロールを行わないようにしたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の撮像装置において、検出手段では、撮像手段より入力した画像データから画像の相関性を検出する。
また、演算手段では、前記検出手段の検出信号に基づいて、クロマ信号のゲインをコントロールする。この演算手段により、画像のエッジが急峻な部分では、その程度に応じてクロマ信号のレベルが抑圧され、この部分における色偽が抑制される。また、画像のエッジ以外の部分では、クロマ信号のレベルが抑圧されることなく出力される。
したがって、撮像手段の画像データを間引いて出力するモニタリング動作においても、色偽の少ないきれいな画像を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による撮像装置の実施の形態について説明する。
本発明の撮像装置は、撮像した画像データにおける画像の相関性、つまりエッジ情報を基に、クロマ信号のゲインをコントロールする回路を信号処理回路（ＤＳＰ回路）に追加し、エッジの立っている画像部分では、クロマ信号のレベルを抑圧するようにして、撮像手段（ＣＣＤ）の間引き動作で発生する見苦しい色偽を低減するものである。
【００１７】
図１は、本発明による撮像装置におけるＣＣＤの信号処理回路の構成例を示すブロック図である。
本図に示す構成は、図５におけるＤＳＰ回路４９に相当するものである。信号処理回路（Ｐｒｉ）１は、入力されたＣＣＤ信号についてノイズ除去やクランプといったＹ信号、Ｃ信号、それぞれの処理前に行うべき信号処理を行う回路である。
【００１８】
また、遅延回路（ＤＬ）２は、内部にディレーラインまたは同等の機能を有するＳＲＡＭあるいはＤＲＡＭを具備し、入力信号を順にディレーさせ、複数の信号ライン（ｎ〜ｎ＋５）を出力する回路である。
出力した複数の信号は、それぞれ垂直走査方向に位相があっていて、任意の信号を所定比率で加算することにより、垂直同期（Ｖ）方向にＢＰＦあるいはＬＰＦを構成できる。このＤＬ回路２の出力信号によって輝度信号であるＹ信号あるいは色信号であるＣ信号を生成している。なお、図１の例では、６ライン（ｎ〜ｎ＋５）出力の例を示したが、ＤＬ回路２の構成により、４ラインあるいは３ライン出力もあり得る。
【００１９】
また、第１のフィルタ回路（ＢＰＦ１）３は、Ｙ信号を生成するために必要なローパスフィルタ（ＬＰＦ）を構成している。このフィルタ回路３の出力は、Ｙ処理回路４において、所定の信号処理（例えばガンマ処理やレベル調整など）を経て出力Ｙとなる。
また、第２のフィルタ回路（ＢＰＦ２）５では、画像信号の輪郭情報つまりエッジ信号を取り出すためのバンドパスフィルタである。水平同期（Ｈ）方向、垂直同期（Ｖ）方向と、それぞれ取り出したエッジ信号は、ＡＰ処理回路６で適当なレベルに調整されて信号１３として出力され、Ｙ処理回路４に送られてＹ信号に加えられる。ＡＰ処理回路６には、もう１つ出力を有し、この出力信号１４は、レベル検出回路９に送られる。ＡＰ処理回路６から出力される信号１３と信号１４は、いずれも画像エッジ信号であり、全く同じ信号である場合もあるが、違う場合もある。
【００２０】
また、図１において、第３のフィルタ回路７、相関検出回路８、レベル検出回路９及び演算回路（×）１２は、本発明の機能を実現するために新たに追加された回路である。
第３のフィルタ回路（ＢＰＦ３）７は、信号１４を補う形で構成されるバンドパスフィルタであり、信号１４だけだけでは消しきれないエラー信号の検出のために、第２のフィルタ回路５とは別に設けられたものである。
【００２１】
そして、信号１４と信号１５は、相関検出回路８内でミキシングされ、絶対値に変換される。そして、この相関検出回路８から出力される相関エラー検出信号１６は、画像の相関性を示す信号であり、一面が白や赤といった単調な画面であれば０となり、上述した図４に示すように、ステップ信号を含む場合や、高周波成分があるような画面では、その振幅によってレベルが上がるものである。
この相関エラー検出信号１６を受けて、レベル検出回路９では、図２に示すような特性で、相関エラー検出信号１６の大きさ、つまり画像の相関性の強弱で、Ｃレベルをコントロールする制御信号１７を発生させる。
【００２２】
第４のフィルタ回路（ＢＰＦ４）１０は、クロマ信号用のローパスフィルタ（ＬＰＦ）であり、信号ｎからｎ＋５までのうち、同一色を選択して加算するような回路である。このフィルタ回路１０の出力は、Ｃ処理回路１１によってクロマ信号となる。
演算回路（×）１２は、制御信号１７によってクロマ信号のレベルをコントロールする掛け算回路である。これによって単一色の平面的な画像はそのままクロマ出力するが、高周波成分を含む画像の場合、エッジ部分の色を抑圧し、見苦しい色偽を低減している。
【００２３】
図３は、図１に示す構成の信号処理回路において、入力画像が変化したときの、それぞれの信号波形を示したものである。
図３（Ａ）では、画面上下でわずかに段差のある階段波形の場合であり、図１に示す信号１５（もしくは信号１４）に白黒変化点で小さい出力信号が現れる。信号１６では、この信号１５の変化に応じて相関検出パルスが出るので、これを基にレベル検出回路９では、クロマレベル変調用の制御信号１７を生成する。
【００２４】
図３（Ｂ）では、上下に大きな段差を有している場合であり、先程の（Ａ）に比較し、信号１５のレベルが大きくなっている。すると同時に、信号１６の相関エラー検出信号が大きくなり、これによって制御信号１７では、相関のない部分でレベルを０倍にしてしまう、いわゆる色消しパルスを出力することになる。先に説明したとおり、このような条件下では、最も大きな色偽信号を発生する。
【００２５】
一方、図３（Ｃ）は、画面上部からゆっくり変化する場合であり、また図３（Ｄ）は、全く輝度変化のない場合である。いずれも信号１５に出力が現れないので、信号１７の色消し信号の出力もない。
以上のような構成により、モニタリング動作のＣＣＤ信号であっても色偽の少ないきれいな画像を得ることができる。また、色が抑圧されるのは画像のエッジ部分だけなので、平坦部分の色については影響ない。また、モニタリング画像ではない通常のイメージャ読み出し信号の場合は、制御信号１７を強制的に１にすれば、本例の回路７、８、９、１２を追加した副作用は全くない。
【００２６】
なお、以上の例において、次のように変形も可能である。
まず、信号１４だけでその色偽抑圧の効果が充分である場合には、第３のフィルタ回路７による補正信号は不要である。また、演算回路１２の掛け算処理は、Ｃ処理回路１１内にある同様なゲイン調整用の掛け算回路によって構成することもできる。
また、制御信号１７を１ビットのデータ線にすれば、レベル検出回路９は単純なコンパレータになり、演算回路１２は掛け算回路ではなく、簡単なミュート回路として構成することもできる。
【００２７】
また、上記の例では、補色信号ＣＣＤについて説明したが、原色ＣＣＤについても、上述した回路７、８、９、１２により同様の処理が可能である。
また、撮像素子としては、ＣＣＤに限らす、他の素子を用いてものであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の撮像装置では、撮像手段より入力した画像データから画像の相関性を検出し、この検出信号に基づいて、クロマ信号のゲインをコントロールして、画像のエッジが急峻な部分ではクロマ信号のレベルを抑圧するようにした。
このため、画像のエッジが急峻な部分では、その程度に応じてクロマ信号のレベルが抑圧され、この部分における色偽が抑制されることから、例えば撮像手段の画像データを間引いて出力するモニタリング動作等において、色偽の少ないきれいな画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮像装置におけるＣＣＤの信号処理回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す信号処理回路における画像の相関性の強弱とクロマ信号の制御信号の関係を示す説明図である。
【図３】図１に示す信号処理回路において入力画像が変化したときの信号波形を示す説明図である。
【図４】モニタリング画像に生じる色偽の様子を示す説明図である。
【図５】従来の一般的な撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１……信号処理回路、２……遅延回路、３……第１のフィルタ回路、４……Ｙ処理回路、５……第２のフィルタ回路、６……ＡＰ処理回路、７……第３のフィルタ回路、８……相関検出回路、９……レベル検出回路、１０……第４のフィルタ回路、１１……Ｃ処理回路、１２……演算回路。
【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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