JPH0191591A - 固体撮像装置のガンマ補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、絞りとシャッタースピードを制御しつつ固体
撮像素子への露光量を一定に制御して撮影を行う電子式
カメラ及びビデオカメラ等の固体搬像装置において、該
露光量を一定に保ってもシャッタースピードが高速にな
るに従って固体撮像素子の感度が低下するのを補償する
固体ａｍ装買のガンマ補正方法に関する。

（従来技術） 従来の固体撮像装置を第６図に示す電子スチルカメラに
ついて説明する。同図において、１は光学系に設けられ
た撮影レンズ、２は絞り、３はシャッター、４はＣＯＤ
やＭＯＳ型の固体撮像素子であり、撮影レンズ１、絞り
２、シャッター３を介して入射される被写体よりの光学
象を固体銀像素子４で光電変換して色相毎の映像信号を
発生する。

５は電子スチルカメラ全体の動作を所定のタイミングで
制御する為の各種制御信号を発生ずる同期信号発生回路
、６は固体撮像素子４の各画素に発生する信号を所定走
査タイミングに従って出力させる為の駆動信号を発生す
る駆動回路である。

７は信号処理回路であり、固体ｆ１像素子４より出力さ
れる種々の色相の信号、すなわちＲ（青）。

Ｇ（緑）、Ｂ（赤）の原色色信号あるいはその補色の色
信号をｒＴｉ処理し、内部に設けられたマトリックス回
路により輝度信号と色差信号を形成するようになってい
る。

８は記録部であり、これらの輝度信号および色差信号な
どを所謂ＦＭ変調して、磁気テープ及び磁気ディスク等
の磁気記録媒体に記録する。

９は測光回路であり、踊影前の露光間を検出して該検出
データを露光量制御回路１０へ伝送する。

１１は絞り２とシャッター３を駆動するシャッター／絞
り駆動回路であり、露光量制御回路１０が上記検出デー
タに基づいて露光Ｍを一定とするように指示すると、そ
の指示に従って、絞り２の絞り聞とシャッタ−３のシャ
ッタースピードを調節する。

１２は半導体メモリ等で構成された記憶回路であり、上
記露光台を常に一定として最適な撮影を行うことができ
るようにするためのデータ即ち、測光回路９よりの検出
データ値に対応して最適の絞り及び又はシャッタースピ
ードを指定づる調整用データが記憶されている。

即ち、ｆ１影用レリーズ等により撮影を指示づ−ると、
まず、露光量制御回路１０が測光回路９よりの検出デー
タに基づき被写体よりの露光量を感知し、この露光量に
対応する絞りは及び又はシャッタースピードに関する調
整用データを記憶回路１２から読出してシャッター／絞
り駆動回路１１へ供給し、最適露光にて撮影をおこなう
ことが出来るように設定する。

この様な電子スチルカメラの構成は、絞り優先あるいは
シャッター優先等の礪能を右するものにおいて一般的と
なっており、特にラチチュードの狭い固体撮像素子を使
用する固体撮像装置にあってはかかる露光量の制御が極
めて重要となっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このように絞り間とシャッタースピード
とを制御して一定露光を得ても、固体撮像素子の特性上
最適な撮影条件を得ることができない場合があることを
本願発明者は研究し、この研究の結果、従来にない極め
て優れた映像を得ることができる新規な方法を開発した
。

較り敏とシャッタースピードとを制御して一定露光を得
ても、固体撮像素子の特性上最適なｉ影条件を得ること
ができない場合とは、従来技術によれば所定のラチチュ
ードに応じた一定露光聞に設定すれば最適な撮影が出来
るとするものであったが、実際には該露光量が一定であ
ってもシャッタースピードが高速になるにしたがって再
生映像の劣化が顕著になるという現象が発生する。

この現象をある１つの色相における固体撮像素子の特性
を示す第７図に基づいて詳述すると、露光量が一定であ
ればシャッタースピードの速い遅いにかかわらず固体撮
像素子の各画素毎に出力される信号レベルは一定となる
べきであるが、同図に示すように一例としてシャッター
スピードを１７６０秒としたときの入射光量対出力信号
レベルの比を１００％とした場合、シャッタースピード
が速くなるほどこの出力レベルは低下する。その結果Ｖ
Ｉられた映像信号による再生映像は、輝度の階調が低下
することとなるのでコントラストが劣化し、いわゆる「
眠い」映像となってしまう。

又、第７図の様なシャッタースピードに依存する信号レ
ベルの低下特性は色相毎に相互に異なった変化となるの
で、再生映像の色バランスが崩れる問題を生ずる。　特
に、本願発明者の一実験結果によれば、同図に示すよう
に、シャッタースピードが１／１０００秒以下になると
固体＊ａ素子よりの出力信号レベルの低下が顕著になり
、ラチチュードの狭い固体撮像素子にあっては、露光量
の制御のみによる従来技術では映像の高画質化を達成す
ることができない。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこの様な問題点に鑑みて成されたものであり、
露光量が一定でもシャッタースピードが速くなるに従っ
て生ずる画質の劣化を防止する補償方法を提供すること
を目的とする。

この目的を達成するため本発明は、絞り及びシャッター
スピードを制御する光学系と、該光学系を介して入射す
る被写体よりの光学像を色相毎に光電変換する固体撮像
素子とを備え、露光昂一定の条件において該シャッター
スピードが変化するのに応じて該固体撮像素子のガンマ
の変化分を色相毎に調整することで、各々の色相毎にレ
ベル変化の補償をおこなって、映像の高画質化を達成す
ることができるようにしたことを技術的要点とする。

尚、上記固体撮像素子より色相毎に出力される信号は赤
、青、緑の原色色信号またはその補色の色信号であり、
各々の信号毎に前記シャッタースピードに応じてガンマ
補償をするガンマ補償回路を備えることがこの方法達成
にＪ３いて好適である。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は構成を示すブロック図であり、第６図と同一また
は相当する部分には同一符号を附している。

まず構成を説明すると、同図にＪ３いて、１は踊影レン
ズ、２は絞り、３はシャッター、４は固体撮像素子、５
は当該カメラシステムの動作を制ｆａ１１する同期信号
や映像信号を形成する上で必要な信号を発生する同期信
号発生回路、６は固体撮像素子４の信号読出しの制御を
行う駆動回路である。

２１は信号分離・サンプルホールド回路であり、固体撮
像素子４より出力される信号を各画素に対応する信号に
分離してサンプル・ボールドする。

２２は自動利得制御回路、２３は色分離回路であり、信
号分離・サンプルホールド回路２１で標本化した信号を
自動利得制御回路２２で所定の振幅まで増幅し、色分離
回路２３により、Ｒ（赤〉。

Ｂ（青）の色信号に分けられる。尚、この実施例では、
Ｒ，Ｇ、［３の原色色信号を処理する場合について説明
し、その補色色信号を処理する場合はこの発明の手法を
同様に適用することができるので、説明を省略する。

２４．２５はホワイ１へ・バランス調整回路、２６．２
７．２８はクランプ回路、２９，３０゜３１はブランキ
ング・パルスを帰線期間において１１１える為のブラン
キング混合回路、３２．３３゜３４はガンマ補正回路で
ある。

３５はマトリックス回路であり、各ガンマ補正回路３２
，３３．３４で補正されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号に基づい
て輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ。

Ｂ−Ｙを形成する。

３６は輝度信号補償回路であり、後述するシャッタース
ピードに応じて輝度信号Ｙの増幅率を自動的に変化させ
るようになっている。

３７はエンコーダ回路であり、ｒ４痘信号補償回路３６
よりの輝度信＠Ｙとマトリックス回路３５よりの色差信
号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに基づいて例えばＮＴＳＣ方式等の規
格化映像信号を発生する。

３８は記録部であり、エンコーダ回路３８よりの映像信
号をＦＭ変調等した後、磁気記録媒体へ記録する。

同図中の符号３９にて示す点線内の回路は露光量制御部
であり、マイクロコンピュータ等を用いた中央処理回路
４０、入出力インタフェース回路４１．４２、Ａ／Ｄ変
換器４３及び記憶回路４４を備えている。

Ａ／Ｄ変換器４３は、信号分離・サンプルホールド回路
２１よりのＧ（緑）の色信号をディジタル信号化して中
央処理回路４０へ転送づる。

中央処理回路４０は、Ａ／Ｄ変換器４３よりの信号に基
づいて固体撮像素子４に入射した光はを測定（測光）す
る。即ち、このカメラシステムは、内部測光系を構成し
ており、この測光は実際の搬影前に行われる。

記憶回路４４には、測光により得られた検出結果に基づ
いて絞り２とシャッター３を調整するための調整用デー
タが記憶されており、中火処理回路４０はＡ／Ｄ変換２
Ｓ４３よりの信号に対応した調整用データを読出して、
これを入出力インタフエース回路４１を介して絞り２及
びシャッター３を駆動する駆動回路〈図示セず）へ供給
し、予め設定された最適の露光条件で撮影を行うように
設定する。

又、記憶回路４４には、上記説明した絞り聞とシャッタ
ースピードを制御するための調整用データの他に、ガン
マ補正回路３２．３３．３４の補正値をシャッタースピ
ードに応じて制御するガンマ補正用データ、輝度信号補
償回路３６の補償値を同様にシャッタースピードに応じ
て制御する輝度補償用データが記憶されている。

即ち、その構成は第２図に示すように、測光にて検出し
た上記の測光値に対応するアドレス領域に絞り調整用デ
ータを記憶する調整用データ記憶領域４４ａと、上記の
測光値に対応するアドレス領域にシャッタースピード調
整用データを記憶する調整用データ記憶領域４４ｂと、
更に、この調整用データ記憶領域４４ｂより読出された
シャッタースピードに対応したアドレス領域に輝度補償
用データを記憶している記憶領域４４ｃと、該シャッタ
ースピードに対応したアドレス領域にガンマ補正用デー
タを記憶している記憶領１！４４ｄとを具備している。

中央処理回路４４より測光量に対応したアドレス信号Ａ
Ｄ１１ＢＤｉが各々の記憶領域４４ａ。

４４ｂに供給されると、調整用データΔｃｉ。

ＢＣｉが読出され、これらのデータは入出力インタフェ
ース回路４１を介して絞り２及びシャッター３へ転送さ
れる。更に、シャッタースピードを設定するためのデー
タＡＣｉはアドレス信号として記憶領域４４ｃ、４４ｒ
ｊに供給されるので、該シャッタースピードに対応した
輝度補償用データＹＣｉとガンマ補正用データγＣ１（
Ｒ）、γＣ１（Ｇ）、γＣ１（Ｂ）が出力される。尚、
ガンマ補正用データの添字Ｒ，Ｇ、Ｂは色相毎に所定の
ガンマ補正回路３２．３３．３４へ供給されることを示
すものとする。従って、色相毎に独立にガンマ補正が行
われる。

ガンマ補正回路３２．３３．３４は折り線近似による利
得変化をするように構成されており、例えば第３図に示
すように電流源回路よりの電流をガンマ補正用データに
従ってオン・オフする半導体スイッチｒ１．ｒ２．・・
・、ｒｎにて制御することによりガンマ補正回路の利得
調整用電流を変化させて該折り線近似による利得変化を
得るようになっている。

そして、この近似にもとづく利得の変化は、第６図に示
した色相毎のレベル低下を補正すべくシャッタースピー
ドの上昇に対して上昇する特性となっている。

第４図は輝度信号補償回路３６の具体例を示す。

即ち、マトリックス回路３５とエンコーダ回路３７の間
を接続する輝度信号転送用の信号線に増幅器ＡＭＰを接
続し、抵抗値の相互に異なる複数の帰還抵抗素子Ｒ１，
Ｒ２，・・・、Ｒｎが並列に設けられ、中央処理装置４
０よりの輝度補償用データＹＣｉに基づいてこれらの帰
還抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、・・・、Ｒｎを選択的に増幅器
ＡＭＰに接続することにより増幅率が変えられるように
半導体スイッチＳＷ１．ＳＷ２．・・・、ＳＷｎが設け
られている。即ち、第５図に示すように、シャッタース
ピードが上昇すると増幅率が上昇して輝度信号における
レベル低下を補償するようになっている。

以上説明したように、この実施例によれば、露光量が一
定であってもシャッタースピードの上昇にともない固体
撮像素子より出力される信号レベルが低下するのをガン
マ補正回路により補正しているので、再生映像の階調の
劣化を防止することができ、又、輝度信号補償回路にお
いても同様の補償を行っているので精度のよい補正を行
うことができる。尚、実用的にはこの輝度信号補償回路
による補償を省略することもできる。

尚、この実施例では、内部測光について説明したが、こ
の発明は外部測光に関しても適用することができる。

更に、測光量とシャッターラスピードを制御する所ｆｆ
ＪＥ　Ｅｌ構のカメラであってもよいし、絞り優先やシ
ャッタースピード優先のカメラにも適用できる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、シャッタース
ピードが高速になるに従って固体撮像素子の出力信号レ
ベルが低下するのを少なくとも色相毎にガンマ補正を行
うことで補正するので、極めて優れた階調の再生映像を
提供でることができる。又、この様にして補正した色信
号より合成された輝度信号についてシャッタースピード
に応じた補償を行うことでより精度の良い補償を行うこ
とができる。

よって、シャッタースピードに影響されない優れた映像
を得ることができる固体搬像装置を提供づることかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固体撮像Ｑ置のガンマ補正方法に
基づいて構成された電子スチルカメラの一実施例を示す
ブロック図、第２図は第１図に示す記憶回路の構成を示
すブロック図、第３図は第１図に示す個々のガンマ補正
回路の構成を示す回路図、第４図は第１図に示す輝度信
号補償回路の具体例を示す回路図、第５図は輝度信号補
償回路の利得特性を示す特性曲線図、第６図は従来の電
子スチルカメラの構成を示すブロック図、第７図はシャ
ッタースピードの変化に対する各色相毎の変化をその色
相のうちの一つについて概略的に示した特性曲線図であ
る。 ２：絞り ３：シャッター ４：固体撮像素子 ３２．３３．３４　：ガンマ補正回路 ３６：！Ｅｉ度信号補償回路 ４０：中央処理回路 ４１．４２：入出力インターフェース回路４３：Ａ／Ｄ
変換器 ４４：記憶回路 ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ　：記憶領域第　　２
　　図 第　　３　図 第　４　　口 第　５　図 シズンタースヒ”−）”　　ＣＩＦｆ）第　　６　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絞り及びシャッタースピードを制御する光学系と
   、該光学系を介して入射する被写体よりの光学像を色相
   毎に光電変換する固体撮像素子とを備え、露光量一定の
   条件において該シャッタースピードが変化するのに応じ
   て該固体撮像素子のガンマの変化分を色相毎に調整する
   ことを特徴とする固体撮像装置のガンマ補正方法。
2. （２）前記固体撮像素子より色相毎に出力される信号は
   赤、青、緑の原色色信号またはその補色の色信号であり
   、各々の信号毎に前記シャッタースピードに応じてガン
   マ補正をするガンマ補正回路を備えることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の固体撮像装置のガンマ補正
   方法。
3. （３）前記ガンマ補正回路より出力された色相毎に出力
   される信号に基づいて輝度信号を形成し、該輝度信号を
   シャッタースピードに対応した増幅率の変化でもつて補
   償する補償手段を備えることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項及び第２項記載の固体撮像装置のガンマ補正方
   法。