JP4442650B2 - カラー撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は単板式のＣＣＤ撮像素子を用いたカラー撮像装置に関し、特に、そのホワイトバランス調整に関する。

ＣＣＤ及び色フィルタを備えるＣＣＤ撮像素子と、そのＣＣＤ撮像素子よりのカラー映像信号が供給されるホワイトバランス調整回路及び垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎にホワイトバランス状態の検出を行うホワイトバランス状態検出回路とを有し、そのホワイトバランス状態検出回路よりの検出出力に基づいて、ホワイトバランス調整回路を制御するようにした従来のカラー撮像装置では、そのホワイトバランス状態検出回路において、全画素信号に対して、画素信号毎の積分によって、垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎にホワイトバランス状態の検出を行って、その検出出力をホワイトバランス調整回路に供給するようにしていた。

かかる従来のカラー撮像装置では、全画素信号に対して、画素信号毎の積分によって、ホワイトバランス状態の検出を行っているため、輝度別積分の利点を活かすことができず、このため適正なホワイトバランス調整が困難であった。

かかる点に鑑み、本発明は、色フィルタを備え、インターレース走査及びプログレッシブ走査の切換え可能な撮像素子と、その撮像素子よりのカラー映像信号が供給されるホワイトバランス調整回路及び垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎にホワイトバランス状態の検出を行うホワイトバランス状態検出回路とを有し、そのホワイトバランス状態検出回路よりの検出出力に基づいて、ホワイトバランス調整回路を制御するようにしたカラー撮像装置において、撮像素子がインターレース走査及びプログレッシブ走査のいずれに切換えられるかに拘らず、適正なホワイトバランス調整を行うことのできるものを提案しようとするものである。倍の期間毎に行うと共に、プログレッシブ走査時は垂直周期の２ｎ倍の期間毎に行う。

本発明によるカラー撮像装置は、色フィルタを備え、インターレース走査及びプログレッシブ走査の切換え可能な撮像素子と、その撮像素子よりのカラー映像信号が供給されるホワイトバランス調整回路及び垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎にホワイトバランス状態の検出を行うホワイトバランス状態検出回路とを有し、そのホワイトバランス状態検出回路よりの検出出力に基づいて、ホワイトバランス調整回路を制御するようにしたカラー撮像装置において、ホワイトバランス状態検出回路は、画素信号毎に輝度の高さに応じて積分を行うか否かを決定する輝度別積分手段を有し、ホワイトバランス状態検出回路によるホワイトバランス状態の検出を、インターレース走査時は垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎に行うと共に、プログレッシブ走査時は垂直周期の２ｎ倍の期間毎に行うようにしたものである。
なお、上記ホワイトバランス状態の検出毎に、上記輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を変更することが好適である。

本発明によれば、画素信号毎に輝度の高さに応じて積分を行うか否かを決定する輝度別積分手段を有するホワイトバランス状態検出回路によるホワイトバランス状態の検出を、インターレース走査時は垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎に行うと共に、プログレッシブ走査時は垂直周期の２ｎ倍の期間毎に行う。このとき、ホワイトバランス状態の検出毎に、輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を変更する。

本発明によれば、色フィルタ（色フィルタアレイ）（３原色フィルタ等）を備え、インターレース走査及びプログレッシブ走査の切換え可能な撮像素子と、その撮像素子よりのカラー映像信号が供給されるホワイトバランス調整回路及び垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎にホワイトバランス状態の検出を行うホワイトバランス状態検出回路とを有し、そのホワイトバランス状態検出回路よりの検出出力に基づいて、ホワイトバランス調整回路を制御するようにしたカラー撮像装置において、ホワイトバランス状態検出回路は、画素信号毎に輝度の高さに応じて積分を行うか否かを決定する輝度別積分手段を有し、ホワイトバランス状態検出回路によるホワイトバランス状態の検出を、インターレース走査時は垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎に行うと共に、プログレッシブ走査時は垂直周期の２ｎ倍の期間毎に行うようにしたので、撮像素子がインターレース走査及びプログレッシブ走査のいずれに切換えられるかに拘らず、適正なホワイトバランス調整を行うことのできるカラー撮像装置を得ることができる。

さらに、上記カラー撮像装置において、ホワイトバランス状態の検出毎に、輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を変更するようにしたので、撮像素子がインターレース走査及びプログレッシブ走査のいずれに切換えられるかに拘らず、一層適正なホワイトバランス調整を行うことのできるカラー撮像装置を得ることができる。

本発明は、色フィルタ（色フィルタアレイ）（３原色フィルタ等）を備え、インターレース走査及びプログレッシブ走査の切換え可能な撮像素子と、その撮像素子よりのカラー映像信号が供給されるホワイトバランス調整回路及び垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎にホワイトバランス状態の検出を行うホワイトバランス状態検出回路とを有し、そのホワイトバランス状態検出回路よりの検出出力に基づいて、ホワイトバランス調整回路を制御するようにしたカラー撮像装置において、ホワイトバランス状態検出回路は、画素信号毎に輝度の高さに応じて積分を行うか否かを決定する輝度別積分手段を有し、ホワイトバランス状態検出回路によるホワイトバランス状態の検出を、インターレース走査時は垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎に行うと共に、プログレッシブ走査時は垂直周期の２ｎ倍の期間毎に行うようにしたカラー撮像装置である。

さらに、上記カラー撮像装置において、ホワイトバランス状態の検出毎に、輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を変更することが好適である。

〔発明の実施の形態の具体例〕
以下に、図１を参照して、本発明の実施の形態の具体例の撮像装置を説明する。２はインターレース走査及びプログレッシブ走査の切換え可能なＣＣＤ撮像素子である。このＣＣＤ撮像素子２は、単板式ＣＣＤと補色フィルタアレイ（３板式ＣＣＤ及び３原色フィルタも可）とを備えている。ＣＣＤ撮像素子２には、タイミング発生回路１８からの、インターレース走査及びプログレッシブ走査でタイミングの異なるタイミングのタイミング信号が供給される。１は、ＣＣＤ撮像素子２に対する入射光量を制御する絞りである。絞り１は絞り駆動回路１９によって駆動される。

ＣＣＤ撮像素子２よりのカラー映像信号（カラー撮像信号）は、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）及びＡＧＣ（自動ゲイン制御器）３に供給されて、カメラ用マイクロコンピュータ１６の制御に基づいて、自動ゲイン制御がなされた後、Ａ／Ｄ変換器４に供給されて、デジタルカラー映像信号に変換される。このデジタルカラー映像信号は、カメラコア回路（カメラコアＩＣ）５に供給される。

次に、カメラコア回路５の色信号系について説明する。ＣＣＤ撮像素子２が単板ＣＣＤ及び色フィルタアレイを備えているため、先ず、Ａ／Ｄ変換器４からのデジタルカラー映像信号を、原色分離マトリックス処理回路６に供給して、デジタル色信号を抽出すると共に、その抽出されたデジタル色信号をデジタル赤、緑及び青信号に分離する。

原色分離マトリックス処理回路６からのデジタル赤、緑及び青信号は、ホワイトバランス増幅回路（ホワイトバランス調整回路）７及びホワイトバランス処理用検波回路（ホワイトバランス状態検出回路）８に供給される。この検波回路８からの検波出力はカメラ用マイクロコンピュータ１６に供給され、その検波出力に基づいて、カメラ用マイクロコンピュータ１６によって、ホワイトバランス増幅回路７のデジタル緑信号用増幅器のゲインに対するデジタル赤及び青信号用増幅器のゲインが調整されて、ホワイトバランス自動調整が行われる。この検波回路８は、画素信号毎に輝度の高さに応じて積分を行うか否かを決定する輝度別積分手段を備えている。

このホワイトバランス処理用検波回路８の一例を、図５を参照して説明する。原色分離マトリックス回路６よりのデジタル赤、緑及び青信号がそれぞれ入出力端子２０Ｒ、２０Ｇ及び２０Ｂから、オンオフスイッチ２１（２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ）を通じて、積分回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂに供給される。２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂは、積分回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの各出力端子である。２４は輝度信号レベル検出回路で、輝度信号用ガンマ補正回路１３からのデジタル輝度信号が、入力端子２０Ｙから輝度信号レベル検出回路２４に供給され、そのデジタル輝度信号のレベルＹ（Ｅ）が、任意に設定された第１のレベルＥ１及び第２のレベルＥ２（＞Ｅ１）に対し、Ｅ１≦Ｙ（Ｅ）＜Ｅ２｛又はＥ１＜Ｙ（Ｅ）≦Ｅ２｝のときは、オンオフスイッチ２１（２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ）を全てＯＮにし、それ以外の値のときは、オンオフスイッチ２１（２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ）を全てＯＦＦにする。そして、各積分回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの１垂直周期期間の積分値をカメラ用マイクロコンピュータ１６に供給し、各積分回路２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの１垂直周期期間の積分値が等しくなるように、ホワイトバランス増幅回路７のデジタル緑信号用増幅器のゲインに対するデジタル赤及び青信号用増幅器のゲインが調整されて、ホワイトバランス自動調整が行われる。

ホワイトバランス処理用検波回路８によるホワイトバランス状態の検出を、インターレース走査時は垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎に、所定タイミングで行うと共に、プログレッシブ走査時は垂直周期の２ｎ倍の期間毎に、所定タイミングで行う。ここでは、ｎは例えば１である。ホワイトバランス状態の検出毎に、輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を変更することができる。この基準は、ここでは、例えば、３種類の基準があり、これを順次循環的に変更するが、その基準の種類は１、２、又は、４、５、‥‥‥が可能である。

ホワイトバランス増幅回路７よりのデジタル赤、緑及び青信号は、ガンマ補正回路９に供給されてガンマ補正される。ガンマ補正回路９よりのデジタル赤、緑及び青信号は、色差マトリックス処理回路１０に供給されて、デジタル赤色差信号（Ｒ−Ｙ）及びデジタル青色差信号（Ｂ−Ｙ）に変換されて、それぞれ出力端子１１、１２から出力される。

次にカメラコア回路５の輝度信号系について説明する。Ａ／Ｄ変換器４からのデジタルカラー映像信号が輝度信号用ガンマ補正回路１３に供給されて、デジタル輝度信号が抽出されると共に、そのデジタル輝度信号にガンマ補正が掛けられた後、出力端子１５にそのγ補正されたデジタル輝度信号が出力される。輝度信号用ガンマ補正回路１３からのデジタル輝度信号が輝度信号用検波回路１４に供給されて検波（積分）され、その検波出力（積分出力）がマイクロコンピュータ１６に供給される。

次に、カメラ用マイクロコンピュータ１６について説明する。マイクロコンピュータ１６は、カメラコア回路５の各部を制御する。インターレース走査（ＩＰ）及びプログレッシブ走査（ＰＳ）切換えキー入力信号がキー入力信号処理回路１７に供給され、そのキー入力信号処理回路１７からの信号Ｓがマイクロコンピュータ１６に供給される。マイクロコンピュータ１６によるタイミング発生回路１８の制御によって、タイミング発生回路１８から、インターレース走査と、プログレッシブ走査とで異なるタイミングのタイミングパルスを発生させて、ＣＣＤ撮像素子２に供給する。又、マイクロコンピュータ１６よりの制御信号が、絞り駆動回路１９並びにサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）及びＡＧＣ（自動ゲイン制御器）３に供給されて、輝度信号用検波回路１４からの検波出力に基づいて、絞り状態及びゲインが自動的に制御される。

カメラ用マイクロコンピュータ１６は、キー入力信号処理回路１７に供給されるＩＳ／ＰＳ切換え入力信号に応じて、図２のフローチャートに従って、検波回路の設定サイクルを切換える。図２のフローチャートを説明する。ステップＳＴ−１では、ＣＣＤ撮像素子２の全画素読み出し（即ち、プログレッシブ走査）か否かの判断を行い、ＮＯのとき、即ち、インターレース走査のときは、ステップＳＴ−２に移行して、インターレース走査（ＩＳ）用検波サイクル、即ち、１垂直周期毎を選択する。ステップＳＴ−１の判断でＹＥＳ、即ち、プログレッシブ走査のときは、ステップＳＴ−３に移行して、プログレッシブ走査（ＰＳ）用検波サイクル、即ち、２垂直周期毎を選択する。ステップＳＴ−２及び３の後は、ステップＳＴ−４に移行して、マイクロコンピュータ１６によって、選択した検波サイクルにてホワイトバランス処理用検波回路１４を制御して、終わりとなる。

それぞれの検波サイクルの内容は、異なるものでも構わないが、プログレッシブ走査のときの検波は、インターレース走査のときの検波の１／２の時間的頻度となるため、１データを得た後、その次のデータを得るためには検波回路の設定を切換えるのに要する時間は、インターレース走査の場合の時間の２倍となる。従って、プログレッシブ走査時にインターレース走査時と同等のデータを得るためには、プログレッシブ走査の検波サイクルはインターレース走査の検波サイクルの２倍の時間となるように設定される。検波回路の制御自体は、基本的にどちらも変わらないため、選択した検波サイクルに沿って処理を行う。

次に、図３及び図４を参照して、インターレース走査時及びプログレッシブ走査時の検波サイクルを説明する。図３及び図４において、Ａは垂直同期信号を示し、Ｂはカメラ用マイクロコンピュータによる処理を示し、Ｃはホワイトバランス用検波を示す。図３のインターレース走査時の検波サイクルの場合は、ホワイトバランス処理用検波回路の設定は、図３Ｃに示すように、設定１〜３の３種類がある。例えば、第１の垂直周期期間の所定タイミングで、ホワイトバランス処理用検波回路８によって、ホワイトバランス状態を検出し、その検出結果がマイクロコンピュータ１６に通信される。尚、この第１の垂直周期期間での輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準は、図示せずも設定３である。第２の垂直周期期間での輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を、マイクロコンピュータ１６の制御によって、設定１に変更する。第２又は第３の垂直周期期間で、マイクロコンピュータ１６から、ホワイトバランス増幅回路７に、検波結果に基づくホワイトバランス調整制御信号を通信し、第３の垂直周期期間の垂直帰線区間の所定タイミングで、ホワイトバランス増幅回路７のホワイトバランス調整を行わせる。第３の垂直周期期間での輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を、マイクロコンピュータ１６の制御によって、設定２に変更する。

図４のインターレース走査時の検波サイクルの場合は、ホワイトバランス処理用検波回路の設定は、図３Ｃに示すように、設定１〜３の３種類（設定３は図示されていない）がある。例えば、第２の垂直周期期間の所定タイミングで、ホワイトバランス処理用検波回路８によって、ホワイトバランス状態を検出し、その検出結果がマイクロコンピュータ１６に通信される。この第２の垂直周期期間での輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準は、図示せずも設定３である。第３の垂直周期期間での輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を、マイクロコンピュータ１６の制御によって、設定１に変更する。第３又は第４の垂直周期期間で、マイクロコンピュータ１６から、ホワイトバランス増幅回路７に、検波結果に基づくホワイトバランス調整制御信号を通信し、第４の垂直周期期間の垂直帰線区間の所定タイミングで、ホワイトバランス増幅回路７のホワイトバランス調整を行わせる。第４の垂直周期期間での輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準は設定１のままである。

本発明の実施の形態の具体例のカラー撮像装置を示すブロック線図である。 具体例のカラー撮像装置の動作説明に供するフローチャートである。 具体例のカラー撮像装置のインターレース走査時の検波サイクルを示す説明図である。 具体例のカラー撮像装置のプログレッシブ走査時の検波サイクルを示す説明図である。 具体例のカラー撮像装置のホワイトバランス処理用検波回路の一例を示すブロック線図である。

符号の説明

１…絞り、２…ＣＣＤ撮像装置、３…サンプリングホールド回路及び自動利得制御器、４…Ａ／Ｄ変換器、５…カメラコア回路、６…原色分離マトリックス処理回路、７…ホワイトバランス増幅回路（ホワイトバランス調整回路）、８…ホワイトバランス処理用検波回路（ホワイトバランス状態検出回路）、９…ガンマ補正回路、１０…色差マトリックス処理回路、１１、１２…色差信号出力端子、１３…輝度信号用ガンマ補正回路、１４…輝度信号用検波回路、１５…輝度信号出力端子、１６…カメラ用マイクロコンピュータ、１７…キー入力信号処理回路、１８…タイミング発生回路、１９…絞り駆動回路

Claims (1)

1. 色フィルタを備え、インターレース走査及びプログレッシブ走査の切換え可能な撮像素子と、該撮像素子よりのカラー映像信号が供給されるホワイトバランス調整回路及び垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎にホワイトバランス状態の検出を行うホワイトバランス状態検出回路とを有し、該ホワイトバランス状態検出回路よりの検出出力に基づいて、上記ホワイトバランス調整回路を制御するようにしたカラー撮像装置において、
   上記ホワイトバランス状態検出回路は、画素信号毎に輝度の高さに応じて積分を行うか否かを決定する輝度別積分手段を有し、
   上記ホワイトバランス状態検出回路によるホワイトバランス状態の検出を、インターレース走査時は垂直周期のｎ（但し、ｎ＝１、２、３、‥‥‥）倍の期間毎に行うと共に、プログレッシブ走査時は垂直周期の２ｎ倍の期間毎に行い、
   前記ホワイトバランス状態の検出毎に、前記輝度別積分手段の積分を行うか否かの基準を変更する
   カラー撮像装置。

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