JPH02134989A

JPH02134989A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH02134989A
Application number: JP63289148A
Authority: JP
Inventors: Toru Watanabe; 透渡辺
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1988-11-15
Publication date: 1990-05-23
Also published as: DE68926214D1; US5043801A; EP0369381B1; EP0369381A3; DE68926214T2; EP0369381A2

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、ＣＣＤ固体撮像素子を備えたテレビカメラの
如き固体撮像装置に係り、特にホワイ１〜バランスの調
整機能に関する。

（ロ）従来の技術ＣＣＤ固体撮像素子を用いてカラー撮像を行う場合、一
般には色分離フィルタをＣＣＤの撮像部に装着すること
でカラー撮像が実現されているが、特定用途のＣＣＤカ
メラに於いては、し・メト（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及び
ブルー（Ｂ）等の単色光をフィールド単位で繰り返し発
光する周期発光型の光源を用いて被写体を照明し、これ
をカラーフィルタが装着されていないＣＯＤで撮像し、
このＣＯＤから得られる画像信号をフィールド単位で合
成することに依ってカラー撮像が実現されている。

第４図は、上述のような周期発光型光源を用いた固体撮
像装置の構成を示すブロック図である。

フレームトランスファ型のＣＣＤ固体撮像ｉ子（１）は
、受光部（Ｉ）で一画面単位で光電変換して得られる画
像情報を蓄積部（Ｓ）に−旦転送蓄積した後、水平ブラ
ンキング期間で一走査ライン単位で水平レジスタ（Ｈ）
を介して画像信号Ｙとして出力する。

画像信号Ｙは、ＡＧＣ回路（２）で利得調整された後、
サンプルホールド回路（３Ｒ）　（３Ｇ　）　（３Ｂ　
）に入力され、垂直ブランキングパルスＶＤに同期する
ザンブリングパルスＳＰに依り垂直ブランキング期間毎
にサンプルホ、−ルドされることで、色成分信号Ｒ，Ｇ
及びＢに分離される。色分離された色成分信号Ｒ，Ｇ及
びＢは、夫々ゲインコントロールアンプ（４Ｒ）（４Ｇ
）　（４Ｂ＞に入力され、ゲイン調整信号Ｇ、ｌ、Ｇｏ
及びＧＢに応じてレベル調整されて、信号処理回路（５
）に入力される。信号処理回路（５）では、ガンマ補正
、ペデスタル調整等が成されて色成分信号Ｒ，Ｇ及びＢ
が出力される。

一方、駆動回路（６）はＣＣＤ　（１）をパルス駆動す
るもので、受光部（Ｉ）には電荷読出しのための読出転
送パルスφ、が読出転送パルス発生回路（６Ｆ）から供
給される。また、蓄積部（Ｓ）には蓄積転送パルス発生
回路（６Ｓ）から蓄積転送パルス４５が供給され、さら
に水平レジスタ（６Ｈ）には出力転送パルス発生回路（
６Ｈ）から出力転送パルス４Ｍが供給される。これら各
パルス発生回路（６Ｆ）　（６Ｓ）（６Ｈ）は、同一の
発振源からの基本クロックＣＫに基づいてクロック動作
し、各転送パルスφ１．φ９．−Ｈを発生する。

タイミング制御回路（７）では、基本クロックＣＫに基
づいて水平ブランキングパルスＨＤ、垂直ブランキング
パルスＶＤが生成され、さらに垂直ブランキングパルス
ＶＤの帰線期間の特定のタイミングで読出パルスを有す
る読出駆動タイミング信号ＦＴが生成されて読出転送パ
ルス発生回路（６Ｆ〉に入力される。また、被写体を照
明する光源（８）は、垂直ブランキングパルスＶＤに同
期して単色光Ｒ，Ｇ及びＢをＩＶ周期単位で繰り返し発
光する。これは、例えば被写体を照明する白色光の光路
上にＲ，Ｇ及びＢのカラーフィルタからなる回転フィル
タ板を配設し、このフィルタ板を垂直ブランキングパル
スＶＤに同期させて回転駆動させるように構成している
。

このような光源（８）の発光ＬＣは、第５図に示すよう
に１Ｆ周期単位で垂直ブランキングパルスＶＤに同期し
て、Ｒ，Ｇ及びＢが繰り返えされる。読出転送パルスφ
、は、垂直ブランキングパルスＶＤの帰線期間に電荷の
読出駆動を行うもので、読出駆動してから次の読出駆動
をするまでの期間が光電変換期間Ｅア、Ｅｏ及びＥＢと
なる。この光電変換期間Ｅ＊、Ｅａ及びＥｌは、光源Ｌ
Ｃに対応し、各期間に得られた画像情報が次のフィール
ドで読出駆動されて画像信号Ｙが得られる。

従って、画像信号Ｙは、Ｒ，Ｇ及びＢの色成分が１フイ
ールド（ＩＶ期間）単位で繰り返えきれ、光源ＬＣに１
フイールドだけ遅れて出力きれる。

そして、１フイ一ルド単位でＲ，Ｇ及びＢの色成分が繰
り返えし出力される画像信号は、上述の如くサンプルホ
ールド回路（４Ｒ）（４Ｇ）（４Ｂ）で１フイールド毎
に順次サンプルホールドされて色成分信号Ｒ，Ｇ及びＢ
に分離される。

（ハ）発明が解決しようとする課題上述の如き固体撮像装置に於いて、画像信号のホワイト
バランスの調整を行う場合、ゲインコントロールアンプ
（４Ｒ）　（４Ｇ＞（４Ｂ）に入力するゲイン調整信号
ＣＲ，ＣＧ及びＣＢを光源に応じて変化させることで、
各色成分Ｒ，Ｇ及びＢのレベルを個々に変化させてバラ
ンスの調整が行われている。

しかしながら、各色成分Ｒ，Ｇ及びＢのレベルの差が大
きくなったときなどには、ホワイトバランス調整を行う
ためにゲインコントロールアンプ＜４Ｒ）（４Ｇ）（４
Ｂ＞のゲインを色成分毎に大きく異ならしめることが必
要となるため、各色成分Ｒ，Ｇ及びＢのＳ／Ｎ比のバラ
ンスが悪くなって再生画面の画質の劣化を招く虞れが生
じる。

そこで本発明は、単色光をフィールド単位で繰り返えし
発光する周期性発光型光源を用いた固体撮像装置に於い
て、分光感度を調整して各色成分信号のバランスを悪化
させることなくホワイトバランスの調整を行うことを目
的とする。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、
受光した画像を光電変換することで画像信号を得る固体
撮像素子、この固体撮像素子の光電変換電荷を排出駆動
した後に読出駆動する駆動回路、この駆動回路の排出駆
動のタイミングと読出駆動のタイミングとを設定して両
タイミング間の実効光電変換期間を制御する制御回路、
この制御回路に同期して第１乃至第３の単色光をフィー
ルド単位で繰り返えし発光して被写体を照明する周期発
光型光源、からなり、上記制御回路は上記光源の第１乃
至第３の単色光に対応する各フィールドの実効光電変換
期間を夫々設定する第１乃至第３の設定手段を備え、上
記固体撮像素子の実効光電変換期間が第１乃至第３の単
色光と対応するフィールド毎に夫々設定されることを特
徴とする。

（ホ）作用本発明に依れば、光源の第１乃至第３の単色光に対応す
る各フィールドの実効光電変換期間を個々に可変設定す
ることで、画像信号の各色成分のバランスが固体撮像素
子内で調整され、色成分バランスの良い画像信号が固体
撮像素子から得られることになり、この画像信号を各色
成分毎にゲイン調整する必要がなくなるため、各色成分
信号のＳ／Ｎ比のばらつきを防止できる。

（へ）実施例本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明固体撮像装置の構成を示すブロック図で
ある。この図に於いて、ＣＣＤ固体撮像素子（１）は、
第５図と同一構成であり、受光した画像から画像信号Ｙ
が得られる。この画像信号Ｙは、ＡＧＣ回路（２）で利
得調整された後、サンプルホールド回路（３Ｒ）（３Ｇ
）（３Ｂ）でサンプリングパルスＳＰに従ってサンプル
ホールドされて色成分信号Ｒ，Ｇ及びＢに分離きれる。

そして、信号処理回路（５）で色成分信号Ｒ，Ｇ及びＢ
に、ガンマ補正、ペデスタル調整等の処理が施される。

駆動回路（６′）は、第４図と同様に読出転送パル一スφ１、蓄積転送パルスφ５及び出力転送パルスφ□を
夫々ＣＣＤ　（１）の受光部（１）、蓄積部（Ｓ）及び
水平レジスタ（Ｈ）に供給すると共に、排出転送パルス
φ８を排出転送パルス発生回路（６Ｂ）から受光部（Ｉ
）に供給する。

タイミング制御回路（１０）は、読出駆動タイミング発
生回路（１１）、排出駆動タイミング発生回路（１２Ｒ
）（１２Ｇ）　（１２Ｂ）及びセレクタ（１３）を備え
ており、読出駆動タイミング信号ＦＴが読出駆動タイミ
ング発生回路（１１）から読出駆動パルス発生回路（６
Ｆ）に供給され、排出駆動タイミング信号ＢＴがセレク
タ（１３）から排出駆動パルス発生回路（６Ｂ）に供給
される。セレクタ（１３）は、排出駆動パルス発生回路
（１２Ｒ）（１２Ｇ）（１２Ｂ）が夫々出力する排出駆
動タイミング信号ＢＴ、、ＢＴ、及びＢＴおを垂直ブラ
ンキングパルスＶＤ同期にして順次選択して出力する。

垂直ブランキングパルスＶＤは、基本クロックＣＫに基
づいてパルス発生回路（１４）で生成されて供給される
。一方、被写体を照明する光源（８）は、垂直ブランキ
ングパルスＶＤに同期して単色光Ｒ，Ｇ及びＢをフィー
ルド単位で繰り返えし発光する。即ち、被写体は単色光
Ｒ，Ｇ及びＢで繰り返えし照明されることになる。従っ
て、被写体が単色光Ｒで照明されるフィールドでは排出
駆動タイミング信号ＢＴＲが選択され、単色光Ｇで照明
されるフィールドでは排出駆動タイミング信号ＢＴ、が
選択され、そして単色光Ｂで照明されるフィールドでは
排出駆動タイミング信号ＢＴＲが選択されて排出転送パ
ルス発生回路（６Ｂ）に供給される。排出駆動タイミン
グ発生回路（１２Ｒ）（１２Ｇ＞（１２Ｂ）には、各色
成分Ｒ，Ｇ及びＢに対応する排出駆動タイミング設定信
号ＣＲ，ＣＧ及びＣＢが入力され、この排出駆動タイミ
ング設定信号ＣＲ。

ＣＧ及びＣＢに応じて排出駆動タイミング発生回路（１
２Ｒ）（１２Ｇ＞（１２Ｂ）が所定のタイミング信号を
発生する。

第２図は、上述の固体撮像装置のタイミング図である。

光源ＬＣは、第５図と同様に垂直ブランキングパルスＶ
Ｄに同期して１Ｆ周期でＲ，Ｇ及びＢの発光を繰り返え
し、垂直ブランキングパルスＶＤの帰線期間に発光色が
変化する。排出駆動タイミング信号ＢＴ、ｌ、ＢＴ、及
びＢＴ、は、夫々排出駆動タイミング設定信号ＣＲ，Ｃ
Ｇ及びＣＢに応じたタイミングでパルスを有しており、
夫々セレクタ（１３）に入力される。セレクタ（１３）
は、垂直ブランキングパルスＶＤに同期して切換えられ
、例えば垂直ブランキングパルスＶＤの帰線期間■には
排出駆動タイミング発生回路（１２Ｒ）側に切換えられ
るとパルス■を選択し、次の帰線期間■で排出駆動タイ
ミング発生回路（１２Ｇ）側に切換えられるとパルス■
を選択し、続いて帰線期間■で排出駆動タイミング発生
回路（１２Ｂ）側に切換えられるとパルス○を選択し、
これら選択されたパルスを排出駆動タイミング信号ＢＴ
として排出転送パルス発生回路（６Ｂ）に供給する。お
ト出転送パルス発生回路（６Ｂ）は、排出駆動タイミン
グ信号ＢＴに従って排出転送パルスφ６を出力し、この
排出転送パルスφ８と読出転送パルスφ、とに依って実
効光電変換期間Ｅ、ｌ、Ｅ、及びＥＢが設定される。そ
して、各光電変換期間ＥＲ，ＥＧ及びＥｌｌで＋　１− 得られた画像情報が、その次のフィールドで読出駆動さ
れ、画像信号Ｙとなる。

以上の構成に依れば、光源ＬＣのＲ，Ｇ及びＢの各フィ
ールドでの光電変換電荷の排出駆動タイミングを個々に
設定して固体撮像素子の実効光電変換期間を各フィール
ド毎に可変設定することで画像信号のホワイトバランス
を調整することができる。即ち、色成分Ｒ，Ｇ及びＢの
うちの１成分が他の２成分より高いレベルである場合に
は、高レベルにある成分に対応するフィールドの排出転
送タイミングを遅らせて実効光電変換期間を短かく設定
し、逆に色成分Ｒ，Ｇ及びＢのうちの１成分が他の２成
分より低レベルである場合には、他の２成分に対応する
フィールドの排出駆動タイミングを遅らせて実効光電変
換期間を短かく設定することで、ホワイトバランスの調
整がなされる。

第３図は、本発明固体撮像装置の構成を示すブロック図
である。本実施例に於いては、タイミング制御回路（２
０〉がカウンタ（２１Ｒ）（２１Ｇ＞（２１Ｂ）、セレ
クタ（２２）及びタイミング発生回路（２３）で構成さ
れており、その他は第１図と同一構成であり、同一部分
には同一符号が付しである。カウンタ（２１Ｒ）（２１
Ｇ）（２１Ｂ）は、光源ＬＣのＲ，Ｇ及びＢの各フィー
ルドに於ける光電変換電荷の排出駆動タイミングを水平
走査線番号で記憶するもので、これらカウンタ（２１Ｒ
）（２１Ｇ）（２１Ｂ＞の出力が、垂直ブランキングパ
ルスＶＤに同期して切換制御されるセレクタ（２２）に
依って１フイ一ルド単位で繰り返えし選択されてタイミ
ング発生回路（２３）に入力される。タイミング発生回
路（２３）では、水平ブランキングパルスＨＤがカウン
トされ、このカウント値がセレクタ（２２）から入力さ
れる値に等しくなったときのタイミングにパルスを有す
る排出駆動タイミング信号ＢＴが生成される。さらに、
タイミング発生回路（２３）では、基本クロックＣＫに
基づいて水平ブランキングパルスＨＤ、垂直ブランキン
グパルスＶＤ及びこの垂直ブランキングパルスＶＤに同
期する読出駆動タイミング信号ＦＴが生成され、排出駆
動タイミング信号ＢＴと共に出力されて読出転送パルス
発生回路（６Ｆ）と排出転送パルス発生回路（６Ｂ）と
に夫々入力される。

従って、カウンタ（２１Ｒ）（２１Ｇ）＜２１Ｂ）を排
出駆動タイミング信号ＣＲ，ＣＧ及びＣＢに依ってカウ
ントアツプ或いはカウントダウンさせることで、色成分
Ｒ，Ｇ及びＢに対応する各フィールド毎の実効光電変換
期間ＥＲ，Ｅｏ及びＥＢを夫々可変設定することができ
る。即ち、色成分Ｒ，Ｇ及びＢの１成分が他の２成分よ
りレベルが高いような場合には、その成分に対応するカ
ウンタをカウントアツプすることで、そのフィールドの
排出駆動のタイミングが遅れて実効光電変換期間が短か
く設定され、その色成分のみレベルが低減される。

（ト）発明の効果本発明に依れば、色成分Ｒ，Ｇ及びＢに対応する各フィ
ールドの実効光電変換期間を可変設定することで、固体
撮像素子の分光感度を制御でき、固体撮像素子から得ら
れる画像信号のホワイトバランスを調整することができ
るため、この画像信号を色成分信号に分離した後に各々
の色成分信号のゲインを調整する必要がなく、各色成分
信号のＳ／Ｎ比のばらつきを低減できると共に、Ｄレン
ジを広げることができる。従って、再生画面の画質の向
上が望める。

また、ホワイトバランス調整のための回路をデジタル回
路で構成することが可能となりＩＣ化に有効となると共
に、回路の信頼性向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係り、第１図は一実施例の
構成を示すブロック図、第２図は第１図の動作を示すタ
イミング図、第３図は他の実施例の構成を示すブロック
図である。第４図は従来の固体撮像装置の構成を示すブ
ロック図、第５図は第４図の動作を示すタイミング図で
ある。（１）・・・固体撮像素子、　（３Ｒ）（３Ｇ）（３Ｂ
）・・・サンプルホールド回路、（４Ｒ）（４Ｇ）（４
Ｂ）・・・ゲインコントロールアンプ、　（６）（６’
）・・・駆動回路、　（６Ｂ）（６Ｆ＞（６Ｓ）（６Ｈ
）・・・転送パルス発生回路、　（７）・・・タイミン
グ制御回路、　（８）・・・光源、　（１０）（２０）
・・・タイミング制御回路、　（１１）・・・読出駆動
タイミング発生回路、　（１２Ｒ）　（１２Ｇ　）　（
１２Ｂ　）・・・排出駆動タイミング発生回路、　（１
３〉・・・セレクタ、　（１４）・・・パルス発生回路
、　（２１Ｒ）（２１Ｇ）（２１Ｂ＞・・・カウンタ、
（２２）・・・セレクタ、　（２３〉・・・タイミング
発生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受光した画像を光電変換することで画像信号を得
る固体撮像素子、この固体撮像素子の光電変換電荷を排出駆動した後に読
出駆動する駆動回路、この駆動回路の排出駆動タイミングと読出駆動タイミン
グとを設定して両タイミング間の実効光電変換期間を制
御する制御回路、この制御回路に同期して第１乃至第３の単色光をフィー
ルド単位で繰り返し発光して被写体を照明する周期発光
型光源、からなり、上記制御回路は上記光源の第１乃至第３の単色光に対応
する各フィールドの実効光電変換期間を夫々設定する第
１乃至第３の設定手段を備え、上記固体撮像素子の実効
光電変換期間が第１乃至第３の単色光と対応するフィー
ルド毎に夫々設定されることを特徴とする固体撮像装置
。
（２）上記制御回路は、上記駆動回路の排出駆動タイミングを決める第１乃至第
３の排出駆動タイミング発生回路と、この第１乃至第３
の排出駆動タイミング発生回路の出力を垂直ブランキン
グ信号に同期して順次選択し上記駆動回路に与える切換
回路と、を備えてなることを特徴とする請求項第１項記載の固体
撮像装置。
（３）上記制御回路は、上記駆動回路の排出駆動タイミングを水平走査線番号で
記憶する第１乃至第３のアップダウンカウンタと、この第１乃至第３のアップダウンカウンタの出力を垂直
ブランキング信号に同期して順次選択する切換回路と、この切換回路で選択されたアップダウンカウンタの出力
に基づいて上記駆動回路の排出駆動のタイミングを決め
るタイミング発生回路と、を備えてなることを特徴とする請求項第１項記載の固体
撮像装置。