JPH074017B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPH074017B2
JPH074017B2 JP60251490A JP25149085A JPH074017B2 JP H074017 B2 JPH074017 B2 JP H074017B2 JP 60251490 A JP60251490 A JP 60251490A JP 25149085 A JP25149085 A JP 25149085A JP H074017 B2 JPH074017 B2 JP H074017B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/84Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
    • H04N23/88Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals for colour balance, e.g. white-balance circuits or colour temperature control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Processing Of Color Television Signals (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は固体撮像素子等の撮像手段を備える撮像装置
に関し、特に回路の利得が高い場合に信号雑音比(S/
N)の劣化を防止する手段を備える撮像装置に関する。
(従来の技術) 撮像装置、例えば固体撮像素子を用いる撮像装置におい
ては、撮像素子から各色フィルタに対応して点順次で出
力される色信号(R,G,B)を順次切り換え回路によって
切り換えて輝度信号Yを合成し、一方前記R,G,B信号を
それぞれの処理回路によって処理した後色差マトリクス
回路により色差信号(R−Y),(B−Y)を形成し、
エンコーダで前記の輝度信号及び色差信号から標準テレ
ビジョン信号を合成して出力する。
ところで、撮像装置を照明の暗い場所で使用する場合に
撮像用の光源が用意されていないときは、画質の多少の
劣化を許容して回路的に利得を増加させて使用すること
がある。特に、家庭用の撮像装置等では撮影者の操作を
要しないで、暗い被写体の場合に自動的に利得が増加す
るAGC回路を備えているものが多い。これは、前記の順
次切り換え回路の前段に可変利得増幅器を設け、被写体
照明の色温度に応じてその利得を制御するものである。
(発明が解決しようとする問題点) 前述のように、手段又はAGCにより回路の利得を高くす
る場合には、必然的にS/Nの低下を来たすことになる。
特に撮像手段として固体撮像素子を用いる装置では、固
体撮像素子の短波長側の低感度を補償するため、当該短
波長側の色フィルタに対応する出力の利得を大きくして
輝度信号を形成する方式が用いられるが、この方式のカ
ラーテレビジョンカメラ装置ではS/Nの低下が著しい。
これを具体的に説明すれば、固体撮像素子としてのCCD
の分光感度特性は、第5図に示すように短波長側で低
く、長波長側で高くなっているためこのCCDから出力さ
れる前記の色信号出力は、被写体の色温度にもよるが、
概してR信号が大きく、B信号が小さい。特に色温度が
低い被写体についてはB信号の出力がR信号に比べて非
常に小さくなる。また前記の可変利得増幅器の利得はナ
イキスト折り返しや偽信号の発生を最小にするため前記
の順次切り換え回路の入力側においてR:G:B=1:1:1にな
るように制御されいる。そのため色温度が低い被写体に
ついてはB信号の利得が大きくなってしまい、特に回路
の利得が高いときは輝度信号のS/Nの低下が著しい。
したがって、この発明は、従来の撮像装置の前述の問題
点を解決し、平常の使用状態では偽信号の発生が少な
く、回路利得が高いときは高利得によるS/Nの低下及び
画像の劣化を防止することができる撮像装置を提供する
ことを目的とする。
(問題点を解決するための手段) この発明の撮像装置は、前記の目的を達成するため、撮
像手段より出力される各色信号を順次切り換えて輝度信
号を合成する切り換え手段と、 前記切り換え手段の前段において前記各色信号の比率を
被写体照明の色温度に応じて制御する第1の利得制御手
段と、 前記切り換え手段により合成される輝度信号の利得を増
大させる第2の利得制御手段と、 前記第2の利得制御手段により前記輝度信号の利得が所
定レベルよりも増大された場合に、これに応じて前記第
1の利得制御手段における青信号の利得を赤信号の利得
よりも相対的に減少させる補正手段と、 を備えるものである。
(作用) この発明の撮像装置は、上記の構成に基づき、輝度信号
の利得を増大させていない通常の使用状態では、撮像手
段から出力される各色信号の比率を被写体照明の色温度
に応じて制御してから各色信号を順次切り換えて合成し
ているので、折り返し歪みによる偽信号の発生が無い高
帯域の輝度信号が得られると共に、輝度信号の利得を増
大させた場合には、これに応じて補正手段により第1の
利得制御手段における青信号の利得を赤信号の利得より
も相対的に減少させるようにしているで、S/Nの低下に
よる画質の劣化を防ぐ事ができるものである。
(実施例) 以下第1図〜第4図を参照してこの発明の撮像装置の実
施例について詳細に説明する。下記の説明は、この発明
の実施例に適用される固体撮像素子、この発明の撮像装
置の一実施例及びこの発明の撮像装置のその他の実施例
の順序で行う。
(この発明の実施例に適用される固体撮像素子) (第3図、第4図) 第3図は、この発明の実施例に適用される固体撮像素子
の一例としてのフレームトランスファCCDを示す。このC
CD10は、図に模式的に示すように、受光部11、蓄積部1
2、水平転送レジスタ13及びバッファ増幅器14を主要構
成要素とし、受光部11の前面には第4図にその詳細を示
す色分解フィルタが設けられている。第3図の15は色分
解フィルタとしての垂直色ストライプフィルタを示し、
垂直色ストライプフィルタ15は受光部11の水平画素に対
応してRフィルタ16、Gフィルタ17、Bフィルタ18によ
り構成されている。
上記の構成において、光像に対応する電荷がCCD10の受
光部11に形成され、この電荷は垂直ブランキング期間に
蓄積部12に転送され、水平期間ごとに水平転送レジスタ
13に転送された後バッファ増幅器14により電荷信号が電
圧信号によって変換され、R,G,B各フィルタ16〜18に対
応してR,G,Bの点順次信号が出力される。
(この発明の撮像装置の一実施例)(第1図) 第1図は、この発明の撮像装置の一実施例を示し、図中
10は第3図で説明した固体撮像素子であって、第4図の
色フィルタ15によりR,G,Bの点順次信号が出力される。2
1,22,23はサンプルホールド回路であり、3相タイミン
グを有するパルス信号P1,P2,P3により駆動され、R,G,B
の色信号が分離される。
このR,G,B信号のうち、R信号及びB信号は、それぞれ
可変利得増幅器24及び25で色温度に応じてRホワイトバ
ランス信号RWB及びBホワイトバランス信号BWB(この場
合後記のスイッチ回路42のスイッチRSW及びBSWは、それ
ぞれb側及びd側に切り換えられている)によって利得
を制御された後に、G信号は直接に、順次切り換え回路
26に入力される。順次切り換え回路26においては、スイ
ッチングパルス(SWパルス)の制御により前記R,G,B信
号が順次切り換えられて輝度信号Yが形成され、この輝
度信号Yは低減フィルタ27及び輝度信号処理回路28を経
て後述のエンコーダ38に供給される。
前記のR,G,B信号は、一方において、それぞれ低域フィ
ルタ31,32,33を経てR,G及びB各信号の処理回路34,35及
び36において信号処理される。この際、R信号処理回路
34及びB信号処理回路36は、それぞれホワイトバランス
信号RWB及びBWBにより、可変利得増幅器24及び25の利得
制御に対応してその利得を制御される。各信号処理回路
34〜36の出力は色差マトリクス回路37に入力され、色差
信号(R−Y)及び(B−Y)が形成される。これらの
色差信号(R−Y)及び(B−Y)並びに前記の輝度信
号Yはエンコーダ38に入力され、エンコーダ38において
同期信号に制御されて標準テレビジョン信号、例えばNT
SC信号が形成され、出力端子39よりビデオデッキ等の外
部利用装置へ出力される。
41は利得切り換えスイッチであり、被写体照明の色温度
等に応じて回路利得を標準及び高利得に切り換えるもの
である。スイッチ41を経由する制御信号は輝度信号並び
各色信号の処理回路28並びに34,35及び36の利得を制御
し、特にスイッチ41が高利得側に切り換えられたときこ
れらの回路の利得を標準時よりも高利得にする。
ところで前述のように、固体撮像素子としてのCCD10の
分光感度特性は、短波長側で低く、長波長側で高くなっ
ているため、このCCDから出力される前記の色信号出力
は、概してR信号が大きく、B信号が小さい。特に色温
度が低い被写体についてはB信号の出力がR信号に比べ
て非常に小さくなる。また前記の可変利得増幅器24,25
の利得はナイキスト折り返しや偽信号の発生を最小にす
るため前記の順次切り換え回路26の入力側においてR:G:
B=1:1:1になるよう制御されている。そのため色温度が
低い被写体についてはB信号の利得が大きくなってしま
い、特に回路の利得が高いときは輝度信号のS/Nの低下
が著しくなる。
そこで第1図の装置においては、回路利得が高い場合に
S/Nの低下を防ぎ、画像の劣化を防止する手段を設け
た。すなわち、スイッチ回路42のスイッチRSW及びBSW
は、利得切り換えスイッチ41が高利得側に切り換えられ
たときには、それぞれ、a側及びc側に切り換えられて
基準電圧源43及び44に接続される。基準電圧源43及び44
の電圧Vr1及びVr2は、固体撮像素子10の分光感度特性に
対応して順次切り換え回路26の出力輝度信号YのS/Nが
最大になる値に設定される。そして可変利得増幅器24及
び25は基準電圧Vr1及びVr2により制御されるので、固体
撮像素子10の分光感度特性に伴う前記の輝度信号YのS/
Nの低下を防止することができる。例えば、第5図に示
す分光感度特性を有する撮像素子10にR,G,Bの色フィル
タ(第4図の16〜18)を組み合わせた場合には、R信号
が大きく、B信号が小さくなるように制御することによ
りS/Nの低下を防止することができる。
一方、利得切り換えスイッチ41が標準利得側に切り換え
られたときは、スイッチ回路42のスイッチRSW及びBSW
は、それぞれb側及びd側に切り換えられ、可変利得増
幅器24及び25は、それぞれ前述のようにホワイトバラン
ス信号RWB及びBWBにより、順次切り換え回路26の入力側
においてR:G:B=1:1:1になるよう制御されている。第1
図の実施例においては、ホワイトバランス信号RWB及びB
WBが前記第1の制御信号を構成し、基準電圧Vr1及びVr2
が前記第2の制御信号を構成する。
これにより、平常の使用状態では、偽信号の発生が少な
く、回路利得が高いときにはこれに伴う画像の劣化を防
止することができる。
(この発明のその他の実施例)(第2図) 前記の実施例は、可変利得増幅器24,25の制御を利得切
り換えスイッチ41の手動切り換えにより行うものである
が、第2図の実施例はこれを自動的に行うものである。
第2図において、平滑回路51、比較増幅器52、基準電圧
源53及び輝度信号処理回路28内の可変利得増幅器がAGC
制御系を構成している。一方輝度信号処理回路28の出力
輝度信号Yは平滑回路51で平滑化され、比較増幅器52で
基準電圧源53の基準電圧Vr3と比較され、その偏差信号
がレベル変換回路54で所要のレベルに変換されてそれぞ
れ加算器55及び56においてホワイトバランス信号RWB及
びBWBに加算され、この加算信号により可変利得増幅器2
4及び25がそれぞれその利得を制御される。第2図中そ
の他の回路は第1図で対応する符号を付したものと実質
的に同じであるので説明を省略する。
第2図において、比較増幅器52の出力偏差信号のレベル
が標準利得であるときは、加算器55及び56の出力がそれ
ぞれホワイトバランス信号RWB及びBWBと等しくなるよう
に調整され、また前記の偏差信号のレベルが高利得にな
るに従って加算器55及び56の出力が、それぞれ可変利得
増幅器24を利得増加方向に、可変利得増幅器25を利得低
下方向に制御するよう調整されている。したがって、輝
度信号処理回路28への入力信号レベルの低下により回路
利得が増加すると、可変利得増幅器24及び25がR信号の
利得が増加し、B信号の利得が減少するように動作する
ので高利得時のS/Nの低下を防止することができる。第
2図の回路においては、加算器55及び56の出力が、それ
ぞれホワイトバランス信号RWB及びBWBと等しくなるよう
に調整された場合の加算器55及び56の出力信号が前記第
1の制御信号を構成し、加算器55及び56の出力が、それ
ぞれ可変利得増幅器24を利得増加方向に、可変利得増幅
器25を利得低下方向に制御するよう調整された場合の加
算器55及び56の出力信号が前記第2の制御信号を構成す
る。
第2図の回路の変形として、しきい値を持つコンパレー
タで前記の偏差信号に相当する信号を検出し、これによ
り可変利得増幅器24,25の制御を行うようにしてもよ
い。また第1図及び第2図の実施例においては、固体撮
像素子10の出力色信号のうちR信号及びB信号について
回路利得による補正を行うようにしたが、これらの補正
は前記色信号のうちの1信号についてのみ行うようにし
てもよい。
(発明の効果) 前述のように、この発明によれば、輝度信号の利得を増
大させていない通常の使用状態では、撮像手段から出力
される各色信号の比率を被写体照明の色温度に応じて制
御してから各色信号を順次切り換えて合成しているの
で、折り返し歪みによる偽信号の発生が無い高帯域の輝
度信号が得られると共に、輝度信号の利得を増大させた
場合には、これに応じて補正手段により第1の利得制御
手段における青信号の利得を赤信号の利得よりも相対的
に減少させるようにしているので、S/Nの低下による画
質の劣化を防ぐ事ができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の撮像装置の一実施例のブロック図、
第2図はこの発明の撮像装置の他の実施例の要部のブロ
ック図、第3図は固体撮像素子の構成を説明する模式
図、第4図は第3図中の垂直色ストライプフィルタの説
明図、第5図は固体撮像素子の分光感度特性を示す特性
曲線図である。 符号の説明 10:固体撮像素子、15:垂直色ストライプフィルタ、24,2
5:可変利得増幅器、26:順次切り換え回路、28:輝度信号
処理回路、41:利得切り換えスイッチ、42:スイッチ回
路、43,44:基準電圧源、52:比較増幅器、53:基準電圧
源、54:レベル変換回路、55,56:加算回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像手段より出力される各色信号を順次切
    り換えて輝度信号を合成する切り換え手段と、 前記切り換え手段の前段において前記各色信号の比率を
    被写体照明の色温度に応じて制御する第1の利得制御手
    段と、 前記切り換え手段により合成される輝度信号の利得を増
    大させる第2の利得制御手段と、 前記第2の利得制御手段により前記輝度信号の利得が所
    定レベルよりも増大された場合に、これに応じて前記第
    1の利得制御手段における青信号の利得を赤信号の利得
    よりも相対的に減少させる補正手段と、 を備える撮像装置。
JP60251490A 1985-11-09 1985-11-09 撮像装置 Expired - Lifetime JPH074017B2 (ja)

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