JPH114453A

JPH114453A - カラー撮像装置

Info

Publication number: JPH114453A
Application number: JP9156210A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kitamura; 淳喜多村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: JP3932601B2

Abstract

(57)【要約】【課題】原色フィルタを有するＣＣＤイメージセンサ
を用いた場合において、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色が１ライン中
に全て揃わないと、ヒストグラム化するための基準輝度
と、積分されようとする検波信号の比較を正しく行うこ
とができない。【解決手段】原色フィルタを有するＣＣＤイメージセ
ンサ１１を撮像デバイスとして用いたカラー撮像装置に
おいて、ＡＥ用検波回路２０でヒストグラム検波を行う
場合、Ｇ画素抜き出し回路２０１でＣＣＤイメージセン
サ１１の撮像信号中からＧ画素成分のみを抜き出し、こ
のＧ画素成分を比較回路２０２で明るさ基準値ＲＥＦ
１，ＲＥＦ２と比較する。そして、その比較結果に基づ
いて積分回路２０３，２０４において、ＣＣＤイメージ
センサ１１の撮像信号を積分することによってＧ画素を
対象としてヒストグラム積分を行い、その積分結果に基
づいてシステムコントローラ２１によって露光制御を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原色フィルタを有
する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたカラー撮
像装置に関し、特にＣＣＤ(Charge Coupled Device；電
荷結合素子）イメージセンサ等の固体撮像素子の撮像信
号を検波し、その検波結果に基づいて露光制御を自動的
に行う機能を備えたカラー撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のカラー撮像装置であるカメラシ
ステムの従来例を図６に示す。同図において、ＣＣＤイ
メージセンサ１０１は、タイミングジェネレータ（Ｔ
Ｇ）１０２で発生される読み出しパルス、垂直転送パル
ス、水平転送パルス、シャッタパルスなどの各種のタイ
ミング信号に基づいて駆動される。ＣＣＤイメージセン
サ１０１の出力信号は、ＣＤＳ(Correlated Double Sam
pling;相関二重サンプリング）＆ＡＧＣ(Automatic Gai
n Control;自動利得制御）回路１０３でサンプリングお
よびゲイン調整が行われた後、Ａ／Ｄコンバータ１０４
でディジタル化されてクランプ回路１０５に供給され
る。

【０００３】クランプ回路１０５は、撮像信号中の黒レ
ベルをクランプし、黒レベルに対する各画素の信号レベ
ルを出力する。このクランプ回路１０５から出力される
画素信号は、ホワイトバランス回路１０６およびディレ
イライン１０７を経た後、Ｙ処理回路１０８で信号処理
されてＹ（輝度）信号として出力されるとともに、Ｃ処
理回路１０９で信号処理されてＣ（クロマ）信号として
出力される。クランプ回路１０５からの画素信号はさら
に、ＡＥ(Automatic Exposure;自動露光）用検波回路１
１０にも供給される。このＡＥ用検波回路１１０の検波
出力は、マイクロコンピュータ等からなるシステムコン
トローラ１１１に供給される。

【０００４】ＡＷＢ(Automatic White Balance；オート
ホワイトバランス）用検波回路１１２は、Ｃ処理回路１
０９の出力信号を検波する。このＡＷＢ用検波回路１１
２の検波出力は、システムコントローラ１１１に供給さ
れる。システムコントローラ１１１は、ＡＥ用検波回路
１１０の検波出力に基づいてタイミングジェネレータ１
０２から出力されるシャッタパルスのタイミングやＡＧ
Ｃ回路１０３のゲインを変化させることによって露光制
御（アイリス制御）を自動的に行うとともに、ＡＥ用検
波回路１１０の検波出力に基づいてホワイトバランス回
路１０６を制御することによって色あいの調整を自動的
に行う。

【０００５】上述した構成において、クランプ回路１０
５→ＡＥ用検波回路１１０→システムコントローラ１１
１→タイミングジェネレータ１０２／ＡＧＣ回路１０３
の経路によってＡＥループが形成され、Ｃ処理回路１０
９→ＡＷＢ用検波回路１１２→システムコントローラ１
１１→ホワイトバランス回路１０６の経路によってＡＷ
Ｂループが形成されている。

【０００６】このＡＥループにおいて、ＡＥ用検波回路
１１０には、ＣＣＤイメージセンサ１０１のカラーフィ
ルタの色コーディングと同じ並びのまま画素信号が入力
される。そして、ＡＥ用検波回路１１０は、出力として
１画面内の画素信号を全て積算したものをシステムコン
トローラ１１１に与える。すると、システムコントロー
ラ１１１は、ＡＥ用検波回路１１０の出力であるＡＥ検
波信号に基づいてタイミングジェネレータ１０２から出
力されるシャッタパルスのタイミングやＡＧＣ回路１０
３のゲインを変化させる。その結果、自動露光制御（オ
ートアイリス）が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の従来のカラ
ー撮像装置において、１画面中で、ある２種の輝度レベ
ルの間に相当する画素のみを積分して出力するいわゆる
ヒストグラム積分機能をＡＥ用検波回路１１０に搭載す
る場合を想定すると（ヒストグラム積分の概念は周知技
術である）、ＣＣＤイメージセンサ１０１のカラーフィ
ルタの色コーディングが、図２に示すような「Ｇ市松Ｒ
Ｂ線順次」方式であると、水平方向には必ずＧとＲもし
くはＢとＧのように２色の情報しか存在せず、Ｙ信号そ
のものは勿論のこと、（Ｒ＋２Ｇ＋Ｂ）に基づく擬似Ｙ
信号も１ライン中の情報だけからでは生成することがで
きない。すなわち、ヒストグラム化するための基準輝度
と、積分されようとする検波信号の比較を正しく行うこ
とができないため、正確な露光制御を行えなかった。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、原色フィルタを有す
るＣＣＤイメージセンサを用いた場合において、Ｒ，
Ｇ，Ｂの３色が１ライン中に全て揃わなくてもＡＥヒス
トグラム検波を実現し、正確な露光制御を可能としたカ
ラー撮像装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるカラー撮像
装置は、１ライン中に３原色が同時に存在しない色コー
ディングの原色フィルタを有する固体撮像素子を用いた
カラー撮像装置であって、固体撮像素子の撮像信号中か
らＧ画素成分のみを抜き出すＧ画素抜き出し回路と、こ
のＧ画素抜き出し回路で抜き出されたＧ画素成分を所定
の基準値と比較する比較回路と、この比較回路の比較結
果に基づいて固体撮像素子の撮像信号を積分する積分回
路と、この積分回路の積分出力に基づいて露光制御を行
うコントローラとを備えた構成となっている。

【００１０】上記構成のカラー撮像装置において、原色
フィルタの色コーディングと同じ並びのまま画素信号が
固体撮像素子から入力されると、Ｇ画素抜き出し回路で
は、この画素信号からＧ画素成分のみが抜き出される。
この抜き出されたＧ画素成分は、比較回路において所定
の基準値と比較される。積分回路はこの比較回路の比較
結果に基づいて固体撮像素子からの撮像信号を積分す
る。これにより、Ｇ画素の画素信号を使用して、１画面
中の明るさ分布を知るヒストグラム積分が実現される。
そして、コントローラは、この積分結果に基づいて露光
制御（アイリス制御）を行う。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実
施形態を示すブロック図である。なお、本実施形態にお
いては、Ｇ市松ＲＢ線順次の色コーディングの原色フィ
ルタを有するＣＣＤイメージセンサを用いてＡＥヒスト
グラム検波を可能とするカメラシステムに適用した場合
について説明する。図２に、Ｇ市松ＲＢ線順次の色コー
ディングを示す。

【００１２】図１において、ＣＣＤイメージセンサ１１
は、タイミングジェネレータ１２で発生される読み出し
パルス、垂直転送パルス、水平転送パルス、シャッタパ
ルスなどの各種のタイミング信号に基づいて駆動され
る。ＣＣＤイメージセンサ１１の出力信号（撮像信号）
は、ＣＤＳ＆ＡＧＣ回路１３でサンプリングおよびゲイ
ン調整が行われた後、Ａ／Ｄコンバータ１４でディジタ
ル化されてクランプ回路１５に供給される。

【００１３】クランプ回路１５は、撮像信号中の黒レベ
ルをクランプし、黒レベルに対する各画素の信号レベル
を出力する。このクランプ回路１５から出力される画素
信号は、ホワイトバランス回路１６およびディレイライ
ン１７を経た後、Ｙ処理回路１８で信号処理されてＹ信
号として出力されるとともに、Ｃ処理回路１９で信号処
理されてＣ信号として出力される。クランプ回路１５か
らの画素信号はさらにＡＥ用検波回路２０にも供給され
る。このＡＥ用検波回路２０の検波出力は、マイクロコ
ンピュータ等からなるシステムコントローラ２１に供給
される。

【００１４】色情報検波回路としてのＡＷＢ用検波回路
２２は、Ｃ処理回路１９の出力信号を検波することによ
って色情報を得る。このＡＷＢ用検波回路２２で得られ
る色情報はシステムコントローラ２１に供給される。シ
ステムコントローラ２１は、ＡＥ用検波回路２０の検波
出力に基づいてタイミングジェネレータ１２から出力さ
れるシャッタパルスのタイミングやＡＧＣ回路１３のゲ
インを変化させることによって露光制御（アイリス制
御）を自動的に行うとともに、ＡＷＢ用検波回路２２の
検波出力に基づいてホワイトバランス回路１６を制御す
ることによって色あいの調整を自動的に行う。

【００１５】上述した構成において、クランプ回路１５
→ＡＥ用検波回路２０→システムコントローラ２１→タ
イミングジェネレータ１２／ＡＧＣ回路１３の経路によ
ってＡＥループが形成され、Ｃ処理回路１９→ＡＷＢ用
検波回路２２→システムコントローラ２１→ホワイトバ
ランス回路１６の経路によってＡＷＢループが形成され
ている。このＡＥループにおいて、ＡＥ用検波回路２０
には、ＣＣＤイメージセンサ１１の原色フィルタの色コ
ーディングと同じ並びのまま画素信号が入力される。

【００１６】ＡＥ用検波回路２０は、クランプ回路１５
から出力される画素信号中からＧ画素成分のみを抜き出
すＧ画素抜き出し回路２０１と、このＧ画素抜き出し回
路２０１で抜き出されたＧ画素成分をシステムコントロ
ーラ２１から与えられる２種の明るさ基準値ＲＥＦ１，
ＲＥＦ２と比較する比較回路２０２と、この比較回路２
０２の比較結果に基づいて積分動作を行う２つの積分回
路２０３，２０４と、クランプ回路１５からの画素信号
又はＧ画素抜き出し回路２０１からのＧ画素成分を選択
的に積分回路２０３に積分対象信号として供給する切替
えスイッチ２０５と、この切替えスイッチ２０５の選択
出力を遅延して積分回路２０４に供給する遅延回路
（Ｄ）２０６とから構成されている。

【００１７】ここで、Ｇ画素抜き出し回路２０１として
は、ゲート回路を用いてＧ画素のタイミングでゲートを
開くことによって画素信号からＧ画素成分のみを抜き出
す回路構成のものや、セレクタを用いて画素タイミング
でＧ画素成分と他の画素成分とを切り替えることによっ
てＧ画素成分のみを抜き出す回路構成のものなどを用い
ることができる。

【００１８】続いて、ＡＥ用検波回路２０の回路動作に
ついて、図３のタイミングチャートを用いて説明する。

【００１９】今、あるｎライン目を見ると、ＡＥ用検波
回路２０には、Ｇ１，Ｒ１，Ｇ２，Ｒ２，……という画
素の並びで画素信号（Ａ）が入力される。すると、Ｇ画
素抜き出し回路２０１では、この画素信号（Ａ）からＧ
画素成分（Ｂ）のみが抜き出される。このＧ画素成分
（Ｂ）は、比較回路２０２において、システムコントロ
ーラ２１から与えられる基準値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２と比
較される。比較回路２０２は、Ｇ画素成分（Ｂ）、即ち
検波信号の方が基準値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２よりも大きい
場合に“Ｈ”レベル、小さい場合に“Ｌ”レベルの比較
結果（Ｃ）を出力する（なお、論理は逆でも、最終的な
つじつま合わせは可能である）。

【００２０】ここで、比較回路２０２は、ヒストグラム
積分するための２種の基準値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２の各々
について比較結果を出力するので、本来ならば、出力と
して２系統必要となる。これに対し、本例では、出力を
１系統として、図３（Ｃ）に示すように、時間軸上で２
つの比較結果をシリアルに並べて出力する形態を採って
いる。この比較回路２０２の比較結果（Ｃ）は、２つの
積分回路２０３，２０４に供給される。

【００２１】また、積分回路２０３，２０４には、クラ
ンプ回路１５から出力される画素信号（Ａ）又はＧ画素
抜き出し回路２０１から出力されるＧ画素成分（Ｂ）が
積分対象信号として切替えスイッチ２０５によって選択
されて入力される。積分回路２０３は、比較結果（Ｃ）
のうち、基準値ＲＥＦ１との比較結果が“Ｈ”レベルの
ときのみ積分動作を行う。ただし、検波対象として画素
信号（Ａ）が選択されている場合は、Ｇ１とＲ１のペア
として共に積分する。

【００２２】一方、積分回路２０４は、比較結果（Ｃ）
のうち、基準値ＲＥＦ２との比較結果が“Ｈ”レベルの
ときに積分動作を行う。ただし、積分回路２０３と同様
に、画素信号（Ａ）が検波対象の場合はＧ１とＲ１を共
に積分する。このために、検波信号を遅延回路２０６で
遅延させることによってタイミング合わせを行ってい
る。なお、基準値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２の各々について２
系統の比較結果を出力する場合には、遅延回路２０６に
よってタイミング合わせを行う必要はない。

【００２３】以上により、Ｇ画素を対象としてヒストグ
ラム積分が行われる。ここで注意しなくてはいけないの
は、Ｇ画素が比較的広い波長領域に感度を持っていると
はいえ、例えば、夕焼けの空の下のようなかなり赤みが
った光源の下では、Ｇ画素そのものの画素信号のレベル
が低下する。このため、本実施形態の場合のように、積
分対象信号にＧ画素のみを選んでいる場合は、積分値そ
のものが小さくなる。また、ヒストグラム判定のための
図３（Ｂ）に示すＧ画素成分のレベルも小さな値とな
り、通常、被写体で適度に設定した基準値ＲＥＦ１，Ｒ
ＥＦ２が高くなりすぎてしまう。

【００２４】そこで、本実施形態では、以下に述べる手
法を用いている。本カメラシステム内には、色情報を積
分する回路、即ちＡＷＢ用検波回路２２が搭載されてい
る。このため、システムコントローラ２１はこのＡＷＢ
用検波回路２２の検波出力から１画面中のＧ，Ｒ，Ｂ成
分の比率を知ることができる。例えば、夕焼け時には
Ｇ，Ｂ成分に比べてＲ成分がかなり大きくなる。

【００２５】このとき、システムコントローラ２１は、
ＡＥ用検波回路２０から供給される積分結果が本来のも
のよりも小さめであると判断し、この積分結果を例えば
２倍にするなどの補正を行ってＡＥアルゴリズムへ反映
させてやる。また、基準値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２に対して
も、これらはそのままだと大きくなりすぎるので、例え
ば１／２倍した値をＡＥ用検波回路２０内の比較回路２
０２に与えてやり、図４に示すように、１画面中の輝度
分布のうち、通常被写体とほぼ同じ位置に基準値ＲＥＦ
１，ＲＥＦ２がくるように補正をかけてやる。

【００２６】以上説明した本実施形態に係るＡＥ制御の
処理手順を図５に示す。この処理はシステムコントロー
ラ２１によって実行される。システムコントローラ２１
は先ず、ＡＷＢ用検波回路２２の検波出力を取り込み
（ステップＳ１）、この検波出力に基づいて１画面中の
Ｇ，Ｒ，Ｂ成分の比率を求める（ステップＳ２）。そし
て、Ｇ，Ｂ成分に比べてＲ成分がかなり大きい（Ｒ成分
≫Ｇ，Ｂ成分）か否かを判断し（ステップＳ３）、Ｒ成
分≫Ｇ，Ｂ成分の場合には、夕焼け時の撮影であると判
断し、積分結果および基準値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２をそれ
ぞれ補正し（ステップＳ４）、その補正結果に基づいて
シャッタスピードおよびＡＧＣゲインを制御する（ステ
ップＳ５）。

【００２７】このように、ＡＥ用検波回路２０におい
て、Ｇ画素を対象としてヒストグラム積分を行う場合、
ＡＷＢ用検波回路２２から得られる色情報の積分結果に
基づいてＲ，Ｇ，Ｂの成分比を求め、その成分比に基づ
いてＧ画素積分値およびヒストグラム積分を行うための
２種の明るさ基準値ＲＥＦ１，ＲＥＦ２を補正すること
により、例えば夕焼け空の下での撮影の場合などであっ
ても、Ｇ画素のレベル低下の影響を受けることなく、正
確に露光制御を行うことができる。

【００２８】なお、上記実施形態では、切替えスイッチ
２０５を切り替えることにより、クランプ回路１５から
の画素信号又はＧ画素抜き出し回路２０１からのＧ画素
成分を選択的に積分回路２０３に積分対象信号として供
給する構成としたが、切替えスイッチ２０５を省略し、
クランプ回路１５からの画素信号のみを固定的に積分回
路２０３に積分対象信号として供給する構成とすること
も可能である。

【００２９】また、クランプ回路１５からの画素信号に
代えてＧ画素抜き出し回路２０１からのＧ画素成分を固
定的に積分回路２０３に積分対象信号として供給する構
成とすることも可能である。この場合には、画素情報と
してはＧ画素のみであり、１画面中の全画素の半分とな
ることから、積分回路２０３，２０４の語長が短くて済
むため、回路構成を簡略化できる利点がある。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原色フィルタを有する固体撮像素子を撮像デバイスとし
て用いたカラー撮像装置において、固体撮像素子の撮像
信号中からＧ画素成分のみを抜き出し、このＧ画素成分
を所定の基準値と比較し、その比較結果に基づいて固体
撮像素子の撮像信号を積分することによってＧ画素を対
象としてヒストグラム積分を行い、その積分結果に基づ
いて露光制御を行うようにしたことにより、Ｇ画素のみ
を使用したヒストグラム積分を実現できるため、Ｒ，
Ｇ，Ｂの３色が１ライン中に全て揃わなくてもＡＥヒス
トグラム検波が可能となり、正確な露光制御を実現でき
ることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】Ｇ市松ＲＢ線順次の色コーディングを示す図で
ある。

【図３】本実施形態に係るＡＥ用検波回路の回路動作を
説明するためのタイミングチャートである。

【図４】補正前（Ａ）と補正後（Ｂ）の基準値ＲＥＦ
１，ＲＥＦ２に対するＹ分布を示す特性図である。

【図５】ＡＥ制御の手順を示すフローチャートである。

【図６】従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１…ＣＣＤイメージセンサ、１２…タイミングジェネ
レータ、１３…ＣＤＳ＆ＡＧＣ回路、１６…ホワイトバ
ランス回路、２０…ＡＥ用検波回路、２１…システムコ
ントローラ、２２…ＡＷＢ用検波回路、２０１…Ｇ画素
抜き出し回路、２０２…比較回路、２０３，２０４…積
分回路、２０５…切替えスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１ライン中に３原色が同時に存在しない
色コーディングの原色フィルタを有する固体撮像素子を
用いたカラー撮像装置であって、前記固体撮像素子の撮像信号中からＧ（緑）画素成分の
みを抜き出すＧ画素抜き出し回路と、前記Ｇ画素抜き出し回路で抜き出されたＧ画素成分を所
定の基準値と比較する比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づいて前記固体撮像素子の
撮像信号を積分する積分回路と、前記積分回路の積分出力に基づいて露光制御を行うコン
トローラとを備えたことを特徴とするカラー撮像装置。
【請求項２】前記積分回路は、前記Ｇ画素抜き出し回
路で抜き出されたＧ画素成分を積分対象とすることを特
徴とする請求項１記載のカラー撮像装置。
【請求項３】前記固体撮像素子の撮像信号に基づいて
色情報を積分する色情報積分回路を有し、前記コントローラは前記色情報積分回路の積分出力から
１画面中の３原色の成分比を求め、この成分比から夕焼
け認識を行うことを特徴とする請求項１記載のカラー撮
像装置。
【請求項４】前記コントローラは、１画面中の３原色
の成分比に基づいて前記積分回路の積分出力を補正し、
この補正した積分出力に基づいて露光制御を行うことを
特徴とする請求項３記載のカラー撮像装置。
【請求項５】前記コントローラは、１画面中の３原色
の成分比に基づいて前記基準値を補正し、この補正した
基準値を前記比較回路に与えることを特徴とする請求項
３記載のカラー撮像装置。