JPS5822365Y2

JPS5822365Y2 - カラ−撮像装置

Info

Publication number: JPS5822365Y2
Application number: JP11539677U
Authority: JP
Inventors: 文男名雲; 栄司林
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 1977-08-29
Filing date: 1977-08-29
Publication date: 1983-05-13
Also published as: JPS5442426U

Description

【考案の詳細な説明】この考案はカラー撮像装置の特に白バランス調整回路に
関する。

一般に、カラー撮像装置で、白色の被写体を撮像した場
合、その撮像場所の照明等の関係で、被写体の色温度が
異なり、同じ白色の被写体を撮像しても撮像場所により
モニター画面上では純白に映出されない。

そこで、撮像場所が変わって色温度が変わった場合、例
えば室内で使用していた撮像装置を戸外に持ち出して使
用する場合でも、白色の被写体は、モニター画面上で常
に白色となるようにするため、カラー撮像装置には自バ
ランス調整機能が付加しである。

この自バランス調整機能を果たすものとしては、色温度
変換フィルタ装置と自バランス補正回路が用いられてい
る。

自バランス補正回路は、撮像部より得られる赤、緑及び
青の各色信号ＳＲ，ＳＧ及びＳＢをそれぞれレベル調整
して、これらの信号のレベル比を所定の比、例えば１：
１：１になるようにするものである。

ところが、この自バランス補正回路で大幅な白バランス
補正を行ったときには、適正動作点が大きく動き、撮像
部より得られた各色信号のレベル比が大幅に変わってし
まいダイナミックレンジが劣化する欠点があり、あまり
大幅な補正はできない欠点がある。

また、カラー撮像装置においては感度をかせぐため、光
学フィルタ等を挿入しない状態で自バランスが設定でき
るよう自バランス補正回路のアンプゲインを調整する。

ところが、撮像素子のダイナミックレンジ（すなわちブ
ルーミングするレベル）は材料等により決まってしまう
ので、この白バランス補正回路を単独で使用したのでは
次のような欠点が生じてしまう。

すなわち白を撮影時、理想的な光源では撮像素子への入
射光も赤：緑：青＝１：１：１であるが、例えば夕方の
ように赤が強い光源では、撮像素子への入射光は例えば
赤：緑：青＝２：１：１となる。

このとき、自バランス補正回路でアンプゲインを赤：緑
：青＝０．５：１：１に設定することで、全体
としての特性は赤：緑：青＝１：１：１とすることがで
きる。

しかし、この被写体の輝度が高いときには、撮像素子の
赤色光Ｒに対応するものは、他の緑色巻Ｇ、青色光Ｂよ
りも入射光量が多いので、先に飽和してしまう。

この時、色バランスがくずれ、色再現性が悪くなってし
まう。

そこで、カラー撮像装置においては、白バランス調整用
としてさらに色温度変換フィルタ装置を併用するように
している。

色温度変換フィルタ装置は、光源色温度に対応した補正
フィルタを有し、この色温度補正フィルタを光源色温度
の変化に応じて切換えて、撮像部より得られる赤、緑及
び青の各色信号５Ｒ９Ｓ６及びＳＢのレベルが所定の比
となるようにするものである。

ところが、この場合、色温度変換フィルタ装置と白バラ
ンス補正回路は、それぞれ独立であるため、色温度変換
フィルタ装置で、補正フィルタを切換えたときには、切
換え前後の白バランスの不連続性が大きいことから、白
バランス補正回路において大幅な利得調整のやり直しが
必ず必要となり、手間がかかる。

例えば長時間にわたって屋外で撮影を行う場合において
、例えば晴天の正午（色温度５２００’Ｋ）から夕方（
色温度３２００°Ｋ）までのように光源の色温度が徐々
に変化する場合がある。

このような場合、例えば、カラー撮像装置の基準色温度
が５２００°にであるとすると、正午時には色温度補正
フィルタを光路に入れず、自バランス補正回路のみによ
って白バランスの補正を行いながら撮影をすればよい。

しかし、夕方に近づくと、前述したように色再現性が悪
化するのを防止する必要があるため、色温度補正フィル
タを光路中に入れるようにする必要がある。

このとき、色温度補正フィルタを光路中に入れる前は自
バランス補正回路のアンプゲインが例えば赤：緑：青＝
０．５：１：２であったものを、色温度補正フ
ィルタを光路中に入れた後は例えば赤：緑：青＝１：
１：１というようにアンプゲインの大幅な調整の
やり直しを行わなければならない。

この考案は上述の点に鑑み、色温度変換フィルタ装置で
のフィルタの切換え前後において、白バランス補正回路
の大幅な利得変更を行わなくてすむようにしたものであ
る。

以下、この考案によるカラー撮像装置の一例を、撮像部
にチャージ・カップルド・デバイス（ＣＣＤ）を用いた
固体撮像体を使用した場合を例にとって、図を参照しな
がら説明しよう。

第１図において、１は撮像レンズ、２は色温度変換フィ
ルタ装置、３は色分解光学系で、色温度変換フィルタ装
置２には、その補正フィルタの切換えに連動するスイッ
チ装置４が設けられている。

そして、撮像レンズ１を通った入力光は、色温度変換フ
ィルタ装置２を介して色分解光学系３に入り、これによ
り赤、緑及び青の各色光に分解される。

そして、赤色光Ｒは赤用ＣＣＤ５Ｒに、緑色光Ｇは
縁周ＣＣＤ５Ｇに、青色光Ｂは青用ＣＣＤ５Ｂに
、それぞれ入射し、これら各ＣＣＤ５Ｒ，５Ｇ及び５Ｂ
より搬送波の位相が順次１２０°ずつずれた状態の各撮
像色信号ＳＲ，Ｓｃ及びＳ８がそれぞれ得られる。

そして、これらＣＣＤ５Ｒ，５Ｇ及び５Ｂより取り出さ
れた信号ＳＲ，Ｓｃ及びＳＢは、それぞれサンプルホー
ルド回路６，７及び８に供給され、そのサンプルホール
ド出力がそれぞれ減衰器１０，１１．１２を通じて白バ
ランス補正回路９に供給される。

この白バランス補正回路９は、利得制御アンプ１３．１
４．１５と、差動アンプ１６．１７と、記憶回路を有す
る利得制御信号形成回路１８と、スイッチ１９とから構
成されており、利得制御信号形成回路１８よりの制御信
号によりアンプ１３．１４及び１５が制御されて、これ
らアンプ１３．１４及び１５の出力信号のレベル比が所
定のもの、例えば１：１：１となるようにされる。

そして、この白バランス補正回路９のアンプ１３．１４
及び１５．の出力信号ＳＲｗ、ＳＧｗ及びＳＢＷがそれ
ぞれローパスフィルタ２０．２１及び２２に供給されて
これより高域成分即ち、それぞれ搬送波成分が除去され
た各信号ＳＲＷ、ＳＧＷ及びＳｓｗの低減成分が得られ
、これが合成器２３，２４及び２５に供給される。

一方、アンプ１３．１４及び１５より得られる各信号Ｓ
ＲＷ、Ｓｃｗ及びＳＢＷは、また、合成器２６に
供給されて、この合成器２６において、それぞれ１２０
°ずつ位相が異なる搬送波が合成されることにより高域
成分に含まれる搬送波成分が除去され、これがノＳイパ
スフィルタ２７に供給されて、搬送波成分の除去された
信号ＳＲＷ、ＳＧＷ及びＳＢＷの高域成分の合成出力が
得られ、これが合成器２３，２４及び２５に供給されて
、ローパスフィルタ２０．２１及び２２よりの信号ＳＲ
Ｗ、、ＳＧＷ及びＳａｗの低減成分と合成される。

こうして、搬送波成分が除去されて、これの影響が除去
されるとともに、解像度の劣化を防止することができる
ようにされた信号が合成器２３，２４及び２５よりエン
コーダ２８に供給されて、例えば、これよりＮＴＳＣ方
式の映像信号が取り出される。

そして、この考案においては、色温度変換フィルタ装置
２の色温度補正フィルタの切換えと減衰器１０．１１及
び１２とを連動させるもので、この例では、色温度変換
フィルタ装置２の補正フィルタの切換に連動してスイッ
チ装置４がオン・オフ制御され、このスイッチ装置４の
状態に応じた制御信号Ｓ。

が制御回路２９より得られ、この制御信号Ｓ。により白
バランス補正回路９の前段の減衰器１０゜１１及び１２
の減衰量が制御されるようにされている。

第２図は、この色温度変換フィルタ装置２−スイッチ装
置４−制御回路２９−白バランス補正回路９の前段の例
えば減衰器１０の系の一例である。

この例は色温度変換フィルタ装置２の補正フィルタが一
枚の場合の例で、第２図中、点線図示の状態に補正フィ
ルタ２Ｆがあるときは、撮像レンズ１と色分解光学系３
との間の光路中に補正フィルタ２Ｆは挿入されず、スイ
ッチ装置４のスイッチ４Ｓはオフであり、これが支持軸
２Ｐを中心に矢印のように回転されて、補正フィルタ２
Ｆが撮像レンズ１と色分解光学系３との間の光路中に挿
入されたときスイッチ４Ｓはオンとなるようになされて
いる。

従って、補正フィルタ２Ｆが光路中に挿入されず、点線
図示の状態にあるときは、制御回路２９を構成するトラ
ンジスタ２９Ｔはオフであり、リレー１０Ｌには電流は
流れず、そのメイク接点は図のように開いた状態のまま
となる。

このとき、減衰器１０としては信号伝送路に抵抗１０１
と抵抗１０２が挿入されたものとして働き、減衰量が補
正フィルタ２Ｆの特性に応じた量に切換えられる。

この状態で、白い被写体を撮像して、スイッチ１９をオ
ンにすると、利得制御信号形成回路１８が動作状態とな
る。

すると、アンプ１３よりの信号ＳＲＷとアンプ１４より
の信号ＳＧＷが差動アンプ１６においてレベル比較され
、その比較誤差出力が形成回路１８に供給され、またア
ンプ１４よりの信号Ｓｃｗとアンプ１５よりの信号ＳＢ
Ｗが差動アンプ１７においてレベル比較され、その比較
誤差出力が形成回路１８に供給されて、それぞれ記憶さ
れる。

そして、この記憶された誤差出力から利得制御信号が形
成され、これにより、各アンプ１３，１４．１５が利得
制御されて、それぞれより得られる出力信号ＳＲＷ、Ｓ
ＧＷ及びＳＢＷのレベル比が１：１：１となるようにさ
れる。

こうして、形成回路１８に記憶された利得制御信号によ
ってスイッチ１９をオフにした後も、アンプ１３．１４
及び１５が利得制御されて、モニター画面上には、常に
純白の被写体は純白に映出されるようになる。

次に、補正フィルタ２Ｆが実線図示の状態とされて光路
中に挿入されたときは、フィルタの特性が異なるため、
従来は白い被写体を撮像してもアンプ１３，１４．１５
よりの信号はレベル比が１：１：１とならず自バランス
がくずれるが、この考案においては、このときは、補正
フィルタ２Ｆの挿入に応じてスイッチ４Ｓがオンとなり
、これによりトランジスタ２９Ｔが導通し、リレー１０
Ｌに電流が流れてメイク接点１０５は閉の状態となる。

このときは、減衰器１０としては信号伝送路と接地間に
抵抗１０１のみが挿入されたものとして働き、サンプル
ホールド回路６よりの信号がバッファアンプ１０３を通
じ、この抵抗１０１を通じてアンプ１３に供給される状
態となる。

従って、白い被写体を撮像したときは、アンプ１３，１
４．１５よりの信号のレベル比は１：１：１のままで変
わらず、白バランス補正回路で、自バランス調整をし直
す必要はない。

この色温度変換フィルタ装置の切換えと、減衰器１０．
１１及び１２との連動の状態を第３図を参照してさらに
、説明する。

即ち、第３図において、スイッチ４１，４２．４３はス
イッチ装置４Ｓを等価的に示し、スイッチ１１０゜１１
１．１１２は減衰器１０，１１．１２の減衰量の切換え
のスイッチを示し、これらスイッチ４１，４２．４３及
びスイッチ１１０，１１１，１１２が連動して切換えら
れる。

そして、スイッチ４１，４２．４３が接点Ｂ側に切換え
られるとき色温度変換フィルタ装置２は、各色光Ｒ，Ｇ
及びＢに対してＲｆ、Ｇｆ及びＢｆの利得を有し、一方
、減衰器１０，１１．１２は、スイッチ１１０，１１１
．１１２が接点Ａ側に切り換えられたときその入力信号
に対し、Ｒｗ、Ｇｗ、Ｂｗの利得を有するようにされて
いる。

なお、Ｒ８，ＧＳ及びＢｓは、色分解光学系をも含めた
ＣＣＤの各色光に対する感度を示す値（利得）である。

従って、図からも明らかなようにＲｆ＝Ｒｗ、
ＧｆＧｗ、Ｂｆ＝Ｂｗであれば、スイッチ４１，４２，
４３，１１０゜１１１，１１２が切換えられても、アン
プ１３，１４．１５の前段までの総合利得は変化しない
。

即ち、色温度変換フィルタ装置２の切換え前後において
、入力光が等しければアンプ１３，１４．１５に供給さ
れる信号のレベルは切換え前後において互いに等しくな
り、改めて、白バランス補正回路９で白バランス調整用
のスイッチ１９をオンにして、調整をし直すような手間
は全く必要とせず、補正フィルタを切換えても白い被写
体は、切換え前後においてモニター画面上で、常に白く
映出されるものである。

第４図及び第５図は、この考案装置の要部の他の例で補
正フィルタが４枚の場合の例である。

第４図は、その色温度変換フィルタ装置２の一例で、３
１，３２．３３及び３４は、第１．第２．第３及び第４
の補正フィルタで、軸３０を中心に回転して、撮像レン
ズ１と色分解光学系３との間の光路中に補正フィルタ３
１．３２，３３．３４が選択的に挿入されるようにされ
る。

そして、この例では、これら補正フィルタを囲む２本の
リング領域３５．３６に、図において斜線で示すように
、一方のリング領域３５には、その互いに対向する９０
°範囲を導電電極部分とすると共に、他方のリング領域
３６には、その１８０°角範囲の一方を導電電極部分と
して、これら導電電極部分はそれぞれ接地する。

そして、スイッチ装置４としては、ブラシ４４及び４５
を設け、これらブラシ４４及び４５がリング領域３５及
び３６に接触するようにしておく。

このようにすれば、第４図に示すように、補正フィルタ
３１が光路中に挿入される状態のときは、ブラシ４４及
び４５はともに接地されず、補正フィルタ３２が光路中
に挿入されるときは、ブラシ４４のみが接地され、補正
フィルタ３３が光路中に挿入されるときは、ブラシ４５
のみが接地され、補正フィルタ３４が光路中に挿入され
るときは、ブラシ４４と４５がともに接地されることと
なり、補正フィルタ３１．３２．３３及び３４の切換え
に応じてスイッチ装置４が切換えられる。

第５図は、この色温度変換フィルタ装置２を使用した場
合の例えば減衰器１０の減衰量の切換えを制御する回路
の一例で、補正フィルタの切換えに応じたブラシ４４及
び４５の上述した４通りの状態に応じて、デコーダ２９
Ｄよりは４通りの出力が得られ、これによりリレー１０
Ｌｌ、１０Ｌ２．１０Ｌ３及び１０Ｌ４に選択的
に電流が流れるようにされて、これにより抵抗１０４．
１０５．１０６．１０７及び１０８が適宜選択的に信号
伝送路に挿入されて、減衰器１０の減衰量（利得）が補
正フィルタの利得特性に応じて切換えられる。

以上述べたようにして、この考案によるカラー撮像装置
によれば、色温度変換フィルタ装置と白バランス補正回
路の前段に設けた減衰器とを連動させたので、色温度変
換フィルタ装置での補正フィルタの切換え前後において
、白バランス補正回路を調整し直さなくてもよく、白バ
ランス調整作業が簡略化される。

しかも、このように、両者を連動させることによって、
白バランス補正回路によって、適正動作点が大きく動い
たものが、単に色温度変換フィルタ装置の補正フィルタ
を切換えるだけの簡単な操作で、適正動作点に戻すこと
ができる。

従って、撮像装置としてのダイナミックレンジが拡大す
ることになる。

なお、図の例では撮像部にＣＣＤを用いた例について述
べたが、撮像部にはビジコン管等の撮像管を使用するこ
ともできる。

さらに、撮像部は図の例のようにＣＣＤを３素子（ある
いは撮像管を３管）用いる場合だけでなく、２素子（２
管）さらには１素子（単管）の場合にも本考案が適用で
きることはいうまでもない。

さらに、図の例の減衰器１０，１１．１２の減衰量切換
用のスイッチとしてはリレーの代わりに半導体アナログ
スイッチを用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案によるカラー撮像装置の一例の系統図
、第２図はその要部の一例の回路図、第３図はその要部
の動作を説明するための図、第４図及び第５図はその要
部の他の例を説明するための図である。１は撮像レンズ、２は色温度変換フィルタ装置、３は色
分解光学系、９は自バランス補正回路、１０，１１゜１
２は減衰器、１３，１４．１５は利得制御アンプ、２９
は制御回路、２Ｆ及び３１．３２，３３．３４は色温度
補正フィルタである。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

光学的に色温度の補正を行う色温度補正フィルタを有す
る色温度変換フィルタ装置と、撮像部より得られる複数
の色信号のレベルを調整して上記複数の色信号のレベル
比が所定の比となるようにする自バランス補正回路と、
この自バランス補正回路の入力側に設けられる利得可変
回路とを有し、上記色温度変換フィルタ装置での上記色
温度補正フィルタの切換に連動して上記利得可変回路の
利得が制御され、上記白バランス補正回路に供給される
上記複数の色信号のレベル比が上記色温度補正フィルタ
の切換に無関係にほぼ一定になるようにされたカラー撮
像装置。