JPS5997291A - 撮像装置 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は撮像デバイスを利用した撮像装置に関し、特に
折り返し歪を軽減する為の信号処理回路を備えたカラー
撮像装置に関するものである。

（従来技術） 従来この種のカラー撮像装置には、異なる分光特性を有
する複数の色分解フィルタを例えばストライプ状に備え
た撮像デバイス（ＣＣＤ等）が利用される。

例えば第１図示の様に赤色光（Ｒ）透過フィルタ、緑色
光（Ｇ）透過フィルタ、青色光（Ｂ）透過フィルタ（以
後単にＲフィルタ、Ｇフィルタ。

Ｂフィルタと呼ぶ）が順次撮像デバイス面上に配列され
ている場合を考えて見る。この様なフィルタ及び光学系
を経て撮像デバイスに入射した光は、上述の色ストライ
プフィルタ及び撮像デバイスにより、空間的にサンプリ
ングされるが、この場合、撮像デバイスの絵素数又は色
ストライプフィルターのピッチで決まる空間サンプリン
グ周波数の１以上に相当する入射光の空間両波数成分は
、折返し歪の原因となる。これを第２図を用いて説明す
る。図示（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ’）はいずれも
横軸は周波数を、縦軸は信号レベルを表すものとする。

撮像デバイス上でサンプリングされた入射光は、光電変
換作用等により撮像デバイスから撮像信号とじて読出さ
れるが、ここで、この撮像信号のＲのみ（あるいはＧの
み、Ｂのみ）Ｋ注目するとその繰返し周波数は、読出し
周波数の１となる。この繰返し周波数をｆｃとすれば、
すンプリングによる入射光のベースバンド成分と側帯波
成分は図示（５）の様になり、図示の斜線部分が折返し
歪成分と呼ばれる。この信号を図示（Ｂ’ｌのような特
性を有するローパスフィルタラ通すと、この折返し成分
がベースバンド成分に混ス って残る事になり、この成分がディｌレイ上で非常に画
質を劣化させる原因となる。この様な折返し歪を軽減す
る方法として、特開昭５６−１２０２８１号公報Ｗ一方
法が述べられている。即ち同図（０に示す如く無彩色被
写体像を撮影したとき、撮像デバイスから出力される点
順次信号のレベルを１：１：１になる様に色分解フィル
タの設計を行なえば、サイドバンド成分が打ち消し合っ
て、折返し歪が軽減出来るというものである。

この方法によれば少なくとも無彩色の画面に関しては折
返し歪を低減できる。

勿論色飽和度の高い画面に関してはこの様な効果は得ら
れないが、人間の視感度は色に関しては高域側で低いか
ら無視【−て良ｔｎ。

しかし上述の場合、撮影の目的あるいは場所によって、
撮影光源の色温度が異なると、点順次信号レベルがアン
バランスになって、結局折返し歪が発生してしまう。第
３図は色温度として例えば３２（１０’にと６０００°
にておける分光エネルギーを示し、第４図は例えば３２
００’Ｋに於て点順次の出力信号レベルが一定になる様
に色分解フィルタを設計した場合の欠点を示す図である
。色温度レベルが３２００’Ｋに於てＲ，Ｇ、Ｂが１：
１：１になる様にフィルタを設定すると、第４図に示す
如＜６０００’にでは長波長側即ちＲ側が弱く、Ｂ側が
強くなってし捷うので、サイドバンドのベクトルが第４
図示の如くシアン（Ｃｙ）側に偏ってしまい、折返し歪
が発生する。

更に又、撮像デバイスは一般に赤外光だ対して感朝が高
く、視感度とはずれが出てし呻う為、これを防ぐ為に赤
外カットフィルタを撮像デバイスへの光入射光路中に設
けるが、この赤外カットフィルタの製造工程で生じる厚
みのムラによってこのフィルタの周波数特性にバラつき
が生じ、結幣としてＲ信号レベルの変動を起とす場合が
ある。

この様な欠点を除く方法として大別して２つの方法が知
られている。

１つはメカ的な色温度補正フィルタを利用する方法であ
る。この方法は通常大ざっばに、例えば昼光用、螢光焼
用、タングステン用と色温度補正フィルタを準備し、撮
影場所に応じて上記の補正フィルタを切替えるものであ
る。この方法の欠点としては補正用のフィルタが何種類
か必要である事、又点順次信号のレベル合せが粗い事に
より折返し歪の発生を完全には防止できない穀である。

もう１つは特開昭５７−２６９７７号公報に述べられて
いる様に、点順次信号レベルを成すＲ，Ｇ。

Ｂの各レベルが１：１：１になる様に制御信号を掛算す
る手段を設けるものである。この方法によれば原理的に
は信号レベルを精度良く合せる事が出来るが、制御信号
掛算手段が高周波で駆動される為に回路が非常に複雑に
なる欠点があった。即ち、各色信号のサンプリング周波
数を夫々３．８１１１１ｚ程度とした場合、３つの色信
号を得る為には撮像デバイスを約１１　Ｍｌｌｚで駆動
しなければならないが、この場合輝度信号を形成する為
の点順次化パルスも１１匝程度となる。

しかも、この点順次化のタイミングを成る程度正確に行
なう為には、点順次化パルスの立上りはこの３倍の約３
０１１Ｈｚ程度の成分を持っていなければならないが、
この様な高周波領域で同時にレベル調整を正しく行なう
事は極めて困難であるという欠点が有った。

（目的） 本発明の目的は上述の従来の欠点に鑑み、容易に点順次
信号レベルの調整が可能な信号処理回路を提供する事に
ある。

（実施例） 本発明の実施例を第５図に示す。

クロックＩＣ３，ドライバー２により駆動された撮像デ
バイス１（本実施例ではＣＣＤ）の表面には第１図示フ
ィルタが貼付けられており、その出力信号ｒは色分解フ
ィルタに対応したＲｌＧ、Ｂの繰返し信号からなる点順
次信号が得られる。この点＋＋ｔａ次信号は互いに１ピ
ツチずつずれたｆｃ　／　３の周波数のサンプリングを
行なう色分離手段としてのザンプル・ホールド回路４゜
５．６において、おのおのＲ，Ｇ、Ｂの色信号に分離さ
れる。これらの信号のなかで、Ｒ，Ｂ信号は本発明に係
る次段のゲインコントロール手段としてのゲインコント
ロール回路７，８に導かれ、レベル調整回路２１の制御
信号によりＧ信号と同一レベルになされる。このＲ，Ｇ
。

Ｂ信号のゲインコントロールの方法は後述する如〈従来
よね一般に行なわれているホワイトノ＜ランスの調整方
法とほぼ同じであれば良い。

本発明が従来のものと大きく異なる点はゲインコントロ
ール回路７．８をサンプルホールド回路４．６の直後に
設けた点にある。換言すればサンプルホールド回路４，
６の出力をローパスフィルタ〜９，１１により低域ろ波
する前にゲインコントロールする様にした点にある。又
、レベル合わせされた各色信号を再び点順次化する事に
より輝度信号を形成するようにした点にある。尚、ロー
パスフィルタ９〜１１のカットオフ周波数は例えば５０
０ＫＨｚに選ばれる、又、ローパスフィルタ９〜１１に
よってクロック成分等が除去されたＲ、Ｇ、Ｂ信号はプ
ロセス回路１２〜１４によりガンマ補止、ホワイトクリ
ップ等の信号処理を施され、マトリクス回路１５により
色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号に変換される。この色差信
号はエンコーダー２０に入力されて後述のＹ信号と多重
化される。

一方、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは共にレベル調整回路２
１に於て比較され、夫々のレベルが平衡するようにゲイ
ンコントロール回路７及び８が制御される。

又、ローパスフィルタ９〜１１に入る前のＲ９Ｇ、Ｂ信
号はマルチプレクサ或いはサンプルホールド回路等によ
り構成される本発明に係る点順次化信号形成手段として
のスイッチ１６によって点順次信号に再び変換される。

ここでスイッチ１６は撮像デノくイス１のサンプリング
周波数と同じ周波数でかつ同期してＲｌＧ、Ｂ信号をサ
ンプリングし点順次化するものであれば良い。

上述のスイッチ１６により点順次化された信号は通過帯
域の比較的広い、例えば高域カットオフが数１１１１ｚ
のローパスフィルタ１７により、クロック成分が除去さ
れ、プロセスＩＣによりガンマ補正、ホワイトクリップ
等の信号処理を受ける。またローパスフィルタ１７の出
力は、撮像デバイスへの入射光量を所定の適正状態に制
御する為のオートアイリスへ接続される。

この様にして得られた輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、
Ｂ−Ｙ信号は前述の如くエンコーダ２０によりＮＴＳＣ
信号のような標準テレビジョン信号に変換され出力され
る。

第６図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。

このブロック図は色分解フィルタの組み合わせをＲ−Ｇ
−ＢあるいはＲ−Ｇ　−ａｙあるいはＹｅ−Ｇ−Ｃｙ等
とした場合に対処出来る様に考慮したものである。この
回路構成の特徴は、サンプルホールド回路４．５．６に
おいて色分離した信号ｒ、ｇ、ｂをゲインコントロール
回路により、レベル合せをした後点順次化して輝度信号
を作るようにすると共に、補色フィルタ時の色信号演算
は前記ゲインコントロール回路を通さない信号で行うよ
うにした点である。２２゜２３はローパスフィルタ９〜
１１とほぼ同じカットオフ特性のローパスフィルタ、２
４．２５は減算器、２６．２７はレベル調整回路、２８
はプロセス回路である。

又、第７図は色分解フィルタの組み合わせに応じたスイ
ッチＳＷ２．ＳＷ３の接続例を示す図である。色分解フ
ィルタがＲ−Ｇ−Ｂの時は色分離信号ｒはＲ信号、ｇは
Ｇ信号、ｂはＢ信号に対応しスイッチＳＷ２はａ側に接
続され、スイッチＳＷ３はｄ側に接続されるので、この
時の信号処理方法は第５図の実施例の場合と同じである
。

次に、色分解フィルタがＲ−Ｇ−’Ｃｙの時は色分離信
号ｒはＲ信号、ｇはＧ信号、ｂはＣｙ倍信号対応し、ス
イッチＳＷ２はａ側のままで、スイッチＳＷ３がａ側に
接続される。即ちＲ信号の信号処理は第５図と同じであ
り、Ｂ信号の信号処理方法が変る事になる。Ｂ信号はロ
ーパスフィルタ２３の出力信号Ｃｙからローパスフィル
タ１０の出力信号Ｇを減算器２５により減算する事によ
り得られる。

尚、本発明に於てこのＣｙ−Ｇ−Ｂの演算において、レ
ベル合せが行なわれたｃｙ倍信号ｂ”）を使わない理由
は、第３図示の様に撮影光源の色温度が異なると、ｃｙ
倍信号占めるＢとＧの割合が異なる為信号Ｇ（＝ｇ）と
、信号Ｃｙ（＝ｂ）のレベルを合わせてからＣｙ−Ｇ演
算を行おうとすると、減算器・２５の減算係数を撮影光
源の色温度によって変える必要が生じるからである。

次に、色分解フィルタが例えばＹｅ（黄）、Ｇ。

ＣｙＯ時は色分離信号ｒはＹｅ信号９ｇはＧ信号。

ｂはＣｙ倍信号対応するが、このときはスイッチＳＷ２
はｂ側に接続されるのでＹｅ−Ｇ演算によるＲ信号が減
算器２４より得られ、スイッチＳＷ３はａ側に接続され
て、Ｂ信号を得る事が出来る。

これらＳＷ２．ＳＷ３を介したＲ、Ｂ信号はゲインコン
トロール回路３１．ゲインコントロール回路３２を経て
、Ｇ信号はローパスフィルタ１０から直接プロセス回路
２８に導かれる。このプロセス回路２８からのＹとＢ−
Ｙ、Ｒ−Ｙは前述と同様にエンコーダへ導かれＮＴＳＣ
信号のような標準テレビジョン信号となる。尚レベル調
整回路２６はｇ信号とｒｌ　、　ｂ＋倍信号レベルを比
較し、そのレベル差がなくなる様にゲインコントロール
回路７，８を制御するものである。

尚、このループは不図示のスイッチにより無−彩色の被
写体を撮像した場合のみ閉じられるように構成されてい
る。又、このループがオーブンになるとゲインコントロ
ール回路７，８のゲインは固定される。

又、レベル調整回路２７はプロセス回路２８から得られ
る。Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号のレベルを比較して両信号が平
衡するようゲインコントロール回路３１．３２を夫々制
御する。

又、このループも前記レベルＳＪ４　ｑ６回路２６のル
ープと同様に不図示のスイッチにより無彩色の被写体を
ｌｆｉ＞像する場合のみ閉ループとされる。

又、このループが開いている時にはゲインコントロール
回路３１．３２のゲインは固定される。

尚、第６図の実施例では単板式の撮像装置を考え、しか
も３種類の色分解フィルタに対応する構成としたが、２
板式や３板式であっても良く、又、カラーフィルタも３
掠頻にとられれる事はない。又、他の種類のフィルタの
組合せでも良い。

尚、以上の実施例ではレベル調整回路２６．２７は撮像
デバイス出力としての色信号又は色差信号のバランス状
態を検出し、無彩色の被写体に対しこの色信号又は色差
信号が平衡するようゲインコントロール回路７．８又は
３１．３２を制御するものであるが、例えば撮像デバイ
スとは別に色温度検出用のセンサを設け、とのセンサの
出力に応じてゲインコントロール回路を常時制御するよ
うに構成しても良い。そのように構成すれば無彩色の被
写体を撮像しなくても常時ホワイトバランスが自動調整
される効果がある。

尚、第８図は第５．第６図示回路のゲインコントロール
回路７．８の出力及びＧ信号を点１１＠次化する為の具
体的回路例を示す図で図ではサンプルホールド回路の出
力を点順次化する部分が示されている。２９にはサンプ
ルホールド回路４〜６の出力が夫々入力され、その直流
分がクランプされるクランプ回路であり、クランプ回路
２９の出力は夫々ゲインコントロール回路３０に入力さ
れてＲ及びＢについてゲインが調整される。尚、この図
ではゲインコントロールは切換スイッチ３８．４０によ
りマニュアルで行なうよう構成している。又、Ｇ信号は
分圧抵抗により予めレベルが固定されている。勿論Ｇ信
号も必要に応じてレベル調整しても良い。ゲインコント
ロール回路３０の出力は夫々点順次化の為のスイッチ回
路１６に導びかれ順次供給されるパルスＰＩＬＴＮ　”
ＧＴＮ　”ＢＩＮにより点順次化されて出力端４４から
Ｙ信号として得られる。

第９図は本発明のゲインコントロール回路３０及び点順
次スイッチ回路１６の他の例を示す図で、図ではＲ信号
の系統についてのみ示しであるがＧ、Ｂ信号の系統も全
く同じ構成で良い。

又、本実施例のゲインコントロール回路はマニュアル設
定スイッチ４１てよっても、又制仰入力端子４２に入力
されるレベル調整回路の信号によってもゲインが調整可
能な如く構成されている。

（効果） 以上説明した様に、撮像デバイスからの点順次信号から
各色信号を分離し、この分離色信号のレベル合せを行な
った後、再び点順次信号を作り、この点順次信号を輝度
信号とする事により次の効果が得られる。

第１に色温度補正フィルタを使わなくてもよいので、構
成が簡単になると共に小型・軽量化が可能になり、色温
度補正フィルタ切替の繁雑さをとり除く事が出来る。

第２に点順次信号のレベル合せを精度良く行なえる様に
なるので折返し歪が大幅に低減出来る。しかも、このよ
うな効果を簡単な構成で達成できる。

即ち、色信号を点順次化して輝度信号をつくる前に、サ
ンプルホールドされた比較的低い周波数で各色信号の利
得調整をしているのでこの調整が容易となる。

又、色フィルタの組み合わせをＲ，Ｇ、Ｈの３原色とし
た時には輝度信号の折返し歪を防ぐ為の各色信号のレベ
ル調整回路とホワイトバランス調整の為のレベル調整回
路とを共通の回路で兼用させているので回路構成が簡略
化される。

又、色フィルタの組み合わせをＲ，Ｇ、Ｃｙや、Ｗ、　
Ｙｅ　、　Ｃｙの如く補色の入った構成とする場合に輝
度信号の折返し歪を防ぐ為の各色信号のレベル調整回路
と、ホワイトバランス調整の為のレベル調整回路とを別
々にし、而も直列に接続しているので、補色信号から原
色成分を得る為の演算回路の構成が簡単【なる。又、ホ
ワイトバランス用のレベル調整回路のゲインコントロー
ル範囲を比較的狭い範囲にする事ができる。

尚、実施例では輝度信号を形成する為に各色信号のレベ
ルを調整するｆあだり、Ｇ信号のレベルを調整する為の
ゲインコントロールｌ’６１　ｍ　ヲ設けていないが、
Ｇ信号についてもゲインコントロールするように構成し
ても良い事は言う迄第１図は色分解フィルタの模式図、
第２図（ａ）。

（ｂ）　、　（ｃ）は折返し歪の説明をする図、第３図
は撮像光源の違い（（よる分光エネルギー図、第４図は
点順次信号のレベルのアンバランスによる折返し歪発生
の説明図、第５図は本発明の撮像装置の第１実施例図、
第６図は本発明の撮像装置分離サンプルホールド回路、
７，８は本発明の特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）異なった色分光特性を有する複数の色分解フィル
   タと組合わされた撮像手段と、該撮像手段の撮像出力信
   号から前記各色分解フィルタに対応した色信号を分離す
   る色分離手段と、該色分離手段の少なくとも一部の出力
   信号の振幅を調整するゲインコントロール手段と、ゲイ
   ンコントロール手段により信号振幅が調整された少なく
   とも一部の色信号を点順次信号化する点順次化信号形成
   手段とを有する撮像装置。