JPS62111590A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPS62111590A
JPS62111590A JP60251490A JP25149085A JPS62111590A JP S62111590 A JPS62111590 A JP S62111590A JP 60251490 A JP60251490 A JP 60251490A JP 25149085 A JP25149085 A JP 25149085A JP S62111590 A JPS62111590 A JP S62111590A
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signal
gain
circuit
color
ratio
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Teruo Hieda
輝夫 稗田
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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

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】 (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1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1ij記の輝度信号及び色差信号
から標べζ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1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、家庭用の撮像装着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、手動又は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ず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CO
D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=l
:L: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、特に回路の利得か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、FiJ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
に応ずる第1の制御信号により制御する手段と、回路利
得が高い場合に、前記切り換え手段の前段において前記
各色信号のうち少なくともひとつの色信号の比率を第2
の制御信号により制御する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、平常の使
用状態では、撮像手段より出力される各色信号の比率が
実質的に等しくなるように、被写体照明の色温度に応ず
る第1の制御信号により制御され、また回路利得が高い
場合に前記各色信号のうち少なくともひとつの色信号の
比率が回路利得に応ずる第2の制御信号により高利得時
のS/Nの低下を防止するように制御される。
(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tit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CCD 10は、図に模式的に示すように、受光部
11、蓄積部12、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2図の15は色分解フィルタとしての垂直色スト
ライブフィルタを示し、垂直色ストライブフィルタ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、光像に対応ずる電荷がCOD I
 O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。
水工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変換され
、R,G、B各フィルタ16〜18に対応してR,G、
H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。21,22.23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PL、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1ご応
じてRホワイトバランス信号RWB 及びBホワイト・
ヘランス信号BWB (この場合後記のスイッチ回路4
2のスイッチR5W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信号か
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は低域フィルタ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各信じの
処理回路34.35及び36において信は処理される。
この際、R信号処理回路34及びB信5じ一処理回路3
6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はエンコータ38に人力され、エンコーダ38におい
て同期信号に制御されて標準テレヒジョン信号、例えば
NTSC信号が形成され、出力端子39よりビデオデン
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CCD 
10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の利イl(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の入力端においてR:G:B=l : 1 
: 1になるよう)1ノ制御されている。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。ナなわ九、スイ、7千回路42のスイッチRWB及
びBWBは、利得すj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 d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V r 1及びV r 2
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
基や電圧V r 1及びVr2により制御されるので、
因体撮像素イ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j卜することができる。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RWB及
びBWB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
ワイトノーランス信号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 : 
l・1になるよう制tillされる。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BWBが前
記第1の制御信号を構成し、基準電圧Vrl及びV r
 2か前記第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i”、’i I
SI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)111」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24及び25がそれぞ
れその利71を制御される。第2図中その他の回路は第
1図で対応ずる符号を付したものと実質的に同しである
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パランン信号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信号の利得か増加し、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/H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、それぞれホワイトパラ
ンン信号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;
tJI御イa号を構成し、加算器55及び56の出力か
、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の出力信号か前記第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の出力色イ1−7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1j1」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、平常の使用状態では
、撮像手段より出力される各色信号の比率が実質的に等
しくなるように、被写体照明の色温度に応ずる第1の制
御信号により制御され、また回路利得が高い場合に前記
各色信号のうち少なくともひとつの色信号の比率が回路
利得に応ずる第2の制御信号により高利得時のS/Nの
低下を防止するように制御されるので、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、ひいては画像の劣化を防止する
ことができる。
【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プロ、り図、
第2図はこの発明の撮像装置の他の実施例の要部のプロ
、り図、第3[;i5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
、24.25・可変利得増幅器、26二順次切り換え回
路、28:輝度信号処理回路、41:利得切り換えスイ
フチ、42ニスインチ回路、43 、4.4 :基鵡電
圧源、52:比較増幅器、53・基準電圧源、54ニレ
ベル変換回路、55 、56 :加算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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ずる第1の制御信号により制御
    する手段と、 回路利得が高い場合に、前記切り換え手段の前段におい
    て前記各色信号のうち少なくともひとつの色信号の比率
    を第2の制御信号により制御する手段と、 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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