JPS6213191A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPS6213191A
JPS6213191A JP60151793A JP15179385A JPS6213191A JP S6213191 A JPS6213191 A JP S6213191A JP 60151793 A JP60151793 A JP 60151793A JP 15179385 A JP15179385 A JP 15179385A JP S6213191 A JPS6213191 A JP S6213191A
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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−1−の利用分野) 本発明は信号処理装置及び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装
置及びこれを備えた撮像装置に関するものである。
(従来技術) 従来例を第10図に示す、CCD型の撮像素子を利用し
た撮像装置を例にとり説明する。
第10図の撮像素子はフレームトランスファ型CODで
ある。まずストライプフィルタの各色フィルタに対応し
て撮像部1で光電変換された情報電荷は駆動パルスφP
IとφPSにより、TV同期の垂直帰線期間にメモリ一
部2に高速転送される。又、メモリ一部2に蓄積された
情報電荷はl水平ライン分の垂直転送につき、各ストラ
イプフィルタに対応した情報が水平シフトレジスタSR
l 、SR2、SR3に分配して転送される。
即ち第11図示の如〈従来例ではメモリ一部2の1水平
ライン分の情報は各色情報毎にシフトレジスタ5RI−
3R3に夫々分配され、水平シフトレジスタSRI 、
SR2,SR3からはおのおのR,G、B信号が出力さ
れる。従ってレジスタSRI 、SR2,SR3は色信
号を分離する為の分離手段を構成している。
第12図は前記CCr)から読み出された信号の信号処
理回路ブロック図である。クロックTC30、ドライバ
ー20により駆動された撮像デバイス10(例えばCC
D)の表面には例えば図示のような色フィルタが貼付け
られており、その出力信号には色分解フィルタに対応し
たR、G、B信号が別々に得られる。この信号はクラン
プ回路40において高波再生がなされ、次段の50に導
かれ、R,G、B信号は同一レベルになされる。
クランプ回路と1−てはスイッチ回路60の入力信号の
直流電位をクランパに帰還させるフィードバッククラン
プ回路を使えばさらに良い。次にこのAGC回路50の
出力信号は、次段の輝度信号形成用の順次化手段である
スイッチ回路6゜と、通常のガンマ補正あるいはホワイ
トクリップ等の信号処理とNTSC信号に変換する回路
が集積されたプロセスエンコーダ回路7oに導かれる。
次にスイッチ回路60の動作を第13図に基づき説明す
る。図示Sl、S2.S3は第10図CCDの出力信号
である。この例では水平シフトレジスタの駆動パルスが
第13図示の信号波形と等価な3相駆動パルスであると
する。
この信号SL、S2.S3をスイッチ回路の制御信号5
W−R,5W−G 、5W−Bのスイッチパルスで抜き
とり、抜きとった信号を加算すると図示Yに示す輝度信
号が得られる。即ち色分解フィルタの空間的サンプリン
グと同一の信号Yが得られ、解像度は非常に良くなる。
この様にスイッチングにより輝度信号として必要な部分
だけを抜きとり加算して輝度信号を発生させるとノイズ
の加算はなくなり、S/Nの劣化はない。
(本発明が解決しようとする問題点) 以上の従来例において第10図に示すようにCCI)+
7)3系統の出力信号St、S2.S3G、:対してク
ランプ回路40、AGC回路5oにおける遅延特性、周
波数特性が極めて重要となる。
即ち実験によれば遅延特性は±20ns以内、周波数特
性のカットオフはlOMHz以−Lとしなければならな
い。
ところが、これらのAGC回路は一般に極めて遅延特性
、周波数特性が悪い欠点がある。
この為MTF特性が劣化し解像度の低下につながる欠点
があった。
又、逆にこのAGC回路の遅延特性1周波数特性を上げ
る為には大幅な回路電流の増加を招いたり、特殊な±C
プロセスにより複雑なIC回路構成としなければならな
い欠点があった。
又、AGC回路をプロセス回路の中、例えばγ補正回路
の後に設けるとAGC回路により生じるDC成分の変動
がホワイトクリップやダーククリップにおけるクリップ
レベル誤差を起こす原因となる問題があった。
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、容易に点
順次信号レベルが形成できる信号処置装置及び撮像装置
を提供する事を目的とするものである。
〔問題点を解決する為の手段〕
本願の第1の発明は、複数の入力信号を点順次化する輝
度信号形成手段と、該輝度信号形成手段の出力信号を自
動利得制御する為の輝度系自動利得制御手段と、前記輝
度信号形成手段により輝度信号を形成する前の前記複数
の色信号を輝度信号形成手段に導かず夫々自動利得制御
する為の色系自動利得制御手段、前記輝度系自動利得制
御手段と色系自動利得制御手段の利得特性を共通に制御
する為の手段とを有する。
又、本願の第2の発明によれば、撮像手段と。
該撮像手段の複数の色信号出力を点順次化して輝度信号
を形成する輝度信号形成手段と、該輝度信号形成手段の
出力信号を自動利得制御する為の輝度系自動利得制御手
段と、前記輝度信号形成手段により輝度信号を形成する
前の前記複数の色信号を夫々自動利得制御する為の色系
自動利得制御手段と、撮像手段における撮像状態に応じ
て前記輝度系自動利得制御手段と色系自動利得制御手段
の利得特性を共通に制御する為の制御手段とを有する。
〔作 用〕
本願の第1の発明の構成によれば、人力された複数の色
信号は輝度信号形成手段において点順次化された後、輝
度系自動利得制御手段に入力される。
又、前記輝度信号形成手段により輝度信号を形成する前
の前記複数の色信号を夫々色系の自動利得制御手段にお
いて自動利得制御する。
又、前記輝度系の自動利得制御手段と色糸の自動利得制
御手段とは前記の制御する為の手段により夫々の利得特
性が共通に制御される。これにより輝度系と色糸の各自
動利得制御手段の特性のバラツキを無くすことができ偽
りの色信号の発生を防11−することができるようにな
る。
又、本願の第2の発明においては更に撮像手段における
撮像状態に応じて前記輝度系及び色糸の自動利得制御手
段の利得特性を共通に制御している。これにより、例え
ば撮像手段における撮像状態を被写体の明るさに応じて
自動的に補止するようにする場合と手動で補正する場合
とで夫々最適な利得制御ができ、手動で特殊な露出効果
等を行なった場合にもこの効果を充分に引き出すことが
できる。
(実施例) 以下実施例に基づき本発明を説明する。第1図は本発明
の撮像装置の構成例を示す図である。
図中3は第1の光学系、4は絞り、5は第2の光学系、
10は撮像手段としての第7図示のフレームトランスフ
ァー型COD、20.30は夫々、クロックドライバー
、クロックジェネレータである。31はサンプルホール
ド回路であり、水平シフトレジスタSRI、SR2,S
R3の各出力の信号成分のデユーティ−を高める為のも
のである。
32は本発明に係る信号処理装置としての色分離回路で
あり、各色信号のゲインを調整したり。
高域の輝度(Y)信号を形成したりする為のものである
33はローパスフィルター(LPF)で、Y信号に対し
ては4 M Hz以下の成分を通し、R9G、B信号に
対しては0.5MHz以下の成分を通す。
34はプロセス手段としてのプロセス回路であり、例え
ばクランプ、γ補止、ホワイトクリップ等各種補正を加
えると共に色差信号を形成する。
35はエンコーダ回路であり、Y、(R−Y)、(B−
Y)の各信号を変調し多重化する。
色分離回路32の出力はALC(自動絞り)回路36に
導びかれ、CCD l Oに入力する光量がCODのダ
イナミックレンジ内に収まるようサーボ制御を行なう。
第2図は本実施例の色分離回路32の構成例を示す図で
ある。
54〜56は夫々R,G、Bを入力する為のトランジス
タ、57〜59は高域ノイズを除去する為のバイパスコ
ンデンサ、37〜39はクランプ回路、41〜43はブ
ランキング回路、44a。
44bは第1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、45〜47は夫々R2G、Hの信号
の自動利得制御をする色系自動利得制御手段としてのA
GC回路、48はゲインコントロールされたR、G、B
信号を夫々色フィルタの配列に従ってスイッチングする
ことにより点順次化した輝度信号を形成する輝度信号形
成手段としてのスイッチ回路、49はY信号の出力ゲイ
ンを自動的に制御する為の輝度系自動利得制御手段とし
てのAGC回路、51はY信号をクランプする為のクラ
ンプ回路、52はレベル圧縮等の非直線変換を行なう為
の非直線変換手段としてのKNEEH路、53はAGC
回路45〜47゜49のゲインをコントロールする検出
回路である。33aは4 M HZ (7) L P 
F、33bは0.5MHzのLPFである。
又、61はブランキング回路41〜43の出力の非相加
的加算を行なうNAMH路であり、このNAM回路61
の出力はプロセス回路34内の高輝度抑圧回路に入力さ
れており、R,G、Hの各信号の少なくとも1つが飽和
すると色信号が抑圧されるように構成されている。
62はA/DコンバーターでRゲインコントロール回M
 44 aとBゲインコントロール回M44bとをその
出力により制御する。
このようにしているので各ゲインコントロール回路の構
成が容易となり、又回路の駆動電流が小さくなる。
63は制御回路であり、該制御回路の出力はデジタル信
号である。
又、制御回路63の出力とA/Dコンバータ62の出力
はワイアード・オア回路で接続されている。これについ
ては後述する。
本実施例ではY系と別れた所にRGBのAGC回路45
〜47を設けている。
従ってこのAGC回路の特性は色帯域(例えばl M 
Hz )程度で良くなる効果がある。従ってAGC回路
45〜47の部分を高域化する必要がないからIC化に
際して製造T程の複雑化を招くことがない。
又、回路駆動電流を低電流化することができる。
又、Y系のAGC回路49とR,G、B系のAGC回路
45〜47とで特性を適宜独立に設定できるので例えば
低輝度時の自動色抑圧等の機能をこれらのAGC回路に
より持たせることができる。
又、プロセス回路の前にAGC回路を色分離回路内に設
けたので、AGC回路による利得変化があってもプロセ
ス回路におけるガンマ補正、ホワイトクリップ、ダーク
クリップ特性等が変化しない。
これはプロセス回路の最初に入れられるクランプ回路に
よってAGC回路に起因するDCレベルの変動がキャン
セルされる為である。
従って本実施例のようにAGC回路をプロセス回路の前
に設けた場合にはAGC回路によるr)Cレベルの変動
の許容値が大きくなるメリットもある。
又、実施例ではプロセス回路の初段のクランプ回路と色
分離回路の間にLPFを入れているので、このようなA
GC回路をプロセス回路内のクランプ回路の前に入れる
とプロセス回路をIC化しようとする場合にこのLPF
の為のコンデンサをICの外付けにしなければならず、
その為ICのビン数がそれだけで2ビン分増えてしまう
欠点があるが、本実施例のようにプロセスICの前の色
分離ICの中に色信号用のAGC回路を入れればこのよ
うな問題はすべて解消する。
この点も本実施例の1つの特徴である。
又、本実施例では色信号用のAGC回路はスイッチ回路
48とは別の系統に入っているのでAGC回路45〜4
7における周波数特性の劣化がスイッチ回路48におけ
る高域輝度信号に悪影響を与える事がない。
又、本実施例によれば、Yをスイッチングにより合成し
た後、KNEE回路の前にY用のAGC回路49を設け
ているのでAGC回路49の特性はY帯域(例えば6 
M Hz )で良く、従ってAGC回路の電流を低く抑
えることができ、又IC化も極めて容易となる。又、A
GC回路49の後にクランプ回路を設けてからKNEE
H路を設けているので、AGC回路の利得が変動し、こ
れによってDC変動があってもKNEE特性に与える影
響が小さい。
即ちAGC回路によるDCレベル変動の許容値が大きく
なり、KNEE回路の特性曲線(折れ線)の折れ曲がり
ポイントが安定する効果を有する。
又、第3図は本実施例における検出回路53の構成例を
示す図で平滑回路531、比較増巾回路532、基準電
源533.可変リミッタ−回路534から成る。
平滑回路531により入力映像信号は平滑され、この平
滑信吟は基準レベルと比較される。この比較出力に応じ
てAGC回路45〜47.49のゲインが制御され、比
較出力がゼロになるように制御される。ここでリミッタ
−回路534は比較出力がある一I−限に達するとこの
比較出力を飽和させる為のものであり、露出補正回路に
よりゲインコントロール範囲を可変コントロールできる
ようになっている。
露出補正回路は露出補正時や手動絞り時にAGC回路の
利得可変範囲を狭めるように働く。
これによりこのような露出補正時や手動絞り時に絞り値
が補正されてもAGCにより逆補正されることがなく、
露j11補正効果が向」二する。
しかもAGC回路のゲインを完全に固定するものに比べ
て露出補正状態からノーマルなALCによる絞り制御状
態に戻ったときの異和感が全くなくなる効果がある。
又、本実施例のようにリミッタ−回路534の利得可変
範囲を露出補正回路535により制御するだけでなく、
端子536からの入力によっても制御できるように構成
しているので色分離プロセス回路全体の利得特性をこの
端子536によって  □も制御することができる。
又、本実施例の特徴の1つは検出回路53の出力により
Y系のAGC回路49と各色糸のAGC回路45〜47
の特性の1つである利得可変範囲の制御が連動1.て行
なわれる点である。
このように構成しているから各AGC回路の」二限のバ
ラツキを無くすことができ、偽の色信号の発生を抑える
ことができる。
第4図(a)はりミツター回路534の構成例を示す図
でQI”Q3はトランジスタである。
537は信号入力端、538はリミット値コントロール
入力端、539が信号出力端である。
第4図(b)はその特性を示す図で端子537に入力す
る電圧に応じて出力端子539から出力される電圧はほ
ぼ線形に変化するが、この入力電圧が端子538に入力
Xれている電圧レベルより大きくなると端子539の出
力電圧は飽和する。
次に第5図はゲインコントロール回路44a。
44bのゲインをコントロールする為の構成につき示す
図で1本実施例はゲインコントロール回路44a、44
bのゲインをデジタル信号でコントロールしており、プ
ロセス回路34のR−YとB−Yの色差信号の平均値と
基準値との差信号に応じた信号がホワイトバランスコン
トロール手段としてのホワイトバランス回路540から
出力される。又、ゲインコントロール回路44a。
44bは上記差信号が小さくなるようここで、このアナ
ログ制御信号は不図示のホワイトバランス設定スイッチ
を白い被写体の撮像時にオンしたときだけ更新され、オ
フすると、直前の4mを次のオンまで保持する。
尚、このようなホワイトバランス回路は例えば特公昭4
8−14369号などで知られている。
又、ホワイトバランス回路の出力はプロセス回路内のR
とBのチャンネルのゲインもコントロールしている。
A/Dコンバータ62はこのホワイトバランス回路54
0の出力をA/D変換しR,G、Bチャンネルのゲイン
比を所定の値とする。このように構成されているのでゲ
イン調整された後のR2G、B信号は正しい色温度に従
ったものとなり無彩色に近い被写体に対してもモアレの
少ない高域のY信号を形成できる。
又、従来ではゲインコントロール回路としてアナログコ
ントロール信号によりゲインを可変しているが、本実施
例のように高域のY信号を形成する為にはこのゲインコ
ントロール回路44a。
44bとして、従来のアナログタイプのゲインコントロ
ール回路を使うと遅延特性、周波数特性を良くする為に
駆動電流を増加させ、ICプロセスとしても特殊なプロ
セスを用いなければならない。
そこで本実施例ではスイッチ回路48の前段のゲインコ
ントロール回路を2ビツトのデジタルコントロール入力
により段階的に制御するようにし、不連続にゲイン調整
をしている。従って回路構成が極めて簡単となり、しか
も駆動電流も極めて少なくて済む。
又、本実施例ではゲインコントロール回路44a 、4
4 bのコントロール信号の入力端をA/r)コンバー
タ62の出力に接続するだけでなくワイアードオア接続
で外部端子63aに導びいている。従ってこの外部端子
63aにバイパスコンデンサを接続すればA/Dコンバ
ーターの出力のスイッチングノイズを除去できる。
又、第5図示の如く、制御回路63を接続17、この制
御回路63によりゲインコントロール回路4、4 a 
、 44 bを制御することもできる。
制御回路63はY信号を入力し、その平均レベルを検出
することにより平均レベルが所定の値を下まわったとき
に低照度検出信号L Lを出力することによりホワイト
バランス回路とA/Dコンバータの間に設けたゲートを
閉じA/r)コンバータへの入力をゼロとする。
又、このときゲインコントロール回路44a。
44bのゲインを比較的低くする。これにより低照度時
にノイズを抑圧しS/Nを向上させて解像度をアップさ
せている。
したがって被写体が暗い場合にはモアレ等よりS/Nを
優先させた高品質の画像をイ■することかできる。
次に第6図はA/Dコンバータ62、ワイアードオア部
541の構成例を示す図である。
543〜545はコンパレータであり、ホワイトバラン
ス回路540からのコンI・ロール入力CIは各コンパ
レータ543〜545で基準電源542の各基準値v1
〜V3と夫々比較される。
ここでVl〉v2〉■3となっている。
546.549.550はインへ−夕、547はAND
ゲート、548はORゲー1−、Q4.。
Q5はトランジスタである。このように構成され   
 □ているのでCIのレベルに対する出力04. 、0
5     ’のレベルは次のようになる。
従ってCIのレベルか下がるのに応じて04゜05は1
1,10,01,00の順に出力が変化する。
この2bitのデータに応じてゲインコントロール回路
44 a 、 44. bは夫々4段階にゲインを切換
える。
このようにスイッチング回路48の前のゲインコントロ
ール回路44 a 、 4.4 bは周波数特性か重要
であるが、そのゲインのバランスはそれ程厳密でなくて
も良い。
従って本実施例の如く、簡単な構成のゲインコントロー
ル回路とすることにより実質的に充分高域のY信号を容
易に得ることができる。
−古色信号系のホワイトバランスは高精度なものとしな
ければいけないので本実施例ではY系のホワイトバラン
スと別にプロセス回路内で行なっている。
次に第7図はプロセス回路の構成図であり、図中341
はクランプ回路で入力されたY、R。
G、B信号の直流レベルを基準レベルに合わせる。34
2はγ補正回路で所定の非直線変換を行なう。343は
ホワイトクリップ回路で所定レベル以」−の信号をクリ
ップする。344はダーククリップ回路で所定レベル以
下の信号をクリップする。345はマトリクス回路でY
、R,G、Bの各信号を演算してY 、(R−Y)、(
B−Y)を形成する。
又、541,542は色信号用の第2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で前記のホワ
イトバランス回路540の出力によりゲインがコントロ
ールされる。
前述のようにホワイトバランス回路540の出力のR−
Y 、B−Yの夫々の平均値は所定の基準値と比較され
、その差に応じた信号が夫々出力される。
各ゲインコントロール回路541,542は夫々この差
に応じた信号がゼロになるよう動作する。
第8図はこのゲインコントロール回路541゜542の
構成例を示す図で、Q6〜Qllはトランシスタ、R1
〜R,、、RLは抵抗、E、は電源、SIG  INは
信号入力端、STG OUTは信号出力端、C0NT 
 INは制御入力端である。
SIG  INの人力が一定と仮定するとQIOは定電
流源として働き、Q6.Q7に夫々流れる電流の和かQ
IOに1&れる。
従ってC0NT  INの電圧が高くなるとQ7の電流
か増えQ6の電流が減る。Q7の電流か増えるとRLを
流れる電流が増えてゲインがア゛ノブする。
一方、Q7の電流が増えるとQ8の電流も増える。
一方、R2とR3の接続点の電位は一定なのでQllは
定電流源として働いている。
従ってQ8の電流増加によりQ9の電流か減る。これに
よりQ7の電流が増大した場合でもSIG  OUTの
直流レベルは一定になるよう補正される。
このような構成ではC0NT  INのレベル番こ応じ
て極めて精度の良いゲインコントロールが可能となる。
しかし、これに反して周波数特性を良くする為には大電
流を流さねばならずICプロセヌも複雑化する欠点があ
る。
第9図はゲインコントロール回路44a。
44bの構成例を示す図でR6−R8は抵抗、Q12〜
Q13はトランジスタ、C0NT  A。
C0NT  Bはゲインコントロール入力端である。R
7,Q12とR8,Q、13が2段のラダー接続を構成
している。
この場合、C0NT  A、C0NT  Bの入力とゲ
インの関係は次のようになる。
このような構成にすることにより周波数特性の充分良い
ゲインコントロール回路がtqられる。
尚、実施例では2段のラダー接続としたが3段のラダー
接続でも良い。但し、4段以」−になると周波数特性が
落ちる為スイッチ回路48のスイッチ動作に適さない。
尚、ゲインの制御は2段の場合4通り、3段の場合は8
通りしかできないか、輝度信号形成時のゲインコントロ
ールは格別の精度を必要としないのでこれで充分実用に
なることが確められた。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本願の第1の発明によれば、輝度系と
色糸の自動利得制御の特性のバラツキがなくなり偽りの
色信号の発生を防止することができる。
更に又、本願の第2の発明によれば、撮像手段において
撮像状態を変えた場合でもこれに伴って利得特性が変化
するので露出補正等の撮像状態であっても各自動利得制
御手段によって信号レベルが通常の撮像状態と同じレベ
ルに戻されてしまうことがなく、撮像状態に最も適した
信号レベルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の撮像装置の構成例図、第2図は色分離
回路の構成例図、 第3図は検出回路の構成例図。 第4図はりミツター回路の構成例図、 第5図はホワイトバランス制御の為の構成を示す図、 第6図はA/Dコンバータ回路周辺の構成図、第7図は
プロセス回路34の構成例図、第8図はゲインコントロ
ール回路541゜542の構成例図、 第9図はゲインコントロール回tS44a。 44bの構成例図、 第10図は撮像素子の例を示す図、 $l1図は色フィルターと水平レジスターの関係図、 第12図は従来の撮像装置の構成図、 第13図は輝度信号の形成方法の説明図である。 44a、44b−−一ゲインコントロール回路、45〜
47一−−AGC回路、 48−−−スイッチ回路、32−一一色分囚回路、34
−m−プロセス回路。 特許出願人  キャノン株式会社 閲 砧    8   δ Nff1 の    い    的 1シ(九b

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の色信号を点順次化して輝度信号を形成する
    輝度信号形成手段、 該輝度信号形成手段の出力信号を自動利得制御する為の
    輝度系自動利得制御手段、 前記輝度信号形成手段により輝度信号を形成する前の前
    記複数の色信号を輝度信号形成手段に導かず夫々自動利
    得制御する為の色系自動利得制御手段、とを有し、 前記輝度系自動利得制御手段と色系自動利得制御手段の
    利得特性を共通に制御し得るようにした信号処理装置。
  2. (2)撮像手段、 該撮像手段の複数の色信号出力を点順次化して輝度信号
    を形成する輝度信号形成手段、 該輝度信号形成手段の出力信号を自動利得制御する為の
    輝度系自動利得制御手段、 前記輝度信号形成手段により輝度信号を形成する前の前
    記複数の色信号を夫々自動利得制御する為の色系自動利
    得制御手段、 撮像手段における撮像状態に応じて前記輝度系自動利得
    制御手段と色系自動利得制御手段の利得特性を共通に制
    御する為の制御手段、を有する撮像装置。
JP60151793A 1985-07-10 1985-07-10 撮像装置 Expired - Lifetime JP2608266B2 (ja)

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