JPS6218885A - カラ−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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はカラー撮像素子によって得られたカラー映像信
号を外光の色温度に拘らず、適正な信号とするカラー撮
像装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、カラー撮像装置においては、例えば戸外撮影かあ
るいは室内撮影のように場合に応じて大きく変化する外
光の色温度に応じてカラー撮像素子の出力する色信号の
増幅度を色信号の種類毎に独立に変えて、外光の色温度
に影響されずに被写体の色に相応したカラー映像信号を
得るため、ホワイトバランス調整が行われていたが、か
かる調整を行うには次の２つの方法があった。

第１の方法として撮影レンズに白い被写体、例えば白い
紙等を写すか、あるいはレンズに白色のレンズキャップ
をかぶせることによってカラー撮像素子に基準色光束を
入射させ、得られたカラー映像信号の出力から例えば赤
を示すＲ信号と青を示すＢ信号とが所定の関係となるよ
うに、カラー映像信号を増幅する増幅器の利得を調整し
、かかる調整が完了してから撮影を行うことにより、外
光の色温度に依らないカラー映像信号を得る方法があっ
た。

第２の方法としては、撮影レンズを介して被写。

体の光束をカラー映像信号に変換するカラー撮像素子と
は別に被写体の色温度を検出する測色素子を設け、該カ
ラー撮像素子からのカラー映像信号を得ると同時に、か
かる測色素子の出力から前述と同様に例えば赤を示すＲ
信号と青を示すＢ信号とが所定の関係となる様に、カラ
ー映像信号を増幅する増幅器の利得を制御して外光の色
温度に依らないカラー映像信号を得て、たとえ撮影途中
に外光の色温度が変化しても、かかる変化に追従して撮
影中は外光の色温度の変化に拘らず、被写体の色に相応
したカラー映像信号を得る方法があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ｌ：律した従来の技術のうち第１の方法に依れば、撮影
前に被写体光束の色温度を検出して調整を行い、撮影開
始後には何ら調整を行わないため例えば室内から戸外に
フレーミングを変えるという場合の様に撮影途中で外光
の色温度が変化した場合には、かかる変化に追従して調
整を行うことが出来ず、外光の色温度に影響されたカラ
ー映像信号が得られてしまうという欠点があった。一方
、上述した第２の方法に依れば、第１の方法の様に撮影
を開始してから外光の色温度が変化してもかかる変化に
追従して調整を行うことが出来た■ が、カラー映像信号を得るための撮像素子とはへ外光の
色温度を検出するための４（す色素子が必要となり、コ
ストが上昇することになるばかりか、前述の撮像素子と
測色素子との特性を一致させることは非常に困難であっ
た。

即ち、撮影レンズの焦点距離の変化による画角の変化や
、あるいは撮影レンズ前面に設けられるフィルター等の
働きにより、前述の撮像素子に入射する光束は大幅に変
化することになるが、かかる変化を補償するため前記測
色素子に入射する光束と撮像素子に入射する光束とを同
様に変化させ、常に画素子の特性を一致させるのは非常
に困難であり、たとえ可能であっても非常に複雑な構成
を採らざる得ないという問題点があった。

〈問題点を解決するための手段〉 上述した従来の欠点を解決するために、本発明はカラー
撮像手段に基準色光束と被写体光束とを連続して交互に
入射させる光学系と、前記カラー撮像手段の出力するカ
ラー映像信号を増幅する増幅手段と、前記光学系により
基準色光束が前記カラー撮像手段に入射している際に、
前記カラー映像信号が前記基準色光束に応じた適正値と
なるように前記増幅手段の利得を自動的に設定し、前記
光学系により被写体光束が前記カラー撮像手段に入射し
ている際には、設定された利得に応じて前記カラー映像
信号を前記増幅手段により増幅させる制御手段とを有し
ている、 〈作　用〉 カラー撮像手段に基準色光束と被写体光束とを交互に入
射させて、制御手段により連続的に入射する基準色光束
に応じて自動的に増幅手段の利得を設定し、被写体光束
が入射した際には設定された利得に応じて増幅手段を動
作させる。

〈実施例〉 以下図面を用いて本発明を詳述する。以下説明される本
発明の第１の実施例においては、カラー撮像手段である
撮像部に基準色光束と被写体光束とを交互に入射させる
ために、撮影レンズと該撮影レンズと撮像部との間に配
された半円形の回転型白フィルタと、該白フィルタを回
転させるサーボモータを設けている。また回転型白フィ
ルタを介して断続して入射する被写体光束から連続した
複合カラー映像信号を得るために、撮像部からカラー映
像信号を読み出す際に規定されているフィールド周波数
の２倍の速度で読み出して処理することにより得られた
複合カラー映像信号を同様に２倍の速度でフレームメモ
リに書き込み、次いで規定されているフィールド周波数
、即ち書き込み速度の１／２の周波数で該フレームメモ
リから書き込まれた複合カラー映像信号を請み出すこと
によって、連続した複合カラー映像信号を得る方法が用
いられている。

第１図は本発明のカラー撮像装置の第１の実施例のブロ
ック図である。

第１図において、１は被写体からの光束を撮像部２上に
結像させる撮影レンズ、２は回転式白フィルタ１９を介
して入射する光束をカラー映像信号に変換するＣＣＤか
ら成る撮像部、３は撮像部２の出力するカラー映像信号
から外部からの同期性ノイズやひずみなどを除去して輝
度信号Ｙ及び輝度信号の低域成分ＹＬを出力する輝度プ
ロセス増幅回路、４はカラー映像信号から赤を示す色信
号Ｒ１青を示す色信号Ｂに相応する信号＊　、　Ｂ’を
分離する色分離回路、５．６は夫々色信号「。

Ｂ′を増幅し、かつその増幅の利得が後述のオートホワ
イトバランス回路９により制御される利得可変回路、７
，８は夫々利得可変回路５，６の出力から外部からの同
期性ノイズやひずみを除去して色信号Ｒ，Ｂを出力する
プロセス増幅回路、９は前記したオートホワイトバラン
ス回路であり、低域輝度信号ＹＬ、色信号Ｒ，Ｂから色
差信号Ｒ−ＹＬ、Ｂ−ＹＬを演算し、両色差信号が略零
となる様に利得可変回路５，６の利得を設定する。

尚、オートホワイトバランス回路９は後述の制御回路２
０からのオートホワイトバランス駆動信号が出力される
毎に前述の演算を行い、両色差信号が略零となる様に利
得可変回路５，６の利得を設定する。

１０はオートホワイトバランス回路９と同様に、色差信
号Ｂ−ＹＬ、Ｒ−ＹＬを演算する色差マトリクス回路で
ある。１１は色差信号Ｂ−ＹＬ　、Ｒ−ＹＬ、輝度信号
Ｙから複合カラー映像信号を作るエンコーダ、１３は制
御回路２０からのスイッチング信号に応じて、エンコー
ダ】１の出力する複合カラー映像信号をフレームメモリ
１４に伝達するスイッチング回路、１４は前記フレーム
メモリ、１５は制御回路２０からのスイッチング信号に
応じてまずフレームメモリ１４に複合カラー映像信号を
規定のフィールド周波数の２倍に相当する速度で書き込
み、次いで書き込みの速度の１／２倍の速度、即ち規定
のフィールド周波数でフレームメモリ１４に書き込まれ
た複合カラー映像信号を読み出すメモリ駆動回路である
。

かかる操作によって前述した通り撮像部２から規定され
ているフィールド周波数の２倍の速度でカラー映像信号
を読み出してもメモリからは規定されているフィールド
周波数で複合カラー映像信号が出力される。またフレー
ムメモリ１４は１フイ一ルド分の複合カラー映像信号を
書き込むメモリを２個有しており、メモリの一方が書き
込まれている際には一他方のメモリが書き込みの１／２
の速度で読み出されるようにメモリ駆動回路１５により
駆動される。

１６は制御回路２０からのモータ駆動信号に応じて前記
回転式白フィルタ１９を回転させるサーボモータ１８を
駆動するモータ駆動回路であって、該回路は制御回路２
０からのクロックに同期してサーボモータ１８を回転さ
せ、該サーボモータ１８に通電してから、該モータの回
転がクロックに同期した際にはサーボロック信号を制御
回路２０に伝える。１７は撮像部２を制御回路２０から
の垂直同期信号に同期して駆動する撮像部駆動回路であ
る。１８は前記サーボモータ、１９は前記回転式白フィ
ルタである。ここで第３図、第４図を用いて、撮影レン
ズ１．撮像部２．撮像部駆動回路１７．サーボモータ１
８９回転式白フィルタ１９について更に詳述する。第３
図は撮影レンズ１．撮像部２．撮像部駆動回路１７．サ
ーボモータ１８１回転式白フィルタ１９の配置を拡大し
て示した斜視図である。第３図において、２２はサーボ
モータ１８の回転を回転軸２１に伝達するベルト、２３
は回転式白フィルタ１９の回転軸である。

第４図（ａ）、（ｂ）は第３図に示した回転式白フィル
タ１９と撮像部２との位置関係を示す平面図である。第
３図、第４図（ａ）、（ｂ）に示した様に、回転式白フ
ィルタ１９は半円形状であり、ベルト２２を介してサー
ボモータ１８によって回転させられている。サーボモー
タ１８は制御回路２０から送られるクロックに同期して
駆動されているため、第４図（ｂ）に示す撮像部２に回
転式白フィルタ１９を介して光束が入射している状態、
即ち基準色光束が入射している状態と、第４図（ａ）に
示す撮像部２に回転式白フィルタを介さずに光束が入射
している状態、即ち被写体光末が入射している状態を制
御回路２０で判別することが出来る。従って、回転式白
フィルタを介して光束が入射している状態と、入射して
いない状態とにおいて、前記撮像部２に蓄積された信号
を時系列的に読み出すことが出来る。

また制御回路２ｏはトリガ信号を発生するトリガスイッ
チ２１の信号により撮像装置全体の動作を開始させる回
路であって、該回路２０はトリガスイッチ２１の信号が
出力されると、モータ駆動回路１６にモータ駆動信号及
びクロックを送り、撮像部駆動回路１７に規定されてい
るフィールド周波数の２倍の周波数の垂直同期信号を送
る。また、モータ駆動回路１６からサーボロック信号が
伝達された際には、オートホワイトバランス駆動信号、
スイッチング信号を夫々オートホワイトバランス回路９
．スイッチング回路１３に送る。

次に以上の様に構成された本発明の第１の実施例の動作
について第２図を用いて説明する。第２図はかかる第１
の実施例の制御回路２０に入出力する信号、撮像部２か
ら出力される撮像部用力及びフレームメモリ１４から読
み出される複合カラー映像信号のタイムチャートである
。

まず撮影が開始される前にはトリガスイッチ２１は開放
状態にままであり、制御回路２０から各回路には信号は
出力されない、またかかる場合においては撮像部２を構
成するＣＯＤには熱あるいはノイズ等で発生した電荷が
画素部及び転送部に飽和している状態となっている。

かかる状態において、トリガスイッチ２１が手動操作に
よって閉成状態にされると、まず制御回路２０はモータ
駆動回路１６にサーボモータ１８を駆動させるモータ駆
動信号及びクロックを出力する。

するとモータ駆動回路１６はサーボモータ１８を駆動し
始めるが、該サーボモータ１８の起動特性のために駆動
開始から所定時間が経過するまでは、該モータは制御回
路２０から伝えられるクロックに完全に同期して駆動さ
れずに所定時間経過後に初めて該クロックに同期して駆
動されるようになる。また該駆動回路１６はサーボモー
タ１８がクロックに同期されて駆動されている際にはサ
ーボロック信号を制御回路２０に伝える。

また、モータ駆動信号が出力されるのに応じて制御回路
２０は撮像部２を駆動するための規定されているフィー
ルド周波数の２倍の周波数の垂直同期信号を撮像部駆動
回路１７に送る。撮像部駆動回路１７はかかる垂直同期
信号がＨレベルからＬレベルに立下がることに応じて、
撮像部２から１フレ一ム分のカラー映像信号を時系列に
読み出す、前述した通り撮像部２はＣＣＤから構成され
ており、トリガスイッチ２１が閉成される前には画素及
び転送部には電荷が飽和状態となっているので、かかる
電荷が完全にリセットされる期間、即ち撮像部２から数
回信号を読み出してかかる電荷がリセットされるまでの
期間は撮像部２から読み出されるカラー映像信号は、撮
像部２に入射する光束に応じたものではない、更にサー
ボモータ１８の駆動開始から所定時間経過前には制御回
路２０から出力されるクロックに同期していないため、
前述のように撮像部２に回転式白フィルタを介して基準
色光束が入射している状態と、基博色光束が入射してい
ない状態とを制御回路２０が検出することは出来ないた
め、かかる２つの状態において前記撮像部２に蓄積され
た信号を状態に応じて区別して時系列的に読み出すこと
はできない。従って、後述する様に制御回路２０がらモ
ータ駆動信号が出力されてからサーボモータ１８がクロ
ックに同期して回転し始めるまでは制御回路２０からス
イッチング信号が出力されず、撮像部２から得られるカ
ラー映像信号はフレームメモリ１４を介して外部には出
力されない。

サーボモータ１８の駆動が開始されてから所定時間経過
すると、サーボモータ１８は制御回路２０からのクロッ
クに同期して駆動されるようになり、モータ駆動回路１
６はサーボロック信号を制御回路２０に出力する。する
と制御回路２０は回転式白フィルタ１９を介して基準色
光束が入射している状態において、撮像部２に蓄積され
たカラー映像信号を読み出す期間はオートホワイトバラ
ンス回路９にオートホワイトバランス駆動信号を送る。

オートホワイト／九ランス回路９は基準色光束即ち回転
式白フィルタ１９を介して撮像部２に入射する光束によ
って得られるカラー映像信号が該白フィルタ１９に応じ
た適正値、即ち色差信号Ｒ−ＹＬ　、Ｂ−ＹＬが略零と
なる様に利得可変回路５．６の利得を制御する６また制
御回路２０は回転式白フィルタ１９を介さずに、被写体
からの光束が入射している状態において、撮像部２に蓄
積されたカラー映像信号を読み出す期間はスイッチング
回路１３にスイッチング信号を送る。

スイッチング回路１３はスイッチング信号がＨレベルに
なっている期間はエンコーダ１１から出力される複合カ
ラー映像信号をフレームメモリ１４に送る。フレームメ
モリ１４は前述した通り、書き込み速度に対して１／２
の速度で、書き込まれた複合カラー映像信号を読み出す
様にメモリ駆動回路１５によって駆動されている。従っ
て第２図に示したタイムチャートにおいて、Ａ、Ｂ、Ｃ
として示した撮像部出力はフレームメモリ１４の出力λ
、　Ｂ’　、　Ｃ’として読み出される。従って、フレ
ームメモリ１４から出力される複合カラー映像信号は規
定されているフィールド周波数で読み出される。

本実施例に依れば、サーボモータ１８が一回転して撮像
部２に回転式白フィルタ１９を介さないで被写体光束が
入射し、次いで白フィルタ１９を介して基準色光束が入
射する毎に制御回路２０からオートホワイトバランス駆
動信号が出力されるので、オートホワイトバランス回路
９は応答遅れなく１フイールド毎に利得可変回路５，６
の利得を制御して常に適正にカラーバランスが調整され
ている複合カラー映像信号を得ることが出来る。

またホワイトバランスを調整するために撮像部２とは別
のカラー受光素子を用いる必要がないため、撮像部２と
かかる別のカラー受光素子との特性を一致させるため複
雑な調整を行う必要もない。

尚、説明が後になったが、フレームメモリ１４としては
ＣＣＤ或いはＢＢＤ等のアナログメモリを用いることが
出来る。勿論、ディジタルメモリでも良く、その場合に
は入力（書き込み）側にサンプルホールド回路及びＡ／
Ｄコン／ヘーターを、又、出力（読み出し）側にＤ／Ａ
コンバーターを含むものである。

本実施例においては、規定されたフィールド周波数の２
倍の周波数で基準色光束に相応したカラー映像信号、被
写体光束に相当したカラー映像信号が交互に撮像部２か
ら出力されるようにし、更に被写体光束に相応した複合
カラー映像信号をフレームメモリに書き込み、該メモリ
から規定されたフィールド周波数で書き込まれた複合カ
ラー映像信号を読み出す様にしているが、規定されたフ
ィールド周波数で基準色光束に相応したカラー映像信号
、被写体光束に相応したカラー映像信号が交互に出力さ
れるようにし、被写体光束に相応したカラー映像信号を
２回用いて規定されたフィールド周波数の複合カラー映
像信号を出力するようにしてもよい。

以上説明した本実施例においては、撮像部２に基準色光
束と被写体光束とを交互に入射させる光学系を撮影レン
ズ１と、撮影レンズ１と撮像部２との間に設けられる半
円形の回転式白フィルタとから構成したが、かかる構成
の他に撮影レンズと、撮像部との間に駆動電圧に応じて
、白濁、透明な２つの状態を有する液晶板を設は駆動電
圧を制御して、撮像部に基準色光束と被写体光束とを交
互に入射させるようにしてもよいし、その他の構成であ
ってもよい。

また基準色光束は白色を用いたが、カラーバランスを適
正にとることが出来る色であるならば、他の色であって
もよいのは勿論である。

また基準色光束が撮像部に入射している際に。

撮像部の出力するカラー映像信号が基準色光束に応じた
適正値となるように増幅する増幅手段（本実施例におけ
る利得可変回路、プロセス増幅回路に相当する）の利得
を自動的に設定して被写体光束が入射している際に設定
された利得に応じて増幅手段の利得を制御する制御手段
として、制御回路２０により駆動されるオートホワイト
バランス回路９を設けたが、基準色光束が白色以外であ
る場合には、撮像部２の出力するカラー映像信号がかか
る基準色光束に応じた適正値となるように増幅手段の利
得を設定して被写体光束が入射している際に、増幅手段
の利得を制御する回路であればよい。

〈発明の効果〉 以上説明した様に本発明に依れば、撮影途中に外光の色
温度が変化しても、かかる変化に追従してカラー映像信
号が適正値となる様に自動的に制な構成が不必要である
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のカラー撮像装置のブロ
ック図。 第２図は第１図に示した制御回路２０に入出力する信号
、撮像部２から出力される撮像部出力、及びフレームメ
モリ１４から読み出される複合刃ラー映像信号のタイム
チャート、 第３図は第１図に示した撮影レンズ１．撮像部２、撮像
部駆動回路１７．サーボモータ１８９回転式白フィルタ
１９の配置を示した斜視図、第４図は撮像部２と回転式
白フィルタ１９との位置関係を示す平面図である。 １−一一一撮影レンズ　２−−ｍ−撮像部９−−−−オ
ートホワイトバランス回路１６−−−−モータ駆動回路 １８−−−−サーボモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学像をカラー映像信号に変換するカラー撮像手段と、
   該カラー撮像手段に基準色光束と被写体光束とを連続し
   て交互に入射させる光学系と、前記カラー映像信号を増
   幅する増幅手段と、前記光学系により基準色光束が前記
   カラー撮像手段に入射している際に、前記カラー映像信
   号が前記基準色光束に応じた適正値となるように前記増
   幅手段の利得を自動的に設定し、前記光学系により被写
   体光束が前記カラー撮像手段に入射している際には、設
   定された利得に応じて前記カラー映像信号を前記増幅手
   段により増幅させる制御手段とを具備することを特徴と
   するカラー撮像装置。