JPH0410781A - Exposure control device for image pickup element - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To secure the SN ratio of a video signal at its maximum by detecting the amplitude of a chrominance signal obtained from an image pickup element, comparing the detected output with a reference level and controlling exposure to be applied to the image pickup element. CONSTITUTION:The exposure control device is provided with amplitude detecting circuits 21 to 23 for detecting the amplitude of a chrominance signal obtained from the image pickup element 5, comparators 24 to 26 for comparing the outputs of the circuits 21 to 23 with the reference level and an exposure control circuit 31 for controlling exposure to be applied to the element 5 based upon the outputs of the comparators 24 to 26. Namely, the amplitude values of R, G, B chrominance signals obtained from the element 5 are detected by the circuits 21 to 23, the detected outputs are compared with a level corresponding to the saturation level of the element 5 and the procedure to be applied to the element 5 is controlled in accordance with the compared results. Thereby, the element 5 can utilize a dynamic range included in the element 5 itself up to its maximum. Thus, the image of the highest SN ratio can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撮像素子の露出制御装置に関するものであり、
特にＣＣＤ等の固体撮像素子から得られる映像信号に基
づいて露出量を制御する露出制御装置の改良に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an exposure control device for an image sensor,
In particular, the present invention relates to an improvement in an exposure control device that controls the amount of exposure based on a video signal obtained from a solid-state image sensor such as a CCD.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ＣＣＤ等の固体撮像素子を使用する電子スチルカメラ、
或いはビデ」カメラにおいては、撮像素子から得られる
映像信号の輝度レベルを検出し、この輝度レベルが一定
となるように露出制御回路を動作きせている。Electronic still cameras that use solid-state imaging devices such as CCDs,
Alternatively, in a video camera, the brightness level of a video signal obtained from an image sensor is detected, and an exposure control circuit is operated so that this brightness level is constant.

すなわち、ＣＯＤより得られる映像信号は、輝度レベル
検出回路に印加され、この輝度レベル検出回路によって
得られた出力が露出量（卸回路に印加される。That is, the video signal obtained from the COD is applied to a brightness level detection circuit, and the output obtained by this brightness level detection circuit is applied to the exposure amount (distribution circuit).

露出制御回路は、前記輝度レベル検出回路によって得ら
れた出力に応じて、絞り駆動回路および電子シャッター
駆動回路の双方を制御するか、またはそのいずれか一方
を制御させるよう動作する。The exposure control circuit operates to control both or one of the aperture drive circuit and the electronic shutter drive circuit in accordance with the output obtained by the brightness level detection circuit.

例えば、ビデオカメラにおいては、シャッター速度優先
の露出制御に成される場合が多く、この場合には、輝度
レベルの大小に応じて絞りの開口径（Ｆ値）を制御し、
結果としてＣＣＤより得られる映像信号出力の最大輝度
レベルが一定となるよう制御される。For example, in video cameras, exposure control is often performed to prioritize shutter speed, and in this case, the aperture diameter (F number) of the aperture is controlled depending on the brightness level.
As a result, the maximum brightness level of the video signal output obtained from the CCD is controlled to be constant.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

被写体の色温度が撮像系の適合色温度（通常、４３００
Ｋ）から大幅にずれた場合、ＣＣＤ等の固体撮像素子の
出力が飽和し易い。The color temperature of the subject is the compatible color temperature of the imaging system (usually 4300
K), the output of a solid-state image sensor such as a CCD is likely to be saturated.

また、例えば、青空を背景にした被写体（第５図Ａ）を
撮像する場合、露出を被写体に合わせると、青空が露出
オーバとなり、飽和する。Further, for example, when capturing an image of a subject with a blue sky in the background (FIG. 5A), if the exposure is adjusted to the subject, the blue sky will be overexposed and saturated.

すなわち、例えば、ＮＴＳＣ方式の場合、Ｒ２Ｏ，Ｂの
３原色の色信号（第５図Ｃ，Ｄ、　　Ｅ）を、次式で示
すように演算して、輝度信号Ｙが得られる。That is, for example, in the case of the NTSC system, the luminance signal Y is obtained by calculating the color signals of the three primary colors R2O and B (C, D, E in FIG. 5) as shown in the following equation.

Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ　＋０．１１Ｂ被写体が青空
の場合、Ｒ信号とＧ信号のレベルは殆ど零となり、Ｂ信
号のみとなる。しかも、上式に示すように、８個号には
係数０．１１が乗算されるため、輝度信号のレベルが一
定になるように制御すると、輝度信号のレベルは、Ｒ信
号とＧ信号が存在する通常の場合と同一になるように、
通常の場合の約９倍のレベルに調整されることになる。Y=0.3R+0.59G +0.11B When the subject is a blue sky, the levels of the R signal and G signal are almost zero, and only the B signal is present. Moreover, as shown in the above formula, the 8th number is multiplied by a coefficient of 0.11, so if the level of the brightness signal is controlled to be constant, the level of the brightness signal will change depending on the presence of the R signal and the G signal. so that it is the same as the normal case,
The level will be adjusted to about nine times the normal level.

その結果、撮像素子の出力が飽和する。As a result, the output of the image sensor becomes saturated.

なお、第５図においてＢは水平同期信号を表わしている
。Note that in FIG. 5, B represents a horizontal synchronization signal.

このように飽和すると、色偽信号が発生し、見苦しい再
生画像となる。When saturated in this manner, color artifacts occur, resulting in an unsightly reproduced image.

従来、このため、輝度信号の基準レベルを下りたり、或
いは高輝度部の色信号を抑圧するなどの工夫をしていた
。その結果、Ｓ／Ｎを確保するのが困難であった。Conventionally, for this purpose, measures have been taken such as lowering the reference level of the luminance signal or suppressing the color signal in the high luminance area. As a result, it was difficult to ensure S/N.

本発明は、前記した従来の問題点に鑑みて成きれたもの
であり、映倫信号のＳ／Ｎを最大限に確保し、かっ色信
号が飽和し、色偽信号を発生ずることのない撮像素子の
露出制御装置を提供することを課題とするものである。The present invention has been developed in view of the above-mentioned conventional problems, and is an imaging method that maximizes the S/N ratio of the video signal and prevents the brown signal from becoming saturated and color false signals from occurring. An object of the present invention is to provide an exposure control device for an element.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

前記課題を達成するために成された本発明の撮像素子の
露出制御装置は、撮像素子から得られる色信号の振幅を
検出する振幅検出回路と、振幅検出回路によって得られ
る出力と所定の基準レベルとを比較する比較回路と、比
較回路の出力によって撮像素子に与える露出量を制御す
る露出制御回路とを具備する点に特徴を有する。An exposure control device for an image sensor according to the present invention, which has been made to achieve the above object, includes an amplitude detection circuit that detects the amplitude of a color signal obtained from the image sensor, and an output obtained by the amplitude detection circuit and a predetermined reference level. The present invention is characterized in that it includes a comparison circuit that compares the values of 1 and 2, and an exposure control circuit that controls the amount of exposure given to the image sensor based on the output of the comparison circuit.

〔作用〕[Effect]

前記した構成の撮像素子の露出制御装置によると、ＣＣ
Ｄ等の撮像素子から得られるＲ、　　Ｇ、　　Ｂ等の色
信号の」辰輻を振幅検出回路によって検出し、その検出
出力と撮像素子の飽和レベルに相当するレベルとを比較
して、その比較出力によって前記撮像素子に与える露出
量が制■１される。According to the exposure control device for an image sensor configured as described above, CC
The "radiance" of color signals such as R, G, and B obtained from an image sensor such as D is detected by an amplitude detection circuit, and the detected output is compared with a level corresponding to the saturation level of the image sensor. The amount of exposure given to the image sensor is controlled by the output.

このために、ＣＣＤ等の撮像素子は、その撮像素子が有
しているダイナミックレンジを最大限に使用することが
できるようになり、最良のＳ／Ｎの画像を得ることがて
きる。また色信号も飽和することがないので、色偽信号
の発生の度合し）を少なくすることができる。For this reason, an image sensor such as a CCD can make maximum use of its dynamic range, and can obtain an image with the best S/N ratio. Furthermore, since the color signal does not become saturated, the degree of occurrence of color false signals can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は、本発明の一実施例の構成を示したブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

すなわち、図において１は光学レンズを示しており、こ
の光学レンズ１を通して到来する被写体からの光は、絞
り２の開口径に応じて制限され、光学ローパスフィルタ
３と、例えば、第２図（こ示すようなＲ，Ｇ、　　Ｂの
色ストライブフィルタよりなるカラーフィルタ４を介し
て、ＣＣＤよりなる撮像素子５に入射される。That is, in the figure, reference numeral 1 indicates an optical lens, and the light from the subject that comes through this optical lens 1 is limited according to the aperture diameter of the diaphragm 2, and is connected to an optical low-pass filter 3 and, for example, as shown in FIG. The light enters an image sensor 5 made of a CCD via a color filter 4 made of R, G, and B color stripe filters as shown.

前記撮像素子５は周知のとおり、例えば２０万乃至３０
万程度の画素を備え、被写体に応じた映像信号（Ｒ，Ｇ
、　　Ｂ信号）を出力する。As is well known, the image pickup device 5 has a size of 200,000 to 30,000, for example.
Equipped with approximately 10,000 pixels, video signals (R, G,
, B signal).

タイミングジェネレータ１８は所定のタイミング信号を
生成し、駆動回路１９に出力する。駆動回路１９ば入力
されたタイミング信号から水平および垂直駆動信号を発
生し、撮像素子５に出力する。これにより、撮像素子５
に入射された被写体像に対応するＲ、　　Ｇ、　　Ｂ信
号が続出される。Timing generator 18 generates a predetermined timing signal and outputs it to drive circuit 19. The drive circuit 19 generates horizontal and vertical drive signals from the input timing signal and outputs them to the image sensor 5. As a result, the image sensor 5
R, G, and B signals corresponding to the subject image incident on the camera are successively output.

撮像素子５によって得られたＲ、　　Ｇ、　　Ｂ（８号
は、サンプルホールド回路６に入力され、サンプルボー
ルドされる。サンプルホールド回路６によりサンプルボ
ールドされた信号は、マトリックス回路７に入力され、
そこで、上記式に従って輝度信号Ｙが１寅算きれる。マ
トリックス回路７はまた、ホワイトバランス回路２０の
出力に対応してポワイトバランス調整を行なう。The R, G, B (No. 8) obtained by the image sensor 5 is input to the sample hold circuit 6 and sampled and bolded. The signal sampled and bolded by the sample and held circuit 6 is inputted to the matrix circuit 7,
Therefore, the luminance signal Y can be calculated by 1 according to the above formula. The matrix circuit 7 also performs point balance adjustment in response to the output of the white balance circuit 20.

マトリックス回路７より出力されたＲ、　　Ｇ、　　Ｂ
の色信号と、輝度信号Ｙは、それぞれカットオフ周波数
が１．０ＭＨｚのローパスフィルタ８乃至１０と、カッ
トオフ周波数が４．０Ｍ　Ｈｚのローパスフィルタ１１
により、不要な成分が除去きれた後、処理回路１２に入
力される。R, G, B output from matrix circuit 7
The color signal and the luminance signal Y are processed through low-pass filters 8 to 10 with a cut-off frequency of 1.0 MHz and a low-pass filter 11 with a cut-off frequency of 4.0 MHz, respectively.
After unnecessary components have been removed, the signal is input to the processing circuit 12.

処理回路１２は輝度信号をガンマ補正し、また、その平
均レベルがほぼ一定になるように制御する。The processing circuit 12 performs gamma correction on the luminance signal, and also controls the luminance signal so that its average level is approximately constant.

ざらに、処理回路１２は色差信号Ｒ−Ｙ、　　Ｂ−Ｙを
生成する。色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙと輝度信号Ｙは、増
幅器１３乃至１５により増幅されてエンコーダ１６に入
力される。Roughly speaking, the processing circuit 12 generates color difference signals RY and BY. The color difference signals R-Y, B-Y and the luminance signal Y are amplified by amplifiers 13 to 15 and input to an encoder 16.

エンコーダ１６は入力された信号から、例えばＮＴＳＣ
方式の複合映像信号を生成し、出ノＪする。The encoder 16 converts the input signal into, for example, NTSC.
A composite video signal of the system is generated and output.

色信号は、中心周波数が３．　５８Ｍｌ−１ｚ＝ｔ＝０
．　５ＭＨｚのパンドパスフ、イルタ１７により帯域制
限される。The color signal has a center frequency of 3. 58Ml-1z=t=0
．． Bandwidth is limited by a 5 MHz bandpass filter 17.

Ｒ信号はピークボールド回路２１（振幅検出回路）に入
力され、そのピーク値が検出された後、増幅され、比較
回路２４に入力され、基準電圧発生器２７が出力する基
準電圧と比較される。The R signal is input to a peak bold circuit 21 (amplitude detection circuit), and after its peak value is detected, it is amplified, input to a comparison circuit 24, and compared with a reference voltage output from a reference voltage generator 27.

この基準電圧は、撮像素子５の飽和レベル（周囲の画素
に漏れることなく、転送可能に蓄積できる最大の電荷坦
に対応するレベル）に対応して設定しである。This reference voltage is set in accordance with the saturation level of the image sensor 5 (a level corresponding to the maximum charge level that can be transferred and accumulated without leaking to surrounding pixels).

比較回路２４はＲ信号のレベルが基準電圧より大きいと
き正、小きいとき負の信号を出力する。The comparison circuit 24 outputs a positive signal when the level of the R signal is higher than the reference voltage, and outputs a negative signal when the level of the R signal is lower than the reference voltage.

以下、同様にして、比較回路２５と２６は、Ｇ信号また
はＢ（８号のレベルが基準電圧より大きいとと正、小き
いとき負の信号を出力する。比較回路２４乃至２６の出
力はオア回路３０を介して露出側ｉ１１回路３１に入力
される。Thereafter, in the same way, the comparison circuits 25 and 26 output a positive signal when the level of the G signal or B (No. 8) is larger than the reference voltage, and a negative signal when it is smaller. It is input to the exposed side i11 circuit 31 via the circuit 30.

すなわち、露出量（卸回路３１には、Ｒ，Ｇ、　　Ｂ信
号のいずれかが基準電圧より大きいとき、正の信号が入
〕ｊされる。That is, when any of the R, G, and B signals is greater than the reference voltage, a positive signal is input to the exposure amount circuit 31.

露出制御回路３１は、受光素子３２とオア回路３０の出
力に対応して、第３図に示すフローチャ＝１・に従って
露出量を制御する。The exposure control circuit 31 controls the exposure amount according to the flowchart=1 shown in FIG. 3 in response to the outputs of the light receiving element 32 and the OR circuit 30.

すなわち、露出制御回路３１は、最初に、受光素子３２
により被写体を測光し、その測光値に対応して電子シャ
ッタコントロール回路３３と絞りコントロール回路３４
を介して電子シャッタ時間と絞り２を所定値に調整させ
る。そして、その状態におけるオア回路３０の出力Ｋを
読取る（ステップＳｌ）。出力Ｋが正（Ｈ）であるとき
、制御回路３１は電子シャッタコントロール回路３３ま
たは絞りコントロール回路３４の少なくとも一方を制御
し、露出量を１ステップ少なくさせ、そのときのオア回
路３０の出力Ｋを再び読取る（ステップＳ２゜Ｓ３）。That is, the exposure control circuit 31 first
The light of the subject is measured by the electronic shutter control circuit 33 and the aperture control circuit 34 corresponding to the light metering value.
The electronic shutter time and aperture 2 are adjusted to predetermined values via the . Then, the output K of the OR circuit 30 in that state is read (step Sl). When the output K is positive (H), the control circuit 31 controls at least one of the electronic shutter control circuit 33 and the aperture control circuit 34 to reduce the exposure amount by one step, and the output K of the OR circuit 30 at that time is Read again (steps S2 and S3).

そして、出力Ｋが正のとき、ざらに露出ステップを減少
きせる（ステップＳ４）。以上の動作が繰返され、出ノ
ＵＫが負（Ｌ）になったとき、その露出が適正なものと
され、撮像素子５の映像信号のビデオフロッピー等（図
示せず）への記録が実行される（ステップＳ５）。Then, when the output K is positive, the exposure step is roughly decreased (step S4). When the above operation is repeated and the output UK becomes negative (L), the exposure is determined to be appropriate, and recording of the video signal from the image sensor 5 onto a video floppy or the like (not shown) is executed. (Step S5).

一方、ステップＳ２において、出力Ｋが負（Ｌ）である
とき、正（Ｈ）になるまで露出量が１ステツプづつ増加
される（ステップＳ６．Ｓ７）。そして、出力Ｋが正に
なったとき、ステップＳ３以降の処理が実行される。On the other hand, when the output K is negative (L) in step S2, the exposure amount is increased one step at a time until it becomes positive (H) (steps S6 and S7). Then, when the output K becomes positive, the processes from step S3 onwards are executed.

露出量の１ステツプとは、例えば、銀塩カメラ−８＝ における１、／２ＥＶに対応している。例えば、絞りの
開口値において、現在値がＦ６．７である場合、１ステ
ツプ増加するとＦ８となり、減少させるとＦ５．６とな
る。また、シャッタ速度の場合、現在値が１／１７６で
あるとき、１ステツプ増加きぜると、１／２５０となり
、減少させると、１／１２５となる。One step of the exposure amount corresponds to, for example, 1./2 EV in a silver halide camera-8=. For example, if the current aperture value of the aperture is F6.7, increasing the aperture by one step will increase the aperture to F8, and decreasing the aperture by one step will increase the aperture to F5.6. Further, in the case of the shutter speed, when the current value is 1/176, increasing it by one step increases it to 1/250, and decreasing it increases it to 1/125.

例えば、第４図Ａに示すカラーパーチャートが被写体で
あるとき、Ｒ，Ｇ、　　Ｂ（８号は第４図Ｃ２Ｄ、　　
Ｅに示ずようになる。なお、第４図Ｂは水平同期信号を
表わしている。For example, when the color par chart shown in Figure 4A is the subject, R, G, B (No. 8 is Figure 4C2D,
The result will be as shown in E. Incidentally, FIG. 4B shows a horizontal synchronizing signal.

このＲ，Ｇ、　　Ｂ信号は、そのレベルが所定の基準レ
ベルを越えない範囲で、基準レベルに近い値となるよう
に制御される。The R, G, and B signals are controlled so that the levels thereof do not exceed a predetermined reference level and have values close to the reference level.

以上においては、撮像素子５に、Ｒ，Ｇ、　　Ｂのフィ
ルタが用いられる場合を例として説明したが、シアン、
マゼンダ、イエロー　グリーンのフィルタが用いられる
場合においても、本発明の適用は可能である。In the above, the case where R, G, and B filters are used in the image sensor 5 has been explained as an example.
The present invention can be applied even when magenta or yellow-green filters are used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明で明らかなとおり、本発明の撮像素子の露出
制御装置によると、ＣＣＤ等の撮像素子から得られる色
信号の振幅を振幅検出回路によって検出し、その検出出
力と基準レベルとを比較して、その比較出力によって前
記撮像素子に勾える露出量が制（卸される。As is clear from the above description, according to the exposure control device for an image sensor of the present invention, the amplitude of a color signal obtained from an image sensor such as a CCD is detected by an amplitude detection circuit, and the detected output is compared with a reference level. The amount of exposure applied to the image sensor is controlled by the comparison output.

従って、ＣＣＤ等の撮像素子は、その撮像素子が有して
いるダイナミックレンジを最大限に使用することができ
るようになり、最良のＳ／Ｈの画像を得ることができる
。Therefore, the dynamic range of an image sensor such as a CCD can be used to the maximum extent, and an image with the best S/H can be obtained.

また色信号の振幅が撮像素子の飽和レベルを越えない範
囲に制御されるため、色信号も飽和することがなく、色
偽信号の発生の度合いを少な（することができるので、
安定した見易い画像を再生することが可能となる。In addition, since the amplitude of the color signal is controlled within a range that does not exceed the saturation level of the image sensor, the color signal does not become saturated, and the degree of occurrence of color false signals can be reduced.
It becomes possible to reproduce stable and easy-to-see images.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の撮像素子の露出制御装置の一実施例の
構成を示したブロック図、第２図は第１゜図の実施例に
おけるカラーフィルタの説明図、第３図は、第１図の実
施例の動作を説明するフローチャート、第４図は第１図
の実施例の動作を説明するタイミングチャート、第５図
は従来の撮像素子の露出制御装置の一例の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。 １・・・光学レンズ、２・・・絞り、４・・・カラーフ
ィルタ、５・・・撮像素子（ＣＣＤ）、２１乃至２３・
・・ピークボールド回路（振幅検出回路）、２４乃至２
６−・比較回路、３１・・・露出制御回路。 特許出願人　旭光学工業株式会社FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an exposure control device for an image sensor according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a color filter in the embodiment of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a flowchart explaining the operation of the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 5 is a timing chart explaining the operation of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. This is a timing chart. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Optical lens, 2... Aperture, 4... Color filter, 5... Image pickup device (CCD), 21 to 23.
...Peak bold circuit (amplitude detection circuit), 24 to 2
6-. Comparison circuit, 31... Exposure control circuit. Patent applicant Asahi Optical Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 撮像素子から得られる色信号の振幅を検出する振幅検出
回路と、 前記振幅検出回路によって得られる出力と所定の基準レ
ベルとを比較する比較回路と、 前記比較回路の出力によって前記撮像素子に与える露出
量を制御する露出制御回路とを具備することを特徴とす
る撮像素子の露出制御装置。[Scope of Claims] An amplitude detection circuit that detects the amplitude of a color signal obtained from an image sensor; a comparison circuit that compares the output obtained by the amplitude detection circuit with a predetermined reference level; An exposure control device for an image sensor, comprising: an exposure control circuit that controls an amount of exposure given to the image sensor.