DE4041803A1 - Weissabgleich-vorrichtung fuer videokameras - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Weißab­ gleich-Vorrichtung für Videokameras.

Nach Fig. 1 besteht eine herkömmliche Videokamera aus: einer Linse 1, die Licht sammelt; einem Bildelement 2, das ein Lichtsignal in ein elektrisches Signal umwandelt; einem Signalprozessor 3, der eine Ausgabe des Bildelemen­ tes 2 formt; einem Tiefpaßfilter (LPF) 4; einem Mischer (Y-Prozessor und Y/C-Mischung) 5; einem LPF 6; einem BPF 7; einem Farbsignalformungs-Schaltkreis 100 und einem Weißabgleich-Schaltkreis 200. Der Farbsignalformungs- Schaltkreis 100 besteht aus Detektoren 8 und 11, die das Farbsignal formen, Verstärkungsreglern 9 und 10, R-Y- und B-Y-Matrizen 12 und 13 und einem Farbprozessor 14.

Bei der herkömmlichen Videokamera ist der Weißabgleich- Schaltkreis 200 entweder vom Sensortyp oder vom Bildsi­ gnal-Abtasttyp.

Nach Fig. 2 besitzt die Weißabgleich-Vorrichtung vom Sensor-Typ: einen Weißabgleich-Sensor, der aus einer weißen Kappe 15, B (Blau)/R (Rot)-Filtern 16, 17 und Lichtempfangsdioden 18, 19 zusammengesetzt ist; Komparatoren 20 und 21, die eine Ausgabe des Weißabgleich-Sensors mit einer Referenz­ spannung vergleichen und nachgeschaltete Regler 22 und 23.

Nach Fig. 3 hat die Weißabgleich-Vorrichtung vom Bildsi­ gnal-Abtasttyp: Komparatoren 24 und 25, die ein Bildsignal erfassen, R-Y- und B-Y-Komponenten der Ausgangssignale der R-Y- und B-Y-Matrizen 12, 13 mit Referenzspannungen V1 und V2 vergleichen und die Abgleichspannungen ausgeben.

Die Weißabgleich-Vorrichtung von Sensortyp nach Fig. 2 stellt einen Weißabgleich wie folgt ein: Licht fällt durch eine weiße Kappe 15. Die B (Blau)- und R (Rot)- Komponenten werden durch einen B (Blau)-Filter 16 und einen R (Rot)-Filter 17 ermittelt. Die B- und R-Komponen­ ten werden mit Referenzgrößen durch die Komparatoren 20 und 21 verglichen. Die von den Reglern 22 und 23 ausgege­ benen Regelspannungen a und b steuern die Verstärkungsreg­ ler 9 und 10 des Farbsignalform-Schaltkreises 100. Anhand der Fig. 4 wird ein Weißabgleich noch näher erläutert: Liegt ein Farbtemperaturzustand "A" vor, dann wird der Weißabgleich dadurch erreicht, daß das Farbverhältnis auf R : G : B = 1 : 1 : 1 eingestellt wird (durch Verkleinerung einer R-Komponente (r) und Vergrößerung einer B-Komponente (b) auf den Wert einer G-Komponente (g)).

Die Weißabgleich-Vorrichtung vom Bildsignal-Abtasttyp (Fig. 3) stellt den Weißabgleich dadurch ein, daß die R-Y- und B-Y-Komponenten aus dem Bildsignal ermittelt und die ermittelten R-Y und B-Y-Komponenten in den Komparato­ ren 24, 25 mit den Referenzspannungen V1, V2 verglichen werden. Aufgrund des Vergleiches werden Regelspannungen c und d zur Regelung der Verstärkungsregler 9 und 10 ausgegeben. Die Regelspannungen sind gleich der Differenz zwischen den R-Y- und B-Y-Komponenten.

Der Sensortyp (Fig. 2) hat folgenden Nachteil: Eine korrekte Farbwiedergabe ist dann nicht möglich, wenn eine Differenz zwischen der vom Sensor ertasteten Farbtemperatur und einer Farbtemperatur eines von der Linse abgebildeten Objektes vorliegt. In diesem Falle bleibt nämlich das Bildsignal (bei dem vom Sensor durchge­ führten Weißabgleich) unberücksichtigt. Der Bildsignal- Abtasttyp nach Fig. 3 hat zwar nicht den o. g. Nachteil des Sensortyps, dafür aber andere: Hat eine Einzelfarbe eine bestimmte R-, G- oder B- Komponente, die während des Bildaufnahme-Prozesses als weiße Farbe erkannt wird, dann wird die Farbeinstellung auf Basis dieses Ergebnisses durchgeführt. Zusätzlich wird eine Farbe gestört, falls gezoomt wird.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Weißab­ gleich-Schaltvorrichtung für Videokameras zu schaffen, die zumindestens weitgehend die Nachteile der beiden bekannten Weißabgleich-Vorrichtungen (Sensortyp und Bildsignal-Abtasttyp) vermeidet.

Dieses Ziel wird durch den Gegenstand des Patentanspruches 1 erreicht.

Die Erfindung verbessert also die Gesamtfarb-Wiedergabefä­ higkeit im wesentlichen dadurch, daß hauptsächlich eine Weißabgleich-Vorrichtung eines Sensortypes verwendet wird, jedoch bei einer Änderung der Farbtemperatur auf eine Weißabgleich-Vorrichtung eines Bildsignal-Abtasttypes umgeschaltet wird.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbei­ spiel nebst beigefügter Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Bildsignal-Prozessor­ vorrichtung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Weißabgleich-Vorrich­ tung des Sensortyps nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Weißabgleich-Vorrich­ tung vom Bildsignal-Abtasttyp nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 ein Wellenformdiagramm, das die Weißabgleich- Regelung darstellt, und

Fig. 5 ein Schaltkreisdiagramm einer kombinierten Weißabgleich-Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Nach Fig. 5 besteht eine erfindungsgemäße kombinierte Weißabgleich-Schaltvorrichtung aus:
Puffern 31 und 32, einem Widerstand R1 und einem arithme­ tischen Verstärker 35, welche die R-Y und B-Y-Regelspan­ nungen a und b des Sensortyps vergleichen und verstärken (siehe Fig. 2),
Puffern 33 und 34, einem Widerstand R2 und einem arithme­ tischen Verstärker 36, welche die R-Y und B-Y-Regelspan­ nungen c und d des Bildsignalabtasttyps (siehe Fig. 3) vergleichen und verstärken,
einem arithmetischen Verstärker 37 und einem Widerstand R3, der eine Spannungsdifferenz zwischen den durch die arithmetischen Verstärker 35 und 36 ausgegebenen Spannun­ gen verstärkt,
arithmetischen Verstärkern 38 und 39, die die Ausgabespan­ nung f mit Referenzspannungen +Vo, -Vo vergleichen und aus einem (Oder-)Gatter 40, welches Dioden D1, D2 sowie einen Widerstand R4 enthält.

Die Ausgangssignale e des (ODER-)Gatters 40 steuern einen Umschaltkreis 26, der die Ausgangssignale a, b der Weißabgleich-Vorrichtung 200a vom Sensortyp oder die Ausgangssignale c, d der Weißabgleich-Vorrichtung 200b vom Bildsignalabtasttyp auswählt.

D. h., ein Ausgangssignal e, das auf einer logischen "0" steht, stellt den Weißabgleich gemäß den Regelspannungen a und b des Sensortypes ein. Ein auf einer logischen "1" stehendes Regelsignal e hingegen stellt den Weißabgleich gemäß den Regelspannungen c, d des Bildsignal-Abtasttypes ein.

Nachfolgend werden die Vorteile vorliegender Erfindung noch deutlicher beschrieben.

Fig. 5 zeigt, daß die R-Y-Regelspannung a und die B-Y- Regelspannung b des Sensortyps über die Puffer 31 und 32 eingegeben werden. Eine Spannungsdifferenz zwischen der R-Y-Regelspannung a und der B-Y-Regelspannung b wird durch den arithmetischen Verstärker 35 verstärkt. In derselben Weise werden die R-Y-Regelspannung c und die B- Y-Regelspannung d über die Puffer 33 und 34 eingegeben und eine Spannungsdifferenz zwischen der R-Y-Regelspannung c und der B-Y-Regelspannung d wird über den arithmetischen Verstärker 36 verstärkt.

Dann werden die verstärkten Spannungsdifferenzen der zwei Typen durch den arithmetischen Verstärker 37 verglichen. Ein Aussgangssignal f des arithmetischen Verstärkers 37 wird in die arithmetischen Verstärker 38 und 39 eingegeben, wobei das Ausgangssignal des arithmeti­ schen Verstärkers 39 logisch "1" wird, falls das Ein­ gangssignal f größer ist als die Referenzspannung +Vo an einer inversen Verstärkungsklemme (-) (d. h. f<+Vo). Die Ausgabe des arithmetischen Verstärkers 39 wird logisch "0", falls die Eingabe f kleiner ist als die Referenzspan­ nung +Vo der inversen Verstärkungsklemme (-) (d. h. falls f<+Vo). Auf der anderen Seite wird die Ausgabe des arithmetischen Verstärkers 38 logisch "1", falls die Eingabe f einer inversen Verstärkungsklemme (-) des arithmetischen Verstärkers 38 kleiner ist als eine Referenzspannung -Vo einer nicht inversen Verstärkungs­ klemme (+) (d. h. falls f<-Vo). Die Ausgabe des arithmeti­ schen Verstärkers 38 wird logisch "0", falls das Eingangs­ signal f größer ist als die Referenzspannung -Vo (d. h. falls f<-Vo). Danach werden die Ausgaben der arithmeti­ schen Verstärker 38 und 39 einem Steuereingang e des Umschalt-Schaltkreises 26 über das (ODER-)Gatter 40 zugeführt, das die Dioden D1, D2 und den Widerstand R4 enthält. Daher wird dem Steuereingang e des Umschalt- Schaltkreises 26 ein logisches "0"-Signal zugeführt, falls die Ausgabe f des arithmetischen Verstärkers 37 die Bedingung -Vo<f<+Vo erfüllt, und es wird ein logisches "1"-Signal zugeführt, falls die Ausgabe f des arithmeti­ schen Verstärkers 37 die Bedingung -Vo<f<+Vo nicht erfüllt. Sind die Spannungen -Vo und +Vo auf kleinere Werte gesetzt, d. h. die Werte des Sensortyps differieren von den Farbtemperaturwerten des Bildsignal-Abtasttyps in einem kleinen Bereich, dann wird der Steuereingang e des Umschalt-Schaltkreises 26 logisch "0". Hierdurch werden Anschlüsse P1 und P2 mit Anschlüssen k und m verbunden und eine Sensortyp-Operation durchgeführt. Im gegentei­ ligen Fall werden die Anschlüsse P1 und P2 mit Anschlüssen 1 und n verbunden, so daß eine Bildsignal-Abtasttyp- Operation durchgeführt wird.

Die erfindungsgemäße kombinierte Weißabgleich-Schaltvor­ richtung für Videokameras hat mehrere Vorteile: Die Farbwiedergabe des Sensortypes wird verbessert, da zum Bildsignal-Abtasttyp umgeschaltet werden kann, insbesonde­ re dann, wenn der Sensorkreis und der Bildabtastkreis eine Temperaturdifferenz aufweisen, die die korrekte Wiedergabe einer Farbe beeinträchtigen könnte. Um die Nachteile des Bildsignal-Abtasttyps zu vermeiden, wird hauptsächlich die Sensor-Art verwendet.

Claims (4)

1. Kombinierte Weißabgleich-Schaltvorrichtung für eine Videokamera mit:

• a) einer Weißabgleich-Vorrichtung vom Sensortyp (200a), mit Mitteln zur Einstellung eines Weißabgleiches durch:
• - Ermittlung von B (Blau)- (16) und R (Rot)- (17) Komponenten von durch eine weiße Kappe (15) einfallendem Licht,
• - Vergleich der B (Blau)- (16) und R (Rot)- Komponenten (17) mit Referenzspannungen und
• - Ausgabe von R-Y- und B-Y-Regelspannungen (a, b) von zwei Reglern (22, 23);
• b) einer Weißabgleich-Vorrichtung vom Bildsignal- Abtasttyp (200b), mit Mitteln zur Einstellung des Weißabgleiches durch:
• - Ermittlung von R-Y-(Rot-Gelb), B-Y (Blau- Gelb)-Komponenten aus R-Y (Rot-Gelb)-, B- Y (Blau-Gelb)-Matrizen (12, 13),
• - Vergleich der R-Y- und B-Y-Komponenten mit Referenzspannungen (V1, V2)
• - Ausgabe von Regelspannungen (c, d) entsprechend der Differenz zwischen den R-Y- und B-Y-Komponenten und den Regel­ spannungen V1, V2 zur Steuerung von Verstärkungsreglern (9, 10);
• c) Schaltmitteln zum Umschalten zwischen der Weißabgleich-Vorrichtung vom Sensortyp (200a) und der Weißabgleich-Vorrichtung vom Bildsi­ gnaltyp (200b) in Abhängigkeit von vorgegebenen Referenzspannungen (+Vo, -Vo).

2. Weißabgleich-Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Schaltmittel aufweisen:

• - einen ersten arithmetischen Verstärker (35), der eine Differenz zwischen der R-Y-Regel­ spannung (a) und der B-Y-Regelspannung (b) der Weißabgleich-Vorrichtung vom Sensortyp (200a) verstärkt, wobei die Regelspannungen (a, b) dem ersten Verstärker (35) über zwei Puffer (31, 32) eingegeben werden.
• - einen zweiten arithmetischen Verstärker (36), der eine Differenz zwischen der R-Y-Regel­ spannung (c) und der B-Y-Regelspannung (d) der Weißabgleich-Vorrichtung vom Bildsignals- Abtasttyp (200b) verstärkt, wobei die Regel­ spannungen (c, d) dem zweiten Verstärker (36) über zwei Puffer (33, 34) eingegeben werden.
• - einen dritten arithmetischen Verstärker (37), der eine Spannungsdifferenz zwischen den ersten und zweiten arithmetischen Verstärkern (35, 36) verstärkt;
• - vierte und fünfte arithmetische Verstärker (38, 39), die Referenzspannungen -Vo (Verstär­ ker 38) und +Vo (Verstärker 39) mit einem Ausgangssignal (f) des dritten arithmetischen Verstärkers vergleichen;
• - einen Umschaltkreis (26), der zwischen einem Weißabgleich vom Sensortyp und vom Bildsignal- Abtasttyp umschaltet, falls ein Farbtempe­ raturwert größer ist als ein vorgegebener Wert.

3. Weißabgleich-Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Umschaltkreis (26) derart ausgestaltet ist, daß die Ausgangssignale der vierten und fünften arithmetischen Verstärker (38, 39) eine Abgabe der Regelspannungen (a, b) des Sensortyps an die R-Y­ /B-Y-Verstärkungsregler (9, 10) bewirken, falls das Ausgangssignal (f) des dritten arithmetischen Verstärkers (37) die Bedingung -Vo<f<+Vo erfüllt, wobei -Vo und +Vo die vorgegebenen Referenzspannun­ gen sind.

4. Weißabgleich-Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Umschalt-Schaltkreis (26) derart ausgestaltet ist, daß die Ausgangssignale der vierten und fünften arithmetischen Verstärker (38, 39) eine Abgabe der Regelspannungen (c, d) des Bildsignal-Abtasttyps an die R-Y-/B-Y-Verstär­ kungsregler (9, 10) bewirken, falls das Ausgangssi­ gnal (f) des arithmetischen Verstärkers (37) die Bedingungen f<-Vo, f<+Vo erfüllt, wobei -Vo und +Vo die vorgegebenen Referenzspannungen sind.