JP2001054121A - Color temperature correction device - Google Patents

Color temperature correction device

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JP2001054121A
JP2001054121A JP11228922A JP22892299A JP2001054121A JP 2001054121 A JP2001054121 A JP 2001054121A JP 11228922 A JP11228922 A JP 11228922A JP 22892299 A JP22892299 A JP 22892299A JP 2001054121 A JP2001054121 A JP 2001054121A
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JP
Japan
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liquid crystal
color temperature
color
voltage
correction device
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JP11228922A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Fujikake
英夫 藤掛
Atsushi Yoneuchi
淳 米内
Tadahito Aida
田人 會田
Kenichi Iwashita
研一 岩下
Omiya Umeda
臣也 梅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color temperature correction device that can automatically control the color temperature of a photographed object continuously at high speed over a wide range. SOLUTION: The color temperature correction device consists of a liquid crystal filter 2 comprising one or a plurality of liquid crystal cells where a guest-host liquid crystal containing a dichromatic pigment is clamped by transparent bases with a transparent electrode and the absorption spectroscopy characteristic of the guest-host liquid crystal is controlled by a voltage applied to the transparent electrode, a color sensor 4 that detects a color temperature of a lighting light 3 and a voltage control section 7 that generates an AC voltage to be applied to the transparent electrode of the liquid crystal filter 2 on the basis of spectroscopy information from the color sensor 4. Since the voltage of the liquid crystal filter 2 whose absorption spectroscopy characteristic is controlled by an applied voltage is controlled on the basis of the spectroscopy information from the color sensor 4 detecting the color temperature of the lighting light 3 of the object, the color temperature of a video image obtained by photographing the object can continuously be controlled at high speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体映像の色温
度を制御できる装置に関し、特に、照明光源が多様に変
化する状況での映像撮影などに好適な色温度補正装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus capable of controlling a color temperature of an image of a subject, and more particularly to a color temperature correction apparatus suitable for photographing an image in a situation where an illumination light source changes variously.

【0002】[0002]

【従来の技術】被写体を撮像するに際し、例えば屋内外
の移動を伴うテレビ撮影では、被写体が野外から室内に
移動する際、照明光源が太陽光から室内の白熱灯に変わ
るため、撮影される被写体の色温度が大きく変化し、撮
影される映像のホワイトバランスが崩れ、正確な色調再
現ができなくなる。
2. Description of the Related Art In photographing a subject, for example, in a television shooting involving movement inside and outside the room, when the subject moves from outdoors to indoors, the illumination light source changes from sunlight to indoor incandescent lamps. Color temperature greatly changes, the white balance of the captured image is lost, and accurate color tone cannot be reproduced.

【0003】従来、このような場合の色温度を補正する
ためには、特定の分光特性を持った色ガラスを色温度補
正用フィルターとしてテレビカメラなどの撮像装置の撮
影光学系に挿入していた。
Conventionally, in order to correct the color temperature in such a case, a color glass having a specific spectral characteristic has been inserted as a filter for correcting the color temperature into a photographing optical system of an imaging device such as a television camera. .

【0004】あるいはまた、撮像された映像の3原色
(赤、緑、青)の信号強度を、電子的に増幅・減衰さ
せ、各色の信号バランスを変化させて、映像の色温度を
補正する方法も採用されていた。
Alternatively, the signal intensity of the three primary colors (red, green, and blue) of a captured image is electronically amplified and attenuated, and the signal balance of each color is changed to correct the color temperature of the image. Was also adopted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような色ガラスを用いた色温度補正フィルターには、以
下の欠点があった。
However, the color temperature compensating filter using the color glass as described above has the following disadvantages.

【0006】1)色ガラスを機械的に撮像光学系に挿入
しなければならず、色温度補正の切り替えに時間がかか
るため、撮影中の切り替えができない。
1) Color glass must be mechanically inserted into the image pickup optical system, and it takes time to switch color temperature correction.

【0007】2)色ガラスは色温度の補正幅が固定のた
め、特定の光源にしか適用できず、多様な光源に対応す
るためには、複数の異なる色ガラスフィルターを用意し
て、光源に応じて入れ換える必要があった。
2) Since color glass has a fixed color temperature correction range, it can be applied only to a specific light source. To cope with various light sources, a plurality of different color glass filters are prepared, and Had to be replaced accordingly.

【0008】一方、上述のような各色の信号バランスを
変化させて、映像の色温度を電子的に補正する方法で
も、 1)CCDなどの撮像素子のダイナミックレンジを超え
る特定色の強いピーク入力には、対処できず、色再現が
できなくなる。
On the other hand, the method of electronically correcting the color temperature of an image by changing the signal balance of each color as described above also involves the followings. 1) A strong peak input of a specific color exceeding the dynamic range of an imaging device such as a CCD. Cannot cope, and cannot reproduce colors.

【0009】2)増幅される微弱な色信号は、信号対雑
音(S/N)比が低下するなどの問題が生じるため、補正
できる色温度の範囲に制限があった。
2) A weak color signal to be amplified causes a problem such as a reduction in a signal-to-noise (S / N) ratio, so that the color temperature range that can be corrected is limited.

【0010】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、撮影され
る被写体の色温度(つまり、撮像素子に入射する光画像
の色温度)を、高速、連続的かつ広範囲に自動制御でき
る色温度補正装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to determine the color temperature of an object to be photographed (that is, the color temperature of a light image incident on an image sensor). It is an object of the present invention to provide a color temperature correction device capable of high-speed, continuous and automatic control over a wide range.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、請求項1の色温度補正装置の発明は、2色性色
素入りのゲストホスト液晶を透明電極付きの透明基板で
挟み、該ゲストホスト液晶の吸収分光特性が前記透明電
極に加わる電圧によって制御される1個または複数個の
液晶セルからなる液晶フィルターと、被写体の照明光の
色温度を検出するカラーセンサーと、前記カラーセンサ
ーからの分光情報をもとに前記液晶フィルターの前記透
明電極に印加する交流電圧を発生する電圧制御部とを備
えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of a color temperature correcting apparatus according to claim 1 is characterized in that a guest-host liquid crystal containing a dichroic dye is sandwiched between transparent substrates with transparent electrodes, A liquid crystal filter composed of one or more liquid crystal cells in which the absorption spectral characteristic of the guest host liquid crystal is controlled by a voltage applied to the transparent electrode, a color sensor for detecting a color temperature of illumination light of a subject, and the color sensor. And a voltage controller for generating an AC voltage to be applied to the transparent electrode of the liquid crystal filter based on the spectral information.

【0012】ここで、前記カラーセンサーは、異なる可
視波長域の光を検出する少なくとも2個以上の光検出素
子を含み、入射光の分光情報を取得することを特徴とす
ることができる。
Here, the color sensor includes at least two or more photodetectors for detecting light in different visible wavelength ranges, and acquires spectral information of incident light.

【0013】また、前記電圧制御部は、前記カラーセン
サーの前記2個以上の光検出素子からの電気出力信号の
比もしくは差に応じて、前記液晶フィルターの前記透明
電極に加える交流電圧強度を決定することを特徴とする
ことができる。
Further, the voltage control section determines an AC voltage intensity to be applied to the transparent electrode of the liquid crystal filter according to a ratio or a difference between electric output signals from the two or more photodetectors of the color sensor. Can be characterized.

【0014】また、前記液晶フィルターは、分子配向が
直行する液晶セルを積層して、該液晶フィルタの偏光依
存性を解消したことを特徴とすることができる。もしく
は、、前記2色性色素入りのゲストホスト液晶の分子配
向がねじれていることを特徴とすることができる。
Further, the liquid crystal filter may be characterized in that the liquid crystal cells in which the molecular orientation is orthogonal are stacked to eliminate the polarization dependence of the liquid crystal filter. Alternatively, the molecular orientation of the guest-host liquid crystal containing the dichroic dye is twisted.

【0015】また、前記液晶フイルターの前記2色性色
素の吸収特性は、白熱灯と太陽光のスペクトル比を勘案
して設計され、吸収ピーク波長が異なる少なくとも2種
類の2色性色素を混合して、既存の色ガラスフイルター
とほぼ同等の特性を得るようにしたことを特徴とするこ
とができる。
The absorption characteristics of the dichroic dye of the liquid crystal filter are designed in consideration of the spectral ratio between incandescent lamp and sunlight, and are obtained by mixing at least two types of dichroic dyes having different absorption peak wavelengths. Thus, it is possible to obtain characteristics that are substantially the same as those of an existing color glass filter.

【0016】また、前記カラーセンサーが、前記電圧制
御部と一体化されることを特徴とすることができる。
Further, the color sensor may be integrated with the voltage control unit.

【0017】また、前記カラーセンサーおよび前記電圧
制御部が、撮像装置と一体化されることを特徴とするこ
とができる。
Further, the color sensor and the voltage control section may be integrated with an image pickup device.

【0018】また、前記液晶フィルターが、撮像装置の
撮像用レンズの前、もしくは該撮像用レンズと撮像素子
との間に取り付けられていることを特徴とすることがで
きる。
Further, the liquid crystal filter may be provided in front of an imaging lens of an imaging device or between the imaging lens and an imaging device.

【0019】(作用)本発明による色温度補正装置は、
透過光の分光特性を制御できる液晶フィルターを、照明
光を受光するカラーセンサーからの分光情報をもとに電
圧制御するものであり、被写体の照明光の色温度情報を
もとに、液晶フィルターへの印加電圧を変化させること
により、液晶フィルター内の2色性色素の分子配向が数
10ミリ秒という高速で制御され、撮影される被写体映
像の色温度を瞬時に補正することができる。
(Function) The color temperature compensator according to the present invention
The voltage control of the liquid crystal filter that can control the spectral characteristics of the transmitted light is performed based on the spectral information from the color sensor that receives the illumination light. By changing the applied voltage, the molecular orientation of the dichroic dye in the liquid crystal filter is controlled at a high speed of several tens of milliseconds, and the color temperature of the captured subject image can be instantaneously corrected.

【0020】さらに、照明の光源の色温度に応じて、液
晶フィルターに加わる電圧強度が自動的に変えられるた
め、被写体映像の色温度は、連続的に制御される。
Further, the voltage intensity applied to the liquid crystal filter is automatically changed in accordance with the color temperature of the light source of the illumination, so that the color temperature of the subject image is continuously controlled.

【0021】また、液晶フィルターが撮像素子に入射す
る光画像の色温度を常に適正に保つため、撮影される映
像の広範囲な色温度補正が可能となる。
In addition, since the liquid crystal filter always keeps the color temperature of the light image incident on the image pickup device at an appropriate value, it is possible to perform a wide range of color temperature correction of a captured image.

【0022】従って、本発明の色温度補正装置を用いれ
ば、光源が変化する撮影環境でも優れた画質で撮影が可
能となる。
Therefore, the use of the color temperature correcting apparatus of the present invention enables the photographing with excellent image quality even in a photographing environment where the light source changes.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0024】図1に本発明による色温度補正装置の一実
施形態を示す。本実施形態の色温度補正装置は、印加電
圧の強度により被写体からの入射光1に対して特定波長
成分の吸収率(吸収分光特性)が変化する液晶フィルタ
ー2と、被写体方向からの照明光3の色温度情報(分光
情報)を検出するカラーセンサー4と、カラーセンサー
4からリード線6を介して送られる電気信号(分光情
報)を取得しこの電気信号に応じて液晶フィルター2に
適切な交流電圧をリード線6により供給する電圧制御部
7とから構成される。
FIG. 1 shows an embodiment of a color temperature correction device according to the present invention. The color temperature correction device according to the present embodiment includes a liquid crystal filter 2 in which the absorptance (absorption spectral characteristic) of a specific wavelength component changes with respect to incident light 1 from a subject according to the intensity of an applied voltage, and illumination light 3 from the subject. A color sensor 4 for detecting color temperature information (spectral information), and an electric signal (spectral information) sent from the color sensor 4 via a lead wire 6 and an appropriate AC signal to the liquid crystal filter 2 according to the electric signal. And a voltage controller 7 for supplying a voltage via a lead wire 6.

【0025】電圧制御部7によりカラーセンサー4の分
光情報をもとに液晶フィルター2が電圧駆動されるた
め、入射光1の色温度が補正された透過光がビデオカメ
ラ8内の撮像素子(図示しない)に到達して、撮影映像
の色温度が自動補正される。
Since the liquid crystal filter 2 is driven by the voltage control unit 7 based on the spectral information of the color sensor 4, the transmitted light of which the color temperature of the incident light 1 has been corrected is transmitted to an image pickup device (not shown) in the video camera 8. No), and the color temperature of the captured image is automatically corrected.

【0026】液晶フィルター2は、ビデオカメラ8の撮
像光学系に挿入され、図1の実施形態では撮像レンズ
(例えば、ズームレンズ)9の前に取り付けられる。ま
た、電圧制御部7やカラーセンサー4の電源は、ビデオ
カメラ8からリード線10を介して供給される。
The liquid crystal filter 2 is inserted into an imaging optical system of a video camera 8 and is mounted in front of an imaging lens (for example, a zoom lens) 9 in the embodiment of FIG. Power for the voltage control unit 7 and the color sensor 4 is supplied from the video camera 8 via the lead wire 10.

【0027】図2に上記液晶フィルター2の一実施形態
を示す。色温度を変換する液晶フィルター2は、分子配
列によって光吸収率が異なる2色性色素11の分子を含
む液晶12を透明電極13付き一対のガラス基板14で
挟んだゲストホスト液晶セル15の2枚から構成され
る。添加する2色性色素11は、長波長光16(赤色
光)は吸収せず、短波長光17(青色光)ほど強く吸収
するような分光特性を有するため、入射光1に比べて透
過光18の色温度を下げる機能をもつ。
FIG. 2 shows an embodiment of the liquid crystal filter 2. The liquid crystal filter 2 for converting the color temperature is composed of two guest-host liquid crystal cells 15 in which a liquid crystal 12 containing molecules of a dichroic dye 11 having different light absorption rates depending on the molecular arrangement is sandwiched between a pair of glass substrates 14 with transparent electrodes 13. Consists of The added dichroic dye 11 does not absorb the long-wavelength light 16 (red light) and has a spectral characteristic that the shorter-wavelength light 17 (blue light) absorbs more strongly. 18 has the function of lowering the color temperature.

【0028】液晶セル15の透明電極13に交流電圧1
9が印加されていない場合は、図2の(a)に示すよう
に、液晶12の分子および2色性色素11の分子は、ガ
ラス基板14に対して平行に配向しており(ホモジニア
ス配向)、色素分子の方向に振動する青色光17を強く
吸収する。
The AC voltage 1 is applied to the transparent electrode 13 of the liquid crystal cell 15.
When 9 is not applied, as shown in FIG. 2A, the molecules of the liquid crystal 12 and the molecules of the dichroic dye 11 are oriented parallel to the glass substrate 14 (homogeneous orientation). Strongly absorb the blue light 17 vibrating in the direction of the dye molecules.

【0029】一方、液晶セル15の透明電極13に電圧
を加えると、図2の(b)に示すように、液晶12の分
子とともに2色性色素11の分子が電界方向に配向し、
すなわち両分子が基板に対して垂直に立ち上がり、青色
光17の吸収が減少するため、透過光18の色温度が増
加する。透明電極13への電圧強度を変えていくことに
より、液晶12の分子および2色性色素11の分子の配
列方向がアナログ的に変化するため、液晶フィルター2
の特定波長の吸収率、すなわち分光吸収特性が連続制御
される。
On the other hand, when a voltage is applied to the transparent electrode 13 of the liquid crystal cell 15, the molecules of the dichroic dye 11 together with the molecules of the liquid crystal 12 are oriented in the direction of the electric field, as shown in FIG.
That is, both molecules rise perpendicular to the substrate, and the absorption of blue light 17 decreases, so that the color temperature of transmitted light 18 increases. By changing the voltage intensity to the transparent electrode 13, the arrangement direction of the molecules of the liquid crystal 12 and the molecules of the dichroic dye 11 change in an analog manner.
Is continuously controlled.

【0030】このように光源の色温度を下げるため、液
晶フィルター2に短波長側に吸収ピークをもつ1種類の
2色性色素11を用いることも可能であるが、吸収のピ
ーク波長の異なる複数の2色性色素11を組み合わせ
て、短波長光17ほど徐々に吸収が強くなるような分光
特性が望ましい。その逆に、単一色素もしくは複数の2
色性色素11を用いて、長波長光16ほど光吸収が強い
特性とすれば、元の光源の光よりも色温度を上げること
も可能である。
In order to lower the color temperature of the light source in this way, it is possible to use one type of dichroic dye 11 having an absorption peak on the short wavelength side in the liquid crystal filter 2, but a plurality of dichroic dyes 11 having different absorption peak wavelengths can be used. The dichroic dye 11 is desirably combined to have spectral characteristics such that the shorter wavelength light 17 gradually absorbs more. Conversely, a single dye or multiple
If the long-wavelength light 16 is made to have a higher light absorption characteristic by using the chromatic pigment 11, it is possible to raise the color temperature more than the light of the original light source.

【0031】なお、2色性色素11が分子長軸方向の光
の振動成分(偏光成分)を強く吸収するため、図2の構
成例においては、分子配向が直交する液晶セル15を2
枚積層し、光吸収の偏光依存性を解消している。
Since the dichroic dye 11 strongly absorbs the vibration component (polarization component) of light in the direction of the major axis of the molecule, the liquid crystal cell 15 whose molecular orientation is orthogonal in the configuration example of FIG.
By stacking the sheets, the polarization dependence of light absorption is eliminated.

【0032】これに対し、1枚の液晶セル15を用い
て、液晶フィルター2を構成することも可能であるが、
その場合、偏光フィルム(図示しない)を液晶セル15
の前もしくは後に配置すると、一方の偏光成分しか利用
できなくなり、透過光18の光損失が増大するため、実
効的な撮影感度の低下を招き不利である。一方、液晶1
2の分子の配向をねじり、それらのねじれ軸をガラス基
板14に対して水平もしくは垂直方向にした液晶セル
(ホワイトテーラー型ゲストホスト液晶)を構成するこ
とも可能であり、その場合は、偏光フィルムなしで1枚
の液晶セルだけで液晶フィルター2を実現でき、入射光
1の利用効率を高めることが可能である。
On the other hand, the liquid crystal filter 2 can be constituted by using one liquid crystal cell 15,
In that case, a polarizing film (not shown) is
If it is arranged before or after the above, only one of the polarized light components can be used, and the light loss of the transmitted light 18 increases. On the other hand, liquid crystal 1
It is also possible to configure a liquid crystal cell (white tailor type guest-host liquid crystal) in which the orientation of the two molecules is twisted and their torsion axes are set in the horizontal or vertical direction with respect to the glass substrate 14. In that case, a polarizing film is used. The liquid crystal filter 2 can be realized with only one liquid crystal cell without using the liquid crystal cell, and the utilization efficiency of the incident light 1 can be increased.

【0033】なお、図2の液晶フイルター2の構成例で
は、透明電極13に交流電圧19が印加されていない場
合に、液晶セル15がホモジニアス配向のため、液晶1
2は誘電率異方性が正のものを用いるが、印加電圧のな
い状態で液晶分子がガラス基板14に対して立っている
ホメオトロピック配向も本発明に適用可能であり、その
場合は、液晶12に誘電率異方性が負のものを用いる。
In the configuration example of the liquid crystal filter 2 shown in FIG. 2, when the AC voltage 19 is not applied to the transparent electrode 13, the liquid crystal cell 15 is homogeneously aligned.
2 has a positive dielectric anisotropy, but homeotropic alignment in which liquid crystal molecules stand with respect to the glass substrate 14 in the absence of an applied voltage is also applicable to the present invention. 12 has a negative dielectric anisotropy.

【0034】また、液晶12の材料の種類としてはスメ
クテイック液晶、ネマティック液晶、コレステリック液
晶を用いることができるが、高速応答を得るためにはネ
マテイック液晶が有利である。
As a material of the liquid crystal 12, a smectic liquid crystal, a nematic liquid crystal, and a cholesteric liquid crystal can be used, but a nematic liquid crystal is advantageous for obtaining a high-speed response.

【0035】[0035]

【実施例】次に、本発明による色温度補正装置の実際の
作成例と測定結果を詳述する。
Next, an example of actual production of a color temperature compensator according to the present invention and measurement results will be described in detail.

【0036】図2に示した液晶フィルターを試作した。
まず、厚さ1.1mmのソーダガラス基板14上にIn
23:Snからなる厚さ0.07μmの透明電極13を
蒸着した。次いで、透明電極13上に厚さ0.05μm
のポリイミド(日本合成ゴム社、AL−1254)膜を
塗布した後、レーヨンロールで擦ることによりラビング
配向膜を作成した。なお、図2において、ラビング配向
膜は図示を省略してある。次に、この配向膜付きの基板
14を2枚、配向膜を向き合わせて球状スぺ−サ(日本
触媒社、GP−H60、6μm径)を介して張り合わせ
た。2枚の基板14のギャップは6μmであった。
A liquid crystal filter shown in FIG.
First, In was placed on a soda glass substrate 14 having a thickness of 1.1 mm.
A 0.07 μm thick transparent electrode 13 made of 2 O 3 : Sn was deposited. Next, a thickness of 0.05 μm is formed on the transparent electrode 13.
After applying a polyimide film (AL-1254, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.), a rubbing alignment film was formed by rubbing with a rayon roll. In FIG. 2, the rubbing alignment film is not shown. Next, two substrates 14 with the alignment film were bonded to each other with a spherical spacer (Nippon Shokubai Co., Ltd., GP-H60, 6 μm diameter) facing the alignment film. The gap between the two substrates 14 was 6 μm.

【0037】このギャップの中に、吸収のピーク波長が
390〜398nmの2色性色素11(日本感光色素研
究所、G−207)および吸収のピーク波長が543〜
556nmの2色性色素11(日本感光色素研究所、G
−471)を、それぞれ2wt(weight)%および0.
25wt%添加したネマティック液晶12(メルクジャ
パン社、BL−008、誘電率異方性△ε=17.3、
屈折率異方性△n=0.28)を充填した。なお、色素
11の添加率は、液晶12と色素の全量に対してであ
る。
In this gap, the dichroic dye 11 having an absorption peak wavelength of 390 to 398 nm (Japan Photographic Dye Laboratories, G-207) and an absorption peak wavelength of 543 to 543 nm are used.
556 nm dichroic dye 11 (Japan Photographic Dye Institute, G
-471) were added at 2 wt% and 0.
Nematic liquid crystal 12 (Merck Japan Ltd., BL-008, dielectric anisotropy Δε = 17.3,
Refractive index anisotropy (n = 0.28) was filled. The addition ratio of the dye 11 is based on the total amount of the liquid crystal 12 and the dye.

【0038】このように作成した液晶セル15を2枚張
り合わせた液晶フィルター2に、さまざまな波長の光1
を入射させ、その透過率を測定した結果を図3に示す。
液晶フィルター2に電圧を印加しない場合には、波長7
00nmから400nmまで波長が短くなるにつれて透
過率が小さくなる分光特性を示す。この特性は参考に示
した既存の色ガラスフィルター(HOYA社、LA−1
40)と類似の特性である。
Light 1 of various wavelengths is applied to the liquid crystal filter 2 in which the two liquid crystal cells 15 thus prepared are laminated.
FIG. 3 shows the result of measuring the transmittance.
When no voltage is applied to the liquid crystal filter 2, the wavelength 7
The spectral characteristics show that the transmittance decreases as the wavelength decreases from 00 nm to 400 nm. This characteristic is based on the existing colored glass filter (HOYA, LA-1) shown for reference.
This is a characteristic similar to (40).

【0039】一方、この色温度補正フィルター2に5V
の電圧を印加すると、約650nm以下の波長において
透過率が上昇する。このように、液晶フィルター2の吸
収分光特性を印加する電圧で制御できることが確認され
た。図3は5Vの電圧の印加によって下がっていた色温
度が光源の色温度に近づくことを示している。
On the other hand, 5 V is applied to the color temperature correction filter 2.
Is applied, the transmittance increases at a wavelength of about 650 nm or less. As described above, it was confirmed that the absorption spectral characteristics of the liquid crystal filter 2 can be controlled by the applied voltage. FIG. 3 shows that the color temperature lowered by application of the voltage of 5 V approaches the color temperature of the light source.

【0040】また、100Wのキセノンランプの光を上
述した液晶フィルター2に通し、液晶フィルター2への
印加電圧を変化させながら、その透過光18の色温度
を、色温度計(ミノルタ社、COLOR−METER
2)で測定した結果(実測値)を図4に実線で示す。図
4から、液晶フィルター2では、10Vまでの印加電圧
を連続的に変化させることにより、色温度を特定の範囲
(3500K〜5000K)内で連続的に下げることが
可能であることが確認された。その印加電圧の電圧変化
に対する液晶フィルター2の応答速度は、100ミリ秒
以下と高速であった。
The light of the xenon lamp of 100 W is passed through the liquid crystal filter 2 described above, and the color temperature of the transmitted light 18 is measured while changing the voltage applied to the liquid crystal filter 2 by a color thermometer (COLOR-Minolta, Inc.). METER
The result (measured value) measured in 2) is shown by a solid line in FIG. From FIG. 4, it was confirmed that in the liquid crystal filter 2, by continuously changing the applied voltage up to 10 V, the color temperature can be continuously reduced within a specific range (3500 K to 5000 K). . The response speed of the liquid crystal filter 2 to a change in the applied voltage was as fast as 100 ms or less.

【0041】液晶フィルター2を的確に電圧駆動するに
は、被写体方向からの照明光3の色温度を把握しなけれ
ばならない。通常の撮影では、ビデオカメラ8の位置に
も照明光3が到達しており、そのため本実施例では、ビ
デオカメラ8の映像撮像系とは別に、照明の漏洩光3
を、被写体方向から検出する小型のカラーセンサー4を
ビデオカメラ8に取り付けることとした。
In order to drive the liquid crystal filter 2 accurately with voltage, the color temperature of the illuminating light 3 from the direction of the subject must be grasped. In normal shooting, the illumination light 3 also reaches the position of the video camera 8. Therefore, in this embodiment, separately from the video imaging system of the video camera 8,
Is attached to the video camera 8 with a small color sensor 4 that detects the direction from the subject.

【0042】そのカラーセンサー4は、異なる可視波長
域の光を検出する少なくとも2個の光検出素子を含み、
入射光1の分光情報を取得する。カラーセンサー4に既
存の色温度計を使用することも可能であるが、その場
合、色温度の絶対値を求めるため、電子回路が煩雑とな
り装置が大きくなる。
The color sensor 4 includes at least two light detecting elements for detecting light in different visible wavelength ranges,
The spectral information of the incident light 1 is obtained. It is possible to use an existing color thermometer for the color sensor 4, but in that case, since the absolute value of the color temperature is obtained, the electronic circuit becomes complicated and the device becomes large.

【0043】ここでは1つの実施例として、図5の構成
例に示すカラーセンサー4および電圧制御部7を試作
し、駆動系の小型化・低コスト化を図った。すなわち、
被写体方向からの照明光3を構成する青色光17、赤色
光16の強度Pb、Prをカラーセンサ4の青色光検出
素子21と赤色光検出素子22とで広角(120°)で
検出し、色温度の目安として、電圧制御部7の演算回路
23により赤色光に対する青色光の強度比(Pb/P
r)を求めた。なお、青色光と赤色光の差信号(Pb−
Pr)を電圧制御の目安とすることも可能であるが、そ
の場合、液晶フィルター2の制御電圧が、各波長におけ
る強度バランスの他に、光量の絶対値に依存することに
なるため、信号比の信号強度(Pb/Pr)の方が有利
である。
Here, as one embodiment, the color sensor 4 and the voltage control unit 7 shown in the configuration example of FIG. 5 were prototyped to reduce the size and cost of the drive system. That is,
The intensities Pb and Pr of the blue light 17 and the red light 16 constituting the illumination light 3 from the subject direction are detected by the blue light detection element 21 and the red light detection element 22 of the color sensor 4 at a wide angle (120 °), and the color is detected. As an indication of the temperature, the arithmetic circuit 23 of the voltage control unit 7 uses the intensity ratio of blue light to red light (Pb / P
r) was determined. The difference signal between the blue light and the red light (Pb−
It is possible to use Pr) as a guide for voltage control. In this case, however, the control voltage of the liquid crystal filter 2 depends on the absolute value of the amount of light, in addition to the intensity balance at each wavelength, so that the signal ratio Signal strength (Pb / Pr) is more advantageous.

【0044】青色光および赤色光の検出素子21、22
には、それぞれ感度波長が400nm〜500nm、5
60nm〜660nmの浜松ホトニクス社のシリコンフ
ォトダイオードS6428およびS6430を用いた。
それらの分光感度特性を、図6に示す。
Blue and red light detecting elements 21 and 22
Have sensitivity wavelengths of 400 nm to 500 nm and 5
Hamamatsu Photonics' silicon photodiodes S6428 and S6430 of 60 nm to 660 nm were used.
FIG. 6 shows their spectral sensitivity characteristics.

【0045】さらに、図1の電圧制御部7を簡素化にす
るため、液晶フィルター2の色温度特性を、図4の破線
のモデル値に示されるように、実線の実測値に対して直
線的に近似し、液晶フィルター2に印加する交流電圧
を、白熱灯(3200K)での4Vを上限とし、太陽光
(色温度5000K以上)での0.5Vを下限として、
上記信号強度比Pb/Prの値に比例して減少させた。
Further, in order to simplify the voltage control unit 7 of FIG. 1, the color temperature characteristic of the liquid crystal filter 2 is linearly changed with respect to the measured value of the solid line as shown by the model value of the broken line in FIG. , And the upper limit of the AC voltage applied to the liquid crystal filter 2 is 4 V with an incandescent lamp (3200 K), and the lower limit is 0.5 V with sunlight (color temperature of 5000 K or more).
The signal intensity ratio was reduced in proportion to the value of Pb / Pr.

【0046】上述のカラーセンサー4および電圧制御部
7は、それら自体が一体化されたり、テレビカメラなど
の撮像装置8と一体化することが好ましく、それらの電
源は、リード線10を介してカメラからの電源を用いる
ことにより、駆動系全体をコンパクトにすることができ
る。試作した電圧制御部7は100×65×35mmの
小型であるため、ビデオカメラ8本体に容易に装着可能
であり、さらに、ビデオカメラ本体のズームレンズ駆動
用直流電源12Vを電圧制御部7の電源として共用でき
る。さらに、液晶フイルター2(有効径80mm)は、
被写体に面したズームレンズ9の前面のホールダーに収
納した。液晶フィルター2はコンパクトなため、撮像用
レンズ9とビデオカメラ8の撮像素子(図示しない)と
の間に挿入することも可能である。
The above-described color sensor 4 and voltage control section 7 are preferably integrated with each other or integrated with an image pickup device 8 such as a television camera. By using the power supply from the above, the entire drive system can be made compact. The prototype voltage control unit 7 has a small size of 100 × 65 × 35 mm, so that it can be easily mounted on the video camera 8 main unit. Further, the DC power supply 12 V for driving the zoom lens of the video camera main unit is connected to the power supply of the voltage control unit 7. Can be shared as Furthermore, the liquid crystal filter 2 (effective diameter 80 mm)
It was stored in a holder in front of the zoom lens 9 facing the subject. Since the liquid crystal filter 2 is compact, it can be inserted between the imaging lens 9 and the imaging device (not shown) of the video camera 8.

【0047】図7は、色度図上での液晶フィルター2の
動作特性を示す。液晶フィルター2への印加電圧に応じ
て液晶フィルター2の色度が、黒体放射曲線(破線で示
す)に沿って変化するため、色ずれが生じない。実際
に、屋内(白熱灯)および屋外(太陽光)の双方で、白
色および肌色が自然に再現され、カラーバランスが違和
感なくスムーズに変換・補正されることを確認した。ま
た、蛍光灯(4500K)の下でも、動作は良好であっ
た。
FIG. 7 shows the operating characteristics of the liquid crystal filter 2 on the chromaticity diagram. Since the chromaticity of the liquid crystal filter 2 changes along a black body radiation curve (shown by a broken line) according to the voltage applied to the liquid crystal filter 2, no color shift occurs. Actually, it was confirmed that white and skin color were naturally reproduced both indoors (incandescent light) and outdoors (sunlight), and that the color balance was smoothly converted and corrected without a sense of incongruity. Also, the operation was good under a fluorescent lamp (4500K).

【0048】(その他の実施形態)なお、本発明は動画
用カメラだけでなく静止画用カメラでも応用可能であ
る。
(Other Embodiments) The present invention can be applied not only to a moving image camera but also to a still image camera.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2色性色素を含んだ液晶フィルターに対して、カラーセ
ンサーで取得した照明光の分光情報をもとに適切に電圧
制御するように構成したので、被写体の撮影映像の色温
度を連続かつ高速に自動的に制御することができる。
As described above, according to the present invention,
The liquid crystal filter containing dichroic dyes is configured to control the voltage appropriately based on the spectral information of the illumination light acquired by the color sensor, so that the color temperature of the captured image of the subject can be continuously and rapidly increased. Can be controlled automatically.

【0050】このため、本発明の色温度補正装置は、屋
内外でシームレスに撮影でき、高速動作により瞬時のシ
ーンチェンジに対応可能であり、コンパクトなため従来
のカメラに着脱できる等の利点を有し、これらの利点に
より本装置は、照明光が多様に変化する中継番組などに
威力を発揮するものと期待され、さらにはテレビや映画
などの映像撮影をはじめ、幅広い光学撮影の用途に応用
可能である。
Therefore, the color temperature correction apparatus of the present invention has the advantages that it can seamlessly take pictures indoors and outdoors, can respond to instantaneous scene changes by high-speed operation, and can be attached to and detached from a conventional camera because it is compact. However, due to these advantages, this device is expected to be effective in broadcast programs where the illumination light changes in various ways, and can be applied to a wide range of optical photography applications, such as television and movie shooting. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の色温度補正装置における一実施形態の
基本構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of one embodiment of a color temperature correction device of the present invention.

【図2】本発明の液晶フィルターの動作例を説明する図
で、(a)は電圧を印加しない状態、(b)は電圧を印
加した状態を示す概念図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an operation example of the liquid crystal filter of the present invention, wherein FIG. 2A is a conceptual diagram illustrating a state in which no voltage is applied, and FIG.

【図3】本発明による液晶フイルターの入射光の波長と
透過率の関係の一例を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance of the liquid crystal filter according to the present invention.

【図4】本発明による液晶フィルターの印加電圧と色温
度の関係の一例を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of a relationship between an applied voltage and a color temperature of a liquid crystal filter according to the present invention.

【図5】本発明によるカラーセンサーおよび電圧制御部
の構成例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a color sensor and a voltage control unit according to the present invention.

【図6】本発明によるカラーセンサーの光検出素子の光
感度(出力電流)と波長の関係の一例を示す特性図であ
る。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between light sensitivity (output current) and wavelength of a photodetector of a color sensor according to the present invention.

【図7】本発明による液晶フィルターの色度特性の一例
を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of chromaticity characteristics of the liquid crystal filter according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入射光 2 液晶フィルター 3 照明光 4 カラーセンサー 5 リード線 6 リード線 7 電圧制御部 8 撮像装置(ビデオカメラ) 9 ズームレンズ 10 リード線 11 2色性色素 12 液晶 13 透明電極 14 ガラス基板 15 液晶セル 16 赤色光 17 青色光 18 透過光 19 交流電圧 20 スイッチ 21 青色光検出素子 22 赤色光検出素子 23 演算回路 24 リミティング回路 25 バイアス回路 26 乗算器 27 交流発振器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Incident light 2 Liquid crystal filter 3 Illumination light 4 Color sensor 5 Lead wire 6 Lead wire 7 Voltage control unit 8 Imaging device (video camera) 9 Zoom lens 10 Lead wire 11 Dichroic dye 12 Liquid crystal 13 Transparent electrode 14 Glass substrate 15 Liquid crystal Cell 16 Red light 17 Blue light 18 Transmitted light 19 AC voltage 20 Switch 21 Blue light detection element 22 Red light detection element 23 Arithmetic circuit 24 Limiting circuit 25 Bias circuit 26 Multiplier 27 AC oscillator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 會田 田人 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 岩下 研一 名古屋市東区東桜一丁目11番1号 日本放 送協会 名古屋放送局内 (72)発明者 梅田 臣也 名古屋市東区東桜一丁目11番1号 日本放 送協会 名古屋放送局内 Fターム(参考) 2H088 EA22 EA49 JA06 MA05 5C065 AA01 BB01 DD02 EE15 EE20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tahito Aida 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Research Institute (72) Inventor Kenichi Iwashita 1-11-1 Higashisakura, Higashi-ku, Nagoya-shi No. Japan Broadcasting Corporation Nagoya Broadcasting Station (72) Inventor Shinya Umeda 1-11-1 Higashisakura, Higashi-ku, Nagoya-shi F-term in Nagoya Broadcasting Station F-term (reference) 2H088 EA22 EA49 JA06 MA05 5C065 AA01 BB01 DD02 EE15 EE20

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2色性色素入りのゲストホスト液晶を透
明電極付きの透明基板で挟み、該ゲストホスト液晶の吸
収分光特性が前記透明電極に加わる電圧によって制御さ
れる1個または複数個の液晶セルからなる液晶フィルタ
ーと、 被写体の照明光の色温度を検出するカラーセンサーと、 前記カラーセンサーからの分光情報をもとに前記液晶フ
ィルターの前記透明電極に印加する交流電圧を発生する
電圧制御部とを備えることを特徴とする色温度補正装
置。
2. A liquid crystal display comprising: a guest-host liquid crystal containing a dichroic dye sandwiched between transparent substrates having a transparent electrode; and one or more liquid crystals in which absorption spectral characteristics of the guest-host liquid crystal are controlled by a voltage applied to the transparent electrode. A liquid crystal filter composed of cells; a color sensor for detecting a color temperature of illumination light of a subject; and a voltage controller for generating an alternating voltage to be applied to the transparent electrode of the liquid crystal filter based on spectral information from the color sensor. And a color temperature correction device.
【請求項2】 前記カラーセンサーは、異なる可視波長
域の光を検出する少なくとも2個以上の光検出素子を含
み、入射光の分光情報を取得することを特徴とする請求
項1に記載の色温度補正装置。
2. The color according to claim 1, wherein the color sensor includes at least two or more photodetectors for detecting light in different visible wavelength ranges, and acquires spectral information of incident light. Temperature correction device.
【請求項3】 前記電圧制御部は、前記カラーセンサー
の前記2個以上の光検出素子からの電気出力信号の比も
しくは差に応じて、前記液晶フィルターの前記透明電極
に加える交流電圧強度を決定することを特徴とする請求
項1または2に記載の色温度補正装置。
3. The voltage control unit determines an AC voltage intensity applied to the transparent electrode of the liquid crystal filter according to a ratio or a difference between electric output signals from the two or more photodetectors of the color sensor. 3. The color temperature correction device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記液晶フィルターは、分子配向が直行
する液晶セルを積層して、該液晶フィルタの偏光依存性
を解消したことを特徴とする請求項1ないし3のいずれ
かに記載の色温度補正装置。
4. The color temperature according to claim 1, wherein the liquid crystal filter is formed by laminating liquid crystal cells in which molecular orientations are orthogonal to each other to eliminate polarization dependence of the liquid crystal filter. Correction device.
【請求項5】 前記2色性色素入りのゲストホスト液晶
の分子配向がねじれていることを特徴とする請求項1な
いし3のいずれかに記載の色温度補正装置。
5. The color temperature correction device according to claim 1, wherein the molecular orientation of the guest-host liquid crystal containing the dichroic dye is twisted.
【請求項6】 前記液晶フイルターの前記2色性色素の
吸収特性は、白熱灯と太陽光のスペクトル比を勘案して
設計され、吸収ピーク波長が異なる少なくとも2種類の
2色性色素を混合して、既存の色ガラスフイルターとほ
ぼ同等の特性を得るようにしたことを特徴とする請求項
1ないし5のいずれかに記載の色温度補正装置。
6. The absorption characteristic of the dichroic dye of the liquid crystal filter is designed in consideration of the spectral ratio between incandescent lamp and sunlight, and a mixture of at least two types of dichroic dyes having different absorption peak wavelengths. 6. A color temperature compensator according to claim 1, wherein said color temperature filter has characteristics substantially equivalent to those of an existing color glass filter.
【請求項7】 前記カラーセンサーが、前記電圧制御部
と一体化されることを特徴とする請求項1から6のいず
れかの項に記載の色温度補正装置。
7. The color temperature correction device according to claim 1, wherein the color sensor is integrated with the voltage control unit.
【請求項8】 前記カラーセンサーおよび前記電圧制御
部が、撮像装置と一体化されることを特徴とする請求項
1から7のいずれかの項に記載の色温度補正装置。
8. The color temperature correction device according to claim 1, wherein the color sensor and the voltage control unit are integrated with an imaging device.
【請求項9】 前記液晶フィルターが、撮像装置の撮像
用レンズの前、もしくは該撮像用レンズと撮像素子との
間に取り付けられていることを特徴とする請求項1から
8のいずれかの項に記載の色温度補正装置。
9. The liquid crystal filter according to claim 1, wherein the liquid crystal filter is mounted in front of an imaging lens of an imaging device or between the imaging lens and an imaging element. 3. The color temperature correction device according to 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7796181B2 (en) 2005-02-25 2010-09-14 Nikon Corporation Color temperature conversion element, color temperature conversion device and illuminator
WO2017164546A3 (en) * 2016-03-25 2018-08-02 주식회사 프리미스 Device for correcting image quality of flash photography by using color sensor and led, and method therefor

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