JP2523036B2

JP2523036B2 - カラ―ビデオカメラ

Info

Publication number: JP2523036B2
Application number: JP2047915A
Authority: JP
Inventors: 俊宣春木; 健一菊地
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPH03250992A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、撮像素子から得られる撮像映像信号を基
に、白バランスの制御を行うカラービデオカメラの自動
白バランス調整装置に関する。

（ロ）従来の技術カラービデオカメラに於いては、光源による光の波長
分布の違いを補正するために、白バランスの制御を行う
必要がある。

この制御は、赤（以下Ｒ）、青（以下Ｂ）、緑（以下
Ｇ）の三原色信号の比が1:1:1となるように、各色信号
の利得を調整することで行われる。一般には例えば特開
昭62-35792号公報（H04N9/73）に示される様に、画面の
色差信号R-Y、B-Yの積分値が零になるように利得を調整
する方式が用いられている。

第６図は、この方式を用いた白バランス回路のブロッ
ク図である。

レンズ（１）を通過した光は、撮像素子（CCD）
（２）で光電変換された後、色分離回路（３）でＲ、
Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出され、Ｇの色信号は直
接、Ｒ及びＢの色信号はＲ増幅回路（４）、Ｂ増幅回路
（５）を経て、カメラプロセス及びマトリクス回路
（６）に入力され、輝度信号Ｙ、赤及び青それぞれの色
差信号R-Y、B-Yが作られて、ビデオ回路へ送られる。

同時に、二つの色差信号は、それぞれ積分回路（17）
（18）で、十分に長い時間、積分され、その結果が零に
なるように利得制御回路（13）、（14）がＲ、Ｂ各々の
利得可変な増幅回路（４）、（５）の利得を調節する。

（ハ）発明が解決しようとする課題前述の方式は、一般被写体を撮影した場合、画面全体
の色差信号を平均化した値は、完全白色面を撮影した場
合と等価となるという経験則を前提としている。従っ
て、画面内に極端に彩度の高い被写体が含まれて、この
彩度の影響を受け、画面の平均が無彩色にならない場合
には、高彩度の色を打ち消す方向に利得が変化し、白バ
ランスがその補色側にずれて、適切な色の再現が行えな
くなるという欠点を有している。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、撮像素子から得られる色信号の利得を調整
する増幅手段と、各色信号に関する色差信号を基に増幅
手段の利得を制御する利得制御手段を有する白バランス
調整装置であって、各色差信号レベルが所定範囲外にあ
る時に、該色差信号の利得制御への寄与度を制限し、あ
るいは利得制御手段への入力を遮断することを特徴とす
る。

（ホ）作用本発明は、上述の如く構成したので、高彩度の被写体
が画面内に存在する時に、白バランス調整動作における
寄与度を制限することで画面全体についての白バランス
がその被写体の補色側にずれる不都合が抑えられる。

（ヘ）実施例以下、図面に従い本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本実施例による自動白バランス調整回路の回
路ブロック図である。

レンズ（１）を通過した光は、CCD（２）上に結像さ
れ、光電変換された後、色分離回路（３）にて、Ｒ、
Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出される。これら３原色
信号の中のＲ及びＢ信号は、夫々Ｒ及びＢ増幅回路
（４）（５）を経て、Ｇ信号と共にカメラプロセス及び
マトリクス（６）に入力され、これらを基に輝度信号
（Ｙ）及び赤、青夫々の色差信号（R-Y）、（B-Y）が作
成されて、ビデオ回路（７）に供給され周知の処理が施
される。また、（R-Y）、（B-Y）の両信号は、同時に選
択回路（21）にも供給される。

選択回路（21）はタイミング回路（25）からの選択信
号（S1）により色差信号（R-Y）、（B-Y）の２信号の中
の１つを１フィールド毎に順次選択するもので、（R-
Y）→（B-Y）→（R-Y）→…と１フィールド毎に後段のA
/D変換器（22）に出力される。尚、選択信号（S1）は後
述の如く同期分離回路（24）から得られる垂直同期信号
に基づいて作成される。

A/D変換器（22）は、所定のサンプリング周期で選択
回路（21）にて選択された信号（R-Y）（B-Y）をサンプ
リングしてディジタル値に変換し、この値を積分器（2
3）に出力する。ところで、タイミング回路（25）はカ
メラプロセス及びマトリクス回路（６）から垂直、水平
同期信号及びCCD（２）を駆動する固定の発振器出力に
基づいて、撮像画面を第３図に示す８×８の64個の同一
面積の長方形の領域（A11）、（A12）、（A13）…に分
割して各領域毎にこれらの領域内の選択回路（21）出力
を時分割で取り出すための切換信号（S2）を積分器（2
3）に出力する。

積分器（23）は切換信号（S2）を受けて、選択回路
（21）出力のA/D変換値を領域毎に１フィールド期間に
わたって加算し、即ち64個の領域毎に各色差信号をディ
ジタル積分し、この１フィールド分の積分が完了する
と、この積分値を色評価値としてメモリ（26）に保持す
る。この結果、ある任意のフィールドで64個の領域内に
対応する色差信号（R-Y）の領域毎のディジタル積分値
が64個の色評価値（rij）（ｉ＝１〜８、ｊ＝１〜８）
として得られる。更に次のフィールドでは選択回路（2
1）にて色差信号（B-Y）が選択されているので、加算器
（23）の積分の結果、色差信号（B-Y）の領域毎のディ
ジタル積分値が64個の色評価値（bij）として得られ
る。こうして、色差信号（R-Y）（B-Y）の２フィールド
の積算が終了した時点で、色評価値（rij）（bij）がメ
モリ（26）に保持されることになる。これ以降、上述と
同様の動作が繰り返され、次のフィールドでは色評価値
（rij）が、更に次のフィールドでは色評価値（bij）と
順次更新されることになる。

第７図に、この積分器（23）の内部構造を更に詳細に
示す。各サンプリングデータのA/D変換値は、切換回路
（61）に供給される。この切換回路（61）は切換回路
（S2）を受けて、各A/D変換値を領域毎に用意された加
算器（P11）（P12）…（P88）の中で該当サンプリング
点が存在する領域用の加算器に供給する役割を有する。
即ち、ある任意のサンプリングデータのサンプリング点
が、領域（A11）内に含まれているならば、このデータ
を領域（A11）用の加算器（P11）に供給する。尚、以
下、同様に加算器（Pij）（ｉ、ｊ＝１〜８）は領域（A
ij）（ｉ、ｊ＝１〜８）用に設定され、全部で64個の加
算器が用意されている。各加算器の後段には、保持回路
（Qij）（ｉ、ｊ＝１〜８）が夫々配設され、各加算値
は各保持回路に一旦保持される。各保持回路の保持デー
タは、再び加算器に入力されて、次のサンプリングデー
タと加算される。また、各保持回路は、垂直同期信号に
同期して１フィールド毎にリセットされ、このリセット
直前の保持データのみがメモリ（26）に供給される。従
って、１組の加算器及び保持回路にて１個のディジタル
積分回路が構成され、合計64個の積分回路が積分器（2
3）を構成することになり、１フィールド毎に各保持回
路から64個の領域毎に各色差信号のディジタル積分値が
メモリ（26）に入力される。

この１フィールド分の積分が完了すると、この各領域
毎の積分値は色評価値としてメモリ（26）に保持され
る。この結果、ある任意のフィールドで選択回路（21）
にて色差信号（R-Y）が選択されているので、積分器（2
3）の各領域における積分の結果、色差信号（R-Y）の領
域毎のディジタル積分値が64個の色評価値（rij）とし
て得られる。更に次のフィールドでは選択回路（21）に
て色差信号（B-Y）が選択されているので、積分器（2
3）の積分の結果、色差信号（B-Y）の領域毎のディジタ
ル積分値が64個の色評価値（bij）として得られる。こ
うして、色差信号（R-Y）（B-Y）の２フィールドの積算
が終了した時点で、色評価値（rij）、（bij）の64×２
個の値がメモリ（26）に保持されることになる。これ以
降、上述と同様の動作が繰り返され、次のフィールドで
は色評価値（rij）が、更に次のフィールドでは色評価
値（bij）と順次更新されることになる。この様にして
得られた最新の色評価値（rij）（bij）は、後段の色評
価値調整回路（27）に供給される。

尚、A/D変換器（22）に入力される色差信号（R-Y）、
（B-Y）の基準レベル即ち零レベルは、完全に白色の無
彩色の画面が得られる時の値に予め設定されており、従
って、A/D変換器（22）による個々のA/D変換データに
は、正だけでなく負の値も存在し、完全白色面の撮影時
には、各色評価値の64個分の全領域の総和はいずれも零
になる。

色評価値調整回路（27）は、画面内に極端に高彩度な
被写体が存在するか否かを色評価値を用いて判断し、高
彩度な被写体が存在する場合には、この被写体の色評価
値の画面全体に対する白バランス調整への影響度を軽減
させる働きを有しており、具体的には第２図に示すフロ
ーチャートに沿った色評価値の調整を行っている。

このフローチャートにおいて、STEP（50）乃至（54）
では、色評価値（rij）の絶対値|rij|がＲ閾値（dr）以
下であるか否かに応じて、色評価値（rij）の調整が為
され、STEP（50）にてある領域の色評価値（rij）がＲ
閾値（dr）より大きい場合にはこの領域内の赤成分につ
いて高彩度な被写体が存在するとして、この領域の色評
価値はSTEP（51）にて新しい色評価値（ｒ′ij）に変更
される。この色評価値（ｒ′ij）と変更前の色評価値
（rij）には、ｒ′ij＝2dr-rij … の関係がある。

また、STEP（52）にてある領域の色評価値（rij）が
‐drより小さい場合にも高彩度な被写体が存在するとし
て、STEP（54）にて、色評価値（rij）はｒ′ij＝‐2dr-rij … の如く新しい色評価値（ｒ′ij）にて変更される。

更にSTEP（50）（52）にて‐dr≦rij≦drと判断され
る場合には、ｒ′ij＝rij … として、色評価値は何ら変更されずに（ｒ′ij）として
出力される。

同様に、STEP（55）乃至（59）では、色評価値（bi
j）の絶対値|bij|がＢ閾値（db）以下であるか否かに応
じて、色評価値（bij）の変更が為され、 bij＞dbの時にはｂ′ij＝2db-bij … ‐db≦bij≦dbの時にはｂ′ij＝bij … bij＜‐dbの時にはｂ′ij＝‐2db-bij と各条件に応じて、色評価値（bij）は新たに色評価値
（ｂ′ij）に変更される。

ここで、式乃至を横軸に色評価値調整回路（27）
に入力される色評価値（rij）、（bij）をとり、縦軸に
変更された色評価値（ｒ′ij）（ｂ′ij）をとった座標
軸上に示すと、第４図（ａ）（ｂ）の様になり、式、
の如く各色評価値が極端に大きく、領域内に極端に高
彩度な被写体が存在する場合には単調減少させて、該当
領域の色評価値の画面全体についての白バランス調整に
対する影響度を軽減させている。

同様に式、の如く、各色評価値が極端に小さく、
領域内に極端に高彩度な被写体が存在する場合にも、単
調減少させて、該当領域の色評価値の画面全体について
の白バランス調整に対する影響度を軽減させている。

STEP（60）では上述の各条件に伴う色評価値の調整処
理を64個の各領域について順次実行する。

尚、Ｒ閾値（dr）及びＢ閾値（db）は、いずれも‐dr
≦rij≦dr、‐db≦bij≦dbの条件を満足しなければ各色
について白バランス調整に悪影響を及ぼすことになると
予想される値であり、予め実測値に基づいて設定され
る。

こうして調整処理された色評価値（ｒ′ij）（ｂ′i
j）は画面評価回路（28）に送られ次式（７）（８）に
基いて各色差信号の画面全体の色評価値が画面色評価値
（Vr）（Vb）として算出される。

この式（７）（８）は色評価値調整回路（27）を経た
64個の各領域の色評価値（ｒ′ij）（ｂ′ij）の全ての
総和を領域数で割算して、１個の領域についての平均値
を画面色評価値として算出する。

利得制御回路（29）（30）は、画面全体の色評価値で
ある画面色評価値（Vr）（Vb）が共に零となる様に、Ｒ
及びＢ増幅回路（４）（５）の夫々の利得を制御してい
る。こうして画面色評価値（Vr）（Vb）が零になれば、
白バランス調整が完了したことになる。

ところで、本実地例では、A/D変換器（22）を共用す
るために、選択回路（21）にて色差信号（R-Y）、（B-
Y）の１つを選択する様に構成したので、各成分の評価
値の更新の周期は２フィールドとなったが、（R-Y）、
（B-Y）用に２個のA/D変換器及び積分器を配すれば、各
評価値は１フィールド毎に更新できることになり、一層
高精度な白バランス調整が可能となる。

また、本実施例では第４図の如き関数にて調整処理を
施したが、これに代えて例えば第５図（ａ）の如く高彩
度な領域の色評価値は無効にする、即ち０に置換した
り、第５図（ｂ）の如く一定値に固定してクリップする
等種々の関数が考えられる。

更に、本実施例では各色差に対して範囲外か否かの判
別を行ったが、両色差の２乗和、即ちに対して範囲を設定して寄与度を制限する手法もある。
また、増幅回路（４）（５）での増幅分を補正して、原
信号での色差信号を算出し、これを用いて判別すること
も考えられる。

また、本実施例では色評価値調整回路（27）での調整
処理に基づいて、色評価値自体を直接、補正したが、こ
れに代えて、通常は色評価値に一定の重み付け量（Dp）
にて重み付けし（例えばrij×Dp）、高彩度の色評価値
に対しては重み付け量を減少させて同様の効果を得るこ
とも可能である。

（ト）発明の効果上述の如く本発明によれば、画面内に高彩度な被写体
が存在する場合でも、白バランス調整を実行するための
画面評価について、この被写体の高彩度成分の寄与度を
軽減させて白バランス調整の高彩度成分の補色側へのず
れを抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図、第７図は全て本発明の一実施例に係
り、第１図、第７図は回路ブロック図、第２図はフロー
チャート、第３図は領域分割の説明図、第４図は調整用
の関数の説明図、第５図は他の調整用の関数の説明図で
ある。また、第６図は従来例の回路ブロック図である。（４）……Ｒ増幅回路、（５）……Ｂ増幅回路、（27）
……色評価値調整回路、（28）……画面評価回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子から得られる色信号の利得を調整
する増幅手段と、各色信号に関連する色差信号の所定期間にわたる積分値
を色評価値として出力する色評価値検出手段と、色評価値を基に前記増幅手段の利得を制御する利得制御
手段と、色評価値が所定範囲を規定する上限値を上回る場合に、
該上限値から離れるにつれて色評価値を減少させ、逆に
該所定範囲を規定する下限値を下回る場合に、該下限値
から離れるにつれて色評価値を増加させて色評価値を変
更する色評価値変更手段を備えるカラービデオカメラ。