JP2547212B2 - オ−トホワイトバランス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オートホワイトバランス装置、さらに詳し
くは、電子カメラ等のカラー撮像装置に用いられるオー
トホワイトバランス装置に関する。

［従来の技術］ 近年、銀塩フィルムカメラと同様に静止画を撮影する
ことのできる電子スチルカメラが提案されている。電子
スチルカメラの基本的な構成についてはビデオカメラと
略同様である。カラービデオカメラ等におけるオートホ
ワイトバランス装置は、Ｒ（赤）,G（緑）,B（青）の３
原色の色光に関して、ビデオ信号系におけるカラー信号
ゲインコントロールアンプ（以下、GCAと略記する）で
カラー信号R,G,Bの比を1:1:1になるように調整するもの
である。そこで、従来のオートホワイトバランス装置で
は、GCAの出力をホワイトバランス検出回路によってフ
ィードバックして基準電圧と比較し、その誤差をGCAの
利得制御用端子に導き、誤差が少なくなる方向にGCAの
利得を制御していた。したがって、このようにフィード
バックループを有したオートホワイトバランス装置にお
いては、入力信号のレベルが変化しても、また温度変化
等によってGCAの特性が若干変化しても、これらの変化
の影響を受けない安定したレベルの信号を取り出すこと
ができるという利点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、反面、フィードバックループのオートホワイ
トバランス装置では、フィードバックループ中の遅延要
素のために、GCAの入力端子に供給される被制御信号に
対してGCAの利得制御用端子に供給される制御信号が大
幅に遅れ、利得制御の応答性については悪い。一般に、
連続したムービ画像を得るビデオカメラにおいては、利
得制御のためにそれほど高速の応答性が要求されないの
で、フィードバックループのオートホワイトバランス装
置は非常に有効なものとなっているが、電子スチルカメ
ラにおいては、短い時間で１つの画像を得ることを目的
としているので、特に高速応答性が要求される。

本発明は、このような問題点に鑑み、スチル撮影とム
ービ撮影が可能な電子カメラに適用できて、スチル撮影
モードでは応答性に優れ、ムービ撮影モードでは安定性
に優れたオートホワイトバランス装置を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のオートホワイトバランス装置は、与えられた
利得制御信号のレベルに応じて撮像手段のカラー出力信
号の利得を制御する利得制御手段と、本装置の動作モー
ドをオープンループ制御モードまたはクローズドループ
制御モードとするよう切換えを行なうための動作モード
選択手段と、上記オープンループ制御モード時には上記
利得制御手段の出力を第１のタイミング信号により規定
される期間中積分し上記クローズドループ制御モード時
には第２のタイミング信号に基づいて上記利得制御手段
の出力に関する積分動作を更新する積分手段と、この積
分手段の出力に基づいて利得制御信号に対応する信号レ
ベル値を算出する演算手段と、この演算手段の出力とあ
らかじめ設定された基準値とを比較してこの比較結果に
応じた出力を得る比較手段と、上記オープンループ制御
モード時には上記演算手段の出力を上記第１のタイミン
グ信号により規定される期間以降の第３のタイミング信
号により規定されるタイミングで上記利得制御手段に利
得制御信号として供給し上記クローズドループ制御モー
ド時には上記比較手段の出力を上記利得制御手段に利得
制御信号として供給する出力切換手段と、上記第1,第２
および第３の各タイミング信号を生成するタイミング制
御手段とを具備してなる。

［作 用］ 動作モードをオープンループ制御モードにすると、利
得制御手段の出力が第１のタイミング信号により規定さ
れる期間中積分され、この積分出力に基づいて演算がな
され、この演算出力が第３のタイミング信号により規定
される時点で利得制御信号として利得制御手段に供給さ
れる。また、動作モードをクローズドループ制御モード
にすると、利得制御手段の出力が第２のタイミング信号
に基づいて積分動作が更新され、この積分出力に基づい
て演算がなされ、この演算出力と基準値との比較結果に
よる出力が利得制御信号として利得制御手段に供給され
る。

［実 施 例］ 第１図は、本発明の一実施例を示すオートホワイトバ
ランス装置のブロック図である。

この第１図に示したオートホワイトバランス装置は、
スチル撮影およびムービ撮影が可能な電子カメラに適用
されている。このオートホワイトバランス装置のホワイ
トバランス制御のための測光用センサとして、この電子
カメラの図示しない撮像素子が兼用されている。この撮
像素子よりライン１を通じて映像プロセス回路３に線順
次でカラービデオ信号のＲ信号とＢ信号が交互に伝送さ
れ、ライン２を通じてＧ信号が伝送される。映像プロセ
ス回路３内ではオートホワイトバランス調整のために上
記線順次のライン１にGCA4が挿入されている。このGCA
は後出の制御ライン48から送られる２系統の制御信号に
よりそれぞれ独立にコントロールされる２つのGCAを含
んでなり、それによってＲ信号とＢ信号のゲインがそれ
ぞれ設定されるようになっていて、このGCA4の出力ライ
ン５のR,Bのカラー信号とライン２のＧのカラー信号は
映像信号として次段の回路に送られると同時にGCA4の利
得制御のための制御情報として用いられる。つまり、こ
のオートホワイトバランス装置でGCA4の利得制御が行な
われることにより、R,B,Gのカラー信号レベルが1:1:1と
なる。

上記Ｇ信号のライン２にはバッファ回路８が接続さ
れ、GCA4の出力側のR/B信号のライン５にはバッファ回
路９が接続されている。バッファ回路８の出力端子はハ
イレベルカット回路10のスイッチ11に接続され、バッフ
ァ回路９の出力端子はハイレベルカット回路10のスイッ
チ12に接続されている。ハイレベルカット回路10は、G,
R/B信号のレベルが略飽和レベルにまで達したときこれ
らのカラービデオ信号の伝達をカットする回路で、上記
スイッチ11,12,可変抵抗13およびコンパレータ14からな
る。つまり、撮像素子のダイナミックレンジには限界が
あるので、撮像素子が高輝度像を受光したとき、カラー
ビデオ信号の高輝度成分が飽和してしまうが、この飽和
したレベルの信号が後述する積分回路により積分される
のを防ぐために、ハイレベルカット回路10が用いられて
いる。このハイレベルカット回路10では、バッファ回路
８の出力、すなわちＧ信号のレベルを可変抵抗13で設定
した基準レベルと比較し、Ｇ信号のレベルが基準レベル
を超えたときコンパレータ14の出力によりスイッチ11,1
2をオン状態からオフ状態にして、バッファ回路8,9の出
力を後段に送るのを断つようにしている。Ｇ信号のレベ
ルを検出することによってスイッチ11,12を制御してい
るのは、通常の光分布の高輝度被写体を撮像した場合に
おいて、撮像素子の出力のR,B,Gのカラービデオ信号が
一様に飽和レベルに達するのではなく、多くの場合ま
ず、Ｇ信号の成分が飽和レベルに達するからである。ス
イッチ11の出力端子はフィールド積分保持回路16に接続
され、スイッチ12の出力端子はR/B信号分離回路15を介
してフィールド積分保持回路17,18に接続されている。
フィールド積分保持回路16はＧ信号を１フィールドの有
効走査期間に亘って積分してこれを保持するものであ
り、フィールド積分保持回路17,18は、R/B信号分離回路
15で分離されたＲ信号,B信号をそれぞれ同じく１フィー
ルド期間に亘って積分し保持する。フィールド積分保持
回路16,17および18はその後段の除算兼ディジタルサン
プルホールド回路20に接続される。除算兼ディジタルサ
ンプルホールド回路20は、R,Bの各カラー信号に関する
フィールド積分保持回路17,18の各出力を、垂直ブラン
キング期間において取り込んで、Ｇのカラー信号に関す
るフィールド積分保持回路16の出力で除算し、それぞれ
の比率R/G,B/Gを求めてホールドする回路である。この
除算兼ディジタルサンプルホールド回路20には、デュア
ルタイプの電流加算型D/Aコンバータ21が設けられてい
る。このD/Aコンバータ21内の２つのD/A変換部22,23は
このD/Aコンバータ21に接続された自走式のカウンタ24
のカウント値をそれぞれアナログ値に変換する。D/A変
換部22はＲ信号に係るものであり、D/A変換部23はＢ信
号にに係るものである。D/Aコンバータ21の基準入力端
子refには切換信号S1によってフィールド積分保持回路1
6の出力と、基準電圧発生回路26の基準電圧Vrefとを切
り換えるための切換スイッチ25が接続されている。除算
兼ディジタルサンプルホールド回路20のラッチ入力端子
latchには、コンパレータ27の出力端子が接続されてい
る。コンパレータ27の両入力端子には切換信号S2によっ
て切り変えられる切換スイッチ28,29が接続されてい
る。切換スイッチ28はフィールド積分保持回路17と18の
出力を切り変えてコンパレータ27の一方の入力端子に入
力させるものであり、切換スイッチ29はD/A変換部22と2
3の出力を切り変えてコンパレータ27の他方の入力端子
に入力させるものである。また、切換信号S2が印加され
るD/Aコンバータ21の入力選択端子selは、自走式カウン
タ24からのディジタル入力およびラッチ入力端子latch
より入力されるコンパレータ27の出力であるラッチ信号
を切換信号S2に同期してそれぞれＲ信号系,B信号系に対
応するD/A変換部22,23に振分けるためものである。な
お、選択されていない方のD/A変換部については、その
出力は選択されていたときの最後の状態にホールドされ
る。

除算兼ディジタルサンプルホールド回路20の出力段と
しては、オープン制御出力回路30と、フィードバック制
御出力回路34とが設けられている。

オープン制御出力回路30はスチル撮影時において用い
られる回路で、上記D/A変換部22,23の出力をそれぞれ増
幅する反転増幅器31,32と、この反転増幅器31,32の出力
を出力選択回路46に送る出力ライン33からなる。

フィードバック制御出力回路34は、ムービ撮影時にお
いて用いられる回路で、上記D/A変換部22,23の出力をそ
れぞれ可変抵抗35,36の基準電圧Vref1,Vref2と比較する
差動増幅器37,38と、系の安定性のために差動増幅器37,
38の出力側に接続されたローパスフィルタ（以下、LPF
と略記する）39,40と、このLPF39,40の出力を出力選択
回路46に送る出力ライン41とからなる。

また、GCA4のゲインを既知の値にプリセットするため
のプリセット出力回路42が設けられていて、同プリセッ
ト出力回路42は基準電圧Vref3,Vref4（ストロボ光に適
したプリセットでは基準電圧Vref3′,Vref4′）を設定
してR,Bのカラー信号ゲインを調整するための可変抵抗4
3,44と、この可変抵抗43,44により設定された基準電圧V
ref3,Vref4（Vref3′,Vref4′）のレベルを出力選択回
路46に送る出力ライン45からなる。

出力選択回路46には選択スイッチ47が設けられてい
て、同スイッチ47の接点端子47a,47b,47cにそれぞれ上
記出力ライン45,33,41が接続され、切換信号S3によって
切り換えられて接点端子47a,47b,47cのいずれかに接続
する接点端子47dは制御ライン48によりGCA4の利得制御
用端子に接続されている。切換信号S1,S2,S3はタイミン
グ制御回路49により発生される。

なお、上記出力ライン33,41,45,出力選択回路46およ
びこれを構成する選択スイッチ47（47a,47b,47c,47
d），制御ライン48は２系統並列（独立）の系であっ
て、第１図ではそれを簡略化した状態で示している。

ここで、上記オートホワイトバランス装置が適用され
ている電子カメラのシステム全体の概略構成を第２図に
よって説明すると、上記オートホワイトバランス装置50
および露出制御装置51はマイクロコンピュータを含んで
なるシステムコントローラ52との間の信号の授受によっ
て制御される。システムコントローラ52は上記切換信号
S1,S2,S3等を発生するタイミング制御回路49の機能およ
び測光情報処理機能等を有している。露出制御装置51は
ストロボ，絞り，シャッター等の各制御回路を有して構
成されている。

システムコントローラ52の入力端子にはストロボ選択
スイッチ53,スチル／ムービ選択スイッチ54および測光
用センサ55が接続されている。例えば、ストロボの使用
時でストロボ選択スイッチ53がオンになり、ストロボ不
使用時でプルアップ抵抗56により“H"になっていた入力
端子がこのとき“L"になる。また、スチル／ムービ選択
スイッチ54は、例えば、スチル撮影時にオフで，プルア
ップ抵抗57によりシステムコントローラ52の入力端子を
“H"にし、ムービ撮影時にオンして入力端子を“L"にす
る。さらに、この実施例では、露出制御のための測光用
センサ55としては、撮像素子と独立してカメラの適宜位
置に配設した周知のセンサとしているが、勿論、撮像素
子を露出制御のための測光用センサ55と兼用するもので
あってもよい。

次に、上記オートホワイトバランス装置の動作を説明
する。ライン1,2には撮像素子の出力に基づく利得制御
すべき画像信号が供給される。この画像信号は第３図に
示すように、フィールド期間f1,f2,f3…の各信号間に垂
直ブランキング期間B1,B2,B3…を有してなる。

まず、スチル撮影の場合について説明する。スチル撮
影の場合には、出力選択回路46の選択スイッチ47の出力
用接点端子47dは、始めプリセット側接点端子47aに接続
されている。したがって、プリセット出力回路42の出力
ライン45が制御ライン48に接続され、可変抵抗43,44で
プリセットされた電圧Vref3,Vref4がGCA4の利得制御用
端子に入力される。これにより、GCA4はスチル撮影にお
けるホワイトバランスのための基準の利得に制御されて
いる。この後、シャッター釦を押すと、最初の１フィー
ルドの期間f1内でシャッターが開いてホワイトバランス
のための露光が行なわれる。露光が終了すると、次のフ
ィールド期間f2で露光量に応じたビデオ信号が撮像素子
より読み出されるので、ライン１にR,B信号が入力さ
れ、ライン２にＧ信号が入力される。この読み出しのフ
ィールド期間f2では、GCA4の利得制御信号として上記プ
リセット出力回路42でプリセットされた基準値が与えら
れる。そして、この読み出しのフィールド期間f2のビデ
オ信号は、この後のフィールド期間f3で行なわれる実際
のホワイトバランス制御のために、ライン2,5よりバッ
ファ回路8,9に入力される。バッファ回路８を通過した
Ｇ信号はハイレベルカット回路10のスイッチ11を経てフ
ィールド積分保持回路16に入力され、また、バッファ回
路９を通過したR,B信号はハイレベルカット回路10のス
イッチ12を経た後R/B信号分離回路15で分離されて、そ
れぞれフィールド積分保持回路17,18に入力される。フ
ィールド積分保持回路16,17,18は、それぞれG,R,B信号
を撮像素子からの電荷読み出しの１フィールド期間f2に
亘って積分するが、被写体光が非常に強く、撮像素子の
ダイナミックレンジの上限に相当する飽和レベルまでＧ
信号レベルが上がった場合には、この高輝度部分の範囲
がハイレベルカット回路10によりカットされて有効成分
のみが積分される。１フィールド期間に亘って積分され
たG,R,B信号はそのフィールド期間f2の終了時にレベル
保持されて除算兼ディジタルサンプルホールド回路20に
入力される。そして、上記フィールド期間f2に続く垂直
ブランキング期間B2で除算兼ディジタルサンプルホール
ド回路20が作動する。始め切換信号S1により切換スイッ
チ25は図示のようにフィールド積分保持回路16の出力側
に切り換えられていて、１フィールド期間に亘って積分
されたＧ信号はD/Aコンバータ21の基準入力端子refに入
力される。また、切換スイッチ28,29は切換信号S2に同
期して交互にR,B信号のいずれかの側に切り換えられ
る。すなわち、図示の状態で切換信号S2によりＲ信号側
が選択されていて、フィールド積分保持回路17の出力と
D/A変換部22の出力とがコンパレータ27により比較され
る。D/A変換部22は入力選択端子selに入力される切換信
号S2によって自走式カウンタ24の出力をD/A変換し始め
ると、このD/A変換部22の出力は切換スイッチ29を通じ
てコンパレータ27に導かれてフィールド積分保持回路17
の出力と比較される。そして、D/A変換部22の出力レベ
ルがフィールド積分保持回路17の出力レベルに一致した
とき、コンパレータ27の出力がラッチ入力端子latchに
送られ、D/A変換部22のアナログ値がラッチされる。こ
のときのD/A変換部22のアナログ値は、フィールド積分
保持回路17の出力信号Ｒに等しい。

D/A変換部22によるD/A変換が終わると、このあと引き
続き同じ垂直ブランキング期間B2の後半で、切換信号S2
によりＢ信号側が選択され、フィールド積分保持回路18
の出力とD/A変換部23の出力とがコンパレータ27により
比較され、コンパレータ27の両入力が一致したときにD/
A変換部23のアナログ値がラッチされる。このときのD/A
変換部23のアナログ値は、フィールド積分保持回路18の
出力信号Ｂに等しい。両D/A変換部22,23によるD/A変換
が終了すると、この垂直ブランキング期間B2の終了時点
で切換信号S1により切換スイッチ25が基準電圧発生回路
26の出力側に切り換えられ、基準電圧VrefがD/Aコンバ
ータ21の基準入力端子refに入力される。すると、D/A変
換部22,23のアナログ値R,Bに、それぞれ切り換えられた
基準入力電圧の比Vref/Gが係数として乗算されるので、
D/A変換部22の出力はVref×R/Gに保持され、D/A変換部2
3の出力はVref×B/Gに保持される。

そして、上記垂直ブランキング期間B2が終了し、次の
フィールド期間f3が立ち上がると、このフィールド期間
f3の立上り時点で、出力選択回路46の選択スイッチ47の
出力用接点端子47dがオープン制御用接点端子47bに接続
を切り換えるので、上記D/A変換部22,23の出力は、オー
プン制御出力回路30の反転増幅器31,32によりそれぞれ
増幅され、出力ライン33から制御ライン48を通ってGCA4
の利得制御端子に入力される。したがって上記フィール
ド期間f3以後は、第１のフィールド期間f1内で撮影した
スチル画像に最適のホワイトバランスの得られる利得制
御がGCA4においてなされることになる。

なお、スチル撮影においてストロボが用いられる場合
には、ストロボ光はデーライトと異なり分光特性が定ま
っているので、上記のようなオープン制御は不必要であ
る。したがって、この場合、切換信号S3により切換スイ
ッチ47の出力用接点端子47dはプリセット用接点端子47a
に接続される。そして、この場合には、出力用接点端子
47dは途中でオープン制御用接点端子47bに接続を切り換
えることなく、プリセット用接点端子47aに接続された
ままで、ストロボ光による露光が行なわれ、撮像素子よ
り取出されたデータがGCA4に入力されると、プリセット
出力回路42の可変抵抗43,44で設定されているストロボ
光に適した基準電圧Vref3′,Vref4′がGCA4の利得制御
端子に与えられるストロボに適したホワイトバランス制
御がなされる。したがって、このオートホワイトバラン
ス装置では、上記プリセット出力回路42はオープンルー
プ制御用の基準値を与えるためのプリセット回路とスト
ロボ用プリセット回路とを兼用し、簡便な構成になって
いる。なお、ストロボ時の「プリセットモード」は、い
わゆるオートプリセットも含むものとする。

また、上記プリセット出力回路42を設ける代わりに、
自走式カウンタ24のプリセット機能を用い、D/Aコンバ
ータ21によりプリセット信号を発生させるようにするこ
ともできる。

ところで、上記スチル撮影時に用いられるオープン制
御に関してのみいえば、ホワイトバランス制御のための
データを、GCA4の入力側から取出すようにしてもよく、
その場合はホワイトバランス情報を取り込むためのGCA4
の基準値制御（フィールド期間f2の間、出力選択回路46
を端子47aに接続）が不要になるが、このオートホワイ
トバランス装置では、次に述べるムービ撮影時のフィー
ドバック制御と兼用する便宜上から、GCA4の出力側から
データを取出すようにしている。

次にムービ撮影の場合を説明する。ムービ撮影の場合
には、出力選択回路46の選択スイッチ47の接点端子47d
は、接点端子47cに接続されるので、フィードバック制
御出力回路34の出力ライン41が制御ライン48に接続され
る。この場合、ホワイトバランス制御のためにライン２
から取出されたＧ信号のデータとGCA4の出力側のライン
５から取出されたR,B信号のデータは、上記スチル撮影
の場合と同様に、それぞれバッファ回路8,9を通り、ハ
イレベルカット回路10で高輝度レベルを除去され、R,B
信号についてはR/B信号分離回路15で分離された後、フ
ィールド積分保持回路16,17,18により各G,R,Bの各信号
が１フィールド期間積分されて除算兼ディジタルサンプ
ルホールド回路20に導かれ、この除算兼ディジタルサン
プルホールド回路20で前述した除算動作が垂直ブランキ
ング期間中に行なわれて、D/A変換部22,23より（Vref×
R/G），（Vref×B/G）が出力される。このD/A変換部22,
23の出力（Vref×R/G），（Vref×B/G）は、フィードバ
ック制御出力回路34の差動増幅器37,38に入力されて、
それぞれ可変抵抗35,36の基準電圧Vref1,Vref2と比較さ
れ、差動増幅器37,38の比較出力はLPF39,40を通過し、
出力ライン41から制御ライン48を通ってGCA4の利得制御
端子に入力される。ムービ撮影の場合には、連続してビ
デオ信号を撮影プロセス回路３より出力するものである
ため、GCA4においてR,B信号のプリセットはなされない
ので、D/A変換部22,23の出力（Vref×R/G），（Vref×B
/G）は、初めの読み出しフィールド期間で適正な値にな
っていないが、このD/A変換出力（Vref×R/G），（Vref
×B/G）と、上記基準電圧Vref1,Vref2との比較がなされ
てフィードバック制御が行なわれることにより、Vref1
＝Vref2＝Vrefとなるよう調節しておけばR/G＝1,B/G＝
１になる。

第１図においては、出力選択回路46は２系統並列の選
択スイッチ47が切換信号S3の指令により切換え動作する
ものとして説明したが、具体的には、出力選択回路46と
してアナログマルチプレクサICを用い、例えば、“標準
ロジックIC4053"を適用することができる。この場合、
並列な２系統のうちの１系統について説明すれば、その
回路図は第４図に示す構成となっていて、システムコン
トローラ52より発せられ、アナログスイッチ58,59のそ
れぞれのゲート端子に与えられている切換信号S3a,S3b
がいずれも“H"のときには、アナログスイッチ58,59は
図示のようにいずれも一方の接点端子に接続された状態
にあり、上記フィードバック制御用接点端子47cの信号
が出力用接点端子47dに導かれる。また、切換信号S3aが
“L"で切換信号S3bが“H"のときには、アナログスイッ
チ58のみが図示とは反対側の他方の接点端子に接続され
る状態になるので、上記オープン制御用接点端子47bの
信号が出力用接点端子47dに導かれる。さらに、切換信
号S3aについては“L"でも“H"でもよいが、切換信号S3b
が“L"のときには、アナログスイッチ59が図示とは反対
側の他方の接点端子に接続される状態になるので、上記
プリセット用接点端子47aの信号が出力用接点端子47dに
導かれる。

ところで、上記オートホワイトバランス装置におい
て、D/Aコンバータ21として原理的に精度を出しやすい
電流加算型のものが用いられているが、電流加算型D/A
コンバータ21を用いた場合、出力段に含まれる電流−電
圧変換器の特性のためにその出力電圧は基準入力電圧に
対して反転してしまうという問題がある。したがって、
通常は、反転増幅器を設けることによってこれに対処し
ている。しかし、電子カメラのスペース上の理由からも
回路が複雑になることを避けるために、ここでは、その
前段に設けられているフィールド積分保持回路16,17,18
の構成を考慮することでこの問題を解決している。つま
り、フィールド積分保持回路16に反転型のものを用い、
フィールド積分保持回路17,18に非反転型のものを用い
ている。あるいは、フィールド積分保持回路16に反転型
のものを用いた場合には、フィールド積分保持回路17,1
8に非反転型のものを用いてもよい。

そこで、次に上記フィールド積分保持回路16,17,18の
具体的な回路構成について述べると、例えば、Ｇ信号に
関するフィールド積分保持回路16は第５図に示すような
反転型の構成とされ、R,B信号に関するフィールド積分
保持回路17,18については第６図に示すような非反転型
の構成とされる。

第５図において、フィールド積分保持回路16は、ホー
ルドスイッチ61,抵抗62,63,オペアンプ64,積分コンデン
サ65およびリセットスイッチ66によって構成される。入
力端子と接地間に接続されたホールドスイッチ61が開い
ているときは、入力端子の信号Vinはオペアンプ64の反
転入力端子に抵抗62を通じて入力される。オペアンプ64
の反転入力端子と出力端子間には、積分コンデンサ65と
リセットスイッチ66の並列回路が接続されているので、
リセットスイッチ66が開いているときオペアンプ64の反
転入力端子に入力される信号電荷が積分コンデンサ65に
蓄積され、オペアンプ64の出力端子に積分電圧Voutが出
力される。このような回路構成は一般に積分回路として
は周知のもので、積分電圧Voutは次式（１）のように表
わされる。

なお、この（１）式において、Ｒは抵抗62の抵抗値,C
は積分コンデンサ65の容量である。積分開始時点t1はリ
セットスイッチ65がリセット信号Rsにより短時間閉じて
リセットされるタイミングtRに等しく、積分終了時点t2
はホールドスイッチ61がホールド信号Hdにより閉じてホ
ールドされるタイミングtHに等しい。

このようなフィールド積分保持回路16に対して、フィ
ールド積分保持回路17,18は、第６図に示すように、ホ
ールドスイッチ71,抵抗72,73,オペアンプ74,積分コンデ
ンサ75およびリセットスイッチ76によって略同様に構成
されているが、オペアンプ74の反転入力端子に一端が接
続した抵抗値Ｒの抵抗72の他端は接地され、オペアンプ
74の非反転入力端子に一端が接続した抵抗73の他端は信
号Vinが印加される入力端子に接続され、かつホールド
スイッチ71を介して接地された構成となっている点が異
なる。このように入力信号Vinがオペアンプ74の非反転
入力端子に入力される構成の、非反転型の積分回路は、
一般には積分回路として用いられていない。すなわち、
この第６図に示した積分回路によって得られる積分電圧
Vout′は次式（２）のように表わされる。

つまり、この（２）式から明らかなように、積分動作
中、常時、入力信号Vinがバイアスとして加えられたも
のが積分電圧Vout′となっているので、非反転型の積分
回路として用いるには、バイアスとして加算されている
入力信号Vinを除去してやらなければ、時間の経過とと
もに変化する積分電圧を正しく得ることはできない。

しかし、このオートホワイトバランス装置では、フィ
ールド積分保持回路17,18として用いられていて、上記
（２）式に示した積分動作中の積分電圧Vout′について
は問題にしていない。積分終了時にホールドスイッチ71
がホールド信号Hdによりt2＝tHのタイミングで閉じる
と、この時点で入力端子が接地され、上記入力信号Vin
は接地レベルになるので、このホールドされたタイミン
グtHにおいて、上記（２）式の積分電圧Vout′は、 となる。

このように、１フィールド期間の積分が終了して保持
された時点での積分電圧が上記（１）式で表わされる第
５図に示した反転型の回路を、フィールド積分保持回路
16として用い、積分電圧が上記（２）式で表わされる第
６図に示した非反転型の回路を、フィールド積分保持回
路17,18として用いることにより、除算兼ディジタルサ
ンプルホールド回路20内の電流加算型D/Aコンバータ21
との組合せの構成が簡単になる。

第７図にハイレベルカット回路10の変形例を示す。上
記第１図に示した実施例装置の回路は、線順次式を採用
しているものであるが、この第７図においては、撮像素
子からのG,R,B信号を独立したラインに読み出してい
る。このハイレベルカット回路80では、読み出されたG,
R,Bの各信号を可変抵抗81の基準レベルとそれぞれコン
パレータ82G,82R,82Bで比較している。可変抵抗81の基
準レベルは、撮像素子の飽和レベル以下に設定されてい
るので、平生は、コンパレータ82G,82R,82Bのすべての
出力は、“L"になっている。このため、G,R,B信号の独
立したラインに挿入されたスイッチ85G,85R,85Bの各ゲ
ートを制御している３入力のオアゲート84の出力は“L"
で、スイッチ85G,85R,85Bはいずれも閉じている。

撮像素子によって非常に高輝度の被写体像が撮像され
た場合、G,R,B信号のうち、いずれかのカラー信号が、
可変抵抗81の基準レベルを超えると、コンパレータ82G,
82R,82Bのうちの上記カラー信号に対応したコンパレー
タの出力が“H"となり、オアゲート84の出力も“H"とな
ってすべてのスイッチ85G,85R,85Bが開き、G,R,Bのカラ
ー信号が後段のフィールド積分保持回路に伝達されるの
をカットする。

前述したように、撮像素子で通常のカラー分布の被写
体を撮影する限りでは、G,R,Bのカラー信号のうち、Ｇ
信号が最も早い時点で飽和レベルに達するので、上記第
７図に示したG,R,B信号の独立した読出しラインの構成
のものに、第１図に示した回路構成を適用させると、第
８図に示すハイレベルカット回路90が構成される。した
がって、このハイレベルカット回路90は、上記ハイレベ
ルカット回路80におけるコンパレータ82G,82R,82Bおよ
びオアゲート84を１つのコンパレータ82に置き換えただ
けの簡単な構成のものとなっている。

上述したオートホワイトバランス装置は、その主たる
構成をまとめると、与えられた利得制御信号のレベルに
応じて撮像手段のカラー出力信号の利得を制御する利得
制御手段（GCA4）と、本装置の動作モードをオープンル
ープ制御モードまたはクローズドループ制御モードとす
るよう切換えを行なうための動作モード選択手段（シス
テムコントローラ52等）と、上記オープンループ制御モ
ード時には上記利得制御手段の出力を第１のタイミング
信号により決定される期間中積分し上記クローズドルー
プ制御モード時には第２のタイミング信号に基づいて上
記利得制御手段の出力に関する積分動作を更新する積分
手段（フィールド積分保持手段16,17,18）と、この積分
手段の出力に基づいて利得制御信号に対応する信号レベ
ル値を算出する演算手段（自走式カウンタ24,D/Aコンバ
ータ21）と、この演算手段の出力とあらかじめ設定され
た基準値とを比較してこの比較結果に応じた出力を得る
比較手段（差動増幅器37,38等）と、上記オープンルー
プ制御モード時には上記演算手段の出力を上記第１のタ
イミング信号により規定される期間以降の第３のタイミ
ング信号により規定されるタイミングで上記利得制御手
段に利得制御信号として供給し、上記クローズドループ
制御モード時には上記比較手段の出力を上記利得制御手
段に利得制御信号として供給する出力切換手段（出力選
択回路46）と、上記第1,第２および第３の各タイミング
信号を生成するタイミング制御手段（タイミング制御回
路49等）とから構成されている。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、スチル撮影時に
はオープンループで、ムービ撮影時にはクローズドルー
プで対応することが可能となり、スチル撮影とムービ撮
影が可能な電子カメラに適用したとき、スチル撮影モー
ドでは応答性に優れ、ムービ撮影モードでは安定性に優
れたホワイトバランス制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すオートホワイトバラ
ンス装置のブロック回路図、 第２図は、上記オートホワイトバランス装置が適用され
ている電子カメラのシステム全体のブロック構成図、 第３図は、上記オートホワイトバランス装置に供給され
るカラー信号の波形図、 第４図は、上記第１図中の出力選択回路の具体的な一例
を示す電気回路図、 第5,6図は、上記第１図中の異なる２種のフィードバッ
ク積分保持回路の具体的な構成を示した電気回路図、 第7,8図は、上記第１図中のハイレベルカット回路の各
変形例を示した電気回路図である。 ４……GCA（利得制御手段） 16,17,18……フィールド積分保持回路（積分手段） 21……D/Aコンバータ（演算手段） 24……自走式カウンタ（演算手段） 37,38……差動増幅器（比較手段） 46……出力選択回路（出力切換手段） 49……タイミング制御回路（タイミング制御手段） 52……システムコントローラ（動作モード選択手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】与えられた利得制御信号のレベルに応じて
   撮像手段のカラー出力信号の利得を制御する利得制御手
   段と、 本装置の動作モードをオープンループ制御モードまたは
   クローズドループ制御モードとするよう切換えを行なう
   ための動作モード選択手段と、 上記オープンループ制御モード時には上記利得制御手段
   の出力を第１のタイミング信号により規定される期間中
   積分し、上記クローズドループ制御モード時には第２の
   タイミング信号に基づいて上記利得制御手段の出力に関
   する積分動作を更新する積分手段と、 この積分手段の出力に基づいて利得制御信号に対応する
   信号レベル値を算出する演算手段と、 この演算手段の出力とあらかじめ設定された基準値とを
   比較してこの比較結果に応じた出力を得る比較手段と、 上記オープンループ制御モード時には上記演算手段の出
   力を上記第１のタイミング信号により規定される期間以
   降の第３のタイミング信号により規定されるタイミング
   で上記利得制御手段に利得制御信号として供給し、上記
   クローズドループ制御モード時には上記比較手段の出力
   を上記利得制御手段に利得制御信号として供給する出力
   切換手段と、 上記第1,第２および第３の各タイミング信号を生成する
   タイミング制御手段と、 を具備してなることを特徴とするオートホワイトバラン
   ス装置。