JP2569504B2 - カラ−ビデオカメラの白バランス自動追尾回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は映像信号より得られた色差信号を利用して、
白バランスを自動的に調整するカラービデオカメラの白
バランス自動追尾回路に関する。

（従来の技術） カラービデオカメラは撮影しようとする光源に応じて
白バランスを調整する必要があり、その方法にはカラー
フィルタを使用するもの、色温度センサを利用するも
の、撮像信号を利用するもの等がある。

これらの中で撮像信号を利用するものは撮像レンズを
介しているため被写体を照射している光源の色温度が得
られ、構造が簡単である特長を有する。

第４図はこのような撮像信号を利用した、従来のカラ
ービデオカメラの白バランス自動追尾回路のブロック系
統図である。

同図において、入力端子30には撮像信号より得られた
青色の原色信号Ｂが供給され、この信号は外部よりその
利得が制御される利得制御回路31を介してマトリックス
回路32に供給され、このマトリックス回路32で色差信号
（Ｂ−YL）を生成する。ここで、YLは輝度信号を0.8MHz
のローパスフィルタを通して得られた低域輝度信号であ
る。

この色差信号（Ｂ−YL）はオートホワイト回路33で基
準レベルと比較されて、その差に対応した制御信号が得
られる。この制御信号により利得制御回路31の利得が制
御される。

一方、入力端子34に供給された撮像信号より得られた
赤色の原色信号は利得制御回路35を介してマトリックス
回路36に供給され、ここで色差信号（Ｒ−YL）が得ら
れ、この色差信号（Ｒ−YL）はオートホワイト回路37で
基準レベル信号と比較されて、その差に対応した制御信
号が得られる。この制御信号により利得制御回路35の利
得が制御される。

撮像信号はマトリックス回路32および36の出力信号を
出力端子38および39を介して図示しない変調回路等の信
号処理をしてビデオカメラ外に取り出されるようになっ
ている。

このような構成の従来のカラービデオカメラの白バラ
ンス自動追尾回路は、通常、一画面全体の色の積分値は
ほぼ白色になることを利用したものであり、撮像信号の
一画面全体の積分値が設定の白レベルよりずれた場合
は、撮影の光源の色温度が変化したものとして、色温度
の補正をするものである。

第２図は説明用の図であり、縦軸は色差信号（Ｒ−Y
L）、横軸は色差信号（Ｂ−YL）であり、第２図中の第I
I象限、第IV象限および、軸の交点を通る曲線Ｐは、色
温度軸（黒体放射軸）である。この色温度軸Ｐは、色温
度の違いを色差信号（Ｂ−YL）および（Ｒ−YL）を制御
することにより色温度軸Ｐ上で色温度を制御できること
を示している。

ここで、白バランスが取れている状態で撮影時の色温
度が高くなったとすると、この時の色温度は第２図の色
温度軸Ｐ上の第IV象限に位置し、撮影信号中の色差信号
（Ｂ−YL）が増大し、色差信号（Ｒ−YL）が減少してい
ることが理解できる。

そこで、オートホワイト回路33は色差信号（Ｂ−YL）
が設定した白レベルより増大したことを検出し、増大量
に対応して利得制御回路31を制御して青色の原色信号Ｂ
の利得を減少させて白バランスを制御する。

一方、赤色の原色信号Ｒについても、同様の論理によ
り、利得制御回路35の利得を増大させることにより白バ
ランスを調整する。

逆に、撮影時に色温度が低くなったとすると、この時
の色温度は、第２図の色温度軸Ｐ上の第II象限に位置
し、色温度が高くなった場合と同様な論理により、利得
制御回路31の利得は増大し、利得制御回路35の利得は減
少するように動作する。

このように、画面の積分値が白色になる被写体であれ
ば色温度変化に対応できる。しかし、白バランスが取れ
ている状態で画面全体が、例えば芝生のように緑一色の
被写体になった場合、緑色は第２図の第III象限のＧに
位置するため、撮影信号による色差信号（Ｒ−YL）およ
び（Ｂ−YL）は共に減少する。

従って、オートホワイト回路33,37はこれを検知し、
白バランスが合っているにもかかわらず、利得制御回路
31および35の利得を増大するように動作するため、白バ
ランスがマゼンタ側に寄ってしまうので白バランスが崩
れて、緑色が白色となり白色がマゼンタ色となって撮影
されることになる。

逆に、画面全体がマゼンタ色のものは白バランスが崩
れて白が緑色となり、マゼンタ色が白になってしまう動
作をする。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、従来のカラービデオカメラの白バラン
ス自動追尾回路は、白バランスが合っているにもかかわ
らず、画面全体が緑色に近い色およびマゼンタ色に近い
色である被写体を撮影すると、白バランスが反転してそ
れぞれマゼンタ色および緑色に近い色にずれてしまう問
題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するために、第１および第
２の原色信号がそれぞれ供給されて外部より利得が制御
可能な第１の利得制御回路および第１の利得制御回路と
は制御特性が逆の第２の利得制御回路と、この第１およ
び第２の利得制御回路のそれぞれの出力信号と低域輝度
信号との色差信号を生成する第１のマトリックス回路お
よび第２のマトリックス回路と、この第１および第２の
マトリックス回路のそれぞれの出力信号を積分する第１
の積分回路および第２の積分回路と、この第１および第
２の積分回路のそれぞれの出力信号と基準レベル信号と
を比較する第１の比較回路および第１の比較回路とは出
力特性が逆の第２の比較回路と、この第１および第２の
比較回路のそれぞれの出力信号により第１および第２の
利得制御回路の利得を制御するための第１の制御信号生
成回路および第２の制御信号生成回路と、前記第１およ
び第２の積分回路のそれぞれの出力信号が供給されて前
記基準レベル信号と比較する第３の比較回路および第４
の比較回路と、この第３および第４の比較回路のそれぞ
れの出力信号が供給される排他的論理和回路と、この排
他的論理和回路の出力信号が供給されて前記第１および
第２の制御信号生成回路を制御する制御回路とを備えた
ことを特徴とするカラービデオカメラの白バランス自動
追尾回路を提供する。

（実施例） 第１図は第１発明のカラービデオカメラの白バランス
自動追尾回路の一実施例を示すブロック系統図である。
同図において、大区分のブロックより説明すると、１は
赤色の原色信号Ｒおよび青色の原色信号Ｂが供給される
入力端子であり、この入力端子１に供給された信号はプ
ロセス回路ａを介してオートホワイト回路ｂに供給さ
れ、このオートホワイト回路ｂの出力信号はプロセス回
路ａにフィードバックを掛けてプロセス回路ａ中の利得
を制御するようにしている。

更に、オートホワイト回路ｂ中でレベルがクランプさ
れてローパスフィルタを介した信号が制御信号発生回路
ｃを介してオートホワイト回路ｂを制御している。

次に、上記プロセス回路ａ、オートホワイト回路ｂ、
制御信号発生回路ｃのより具体的な構成を説明する。

入力端子１に供給された信号はプロセス回路ａの利得
制御回路２、マトリックス回路３をそれぞれシリアルに
介してスイッチ回路４の一方の入力端子に供給され、こ
のスイッチ回路４の一方の出力信号はオートホワイト回
路ｂのクランプ回路５、ローパスフィルタ６をそれぞれ
シリアルに介してコンパレータ７の負の端子に供給され
ている。

このコンパレータ７の出力信号はアップダウン制御回
路８、カウンタ９、A/Dコンバータ10をそれぞれシリア
ルに介して利得制御回路２の制御端子に供給されてい
る。

更に、入力端子１よりの信号は、利得制御回路11、マ
トリックス回路12をそれぞれシリアルに介してスイッチ
回路４のもう一方の入力端子に供給されている。このス
イッチ回路４のもう一方の出力信号はオートホワイト回
路ｂのクランプ回路13、ローパスフィルタ14をそれぞれ
シリアルに介してコンパレータ15の負の入力端子に供給
されている。

このコンパレータ15の出力信号はアップダウン制御回
路16、カウンタ17、A/Dコンバータ18をそれぞれシリア
ルに介して利得制御回路11の制御端子に供給されてい
る。

更に、上記コンパレータ7,15のそれぞれの正の入力端
子には入力端子がコンデンサＣを介して接地されたクラ
ンプ回路19の出力信号がローパスフィルタ20を介して供
給されている。

このフィルタ20の出力信号は制御信号発生回路ｃのコ
ンパレータ21および22のそれぞれの正の入力端子に供給
されており、このコンパレータ21および22の負の入力端
子にはフィルタ６およびフィルタ14の出力信号がそれぞ
れ供給されている。

そして、コンパレータ21,22の出力信号はEx-OR（排他
的論理和）回路23を介してオートホワイト回路ｂ中のス
タートストップ制御回路24に供給されている。このスタ
ートストップ制御回路24の出力信号はアップダウン制御
回路8,16およびカウンタ9,17にそれぞれ供給されてい
る。

なお、スイッチ回路４の出力信号は出力端子25,26に
より撮影信号が取り出されて、図示しない変調回路等を
介してビデオカメラ外に送出されるようになっている。

上記構成の第１発明のカラービデオカメラの白バラン
ス自動追尾回路の一実施例の動作を説明する。

入力端子１には、図示しない固体撮像素子、信号処理
回路、バンドパスフィルタ等より得られた赤色の原色信
号Ｒと青色の原色信号Ｂとが交互に供給されており、こ
の信号は利得制御回路２および11に同時に供給され、D/
Aコンバータ10および18の出力信号により利得が制御さ
れるが、これについては後程説明をする。

マトリックス回路３および12はそれぞれ、色差信号
（Ｂ−YL）および（Ｒ−YL）を生成する。ここで、YLは
輝度信号を、0.8MHzのローパスフィルタを通して得られ
た低域輝度信号である。

スイッチ回路４は、交互に供給される色差信号（Ｂ−
YL）および（Ｒ−YL）の内、一方を１水平同期期間だけ
を遅延させて、色差信号（Ｂ−YL）および（Ｒ−YL）を
同時にそれぞれの出力端子より送出するものである。

色差信号（Ｂ−YL）はクランプ回路５でクランプされ
た後、ローパスフィルタ６により一画面分の色信号が積
分される。コンパレータ７は積分された色差信号（Ｂ−
YL）とフィルタ20よりの基準レベル信号とを比較し、色
差信号（Ｂ−YL）が基準レベル信号より大きい場合は理
論Ｌを、逆の場合は理論Ｈの信号をそれぞれ送出する。

コンパレータ７の出力信号が論理Ｌの信号を送出する
と、アップダウン制御回路８はこれを受けてカウンタ９
の計数を減少させる。このカウンタ９の計数はD/Aコン
バータ10によりアナログ値に変換されて、利得制御回路
２の利得を減少させて、青色の原色信号Ｂのレベルを減
少させる。逆に、コンパレータ７の出力信号は論理Ｈの
場合は、青色の原色信号Ｂのレベルは増大するように作
用する。

次に、スイッチ回路４よりの色差信号（Ｒ−YL）は、
色差信号（Ｂ−YL）の場合と同様にクランプされた後、
一画面分の信号が積分されてコンパレータ15で基準レベ
ル信号と比較され、色差信号（Ｒ−YL）が基準レベル信
号より大きい場合は、コンパレータ７とは逆で論理Ｈの
信号を、逆の場合は論理Ｌの信号をそれぞれ送出する。

コンパレータの15の出力信号はコンパレータ７の場合
と同様に、D/Aコンバータ18よりアナログ信号に変換さ
れて利得制御回路11を制御するが、利得制御回路11は利
得制御回路２とは逆の特性である。即ち、D/Aコンバー
タ18の出力信号が大きくなると利得制御回路11の利得は
小さくなり、D/Aコンバータ18の出力信号が小さくなる
と利得は大きくなる。

上記説明はいずれもスタートストップ制御回路24がス
タート状態であることを前提としている。

ここで、白バランスが合っている状態で、撮影時の色
温度が高くなったとすると、この時の撮影信号による色
差信号（Ｂ−YL）および（Ｒ−YL）は第２図の色温度軸
Ｐ上の第IV象限に位置しており、撮影信号の色差信号
（Ｂ−YL）が増大し、色差信号（Ｒ−YL）が減少してい
ることが理解できる。

従って、先に説明したように利得制御回路２は利得が
減少し、青色の原色信号Ｂのレベルが減少し、利得制御
回路11の利得が増大し、赤色の原色信号Ｒのレベルが増
大することにより、白バランスの補正をする。

今度は、被写体の撮影時の色温度が低くなったとする
と、この時の撮像信号は第２図の色温度軸Ｐ上の第II象
限に位置し、色差信号（Ｂ−YL）が減少し、色差信号
（Ｒ−YL）が増大する。そこで、色温度が高い場合とは
全く逆であるので、利得制御回路２の利得は大きくし、
色差信号（Ｂ−YL）のレベルを増大させるようにすると
共に、利得制御回路11の利得を小さくし、色差信号（Ｒ
−YL）のレベルを減少させるように動作する。

上記、色温度が高くなった場合も低くなった場合も、
コンパレータ21および22のそれぞれの出力端子の出力信
号は、一方が論理Ｈの時は他方は論理Ｌ、一方が論理Ｌ
の時は他方は論理ＨであるのでEx−OR回路23の出力信号
は論理Ｈとなり、スタートストップ制御回路24はアップ
ダウン回路8,16およびカウンタ9,17を動作可能状態にし
ている。

ここで、白バランスが合っている状態で一画面全体
が、例えば芝生による緑一色になった場合、緑色は第２
図の第III象限のＧに位置し、撮像信号による色差信号
（Ｒ−YL）および（Ｂ−YL）は共に減少する。

従って、そのままでは利得制御回路２および11の利得
が増大するように作用してしまい、白バランスが崩れて
しまうので、これを防止するために、制御信号発生回路
ｃが動作するようになっている。

即ち、コンパレータ21および22は基準レベル信号に対
して色差信号（Ｂ−YL）および（Ｒ−YL）が減少したの
で共に論理Ｈの信号は送出し、Ex−OR回路23は論理Ｌの
信号を送出し、この論理Ｌの信号によりスタートストッ
プ制御回路24はアップダウン制御回路8,16およびカウン
タ9,17をそれぞれ停止させてその時の値を保持させる。

従って、利得制御回路２および11は、画面全体が緑一
色になる直前の利得に保持れ、白バランスを崩すことな
く撮影が出来るようになっている。

次に、白バランスが合っている状態で、先とは逆に画
面全体がマゼンタ一色の被写体を撮影した場合、マゼン
タ色は第２図の第Ｉ象限のMgに位置するため、撮像信号
による色差信号（Ｂ−Ｙ）および（Ｒ−Ｙ）が増大する
のでコンパレータ21および22は共に論理Ｌの信号を送出
し、Ex−OR回路23は論理Ｌの信号を送出し、この論理Ｌ
の信号によりスタートストップ制御回路22はアップダウ
ン制御回路8,16およびカウンタ9,17をそれぞれ停止させ
てその時の値を保持させる。

従って、利得制御回路２および11は画面全体がマゼン
タ一色になる直前の利得に保持され、白バランスを崩す
ことなく撮影が出来るようになっている。

第３図は第２発明のカラービデオカメラの白バランス
自動追尾回路の一実施例のブロック系統図を示す。第１
図との相違点は、第１図のオートホワイト回路ｂの２つ
の出力信号を加算する加算回路ｄが設けられ、この加算
回路ｄの出力信号が利得制御回路2,11の利得を制御する
ように構成されているところである。それで第１図と同
一構成部には同一符号を付与して説明する。

第２発明も、先に説明したように、一般に撮影しよう
とする画面全体の積分値は白色となるので、画面全体の
積分値が白レベルとずれた時にホワイトバランスを調整
するものであるが、一画面全体の積分値が第２図に示す
色温度軸Ｐ上の近傍でなく、例えば赤色（第２図の第II
象限のＲ）または、シアン色（第２図の第IV象限のCY）
になった場合に、より有効な発明である。

ここで、撮影しようとする画面全体がほぼ赤色であっ
たとすると、赤色の位置は第２図に示す原色温度軸Ｐよ
り離れて色差軸（Ｒ−YL）に近く、色差軸（Ｂ−YL）よ
り離れたＲにある。

即ち、色差信号（Ｂ−YL）の方が色差信号（Ｒ−YL）
より設定した白レベルに対して近い。従って、色差信号
（Ｂ−YL）の方が設定値に早く収れんする。これは、ア
ップダウン制御回路8,16およびカウンタ9,17がクロック
信号に対応して白レベルに１ステップずつ収れんしてい
くものであるかである。

このように色差信号（Ｂ−YL）が早く設定値に収れん
すると、コンパレータ７の２つの入力信号のレベルはほ
ぼ同一となり、コンパレータ21の出力信号は論理Ｌまた
はＨしか有り得ないため、臨界点での出力信号は論理Ｌ
またはＨに不安定な状態となる。この時、コンパレータ
22への入力信号である色差信号（Ｒ−YL）はまだ設定し
た白レベルに合っていないので、コンパレータ22の出力
信号は論理Ｌとなるので、もしコンパレータ22の出力信
号が論理Ｌにあると、まだ色差信号（Ｒ−YL）は白レベ
ルに収れんしていないのにもかかわらず、Ex−OR回路23
の出力信号は論理Ｌとなり、利得制御回路2,11の利得を
保持してしまう。そして、再度コンパレータ21の出力信
号が論理Ｈになれば利得制御回路11の動作が再開し、白
レベルに収れんするが、時間遅れまた途中で白レベルに
ならない場合が生じることがある。

ところが、第２発明のカラービデオカメラの白バラン
ス自動追尾回路の一実施例は、加算回路ｄが設けてある
ので、例えば上記のように撮影しようとするものが赤一
色である場合は、D/Aコンバータ10と18との出力信号が
加算してあるため、平均化されて、色温度軸Ｐ上に位置
することになる。

このように色温度軸Ｐ上に位置すれば、色温度軸Ｐが
離れているよりも色に対する影響が小さく、画面が切換
わった時に、白バランスの制御が早く出来るようにな
る。

なお、第１図および第３図のそれぞれに記載されたリ
セット回路27は、本発明のカラービデオカメラの白バラ
ンス自動追尾回路に電源が投入された時に白バランスを
色温度の制御範囲の中間の約4300゜Kにするように、D/A
コンバータ10,18の出力信号を設定するものである。

（発明の効果） 本発明によれば、画面全体の色の積分値が緑色および
マゼンタ色およびこれらの近傍の色よりなる被写体であ
っても、その直前の白バランスを保持することにより、
白バランスが色温度軸（黒体放射軸）よりずれるのを防
止し、適正な白バランスで撮影を可能とし、正しい色の
撮影が出来る特長を有する。

また、これに加えて、第２発明が画面全体の積分値が
赤色およびシアンおよびこれらの近傍の色よりなる被写
体であっても、色のバランスが崩れた箇所でロックされ
ることなく色温度軸（黒体放射軸）に近い箇所の色温度
に補正されるため、色ずれの少ない影響が出来ると共
に、次の画面に対する白バランスの追尾がスムースに出
来る特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明のカラービデオカメラの白
バランス自動追尾回路の第１および第２発明のそぞれの
一実施例のブロック系統図、第２図は説明のための図、
第４図は従来のカラービデオカメラの白バランス自動追
尾回路のブロック系統図である。 １……入力端子、２……第１の利得制御回路、３……第
１のマトリックス回路、６……ローパスフィルタ（第１
の積分回路）、７……コンパレータ（第１の比較回
路）、8,16……アップダウン制御回路、９、17……カウ
ンタ、10,18……D/Aコンバータ、11……第２の利得制御
回路、12……第２のマトリックス回路、14……ローパス
フィルタ（第２の積分回路）、15……コンパレータ（第
２の比較回路）、21……コンパレータ（第３の比較回
路）、22……コンパレータ（第４の比較回路）、23……
Ex−OR回路（排他的論理和回路）、ａ……プロセス回
路、ｂ……オートホワイト回路、ｃ……制御信号発生回
路、ｄ……加算回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１および第２の原色信号がそれぞれ供給
   されて外部より利得が制御可能な第１の利得制御回路お
   よび第１の利得制御回路とは制御特性が逆の第２の利得
   制御回路と、この第１および第２の利得制御回路のそれ
   ぞれの出力信号と低域輝度信号との色差信号を生成する
   第１のマトリックス回路および第２のマトリックス回路
   と、この第１および第２のマトリックス回路のそれぞれ
   の出力信号を積分する第１の積分回路および第２の積分
   回路と、この第１および第２の積分回路のそれぞれの出
   力信号と基準レベル信号とを比較する第１の比較回路お
   よび第１の比較回路とは出力特性が逆の第２の比較回路
   と、この第１および第２の比較回路のそれぞれの出力信
   号により第１および第２の利得制御回路の利得を制御す
   るための第１の制御信号生成回路および第２の制御信号
   生成回路と、 前記第１および第２の積分回路のそれぞれの出力信号が
   供給されて前記基準レベル信号と比較する第３の比較回
   路および第４の比較回路と、この第３および第４の比較
   回路のそれぞれの出力信号が供給される排他的論理和回
   路と、この排他的論理和回路の出力信号が供給されて前
   記第１および第２の制御信号生成回路を制御する制御回
   路とを備えたことを特徴とするカラービデオカメラの白
   バランス自動追尾回路。
2. 【請求項２】第１および第２の原色信号がそれぞれ供給
   されて外部より利得が制御可能な第１の利得制御回路お
   よび第１の利得制御回路とは制御特性が逆の第２の利得
   制御回路と、この第１および第２の利得制御回路のそれ
   ぞれの出力信号と低域輝度信号との色差信号を生成する
   第１のマトリックス回路および第２のマトリックス回路
   と、この第１および第２のマトリックス回路のそれぞれ
   の出力信号を積分する第１の積分回路および第２の積分
   回路と、この第１および第２の積分回路のそれぞれの出
   力信号と基準レベル信号とを比較する第１の比較回路お
   よび第１の比較回路とは出力特性が逆の第２の比較回路
   と、この第１および第２の比較回路のそれぞれの出力信
   号により第１および第２の利得制御回路の利得を制御す
   るための第１の制御信号生成回路および第２の制御信号
   生成回路と、 この第１および第２の制御信号生成回路の出力信号を加
   算して第１および第２の利得制御回路にそれぞれ制御信
   号を送出する加算回路と、 前記第１および第２の積分回路のそれぞれの出力信号が
   供給されて前記基準レベル信号と比較する第３の比較回
   路および第４の比較回路と、この第３および第４の比較
   回路のそれぞれの出力信号が供給される排他的論理和回
   路と、この排他的論理和回路の出力信号が供給されて前
   記第１および第２の制御信号生成回路を制御する制御回
   路とを備えたことを特徴とするカラービデオカメラの白
   バランス自動追尾回路。