JP2579314B2 - 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、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ホワイトバ
ランス装置に関する。

［従来の技術］ 従来のカラービデオカメラ等におけるホワイトバラン
ス装置として、Ｒ（赤）,G（緑）,B（青）の３原色の色
光に関して、光電変換素子の出力をローパスフィルタ
（以下、LPFと略記する）を通して演算回路に導き、同
演算回路により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があっ
た。ここで、LPFが用いられているのは、信号より高い
周波数のノイズを防止したり、光の中に含まれているリ
ップル成分を除いて信号の安定化を図るためであり、一
般には、抵抗とコンデンサから構成される遅延伝達系
で、入力信号と出力信号との間に遅延時間を有する。し
たがって、このようなLPFを有したホワイトバランス装
置は、電子スチルカメラのように高速応答を要求される
ものには適さない。

また、他のホワイトバランス装置として、GCAの出力
をフィードバックして比較制御回路に入力させ、同比較
制御回路で基準信号発生回路の出力とを比較してこれら
の誤差をGCAに導き、誤差が少なくなる方向にGCAを制御
していた。しかし、このホワイトバランス装置において
も、一般に数フィールド以上に亘ってビデオ信号を平均
化するためのLPFを設けることが必要であり、さらに、
この装置はフィードバック系であるために応答性が悪
く、より一層電子スチルカメラに適さないものとなって
いた。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、先に本出願人は、光電変換素子のR,G,Bの各
カラー出力信号を積分手段によりそれぞれ所定時間積分
したのち、これら各積分出力に基づいた演算を行なって
GCAにおける各カラー信号の利得を制御するようにした
ホワイトバランス装置を、特願昭62−048302号によって
提案した。このホワイトバランス装置では、実際に用い
られている撮影光に対して適正なホワイトバランス調整
が行なわれるとともに、回路に遅延要素を含まないため
特に電子スチルカメラに適した応答性の良好な利得制御
がなされる。

しかし、この場合、積分手段の前段で、カラー信号の
レベルが撮像手段のダイナミックレンジを超えるような
飽和レベルに達した場合、このような飽和レベルの信号
までも積分手段で時間積分し、この積分出力によりカラ
ー信号の利得を制御すると装置が誤動作してしまう虞れ
がある。

オートホワイトバランス装置で、従来、誤動作の虞れ
がある場合には、ストロボを使用する場合と同様にプリ
セット手段により対処していた。しかし、この場合、装
置の誤動作の判断基準が難しく、僅かな“誤動作の虞
れ”のためにプリセット手段に切り換えると、ほとんど
の場合がプリセット撮影になってしまい、オートホワイ
トバランスの意味がなくなってしまう。と同時に、プリ
セット状態に切り換えることは、外光（被写体光）の情
報を全く無視してしまうことになるので好ましくない。

本発明は、このような問題点に鑑み、応答性に優れ、
しかもカラー信号が撮像手段のダイナミックレンジを超
える場合にはプリセット状態に切り換えることなく飽和
レベルを超えたカラー信号の影響を除去することにより
誤動作のない良好な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および作用］ 本発明のホワイトバランス装置は、複数のカラー信号
に関する所定時間にわたっての各時間積分値を得る積分
手段と、この積分手段の出力に基づいて上記複数のカラ
ー信号に関する利得を制御する手段と、上記複数のカラ
ー信号のうちの少なくとも１つの信号レベルが撮像手段
のダイナミックレンジを逸脱した時間区間領域に対応す
る上記カラー信号の時間積分値には依存せずに上記利得
の制御を行わしめるための手段と、を具備してなること
を特徴とするものである。

［実 施 例］ 第１図は、本発明の一実施例を示すホワイトバランス
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（測色）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GCA4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。即ち、ハイレベルカット回路10がカットオフ状態
にある時間区間領域では、上記積分回路による上記カラ
ービデオ信号の時間積分が停止されることになる。

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11,12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
ルドの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、ヂ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16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28,2
9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23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、この各変抵抗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が、勿論、映像素子
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、始めプリセット用接点端子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55
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
の端子47dを端子47aに接続）が不要になるが、このホワ
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の作動増幅器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、作動増幅器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
デオ信号を撮像プロセス回路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
てフィードバク制御が行なわれることにより、Vref1＝V
ref2＝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と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
信号が出力用接続端子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17,18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66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。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のホワイトバランス装置
は、複数のカラー信号のうち少なくとも１つの信号レベ
ルが撮像手段のダイナミックレンジを逸脱した時間区間
領域に対応する上記カラー信号の時間積分値には依存せ
ずに上記利得の制御を行わしめるため、誤動作を回避す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すホワイトバランス装
置のブロック回路図、 第２図は、上記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（利得を制御する手段） 10,80,90……ハイレベルカット回路 11,12,85G,85R,85B……アナログスイッチ 14,82,82G,82R,82B……コンパレータ 16,17,18……フィールド積分保持回路（積分手段） 10……ハイレベルカット回路 20……除算兼ディジタルサンプルホールド回路（利得を
制御する手段） 21……D/Aコンバータ（利得を制御する手段） 30……オープン制御出力回路（利得を制御する手段） 34……フィードバック制御出力回路（利得を制御する手
段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のカラー信号に関する所定時間にわた
   っての各時間積分値を得る積分手段と、 この積分手段の出力に基づいて、上記複数のカラー信号
   に関する利得を制御する手段と、 上記複数のカラー信号のうちの少なくとも１つの信号レ
   ベルが撮像手段のダイナミックレンジを逸脱した時間区
   間領域に対応する上記カラー信号の時間積分値には依存
   せずに上記利得の制御を行わしめるための手段と、 を具備してなることを特徴とするホワイトバランス装
   置。