JP2584358B2 - 白バランス調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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−ビ
デオカメラの自動白バランス調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラ−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節することで
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
節する方式が用いられている。

【０００３】図２は、この方式を用いた白バランス調整
回路のブロック図である。この図において、レンズ１を
通過した光は、撮像素子２（ＣＣＤ）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の各信号は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７
へ送られて周知の信号処理が為される。また、同時に、
二つの色差信号は、それぞれ積分回路１７、１８で、１
フィールド分についてディジタル積分され、その結果が
現在の色の状態を表す色評価値Ｖｒ、Ｖｂとしてフィー
ルド毎に利得制御回路１３、１４に送られる。利得制御
回路１３、１４はＲ、Ｂ各々の増幅回路４、５の利得を
補正し、色評価値が零となるように導く。

【０００４】ここで、通常の利得制御回路の増幅回路の
利得に対する制御について詳述する。通常、利得制御回
路１３、１４は、色評価値が完全に零になるまで増幅回
路の利得を制御し続けるのではなく、色評価値に所定の
倍率を乗じて、これを利得の補正目標値とし、現在の利
得の基準利得に対する補正値をこの補正目標値に近付け
るように動作する。

【０００５】図３はこの制御動作の一例である。尚、図
３では説明を判りやすくするために色評価値とＲ、Ｂ増
幅回路４、５の夫々の利得の基準利得からの補正値（Ｒ
利得、Ｂ利得の補正量）を同一座標軸上に示しており、
横軸にはＢ−Ｙの色評価値Ｖｂ及びＢ利得の補正値が取
られ、縦軸にはＲ−Ｙの色評価値Ｖｒ及びＲ利得の補正
値が取られている。

【０００６】補正値が零（一般には屋外晴天での最適利
得に合わせられる）、即ち原点のときに、黄色の光源を
当てると色評価値はＢ−Ｙ軸上のＰ点の位置にくる。こ
のとき補正目標値は仮に倍率を４倍とするとＰ点が存在
する方向とは逆方向に原点より４倍のスケールのＱ点の
位置となる。この補正目標値に向けて現在の補正値を変
化させる。この利得の変化過程で色評価値は点線Ｌ１で
示す矢印の様に徐々に原点に近付き、これに応じてこの
色評価値の４倍に設定されている目標補正値も一点鎖線
Ｌ２で示す矢印のように色評価値の変化速度の４倍の速
度で原点方向に近付き、最終的に補正値が実線Ｌ３の矢
印で示す様にＲ点に達したときに目標補正値に達したこ
とになり、色評価値は原点に近いＰ２点に達し、次の変
化が生じるまではこの補正値が維持されることになる。
尚、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの両色差信号は、屋外晴天（色温度
が５１００度）時に、Ｒ及びＢ増幅回路４、５の利得を
基準利得に固定して、言い換えると補正値を原点にして
無彩色の被写体を撮影した際に、零レベルになり、この
場合の色評価値も零となるように設定されている。

【０００７】このように動作させることにより、前述の
晴天時の太陽のごとき色温度が基準の光源とは異なる光
源に対して白バランス調整を実行する場合のように、補
正値が予め零でない状態から動作を開始しても、最終的
には同一の状態に導くことができる。図４はその一例で
ある。

【０００８】色温度の低い光源に対して動作を行って、
Ｓ点のように補正値がＲ利得を減少、Ｂ利得を増加させ
ていたときに、図３と同一の光源を当てると、色評価値
は図３の原点とＰ点の距離だけＳ点より左方向の縦軸上
のＰ点に位置することになり、このＰ点と原点との距離
の４倍分の大きさを原点より上方向に取ったＱ点が補正
目標値となる。この補正目標値に向けて補正値を変化さ
せると、これに追随して色評価値はＳ点とＱ点を結ぶ線
分に平行な点線Ｌ１の矢印の如く変化し、補正目標値は
一点鎖線Ｌ２上を変化し、最終的には図３と同様に補正
値は実線Ｌ３の矢印方向に変化してＲ点に達し、色評価
値はＰ２点に達する。このＲ点及びＰ２点は図３のそれ
と全く同一位置となり、異光源から同一光源に光源が変
化すると同一補正値に収束することが判る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の方法では、実際
のシステムに於いて、ダイナミックレンジの制約から、
特に所定の倍率（上述の例では４倍）が乗ぜられた補正
目標値は何らかの方法で規制されることが多い。

【００１０】また、前述の方式は、例えば、緑の芝生上
の人物を撮影する場合等では、画面全体の色分布を平均
化しても白い画面状態とはならず白バランスが崩れるこ
とになり、このような被写体に対して前述のごとき白い
画面調整を施せば、偏った色を打ち消す方向に利得が変
化して白バランスがその補色側にずれて、適正な色の再
現が行えなくなるという欠点を有している。

【００１１】この欠点を軽減するため、補正値の範囲を
制限し、色温度変化と無関係な色、例えば緑、青紫とい
った色に対する補正を抑える処理を施すことが考えられ
る。一般に、光源の色温度変化と各色差信号の関係につ
いて考えると、白い被写体が画面の大部分を占める画
面、または平均的に各色を含んだ画面において、この画
面を照射している光源の色温度が変化した場合、画面全
体の色差信号を平均化した値は、図５の光源色温度軸Ａ
の様に変化する。従って、これら光源色温度軸から大き
く外れた色差信号は、光源の色温度を反映したものでは
なく、白バランス調整を行う際の情報としては考慮しな
い方が好ましい。つまり、図５の第３及び第１象現に存
在する緑色及び青紫色を多く含む画面の色差信号は、光
源色温度軸からのずれが大きく白バランス調整には適さ
ないといえる。

【００１２】そこで、第１及び第３象現を中心に規制領
域を設け、この領域内に色評価値がプロットされる画面
については、色評価値のプロット点を原点方向に規制範
囲外までシフトさせるか、更には、色評価値から設定さ
れる補正目標値を規制領域外にシフトさせることによ
り、白バランス調整に不適当な画面の影響を抑制するこ
とが可能となる。

【００１３】ところが、上述のように規制領域を設定し
て、補正目標値の制限を行った場合に、従来例のごとく
動作させると、色評価値の軌跡に不都合を生じる。例え
ば、図６に示すように、ハッチングで示す規制領域以外
に補正目標値を制限し、緑、青紫による誤動作を防いだ
場合、補正値が零の状態で黄色の強い光源を当てたとき
には、図３と同様に補正値がＲ点に、色評価値がＰ２点
に収束することができるが、図７に示すように色温度の
かなり低い被写体を補正して、補正値がＳ点のように、
右下によった状態から光源を変えて色評価値がＳ点の左
方向のＰ点になったときに、補正目標値はＰ点と原点と
の距離の４倍の距離を原点に対してＳ点とは逆方向に取
った位置であるＱ点となるが、規制領域内であるため
に、この規制領域外で色評価値を原点方向に変化させる
方向の限界点、即ち原点とＱ点とを結ぶ線分と規制領域
の外周辺との交点Ｍを補正目標値と設定する必要があ
る。

【００１４】この補正目標値に向かって補正値を変化さ
せると、これに応じて色評価値は点線Ｌ１で示す矢印方
向に逐次変化し、補正目標値はこの色評価値とは原点に
関して逆方向に４倍のスケールで変化しようとするが、
常に規制領域内に補正目標値が設定されることを阻止す
る為に規制領域の外周辺に沿って一点鎖線Ｌ２の矢印方
向に変化する。この規制領域に沿った変化により、結果
的に補正値は実線Ｌ３の矢印方向にＲ点まで変化し、色
評価値は回り込むようにして原点に近い最終位置である
Ｐ２点に収束する。このように、一旦、色評価値Ｖｂに
ついて過度に負方向に変化した後に、正方向に戻るよう
な色評価値の変化は、実際の画面においては奇妙な印象
を与え、望ましくない。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像映像信号
から、Ｒ−Ｙ色差信号量の極性と、該色差信号が得られ
た時点での赤色信号の利得の基準値からの増減の極性が
一致し、且つＢ−Ｙ色差信号量の極性と、該色差信号が
得られた時点での青色信号の利得の基準値からの増減の
極性が一致する時に、各色信号の利得の変化率を、夫々
の色差信号量の絶対値に比例させることを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明は、上述の如く構成したので、補正値に
なんらかの制限が加わる場合にも、違和感の無い白バラ
ンス調整動作が実行可能となる。

【００１７】

【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。図１は本実施例による自動白バランス回路
の回路ブロック図であり、図２と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。

【００１８】利得制御回路３３は、Ｒ、Ｂ両色の利得の
補正値と色評価値を併せて判断するため、一つにまとめ
られ、積分回路１７からのＢ−Ｙの色評価値Ｖｂ及び積
分回路１８からのＲ−Ｙの色評価値Ｖｒが入力される。

【００１９】利得制御回路３３では、現在の補正値と色
評価値の極性がＲ、Ｂ両色共一致するときは、補正値を
色評価値の絶対値に比例して変化させ、それ以外の時に
は補正値と色評価値に所定の倍率を乗じて得られる補正
目標値の差に比例して変化させる。図８にて、この利得
制御回路３３の具体的な動作を説明する。

【００２０】図７の場合と同様に、色温度のかなり低い
被写体を補正して、補正値がＳ点のように右下によった
状態から、黄色の強い光源に変えることにより、積分回
路１７、１８からの色評価値のプロット点がＰ点とな
る。この状態で補正目標値を設定すると、図７と同様に
規制領域を外すように制限を受けてＭ点に位置する。

【００２１】この状態で利得制御回路３３は、Ｒ増幅回
路４の補正値と色評価値Ｖｒが同一極性か否かの判断を
為し、同一極性であれば更にＢ増幅回路５の補正値と色
評価値Ｖｂが同一極性か否かの判断が為す。そして、両
者が共に同一極性を持つと判断されると、言い換える
と、現在の補正値を示すＳ点と色評価値を示すＰ点が共
に図８の第１〜第４象現の内の同一象現にあれば、Ｒ及
びＢ利得の補正値が色評価値の絶対値に比例して変化す
るようにＲ及びＢ増幅回路４、５の利得制御を行う。

【００２２】図８では、Ｓ点及びＰ点は共に第４象現に
あり、Ｂ利得の補正値及び色評価値Ｖｂの極性は共に
正、Ｒ利得の補正値及び色評価値Ｖｒの極性は共に負で
一致しているので、補正値は補正目標値に向けてではな
く、色評価値が原点に向かう様に、Ｐ点と原点を結ぶ直
線に平行な線分Ｌ４に沿って補正値を変化させる。こう
して、色評価値のプロット点が原点に達すると同一象現
から外れたことになるので、これ以降は従来通りの動作
となる。つまり、色評価値が原点にあるときに、補正目
標値も原点となり、横軸上のＳ２点に達していた補正値
は、目標補正値に向けて変化し、これに追従して色評価
値は横軸上を負方向に変化し、最終的に図７と全く同一
のＰ２点に達し、この時補正値もＲ点に収束する。

【００２３】以上のように、本実施例の方式により補正
値及び色評価値は夫々図７のＲ点及びＰ２点と全く同じ
点に収束することになるが、これらの変化経路は図７の
ような不要な回り込み、即ち、色評価値がＰ２点に収束
する際に、一旦、Ｐ２点よりも色評価値Ｖｂが負側に変
化して、Ｂ信号が過度に抑圧された後にＰ２点に戻るこ
とにより撮像画面に奇妙な色変化が生じることを防止し
ている。

【００２４】以上の動作は、マイクロプロッセッサによ
り、ソフトウェア的に処理可能であることは言うまでも
ない。

【００２５】

【発明の効果】上述のごとく本発明によれば、補正値に
なんらかの制限が加わる場合にも、違和感の無い白バラ
ンス調整動作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路ブロック図である

【図２】従来例の回路ブロック図である。

【図３】色評価値と補正値の変化状態を示す図である。

【図４】色評価値と補正値の変化状態を示す図である。

【図５】色温度軸を説明する図である。

【図６】色評価値と補正値の変化状態を示す図である。

【図７】色評価値と補正値の変化状態を示す図である。

【図８】色評価値と補正値の変化状態を示す図である。

【符号の説明】

４ Ｒ増幅回路 ５ Ｂ増幅回路 １７、１８ 積分回路 ３３ 利得制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像映像信号から、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ各色
   差信号量を算出し、Ｒ−Ｙ色差信号量を基に赤色信号の
   利得を制御し、Ｂ−Ｙ色差信号量を基に青色信号の利得
   を制御する白バランス調整装置において、Ｒ−Ｙ色差信
   号量の極性と、該色差信号が得られた時点での赤色信号
   の利得の基準値からの増減の極性が一致し、且つＢ−Ｙ
   色差信号量の極性と、該色差信号が得られた時点での青
   色信号の利得の基準値からの増減の極性が一致する時
   に、各色信号の利得の変化率を、夫々の色差信号量の絶
   対値に比例させることを特徴とする白バランス調整装
   置。