JP2611850B2

JP2611850B2 - カラー撮像装置

Info

Publication number: JP2611850B2
Application number: JP2054513A
Authority: JP
Inventors: 誠足立
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1997-05-21
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: JPH03255796A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はカラー撮像装置に関し、特に、ズーム機能お
よび改良されたホワイトバラス機能を備えた撮像装置に
関する。

［従来の技術］カラービデオカメラ等のカラー撮像装置は、被写体を
人間の目で見た色と同じ色で画面上映し出すためのホワ
イトバランス機能を有する。

人間の目は、見ようとする対象物の照明光の色温度が
或る範囲内にある場合にはその変化にかかわらず、白い
対象物を白く認識する。しかし、カラー撮像装置によっ
て捕えられる被写体の色は、照明光の色温度が高いほど
青味がかり、照明光の色温度が低いほど赤味がかる。つ
まり、カラー撮像装置が認識する色と人間の目が認識す
る色とは照明光の色温度によって異なる。そこで、カラ
ー撮像装置には、被写体の照明光の色温度を検出し、被
写体に撮像して得られた色情報に、検出した色温度に応
じた補正を自動的に加えるホワイトバランス機能が備え
られる。

しかしながら、従来のカラー撮像装置におけるホワイ
トバランス調整は、被写体を撮像して得られた色差信号
Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙとは無関係に作成された制御信号に
従って色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの平均レベルを制御
することによって行なわれる。この制御信号は、一般
に、撮像素子と同様に撮像装置前面に配された光検出器
に入射する光の色温度に基づいて作成される。このた
め、この検出器に入射される光の色温度と撮像素子に入
射する光の色温度とが異なる場合、たとえば、室外にお
いて日陰から日向にある被写体を撮像する場合には、ホ
ワイトバランスのための制御信号が日陰の色温度に基づ
いて作成されたものであるのに対し、被写体を撮像して
得られた色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙは日向の色温度に
従う平均レベルを有する。したがって、このような場合
には、被写体を撮像して得られた色差信号に対して、実
際の被写体の照明光の色温度とは異なる色温度に対応す
る補正が施される。この結果、補正後の色差信号Ｒ−Ｙ
およびＢ−Ｙの各々平均レベルは、ホワイトバランスが
とれた値にはならず、再生画像において被写体の色が正
確に再現されない。

さらに、従来のカラー撮像装置において、ホワイトバ
ランスのための制御信号を作成する回路部の諸元値は、
装置製造段階で人間が手動によって調整する。具体的に
は、被写体の照明光の色温度を変化させながら、上記諸
元値を設定するために装置に予め設けられる調整用ボリ
ュームを人間が調整して、常にホワイトバランスのとれ
た色差信号が得られるように前記諸元値を設定する。こ
のように、上記諸元値は人間によって設定されるため、
これらの諸元値の設定時のはらつきによって各装置のホ
ワイトバランス機能にばらつきが生じるとともに、この
調整を行なうための人件費が撮像装置のコスト高を招来
する。

このような問題点を解決するために、特願平１−2488
57に開示されているカラー撮像装置が、本願発明と同一
発明者によって提案されている。

第４図は、特願平１−248857に開示されたカラー撮像
装置の概略ブロック図である。

第４図に参照して、このカラービデオカメラは、従来
のカラービデオカメラと同様に、撮像素子1,処理回路2,
エンコーダ5,色温度検出部24,ホワイトバランス調整制
御部25,およびホワイトバランス調整部26を含む。

撮像素子１はレンズ系（図示せず）を介して受ける被
写体（図示せず）からの反射光によって受光面上に結ば
れた像すなわち、被写体の光学像を電気信号に変換して
処理回路２に与える。

処理回路２は、撮像素子１から出力される電気信号に
基づいて被写体の輝度を表わす輝度信号，被写体の色を
表わす色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙ作成し、エンコーダ
5,可変利得増幅器３および４にそれぞれ与える。

さて、被写体の照明光の色温度が変化すると、この被
写体を撮像して得られる色情報、すなわち、色差信号Ｒ
−ＹおよびＢ−Ｙの各平均レベルが変化する。そこで、
照明光の色温度の変化にかかわらず、色差信号Ｒ−Ｙお
よびＢ−Ｙの各平均レベルをそれぞれ人間の目が白と認
識する色を白く映し出す色差信号（ホワイトバランスの
とれた色差信号）Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの各平均レベルに
保持するために、可変利得増幅器３および４が設けられ
る。つまり、可変利得増幅器３および４はホワイトバラ
ンス調整部26を構成する。

可変利得増幅器３は、ホワイトバランス調整制御部25
が出力する制御信号の１つＲ−Ｙコントロール信号に応
じた利得で、処理回路２からの色差信号Ｒ−Ｙを増幅し
てエンコーダ５に与える。

同様に、可変利得増幅器４は、ホワイトバランス調整
制御部25が出力するもう１つの制御信号であるＢ−Ｙコ
ントロール信号に応じた利得で、処理回路２からの色差
信号Ｂ−Ｙを増幅してエンコーダ５に与える。

エンコーダ５は、処理回路２からの輝度信号Ｙと、可
変利得増幅器３および４によってそれぞれ増幅された色
差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙとを合成し、最終的なカメラ
出力であるカラー映像信号として図示されないVTR（ビ
デオテープレコーダ）やモニタ（家庭用テレビジョンな
どの受像機）に出力する。この結果、エンコーダ５から
出力されたカラー映像信号は、VTRに記録されたりモニ
タに画像を映し出したりする。なお、可変利得増幅器３
および４から出力された色差信号と処理回路２から出力
された輝度信号とは合成されず、別々に外部から出力さ
れる場合もある。

一方、このカラービデオカメラは、被写体の照明光に
取込むべく、撮像素子１と同様にカメラ前面に設けられ
る、３つの光検出器6,7,および８を含む。これら３つの
光検出器6,7,および８は外部光を設けて、それに含まれ
る赤、緑、および青の光成分をそれぞれ電気信号に変換
し出力する。

外部光に含まれる、赤の光成分を表わす電気信号であ
る、光検出器６の出力信号R,緑の光成分を表わす電気信
号である、光検出器７の出力信号G,および青の光成分を
表わす電気信号である、光検出器８の出力信号Ｂは、そ
れぞれ、対数増幅器9,10,および11によって対数増幅さ
れる。

この結果、増幅器９からは光検出器６の出力信号Ｒが
1ogR（ここで、Ｒは光検出器６の出力信号の大きさを表
わす。）の大きさに変換された信号が出力され、増幅器
10からは光検出器７の出力信号Ｇが1ogG（ここで、Ｇは
光検出器７の出力信号の大きさを表わす。）の大きさに
変換された信号が出力され、増幅器11からは光検出器８
の出力信号Ｂが1ogB（ここで、Ｂは光検出器８の出力信
号の大きさを表わす。）の大きさに変換された信号が出
力される。

増幅器９および11の出力は各々、差動増幅器12および
13に与えられ、増幅10の出力は差動増幅器12および13に
共通に与えられる。

差動増幅器12は、増幅器９および10の出力に対して差
動増幅を行なうことによって、これらの差を求める演算
を行なう。すなわち、差動増幅器12においては、増幅器
９の出力信号の大きさ1ogRと増幅器10の出力信号の大き
さ1ogGとの差、つまり、1og（R/G）が導出される。

同様に、差動増幅器13は、、増幅器10および11の出力
に対して差動増幅を行なうことによって、これらの差を
求める演算を行なう。つまり、差動増幅器13において
は、増幅器10の出力信号の大きさ1ogGと増幅器11の出力
信号の大きさ1ogBとの差、1og（G/B）が導出される。

ホワイトバランス調整制御部25の構成は、従来のカラ
ービデオカメラにおけるそれと全く異なる。

ホワイトバランス調整制御部25は、可変利得増幅器３
によって増幅された色差信号Ｒ−Ｙの直流成分を抽出す
ることによってその平均レベルをたとえば１画面単位で
検出するローパスフィルタ18と、可変利得増幅器４によ
って増幅された色差信号Ｂ−Ｙの直流成分を抽出するこ
とによってその平均レベルをたとえば１画面単位で検出
するローパスフィルタ19と、ローパスフィルタ18および
19によってそれぞれ抽出された前記増幅後の色差信号Ｒ
−ＹおよびＢ−Ｙの各平均ルベルならびに差動増幅器12
および13の各々の出力信号、すなわち、被写体の照明光
の色温度情報をディジタルデータに変換して出力するA/
D変換器20とを含む。ホワイトバランス調整制御部25
は、さらに、前記ディジタルデータおよび後述のEEPROM
（Electrically Erasable and Programmable Read Only
Memory）23に記憶されているデータに基づいて、後述
する処理フローに従う処理を行ない、適正なＲ−Ｙコン
トロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧を
導出しディジタル信号として出力するマイクロコンピュ
ータ（以下、マイコンと略す）22と、EEPROM23と、マイ
コン22による処理の結果得られるディジタルＲ−Ｙコン
トロール信号およびディジタルＢ−Ｙコントロール信号
をアナログ信号に変換して各々、可変利得増幅器３およ
び４に与えるD/A変換器21とを含む。

EEPROM23には、被写体の照明光の色温度と、可変利得
増幅器３および４からホワイトバランスのとれた色差信
号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを各々出力させる適正なＲ−Ｙコ
ントロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧
との関係がならびに、基準色温度（たとえば、3200゜
K）において可変利得増幅器３および４が各々出力する
色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの平均レベルが、装置製造
時にマイコン22によってEEPROM23に予め定め記憶され
る。

具体的には、被写体の照明光の色温度と適正なＲ−Ｙ
コントロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電
圧との関係は、たとえば、２つの異なる色温度に対応す
る、適正なＲ−Ｙコントロール信号電圧およびＢ−Ｙコ
ントロール信号電圧ならびに差動増幅器12および13の出
力信号電圧としてEEPROM23に記憶される。

なお、このようなデータをEEPROM23に予め定め記憶さ
せるためには、まず、或る基準色温度の照明光下におい
てこのビデオカメラを動作させて白い被写体を撮像し、
可変利得増幅器３および４から各々出力される色差信号
がこの白い被写体を白く映し出すレベルとなるように、
Ｒ−Ｙコントロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール
信号電圧を調整する必要がある。したがって、この調整
によって、基準色温度においてホワイトバランスがとれ
た状態で可変利得増幅器３および４から出力される色差
信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙは、０に近い値に設定される。

第６図は、照明光の色温度と可変利得増幅器３および
４に各々付与されるべき適正なＲ−Ｙコントロール信号
電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧との関係を示す
グラフである。

第６図（ａ）を参照して、可変利得増幅器３からホワ
イトバランスのとれた所色差信号を得るための適正なＲ
−Ｙコントロール信号電圧（縦軸）は、照明光と色温度
情報を示す、差動増幅器12における演算結果log（R/G）
（横軸）に比例して増大する。同様に、第６図（ｂ）に
示されるように、可変利得増幅器４からホワイトバラン
スのとれた色差信号Ｂ−Ｙを得るための適正なＢ−Ｙコ
ントロール信号電圧（縦軸）は、色温度情報を示す差動
増幅器13の演算結果log（G/B）（縦軸）に比例して増大
する。このように、照明光の色温度と適正なＲ−Ｙコン
トロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧と
の関係は直線で表わされるので、２つの異なる色温度
（たとえば3200Kおよび5000K）の各々における、色温度
検出部24からの色温度情報ならびに、適正なＲ−Ｙコン
トロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧を
EEPROM23にデータとして予め記憶させておけば、これら
のデータから、任意の色温度に対応する適正なＲ−Ｙコ
ントロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧
をマイコン22に演算によって導出させることができる。
つまり、EEPROM23には、たとえば、第６図（ａ）におけ
る直線上の２点ＡおよびＢと、第６図（ｂ）における直
線上の２点ＣおよびＤとが、照明光の色温度と適正なコ
ントロール信号電圧との関係を示すデータとして記憶さ
れる。

次に、実際の撮影時におけるマイコン22の動作につい
て第５図を参照しながら説明する。第５図は、実際の撮
影時においてマイコン22が行ない一連の処理を示す処理
フロー図である。

まず、マイコン22はA/D変換器20からの現在の差動増
幅器12および13における演算結果log（R/G）およびlog
（G/B）を示すディジタル値を、それぞれ、現在の色温
度情報を表わす値として変数log（R/G）_NOWおよびlog
（G/B）_NOWに代入する（処理ステップS21）。

次に、マイコン22は、予めEEPROM23に記憶させた、照
明光の色温度が3200Kおよび5000Kのそれぞれの場合にお
ける差動増幅器12および13の演算結果log（R/G）3200お
よびlog（G/B）5000と適正なＲ−Ｙコントロール信号電
圧Ｒ−Y3200およびＢ−Ｙコントロール信号電圧Ｂ−Y50
00とをEEPROM23から読出し、これらと変数log（R/G）
_NOWおよびlog（G/B）_NOWの値とに次式で示される演算を
行なって、現在の色温度における適正なＲ−Ｙコントロ
ール信号電圧Ｒ−Y_NOWおよびＢ−Ｙコントロール信号電
圧Ｂ−Y_NOWを算出する（処理ステップS22）。

上記式（１）は、第６図（ａ）における、差動増幅器
12の演算結果log（R/G）と適正なＲ−Ｙコントロール信
号電圧との関係を示す直線上の２点ＡおよびＢから、前
記直線上における現在の差動増幅器12の演算結果log（R
/G）_NOWに対応するＲ−Ｙコントロール信号電圧を導出
する演算である。同様に上式（２）は、第６図（ｂ）に
おける、差動増幅器13の演算結果log（G/B）と適正なＢ
−Ｙコントロール信号電圧の関係を示す直線上の２点Ｃ
およびＤから、前記直線上における、現在の差動増幅器
13の演算結果log（G/B）_NOWに対応するＢ−Ｙコントロ
ール信号電圧を導出する演算である。すなわち、処理ス
テップS22では、予めEEPROM23に記憶させた、照明光の
色温度と可変利得増幅器３および４に対応する適正な制
御電圧との関係に基づいて、現在の照明光の色温度にお
ける適正な制御電圧Ｒ−Y_NOWおよびＢ−Y_NOWが導出され
る。

次に、マイコン22は、処理ステップS22において導出
した２つの制御電圧Ｒ−Y_NOWおよびＢ−Y_NOWを表わすデ
ィジタル値をD/A変換器21に出力する（処理ステップS2
3）。したがって、撮像素子１への入射光の色温度と光
検出器6,7,および８への入射光の色温度とがほぼ一致し
ていれば、処理ステップS23における処理が終了した段
階で、可変利得増幅器３および４はD/A変換器21を介し
て与えられるＲ−Ｙコントロール信号およびＢ−Ｙコン
トロール信号によって制御されて、ほぼホワイトバラン
スのとれた色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを出力する。

しかし撮像素子１への入射光の色温度で光検出器6,7,
および８への入射光の色温度とが著しく異なるような場
合には、処理ステップS22において算出されたＲ−Ｙコ
ントロール信号電圧Ｒ−Y_NOWおよびＢ−Ｙコントロール
信号電圧Ｂ−Y_NOWによってホワイトバランスのとれた色
差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙは得られない。

そこで、マイコン22は、処理ステップS23の処理に続
いて、A/D変換器20を介して与えられる可変利得増幅器
３からの色差信号Ｒ−Ｙのたとえば１画面分の平均レベ
ル（Ｒ−Ｙ）′を変数（Ｒ−Ｙ）′_NOWに代入する（処
理ステップS24）。次に、マイコン22は、EEPROM23に予
め記憶させておいた、たとえば色温度3200Kの基準照明
光下で得たホワイトバランスがとれた状態での色差信号
Ｒ−Ｙたとえば１画面分の平均レベル（Ｒ−Ｙ）′3200
をEEPROM23から読出して、これが現在の色差信号Ｒ−Ｙ
の平均レベル（Ｒ−Ｙ）′_NOWとほぼ一致するか否かを
判別する（処理ステップS25）。

処理ステップS25における判別結果が“NO"であれば、
これは光検出器6,7,および８に被写体の実際の照明光と
は異なる光が入射していることを意味する。この場合に
は、マイコン22は、現在自らが出力しているディジタル
Ｒ−Ｙコントロール信号処理電圧を所定量だけインクリ
メントし（処理ステップS26）、処理ステップS24からの
処理を繰返す。つまり、処理ステップS24〜S26において
は、被写体の実際の照明光の色温度に追従したＲ−Ｙコ
ントロール信号電圧が可変利得増幅器３に付与されるよ
うに、処理ステップS22において算出されたＲ−Ｙコン
トロール信号電圧に補正が加えられる。

この結果、処理ステップS25における判別結果が“YE
S"になると、マイコン22は、処理ステップS24〜S26にお
いてＲ−Ｙコントロール信号電圧に対して行なった補正
処理と同様の補正処理を、処理ステップS27〜S29におい
て、Ｂ−Ｙコントロール信号に対して行なう。すなわ
ち、現在可変利得増幅器４から出力されている色差信号
Ｂ−Ｙのたとえば１画面分の平均レベル（Ｂ−Ｙ）′を
変数（Ｂ−Ｙ）′_NOWに代入し、次に、EEPROM23から読
出した、基準照明光下でホワイトバランスがとれた状態
における色差信号Ｂ−Ｙの平均レベル（Ｂ−Ｙ）′3200
に前記変数（Ｂ−Ｙ）′_NOWの値がほぼ一致するまで自
ら出力しているＢ−Ｙコントロール信号電圧をインクリ
メントする。

以上のようにして、Ｒ−Ｙコントロール信号電圧およ
びＢ−Ｙコントロール信号電圧が、実際の照明光の色温
度に追随したものに調整されると（処理ステップS28に
おける判別結果が"YES"となると）マイコン22による処
理は終了する。

このようにカラービデオカメラでは、装置製造段階で
基準色温度の照明光下における可変利得増幅器３および
４の出力電圧に対する手動調整のみによって、以後のホ
ワイトバランスのための調整はすべて自動的に行なわれ
る。このため、従来製造時に行なう調整のために必要で
あった人件費が削減され、製品のコスト削減が可能とな
るとともに、人間が調整を行なうことによって生じる装
置間のホワイトバランス機能のばらつきが解消される。
さらに、従来と異なり、ホワイトバランス調整制御部25
とホワイトバランス調整部26とが閉ループを構成してお
り、可変利得増幅器３および４から実際に出力されてい
る色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙがホワイトバランス調整
制御部25にフィードバックされて、EEPROM23に予め記憶
された適正な色差信号と比較される。このため、色温度
検出部24によって検出された色温度が被写体の実際の照
明光のそれを示さない場合にも適正なホワイトバランス
調整を行なうことが可能となる。

［発明が解決しようとする課題］第４図を参照して、このように特願平１−248857に示
される改良されたカラー撮像装置では、可変利得増幅器
３および４から各々出力される色差信号Ｒ−ＹおよびＢ
−Ｙの１画面分の平均レベル（Ｒ−Ｙ）′および（Ｂ−
Ｙ）′が予め定められた基準値となるように、可変利得
増幅器３および４に各々与えられるＲ−Ｙコントロール
信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧がマイコン
22によって制御される。この予め定められた基準値は、
基準となる色温度（たとえば3200K）の照明光下で、人
間の目によって白と認識される被写体を撮像して得られ
た色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの１画面分の平均レベル
であり、０に近い値を示す。つまり、第４図のカラー撮
像装置によれば、撮像系とは独立に設けられた系によっ
て検出された色温度に基づいて、適正なＲ−Ｙコントロ
ール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧を導出
する方式と、Ｒ−Ｙコントロール信号およびＢ−Ｙコン
トロール信号電圧によって利得制御された色差信号Ｒ−
ＹおよびＢ−Ｙから、これらの各々の平均レベルが０と
なる方向に、さらにＲ−Ｙコントロール信号電圧および
Ｂ−Ｙコントロール信号電圧を補正する、いわゆるTTL
方式（映像信号処理方式）とによってホワイトバランス
処理が行なわれる。

さて、撮像装置の多くは、被写体を工学的または電気
的に拡大することによって、遠くにある被写体を近くに
あるように撮像するズーム機能を有する。民生用撮像装
置のズーム倍率は、従来６倍程度が一般的であった。し
かし、最近では、10倍や12倍のズーム倍率での撮像が可
能な撮像装置、さらには16倍のズーム倍率での撮像が可
能な撮像装置までもが製品化されるようになってきた。
ズーム倍率が大きいほど、撮像画像における被写体の拡
大倍率が大きくなるため、撮像画面内に拡大して映し出
される被写体範囲は、ズーム倍率が大きいほど小さくな
る。つまり、前述のような高いズーム倍率で撮像された
画像は、被写体のごく一部が拡大されたものとなる。し
たがって、撮像時のズーム倍率が大きいほど、撮像画像
を単一色が占める割合が高くなる場合が多い。

一方、第４図に示されるような改良されたホワイトバ
ランス機能を有する撮像装置では、映像信号処理方式に
よるホワイトバランス処理によって、色差信号Ｒ−Ｙお
よびＢ−Ｙの各々の、たとえば１画面分ごとの平均レベ
ルが共にほぼ０となるまで、色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−
Ｙの利得を制御するＲ−Ｙコントロール信号電圧および
Ｂ−Ｙコントロール信号電圧がインクリメントされる。
通常、撮像画像は多数の色から構成されるため、このよ
うなホワイトバランス処理によって、これら多数の色の
色差信号が互いに平均化し合って、１画面分の色差信号
電圧の平均値がゼロになるように色差信号の利得が制御
される。しかし、撮像画像が単一色で構成されるような
場合には、１つの撮像画像内に、互いに平均化し合える
ような多数の色が存在しないため、その色が白っぼく映
し出される。この現像についてもう少し具体的に説明す
る。色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙが共に０であるとき、
これによって映し出される色は白である。したがって、
前述のような場合には、ホワイトバランス処理によって
色差信号電圧の１画面分の平均値がほぼ０となること
は、１つの色の色差信号の平均レベルがゼロに強制され
ること、すなわち、撮像画像の色が全体的に白っぽくな
ることを意味する。つまり、改良されたカラー画像装置
によれば、ホワイトバランス処理によって撮像画像の色
が全体的に白っぽくなる。たとえば、人間の顔を高いズ
ーム倍率で撮像すると、映し出される画像において、人
間の顔の肌色が色褪せて感じられる。したがって、最近
製品化されてきたような高いズーム倍率を有する撮像装
置の場合には、このような問題が顕著となる。

本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、高い
ズーム倍率での撮像下でも、良好な色表示を行なうこと
ができるカラー撮像装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］上記のような目的を達成するために本発明にかかるカ
ラー撮像装置は、ズーム機能を有し、被写体を撮像して
色差信号を導出する撮像手段と、撮像手段によって導出
された色差信号を増幅するための利得制御可能な増幅手
段と、この増幅手段によって増幅された色差信号の平均
レベルを検出する平均レベル検出手段と、外部光の色温
度を検出する色温度検出手段と、予め定められた適正な
ホワイトバランスのための基準値、および、被写体の照
明光の色温度と、増幅手段によって増幅された色差信号
の平均レベルを前記基準値にするために必要な増幅手段
の利得との相関関係を示すデータを記憶する記憶手段
と、撮像時のズーム倍率を検出するズーム倍率検出手段
と、記憶手段に記憶された前記基準値および前記データ
と、色温度検出手段の検出出力と、平均レベル検出手段
の検出出力と、ズーム倍率検出手段の検出出力とに基づ
いて、前記ズーム倍率検出手段により検出された前記ズ
ーム倍率が大きいほど、前記増幅手段の利得を前記基準
値へ近づく方向に補正する際の補正範囲を小さく設定し
て、前記増幅手段の利得を制御する利得制御手段とを備
える。

［作用］上記のように本発明にかかるカラー撮像装置は、特願
平１−248857に提案されているカラー撮像装置とは異な
り、撮像時のズーム倍率を検出するズーム倍率検出手段
と、記憶手段に予め記憶されたホワイトバランスのため
の基準値およびデータと、色温度検出手段の検出出力
と、平均レベル検出手段の検出出力と、さらにズーム倍
率検出手段の検出出力とに基づいて、被写体を撮像して
得られた色差信号を増幅する増幅手段の利得を制御する
利得制御手段を含む。このため、増幅手段の利得は、記
憶手段に記憶された基準値およびデータと色温度検出手
段の検出出力と平均レベル検出手段の検出出力とによっ
てだけではなく、そのときのズーム倍率に応じても変化
させることが可能となる。

［実施例］第１図は本発明の一実施例のカラー撮像装置の概略ブ
ロック図である。

図を参照して、このカラー撮像装置はズーム機能を備
えており、第４図に示されるラー撮像装置の場合と同様
の構成を有する、色温度検出部24,ホワイトバランス調
整制御部25,およびホワイトバランス調整部26に加え
て、ズーム機能を実現し、かつ、ズーム倍率を検出する
ズーム機能部30を含む。

レンズ系（図示せず）によって取込まれた被写体の光
学像は、撮像素子1,処理回路2,ホワイトバランス調整部
26,およびエンコーダ５の、［従来の技術］において説
明されたような動作によって、カラー映像信号に変換さ
れる。

第４図のカラー撮像装置の場合と同様に、ホワイトバ
ランス調整部25において、ローパスフィルタ18および19
は各々可変利得増幅器３および４によって増幅された色
差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを１画面ごとに平均化してA/
D変換器20に入力する。色温度決出部24において、外部
光は光検出器6,7,および８によって各々光電変換されて
原色信号R,G,Bとなり、この原色信号R,G,およびＢか
ら、増幅器9,10,および11ならびに差動増幅器12および1
3によって、外部光の色温度情報値log（R/G）およびlog
（G/B）が導出される。

しかし、第４図に示されるカラー撮像装置の場合と異
なり、ホワイトバランス調整制御部25内のA/Dの変換器2
0は、差動増幅器12および13の出力log（R/G）およびlog
（G/B）ならびに、ローパスフィルタ18および19の出力
（Ｒ−Ｙ）′および（Ｂ−Ｙ）′だけでなく、ズーム機
能部30の出力もディジタル信号に変換してマイコン22に
与える。

ズーム機能部30は、レンズ系内を光軸に沿って平行に
移動して、レンズ系の焦点距離を連続的に変えることが
できるズームレンズ27と、ズームレンズ27を駆動させる
ための駆動回路28と、ズームポテンショメータ29とを含
む。駆動回路28は、マイコン22によって制御されて、ズ
ーム倍率が指定された値となるように、ズームレンズ27
を移動させてレンズ系の焦点距離を、指定されたズーム
倍率に対応するものに変化させる。実際には、ユーザは
図示されないズームスイッチを用いてズーム倍率を指定
することができ、このズームスイッチへのキー入力に応
答して、マイコン22が駆動回路28を前述のように制御す
る。ズームポテンショメータ29は、ズームレンズ27の前
記光軸上の位置に追従して変化するアナログ電気信号を
出力する。ズーム倍率を決定するレンズ系の焦点距離
は、ズームレンズ27の前記光軸上の位置によって決ま
る。つまり、ズームポテンショメータ29は、ズーム倍率
をズームレンズ27の位置として間接的に検出し、その検
出結果を電気信号として出力する。ズームポテンショメ
ータ29の出力は、ズーム機能部30の出力としてA/D変換
器20に入力される。

A/D変換器20において、ズームポテンショメータ29の
出力は、たとえば次のようにディジタル値に変換され
る。

たとえば、このカラー撮像装置のとり得るズーム倍率
が１倍,2倍，…,16倍であれば、A/D変換器20におけるズ
ームポテンショメータ29の出力信号に対する分解能を４
ビットとする。すなわち、ズーム倍率が１倍,2倍，…,1
6倍の各々であるときのズームポテンショメータ29の出
力信号を、A/D変換器20が各々、４ビットのデータ0000,
0001,…,1111に変換する。

次に、通常の撮像時におけるマイコン22の動作につい
て第２図を参照しながら説明する。第２図は、ホワイト
バランス機能を実現するためのマイコン22の処理動作の
一具体例を示す処理フロー図である。なお、EEPROM23に
は、第６図に示されるような、適正なＲ−Ｙコントロー
ル信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧の各々
と、照明光の色温度情報値log（R/G）およびlog（G/B）
との関係を示すデータが、第６図（ａ）における２点Ａ
およびＢの各々におけるＲ−Ｙコントロール信号電圧お
よび色温度情報値ならびに第６図に（ｂ）における２点
ＣおよびＤにおけるＢ−Ｙコントロール信号電圧ならび
に、第６図（ｂ）における２点ＣおよびＤの各々におけ
るＢ−Ｙコントロール信号電圧および色温度情報値log
（G/B）の値として予め記憶されているものとする。EEP
ROM23には、さらに、基準色温度3200Kにおいてホワイト
バランスがとれた状態で可変利得増幅器３および４から
各々出力される色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの１画面ご
との平均レベル（Ｒ−Ｙ）′3200および（Ｂ−Ｙ）′32
00も予め記憶される。これらのデータをEEPROM23に記憶
させる際のマイコン22の動作は、第４図のカラー撮像装
置におけるそれと同様であり、特願平１−248857に開示
されているので説明は省略する。

このカラー撮像装置におけるマイコン22の処理ステッ
プS1〜S3の動作は、第４図のカラー撮像装置の場合と同
一である。すなわち、撮像時において、A/D変換器20に
よってディジタル信号に変換された、差動増幅器12およ
び13の各々の出力log（R/G）およびlog（G/B）を、マイ
コン22は、変数log（R/G）_NOWおよびlog（G/B）_NOWに各
々代入する（処理ステップS1）。次に、マイコン22は、
EEPROM23から、第６図における４つの点A,B,C,Dの各々
における色温度情報値log（R/G）3200,log（R/G）5000,
log（G/B）3200,log（G/B）5000および、コントロール
信号電圧Ｒ−Y3200,R−Y5000,B−Y3200,B−Y5000ならび
に、基準色温度3200Kにおけるホワイトバランス調整後
の可変利得増幅器３および４の出力の平均レベル（Ｒ−
Ｙ）′3200,（Ｂ−Ｙ）′3200を読出し、これらに前述
したような演算を施して、現在の色温度情報値に対応す
るＲ−Ｙコントロール信号電圧およびＢ−Ｙコトロール
信号電圧を導出し（処理ステップS2）、これらをディジ
タル信号としてD/A変換器21に出力する（処理ステップS
3）。

第４図のカラー撮像装置では、以後マイコン22は、処
理ステップS2において算出したＲ−Ｙコントロール信号
電圧Ｒ−Y_NOWおよびＢ−Ｙコントロール信号電圧Ｂ−Y
_NOWによって各々利得制御された色差信号Ｒ−Ｙおよび
Ｂ−Ｙの各平均レベル（Ｒ−Ｙ）′および（Ｂ−Ｙ）′
を各々、基準色温度3200Kにおいてホワイトバランスが
とれた状態で可変利得増幅３および４の出力の平均レベ
ル（Ｒ−Ｙ）′3200および（Ｂ−Ｙ）′3200と比較し、
ローパスフィルタ18および19の出力が各々前記平均レベ
ル（Ｒ−Ｙ）′3200および（Ｂ−Ｙ）′3200に等しくな
るまで、Ｒ−Ｙコントロール信号電圧およびＢ−Ｙコン
トロール信号電圧を前記算出した値Ｒ−Y_NOWおよびＢ−
Y_NOWからそれぞれ変化させる。しかし、本実施例のカラ
ー撮像装置では、マイコン22は、ローパスフィルタ18お
よび19の出力が各々前記平均レベルに等しくなるまで、
D/A変換器21に与えるディジタルＲ−Ｙコントロール信
号電圧およびディジタルＢ−Ｙコントロール信号電圧を
変化させるのではなく、これらの変化範囲をそのときの
ズーム倍率ごとに予め定められた幅に限定する。すなわ
ち、このカラー撮像装置では、Ｒ−Ｙコントロール信号
電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧を処理ステップ
S2において算出した値Ｒ−Y_NOWおよびＢ−Y_NOWから、前
記予め定められた幅で変化させて、ローパスフィルタ18
および19の出力（Ｒ−Ｙ）′および（Ｂ−Ｙ）′が、ホ
ワイトバランスのための基準値（Ｒ−Ｙ）′3200および
（Ｒ−Ｙ）′3200に最も近くなるＲ−Ｙコントロール信
号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧をそのときの
最適なＲ−Ｙコントロール信号電圧およびＢ−Ｙコント
ロール信号電圧とする。

前記予め定められる幅は、ズーム倍率が大きいほど狭
くなるように設定される。第３図は、この幅をＲ−Ｙコ
ントロール信号電圧について代表的に示した図である。
第３図には、EEPROM23に記憶された色温度情報値log（R
/G）とＲ−Ｙコントロール信号電圧との関係を表わすグ
ラフが示される。第３図において横軸は色温度情報値、
縦軸はＲ−Ｙコントロール信号電圧を示す。第３図
（ａ）は、ズーム倍率が小さい場合を示し、第３図
（ｂ）はズーム倍率が大きい場合を示す。

第３図（ａ）と第３図（ｂ）とを比較して、Ｒ−Ｙコ
ントロール信号電圧を決定する色温度情報値log（R/G）
に対応するグラフ上のＲ−Ｙコントロール信号電圧（処
理ステップS2において算出された値）は、ズーム倍率が
小さいと、比較的広い範囲で変化され得るが、ズーム倍
率が大きいと、比較的狭い範囲でしか変化され得ない。

なお、図示されないが、処理ステップS2において算出
されたＢ−Ｙコントロール信号電圧Ｂ−Y_NOWの補正範囲
も、Ｒ−Ｙコントロール信号電圧の場合と同様に、スム
ーズ倍率が大きいほど小さく設定される。

したがって、EEPROM23に記憶されるデータから算出さ
れたＲ−Ｙコントロール信号電圧Ｒ−Y_NOWおよびＢ−Ｙ
コントロール信号電圧Ｂ−Y_NOWによって利得制御された
色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの１画面分の平均値が各
々、基準値（Ｒ−Ｙ）′3200および（Ｂ−Ｙ）′3200と
一致しない場合、ズーム倍率が大きいほど、最終的なＲ
−Ｙコントロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール信
号電圧によってローパスフィルタ18および19の出力は前
記基準値からずれた値となる。つまり、ホワイトバラン
ス処理後の色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙによって映し出
される色がホワイトバランス処理のために白っぽくなる
傾向は、ズーム倍率が大きいほど弱くなる。

前述したように、ズーム倍率が大きいほど、撮像画像
が単一色となる傾向が強い。したがって、処理ステップ
S2において算出されたＲ−Ｙコントロール信号電圧Ｒ−
Y_NOWおよびＢ−Ｙコントロール信号電圧Ｂ−Y_NOWの補正
範囲をズーム倍率に応じて上記のように変えることによ
って、高いズーム倍率で撮像された画像の色が実際より
も白っぽく見えるという現象が回避される。

以下、このカラー現像装置におけるマイコン22の、処
理ステップS3以後の処理について具体的に説明する。

処理ステップS3の処理が終了すると、次にマイコン22
は、A/D変換器20によってたとえば前述のような分解能
でディジタルデータに変換されたズームポテンショメー
タ29の出力、すなわち、そのときズーム倍率を示す４ビ
ットのデータを変数データＸとして記憶する（処理ステ
ップS4）。

次に、マイコン22は、前記データＸに基づいて、前述
したＲ−Ｙコントロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロ
ール信号電圧の各変化範囲A1およびA2を導出する（処理
ステップS5）。A/D変換器20における変換方式がたとえ
ば前述したようなもの（ズーム倍率が１倍,2倍，…,16
倍のときのズームポテンショメータ29の出力信号を各々
４ビットのデータ0000,0001,…,1111で各々表わす）で
あれば、前記変化幅A1およびA2は、たとえば次式で表わ
される演算によって求められる。

A1＝k1＋ A2＝k2＋上式において、k1およびk2は、EEPROM23に記憶されて
いるデータの形式や、A/D変換器20やD/A変換器21の変換
形式、このカラー撮像装置の信号処理システム等に応じ
て予め決定される定数である。上式に示されるように、
変化幅A1およびA2はたとえば、一定値k1およびk2に、デ
ータＸの反転データが示す値を加算することによって
得られる。

データＸが示す値は、ズーム倍率が大きいほど大きく
なるように設定されるため、上式によって求められた変
化範囲A1およびA2は、各々、ズーム倍率が大きいほど小
さくなる。したがって、ズーム倍率が大きいときに生じ
やすい、撮像画像の色褪せを回避することができる。

次に、マイコン22は、A/D変換器20によってディジタ
ル信号に変換された、ローパスフィルタ18の出力（Ｒ−
Ｙ）′を変数（Ｒ−Ｙ）′_NOWに代入する（処理ステッ
プS6）。続いて、マイコン22は、EEPROM23に予め記憶さ
れている、基準色温度3200Kにおいてホワイトバランス
がとれた状態でのローパスフィルタ18の出力電圧（Ｒ−
Ｙ）′3200を読出し、この読出し値と変数（Ｒ−Ｙ）′
_NOWの値とのいずれ｜（Ｒ−Ｙ）′_NOW−（Ｒ−Ｙ）′32
00|が変数MIN_R以上であるか否かを判別する（処理ステ
ップS7）。変数MIN_Rの初期値は、予想される前記ずれの
最大値に対して十分に大きい値に設定される。

処理ステップS7の判別結果が“NO"であれば、マイコ
ン22は、変数MIN_Rの値を前記ずれの値に、変数Ｒ−Y_Mの
値をそのときのＲ−Ｙコントロール信号電圧に各々更新
した（処理ステップS8）後、出力するディジタルＲ−Ｙ
コントロール信号電圧を予め定められた所定量だけイン
クリメントする（処理ステップS9）。しかし、処理ステ
ップS7における判別結果が“YES"であれば、変数MIN_Rお
よびＲ−Y_Mの値は更新されずにディジタルＲ−Ｙコント
ロール信号電圧が前記所定量だけインクリメントされ
る。つまり、処理ステップS6〜S9における一連の処理に
よって、Ｒ−Ｙコントロール信号電圧がインクリメント
されながら、変数MIN_RおよびＲ−Y_Mの値は、ローパスフ
ィルタ18の出力（Ｒ−Ｙ）′が、基準色温度3200Kにお
いてホワイトバランスがとれた状態でのローパスフィル
タ18の出力（Ｒ−Ｙ）′3200に近い値に更新され、か
つ、変数Ｒ−Y_Mの値は、変数MIN_Rがそのような値となっ
たときの値に更新されていく。このように、マイコン22
は、処理ステップS6〜S9の処理によってＲ−Ｙコントロ
ール信号電圧を、処理ステップS5において算出した値A1
の幅で、処理ステップS2において算出したＲ−Ｙコント
ロール信号電圧Ｒ−Y_NOWから変化させて、変数MIN_Rの値
が最少となるＲ−Ｙコントロール信号電圧の値を表す。

次に、マイコン22は処理ステップS9においてインクリ
メントした後のＲ−Ｙコントロール信号電圧が、処理ス
テップS2において算出された、現在の色温度情報値に対
応するＲ−Ｙコントロール信号電圧Ｒ−Y_NOWを中心と
し、正方向および負方向に処理ステップS5において算出
された変化範囲A1の幅を有する範囲内にあるか否かを判
別する（処理ステップS10）。前記インクリメントされ
たＲ−Ｙコントロール信号電圧が前記範囲内にあれば、
マイコン22の処理は、再び処理ステップS6に戻る。

しかし、前記インクリメントされたＲ−Ｙコントロー
ル信号電圧が前記範囲を越えると、マイコン22は、前記
インクリメントされたＲ−Ｙコントロール信号電圧をそ
のときの変数Ｒ−Y_Mの値に戻す（処理ステップS11）。
インクリメントされたＲ−Ｙコントロール信号電圧が前
記範囲を越えることは、処理ステップS6〜S9において、
Ｒ−Ｙコントロール信号電圧を補正可能な範囲全体にわ
たって変化させ終わったことを意味する。したがって、
処理ステップS10における判別結果が“NO"となったとき
の変数Ｒ−Y_Mの値は、現在の撮影条件においてローパス
フィルタ18の出力電圧を、基準色温度3200Kにおいてホ
ワイトバランスがとれた状態でのそれに最も近い値にす
るＲ−Ｙコントロール信号電圧を示す。したがって、処
理ステップS11の処理によって、Ｒ−Ｙコントロール信
号電圧は、前記範囲内において、ローパスフィルタ18の
出力を基準色温度3200Kにおけるホワイトバランス調整
後の色差信号Ｒ−Ｙの平均レベル（Ｒ−Ｙ）′3200に最
も近づけることができる値に戻される。

次に、マイコン22は、Ｒ−Ｙコントロール信号電圧の
場合と同様にして、そのときの撮影条件にとって最適な
Ｂ−Ｙコントロール信号電圧を導出する。すなわち、マ
イコン22は、可変利得増幅器４から出力される色差信号
Ｂ−Ｙの平均値（Ｂ−Ｙ）′のディジタル値を変数（Ｂ
−Ｙ）′_NOWに代入し（処理ステップS12）、この変数
（Ｂ−Ｙ）′_NOWの値の、基準色温度3200Kにおけるホワ
イトバランス調整後の色差信号Ｂ−Ｙの平均レベル（Ｂ
−Ｙ）′3200からのずれが変数MIN_Bの値よりも小さけれ
ば、変数MIN_Bを前記ずれの値に、変数Ｂ−Y_Mの値をその
ときのＢ−Ｙコントロール信号電圧に各々更新した後
（処理ステップS14）、Ｂ−Ｙコントロール信号電圧を
インクリメントする（処理ステップS15）。逆に、変数
（Ｂ−Ｙ）′_NOWの値の、基準色温度3200Kにおけるホワ
イトバランス調整後の色差信号Ｂ−Ｙの平均レベル（Ｂ
−Ｙ）′3200からのずれが変数MIN_Bの値以上であれば、
変数MIN_BおよびＢ−Y_Mの更新を行なわずにＢ−Ｙコント
ロール信号電圧をインクリメントする。

なお、変数MIN_Bの初期値も、変数MIN_Rの場合と同様
に、予想される前記ずれの最大値に対して十分に大きい
値に設定される。

処理ステップS12〜S15の処理は、処理ステップS16に
おいてインクリメントされた後のＢ−Ｙコントロール信
号電圧が、処理ステップS2において算出された基準値Ｂ
−Y_NOWを中心とし、正方向および負方向に、処理ステッ
プS5において算出された変化範囲A2の幅を有する範囲を
越えたと判断されるまで（処理ステップS16における判
別結果が“NO"となるまで）行なわれる。そして、イン
クリメント後のＢ−Ｙコントロール信号電圧がこの範囲
を越えると、マイコン22は、Ｂ−Ｙコントロール信号電
圧をそのときの変数Ｂ−Y_Mの値、すなわち、現在の撮影
条件においてローパスフィルタ19の出力を、基準色温度
3200Kにおいてホワイトバランスがとれた状態での値
（Ｂ−Ｙ）′3200に最も近づけることができるＢ−Ｙコ
ントロール信号電圧の値に戻して（処理ステップS1
7）、ホワイトバランスのための処理を終了する。

このように、本実施例のカラー現像装置では、第４図
のカラー撮像装置の場合と同様にＲ−Ｙコントロール信
号電圧およびＢ−Ｙコントロール信号電圧が、撮像系と
は別の系から得られた色温度情報に基づいて決定される
値から、撮像系から得られた色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−
Ｙに基づいてさらに適正なものに補正されるが、その補
正量の上限がズーム倍率に応じて調整される。すなわ
ち、ズーム倍率が高いほど、色温度情報に基づくホワイ
トバランス処理が中心に行なわれる。このように本実施
例では、映像信号に基づいた色差信号の利得制御がホワ
イトバランス処理に関与する割合の、映像信号とは別に
得られた色温度情報に基づいた色差信号の利得制御がホ
ワイトバランス処理に関与する割合に対する比が、ズー
ム倍率が大きいほど低くなり、この結果、ズーム倍率の
高倍率化に伴なう画像の色褪せ現像が回避される。

なお、ホワイトバランス調整に必要なデータを記憶す
る手段はEEPROMに限定されず、調整時に得られるデータ
の記憶および必要なデータの読出を行なうことができれ
ばいかなる記憶手段であってもよい。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、色差信号を増幅する増
幅手段の利得が、撮像時のズーム倍率に応じて制御され
て、ホワイトバランス処理によって平均レベル検出手段
の検出出力が、記憶手段に予め記憶されたホワイトバラ
ンスのため基準値に近づく方向に補正される割合をズー
ム倍率が大きいほど小さくすることができる。このた
め、ホワイトバランス処理による画像の色褪せ現象が回
避され、たとえば、ズーム倍率を上げて人間の顔を撮像
した場合でも肌色が色褪せずに映し出されることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のカラー撮像装置の構成を示
す概略ブロック図、第２図は第１図におけるマイコン22
の動作を説明するための処理フロー図、第３図は第１図
に示されるカラー撮像装置のホワイトバランス処理の特
徴を説明するための図、第４図は特願平１−248857に開
示されているカラー撮像装置の構成を示す概略ブロック
図、第５図は第４図におけるマイコン22の動作を示す処
理フロー図、第６図は被写体の照明光の色温度と適正な
Ｒ−Ｙコントロール信号電圧およびＢ−Ｙコントロール
信号電圧との関係を示す図である。図において、１は撮像素子、２は処理回路、３および４
は可変利得増幅器、５はエンコーダ、６〜８は光検出
器、９〜11は増幅器、12および13は差動増幅器、18およ
び19はローパスフィルタ、20はA/D変換器、21はD/A変換
器、22はマイコン、23はEEPROM、24は色温度検出部、25
はホワイトバランス調整制御部、26はホワイトバランス
調整部、27はズームレンズ、28は駆動回路、29はズーム
ポテンショメータ、30はズーム機能部である。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ズーム機能を有するカラー撮像装置であっ
て、被写体を撮像して、色差信号を導出する撮像手段と、撮像時のズーム倍率を検出するズーム倍率検出手段と、前記撮像手段によって導出された前記色差信号を増幅す
るための、利得制御可能な増幅手段と、前記増幅手段によって増幅された色差信号の平均レベル
を検出する平均レベル検出手段と、外部光の色温度を検出する色温度検出手段と、予め定められた適正なホワイトバランスのための基準
値、および、前記被写体の照明光の色温度と、前記増幅
手段によって増幅された色差信号の平均レベルを前記基
準値にするために必要な前記増幅手段の利得との相関関
係を示すデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記基準値およびデータと、
前記色温度検出手段の検出出力と、前記平均レベル検出
手段の検出出力と、前記ズーム倍率検出手段の検出出力
とに基づいて、前記ズーム倍率検出手段により検出され
た前記ズーム倍率が大きいほど、前記増幅手段の利得を
前記基準値へ近づく方向に補正する際の補正範囲を小さ
く設定して、前記増幅手段の利得を制御する利得制御手
段とを備えた、カラー撮像装置。