JP3434086B2 - オートホワイトバランス補正装置及び補正方法 - Google Patents

オートホワイトバランス補正装置及び補正方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置等に使用され
るオートホワイトバランス補正装置及び方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラ、監視カメラ、ドア
カメラ、医療用カメラなどにおいて、小型・軽量化、高
性能化、高画質化などの特徴によりCCD固体撮像素子
(以下CCDと略す)を使用した固体撮像装置が使用さ
れることが一般的となった。
【0003】ここで、人間の目は照明に応じた色順応を
有するので、光源の色温度が変わっても白い被写体は白
く見えるが、ビデオカメラなどの固体撮像装置の場合
は、屋外、屋内での撮影の場合、太陽光と蛍光灯で光源
に色温度の差が生じ、この色温度の差により白い被写体
に色が付くという現象が生ずる。例えば、カメラに設定
された色温度よりも光源の色温度が高い場合は短波長の
光の割合が多いので撮像した像は青みがかって見え、光
源の色温度が低い場合は長波長の光の割合が多いので赤
みがかって見える。そのためカメラの特性を人間の目の
特性に合わせる必要があり、光源の色温度が変化して
も、白い被写体を撮像したときにR=G=Bとする補正
が必要となる。これを一般的にホワイトバランス補正と
呼び、自動制御されるものをオートホワイトバランス補
正という。
【0004】以下、従来のオートホワイトバランス補正
装置について説明する。図2は従来のオートホワイトバ
ランス補正装置の構成図である。図2において1はCC
D、2は色分離回路、3はプロセス回路、4はエンコー
ダである。5は色温度色検出回路、6はR−Y信号を積
分するR−Y積分回路、7はB−Y信号を積分するB−
Y積分回路、8はR信号利得制御信号を出力するRコン
トロール信号発生回路、9はB信号利得制御信号を出力
するBコントロール信号発生回路、10はR信号利得制
御回路、11はB信号利得制御回路、14、15は切換
スイッチである。
【0005】CCD1に得られた映像信号は、色分離回
路2に送られる。ここで映像信号はR、G、Bの3種の
色信号に分離され、G信号は直接に、そしてR、B信号
はそれぞれの利得制御回路10,11を通ってプロセス
回路3に送られる。このプロセス回路でR、G、B信号
は輝度信号Yと色差信号R−Y及びB−Yに変換され
る。そして輝度信号と色差信号はエンコーダ4に送ら
れ,そこでNTSC方式などのカメラ信号に変換されて
出力される。
【0006】次に図2の構成による2通りのホワイトバ
ランス補正方法を説明する。第1の方法は、映像信号か
ら無彩色(色温度色)のデータを抽出するために、「画
面全体を積分すると無彩色になる」という仮定のもとに
ホワイトバランスの補正を行う方法である。まず、切換
スイッチ14をR−Y積分回路6側に、切換スイッチ1
5をB−Y積分回路7側に、それぞれ切り換える。そし
て、プロセス回路3から出力されたR−Y信号を色温度
色検出回路5を通さずに直接R−Y積分回路6に入力し
て積分し、R−Y信号積分値が0になるようにR信号利
得を制御するフィードバック制御を行う。この場合、R
コントロール信号発生回路が、R−Y積分回路から出力
されるR−Y信号積分値に基いて、これを0にする方向
のR信号利得制御コントロール信号を出力し、この信号
がR信号利得制御回路に与えられることになる。
【0007】B−Y信号についても同様の制御を行う。
このように、色差信号R−Y及びB−Yの積分値が共に
0になるようにそれぞれの色信号利得を制御することに
よりホワイトバランスの補正を行う。以下、このホワイ
トバランス補正方法を「全画面平均方式」という。
【0008】この全画面平均方式の欠点として、色差信
号には色温度の変化を示す色温度色だけでなく、被写体
の色そのもの信号が含まれているために、これによる誤
差が生じやすいということがある。
【0009】そこでこの欠点を改善する第2のホワイト
バランス補正方法として、以下のような方法がある。ま
ず図2において、切換スイッチ14及び15を色温度色
検出回路5側に切り換える。これにより、プロセス回路
3より出力される色差信号R−Y信号、B−Y信号は色
温度色検出回路5を経由して積分回路6,7へ入力され
る。
【0010】ホワイトバランスの補正にあたって、色差
信号から無彩色(色温度色)のデータのみを取り出して
用いることができれば、上述の問題を改善することがで
きる。図3に示す色差平面上において、無彩色のデータ
は色温度の変化に応じて色温度色変化特性(実線部分)
を移動する。そこで、色温度色検出回路5が、色温度色
変化特性に近似させた図3の斜線部分の設定を行い、プ
ロセス回路3より出力されたR−Y信号、B−Y信号か
ら、図3の斜線部分のデータすなわち無彩色のみを取り
出してR−Y積分回路6及びB−Y積分回路7に出力す
る。
【0011】そして、全画面平均方式で説明した動作と
同様に、R−Y信号及びB−Y信号を積分し、これらの
色差信号の積分値が共に0になるようにR信号利得及び
B信号利得を独立に制御することによってホワイトバラ
ンスを行う。以下、このホワイトバランス補正方法を
「白抜き出し方式」という。
【0012】
【発明が解決しようとする問題】上記のように、図2の
従来の構成では、切換スイッチ14及び15を切り換え
ることにより、全画面平均方式又は白抜き出し方式のい
ずれかのホワイトバランス補正方法を選択することがで
きる。しかし、通常、切換スイッチ14,15はいずれ
かの切換位置に固定されている。全画面平均方式では、
前述の理由により、画面内で特定の色相の色が大面積を
占める場合には色の退色や、白色が他の色に着色するす
るといった誤動作の可能性がある。一方、白抜き出し方
式では、入射光がゼロの状態で、かつ調整不良等に起因
して色差信号の黒のレベルと色信号との間に段差が含ま
れている場合に時は以下のような問題が生ずる。
【0013】つまり、上記の場合、オートゲインコント
ロール(以下、AGCと略す)が最大値となっているた
め前記段差が大きくなる。そしてこの段差が色温度のズ
レとみなされてフィードバックがかかり、段差を吸収す
る方向に色温度が補正限界まで移動してしまう。この状
態で急激に光を入射させると、AGCが最大になってい
るため、上記の限界まで移動したホワイトバランス変動
の影響が最大になり、白を表す点が図3の斜線部分から
外れてしまう。この場合、斜線部分から外れた白につい
ては色差信号から取り出すことができないので、ホワイ
トバランスをとるための色差情報が無くなってしまい、
結果としてオートホワイトバランスがかからなくなって
しまう。
【0014】本発明は上記のような従来の問題点を解決
するためになされたものであって、固体撮像素子に入射
する入射光量に応じてホワイトバランスの補正方法を全
画面平均方式と白抜き出し方式との間で自動的に切り換
えることによって精度の高いホワイトバランス補正を実
現するオートホワイトバランス補正装置を提供すること
を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明によるオートホワイトバランス補正装置は、固
体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される映像信
号を入力して基本色信号に色分離する色分離手段と、こ
の色分離手段より出力される基本色信号を入力し被写体
に対する照明光の色温度の変化に応じてゲイン調整を行
う色温度補償手段と、この色温度補償手段よりゲイン調
整された基本色信号を入力し色差信号と輝度信号とAG
C制御電圧を生成するプロセス手段と、前記色差信号と
輝度信号よりカメラ信号を生成するエンコーダと、前記
色差信号から特定の色温度成分のみを抜き出す色温度色
検出手段と、前記色差信号又は前記色温度成分を積分す
る積分手段と、この積分手段の出力により前記色温度補
償手段に対する制御信号を生成する制御手段とを備えた
ものであって、その特徴は、任意に設定される基準電位
と前記AGC制御電圧とを比較する比較手段と、この比
較手段の出力に基づいて前記色差信号の出力先を前記色
温度色検出手段と前記積分手段との間で切り換える判定
手段とを備えている点にある。
【0016】また、上記装置を用いて行う本発明のオー
トホワイトバランス補正方法の特徴は、固体撮像素子に
入射する入射光量がゼロ又はその近傍の場合は色差信号
を積分した積分手段出力を用いて色温度補正を行い、入
射光量が多い場合は色温度色検出手段出力を積分した積
分手段出力を用いて色温度補正を行う点にある。
【0017】
【作用】上記のような構成を有する本発明のオートホワ
イトバランス補正装置によれば、ホワイトバランス補正
方式が、固体撮像素子に入射する入射光量によってより
適切な方式に自動的に切り換えられる。これにより、精
度の高いホワイトバランスの補正を行うことができる。
ちなみに、色差信号が色温度色検出手段を経由して積分
手段に送られる場合は白抜き出し方式のホワイトバラン
ス補正が行われ、直接送られる場合は全画面平均方式の
ホワイトバランス補正が行われる。
【0018】上記のオートホワイトバランス補正方法に
よれば、入射光量がゼロ又はその近傍の場合は全画面平
均方式のホワイトバランス補正が行われ、入射光量が多
い場合は白抜き出し方式のホワイトバランス補正が行わ
れることになる。
【0019】
【実施例】本発明のオートホワイトバランス補正装置の
一実施例の構成を図1に示す。図1において、1はCC
D固体撮像素子、2は色分離回路、3はプロセス回路、
4はエンコーダである。5は色温度色検出回路、6はR
−Y信号を積分するR−Y積分回路、7はB−Y信号を
積分するB−Y積分回路、8はR信号利得制御信号を出
力するRコントロール信号発生回路、9はB信号利得制
御信号を出力するBコントロール信号発生回路、10は
R信号利得制御回路、11はB信号利得制御回路であ
る。これらの構成要素は図2に示した従来例と同じもの
である。
【0020】12は比較回路であって、プロセス回路3
内のAGC回路から出力されたAGC制御電圧を入力
し、これを基準電位と比較して判定信号を出力する。こ
の基準電位はAGCゲインが0から最大値まで変化する
ときのAGC制御電圧に対して調整し設定しておく。
【0021】比較回路12から判定信号が判定回路13
に入力され、判定回路13は入力された判定信号に基づ
いて、プロセス回路3から入力された色差信号R−Y及
びB−Yを色温度色検出回路5に送るか、または、R−
Y積分回路6及びB−Y積分回路7に直接送るかを判定
し切り換えを行う。色差信号R−Y及びB−Yが色温度
色検出回路5を経由してR−Y積分回路6及びB−Y積
分回路7に送られる場合は白抜き出し方式のホワイトバ
ランス補正が行われ、直接送られる場合は全画面平均方
式のホワイトバランス補正が行われる。白抜き出し方式
及び全画面平均方式については従来例で説明した通りで
ある。
【0022】上記比較回路12の基準電位は次のように
設定される。つまり、入射光がゼロ又はその近傍のとき
は判定回路13が色差信号R−Y及びB−YをR−Y積
分回路6及びB−Y積分回路7に送り、それ以外のとき
は判定回路13が色差信号R−Y及びB−Yを色温度色
検出回路5に送るような判定信号を比較回路12が出力
するような電位に設定される。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、固体撮像
素子に入射する入射光量に応じてホワイトバランスの補
正方法が全画面平均方式と白抜き出し方式との間で自動
的に切り換えられるので、例えば色差信号の黒のレベル
と色信号との間に含まれる段差による誤動作を防止し、
精度の高いホワイトバランスの補正が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るオートホワイトバランス
補正装置の構成図
【図2】従来例のオートホワイトバランス補正装置の構
成図
【図3】ホワイトバランス補正方法の白抜き出し方式を
説明するための図
【符号の説明】
1 CCD固体撮像素子 2 色分離回路 3 プロセス回路 4 エンコーダ 5 色温度色検出回路 6 R−Y積分回路 7 B−Y積分回路 8 Rコントロール信号発生回路 9 Bコントロール信号発生回路 10 R信号利得制御信号 11 B信号利得制御信号 12 比較回路 13 判定回路 14 切換スイッチ 15 切換スイッチ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子と、この固体撮像素子から
    出力される映像信号を入力して基本色信号に色分離する
    色分離手段と、この色分離手段より出力される基本色信
    号を入力し被写体に対する照明光の色温度の変化に応じ
    てゲイン調整を行う色温度補償手段と、この色温度補償
    手段よりゲイン調整された基本色信号を入力し色差信号
    と輝度信号とAGC制御電圧を生成するプロセス手段
    と、前記色差信号と輝度信号よりカメラ信号を生成する
    エンコーダと、前記色差信号から特定の色温度成分のみ
    を抜き出す色温度色検出手段と、前記色差信号又は前記
    色温度成分を積分する積分手段と、この積分手段の出力
    により前記色温度補償手段に対する制御信号を生成する
    制御手段とを備えたオートホワイトバランス補正装置で
    あって、 任意に設定される基準電位と前記AGC制御電圧とを比
    較する比較手段と、この比較手段の出力に基づいて前記
    色差信号の出力先を前記色温度色検出手段と前記積分手
    段との間で切り換える判定手段とを備えていることを特
    徴とするオートホワイトバランス補正装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のオートホワイトバランス
    補正装置を用いて行うオートホワイトバランス補正方法
    であって、固体撮像素子に入射する入射光量がゼロ又は
    その近傍の場合は色差信号を積分した積分手段出力を用
    いて色温度補正を行い、入射光量が多い場合は色温度色
    検出手段出力を積分した積分手段出力を用いて色温度補
    正を行うことを特徴とするオートホワイトバランス補正
    方法。
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