JPH01105685A - 自動ホワイトバランス調整回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、カラービデオカメラなどと称される撮像装置
などにおいて、好適に実施される自動ホワイトバランス
調整回路に関する。

従来技術 被写体を照射している光は白色光に限らず、赤味を帯び
た光、青味を帯びた光などのさまざまの色合いがある。

これは天候、場所、時間、照明のＮＭなどによって異な
り、この光の色合いは、通常、色温度で示される。

カラービデオカメラなどのカラー撮像装置においては、
被写体の色彩を正しく再現するために、それぞれの色温
度の照明条件下において、白い被写体が白く再生される
ように調整されなければならない、このようにしてホワ
イトバランスを調整する。

カラービデオカメラにおいて用いられる自動のホワイト
バランス調整は、色温度センナを用いる種類と、映像信
号を用いる種類とに大別される。

色温度センサを用いる種類では、該色温度センサによっ
て色温度を検出し、この検出結果に基づいて、色信号の
利得を調整することによって、ホワイトバランスを調整
している。

これに対して、映像信号を用いるａｍでは、撮像される
被写°体には一般に種々の色が含まれていることを利用
する。すなわちそれらの色を全て重ね合わせると、はぼ
白に近い色となることが期待され、一方、白い被写体を
撮像した場所において、色差信号のレベルは零となるこ
とを利用している。

したがって、色差信号のレベルのある一定ｓｒｓにわた
る平均値を零に導くことによってホワイトバランスがｉ
ｌ！される。このことはたとえば色差信号のレベルと零
レベルとの差レベルを検出し、この差レベルに基づいて
、色信号の利得を調整するようにすることによって実現
される。

第４図は、色温度センサ２を用いた自動ホワイトバラン
ス調整回路１を含むビデオカメラ２０の基本的な構成を
示すブロック図である。被写体の光学像は撮像素子４上
に結像し、電気信号に変換される。該電気信号は輝度信
号処理回路５およびクロマ信号処理回路６に与えられ、
それぞれ輝度信号処理回路５では輝度信号Ｙが作成され
、クロマ信号処理回路６では輝度信号ＹＬ、、赤、青に
対応する色信号Ｒ，Ｂが作成される。ここで輝度信号Ｙ
Ｌは、色信号Ｒ，Ｂの周波数帯域に合わせて高周波帯域
が除去された輝度信号であって、この輝度信号ＹＬと色
信号Ｒ，Ｂとの減算によって色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが
つくられる。

色信号Ｒは赤色信号利得制御回路（以下、Ｒ利得制御回
路と略す）７に、色信号Ｂは青色信号利得制御回路（以
下、Ｂ利得制御回路と略す）８に与えられ、それぞれの
利得が調整される。Ｒ利得制御回路７、Ｂ利得制御回路
８には、それぞれ自動ホワイトバランス調整回路１から
制御信号が与えられ、この制御信号に基づいて色信号Ｒ
，Ｂの利得が調整される。

Ｒ利得制御回路７の出力信号は減算器９の非反転入力端
子に与えられ、Ｂ利得制御回路８の出力信号は減算器１
０の非反転入力端子に与えられる。

減算器９．１０には、それぞれの反転入力端子にクロマ
信号処理回路６から輝度信号Ｙｔ、が与えられ、それら
の出力は色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとなる。該色差信号Ｒ
−Ｙ、Ｂ−Ｙはともに変調器１１に与えられて副搬送波
に重畳され、加算器１２に与えられる。

加算器１２にはさらに、輝度信号処理回路５から輝度信
号Ｙが、同期信号発生回路１３から同期信号が与えられ
、ＮＴＳＣ方式の複合カラー映像信号が作成される。

自動ホワイトバランス調整回路１は色温度セン　゛す２
、色温度センサ２から与えられる色温度情報を対応する
電圧に変換する色温度情報−電圧（以下Ｃ−Ｖ）変換回
路３などを含んで構成される。

Ｃ−■変換回路３は色温度センサ２が検出する色温度情
報に基づいて制御信号をＲ利得制御回路７、Ｂ利得制御
回路８にそれぞれ与える。これによって、色温度Ｒ，Ｂ
は色温度に対応した利得調整処理が施され、ホワイトバ
ランスが調整されることになる。

ここで色温度情報とは、被写体によって散乱される光の
うち、赤色光の強度と青色光の強度との比であって、こ
の比の値によってＣ−■変換回路３は黒体放射の色温度
特性を参照し、対応する電圧を発生する。

第５図は、映像信号を用いてホワイトバランスの調整を
行なう自動ホワイトバランス調整回路２１を含むビデオ
カメラ３０の基本的な構成を示すブロック図である。第
５図において、前述の第４図示のビデオカメラ２０の各
ブロックと同等の機能を有するものには同一の参照符を
付す。

自動ホワイトバランス調整回路２１には、減算器９．ｌ
Ｏから色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが与えられる。これらの
色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは平均化回路２２．２３におい
て平滑され、それぞれの平均値レベルが比較増幅器２４
．２５の反転入力端子にそれぞれ与えられる。ここで平
均値レベルとは、平均化回路２２．２３において予め定
められた期間における色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値
レベルである。比較増幅３２４．２５の非反転入力端子
はいずれも接地され、したがって比較増幅器２４．２５
の出力は色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値レベルと零レ
ベルとの差に応じたレベルとなる。このような比較増幅
器２４．２５の出力はホワイトバランス制御信号として
、Ｒ利得制御回路７、Ｂ利得制御回路８に与えられ、色
信号Ｒ１Ｂの利得が制御される。

このようにして、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値レベ
ルは零レベルへと導かれ、ホワイトバランス調整が行わ
れる。

発明が解決しようとする問題点 第４図に示される第１の従来技術では、色温度センサ２
が色温度情報（赤色光の強度と青色光の強度との比）を
検出し、これをもとに色信号Ｒ１Ｂの利得を制御するよ
うにしている。このため、たとえば光源が蛍光灯である
場合など、黒体放射の色温度特性からずれた光源である
場合において、正確なホワイトバランス調整が困難であ
る。

また、第５図に示される第２の従来技術では、そのホワ
イトバランス調整が、被写体に種々の色が均等に含まれ
ていることを前提としているため、被写体に特定の色が
多く含まれていると、ホワイトバランスの逸脱が大きく
なってしまうという問題点がある。

本発明の目的は、黒体放射の色温度特性からずれた光源
、特定色に偏った被写体のいずれにも対応し、良好なホ
ワイトバランス調整を行ない得る自動ホワイトバランス
調整回路を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、光源光に対応する色温度を検出する第１検出
手段と、 色差信号のレベルと、基準レベルとの差を検出する第２
検出手段とを含み、 第１検出手段出力と、第２検出手段出力との加算器−り
をホワイトバランス制御信号として出力するようにした
ことを特徴とする自動ホワイトバランス調整回路である
。

作　　用 本発明においては、第１検出手段が色温度を検出し、第
２検出手段が色差信号のレベルと基準レベルとの差を検
出する。第１検出手段出力と第２検出手段出力との加算
信号はホワイトバランス制御信号として出力される。こ
れによって、光源、被写体の種々の状態に対応したホワ
イトバランス調整が可能となる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例である自動ホワイトバラン
ス調整回路４１を含むビデオカメラ６０の基本的な構成
を示すブロック図である。被写体の光学像は、ＣＣＤ　
（電荷結合素子）などによって実現される撮像素子６１
上に結像し、電気信号に変換される。該電気信号は輝度
信号処理回路６２に与えられて輝度信号Ｙが作成され、
またクロマ信号処理回路６３にも与えられて、輝度信号
Ｙ１、赤色、青色に対応する色信号Ｒ，Ｂが作成される
。ここで輝度信号ＹＬ、は、色信号Ｒ，Ｂの周波数帯域
に会わせて、高周波帯域が除去された輝度信号であって
、この輝度信号Ｙ、、と色信号Ｒ１Ｂとのそれぞれの差
をとることによって、雑音の少ない色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ
−Ｙが得られる。

色信号Ｒは、赤色信号利得制御（以下、Ｒ利得制ｆｉｔ
　）回路６４に与えられ、色信号Ｂは、青色利得制御（
以下、Ｂ利得制御）回路６５に与えられる。Ｒ利得制御
回路６４、Ｂ利得制御回路６５には、それぞれ自動ホワ
イトバランス調整回路４１からホワイトバランス制御信
号が与えられ、これに基づいて色信号Ｒ，Ｈの利得が調
整される。

Ｒ利得制御回路６４の出力信号は減算器６６の非反転入
力端子に与えられ、Ｂ利得制御回路６５の出力信号は減
算器６７の非反転入力端子に与えられる。減算器６６．
６７の反転入力端子には、ともにクロマ信号処理回路６
３から輝度信号ＹＬが与えられる。減！３６６．６７は
それぞれ、与えられた信号の減算を行なって、色差信号
Ｒ−Ｙ。

ｌ３−Ｙを出力し、変調器６８に該色差信号Ｒ−Ｙ。

Ｂ−Ｙを与える０色差信号ＲＹ、Ｂ−Ｙはまた、自動ホ
ワイトバランス調整回路４１にも与えられる。

変調器６８に与えられた色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは副搬
送波に重畳されて、加算器６９に与えられる。加算器６
９にはさらに、輝度信号処理回路６２から輝度信号Ｙが
、同期信号発生回路７０から同期信号が与えられ、これ
らが加算されてＮＴＳＣ方式の複合カラー映像信号が出
力される。

自動ホワイトバランス調整回路４１に与えられた色差信
号Ｒ−Ｙ、ｎ−Ｙはそれぞれ平均化回路４２．４３に入
力される。平均化回路４２は色差信号Ｒ−Ｙの平均値レ
ベルの信号を出力し、比較増幅器４４の反転入力端子に
与え、平均化回路４３は色差信号Ｂ−Ｙの平均値レベル
の信号を出力し、比軟増幅器４５の反転入力端子に与え
る。比較増幅器４４．４５の非反転入力端子は、いずれ
も接地される。したがって比較増幅器４４．４５の出力
信号はそれぞれ色差信号Ｒ二Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値レベル
と、零レベルとの差に応じたレベルとなる。前記平均値
レベルとは、平均化回路４２゜４３において予め定めら
れた一定期間における色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値
レベルである。

比較増幅器４４．４５の出力信号はそれぞれ制限回路４
６．４７に与えられ、そのレベルの変化が予め定められ
た一定の範囲内に制限される。該制限回路４６．４７の
出力信号はそれぞれ、加算器４８．４９に与えられる。

前記平均化回路４２゜４３および比較増幅器４４．４５
などを含んで第２検出手段が構成される。

色温度センサ５０は被写体の周囲の色温度に関する情報
を検出し、この色温度情報を色温度情報−電圧（以下Ｃ
−Ｖ）変換回路５１に与える。Ｃ−■変換回路５１は色
温度に対応する電圧の信号を赤色に対応しては加算器４
８に、青色に対応しては加算器４９に与える。ここで色
温度情報とは、被写体によって散乱される光のうち、赤
色光と青色光とのそれぞれの強度の比であって、この比
に対応してＣ−■変換回路５１は、魚体放射の色温度特
性を９照して、対応する電圧を発生することになる。

前記色温度センサ５０およびＣ−Ｖ変換回路５１を含ん
で第１検出手段が構成される。加算器４８．４９はそれ
ぞれ、与えられた信号を加算し、加算された信号はホワ
イトバランス制御１３号としてそれぞれＲ利得制御図′
Ｒ６４、Ｂ利得制御回路６５に与えられる。

第２図は、色温度に対応してＲ利得制御回路６４、Ｂ利
得制御回路６５に与えられるホワイトバランス制御信号
の適正なレベルを示すグラフである。同図中において、
Ｒ利得ｉｌｉＩＪｍ回路６４に与えられるホワイトバラ
ンス制御信号の適正なレベルは、曲線１１で示され、Ｂ
利得制御回路６５のそれは、曲線１２で示される。たと
えばＲ利得制御回路６４、Ｂ利得制御回路６５は色温度
２５００°に〜８０００°Ｋに対応してその入力される
べき適正なホワイトバランス制御信号のレベルが変動し
、色温度３２００°にで両者のホワイトバランス制御信
号の適正レベルが一致するように設計される。

黒体放射の色温度特性からずれた光源に関しては、Ｒ利
得制御回路６４、Ｂ利得制御回路６５に与えられるホワ
イトバランス制御信号の適正なレベルを同一の色温度で
決定することはできない。

たとえば蛍光灯などでは、Ｒ利得制御回路６４の適正点
は曲線ｌｌ上の点Ａにあり、Ｄ利得制御回路６５の適正
点は曲線１２上の点Ｂとなる。

第３ｒＭは、色温度に対応して加算器４８．４９に与え
られるＣ−■変換回路５１の出力信号のレベルを示すグ
ラフ、である、同図中において、加算器４８に与えられ
る出力レベルは曲線１３で示され、加算器４９に与えら
れる出力レベルはＩｆｌｌｉｌ１４で表される。Ｃ−Ｖ
変換回路５１には色温度センナ５０から色温度情報が与
えられるため、該Ｃ−■変換回路５１の出力レベルは色
温度に対応し、したがって、加算器４８に与えられる出
力レベルと加算器４９に与えられる出力レベルとは同一
の色温度に対応する。

たとえば、蛍光灯を光源として採用したときには、色温
度センサ５０は色温度を同図図示の■−。

Ｋと判断し、したがって、曲線１３上の点Ｃに対応する
レベルの信号が加算器４８に与えられ、曲線１４上の点
りに対応するレベルの信号が加！ｙ、器４９に与えられ
る。これに対し、Ｒ利得制御回路６４に与えられるホワ
イトバランス制御信号のレベルの適正値は第２図示の点
Ａに対応する点Ａ１に対応するレベルであり、Ｂ利得制
御回路６５に与えられるホワイトバランスｒｔｓｍ信号
のレベルの適正値は第２図示の点Ｂに対応する点Ｂ１に
対応するレベルである。したがって、Ｃ−■変換回路５
１の出力レベルは、Ｒ利得制御回路６４に対してはレベ
ル差Δｒ、Ｂ利得制御回路６５に対してはレベル差Δｂ
だけの誤差を含んでいることになる。

このレベル差Δｒ、Δｂは制限回路４６．４７から加算
器４８．４９に与えられる信号によって補正され、第３
図示の点Ａｌ、Ｂｌに対応するレベルのホワイＩ・バラ
ンス制御信号が加算器４８゜４９からＲ利得制御回路６
４、Ｂ利得制御回路６５にり、えられることになる、す
なわち黒体放射の色温度特性からのずれによる誤差を、
色差信号Ｒ−Ｙ、ｎ−Ｙの平均値レベルが零レベルにな
るようにすることによって、補正している。したがって
、光源として蛍光灯を使用した場合においても適正なホ
ワイトバランス調整が行われる。

本実施例において、Ｒ利得制御回路６４、Ｂ利得制御回
路６５に与えられるホワイトバランス制御信号は、Ｃ−
Ｖ変換回路５１の出力信号を制限血路４６．４７の出力
信号によって補正した信号としている。

映像信号を用いるホワイトバランス調整では、色温度に
無関係に、被写体に含まれる色を全て集めて白色になる
ようにしているため、特定の色が多い場合に、ホワイト
バランスの逸脱が著しく、第２図示のＲ利得制御回路６
４、Ｂ利得制御回路回路６５に与えられるホワイトバラ
ンス制御信号の適正なレベルからの最大誤差ΔＲ１ΔＢ
が大きい、これに対し、色温度センナを用いる種類では
、Ｒ利得制御回路６４、Ｂ利得制御回路６５に与えられ
るホワイトバランス制御信号の誤差はたとえばレベル差
Δｒ、Δｂと少ない、このため、本実施例においては、
Ｃ−■変換回路５１の出力信号を主体としたホワイトバ
ランス調整を行うようにしている。

制限回路４６．４７によって、色差信号Ｒ−Ｙ　。

Ｂ−Ｙの平均値レベルと零レベルとの差レベルに対応し
て行われるホワイトバランス７！ｙＪ整はある一定の範
囲に制限され、したがって特定の色が多く含まれる被写
体に対してもホワイトバランスの逸脱は制限回路４６．
４７によって限定される範囲を超えない。

以上のように本実施例に従えば、黒対放射の色温度特性
からずれた光源に対してもまた、特定の色を多く含む被
写体に対しても常に正確なホワイトバランス調整を行な
うことが可能となる。

また、Ｃ−ｙ変換回路５１の出力レベルを制限回路４６
．４７の出力信号によって補正するようにしているので
、該Ｃ−ｙ変換回路５１の出力レベルは制限回路４６．
４７によって限定される範囲内で、第２図示のホワイト
バランス制御信号のレベルの適正値と異なっても支障が
なく、したがってＣ−Ｖ変換回ｒ８５１の構成を簡素化
することも可能となる。

効　　果 以上のように本発明に従えば、黒対放射の色温度特性か
らずれた光源、特定色に偏った被写体のいずれにも対応
し、良好なホワイトバランス調整を行なうことができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自動ホワイトバランス
調整回路４１を含むビデオカメラ６０の基本的な構成を
示すブロック図、第２図は色温度に対応するＲ利得制御
回路６４、Ｂ利得＄ＩＮ御回路６５に与えられるホワイ
トバランス制御信号の適正なレベルを示すグラフ、第３
図は色温度に対応するＣ−Ｖ変換回路５１の出力レベル
を示すグラフ、第４Ｉ２１は従来技術の自動ホワイトバ
ランス調整回路１を含むビデオカメラ２０の基本的な構
成を示すブロック図、第５図は池の従来技術の自動ホワ
イトバランス調整回路２１を含むビデオ力、メラ３０の
基本的な構成を示すブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源光に対応する色温度を検出する第１検出手段と、 色差信号のレベルと、基準レベルとの差を検出する第２
   検出手段とを含み、 第１検出手段出力と、第２検出手段出力との加算信号を
   ホワイトバランス制御信号として出力するようにしたこ
   とを特徴とする自動ホワイトバランス調整回路。