JPH01503828A - カラーバランス及び露光制御のための共通回路を備えた静止画ビデオカメラ - 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】 回路を備えた静止画ビデオカメラ この発明はビデオ記録の分野に、且つ特に、静止画ビデオカメラのためのカラー バランス及び露光制御回路に関係している。

静止画ビデオカメラにおいては、露光時間及び光学的開口が両方共調整可能であ り、従って露光の長さ及びカメラにおけるイメージセンサに当たる光の強度がそ れぞれ変わることが望ましい。例えば、移動中の物体の明確な静止画像ビ得るた めには、露光時間を短くして画像のぼけを防止することが必要である。露光時間 ビ短くする明確な静止画像を得るためには、開口を閉じて被写界深度を広げるこ とが必要である。この場合露光時間はそれに従って長くされなければならないで あろう。そのような調整のできる静止画ビデオカメラが例えば米国特許第４５４ １０１６号に示されている。これに開示されたカメラは、イメージセンサからの 信号のピークレベルを事前設定開口値に対応する振幅特性を持った基準信号と比 較することによって露光時間が制御されるようになっている開口優先露光制御シ ステムを備えている。露光時間を制御することに加えて、カメラｔのカラーバラ ンスを制御することが望ましい。ビデオカメラは、白色カードの画像をなんらの 識別可能な色相を伴わない中性白色として再現するときに正しくカラーバランス されている、（その結果として、ビデオカメラに対するカラーバランスはしばし ば白色バランスと呼ばれる。）そのようなバランスは通常、カードが記録のため に使用される光源で照明され且つ赤、緑及び青の信号チャネルが等しい出力振幅 を与えるときに得られる。光源が、例えば屋内（タングステン又は螢光照明）か ら屋外情景へ移る場合のよ５に変更されたならば、カメラは新しい照明源（この 場合、太陽）で白色カードに関して同じ出カン与えるように再バランスさせられ なければならない。通常の実施方法は、緑チャネルの利得ン一定に保持して亦及 び青チャネルの利得を亦及び青振幅が緑振幅に一致するまで変えることである。

照明栄件が変化したときには常に赤及び青チャネルを手動で再バランスさせなけ ればならないことは明らかに不便であり、又白色カードに関してそうしなければ ならないことは特に不便である。更に、照明は色測定値が、異常な色偏りを有す ることのある被写体からの反射光にではなく被写体への入射光の色特性に関係す るように、できるだけ広い面積から来るべきである。従って、傾向は周囲スペク トルの孤立した区域に対する照明レベルを比較することによって（すなわち、白 色カードに頼らずに）白色バランスを予測する方法乞見つけることになってきて いる。米国特許第４５８４５９８号においては、の性質を同定し且つ対応する利 得調整値を与えている。

これら二つの特許は、明確に別個の手順であるカラーバランス及び露光制御が通 常はカメラの機能上具なった部分における別個の回路針ヲ利用していることを例 示している。露光制御が画像信号に関係して得られ、う本体における専用センサ によって与えられるより広い外部視野から得られることが望ましい。従ってカラ ーバランス処理は画像信号に関係して「オフライン」で行われる。

発明の要約 可能な場合には幾つかの機能に対する一つの装置又は回路を開発することによっ て節約を図ることが通常望ましい。露光制御及びカラーバランスは両方共同様の 光測定機能に基づいている。しかしながら、一方が画像信号についての「インラ イン」処理であり且つ他方が周囲照明についての「オフライン」処理であるかぎ りこれらの機能の間に共通の基盤乞見いだすことは困難である。共通の測定方法 を計画し且つ周囲情景及び画像光の両方を標本化する一組の専用センサを使用す ることによって、露光制御及びカラーバランスを、同時にではなく順次にではあ るけれども両方の機能を行うことのできる共通の測定回路に関係づけることが可 能である。　／この発明による静止画ビデオカメラは照明された被写体からの画 像光に応答するカラーイメージセンサ及びこのイメージセンサによって発生され たカラー信号を処理するための信号処理部分を備えている。露光センサはこのセ ンサの方へ向けられた画像光の明るさに対応する露光信号を発生し、又別個のカ ラーバランスセンサは被写体を照明する光に対応する一つ以上のカラーバランス 信号を発生する。測定機能は、入力信号を時間に関して積分し且つこれから制御 信号を発生する共通の積分回路によって与えられる。積分は露光センサからの露 光信号又はカラーバランスセンサからのカラーバランス信号に関して選択的に演 算される。積分器からの制御信号はそれゆえイメージセンサに与えられる露光（ 露光制御）又は信号処理部分に加えられた利得（カラーバランス）を制御するた めに有効である。

更なる改良においては、カラーバランスセンサは複数のカラ一応答性光センサか らなっており、積分器の選択的演算は各カラ一応答性党センサ及び露光センサを 積分器の入力回路へ多重化接続することによって与えられる。

この発明の更なる態様においては、露光信号が画像光の小さい標本から得られた 小さい光電流に対応する場合には、露光センサは積分器入力に接続されたままで あることができ且つカラ一応答性光センサだげが多重化される。

事実上、はるかに大きいカラーバランス光電流は、選択されたときには、カラー バランス測定値に悪℃・効果を及ぼすことなく露光の光電流を圧倒する。

図面の簡単な説明 この発明は図面に関して説明されるが、この図面中、図ＩＡはこの発明による共 通のカラーバランス及び露光制御回路部を組み込んだビデオ静止画カメラの構成 図であり、又 図ＩＢは図ＩＡの構成図によって示されたホトダイオードの変更例を示した線図 である。

採択実施例の詳細な説明 図１に言及すると、被写体（図示されていない）からの画像光を部分透過性の鏡 １２及びカラーフィルタ１３経由でイメージヤ１１に導くための光学的部分１０ を備えたが正画ビデオカメラが例示されている。絞り１４は絞り駆動器１５との リンク機構によって（画像光の通過する）光学的開口暑調整する。シャッタ１６ はシャッタ駆動器１７どのリンク機構によって（イメージヤ１１における画像光 の）露光時間’ａ４ｙｉ整する。周知のように、露光量は光強度及び時間の関数 であり、これらはそれぞれ絞つ１４及びシャッタ１６によって制御される。露光 パラメータの自動制御は測定を必要とし、この測定は画像光の小さい標本（通常 ５％未′＠）ヲ鏡１２により集光レンズ１８を通して露光ホトダイオード１９へ そらすことによって開始される。光学的部分ｌＯは被写体からの反射光を含むよ うに比較的小さい周囲区域から画像光を集める。露光制御はそれゆえイメージセ ンサ１１によって観聚された情景の標本に基づいている。

イメージヤ１１によって発生されたビデオ信号は信号処理回路２０に加えられ、 そしてこの回路は１頃序器２１により色（赤、緑及び青）を分解し、別々の利得 制御式増幅器２２ｃ、２２ｂ及び２２ｅに利得補正を施して、マトリクス２４を 通して利得補正カラー信号を処理する。

マトリクス２４は輝度ＣＹ）信号及び線順次式流れの色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ ）’１発生する。輝度信号及び色差信号は変調器２６に入力され、そして変調器 は入力信号に選択されたプレエンファシスを与えて、プレエン７７シスされた信 号で適当々−組の搬送波を周波数変調する。

変調された信号は記録ヘッド３０に加えられ、そして記録ヘッドは変調された信 号を適当な媒体（図示されていない）、例えば磁気ディスク上に記録する。

自動カラーバランスはそれぞれの線３２ａ及び３２ｃにより増幅器２２α及び２ ２ｃに加えられる利得信号を変えることによって得られる。（固定した利得信号 が線３２ｂにより緑の増幅器２２ｂに加えられる。）カラーバランス情報は三つ のホトダイオード３４ｇ、３４６及び３４ｃによって発生されるが、これらのホ トダイオードはそれぞれ三つの赤外線フィルタ３６Ｇ、３６ｂ及び３６ｃ、並び に赤、緑及び青のフィルタ３８ｃ、３８ｂ及び３８ｃによって遮光されている。

カラーフィルタ３８ａ、３８ｂ及び３８ｃの結果として、ホトダイオード３４ａ は赤の光に、ホトダイオード３４ｂは緑の光に、且つホトダイオード３４ｃは青 の光に応答する。この−組のホトダイオード３４は、光学的部分１０の視野とは 独立しており且つ通常これよりも大きい視野を持っているので、周囲の照明の妥 当な標本を見ることができる。

これは、カラーバランスは被写体を照明する光の標本に基づくべきであって、発 光体の色特性に関係していない色偏りを有することのある被写体からの反射光の 標本に基づ（べきではないので、重要である。

この発明による色及び露光情報の収集及び処理は計算機４２の制御の下にある。

マルチプレクサ４４は計算機４２から命令を受けてホトダイオード１９．３４α 、３４ｂ又は３４ｅの選択さｎた−りのアノードを接地する。接地されたホトダ イオードは光電流の測定回路４６への流れのための柱路を与える。回路４６は、 その測定過程において積分サイクルを使用しており、計算機４２における（タイ マ４８によって例示された）計数手順と共働して、画像光の明るさ値又は周囲光 の選択されたスペクトル領域に達する。測定回路４６は演算増幅器５２の反転入 力と出力との間に接続されたコンデンサ５０からなる積分器を備えている。増幅 器５２の出力は、選択されたホトダイオード１９．３４α、３４ｂ又は３４ｃに よって発生され且つ線５１により増幅器５２の反転入力に加えられた光電流の時 間についての積分である。計算機４２からの線５６における信号ＩＮＴの状態に 従って回路４６をリセットするためにコンデンサ５００両端子間にリセットスイ ッチ５４が接続されている。

増幅器５２の出力電圧及び基準電圧ＶＲは比較器５８に与えられる。値ＶＲは計 算機４２からディジタル数として出力されてディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ　） 変換器６０によってアナログ電圧に変換される。アナログ電圧ＶＲは（計算機４ ２により制御された）マルチプレクサ６２’によって、電圧比較が必要とされる ときに比較器５８に切り換えられる。増幅器５２の出力電圧は基準電圧ＶＲに等 しくなるまで増大する。等しさが生じると、計＠ｆｉ４２に接続されている比較 器５８の出力は状態を変え、これにより積分サイクルの終了を示す。計算機４２ にはタイマ４８があり、これは積分サイクルの開始時に零にされ、そして比較器 ５８が状態を変えたときに停止されることができる。この時点における計数器４ ８の値はそれゆえ積分時間を表してお９、これは選択されたホトダイオード１９ ．３４ａ、３４ｂ又は３４ｃによって受ｌすられた光の明るさに対応している。

使用された制御回路の形式は米国特許第４５０３５０８号並びに研究開示（Ｒｇ ａｇｃＬｙｅｈ　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ　）項目２１５０４（１９８２年３月、 ７０〜７１ページ）及び２２８２２（１９８３年４月、１５７〜１５９ページ） において露光制御システムと関連して更に説明されている。

測定回路４６は画像光、及び周囲スペクトルのそれぞれの部分の明るさに対応す る一組の四つの計数器値を得るためにホトダイオード１９．３４α、３４ｂ及び ３４ｅに関して選択的に動作させられる。露光計数器値、すなわち画像光の明る さを表して℃・る値は通常、絞り１４及びシャッタ１６の動作のための開口及び ／又は露光時間値を得るために処理される。この計算のために使用された特定の 露光アルゴリズムはこの発明の実施のためには重要でない。線６３により計算機 ４２に与えられた露光モード（例えば、開口優先又はシャッタ優先）Ｋ依存して 、それぞれの入力線６４又は６５におけるシャッタ及び開口値は指定されていな い露光値を計算するためにアルゴリズムに組み入れられる。選択されたモードが 完全自動モードであるならば、シャッタ値及び開口値は両方共、使用された特定 の露光アルゴリズムから発生される。

モードが手動であって両方の値が指定されているならば、表示のため又は補助的 装置、例えば電子式ビューファインダ（図示されていない）の動作のためを除い ては、自動露光制御の必要はない。

カラーバランス計数器値、すなわち亦、緑及び青の周囲光の明るさを辰す値は比 （赤／緑、及び青／緑）に形成されて、−組のＲ／Ｇ及びＢ／ＧＪ６６に適用さ れる。

これらの表は、赤及び青チャネルに適用されたときに適当な白色バランスを生成 するような各Ｒ／Ｇ、ＢｌＧ比に対する特定の利得制御調整についてのディジタ ル値を収容している。これらの表６６から、対応する（青）白色バランス（Ｂｉ ＦＢ　）及び（赤）白色バランス利得（Ｒ１１−Ｂ）電圧は計算機４２によって 発生されて前述のＤ／Ａ変換器６０に加えられる。変換された赤及び青の利得制 御電圧はマルチプレクサ６２を通して二重標本化保持（サンプル及びホールド） 回路６８に接続される。標本化された赤及び青の利得制御電圧はそれぞれのｍ　 ３２　ａ及び３２ｃＫよつ赤及び青の増幅器２２α及び２２ｅに与えられ、そし てこれらの増幅器はそれに従って利得を調整されて白色バランスが自動的に得ら れる。

この発明の技術的利点は、幾つかの回路の代わりに一つの測定回路４６に、ビデ オカメラの動作のための複数の制御信号、すなわち露光制御値並びに赤、緑及び 青のカラーバランス制御値、を決定させることによって得られる。マルチプレク サ４４はホトダイオード１９．３４ａ、３４ｂ及び３４ｅ間の種々の形式の選択 を可能にする。

共通の回路４６の使用はそれの種々の測定値が互いに区別されなければならない ことを意味する。計算機４２は、マルチプレクサ４４に特定のホトダイオード、 例えばダイオード３４ｂを活動化することを命令するときには、又入来計数値の ために計数器４８をｒＰ−偏し、且つ、例えば特定の緑僅の、結果として生じる 計数値が対応するアルゴリズム、例えばＲ／Ｇ及びＢｌＧ比に組み入れられるこ とｔ知っている。計算機は一組の順序で、すなわち、例えば１番目に画像光、２ 番目に赤の光、３番目に緑の光、及び４番目に青の光の順序で行えばよい。別の 方法としては、露光ダイオードは（例えば、電子式ピューンアインダ（図示され ていない）の露光を制御するために）測定回路４６の入力回路にとどまり且つカ ラーバランスダイオード３４ａ、３４ｂ及び３４ｃだけが、シャッタボタン（図 示されていない）がカメラ使用者によって操作されたときに選択されてもよい。

図ＩＢはマルチプレクサ４４１Ｃよる露光ダイオード１９の明白な選択を必要と しない変更例乞示している。

鏡１２が単に少量の画像光、例えば０．５％をそらす場合には、ダイオード１９ によって発生された光電流は、それぞれ全量の周囲照明を受けるダイオード３４ ａ、３４ｂ又は３４ｅの任意のものからの光電流に比べて非常に小さい。このこ とに留意すれば、ダイオード１９は（図ＩＢによって示されたように）測定回路 ４６の入力回路に常に接続されたままであることができる。多重化動作の効果は マルチプレクサがすべてのカラーバランス・ホトダイオード３４ｃＬ、３４ｂ及 び３４ｅを外したときにだけ回路４６をその露光測定モードにおいて動作させる ことによって得られる。カラー測定モードにおいては、マルチプレクサ４４は特 定のホトダイオード３４ａ。

３４ｂ又は３４ｃを測定回路４６の入力回路に接続する。

カラーバランス・ホトダイオード３４ｃＬ、３４ｂ又は１９からの非常に小さい 電流を実効上圧倒する。それでもなお、非常に小さい露光光電流の寄与にもかか わらず正しも・カラーバランスが得らｉｚる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１カ 平成　元年　１月２７日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．照明された被写体からの画像光をカラーイメージセンサの方へ導くための光 学的部分、及びこのイメージセンサによつて発生されたカラー信号を処理するた めの信号処理部分を備えたビデオカメラであつて、前記のイメージセンサの方へ 導かれた画像光の明るさレベルに対応する露光信号を発生するための露光検出装 置、 被写体を照明する光の色特性に対応して一つ以上のカラーバランス信号を発生す るためのカラーバランス検出装置、 入力信号を時間に関して積分してこれから制御信号を発生するための装置、 前記の積分装置を前記の露光検出装置又は前記のカラーバランス検出装置に関し て動作させるための装置、及び 前記の制御信号に応答して前記のイメージセンサにおける画像光の露光又は前記 の信号処理部分によつて処理されるカラー信号のカラーバランスを制御するため の装置、 を含んでいる前記のビデオカメラ。
2. ２．前記の露光検出装置がイメージセンサの方への光路からそらされた画像光の 標本に応答する、請求項１に記載のビデオカメラ。
3. ３．前記のカラーバランス検出装置が、スペクトルのそれぞれの領域に対して対 応する光電流を発生するための複数のカラー応答性光センサを備えている、請求 項１に記載のビデオカメラ。
4. ４．前記の積分装置を動作させるための前記の装置が、前記の露光信号、又は前 記のカラーバランス信号の一つ以上のものを前記の積分装置にこれの前記の入力 信号として選択的に供給するためのマルチプレクサ装置を備えている、請求項１ に記載のビデオカメラ。
5. ５．前記の制御信号に応答する前記の装置が、イメージセンサにおける画像光の 強度及び／又は持続時間並びに前記の信号処理部分によつて処理されるカラー信 号の相対的振幅を別々に制御する、請求項１に記載のビデオカメラ。
6. ６．前記のカラーバランス検出装置が少なくとも二つの別々の光センサを備えて おり且つ前記のマルチプレクサ装置が所定の順序で動作して前記の別々の光セン サからの前記の露光及び前記のカラーバランス信号を前記の積分装置に供給する 、請求項４に記載のビデオカメラ。
7. ７．前記の積分装置を動作させるための前記の装置が、前記の露光検出装置を前 記の積分装置の入力回路へ接続する回路装置、及び前記のカラー応答性光センサ を前記の積分装置の入力回路へ選択的に接続するためのマルチプレクサ装置を備 えており、且つ 前記の制御信号に応答する前記の装置が、イメージセンサの露光を制御するか、 又は前記のマルチプレクサ装置による選択に応答してカラーバランス信号の少な くとも一つに適用される利得を制御する、 請求項３に記載のビデオカメラ。