JPH02250488A - 白検出回路 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明はカラーテレビジョンカメラに用いられるホワイ
トバランス制御回路の白検出回路に関する。

（従来の技術） 従来から家庭用ビデオカメラにおいて自動色温度調整を
行う所謂フルオートホワイトバランス回路は重要な回路
の１つである。この自動色温度調整の方式は色温度セン
サを用いた外測方式と内側方式に大別され、本発明は内
側方式に係るものである。内側方式は撮像した映像信号
を用いてホワイトバランスを判定し、これによる制御及
び調整を行うなめ、外測方式に比べてより正確なホワイ
トバランスをとることができると共に、回路安定性等に
も優れており、更に機構的制約がない等の利点がある。

しかし、この内側方式は映像信号の内容によってホワイ
トバランスが変化し易いという最大の欠点がある。一般
に内側方式では、映像信号から白被写体に相当する信号
のみを抽出してホワイトバランス調整をとることが望ま
しいが、時系列的に変化する映像信号から白被写体のみ
を正確に抽出することが困難であった。また色温度を直
接判定することができないため、橙色系から青色系の断
続的な色温度変化を伴う白被写体の状況を正確に判定し
て抽出することが困難であった。

そこで、全画面を平均化すれば白を中心に分散化するた
め、おおよそのホワイトバランスがとれるという考え方
による自動色温度調整の方法が、ズームアツプ機能のな
い単焦点レンズを用、いた簡易型ビデオカメラで採用さ
れている。しかし、この方法を採用しても、単色の被写
体を撮像する等の有彩色の被写体が多いと、色変化が激
しくなって、ホワイトバランスがとれているとは言い難
い状況が発生していた。これを避けるためには白被写体
部分に相当する信号を判断するためのアルゴリズムが必
要である。その１つの手法として、特公昭６０−２２９
５２号に、白被写体部分の色温度軌跡に相当する部分の
信号のみを抽出してホワイトバランスを制御するという
白検出フルオートホワイトバランス制御方式が提案され
ている。以下この方式について説明する。

この方式は、同じ色の被写体に対して明るさのみが変化
した場合、ビデオカメラの色情報としての色差信号と、
明暗を区別する輝度信号とは略比−例するという′考え
方から、色差信号レベルを輝度信号レベルで除した値は
明るさに関係なく色を表わす尺度となり得るため、この
尺度がら白被写体の色温度変化に相当する信号を抽出し
てホワイトバランス制御を行おうとするものである。第
３図は縦軸に（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、横軸に（Ｂ−Ｙ）／Ｙを
とり、カラーパーの各色光の示す位置が照明光の変化に
よって動く軌跡を表わしたものである。

この図では４５００にで白がホワイトバランスのとれた
状態となるように正規化されている。この座標から白被
写体の色温度変化に相当する範囲の信号を設定（図中斜
線で示す領域）して、その領域の信号を条件判定して取
り出し、その範囲でホワイトバランスを制御を行うよう
にすれば、高彩度の被写体の影響をなくして、より正確
なホワイトバランス制御を行うことができる。ここで上
記白検出のための演算と条件判断は以下のように行うこ
とができる。

（Ｂ−Ｙ）／Ｙ＞ａ　　　　・・・（１）（Ｒ−Ｙ）／
Ｙ＞ｂ　　　　・・・（２）（１／ｂ）（Ｒ−Ｙ）／Ｙ
＋　（１／ａＨＢ−Ｙ）／Ｙ＞１　　　　　　　　　・
・・（３）（１／ｃ）（Ｒ−Ｙ）／Ｙ＋　（１／ｄ）（
Ｂ−Ｙ）／Ｙ＜１　　　　　　　　　・・・（４）上記
（１）〜（４）式を書き直すと以下の如くなる。

（１／ａ）（Ｂ−Ｙ）＞Ｙ　　−（１）（１／ｂ）（Ｒ
−Ｙ）＞Ｙ　　・・・（２）（１／ｂ）（Ｒ−Ｙ）　＋
　（１／ａ）（Ｂ−Ｙ）　＞Ｙ・・・（３） （１／ｃ）（Ｒ−Ｙ）　＋（１／ｄ）（Ｂ−Ｙ）＜Ｙ・
・・（４） 上記（１）〜（４）式が全て成立する領域が白検出領域
となり、この領域は間車な比較回路によって検出するこ
とができる。第４図は上記白領域の信号を検出してホワ
イトバランス制御を自動的に行う従来のシステムを示し
た例である。図示されないカメラの撮像回路から直接的
に得られたＲ（赤）、Ｂ（青）信号は利得制御アンプ１
．２を介して減算器３．４に入力される。減算器３，４
には前記カメラ回路から直接的に得られなＹ（輝度）信
号が別途入力されるため、これら減算器にてＲ−Ｙ、Ｂ
−Ｙの減算が行われ、減算器３からはＲ−Ｙ信号がコン
デンサ１９を介してクランプ２２に入力され、減算器４
からはＢ−Ｙ信号がコンデンサ２１を介してクランプ２
４に入力される。クランプ２２．２４は入力される各信
号にクランプをかけた後、これら信号をゲート６．７に
出力する。従ってゲート６にはＲ−Ｙ信号が、ゲート７
にはＢ−Ｙ信号が入力される。一方、白檀出回ｆｆ１５
には前記減算器３からＲ−Ｙ信号が、前記減算器４から
Ｂ−Ｙ信号が、更に前記カメラ回路からＹ信号が直接的
に入力され、これら信号に基づいて前述しな（１）〜（
４）式が全て成り立つ場合を検出して、この検出信号を
ゲート６．７．２５に出力する。なお、この回路５は簡
単な比較回路の組合せで構成できる。従って、ゲート６
．７．２５は白検出回路５から出力される前記検出信号
によって開かれ、ゲート６はＲ−Ｙ信号中の白色相当部
分を抽出して、ローパスフィルタ８に出力する。同様に
ゲート７はＢ−Ｙ信号中の白色相当部分を抽出して、ロ
ーパスフィルタ１０に出力する。また、クランプ２３は
コンデンサ２０を介して基準電圧（この場合はアースレ
ベル）が入力されるため、所定の基準電圧を発生して、
これをゲート２５に出力している。これによりゲート２
５は前記白検出凹１ｉ’１５からの検出信号を受けると
、この基準信号をローパスフィルタ９に出力して積分さ
せ、この積分された基準信号が比較器１１．１２の一方
の入力端子に印加される。一方、ゲート６゜７を通過し
た信号はローパスフィルタ８，１０にて積分され、それ
ぞれ平均的な直流電圧となって比較器１１．１２の他の
入力端子に入力される。比較器１１．１２はローパスフ
ィルタ８．１０か゛ら入力される直流電圧と、ローパス
フィルタ９から入力される基準電圧とを比較して、入力
される直流電圧が基準電圧よりも大きい場合にはその出
力をハイレベルとし、小さい場合にはローレベルとし、
これら出力信号はそれぞれアップダウンカウンタ１３、
１４に入力される。アップダウンカウンタ１３゜１４は
比較器１１．１２の出力がハイレベルになるとカウント
値を上昇させ、ローレベルになるとカウント値を下降さ
せる。これらカウント値はそれぞれＤ／Ａ変換器１５．
１８により制御電圧に変換された後、アンプ１７．１８
を介して利得制御アンプ１．２の制御端子に印加される
。利得制御アンプ１．２は前記アップダウンカウンタ１
３．１４のカウント値が上昇している時には前記制御電
圧によってその利得を下げ、前記アップダウンカウンタ
１３．１４のカウント値が下降している時にはその利得
を上げる制御を行う。これにより色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−
Ｙのレベルは零に収束されてホワイトバランスがとられ
る。なお、ローパスフィルタ８．１０にて色差信号を積
分する理由は、色差信号の平均値が無彩色撮像時の色差
信号に近づくようにするためである９ 上記のような従来のホワイトバランスシステムでは、第
３図の斜線領域で示した検出範囲を保っていれば、かな
り精度の良いホワイトバランス制御を行える。しかし、
実際には３０００Ｋ及び６０００にでホワイトバランス
がとれるように制御した場合、ＣＲ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ
）信号が変化するなめ、各々の対角の色温度領域が斜線
領域からはみ出して、検出不能状態に陥ってしまう。そ
こで第５図に示すように各々の色温度条件で正規化され
た場合にも、十分な色温度検出領域を確保できるように
白検出領域を広げておく必要がある。この結果、第５図
（ａ）〜（Ｃ）に示すように、実際には白被写体としで
検出する必要のない被写体色までも検出し易くなってし
まい、ホワイトバランスの精度上好ましくない状況が発
生してしまい、それだけ有彩色によるホワイトバランス
の変化が目立ってしまうという不都合が生じる。勿論、
これらの不要部分が白くならないように、上記ホワイト
バランスシステムのＲ，Ｂ信号の利得可変幅に制限を加
えて、前記変化を緩和することが必要であるがやはり精
度上のずれが生じてしまい、ホワイトバランスがとれて
いるとは言い難い状況に陥ることがある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来のフルオートホワイトバランスシステ
ムでは、３０００Ｋ及び６０００にでホワイトバランス
がとれるように制御した場合、各々の対角の色温度領域
が第３図の斜線領域（白検出領域）からはみ出して、白
検出不能に陥ってしまう。これを回避するために、白検
出領域を広げておくとホワイトバランスの精度上好まし
くない状況が発生すると共に、有彩色によるホワイトバ
ランスの変化が目立ち１例えＲ，Ｂ信号の利得制御を行
ってもホワイトバランスがとれているとは言い難い状況
に陥る欠点があった。そこで本発明は上記の欠点を除去
するもので、各色温度条件に対応するように白検出領域
の大きさを制御して、常に高い精度でホワイトバランス
がとれるように白検出信号を発生することができる白検
出回路を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、入力される色差信号のレベルと輝度信号のレ
ベルの比が所定の条件を満足している時に、白検出信号
を出力する白検出回路において、前記白検出信号のレベ
ルに基づいて白検出量の多寡を判定する判定手段と、こ
の判定手段によって前記白検出量が多いと判定された場
合は前記入力輝度信号のレベルを大きくし、前記白検出
量が少ないと判定された場合は前記入力輝度信号のレベ
ルを小さくするレベル制御手段とを具備、した構成を有
する。又、判定手段によって白検出量が多いと判定され
た場合には前記入力輝度信号のレベルを直ちに大きくし
、前記白検出量が少ないと判定された場合は前記入力輝
度信号のレベルを所定の時定数を持たせて緩慢に小さく
する応答制御手段を上記構成に付加した構成とすること
もできる。

（作用） 本発明の白検出回路において、判定手段は白検出信号の
レベルに基づいて白検出量の多寡を判定して、これをレ
ベル制御手段に出力する。レベル制御手段は前記判定手
段によって前記白検出量が多いと判定された場合は前記
入力輝度信号のレベルを大きくし、前記白検出量が少な
いと判定された場合は前記入力輝度信号のレベルを小さ
くする。また、応答制御手段を設けた場合にはこの応答
制御手段は、前記判定手段によって白検出量が多いと判
定された場合には前記入力輝度信号のレベルを直ちに大
きくし、前記白検出量が少ないと判定された場合は前記
入力輝度信号のレベルを所定の時定数を持たせて緩慢に
小さくする。

（実施例） 以下本発明の一実施例を従来例と同一部には同一符号を
付して図面を参照して説明する。第１図は本発明の白検
出回路の一実施例を示したブロック図である。５は色差
信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ〉及び輝度信号Ｙを入力し前
述しな（１）〜（４）式が全て成立する白検出領域を白
検出信号１００を出力することによって検出する白検出
コンパレータ、１９は前記輝度信号Ｙのレベルを変化さ
せるゲインコントロールアンプ、２０は白検出信号１０
０を基準値と比較して前記輝度信号Ｙのレベルを決定す
る制御信号２００を出力する白検出１判定コンパレータ
、Ｃは白検出量判定コンパレータ２０の出力側時定数を
決めるコンデンサ、ＲＯは白検出量判定コンパレータ２
０の出力側時定数を決める抵抗、Ｒ１、Ｒ２は白検出量
判定コンパレータ２０の負入力端子側のバイアス電圧を
設定する抵抗である。

次に本実施例の動作について説明する。白検出コンパレ
ータ５は色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）及び輝度信号
Ｙを入力して、これら信号が前述の（１）〜（４）式を
全て満足した場合に、白検出信号１００をハイレベルと
し、その他の場合はローレベルとする。従って、白被写
体に対応する色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）及び輝度
信号Ｙが白検出コンパレータ５に入力されると、白検出
信号１００がハイレベルとなるため、白検出量判定コン
パレータ２０の負入力端子側への入力電圧が高くなる。

この入力電圧は白検出コンパレータ５における白検出量
が多くなりすぎると、白検出量判定コンパレータ２０の
正入力端子に印加されている基準電圧Ｅ□を越えるため
、コンパレータ２０がオンとなってその出力である制御
信号２００をローレベルとする。但し、ここで用いるマ
ンパレータ２０はオープンコレクタ型とする。前記コン
パレータ２０の出力である制御信号２００はゲインコン
トロールアンプ１９の制御端子に入力され、このゲイン
コントロールアンプ１９の利得を制御する。即ち制御信
号２００がローレベルになると、ゲインコントロールア
ンプ１９の利得が大きくなって、白検出コンパレータ５
に入力される輝度信号Ｙのレベルを大きくする。

逆に、白検出コンパレータ５により白検出がなされない
と、白検出信号１００はローレベルであるため、白検出
量判定コンパレータ２０の負入力端子側の電圧が低くな
り、コンパレータ２０はオフとなって制御信号２００は
ハイレベルとなる。このため、ゲインコントロールアン
プ１９の利得が小さくなって、白検出コンパレータ５に
入力される輝度信号Ｙのレベルが小さくなる。

ここで、白検出コンパレータ５により検出される白領域
は（１）〜（４）式によって決められるが、前記白領域
の大きさは輝度信号Ｙのレベルによって変化させること
ができる。即ち、輝度信号Ｙのレベルを大きくすれば白
領域を狭くでき、輝度信号Ｙのレベルを小さくすれば白
領域を広げることができる。従って、白検出コンパレー
タ５に入力される前記輝度信号Ｙのレベルが大きくなる
と、白検出領域が挟まり、逆に前記輝度信号Ｙのレベル
が小さくなると、白検出領域が広がる。このため白検出
量判定コンパレータ２０が白検出コンパレータ５から出
力される白検出信号１００の電圧に応じて（白検出量に
応じて）ゲインコントロールアンプ１９の利得を制御す
ることにより、白検出コンパレータ５は常に適正な白検
出領域を確保することができる。ところで、白検出判定
コンパレータ２０の出力側には、抵抗Ｒ０及びコンデン
サＣから成る時定数回路が接続されている。従って、制
御信号２００が高くなる時はこの時定数による電圧変化
特性を有することになるため、ゲインコントロールアン
プ１９の利得も上記制御信号２００の電圧変化特性に対
応して、急激に変化しない。これは、白検出信号が失な
われた時、これが色温度の変化によるものか、あるいは
単色被写体等を撮像したことによるものかを見極めるた
めに白検出コンパレータ５の白検出領域を急激に拡大し
て、急激な色変化現象を起こさないようにするためであ
る。

前記白検出信号１００の消失原因が色温度の変化による
ものであれば以降その色温度状態で白検出領域の絞り込
みを行う。一方、白検出コンパレータ５の白検出領域を
狭める場合、即ち制御信号２００がローレベルとなる場
合に、その応答を早めて前記白検出領域の絞り込みを早
めた理由は以下の如くである。即ち、ホワイトバランス
制御の開始時に、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号が変化することで
、急激な白検出領域の広がりを生じてエネルギーの増大
を生んで急激な色変化現象を起こすことがあり、これを
防止するためである。

第２図は上記回路にて色温度制御を行なった場合の白検
出領域の変化を示した図である。輝度信号Ｙのレベルを
制御することで最大限色温度追尾範囲を確保しつつ、不
必要な色の影響を軽減して、より精度の高い白検出領域
を確保している。ここで、人間の目では３０００に時で
も６０００に時でも白いものは白く見えるが、ビデオカ
メラの撮像部で受けた光の成分は変化する。このため、
３０００に時に６０００に時の白は青く、６０００に時
に３０００に時の白は橙色となる。これらを白くするた
めに白検出領域を定めると、その彩度の影響により正確
なホワイトバランスを保つことが困難となる。つまり映
像情報から判定した場合、例えば３０００に時にて青色
の被写体を発見したとすると、それが６０００に時の白
なのか、青色の被写体なのかを判別することは困難であ
る。しかし、エネルギー的な確率論からすると、被写体
にはさまざまな色温度の白に対応する色が存在するが、
３０００に時には３０００Ｋに集中した色エネルギーが
多く存在し、６０００に時には、６０００Ｋに集中した
色エネルギーの存在がある。このことにより、映像から
その時−香気中しているエネルギーを検出してやれば、
それがその時のおおよその色温度を判定する指針とする
ことができる。このため、第２図に示したように各色温
度にてホワイトバランスがとれた状態の時には、その付
近のエネルギーを狭く限定することにより、他の色温度
に相当する有彩色による影響を少なくすることができる
。

本実施例によれば、白検出コンパレータ５から出力され
る白検出信号１００の大小に応じて、入力される輝度信
号Ｙのレベルを制御することにより、白検出コンパレー
タ５における白検出領域の大きさを変化させているため
、各色温度状態におけるホワイトバランスの精度を高め
ることができると共に、色温度が変化しても前記白検出
領域を広げることで、十分追尾可能とし、且つ白検出領
域を広げる際には時定数を持たせることにより、急激な
色変化現象を起こさないようにすることができる。

［発明の効果］ 以上記述した如く本発明の白検出回路によれば、各色温
度条件に対応するように白検出領域の大きさを制御して
、常に高い精度でホワイトバランスがとれるように白検
出信号を発生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の白検出回路の一実施例を示したブロッ
ク図、第２図は第１図に示した白検出コンパレータにお
ける白検出領域の変化例を示した図、第３図はカラーパ
ーの各色光が示す位置の照明光の変化による軌跡を示し
た図、第４図は従来のフルオートホワイトバランスシス
テムの一例を示したブロック図、第５図は第４図に示し
た回路のホワイト制御時の白検出ゲート領域を色温度を
パラメータにして示した図である。 ５・・・白検出コンパレータ １９・・・ゲインコントロールアンプ ２０・・・白検出量判定コンパレータ Ｃ・・・コンデンサ Ｒ□　、　Ｒ１、Ｒ２”・抵抗 代理人　弁理士　　則　近　憲　倍 量　　宇治　弘 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力される色差信号のレベルと輝度信号のレベル
   の比が所定の条件を満足している時に、白検出信号を出
   力する白検出回路において、前記白検出信号のレベルに
   基づいて白検出量の多寡を判定する判定手段と、この判
   定手段によつて前記白検出量が多いと判定された場合は
   前記入力輝度信号のレベルを大きくし、前記白検出量が
   少ないと判定された場合は前記入力輝度信号のレベルを
   小さくするレベル制御手段とを具備したことを特徴とす
   る白検出回路。
2. （２）判定手段によって白検出量が多いと判定された場
   合には、前記入力輝度信号のレベルを直ちに大きくし、
   前記白検出量が少ないと判定された場合は、前記入力輝
   度信号のレベルを所定の時定数を持たせて緩慢に小さく
   する応答制御手段を設けたことを特徴とする請求項（１
   ）記載の白検出回路。