JPH0226194A - ホワイトバランス制御回路 - 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］ （産業上の利用分野） この発明は、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に関する。

（従来の技術） 自動色温度追尾システム、いわゆるフルオートホワイト
バランス制御システムは、家庭用カラービデオカメラに
おける重要な機能の１つである。

カラーテレビジョンカメラにおいては、白色被写体を撮
像し、６４ｂにその色再現が自らしく見えるようにホワ
イトバランス制御システムが設けられている。

ホワイトバランス制御システムには大きく分けて外部色
温度センサ一方式と、撮像した映像信号から色温度を判
定する内側方式とがある。各方式とも利点と欠点を合せ
持つが、本発明は内ａｌｊ方式に属するのでその方式に
ついて以下説明する。

内側方式は、撮像した映像、信号を用いてホワイトバラ
ンスを判定して制御信号を作り、バランス調整を行なっ
ている。この方式は、外部色温度センサ一方式に比べて
、より正確なホワイトバランスを得られるとともに安定
性の向上が期待でき、ズームレンズなどの交換で映像に
差異が生じない。

またセンサーを設ける必要がないのでカメラヘッド部の
超小形化を図り易いなど多くの利点を有する。

一般に、内側方式は撮像して得た映像信号から白被写体
に相当する部分の信号のみを抽出して、この信号からホ
ワイトバランスを判定してバランスを調整することが望
ましい。しかし、時系列的に変化する映像信号から白被
写体に相当する部分の信号のみを抽出することは困難な
技術である。

また色温度を直接判定することができないために橙色系
から青色系の断続的な色温度変化を伴う白被写体部分を
正確に判定して抽出することは困難である。このために
、全画面を平均化すれば白を中心に分散化すると言う考
え方がズームアツプ機能の無い単焦点レンズを用いた簡
易形゛ビデオカメラで採用されていた。しかし、単色光
部分をクロズアップ撮像した場合は、やはり色変化が激
しく、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になる。

その−手法として、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、その信号を用いてホワイ
トバランスを制御□するという白検出フルオートフォー
カスバランス制御方式が提案されている（特公昭６０−
２２９５２号公報参照）。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
した場合には、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ほぼ比例するという考
えから、色差信号レベルを輝度信号レベルで除算した値
は、明るさに関係無く色を表わす尺度となり得るので、
この色を表わす尺度か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を制御する方式であ
る。

しかし、検出される色領域に幅が有る以上、人間の目の
許容範囲を越える色変化の印象はまぬがれない。一般に
は人間が白を感じる色温度範囲は３０００ｋから６００
０に程度であり、それ以下の場合は橙色系、それ以上で
は青色系に感じるようになる。

このために、ホワイトバランスを制御する側でも、その
制御手段の工夫と、色温度制限を加える必要がある。

第３図は、（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）信号を基準電圧と比
較し、それぞれ独立してＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙとなるようにホ
ワイトバランスを制御する回路の例を示している。

カラービデオカメラから得られたＲ信号、Ｂ信号はそれ
ぞれ利得制御増幅器１１．１２を介してそれぞれ減算器
１３．１４に供給される。減算器１３．１４にはカラー
ビデオカメラで得られたＹ信号が供給されている。よっ
て減算器１３．１４からは色差信号情報である（Ｒ−Ｙ
）、（Ｂ−Ｙ）信号が得られる。この（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ
−Ｙ）信号及びＹ信号は、それぞれクランプ回路１６゜
１８に供給される。またクランプ回路１７からは基準レ
ベルの信号が出力されている。

クランプ回路１６，１７．１８の出力はそれぞれ低域フ
ィルタ（ＬＰＦ）１９，２０．２１に供給され平滑化さ
れる。

低域フィルタ１９の出力と低域フィルタ２０の出力とは
、比較器２２で比較され、また低域フィルタ２０と低域
フィルタ２１の出力とは比較器２３で比較される。比較
器２５．２６の出力はそれぞれリミッタ２４．２５、増
幅器２６．２７を介してそれぞれ対応する利得制御増幅
器１１゜１２の制御端子に供給される。

これにより、Ｒ及びＢ信号に対する制御信号を３０００
ｋから６０００ｋまでの制御域に限定することで、第４
図に斜線で示す領域に自制御動作が限定される。

第４図は、縦軸に（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、横軸に’（Ｒ−Ｙ）
／Ｙを取り、２次元座標上にバランス調整領域を示して
いる。図中の曲線は、黒体放射における白の色温度軌跡
を示している。

上記のホワイトバランス制御方式では、第４図の斜線で
示すように白の色温度軌跡内及び蛍光燈などの軌跡から
偏差を持つ光源に対しても制御領域を持つことになる。

しかも、Ｒ信号、Ｂ信号を独立して制御してホワイトバ
ランスを得る方式であるために、縁糸とマゼンタ系に対
しても同じようにホワイトバランス制御を行なうことに
なる。

この結果、全ての色は、第４図に矢印で示すようにＲ−
Ｂ−Ｙとなる原点に向かって彩度を低下させる方向に収
束することになる。

このような制御方式により撮像された映像は、緑の芝が
薄くなったり、マゼンタ系の花の色がよく再現されずに
カラーカメラでありながら全体的に色合いの乏しい映像
となっていた。

このような不具合を改善する回路として、第５図に示す
ような回路が考えられる。

この回路は、縁糸とマゼンタ系が白に収束するのを制限
した回路である。一般に、白の黒体放射軌跡上ではＲと
Ｂ信号の利得制御方向は、相反する方向である。この黒
体放射軌跡は、第６図に点線で示す軸（Ｒ−Ｂ）にほぼ
直交する方向である。

従って、縁糸とマゼンタ系が白に収束するのを制限する
には、低域フィルタ１９．２１の出力を１つの比較器３
０で比較し、その差分出力をそれぞれリミッタ２４，２
５、更に増幅器２６．２７を介して対応する利得制御増
幅器１１．１２の制御端子に供給するように構成される
。これにより縁糸とマゼンタ系に関しては、原点に収束
することはなく第６図に点線で示す軸に収束するだけで
ある。このため色温度軌跡上のものを除いては原点への
収束は行われず、緑、マゼンタ系の彩度は低下しない。

しかし、このようなバランス制御であると、全ての色に
関してＲ−Ｂ軸の方向へ収束されるされるために、色相
変化が生じ、蛍光燈等の偏差を持つ白被写体については
、白色画像を得ることができず、蛍光燈や晴天のもとで
は、緑がかった色再現となり、曇天ではマゼンタがかっ
た色に再現されてしまう。

また、一般の受像機はブラウン管の色温度が非常に高い
（１ＱＱＯＯｋ程度）た°め、全体に青みを帯びて再現
されるが、上記の方式では若葉色の緑を青味を増すＲ−
Ｂ軸方向へ収束させるために、−層青味を帯びた色に再
現することになり不自然である。

（発明が解決しようとする課題） 上記したホワイトバランス制御回路によると、第３図の
方式では彩度を低下させた色再現となり、また第５図の
方式では色相変化が生じてしまうという問題がある。

そこでこの発明は、上記した内側方式の２つの代表的な
色温度制御方式の各利点を生かし、色再現性の質の向上
を得るホワイトバランス制御回路を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、カラービデオカメラ装置の複数種の色光に
対応する色情報を用いて色温度制御用の制御信号を得、
該制御信号により該カラービデオカメラ装置の色情報の
利得を制御してホワイトバランス調整を得るホワイトバ
ランス制御回路において、 前記色情報から２つの色差信号である（Ｒ−Ｙ）及び（
Ｂ−Ｙ）信号を得る第１の手段と、前記色差信号のうち
いずれか一方の信号の平均電圧と基準電圧との比較を行
ないその差分信号を得る第１の比較手段と、前記色差信
号のうちの前記他方の信号の平均電圧に係数を掛けた補
正電圧と、前記一方の信号の平均電圧とを比較し１両者
の差分信号を得る第２の比較手段と、前記第１の比較手
段の出力と第２の比較手段の出力とを合成した出力を用
いて前記色情報の一方（Ｒ信号又はＢ信号）の利得を制
御し、前記第２の比較手段の出力を用いて前記色情報の
他方（Ｂ信号又はＲ信号）の利得を制御する利得制御手
段とを備えるものである。

（作用） 上記の手段により、上記一方の信号を （Ｒ−Ｙ）　、他方の信号を（Ｂ−Ｙ）とすると、第２
の比較手段からはＲ−Ｂ軸への収束制御情報が得られる
。但し、（Ｂ−Ｙ）信号情報には係数が掛けられている
ために、第２図に示す軸■に収束するような制御が得ら
れる。一方、第１の比較手段では、（Ｂ−Ｙ）軸に収束
する制御情報が得られるが、更にこの情報には第２の比
較手段からの出力も合成されるために（Ｒ−Ｙ）軸への
収束情報も加えられることになる。この結果、上記の手
段は、Ｒ−αＢ＋　（１−ａ＞Ｙ軸に収束する１軸制御
と、（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）軸に収束する２軸制御の両
方を得ることになり、第２図に斜線で示すようにホワイ
トバランスの制御に用いる信号領域を狭くし、より正確
な色再現を得ることになる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例である。第１図の回路が従
来の第３図の回路と異なる点は、低域フィルタ２１の出
力が係数器４０を介して比較器２３の一方に供給されて
、この比較器２３の他方には低域フィルタ１９の出力が
供給される構成となっている点である。さらに、比較器
２２の出力と比較器２３の出力とが加算器４１で加算さ
れてリミッタ２４に供給される構成となっている点であ
る。他の部分は第３図に示したものと同じであるから第
３図と同一符号を付している。

上記の回路によると、制御領域が、先のＲ−Ｂ軸制御（
実際にはＲ−αＢ＋　（１−ａｉＹ軸に収束する１軸制
御）と、（Ｒ−Ｙ）、ＣＢ−Ｙ）軸に収束する２軸制御
とを組合わせた動作を得ることができる。これにより１
軸制御（第５図の回路）で制御することができなかった
色温度軌跡における偏差分を２軸制御により補うことが
できる。

（なお、２軸制御の言語に関しては、実際には完全な２
軸制御よりも上記の比較器２２．２３と加算器４１の組
合わせから見ると疑似２軸あるいは１．５軸制御という
方が適切とも見られる。）上記の構成による制御では、
Ｒ−ＢとＲ−Ｙなる状態の両方を成立させることができ
、結果としてはＲ−Ｂ−Ｙとなりホワイトバランスを得
ることができる。

第２図は、上記の回路による制御領域を斜線で示してお
り、偏差を含めた白の色温度制御範囲を狭い領域に制限
することができる。また、第６図に示したようなＲ−Ｂ
軸制御を行なったのでは、縁糸とマゼンタ系がＲ−Ｂ軸
に収束して青味のかかった不自然な色を再現するので、
これを緩和するために、上記Ｒ−αＢ＋（１−α）Ｙ軸
に収束する１軸制御を得ている。これは、１．５軸制御
の系統は、制御状態を白の色温度軌跡に近い状態に収束
させるために必要であったＲ−Ｂ軸制御系統の軸の傾き
を換えてもホワイトバランスを得るには影響がないから
である。これにより、色相の変化をもたらすことがなく
なり、緑の収束軸を黄色系（若葉色）に近付けることが
できる。

上記のように、この実施例では（Ｂ　−Ｙ）信号にａ（
≦１）なる係数を掛ける構成としている。

よって、比較器２３．利得制御増幅器１２の系統は、Ｒ
−Ｙ−ａ　（Ｂ−Ｙ）となるように制御動作を行ない、
他方の比較器２２、利得制御増幅器１１の系統はＲ−Ｙ
−０となるように動作する。これにより全体ではＲ−Ｂ
−Ｙとなりホワイトバランスを得る。Ｒ−Ｙ−α（Ｂ−
Ｙ）となる制御は、上記したＲ−αＢ＋（１−α）Ｙ軸
に収束する１軸制御を意味し、輝度信号Ｙにより軸の傾
きが変化するが、αが１より小さければそれだけ第２図
に示した■の軸が縁糸から橙色系に回転することになる
。この回転は輝度信号Ｙが小さい程橙色系に向かい、輝
度信号Ｙが大きい程緑系に向かう。

一般に受像機の青味は、輝度が小さい程目立つために、
この発明の制御方法は補正効果が大きい。

マゼンタ系の色は回転によって前糸に傾くことになるが
、この場合には人間の記憶色として変化の気になる縁糸
の補正に比べれば問題とはならない。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、１．５軸制御は
色温度制御領域を必要最小限度に設定でき、色彩度の低
下を防ぐ。また黒体色温度軌跡における偏差分をも補正
することができる。

１軸制御の収束軸を変化させてもホワイトバランスの制
御領域を決定できる。更に収束軸を橙色系に近付けるこ
とで、縁糸の再現性をよくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は、
第１図の回路による白被写体相当信号の制御領域を説明
するための図、第３図は従来のホワイトバランス制御回
路を示す図、第４図は第３図の回路の白被写体相当信号
の制御領域を説明するための図、第５図はこの発明の前
提となるホワイトバランス制御回路を示す図、第６図は
第５図の回路の白被写体相当信号の制°御領域の間届点
を説明するために示した説明図である。 １１．１２・・・利得制御増幅器、１３．１４・・・減
算器、１６．１７．１８・・・クランプ回路、１９．２
０．２１・・・低域フィルタ讐２２，２３・・・比較器
、２４．２５・・・リミッタ、２６．２７・・・増幅器
、４０・・・係数器、４１・・・加算器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 カラービデオカメラ装置の複数種の色光に対応する色情
   報を用いて色温度制御用の制御信号を得、該制御信号に
   より該カラービデオカメラ装置の色情報の利得を制御し
   てホワイトバランス調整を得るホワイトバランス制御回
   路において、 前記色情報から２つの色差信号である（Ｒ−Ｙ）及び（
   Ｂ−Ｙ）信号を得る第１の手段と、 前記色差信号のうちいずれか一方の信号の平均電圧と基
   準電圧との比較を行ないその差分信号を得る第１の比較
   手段と、 前記色差信号のうちの前記他方の信号の平均電圧に係数
   を掛けた補正電圧と、前記一方の信号の平均電圧とを比
   較し、両者の差分信号を得る第２の比較手段と、 前記第１の比較手段の出力と第２の比較手段の出力とを
   合成した出力を用いて前記色情報の一方（Ｒ信号又はＢ
   信号）の利得を制御し、前記第２の比較手段の出力を用
   いて前記色情報の他方（Ｂ信号又はＲ信号）の利得を制
   御する利得制御手段とを具備したことを特徴とするホワ
   イトバランス制御回路。