JPH0391394A - ホワイトバランス装置 - 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） 本発明はホワイトバランス装置に係り、特にＣＣＤ固体
撮像素子のブルー【ング抑圧電圧により分光感度特性が
変化することを利用して、カメラのホワイトバランスを
微調整するホワイトバランス装置に関する。

（従来の技術） 第４図及び第５図に従来のホワイトバランス装置の電気
的構成を示す。

第４図において、１はカラー撮像素子（ＣＣＤセンサ）
、２はサンプルホールド回路、３は輝度信号を分離する
ためのＬＰＦ、４は色信号を分離するための色分離回路
、５．６は分離された色信号のゲインをコントロールす
る２Ｂ−Ｃ；ゲインコントロール回路及び２Ｒ−Ｇゲイ
ンコントロール回路、７は青色信号と輝度信号との差を
示す差分信号であるＢ−Ｙ色差信号を生成する色差信号
生成回路、８は赤色信号と輝度信号との差を示す差分信
号であるＲ−Ｙ色差信号を生成する色差信号生成回路、
９はエンコーダ、１０は輝度信号と色差信号との加算を
行う加算回路、１１はカメラ信号の基準となる同期信号
発生回路、１２は色温度を［Ｉして２Ｂ−Ｇゲインコン
トロール回路５及び２Ｒ−Ｇゲインコントロール回路６
へのゲイン制御信号を生成するホワイトバランスセンサ
である。

すなわち、このホワイトバランス装置はサン七方式と呼
ばれるもので、被写体の色温度を専用のホワイトバラン
スセンサー２で検出し、ＣＣＤセンサ１の出力特性とホ
ワイトバランスセンサー２の出力特性とを一致させるこ
とにより、被写体の色温度が変化しても、その被写体の
有する色温度を忠実に再現できるようになっている。

また第５図において、１はＣＣＤセンサ、２はサンプル
ホールド回路、３はＬＰＦ、４は色分離回路、５．６は
分離された色信号のゲインをコントロールする２Ｂ−Ｇ
ゲインコントロール回路及び２Ｒ−Ｇゲインコントロー
ル回路、７はＢ−Ｙ色差信号を生成する色差信号生成回
路、８はＲ−Ｙ色差信号を生成する色差信号生成回路、
９はエンコーダ、１０は輝度信号と色差信号との加算を
行う加算回路、１１は同期信号発生回路、１３はＢ−Ｙ
色差信号及びＲ−Ｙ色差信号に基いてホワイトバランス
のずれに比例した信号を検出すると共に、その検出信号
に基いて前記２Ｂ−Ｇゲインコントロール回路７及び２
Ｒ−Ｇゲインコントロール回路８へのゲインコントロー
ル信号を生成する色差信号検出回路である。

すなわち、このホワイトバランス装置は、ホワイトバラ
ンスセンサを使用せず、色差信号を検出してホワイトバ
ランスを補正する色差信号処理方式と呼ばれるものであ
る。

（発明が解決しようとする課題〉 ところで、ＣＣＤセンサ１の人出力特性すなわち光入力
に対する信号出力の関係は、直線的な正比例関係を示す
が、ごく小さな光入力領域においてはその直線性が保た
れず、その結果ビデオカメラのホワイトバランスがずれ
てしまうことがある。

すなわち、上記した各ホワイトバランス装置は、被写体
の色温度が変化したとき、２つの色差信号のゲインを補
正してホワイトバランスを調整するようになっているが
、ＣＣＤセンサの特性がごく小さな光入力領域で変化す
ることによるホワイトバランスのずれは全く考慮されて
いなかった。

本発明は係る実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、ＣＣＤセンサ自体の入出力特性の低照度時における直
線性が保たれなくなったときにホワイトバランスが崩れ
る現象を、ブルー果ング抑圧電圧を制御することで見掛
は上補正できることを利用してホワイトバランスの微調
整を行うことにより、色再現性を改善したホワイトバラ
ンス装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するため、本発明のホワイトバランス装
置は、光信号を電気信号に変換する受光素子から得られ
た信号電荷を一時的に蓄積すると共に、順次転送するた
めのレジスタが交互に配置された固体撮像素子と、該固
体撮像素子にブルーミングを抑圧するためのブルーもン
グ抑圧電圧を供給するブルーミング抑圧電圧供給回路と
、前記固体撮像素子から得られた信号からＲ−Ｙ色差信
号及びＢ−Ｙ色差信号の生成を行う色差信号生成回路と
、該色差信号生成回路の出力に基き、低照度時のホワイ
トバランスのずれ量を検出する色差信号検出回路と、該
色差信号検出回路によって検出されたホワイトバランス
のずれ量に基き、低照度時に前記ブルーえング抑圧電圧
供給回路から前記固体撮像素子に供給されるブルーミン
グ抑圧電圧を制御してホワイトバランスのずれ量を補正
する制御回路とを備えた槽底とする。

（作用） 色差信号生成回路によって固体撮像素子から得られた信
号からＲ−Ｙ色差信号及びＢ−Ｙ色差信号の生成を行う
。これらの信号はエンコーダに導かれると共に、色差信
号検出回路にも導かれており、色差信号検出回路では、
色差信号生成回路の出力に基き、低照度時のホワイトバ
ランスのずれ量を検出する。すなわち、固体撮像素子の
入出力特性（入射光量と出力電圧との関係）は、色温度
が変化していないにも係わらず、低照度時のある入射光
量において変化する。この固体撮像素子の人出力特性の
変化によるホワイトバランスのずれ量を色差信号検出回
路によって検出する。そして、この色差信号検出回路に
よって検出されたホワイトバランスのずれ量に基き、ブ
ルーもング抑圧電圧供給回路から前記固体撮像素子に供
給されるブルーミング抑圧電圧を制御して、すなわちホ
ワイトバランスのずれ量に基く電圧がブルーミング抑圧
電圧に加算されて固体撮像素子に供給されることにより
、固体撮像素子の入出力特性の変化によるホワイトバラ
ンスのずれが補正される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明のホワイトバランス装置の電気的構成を
示すブロック線図である。

同図において、被写体光束である光信号を電気信号に変
換するＣＣＤセンサ１の出力は、色信号を取り出すため
のサンプルホールド回路２に導かれており、サンプルホ
ールド回路２の出力は、輝度信号を抽出するためのＬＰ
Ｆ３と色信号の分離を行う色分離回路４とに導かれてい
る。また、ＣＣＤセンサ１には、ブルーもングを抑圧す
るためのプルーミング抑圧電圧供給回路１４の出力（ブ
ルーミング抑圧電圧）が与えられている。

分離された輝度信号を送出するＬＰＦ３の出力は、加算
回路１０に導かれると共に、各色差信号生成回路７．８
に導かれている。

また、色分離回路４において分離されたＣｍ（２ＢＧ）
成分は、ホワイトバランスセンサ１２からのゲインコン
トロール信号によって制御された２Ｂ−Ｇゲインコント
ロール回路５を介して色差信号生成回路７に与えられて
おり、ここでＢ−Ｙ色差信号が生成されて、エンコーダ
９に導かれている。また、色分離回路４において分離さ
れたＣＲ（２Ｒ−Ｇ）成分は、ホワイトバランスセンサ
１２からのゲインコントロール信号によって制御された
２Ｒ−Ｇゲインコントロール回路６を介して色差信号生
成回路８に与えられており、ここでＲＹ色差信号が生成
されて、エンコーダ９に導かれている。また、エンコー
ダ９からの色信号は加算回路１０に導かれると共に、加
算回路１０には、カメラ信号の基準となる同期信号が、
同期信号発生回路１１から導かれている。

一方、Ｒ−Ｙ色差信号を生成する色差信号生成回路８の
出力は、ホワイトバランスのずれに比例した信号の検出
を行う色差信号検出回路１５にも導かれており、色差信
号検出回路１５の出力は、駆動アンプ（制御回路）１６
を介することにより、プルーミング抑圧電圧供給回路１
４に与えられている。

第２図は、前記ＣＣＤセンサ１に設けられた色フィルタ
の配列構造の一例を示している。また、第３図は、ＣＣ
Ｄセンサ１の入射光量とセンサ出力との関係を示してい
る。ここで、センサ出力ＸｍＶは、ＣＣＤセンサ１の出
力直線性が変化する信号レベルを示しており、この信号
レベルＸに対応した入射光量値Ｌ８とＬｂとの範囲にお
いて色再現性のバランスずれが生じることになる。

次に、上記構成のホワイトバランス装置の動作を説明す
る。

第２図に示す色フィルタから得られるｎライン目の信号
は、（Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ）と（２Ｇ＋Ｒ）の繰り返し信号で
あり、またｆｉ＋ｌライン目の信号は、（２Ｇ十Ｂ）と
（２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）の繰り返し信号である。したがって、
ＬＰＦ３の出力には、これらの信号の加算成分Ｙｔ　＝
１／２（２Ｒ＋　３　ｃ　＋２Ｂ）が得られる。また、
色分離回路４の各出力には、各ライン毎の信号の減算成
分Ｃｍ（＝　２　ＢＧ）とＣＲ（＝２ＲＧ）が得られる
。色差信号生成回路７では、Ｃｌ１−ＹＬの演算を行い
、疑似的にＲ−Ｙ色差信号を得る。また、色差信号生成
回路８では、ＣＲ−ＹＬの演算を行い、疑似的にＢ−Ｙ
色差信号を得る。

ここで、２Ｂ−Ｇゲインコントロール回路５及び２Ｒ−
Ｇゲインコントロール回路６の各ゲインは、第３図のａ
点より明るい入射光量でホワイトバランスが合うように
設定されている。そのため、ａ点とそれより入射光量の
小さいｂ点との間では、（Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ）／　（２Ｒ十
Ｇ＋Ｂ）の信号比率と、（２Ｇ＋Ｒ）／　（２Ｇ＋Ｂ）
の信号比率とが、ａ点以上及びｂ点以下の領域での各信
号比率と異なるため、この比率の相違によるホワイトバ
ランスのずれが発生する。入射光量がａ点とｂ点の間の
領域のとき、各色差信号生成回路７．８から出力される
各Ｂ−Ｙ色差信号及びＲ−Ｙ色差信号には、このホワイ
トバランスのずれに比例した信号が出力されるので、こ
れを色差信号検出回路１５で検出し、駆動アンプ１６へ
供給する。この結果、ブルーごング抑圧電圧供給回路１
４は、駆動アンプ１６による駆動制御により、ホワイト
バランスのずれに比例した補正電圧が加算されてＣＣＤ
センサ１に供給されることになる。

ここで、ＣＣＤセンサｌへの入射光量がａ点より明るい
領域（ｂ点より暗い領域も同様）、及びａ点とｂ点の間
の領域での疑似色差信号についてさらに詳しく説明する
。

１ まず、ａ点より明るい領域における各疑似色差信号は、
下式により表される。

Ｒ−Ｙ−ＣＲ−ＹＬ ＝（２Ｒ−Ｇ）−１／２（２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）＝２Ｒ−
１／２（２Ｒ＋５Ｇ＋２Ｂ）　　・・・■Ｂ　　Ｙ＝Ｃ
＋＋　　ＹＬ −（２Ｂ−Ｇ）−１／２（２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）＝２Ｂ−
１／２（２Ｒ＋５Ｇ＋２Ｂ）　　・・・■また、ａ点と
ｂ点との間の領域における各疑似色差信号は、下式■、
■により表される。ただし、このときのＣＣＤセンサ１
の出力がＸｍＶ以下での信号出力の圧縮率をγとすると
、ＬＰＦ　３の出力Ｙ４．は、ｎ＋１う゛イン目では ｙｔ、ａｂ＝１／２　（Ｒ＋Ｇ＋２８＋ｒ（２Ｒ＋Ｇ）
）−１／２　（（１＋２ｒ）Ｒ＋（１＋γ）Ｇ＋２１１
）また、ｎライン目では Ｙｔ、ａｂ＝１／２　（２Ｒ＋　Ｇ　＋　Ｂ＋γ（２Ｂ
　＋　Ｇ））−１／２　（２Ｒ＋（１＋γ）Ｇ＋（１＋
２γ）Ｂ）である。したがって （ＲＹ）−ｂ＝Ｃ＋＋−ｂ　　ＹＬ−ｂ２ ＝γ（２Ｒ−Ｇ）−１／２　（（１＋２γ）Ｒ＋（１＋
γ）Ｇ＋２Ｂ）＝１／２（２γ−１）Ｒ−１／２（３Ｔ
　＋１）Ｇ−Ｂ・・・■（Ｂ　−Ｙ）□＝Ｃ＋＋ｍｂ　
　Ｙｔｍｂ＝　ｒ　（２Ｂ−Ｇ）−１／２　（２Ｒ＋（
１＋　ｒ）Ｇ＋（１＋２ｒ）Ｂ）＝１／２（２γ−１）
Ｂ−１／２（３γ＋１）Ｇ　−Ｒ・・・■上記した各式
■、■は色差信号生成回路７に現れる出力であり、また
式■、■は色差信号生成回路８に現れる出力である。

ここで、上記した各式■、■、■、■において、Ｒ＝Ｇ
＝Ｂ＝　１及びγ＝０．７と仮定すると、これらの各信
号を検波して得られるスカラー量、すなわち出力レベル
は、 Ｒ−Ｙ＝−２，５、（ＲＹ）−ｂ＝　　２．３５Ｂ−Ｙ
＝−２，５、（Ｂ−Ｙ）。−−２，３５となり、その差
０．１５がＣＣＤセンサ１の直線性に起因するホワイト
バランスのずれとなる。

そのため、色差信号生成回路８の出力に現れる信号を色
差信号検出回路１５で検出し、駆動アンプ１６に出力す
る。駆動アンプ１６では、導かれた信号に基いてブルー
逅ング抑圧電圧供給回路１４を駆動制御することにより
、前記した差０．１５に対応する補正電圧を加算して、
ＣＣＤセンサ１に送出する。その結果、ブルーもング抑
圧電圧が上昇することにより長波長光の感度が低下する
ことから、ＣＣＤセンサ１では、低照度時におけるＣＣ
Ｄセンサ１の入出力特性の比例関係が変化することによ
って生じるホワイトバランスのずれが見掛は上補正され
、低照度時の色再現性が改善されることになる。

なお、上記実施例では、Ｒ−Ｙ色差信号を生成する色差
信号生成回路８の出力に色差信号検出回路１５を接続し
た構成について説明しているが、Ｂ−Ｙ色差信号生成回
路７の出力に色差信号検出回路１５を接続した構成とす
ることが可能である。

（発明の効果） 本発明のホワイトバランス装置は、色差信号検出回路に
よって検出されたホワイトバランスのずれ量に基き、低
照度時にブルー果ング抑圧電圧供給回路から固体撮像素
子に供給されるブルーミング抑圧電圧を制御してホワイ
トバランスのずれ量を補正する構成としたので、撮像素
子の人出力特性の比例関係が変化することにより発生す
るホワイトバランスのずれが見掛は上補正されることか
ら、低照度時における色再現性の劣化が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホワイトバランス装置の電気的構成を
示すブロック線図、第２図は固体撮像素子に設けられた
色フィルタの配列構造の一例を示す図、第３図は固体撮
像素子の入射光量と出力電圧との関係を示すグラフ、第
４図及び第５図は従来のホワイトバランス装置の電気的
構成を示すブロック線図である。 １・・・固体撮像素子（ＣＣＤセンサ）２・・・サンプ
ルホールド回路 ３・・・ＬＰＦ ４・・・色分離回路 ５・・・２Ｂ−Ｇゲインコントロール回路６・・・２Ｒ
−Ｇゲインコントロール回路５ ７．８・・・色差信号生成回路 ９・・・エンコーダ １０・・・加算回路 １１・・・同期信号発生回路 １２・・・ホワイトバランスセンサ １４・・・ブルーミング抑圧電圧供給回路■５・・・色
差信号検出回路 １６・・・駆動アンプ ６ 第２図 第３１’；、１ ］ ｎ＋１ライン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光信号を電気信号に変換する受光素子から得られた
   信号電荷を一時的に蓄積すると共に、順次転送するため
   のレジスタが交互に配置された固体撮像素子と、 該固体撮像素子にブルーミングを抑圧する ためのブルーミング抑圧電圧を供給するブルーミング抑
   圧電圧供給回路と、 前記固体撮像素子から得られた信号からＲ −Ｙ色差信号及びＢ−Ｙ色差信号の生成を行う色差信号
   生成回路と、 該色差信号生成回路の出力に基き、低照度 時のホワイトバランスのずれ量を検出する色差信号検出
   回路と、 該色差信号検出回路によって検出されたホ ワイトバランスのずれ量に基き、低照度時に前記ブルー
   ミング抑圧電圧供給回路から前記固体撮像素子に供給さ
   れるブルーミング抑圧電圧を制御してホワイトバランス
   のずれ量を補正する制御回路とを備えたことを特徴とす
   るホワイトバランス装置。