JPH06101853B2

JPH06101853B2 - カラー撮像装置

Info

Publication number: JPH06101853B2
Application number: JP3158470A
Authority: JP
Inventors: 輝夫稗田; 雅夫鈴木; 仁成田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH04363992A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー撮像装置に関
し、特に自動ホワイトバランス調整を行うカラー撮像装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラーテレビカメラ、特に家庭用小型テ
レビカメラは、近来電子回路技術の進歩により、小型軽
量、高性能化が進められている。特に、回路の無調整化
と操作の自動化により、専門的知識が無くても誰にでも
簡単に撮影出来るカラーテレビが製品化され普及しつつ
ある。

【０００３】このようなカラーテレビカメラにおいて、
撮影した場合、最も多い失敗は色調整、特にホワイトバ
ランスの調整不良である。カラーテレビカメラは原理
上、白色を撮影した際、その出力テレビジョン信号に含
まれる３原色Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の成分比が
１：１：１となるように調整されていないと、テレビジ
ョン画面に再生される像の色再現が悪くなる。そのた
め、撮影前に撮影場所の照明光に合せて、色信号の利得
を調整するホワイトバランスが必要である。

【０００４】ホワイトバランスも従来は、モニターテレ
ビ、波形モニター等により操作者が直接回路定数あるい
は光学フィルタを調整することにより行っていたが、最
近はほとんどが自動調整いわゆるオートホワイトバラン
スになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のオート
ホワイトバランスでは、使用する条件によって、誤差が
大きかったり、誤動作の可能性が大きく一般の人が操作
した場合、満足のいく映像が得られないことも多い。

【０００６】特に、（１）設定忘れが起きやすい。（２）白色被写体に向けて設定しないと誤差が大きくな
る。（３）設定後照明の条件が変化しても、再設定を行わな
ければ追従しない。等多くの欠点がある。

【０００７】本発明は、上述従来例の短所を除去し、被
写体の状態や照明の状態に係らず的確なホワイトバラン
スの制御が行え、且、誤操作等に伴う撮影ミスを防止す
ることのできるカラー撮像装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】斯かる目的下において、
本発明のカラー撮像装置においては、光学像を電気的画
像信号に変換する撮像手段と、該撮像手段の出力中に含
まれる各色信号成分の状態に応じてホワイトバランスを
制御する為の第１の制御信号を形成する第１の制御信号
形成手段と、前記撮像手段とは別に設けられ、被写体の
色温度状態を検出する為の色温度検出用受光手段と、該
色温度検出用受光手段の出力に応じてホワイトバランス
を制御する為の第２の制御信号を形成する第２の制御信
号形成手段と、前記撮像手段の出力中に含まれる色信号
成分の利得を所定の固定値にする為の第３の制御信号形
成手段と、前記第１、第２の制御信号の状態を判別する
判別手段と、前記第１、第２、第３の制御信号を組み合
わせて前記撮像手段の出力中の色信号成分の利得を制御
すると共に、前記判別手段の出力に応じて前記第１、第
２、第３の制御信号の組み合わせを変える制御手段と、
を有する構成とした。

【０００９】

【作用】上述の如く構成することにより、照明の状態や
被写体の状態が様々に変化しても的確なホワイトバラン
スの制御が行え、且、誤操作等に因る撮影ミスを防止で
きるカラー撮像装置を得ることが可能になった。

【００１０】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

【００１１】図１は本発明の実施例のカラー撮像装置に
係るホワイトバランスの制御を説明するためのカラー撮
像装置のブロック図である。

【００１２】図１において１は撮影レンズ系、２は色温
度変換光学フィルタ、３は光学像を電気的画像信号に変
換する撮像手段としての撮像管、プリアンプを含む撮像
部である。

【００１３】４は輝度信号の処理を行う輝度プロセス回
路、５はテレビジョン信号を形成、出力するエンコー
ダ、６はＲ信号とＢ信号を分離する色分離回路、７、８
はそれぞれＲ信号、Ｂ信号の利得を可変制御する利得制
御手段としての利得可変アンプ、９、１０はそれぞれＲ
信号、Ｂ信号の処理を行う色系プロセス回路、１１、１
２はそれぞれ色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを作る減算回路、
１３、１４はそれぞれＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平衡変調回路、
１５は加算器である。

【００１４】１６、１７はそれぞれＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平
均値を検出する平均回路、１８、１９はそれぞれＲ−
Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値と零レベルとのレベルを比較判別す
るコンパレータ、２０、２１はアップダウンカウンタ、
２２、２３はそれぞれＲ、Ｂの利得可変電圧を発生する
Ｄ／Ａ変換器、２４はオートホワイトバランス設定スイ
ッチ、２５は映像信号出力端子、３４は電圧補正回路、
１００は色温度検出回路、３５、３６は加算器である。

【００１５】レンズ系１を通って入射された光学像は光
学フィルタ２により色温度変化され、撮像部３により電
気信号に変換される。この電気信号のうち輝度成分は輝
度系プロセス回路４により処理され輝度信号Ｙと低域輝
度信号Ｙ_Lが得られる。一方色成分は、色分離回路６に
よりＲとＢに分離され、利得可変アンプ７、８をそれぞ
れ通った後、色系プロセス回路９、１０により信号処理
され、更にＹ_Lを減算し色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとな
る。Ｒ−Ｙ、Ｂ−ＹはサブキャリアＳＣ₁、ＳＣ₂により
平衡変調されクロマ信号Ｃとなり、Ｙと共にエンコーダ
５に供給されることにより、映像信号が得られる。

【００１６】色差信号は平均回路１６、１７により平均
され、コンパレータ１８、１９によって零レベルと比較
される。オートホワイトバランススイッチ２４が押され
ると、コンパレータ１８、１９の出力によりＵ／Ｄカウ
ンタ２０、２１が制御され、クロックと共に加減算を行
う。アップダウンカウンタ２０、２１の出力は、Ｄ／Ａ
変換器２２、２３により電圧に変換され、利得可変アン
プ７、８の利得を制御する。

【００１７】このオートホワイトバランス装置は基本的
には利得可変アンプ７、８からＤ／Ａ変換２２、２３ま
での閉ループ回路により、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号の
平均が０になるように働く。一方色温度、輝度等の被写
体の状態を検出する検出回路１００からの検出データに
基づき補正手段としての電圧補正回路３４を制御する。
これにより（Ｒ−Ｙ）用の補正信号Ｓｄ₁、（Ｂ−Ｙ）
用の補正信号Ｓｄ₂を形成し、この補正電圧信号を夫々
加算器３５、３６においてＤ／Ａ変換器２２、２３の出
力Ｓａ₁、Ｓａ₂と加算する。

【００１８】又、アップダウンカウンタ２０、２１には
色温度Ｔ₀におけるアンプ７、８の利得制御信号がプリ
セットされている。

【００１９】尚、撮像手段としては固体イメージセンサ
ーであっても良い。

【００２０】図２は図１に示す色温度検出回路１００の
構成の一例を示すブロック図であり、図中２６は外周光
を取り入れるレンズ、２７は赤色フィルタ、２８は青色
フィルタ、２９、３０は光ダイオード、３１、３２は直
流アンプ、３３はＲ／Ｂを演算するアナログ割算器、３
４はＲ及びＢの利得可変電圧を発生する電圧補正回路で
ある。

【００２１】レンズ２６を通して入った外周光は赤色フ
ィルタ２７、青色フィルタ２８を通して光ダイオード２
９、３０に入り、外周光の赤、青の成分に応じた電圧が
得られる。この電圧は直流アンプ３１、３２により増幅
され、割算器３３により青成分と赤成分の比が得られ
る。この出力は電圧補正回路３４に入り、利得可変アン
プ７、８を制御する為の補正電圧Ｓｄ₁、Ｓｄ₂が得られ
る。

【００２２】図３は図１のカラー撮像装置の動作を説明
するための図である。図３に於て縦軸はＲ利得可変アン
プの利得、横軸は色温度、３７は最適補正カーブ、３８
は信号Ｓａ₁、Ｓａ₂のみによりアンプ７、８を制御する
従来例による補正特性曲線、４０は図１のカラー撮像装
置による補正特性曲線である。

【００２３】従来例の信号Ｓａ₁、Ｓａ₂のみによる補正
特性３８は設定点Ｔ₁付近では精度が良いが例えば照明
光の色温度がＴ₁からＴ₂に変化した場合、Ｔ₂において
補正値を再び設定し直さなければ誤差が増加する。

【００２４】図１の装置による補正特性曲線４０では、
設定点Ｔ₁付近では上述の従来例と同様に精度が良く、
しかも照明光の色温度がＴ₁→Ｔ₂へ変わった時はこれに
追従して補正するため誤差の増加が少ない。

【００２５】さらに設定を忘れて使用した場合もアップ
ダウンカウンタの出力は標準設定点Ｔ₀にプリセットし
てあるので３９の補正特性曲線で補正される。従って、
大きな失敗が防止出来る。

【００２６】以上Ｒ信号について述べたが、Ｂ信号につ
いても同様である。

【００２７】図４は本発明の実施例のカラー撮像装置を
示すブロック図である。４１はマイクロコンピュータ、
４２はメモリー、４３、４４はＡ／Ｄ変換器、４５は警
告用発光ダイオードである。図４中、図１と同一の構成
要件には同一番号を付す。

【００２８】マイクロコンピュータ４１には、コンパレ
ータ１８、１９の出力、Ａ／Ｄ変換器４３、４４の出
力、オートホワイトバランススイッチ２４、メモリー４
２、警告用発光ダイオード４５、Ｄ／Ａ変換器２２、２
３が夫々接続されている。

【００２９】以上の構成においてマイクロコンピュータ
４１の動作例を図５に示すモード遷移の模式図を用いて
以下に説明する。

【００３０】マイクロコンピュータ４１により設定され
るホワイトバランスの動作モードは図のように大きく５
つに分かれる。すなわち（１）モード１（標準設定状態、第３のモード）Ｒ、Ｂの利得を標準設定値に固定する。この標準設定値
は色温度４０００°Ｋ〜５０００°Ｋ程度に対応する値
とするモード。（２）モード２（標準追尾状態、第２のモード）Ａ／Ｄ変換器４３、４４の出力に応じ、標準設定値出力
を補正するモード。（３）モード３（設定状態）Ｒ、Ｂの利得をホワイトバランス設定時の値に固定する
モード。（４）モード４（設定追尾状態、第１のモード）ホワイトバランス設定時の値をＡ／Ｄ変換器４３、４４
の出力に応じ補正するモード。（５）モード５（ホワイトバランス設定、第１のモー
ド）ホワイトバランススイッチ２４が押されたことを検知し
て、Ｒ、Ｂの利得を可変して色差信号が０となるように
ホワイトバランス設定を行うモード。

【００３１】又、センサー出力異常とは、光ダイオード
２９、３０の出力の少なくともどちらかが所定値より小
さくなるか、あるいは２つの出力の比が所定の値より大
きく又は小さくなった場合等、外周光の状態を正常に検
出していないと考えられる状態である。

【００３２】設定異常とは利得可変アンプ７、８の利得
の可変範囲では色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを０に調整出来
ない状態である。

【００３３】設定完了とはホワイトバランス設定が完了
した状態で例えばＤ／Ａ変換器２２、２３の最下位ビッ
トの変化に応じてコンパレータ１８、１９の出力が反転
する状態で、色差信号の平均値がほぼ０になったと判断
出来る状態である。

【００３４】図５に示す如く、ホワイトバランス設定ス
イッチ２４の状態及びセンサー出力異常正常が常に監視
され、状態が変化し次第他のモードに移る。

【００３５】例えば、ホワイトバランス設定スイッチ２
４がＯＮしていない時にはモード１又はモード２の状態
であり、このモード１、２はセンサー出力が異常か正常
かで切り換わる。

【００３６】この状態から設定スイッチ２４をＯＮする
とモード５に切り換わり、色差信号の平均値がほぼ０に
なるようにアンプ７、８の利得が制御される。

【００３７】この制御が完了すると自動的にモード４に
移行し、色温度検出回路出力により利得が補正される。

【００３８】又、モード４に於てセンサー出力が異常な
時にはモード３に切り換わる。

【００３９】図６〜図１０はこのようなモード１〜５に
おける動作を説明するフローチャートであって、図中
（１）はモード１へ切り換えるステップ、（２）はアン
プ７、８の利得が例えば色温度４５００°Ｋにおいて色
差信号がゼロになるよう制御する為の標準電圧値を出力
させるステップ、この時この標準電圧値によりアンプ
７、８の利得を制御する。（３）は警告用発光ダイオー
ドを点灯又は点滅させるステップで、センサー出力が異
常である事を表示する。

【００４０】（４）はホワイトバランス設定スイッチ２
４がＯＮしているか否かを判別するステップで、ＹＥＳ
の場合にはモード５に切り換わり、後述のステップ（１
０）に移行する。一方、ＮＯの場合にはステップ（５）
に進む。ステップ（５）ではセンサー２９と３０の出力
比又は出力レベルを所定の値と比較し、異常か否かを判
断する。

【００４１】センサー出力が異常であれば引き続きステ
ップ（１）に戻りモード１を選択する。一方、センサー
出力が正常であれば図７のステップ（６）に進みモード
２を選択する。次いでステップ（７）において標準電圧
値を出力させると共に、Ａ／Ｄ変換器４３、４４の出力
と加算した制御信号によりアンプ７、８の利得を制御す
る。

【００４２】次いで設定スイッチ２４がＯＮか否かを判
別し、ＯＮであればステップ（１０）に進み、ＯＦＦで
あればステップ（９）でセンサー出力が正常か否か判別
し、正常であればステップ（６）に戻り、異常であれば
ステップ（１）に移る。

【００４３】図８に於てステップ（１０）に移るとモー
ド５に切り換わる。次いでステップ（１１）でコンパレ
ータ１８、１９の出力が夫々ハイレベルか否かを判別
し、ハイレベルの場合にはステップ（１２）でアンプの
ゲインを落とし、ローレベルの場合にはステップ（１
３）でアンプのゲインを増大させる。その後ステップ
（１４）でホワイトバランスの設定が完了したか否かを
前述のようにして判別し、完了していなければ再びステ
ップ（１０）に戻り、完了していればステップ（１５）
に進む。

【００４４】ステップ（１５）で設定異常か否かを判別
し、前述のようにアンプ７、８のゲインを調整しても色
差信号が０にならない場合にはステップ（１６）におい
て発光ダイオードによる警告表示を行った後ステップ
（６）に移る。

【００４５】又、設定が異常でない場合にはステップ
（１７）においてこの設定値をメモリ４２に記憶し、次
いで図９のステップ（１８）に進みモード４を選択す
る。

【００４６】次いでステップ（１９）においてメモリ４
２内の設定電圧値とＡ／Ｄ変換器４３、４４の出力を加
算してからＤ／Ａ変換器２０、２１に導きアンプ７、８
のゲインをコントロールする。

【００４７】次いで設定スイッチ２４がＯＮか否か判別
し、ＯＮのときはステップ（１０）に戻り、ＯＦＦのと
きはステップ（２１）に進んでセンサー出力が正常か否
か判別する。正常の場合には再びステップ（１８）に戻
り、異常の場合にはステップ（２２）に移る。

【００４８】図１０のステップ（２２）においてモード
３が選択されるとステップ（２３）でメモリ４２に記憶
された設定値がマイクロコンピュータ４１から出力さ
れ、Ｄ／Ａ変換器２２、２３を介してアンプ７、８のゲ
インを制御する。

【００４９】更に設定スイッチ２４が新たにＯＮされて
いるか否かをステップ（２４）で判別し、ＯＮされてい
ればステップ（１０）に進み、ＯＦＦのままであればス
テップ（２５）に移る。

【００５０】ステップ（２５）においてセンサー出力が
異常であるか判別し、異常であれば再びステップ（２
２）に戻り、正常であればステップ（１８）に戻る。

【００５１】以上の構成において、オートホワイトバラ
ンスの実際の動作例を図１１に示すフローチャートに従
い説明する。

【００５２】電源ＯＮ時（ステップ（２６））では、モ
ード２になる（ステップ（２７））。センサー出力異
常、正常により、モード１（ステップ（２８））モード
２の間を切り替わる。ホワイトバランススイッチを押す
と（ステップ（２９））モード５（ステップ（３０））
を経て、モード４（ステップ（３１））になる。モード
４が最も精度の良い状態である。この後は、センサー出
力異常正常によりモード３（ステップ（３２））、モー
ド４の間を切り替わる。

【００５３】警告用発光ダイオードは、モード１の時及
びモード５において設定異常が検出された時に点灯又は
点滅により操作者に警告する。

【００５４】以上の実施例によれば、撮影者は特に高い
色再現が必要ない時は何も操作する必要はなく、又、ホ
ワイトバランススイッチを押して、設定を行えば、高い
精度のホワイトバランスが行える。さらに照明光の状態
が変化した場合も追尾して補正が行われるので、誤差の
増加が少ない。その他、レンズ２６を誤って覆ってしま
うような誤操作に対しても少ない誤差で対処されるので
失敗が少ない。

【００５５】尚、上記実施例中ではマイクロコンピュー
タを用いたが、一部又は全部を同様な動作を行うディジ
タル信号処理回路に置き換えても良い。

【００５６】又、マイクロコンピュータへの入力とし
て、他に輝度信号レベル比較出力、光学フィルタ切換検
出出力を加え、輝度信号レベルが一定以下の時に、ホワ
イトバランス設定を行った場合やホワイトバランス設定
後光学フィルタの切換を行った場合に、モード切換指示
表示あるいは、警告表示を行うように構成してもよい。
更に又、その場合にアンプ７、８のゲインを補正するよ
うにしても良い。

【００５７】例えば被写体の輝度レベルが所定値よりも
低い場合には色温度も低いとみなせるから、３０００°
Ｋ等の低い色温度に対応する予め定めた設定値でアンプ
７、８のゲインを制御する。

【００５８】又、モード切換は自動で行う他に、モード
切換スイッチを設けて、撮影者が切り換えられるように
構成してもよい。

【００５９】又、警告表示に多数個の表示器を設けて、
各種警告を行うか、さらにキャラクタジェネレータ等を
用いて電子ビューファインダ又は、表示パネル等に文字
により動作状態、警告表示を行うよう構成してもよい。

【００６０】又、ディジタル処理の一部をアナログ演算
回路に置き換えることも可能である。

【００６１】又、モード間の切り換えを瞬時に行わず、
一定の時間変化によりスムーズに変化させることによ
り、画質の急激な変化を防止出来る。

【００６２】又、実施例中の全てのモードを持たずに、
１あるいは２つのモードを省くことも可能である。

【００６３】又、マイクロコンピュータを使用した場
合、メモリー４２が回路電源を切った後も通電されるよ
うに構成すれば、再び電源が入った時に、前の状態に復
帰することが可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラー撮
像装置においては、光学像を電気的画像信号に変換する
撮像手段と、該撮像手段の出力中に含まれる各色信号成
分の状態に応じてホワイトバランスを制御する為の第１
の制御信号を形成する第１の制御信号形成手段と、前記
撮像手段とは別に設けられ、被写体の色温度状態を検出
する為の色温度検出用受光手段と、該色温度検出用受光
手段の出力に応じてホワイトバランスを制御する為の第
２の制御信号を形成する第２の制御信号形成手段と、前
記撮像手段の出力中に含まれる色信号成分の利得を所定
の固定値にする為の第３の制御信号形成手段と、前記第
１、第２の制御信号の状態を判別する判別手段と、前記
第１、第２、第３の制御信号を組み合わせて前記撮像手
段の出力中の色信号成分の利得を制御すると共に、前記
判別手段の出力に応じて前記第１、第２、第３の制御信
号の組み合わせを変える制御手段と、を有するので、様
々な撮影状態において的確なホワイトバランスの制御が
行え、且つ、誤操作による撮影ミスを防止できるカラー
撮像装置を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るホワイトバランスの制御
を説明するためのカラー撮像装置のブロック図である。

【図２】図１に示す色温度検出回路の構成例を示すブロ
ック図である。

【図３】図１のカラー撮像装置の動作を説明する為の図
である。

【図４】本発明のカラー撮像装置の実施例を示すブロッ
ク図である。

【図５】図２のカラー撮像装置のホワイトバランスモー
ドの変移を説明するための模式図である。

【図６】図２のカラー撮像装置のモード１におけるマイ
クロコンピュータの動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図７】図２のカラー撮像装置のモード２におけるマイ
クロコンピュータの動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図８】図２のカラー撮像装置のモード５におけるマイ
クロコンピュータの動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図９】図２のカラー撮像装置のモード４におけるマイ
クロコンピュータの動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図１０】図２のカラー撮像装置のモード３におけるマ
イクロコンピュータの動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図１１】図２のカラー撮像装置のホワイトバランスモ
ードの変移動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

７、８利得可変アンプ１６、１７平均回路１８、１９コンパレータ２２、２３Ｄ／Ａ変換器３１、２１直流アンプ４１マイクロコンピュータ４２メモリ４３、４４Ａ／Ｄ変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学像を電気的画像信号に変換する撮像
手段と、該撮像手段の出力中に含まれる各色信号成分の
状態に応じてホワイトバランスを制御する為の第１の制
御信号を形成する第１の制御信号形成手段と、前記撮像
手段とは別に設けられ、被写体の色温度状態を検出する
為の色温度検出用受光手段と、該色温度検出用受光手段
の出力に応じてホワイトバランスを制御する為の第２の
制御信号を形成する第２の制御信号形成手段と、前記撮
像手段の出力中に含まれる色信号成分の利得を所定の固
定値にする為の第３の制御信号形成手段と、前記第１、
第２の制御信号の状態を判別する判別手段と、前記第
１、第２、第３の制御信号を組み合わせて前記撮像手段
の出力中の色信号成分の利得を制御すると共に、前記判
別手段の出力に応じて前記第１、第２、第３の制御信号
の組み合わせを変える制御手段と、を有することを特徴
とするカラー撮像装置。