JPH078046B2 - 自動白バランス調節装置 - Google Patents

自動白バランス調節装置

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JPH078046B2
JPH078046B2 JP60101275A JP10127585A JPH078046B2 JP H078046 B2 JPH078046 B2 JP H078046B2 JP 60101275 A JP60101275 A JP 60101275A JP 10127585 A JP10127585 A JP 10127585A JP H078046 B2 JPH078046 B2 JP H078046B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラービデオカメラの自動白バランス調節装
置に関する。
〔発明の背景〕
カラービデオカメラにおいて、良質のカラー画像を得る
には、白バランス調節が必要である。白バランスがくず
れると、白色の被写体を撮影した場合にその撮影画像が
色みがかって見えるだけでなく、一般の被写体を撮影し
た時の色再現性も劣化し、良質の再生画像が得られなく
なる。
光源の色温度が変化すれば白バランスも変化するので、
その都度白色(又は無彩色)の被写体を撮影して、カラ
ービデオカメラの撮影信号出力である3原色信号すなわ
ち赤色成分(以下Rと表わす)、緑色成分(以下Gと表
わす)、青色成分(以下Bと表わす)の出力比が1:1:1
となるように調節しなければならない。これが白バラン
ス調節であり、この調節は、一般に、各色信号の伝送線
路(チャンネル)に配置されている可変利得回路を調整
することにより行なわれる。カメラ操作に不慣れな一般
ユーザーにとっては、この白バランス調節装置は、その
調節操作が不要な自動式であることが望ましい。
従来、この白バランス調節の自動化を実現する技術とし
て、特開昭57−37992号公報に記載されたものがある。
この従来技術は、白バランスのとれが状態では色差信号
である(R−Y),(B−Y)信号−但し、Yは輝度成
分−のそれぞれの平均値がともにほぼ零になるという考
えに基づき、これらが零となるようにR,B信号増幅利得
を自動制御するものであって、さらにその誤動作を回避
するために、輝度信号レベルが所定値以上の部分に限っ
て前記色差信号を検出するようにしている。換言すれ
ば、色差信号の全平均値を検出したこれを零にするよう
に制御したのでは、偏った色彩の被写体を続けて撮影す
る場合に、正しい白バランスが得られないということで
あり、この問題を解決する手段のひとつとして、輝度の
高い部分のみを検出するようにしたものである。
このように、撮影中の信号から白バランスの状態を検出
して、これを自動補正する方式においては、撮影中の被
写体が白色乃至無彩色でない限り、厳密には必ず或る程
度の誤りを伴なうものであり、この誤りの程度と頻度を
いかにして軽減するかがこの方式の成否の鍵となる。
しかし、上記従来技術は、この点に関しては必ずしも万
全なものとは言えない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来従来技術の問題を解決し、誤りの
少ないビデオカメラの自動白バランス調節装置を提供す
るにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は、光源の色温度が
変化したときの白色被写体の色温度の変化が、これを色
度図上に描くと黒体放射軌跡の線上若しくはその近傍を
移動するという性質を利用し、色差ベクトル表示系(テ
レジジョン信号の搬送色信号をベクトルスコープに表示
したものに相当)におけるI軸に近い特定の色相軸若し
くはその近傍に位置するもののみを白色被写体とみな
し、これに対応した色差信号を最小ならしめるように、
R,B信号増幅利得を自動制御し、自動的かつ、誤り少な
く白バランス調節するものである。
第3図は本発明の原理を説明するための黒体放射軌跡図
であって、光源の色温度を軌跡上にブロットしてある。
通常利用される光源の色温度範囲は、大略2800゜K〜1000
0゜Kであり、ビデオカメラに必要とされる白バランスの
調節可能範囲も通常この範囲とされる。この範囲で、こ
の軌跡に最も近い直線を描くと、それは、第3図に示す
如く、約140度位相の色差ベクトルに相当する。したが
って、白バランス調節を固定したままで、光源の色温度
を変えたときの白色被写体の色差ベクトル(カラーベク
トル)は第4図に示す白色に対する色差ベクトル図から
わかるように、ほぼ140度位相の軸に沿うようにベクト
ルが移動する。この軸はI軸に近い軸であるが、ここで
はこの軸を「白色軸」と仮称することとする。
このような性質を利用し、本発明は、色差ベクトルが例
えば上記白色軸及びその近傍にある被写体部分のみを白
色とみなし、その部分の色差信号を抽出し、これを最小
にするようにR,B信号増幅利得を自動制御する点に特徴
がある。
なお、色差ベクトル表示系では、テレビジョン信号の搬
送色信号をベクトルスコープに表示したものと同等とな
るように、(B−Y)軸,(R−Y)軸の各座標軸を定
めるのが一般的であり、第4図に示す色差ベクトル図
も、それに従ったものであるが、周知のように、搬送色
信号は(B−Y)信号成分と(R−Y)信号成分との混
合において1/2.03対1/1.14の係数を掛けて得られるもの
であるから、第4図に示す色差ベクトル図における(B
−Y)軸,(R−Y)軸の各座標軸も、それぞれ、上記
係数の掛けられた色差信号に基づいて定められている。
従って、上記したほぼ140度という白色軸の位相の値
も、第4図に示す色差ベクトル図の各座標軸をこのよう
に定めたときの値である。もしも、上記係数を掛ける前
の色差信号に基づいて色差ベクトル図の各座標軸を定め
る必要がある場合には、白色軸の位相の値も、当然、そ
の様な座標軸の定め方に合った値に換算しなければなら
ないが、このような換算は単に数学的な変換に過ぎない
ので、以下の説明では、色差ベクトル図の各座標軸を前
者の一般的な定め方で定めたものとして説明することに
する。
〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明による自動白バランス調節装置の一実施
例を示すブロック図であって、1は光学レンズ、2は撮
像素子、31,32,33はプリアンプ、41,42は白バランス用
可変利得回路、5はプロセス回路、6はカラーエンコー
ダ、7は白色軸判別回路、81,82はゲート回路、9は白
色ベクトル量検出回路、10は平均値回路、11は利得制御
回路である。
同図において、本実施例の自動白バランス調節動作は、
まず、白色軸判別回路7において、色差信号ベクトル
(カラーベクトル)が前記白色軸の上若しくは近傍に位
置するか否かを判別し、その判別結果によりゲート回路
81,83を制御して白色であると判定された時のみ白色ベ
クトル量検出回路9へ色差信号を供給する。白色ベクト
ル量検出回路9は、白色軸上若しくはその近傍に位置す
る色差ベクトルの白色軸上への射影に相当する信号量を
検出する。この信号は平均値回路10で比較的長時間(例
えば数秒間)の平均値に変換され、利得制御回路11に供
給される。
利得制御回路11は、1種類の入力信号を受けてR信号チ
ャンネルとB信号チャンネルの白バランス用可変利得回
路にそれぞれ必要とされる2種類の利得制御信号を発生
するものであり、したがって、この利得制御回路11によ
って利得が制御される前記R信号用、B信号用の2つの
可変利得回路は、各々任意の利得を持ち得るものではな
く、相互に予じめ定められた特定の関係を保ちながら利
得が制御されるものである。その特定の関係とは、先に
第1図を用いて説明したような通常の光源の色温度範囲
において、白色に対応した色差ベクトルを零に為し得る
利得関係を言う。これを第4図を用いて別の観点から説
明すると、光源の色温度一定のままで、前記利得制御回
路11で可変利得回路の利得を制御すると、白色軸上をベ
クトルが移動するということである。
以上述べたような各構成要素の動作の下に、本実施例
は、白色ベクトル量検出回路9によって検出されたベク
トル量を最小にするように、2つの白バランス用可変利
得回路の利得を制御し、自動白バランス調節の機能を果
す。白色ベクトル量検出回路9は、白色軸上若しくはそ
の近傍に位置するカラーベクトル以外に対しては感知し
ないので、例えば赤色被写体や緑色被写体などの影響を
受けて白バランス調節を誤らせるということはない。
次に、本実施例における白色軸判別回路7について説明
する。まず、一般論として、第2図に示すように、XY直
交座標系とこれを角度θ回転したUV座標系を考えると
き、XY座標系における任意の点(x,y)をUV座標系に変
換して(u,v)で表示すると次のようになる。
u=xcosθ+ysinθ …(1) u=−xsinθ+ycosθ …(2) ここで、Xを(B−Y)色差軸、Yを(R−Y)色差
軸、Uを白色軸、Vをこれと直交する軸とみなすと、任
意の色差ベクトル(カラーベクトル)のうち白色軸(U
軸)上に位置するものを、V軸上への射影が零のものと
して定義づけることができる。すなわち、前記(2)式
から、 −(B−Y)・sinθω+(R−Y)・cosθω=0 …
(3) 但し、θωは白色軸の角度 この(3)式が白色軸上に位置する条件である。
白色軸上及びその近傍に位置するものは、 |−(B−Y)・sinθω+(R−Y)・cosθω|<α
…(4) 但し、αは前記近傍の程度を表わす量 この(4)式によって表わされる。(4)式が成立する
か否かを判断するのが前記白色軸判別回路であり、
(4)式の形からわかるように、これを実現する回路
は、(B−Y)色差信号と(R−Y)色差信号を−sin
θとcosθの割合で混合して得られる信号を絶対値回路
に通した後に比較器にかけ、αと比較するという回路構
成によって得られる。
次に、本実施例における白色ベクトル量検出回路9につ
いて説明する。白色ベクトル量は色差ベクトルの白色軸
(U軸)上への射影である。したがって、白色ベクトル
量(W)は前記(1)式を用いて次のように表わせる。
W=(B−Y)cosθω+(R−Y)sinθω …(5) (5)式を実現する回路は、(B−Y)信号と(R−
Y)信号とをcosθωsinθωの割合で混合する簡単な
加算回路である。
なお、白色軸の角度θωは、通常140度近傍とされる
が、大体130度乃至150度の範囲にあればよい。一例とし
て、135度場合には、sinθωcosθωの絶対値が相等
しく、従って、前記の(4)式、(5)式が共に簡単な
形で表わされ、それを実現する回路手段が簡略になるの
は自明であろう。また、本発明による自動白バランス調
節系では、上記白色ベクトル量検出回路9の出力が最小
になるように自動制御されるものであるから、この白色
ベクトル量検出回路9はベクトル量に正確に比例した信
号を出力することは必ずしも必要でなく、極端な例とし
ては、正負を判別して出力するもので十分である。この
場合、正であればR信号増幅利得が高過ぎ、かつB信号
増幅利得が不足しているのであるから、これを是正する
ように利得を自動制御すればよい。上記ベクトル量の正
負は、第2図からわかるように、(B−Y)信号、(R
−Y)信号のいずれかの正負をみるか、又は{(R−
Y)−(B−Y)}の正負をみるかによって判別可能で
ある。
又、本発明は、他の自動白バランス調節方式との併用が
可能である。例えば前記特開昭57−37992号公報に記載
されているように、輝度レベルの高い部分のみを白色と
みなす方式との併用により、色差ベクトルが白色軸上に
ありかつ輝度レベルの高い被写体を白色とみなして自動
白バランス調節し、確度をより高めることが可能であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、撮影中の被写体
のうち白色とみなせる部分の信号のみを検出して、この
白色部分の色差信号を最小ならしめるようにR,B信号増
幅利得を自動制御することができ、白色以外の被写体の
影響を受けにくく、誤動作を少なくすることができ、上
記従来技術の欠点を除いて優れた機能を自動白バランス
調節装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による自動白バランス調節装置の一実施
例を示すブロック図、第2図は第1図に示す実施例の説
明図、第3図は本発明の原理を説明するための黒体放射
軌跡図、第4図は白色に対する色差ベクトル図である。 1…光学レンズ、2…撮像素子、31〜33…プリアンプ、
41,43…白バランス用可変利得回路、5…プロセス回
路、6…カラーエンコーダ、7…白色軸判別回路、81,8
3…ゲート回路、9…白色ベクトル量検出回路、10…平
均値回路、11…利得制御回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数種の色光に反応する各イメージ情報信
    号を用いてカラー映像信号を生成する装置において、 前記カラー映像信号を少なくとも構成する一対の色差信
    号に基づいて、該一対の色差信号を色差ベクトル表示系
    で表したときの色差信号ベクトルが、黒体放射軌跡を色
    差ベクトル表示系で表したときのベクトル軌跡に対する
    漸近線として定義される白色軸の軸上、または、その近
    傍に、位置するか否かを判別する白色軸判別手段と、該
    白色判別手段による判別の結果、前記色差信号ベクトル
    が前記白色軸の軸上またはその近傍に位置する場合に、
    前記色差信号ベクトルの、前記白色軸の軸上への射影と
    して定義される白色ベクトル量を検出する白色ベクトル
    量検出手段と、該白色ベクトル量検出手段による検出結
    果に基づいて、前記複数種の色光に対応する各イメージ
    情報信号のうち、少なくとも2つのイメージ情報信号の
    増幅利得を制御する利得制御手段と、を備えて成り、 該利得制御手段は、前記白色ベクトル量検出手段により
    検出される白色ベクトル量を小ならしめるべく、前記増
    幅利得を制御することを特徴とする自動白バランス調節
    装置。
  2. 【請求項2】前記白色軸判別手段は、前記一対の色差信
    号の一方に白色軸角度の正弦値を乗じたものと他の一方
    に白色軸角度の余弦値を乗じたものとの差の絶対値が所
    定量より小なる場合に、前記色差信号ベクトルが前記白
    色軸の軸上またはその近傍に位置すると判別することを
    特徴とする前記特許請求の範囲第1項に記載の自動白バ
    ランス調節装置。
  3. 【請求項3】前記白色ベクトル量検出手段は、前記一対
    の色差信号を白色軸角度の余弦値と正弦値の割合で混合
    して得られる値を、検出した前記白色ベクトル量とする
    ことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項に記載の自
    動白バランス調節装置。
JP60101275A 1985-05-15 1985-05-15 自動白バランス調節装置 Expired - Lifetime JPH078046B2 (ja)

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JPS61260790A JPS61260790A (ja) 1986-11-18
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1610568A2 (en) 2004-06-22 2005-12-28 Sony Corporation Image pickup apparatus having white balance control function

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