JPH08126022A - ホワイトバランス調整回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一つの調整ボリュームを変化させるだけで、
本来変化すべき黒体放射特性に沿った白色色度変化軌跡
上を変化させ、ホワイトバランス標準状態で最大明るさ
を実現する。 【構成】 映像信号ライン１〜３の信号は、映像制御マ
イコン１０を通して送られてくるホワイトバランスの調
整レベルデータをＤＡＣ７〜８によりアナログ信号に代
え、乗算器４〜６のゲインとして加えられ、映像信号の
増幅を行う。また、映像制御マイコン１０によって送ら
れてくるデータは、該映像制御マイコン１０に接続され
たＲＯＭ１１中に、その映像出力特性がホワイトバラン
スの標準状態にはゲインを最大にし、その他のホワイト
バランス調整時にはその色度変化が黒体放射特性に沿う
ような変化となるようそのゲイン特性を設定してある。
これによりホワイトバランス標準時にはその明るさを低
下させることなくホワイトバランスを行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホワイトバランス調整
回路に関し、より詳細には、映像表示を行う表示機器、
特に明るさの最大値に限界のある液晶映像表示機器等に
有効なホワイトバランス調整回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】映像表示装置に、その映像調整としてブ
ライト、コントラスト等に共にホワイトバランス調整を
ユーザーコントロールとして装備するものがある。ホワ
イトバランス調整はその白色色度をユーザが任意に代え
られる機構である。これは映像ソースとしてハイビジョ
ン、ＮＴＳＣ（National Television System Committe
e）等放送方式の違いまたは放送と映画等の違いで、そ
の基準となる白色の色度がそれぞれ異なっていることに
より、同じ映像表示装置を使っていても映像ソースによ
って白色色度を代える必要が生じるためである。

【０００３】図６は、従来のホワイトバランス調整回路
で、図中、４１〜４３は映像信号ライン、４４、４５は
乗算器、４６，４７はＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）、４８は
映像制御マイコン（μｃｏｎ）である。図６に示すホワ
イトバランス調整回路は、映像表示装置の映像信号処理
部に付加されているものである。映像信号ライン４１〜
４３は、映像信号の三原色である、赤、緑、青の映像信
号ラインである。このラインの信号は映像制御マイコン
４８を通して送られてくるホワイトバランスの調整レベ
ルデータをＤＡＣ４６，４７によりアナログ信号に換
え、乗算器４４，４５のゲインとして加えられる。これ
により映像信号の増幅をおこなうようになっている。

【０００４】ユーザが表示映像の白色色度を変化させる
場合、この回路の場合はホワイトバランス調整として、
赤色映像信号を変化させる調整と青色映像信号を変化さ
せる調整との二つが独立して行えるようになっており、
その変化は、図７（ａ）,（ｂ）に示すように、それぞ
れの色で調整量と線形な関係となっている。なお、図７
（ａ）は赤色のホワイトバランス、図７（ｂ）は青色の
ホワイトバランスである。つまり、表示される映像の白
色は、赤色及び青色が標準状態の色度から（＋）,
（−）両方に自由に独立に変化するので、その表示白色
色度は、図８に示す色度図上の斜線部内であれば自由に
調整出来ることになる。これにより、ユーザはこの変化
範囲内の色度であれば自由に赤色、青色のホワイトバラ
ンス調整を行うことにより合わせ込むことができる。

【０００５】ところが通常色度の調整としては、色度図
上を自由に変化する必要はなく、その変化はほぼ黒体放
射特性に沿って変化をすること（ホワイトバランスの変
化がほぼ色温度の変化となる事）が望ましい（図８中の
曲線ｂが黒体放射特性）。これは映像ソースによる白色
色度の違い等がこの黒体放射特性に沿った変化となって
いることによる。また、逆に黒体放射特性から大きく外
れた調整をした場合、その白色は正常な白色とならな
い。従って、この従来方式では目標とする色度への調整
は可能であるが、赤色と青色の二色が任意に変化をして
しまうために調整に手間が係り、また、調整そのものが
難しくなってしまう。

【０００６】明るさに上限があるものを使用する場合や
信号処理をディジタルで行っている装置など、その表示
画像の明るさのダイナミックレンジに制限のある場合等
を考えると、仮にホワイトバランス標準状態をダイナミ
ックレンジのフルレンジに対応させた場合で、図９
（ａ）に示すように、ホワイトバランスを標準設定より
（＋）側にした場合は、調整レベルがダイナミックレン
ジを外れてしまうため、図９（ｂ）のように映像表示が
変化しなくなる。

【０００７】また、図１０（ａ）に示すように、ホワイ
トバランスのダイナミックレンジをホワイバランス
（＋）側最大時に対応させた場合を考えると、図１０
（ｂ）に示すように、映像出力は歪むことなく出力され
るが、ホワイトバランス標準時の映像出力が最大時より
も低い値となってしまう。つまり、従来の例では、ホワ
イトバランスは表示素子や信号処理回路でダイナミック
レンジが限られている場合、映像出力の歪みをなくそう
とすると標準状態時の映像出力を低下させなけらばなら
なくなり、結果として明るさが低下してしまうという問
題が発生する。

【０００８】従来のホワイトバランス調整回路について
記載した公知文献としては、例えば特開昭６１−１５０
４８８号公報がある、この公報のものは、撮像用光源の
色温度の違いによって生じる再生画像の色再現性及び輝
度再現性の誤差を補正する色信号処理系のホワイトバラ
ンス調整及び輝度信号処理系のレベルバランス調整を自
動的に行うために、撮像用光源の色温度を色温度検出手
段にて常時検出し、色信号処理系の各原色信号成分の信
号レベル比を制御する第１のレベル制御手段と、輝度信
号処理系の輝度信号形成用の各撮像色信号の信号レベル
比を制御する第２のレベル制御手段とを前記色温度検出
手段による検出出力に基づいて自動的に動作させ、カラ
ーイメージセンサにて得られる２以上の原色信号成分を
混合した状態の複数の撮像色信号出力より、各原色信号
と輝度信号とを形成するものである。

【０００９】また、特開平２−７２７８４号公報のもの
は、ホワイトバランス調整回路の定数の初期設定または
再設定のための特殊なモードテストモードを持ち、標準
照明光下での正しい定数設定作業を行うために、何らか
の人為的な操作によりテストモードを設定すると、予め
記憶されている標準照明光用ホワイトバランス調整デー
タが読み出され、ホワイトバランス調整回路のゲインが
このデータに従って調整され、この状態でホワイトバラ
ンス調整回路のゲインを決定する定数を手動で調整する
ことにより、ホワイトバランスの初期設定または再設定
を行うことができるものである。

【００１０】さらに、特開平５−７６０３７号公報のも
のは、映像信号から色温度を確実に推定することで正し
いホワイトバランスの調整を行うために、１フィールド
或いは１フレーム或いは複数フレームに及ぶ映像信号の
有効画像領域の中から、輝度の高い高輝度画素とその近
傍に存在する近傍画素の対である画素対を複数検出する
検出手段と、検出された複数の画素対においてそれぞれ
の高輝度画素における映像信号と対になる近傍が画素に
おける映像信号との間で演算を行うことにより、各画素
対における支配的な光源の色温度候補群を算出する算出
手段とを具備し、前記算出された色温度候補群の総和を
正規化することにより光源の平均色温度を求め、前記平
均色温度を元にホワイトバランスを調整するものであ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
ホワイトバランス調整回路においては、ホワイトバラン
ス調整として、赤色映像信号を変化させる調整と青色映
像信号を変化させる調整との二つが独立して行えるよう
になっており、そのため、調整された映像の色度が本来
変化をするべき黒体放射特性に沿った変化をせず、図８
に示すように、ある範囲内を自由に動いてしまう。これ
により、ユーザがホワイトバランスを調整しようとした
時、通常は表示された映像を見ながら調整をすることを
考えると（映像表示はそのソフトによってホワイトバラ
ンスを調整し易い表示であるとは限らない）、本来ある
べき色度に調整することは非常に難しい調整となってし
まう。また、調整に慣れないユーザが行う場合などは、
調整により正常なホワイトバランスとならないことも考
えられる。また、従来の例では、このホワイトバランス
は表示素子や信号処理回路でダイナミックレンジが限ら
れている場合、映像出力の歪みをなくそうとすると、標
準状態の映像出力を低下させなくてはならなくなり、結
果として明るさが低下してしまう問題が発生する。ま
た、前述した公報のものは、いずれもビデオカメラのホ
ワイトバランス自動調整に関するものであり、いずれも
入射した光の色温度を検出し、これに対応する様にゲイ
ンを制御するものである。従って、信号レベルを最大に
する等の対策はなされていない。

【００１２】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、映像表示装置において、そのホワイトバラン
ス（白色色度）調整機能として、映像信号処理の増幅器
のゲインを任意に設定された特性通りに変化させる機能
を有し、その特性をホワイトバランスの標準状態にはゲ
インを最大にし、ホワイトバランス調整時にはそのゲイ
ンを色度変化が黒体放射特性に沿うよう（色温度の変化
となるよう）な変化とするようにしたホワイトバランス
調整回路を提案することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、映像出力特性がホワイトバランスの標準
状態にはゲインを最大にし、その他のホワイトバランス
調整時には色度変化が黒体放射特性に沿うような変化と
なるようにゲイン特性を設定したＲＯＭと、該ＲＯＭに
接続された映像制御マイコンと、該映像制御マイコンか
らのホワイトバランス調整レベルデータをアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器と、映像信号ラインの信号に前
記Ｄ／Ａ変換器からの信号をゲインとして加えられる乗
算器とを有し、映像信号の増幅ゲインを任意に制御する
ようにしたことを特徴としたものである。

【００１４】

【作用】前記構成を有する本発明のホワイトバランス調
整回路は、マイコンに接続されたＲＯＭ中に任意の特性
が取り出せるようなデータテーブルを持ち、このデータ
をその映像出力特性がホワイトバランスの標準状態には
ゲインを最大にし、その他のホワイトバランス調整時に
はその色度変化が黒体放射特性にそうよう（色温度の変
化となるよう）な変化となるようそのゲイン特性を設定
し、これによりホワイトバランス標準時にはその明るさ
を低下させることなく、またその調整時の色度変化が純
粋に色温度の変化である色温度調整としてのホワイトバ
ランスを行うことができるようにしたものである。

【００１５】

【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１は、本発明によるホワイトバランス調整回路
の一実施例を説明するための構成図で、図中、１〜３は
映像信号ライン、４〜６は乗算器、７〜９はＤ／Ａ変換
器（ＤＡＣ）、１０は映像制御マイコン（μｃｏｎ）、
１１はＲＯＭ（Read Only Memory）である。本発明が従
来例と異なっている点は、ホワイトバランス調整により
変化する映像色して従来例では赤色と青色二色であった
のに対し、赤色、青色、緑色の三色となっている点と、
任意のゲイン特性を実現するために、映像制御マイコン
１０に接続されたＲＯＭ１１中に必要なデータを入力し
ておき、このデータどうりにホワイトバランス調整時に
はゲインが変化するようになっている点である。

【００１６】すなわち、従来のものは、入射した光の色
濃度を検出し、これに対応するようにゲインを判断する
ものであるため、信号レベルを最大にすることの対策が
なされていない。これに対し、本発明は、液晶映像装置
等に用いられるもので表示される明るさに上限が有り
（液晶映像装置では一般的にランプ等の光源の光を透過
または反射させることにより明るさを得ているため、そ
の明るさには上限がある）。したがって、映像信号の増
幅ゲインを任意に制御すれば、ホワイトバランス調整を
行えたとしてもその明るさは低いものになってしまう可
能性が高い。本発明ではこの点に鑑み、有限の明るさを
十分に利用することを特徴としている。

【００１７】映像信号ライン１〜３は、三原色である
赤、青、緑の映像信号ラインである。該映像信号ライン
の信号は、映像制御マイコン１０を通して送られてくる
ホワイトバランス調整レベルデータをＤＡＣ７,８によ
りアナログ信号に代え、乗算器４〜６のゲインとして加
えられる。これにより映像信号の増幅を行うようになっ
ている。また、映像制御マイコン１０によって送られて
くるデータは、映像制御マイコン１０に接続されたＲＯ
Ｍ１１中に、その映像出力特性がホワイトバランスの標
準状態には、ゲインを最大にし、その他のホワイトバラ
ンス調整時にはその色度変化が黒体放射特性に沿うよう
（色温度の変化となるよう）な変化となるよう、そのゲ
イン特性を設定してある。これによりホワイトバランス
標準時にはその明るさを低下させることなく、また、そ
の調整時の色度変化が純粋に色温度の変化である色温度
調整としてのホワイトバランスを行うことができるよう
にしたものである。

【００１８】本発明におけるホワイトバランスは映像表
示装置において、ユーザコントロールとして表示色度を
変化させることを目的としている。このような映像表示
装置では、通常、出荷時には標準的な調整状態に設定し
て出荷される。また、この状態は基本的に装置の最適な
状態となっている。すなわち、この標準状態が最も使わ
れる頻度の高い調整状態であるといえ、ホワイトバラン
ス調整の場合では調整範囲の真中となることが多い。こ
のような状態を本発明では、“標準状態時”と呼んでい
る。本発明では、この最も使用度の高い標準状態の明る
さを低下させないことを特徴としている。

【００１９】ただし、ユーザの使用状況によっては、映
像ソースの種類、ユーザの好み等によって、ホワイトバ
ランスをこの標準状態から異なった色度の状態に調整す
る場合があり、この時は可変範囲のなかで調整を行える
ようになっていて、このような状態を本発明では“調整
時”と呼んでいる。

【００２０】図２は、本発明におけるゲイン特性例を示
す図である。この特性を見て分かるように、その特性は
ホワイトバランス標準時にはゲインが最大となるように
設定されており、標準設定時に表示装置として最大の明
るさを確保できるようにしている。また、ホワイトバラ
ンス標準時以外は、そのゲインを下げる方向で赤、青、
緑三色の変化を設定しており、この特性により、映像出
力特性がホワイトバランス調整時には、その色度変化が
黒体放射特性に沿うような変化となる特性となってい
る。従って、映像表示出力は、色度図上を図３に示すよ
うな軌跡で変化することとなる。

【００２１】次に、ホワイトバランスの調整時の変化が
黒体放射特性に沿うような変化をするために必要なゲイ
ン特性について説明する。映像表示装置において、赤
（Ｒed）、青（Ｂlue）、緑（Ｇreen）、三色の出力光
量を変化させた場合、その合成色度がどのように変化す
るかを示す関係式は下記のようになる。初期設定単色色
度を

【００２２】

【表１】

【００２３】とし、Ｒ，Ｇ，Ｂの光量をｐ，ｑ，ｒとす
ると（標準状態時の光量をｐ＝ｑ＝ｒ＝１とし光量はそ
の比として表す）、以下の数１のようになる。

【００２４】

【数１】

【００２５】前述のように、Ｒ，Ｇ，Ｂの光量比を変化
させたときの白色色度Ｘ，Ｙが与えられる。これによ
り、目標とする色度の軌跡を設定してやれば、この軌跡
上を変化し、明るさが最大となるＲ，Ｇ，Ｂの出力を導
き出すことは可能となる。ここでは仮にホワイトバラン
スの標準調整時の白色色度及び各単色色度が下記の場合
を仮定すると表２のようになる。

【００２６】

【表２】

【００２７】この標準白色色度の周辺では、黒体放射特
性はほぼ直線に近い特性をしているため、ここではその
白色色度の変化の軌跡を直線で近似して、 Ｙ＝Ｘ＋０．０３５ とおくこととする。この条件で、白色色度がホワイトバ
ランス調整でこの軌跡上を変化し、明るさが最大となる
Ｒ，Ｇ，Ｂのゲインの変化の条件は、Ｒ，Ｇ，Ｂの光量
をｐ，ｑ，ｒとすると（標準状態時の光量をｐ＝ｑ＝ｒ
＝１とし０≦ｐ，ｑ，ｒ≦１）、以下の表３のようにな
る。

【００２８】

【表３】

【００２９】この特性を図にしたものが図２である。こ
の例は、色度の軌跡を直線で近似しているが、当然軌跡
が非線形であってもその特性を導き出すことは可能であ
る。

【００３０】図４は、本発明によるホワイトバランス調
整回路を備えた液晶映像表示装置（液晶プロジェクショ
ン）の構成図で、図中、１２は映像レベル（ピクチャ
ー）制御用のＤ／Ａ変換器、１３は黒レベル（ブライ
ト）制御用のＤ／Ａ変換器、１４〜１６はペデスタルク
ランプ回路，１７〜１９は加算器，２０〜２２はＡ／Ｄ
変換器、２３〜２５はガンマ（γ）補正回路、２６〜２
８はＤ／Ａ変換器、２９〜３１は出力回路、３２は液晶
表示モジュールで、その他、図１と同じ作用をする部分
には同一の符号を付してある。

【００３１】外部から入力されたＲ，Ｇ，Ｂの映像信号
がペデスタルクランプ回路１４〜１６によってクランプ
され、その信号に乗算器４〜６によってユーザコントロ
ールのピクチャー（映像信号レベル制御）とホワイトバ
ランス調整の制御信号を合成したもので信号増幅制御を
行い、次に、加算器１７〜１９でユーザコントロールの
ブライト（黒レベル制御）の制御を行う。さらに、この
例ではガンマ補正をディジタルで行うため、Ａ／Ｄ変換
器２０〜２２でディジタル変換した後、ガンマ補正回路
２３〜２５にてガンマ補正を行い、Ｄ／Ａ変換器２６〜
２８でアナログに変換を行う。こうして処理された映像
信号を出力回路２４〜３１で液晶表示モジュール３２に
入力する。全体としてこのようなシステムにて映像表示
を行っている。この中で、本発明は、乗算器４〜６とＤ
／Ａ変換器７〜９と映像制御マイコン１０とＲＯＭ１１
を含む回路がホワイトバランス回路となり、前述に示し
たような動作を行っている。

【００３２】図５は、図４における映像制御マイコンの
制御動作を示すフローチャートである。以下、各ステッ
プ（Ｓ）に従って順に説明する。まず、ユーザの調整に
よりホワイトバランスレベルを入力する（Ｓ１）。次
に、ホワイトバランスの各レベル毎の出力データをＲＯ
Ｍ１１内のデータテーブルより読み出し（Ｓ２）、Ｄ／
Ａ変換器７〜９にデータを出力して映像ゲインを変化さ
せる（Ｓ３）。この処理を繰り返す。すなわち、映像制
御マイコン１０としては、ユーザによりセットされた外
部のスイッチ等で設定されたホワイトバランスレベルを
読み込み、これに対応するデータをＲＯＭ１１から読み
込んで、Ｄ／Ａ変換器７〜９に出力しているものであ
る。

【００３３】このように、本発明は、映像表示装置にお
ける映像信号処理回路中に映像信号増幅器のゲインを任
意に設定された特性通りに変化させられる機能を持ち、
ホワイトバランス調整を行うことにより、設定された特
性通りにゲインを変化させるホワイトバランス調整回路
において、その特性をホワイトバランスの標準状態に
は、ゲインを最大にし、その他のホワイトバランス調整
時には、その色度変化が黒体放射特性に沿うよう（色温
度の変化となるよう）な変化となるようそのゲイン特性
を設定したものである。これにより、ホワイトバランス
標準時にはその明るさを低下させることなく、またその
調整時の色度変化が純粋に色温度の変化である色温度調
整としてのホワイトバランスを行うことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、ホワイトバランス調整機能として、映像信号
処理の増幅器のゲインを任意に設定された特性通りに変
化させる機能を有し、その特性をホワイトバランスの標
準状態時にはゲインを最大にし、ホワイトバランス調整
時にそのゲインを色度変化が黒体放射特性に沿うような
変化とすることにより、ユーザがホワイトバランスを調
整する場合に、一つの調整ボリュームを変化させるだけ
で本来変化すべき黒体放射特性に沿った白色色度変化軌
跡上を変化し、また、ホワイトバランス標準状態で最大
明るさを実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるホワイトバランス調整回路の一実
施例を説明するための構成図である。

【図２】本発明におけるゲイン特性例を示す図である。

【図３】本発明による映像表示出力を色度図上に示した
図である。

【図４】本発明におけるホワイトバランス調整回路を備
えた液晶映像表示装置の構成図である。

【図５】図４における制御マイコンの制御動作を示すフ
ローチャートである。

【図６】従来のホワイトバランス調整回路を示す図であ
る。

【図７】従来のホワイトバランスを示す図である。

【図８】従来の映像表示出力を色度図上に示した図であ
る。

【図９】従来の他のホワイトバランスを示す図である。

【図１０】従来の更に他のホワイトバランスを示す図で
ある。

【符号の説明】

１〜３…映像信号ライン、４〜６…乗算器、７〜９…Ｄ
／Ａ変換器（ＤＡＣ）、１０…映像制御マイコン（μｃ
ｏｎ）、１１…ＲＯＭ（Read Only Memory）、１２…映
像レベル（ピクチャー）制御用のＤ／Ａ変換器、１３…
黒レベル（ブライト）制御用のＤ／Ａ変換器、１４〜１
６…ペデスタルクランプ回路，１７〜１９…加算器，２
０〜２２…Ａ／Ｄ変換器、２３〜２５…ガンマ補正回
路、２６〜２８…Ｄ／Ａ変換器、２９〜３１…出力回
路、３２…液晶表示モジュール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像出力特性がホワイトバランスの標準
   状態にはゲインを最大にし、その他のホワイトバランス
   調整時には色度変化が黒体放射特性に沿うような変化と
   なるようにゲイン特性を設定したＲＯＭと、該ＲＯＭに
   接続された映像制御マイコンと、該映像制御マイコンか
   らのホワイトバランス調整レベルデータをアナログ信号
   に変換するＤ／Ａ変換器と、映像信号ラインの信号に前
   記Ｄ／Ａ変換器からの信号をゲインとして加えられる乗
   算器とを有し、映像信号の増幅ゲインを任意に制御する
   ようにしたことを特徴とするホワイトバランス調整回
   路。