JPS58145288A - カラ−撮像装置 - 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】 この発明はカラー撮像装置に関し、特に、エレクトロク
ロミック素子を用いて、色温度調節を行うものに関する
。

Ｖデオカメラ等を中心とするカラー撮像装置に、おいて
は、撮像する際に、被写体の＃ＩａＡの色温度に合わせ
て必ずホワイト／肴ツンス調整ヲ行わないと正し一色再
塊が得られない拳その良めにいくつかの方法があυ、用
いられている。第１図は、代表的な、カラービデオカメ
２におけるホワイトバランス調整を行う丸めのシステム
図を示す、第１図において、被写体１０１は、レンｔ１
０１によってとらえられ、トリをンダフィルタ１０３を
通過し、撮儂管１０４０面板上に結偉する。撮儂管１（
１４は第２図（＆）に示す様な色ストライブフィルタを
用いておシ、図中Ｗは金色透過フィルタ、Ｇは緑色透過
フィルタ、Ｙは黄色透過フィルタ、ｃｙはシアン色透過
アイ・ ルタである。このため入射光中の赤成分と青成分は、各
ストライブフィルタによｐ振幅変調を受は丸高周波信号
として第２図（ｂ）　ｏ　＠に得られる。この信号は、
単一搬送波周波数インターリープ信号として知られてい
る。ここで搬送周波数が３５１１１ａｉｎとする。ζう
して得られ良信号は、第１図Ｏ前置増幅１！Ｊ６ｇによ
〉増幅さ担３、５８　ＭＨＳの帯域通過フィルター０６
により搬送色信号が得られる。搬送色信号は、（１ｎ＋
４）の遅延囲路１０１によシ遅延されて、遅延されない
信号との間で加算、減算が行われる。加算器１０ｇの出
力は検波器１０９によｐ検波さ也５００　ｋＨｚの帯域
を持つ低域フ４ルタＬＰＦＩ　１１０により帯域制限さ
れて、電圧可変利得増幅器ＶＣＡ　１１１で増幅されて
赤信号Ｒとなる。青信号Ｂは減算器１１２の出力を検波
器１１３で検波し、低域通過フィルタＬＰＦＩＩ　１４
で帯域制限し、電圧可変利得増幅器ＶＣＡ　Ｊ　１　＃
に得られる。

ここでいう電圧可変利得増幅器とは、制御端子に印加さ
れた電圧によって利得の制御ができる増−器のことであ
る。一方前蝋増ｌ１ｌｉ器の出力は、低域フィルタＬＰ
ＦＩＪ　１１１と遅延−１１１を通択先に検波された赤
、青信号と、帯域と時間をそろえられ低域輝度信号Ｙ、
となる。ｉた、同時に、３、１　ＭＨｚの帯域を持つり
、ＰＦ２なる低域フィルタ１１８と遅延回路１１＃を通
過し九信号は、赤、宵、ＹＬ傷信号、ＮＴ８Ｃエンコー
メ１１０の中で時間が一致する輝度信号Ｙとなる。こう
して得られ九Ｒ・ＢＩＹＬ＊Ｙ（１１号は、ＮＴ８Ｃエ
ンコーメテＮＴ８Ｃ信号１２１となる。

このカメラが３０００ＫＯ色温度の照明下で色信号出力
のバランスが良い様に、撮像管、ストライブフィルタの
分光特性が設計されている場合に６０００ＫＯ＠明下或
いは晴れた日の屋外で撮像すゐ場合、［３図（ａ）　（
ｂ）に示す橡に、ＩＩＧＢ信号の出力バランスが変化す
る。この丸め入射光のＲＧＩ成分のバランスをとる友め
に１色トリミングフィルタ１０１としてアンバーフィル
タが選ばれて、光路中に入れられる。更に、同じく光路
中に、拡散板１２２が入れられて外光が一様光として撮
像管面上を照らす、この時、レンＪｅＯ絞シ値は撮像管
の円方が確率状態、九とえばビシ；ン管の場合、０．２
μムｐ−ｐの信号電流となる様ＫＩｌｉｌｌｉＩｉして
おく、熱論、自動絞ル装置によりて制御しても嵐い、こ
の時、ｖｃム１１１の出力は、カメラが電源を投入され
九ばかシの初期状態であるとすると電圧メモリの初期状
■によ、て決まる利得によシ全面白信号に対するあるレ
ベルの赤Ｉ！号を出力している。この信号は、検１２ｆ
ｊ！（Ｄ＠ｔ）Ｊ　Ｊ　Ｊによシ検波され、平滑回路（
Ｌｆ’ＦＢ　）　Ｊ　２４によシ平清され直流電圧とな
っている・この直流電圧は、誤差電圧増ｍ器１２５の一
方の入力端子に入いシ他方の端子に入ってくる電圧との
誤差を検出して出力する。この出力は色温度＃１１１１
ｂｑ）九めのアナμダスイダチＩＩｇを介して、電圧メ
モリ１１ｒによｐ記憶される。

青信号の出力４同様に検波器Ｊ　１　＃　、平滑回路１
２ｇ、誤差電圧増幅器１８０を通り、アナログスイッチ
ＩＩＩを介して電圧メモリｌｌｌＫ１導される。一方低
域輝度信号ＹＬは、検波器１１３で検波され、平滑回路
１１４で平滑されて直流電圧となり、誤差電圧増幅器１
２１と１１０の他燗に入力されて、赤、青信号の直流電
圧と比較される。こζでスイ、テ１１６と１３１は連動
する。スイプチを接続の状態にすると、Ｙ、と８．邸の
直流分の誤差電圧が電圧メ（ＩＪ　Ｋ印加され、電圧メ
毫りの出力は初期値から変化する。そして、ＶＣＡ　Ｊ
　Ｉ　Ｊ　、　ＶＣＡ　１１　ｊの出力Ｒ，ＢがＹ、と
一致する方向に誤差電圧が変化して、ＶＣＡ　１１１　
、　ＶＣＡ　１１５　（ＤｆＦ＋Ｊ得を変化させ、誤差
電圧がなくなって、ホワイトバランスがとれる。ホワイ
トバランスがとれたらアナログスイッチを開放する。そ
れでも、電圧メモリが、誤差増幅器の最終値を記憶して
いるのでホワイトバランスは保九れる。これには、数秒
の時間を資する。こうして拡散板を光路より外Ｕ撮像す
ることができる。撮像中に照明の色温度が変化し九場合
、変化が小さければ、再度アナログスイッチを操作し、
ホワイトバランスをと９なおす。

色温度の変化が大きい場合には、色トリミングフィルタ
を異なる特性のものに変えて、ホワイトバランスをとシ
直す必要がある。４ｈシもＶＣＡの利得変化とダイナミ
ックレンジの広いものを用いたとすると、色トリミング
フィルタなしにホワイトバランスをとれるがＮＴ５Ｃ工
ンコーメ入力におけるＲ　＊　Ｂ　＊　ＹＬの振幅はそ
ろっても各信号間のＳ／Ｎがバランスしない。第３図の
様な特性の場合、赤信号の８７Ｎが、劣化して画質は低
下する。更に、色温度が変化するとＹＬの分光特性が変
化して、色再現性が３０００に以外では悪いことになる
。これを補正する丸めには、色一度によって変化するリ
ニアマトリクス回路を用いなければならないので、回路
構成が複雑になシ、部品点数が増大して安定性も悪くな
るという欠点を持つ。色トリミングフィルタを用いれば
良い訳だが、多数のフィルタを九とえばターレット式に
持つことは、機構が複雑になり、形状も大きくしかも機
械式なので衝撃、振動に弱い。また、用いるフィルタの
経年変化が起きる。光路中に可動部分を持つので防塵が
保てない尋の欠点がある・レンズの前玉にはめ造式にし
ても取扱い、持ち運びの点で面倒である０本発明は以上
の点に鑑みなされ九もので、可動部を有さすに、入射光
の色温度を設計色温度に変換する仁とＫより、使用する
金色温度範囲にわ九ってホワイトバランスをとることが
可能なカラー掃像装置を与えることを目的とする。

以下に本発明の一実施例を図を参照しながら説明する。

第４図は、本発明の構成を示すプロヅク図である。撮像
管１．０４は、ＩＫ２図の色フィルタを有する。ここで
、図中、数字の一致するものは、以前に用い丸ものと同
じ構成要素とする・九だし、色フィルタと撮像管の組み
合わせだけは、曇天下の色温度８０００ＫにおいてＲｌ
Ｂ・Ｙ５信号成分のバランスがとれる様に設計されてい
るとする拳晴大の日に屋外の皺写体１０１はレンズ１０
１によシとらえられ、エレクトロクロ書、り素子４０１
を通過してｍ偉管に入い）、従来例で示した過程を経て
、低域フィルタ１１０．１１４，１１６．１１ｉ１から
各々Ｒ。

Ｂ　＊　Ｙｔ、　ａ　Ｙの各信号が得られる。ここでエ
レクトロクー建ツク素子について説明する。エレクトロ
クロンツク素子は、九とえば、特開昭５６−４６７９号
公報勢に示されるもので、第５図に示す様な構造を有し
た全固体形の電圧による分光透過率可変の光学フィルタ
素子である。第５図において、被膜等の透明電極５０１
と５０２の間に、Ｔａ２０５１８１０２膜等の絶縁層ｓ
ｏｓを介して、Ｉｒ（ＯＨ）ｘ　、　Ｎ１（ＯＨ）ｘ等
の第１発色層５０４と　ＷＯ、、ＭｏＯ３等の第１発色
層５０４が積層された構造が、ガラス基板１５０ｇ上に
形成されている。５０１〜５０５の膜は２．３細根度と
薄いので、全体の厚みは、基板ガラスの厚みで決まる。

ここに電圧を印加すると、同時に２つの発色層が発色し
て様々な色に着色し、分光透過特性が変化する。第６図
は、印加電圧と分光透過特性の変化の様子を示す。発色
は、電極に印加した電源から供給された電荷量で決マシ
、電圧が平衡に達すると電流は流れなくなるので、回路
的には見掛上コンデンサとして動作する。

そして、この状態は電源を取シ去っても外部に電荷を移
動させない限シ、保持される・従って、素子自身がメモ
リとしての機能を有している。

メモリ時間は、外部回路のリークによって＃１ぼ決ｔシ
、このままでも１０時間以上の保持が可能なので通常の
用途にはあえてメモリを必要としない、ｔた消色させる
には与えた電荷を抜いてやれば良いから抵抗を接続する
か、速く消し丸い時は逆電圧を加えてやれば良い、その
時の応答は、発色、消色温度が下がると遅くなる傾向は
あるが、共に数ｍｍ〜数１０　ｍｍと速い、この時、拡
散板１２２を光路中に入れる。Ｒ，Ｂ信号は各々、検波
器４０２．４ＯＡ、低域フィルタ４０１ｅ４ｏｔｉによ
υ検波、平滑化されて直流電圧となシ、誤差電圧増幅器
４０４によってＲ，Ｂ信号の差電圧が得られる。この電
圧はアナログスイプチ４０１を介してエレクトロクロン
ツク素子４０１に供給されている。ホワイトバランスヲ
行う前の状態においては、エレクトロクロ建、り素子４
０１は電源を入れた時、或いは、前のホワイトノナラン
ス状態の電圧を記憶し、保持し続けている。ここでアナ
ログスイ。

チ４０１を接続状態にすると、エレクトロクロＺｑり素
子４０１にはＲとＢの信号の差分が加わシ、分光透過率
が変化していく。この時エレクトロクロ々、り素子４０
１には、Ｒが大の時に発色し、Ｒが小の時、消色して−
〈向きに電圧が印加されていると、８とＢがバランスす
る点までエレクトロクーき、り素子は変化していく。こ
れには、エレクトロクロミック素子としては、無体放射
の特性との積が可視光線の範囲で、全色温度範囲で、一
定になるものを材料的に遇んでやれば良い、この時点で
、アナログスイッチ４０Ｆを開放にすると、エレクトロ
クロミ、り素子４０１はその状態を保持し始めるので、
ホワイトバランスが保たれる。これで拡散板を光路外に
出して撮像ができる。こうして、メモリを付加すること
なく、また可動部分を伴うこともなく、ホワイトバラン
スが金色温度範囲においてとれる仁とになる。また信号
間のバランスは常に保たれるので８／Ｎも常に一定に保
つことができるし、色温度の変化に際してＹ信号の波形
も一定になシ、喪好な色再現を実現することができる・ この様にエレクトロクロミ９り素子を用いることによっ
て、機械的装置によらず色温度の変換が可能であるため
、故障がなく、耐真性が得られた上にメモリ回路を省略
できるなど、小形軽量化、低消費電力化が計れる。更に
広い色温度範囲における良好な色再現性が可能である等
、施行による効果は大きい・ 第７図に本発明の第２の実施例を示す。これは、エレク
トロクロミック素子４０１の特性だけではバランスしき
れない光源による照明下で撮像する場合において用いる
もので、エレクト關りａ　、％ｖり素子４０１を用いて
、ｌ（、３３ｚ＃フランスとったのちに残留する誤差を
従来の電気回路によりホワイトバランスを最終的に合わ
せ込む方式である。こうすることにより、回路は増える
が、入射光を制御している丸め各信号出力の８７Ｎは、
広い範囲において良好に保つことが可能で同様にｙ、　
ｔ　ｙの特性もほぼ一定に保つ仁とができるので、良好
な色再現が可能である。

以上の奥−例において周波数カンタ−リープ方式単管カ
ラー撮像装置について説明してき九がこれに限ることは
なく、他の単管式撮像方式、２雷式、３管式勢の多管式
撮像装置、ＣＯＤ　。

ＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた、単板式、多板式偉像
装ｍｓに４応用できることは云うまでもない・同様の色
信号検出が可能であるならば、フィルムカメラに応用し
ても構わない。

以上絆述してきた様に本発明によれば、可動部分を伴う
ことなく、撮像装置への入射光の色温度を連続的に変換
することが可能で、部品点数も少なく、低消費電力で小
形軽量、頑丈でしかも、良好な８／Ｎ特性、色再現を得
ることが可能となり、撮像装置の高性能化に大いに寄与
で龜る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のホワイトバランス法を用いたカフ−撮
像装置の構成図、第２図（、）伽）は、単管カメラの色
フィルタと出力信号の説明図、第３図（ａ）　（ｂ）は
色温度が３０００にで設計されたカラー律律の６０００
に照明下での出力信号の様子を示す凶、第４図は、本発
明を用いたカッ−撮像装置の構成図、第５図はエレクト
ロクーミ、り素子の構成図、第６図（ａ）　（ｂ）は夫
々エレクトロクロ１．り素子の特性例を示す図、第７図
は、本発明の他の実施例を示す図である。 １０１・・・被写体、　　Ｊ　ｏ　ｚ・・・レンズ、１
０４・・・撮像管、１０１・・・前置増幅器、１０＆・
・・帯域通過フィルタ、１０１・・・遅延回路、１０８
・・・加算器、１０９．１１３・・・検波器、１１０　
＋　１１４−１１６、Ｉｌｇ・・・低域フィルタ、１１
２・・・減算器、１１１・・・遅延線、１１９・・・遅
延（ロ）路、ｌｌａ・・・ＮＴＳＣ工ンコー〆、１２２
・・・拡散板、４０１・・・エレクトロクーミ、り素子
、４０２．４０５・・・検波器、４０３＊４０６・・・
低減フィルタ、４０４・・・誤差電圧増幅器。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦）２図 （ａ） （１）） ｌ／ｒ３図 ；　（ａ） 乙 浅義（ｎｍ） （１）） 浅長（ｎｍ） 矛５図 牙６図 （ａ） （ｂ）：皮表（ｎｍ） シ双長〔入〕

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　白い被写体もしくは、拡散板勢によシ積分し
   九外光を撮像して得られる映像信号をエレクトロクロミ
   ック素子に印加することＫよりエレクトロクロミック素
   子の分光透過特性を制御してホワイトバランスをとるこ
   とを４１１１とするカラー撮像装置・
2. （２）　　エレクトロクロミック素子によ）入射光のバ
   ランスをとっ九後に、電気回路の３Ｘ色信号出力の利得
   を制御してホワイトバランスをとることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のカラー撮像装置・