JPS59189793A - カラ−ビデオ・カメラの自動ホワイトバランス回路 - 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、カラービデオ・カメラの自動ホワイトバラ
ンス回路に関するものである。

人間の肉眼は、光源の色温度に対する感じ方に順応性を
もっていて、光源の色温度にかかわらず、赤色を有する
物体は赤色と認識し、青色を有する物体は青色と認識す
ることができるが、カラービデオ・カメラは、このよう
な色温度に対応する順応性を有していないので、光源の
色温度に対する調整が必要とされている。カラービデオ
・カメラでは、この光源の色温度に対する調整手段とし
て、いわゆるホワイトバランスという調整手段が採用さ
れている。

ホワイトバランスとは、白が正しく映し出されているこ
とを、他の色の再現の基準とするもので、このホワイト
バランスの原理を、第１図ないし第３図に基づいて説明
すると、第１図は撮影光源のスペクトル分布を示すもの
であって、ここでは。

撮影光源としてのタングステン電球のスペクトル分布が
描かれており、横軸は撮影光の波長、縦軸はエネルギー
強度が示されており、青色に相当する波長（４００ｎｍ
）のエネルギー強度は、赤色に相当する波長（７００ｎ
ｍ）のエネルギー強度よりも小さく、緑色に相当する波
長（５５０ｎｍ）のエネルギー強度は、前記両者の中間
に位置するものとなっている。このようなスペクトル分
布を有する撮影光源のもとで、白色の被写体を撮影する
と、人間の場合には順応性があるので白色であると認識
することができるが、撮像装置から出力される三原色信
号の赤色信号Ｒと緑色信号Ｇと青色信号Ｂとの出力レベ
ルは、スペクトル分布をそのまま反映して第２図に示す
ようなものとなる。そこで、被写体が白色であるときの
三原色信号の各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂの出力レベルが等しく
なるように調整するようにしており、第３図はホワイト
バランス後の各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂの出力レベルを示して
いる。

従来から、このホワイトバランスを行なう自動ホワイト
バランス回路として、ＴＴＬ方式のカラービデオ・カメ
ラの場合、色温度変換フィルターを併用しながら、あら
かじめ白色の被写体あるいは白色のレンズキャップを撮
影し、撮像装置から出力された三原色信号の出力レベル
が等しくなるように各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂを増幅する増幅
器をプリセットする構成のものが知られているが、この
従来のものは、前もって白色の被写体を撮影して測色を
行なわなければならず、撮影光源の色温度が変わるたび
に逐一白色の被写体を撮影しなければならないという不
具合を有している。

ＴＴＬ以外の方式のビデオ・カメラの場合、自動ホワイ
トバランス回路として、測光用の窓を設けて、赤色、緑
色、青色に相当する各波長に対応させた２個以上の測色
用ダイオードにより、この測光用窓を通過し、かつ、測
色用フォトダイオードの前面に設置された拡散板を透過
してきた白色光をとらえ、撮影光源の三原色信号の出力
レベルを感知して、撮像装置から出力される三原色信号
の増幅器に、撮影光源の三原色信号の出力レベルを反映
させる構成のものがあるが、このものは、測光用窓と、
測色用のフォトダイオードを設けなければならず、カラ
ービデオ・カメラが大型になると共に、被写体の撮影光
と測光用窓に入射する入射光とが異なる場合に、ホワイ
トバランスを正確に行なうことができないという問題点
を有している。

本発明の目的は、白色の被写体を前もって撮影すること
なく、かつ、測色用のフォトダイオードを使用すること
なく、ホワイトバランスを行なうことができるカラービ
デオ・カメラの自動ホワイトバランス回路を提供するこ
とにある。

本発明は、カラービデオカメラで撮影を行なう場合には
、白色部分が含まれていない被写体を撮影することがほ
とんど起り得ないという事実と、被写体の白色部分から
反射される反射光のスペクトルは、撮影光のスペクトル
をほぼそのまま反映するという事実とに着目してなされ
たもので、本発明の特徴は、撮影中の被写体から白色部
分を抽出して、この抽出された白色部分に基づいてホワ
イトバランスを行なうものである。

以下に、本発明に係るカラービデオ・カメラの自動ホワ
イトバランス回路の構成を、その実施例と共に図面に基
づいて説明する。

第４図において、１は撮像装置であって、被写体からの
反射光は、この撮像装置１において結像され、ここでは
画素単位の画像信号が三原色信号Ｒ，Ｇ、Ｂとして出力
されるものとなっている。

この撮像装置１は、撮像管あるいは固体撮像素子から構
成されているものであって、撮像装置１から出力された
三原色信号Ｒ，Ｇ、Ｂは、色分離回路２に入力されるも
のとなっている。この色分離口、路２は、三原色信号Ｒ
，Ｇ、Ｂを赤色信号Ｒと緑色信号Ｇと青色信号Ｂとに分
離する機能を有している。赤色信号Ｒは増幅器３とサン
プリング回路４とに入力され、緑色信号Ｇは増幅器５と
サンプリング回路４とに入力され、青色信号Ｂは増幅器
６とサンプリング回路４とに入力されている。

サンプリング回路４は、撮像装置１から出力される三原
色信号Ｒ，Ｇ、Ｂを所定の期間にわたってサンプリング
し、赤色に相当するサンプリング信号Ｒ′と緑色に相当
するサンプリング信号Ｇ′と青色に相当するサンプリン
グ信号Ｂ′とを三原色サンプリング信号Ｒ’　、Ｇ’　
、Ｂ’　として出力する機能を有しており、ここではゲ
ート回路を使用して構成されている。サンプリング回路
４には、垂直同期信号７が入力されており、ここでは、
サンプリング回路４は、この垂直同期信号７に基づいて
、三原色信号Ｒ，Ｇ、Ｂを１フイールドに相当する所定
の期間にわたってサンプリングするも□のとされている
。

三原色サンプリング信号Ｒ’　、Ｇ’　、Ｂ’はレベル
検出回路８を介して抽出回路９に入力されている。レベ
ル検出回路８は、三原色サンプリング信号Ｒ’　、Ｇ’
　、Ｂ’の出力レベルを検出する機能を有しており、抽
出回路９の機能は後述することとして、この抽出回路９
には、記憶回路１０の出力が入力されている。記憶回路
１０は、ここではリードオンリーメモリーＲＯＭによっ
て構成されており、撮影光源のうちの代表的なタングス
テン光、太陽光等のスペクトル情報が記憶されている。

この記憶回路１０には、少なくとも撮影光のうちの赤色
に相当する波長のスペクトル情報と緑色に相当する波長
のスペクトル情報と青色に相当する波長のスペクトル情
報とが基準の三原色スペクトル情報として各撮影光源毎
に記憶されており、この記憶回路１０はこの三原色スペ
クトル情報を三原色基準信号Ｒ“、Ｇ“、Ｂ″として出
力する機能を有しており、抽出回路９は、三原色サンプ
リング信号Ｒ’　、Ｇ’　、Ｂ’　と三原色基準信号Ｒ
”、Ｇ”。

Ｂ　／ｌとを比較して、三原色サンプリング信号の中か
ら被写体の白色部分に対応する白色画素サンプリング信
号を抽出する機能を有している。

ここでは、この抽出回路９は、三原色サンプリング信号
Ｒ’　、Ｇ’　、Ｂ’の出力レベルと三原色基準信号Ｒ
“、Ｇ“、Ｂ“の出力レベルとが、第５図、第６図に示
すようにスペクトルとして考えた場合に全体として相似
となっているか否かを比較して、全体として相似とみな
せる場合に、抽出回路９は白色画素サンプリング信号を
出力するようになっている。ここでは、この白色画素サ
ンプリング信号は、被写体の白色部分に対応する三原色
サンプリング信号のうちの赤色サンプリング信号Ｒ′と
青色サンプリング信号Ｂ′とで形成されている。この白
色画素サンプリング信号は、制御回路の一部を構成する
演算回路１１に入力されている。この演算回路１１は、
１フイールドの期間にわたって抽出された白色画素サン
プリング信号としての赤色サンプリング信号Ｒ′の出方
レベルと青色サンプリング信号Ｂ′の出力レベルとを平
均化し、かつ、その平均化された赤色サンプリング信号
Ｒ′の平均出力レベルとその平均化された青色サンプリ
ング信号Ｂ　ｎの平均出力レベルとの差に基づいて、誤
差信号を増幅レベル制御回路１２に向かって出力する機
能を有している。増幅レベル制御回路１２は、増幅器３
，６の後段に設けられている映像処理回路１３に向かっ
て三原色信号Ｒ，Ｇ。

Ｂが出力されるときに、被写体の白色に相当する部分に
対応する画素によって生成された三原色信号Ｒ，Ｇ、Ｂ
の各色信号の出力レベルが等しくなるように増幅器３，
６を制御する機能を有しており、たとえば、被写体の白
色に相当する部分に対応する画素によって生成された三
原色信号Ｒ，Ｂの平均出力レベルの比が３対１であると
きには、増幅器３と増幅器６との増幅比が１：３となる
ように増幅器３を制御するものである。

本発明は、以上説明したように、撮影中の被写体から白
色部分を抽出し、この抽出された白色部分に基づいてホ
ワイトバランスを行なうことができるようにしたから、
前もってホワイトバランスの調整のための撮影テストを
行なうことなく、かつ、撮影中に撮影光源の色温度が変
化した場合であっても、これを自動的に行なうことがで
きることとなって、撮影が極めて便利に行なえると共に
、測光用窓と測色用フォトダイオードとを設けなくとも
自動的にホワイトバランスを行なうことができるから、
カラービデオ・カメラ本体の小型化にも通じるという効
果を奏する。

なお、本発明は３管式カラービデオ・カメラ、２管式カ
ラービデオカメラ、単管式カラービデオ・カメラ（位相
分離方式）、単管式カラービデオ・カメプ（３電極力式
）等のものに適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は撮影光源のスペクトル分布図、第２図は撮像装
置から出力された三原色信号のホワイトバランスを行な
う前の出力図、第３図はホワイトバランス調整後の三原
色信号の出力図、第４図は本発明に係るカラービデオ・
カメラの自動ホワイトバランス回路、第５．第６図は、
本発明に係る三原色サンプリング信号と三原色基準信号
との説明に使用する説明図である。 １・・・撮像装置、　　　　２・・・色分雇回路３．５
．６・・・増幅器、４・・・サンプリング回路、９・・
・抽出回路、　　　１０・・・記憶回路、１１・・・演
算回路（制御回路）、１３・・・影像処理回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被写体からの反射光が結像されて画素単位の画像信号を
   三原色信号として映像処理回路に出力する撮像装置と、 該撮像装置から出力される三原色信号を所定期間にわた
   ってサンプリングし、赤色に相当するサンプリング信号
   と緑色に相当するサンプリング信号と青色に相当するサ
   ンプリング信号とを三原色サンプリング信号として出力
   するサンプリング回路と、 少なくとも撮影光のうちの赤色に相当する波長のスペク
   トル情報と緑色に相当する波長のスペクトル情報と青色
   に相当する波長のスペクトル情報とが基準の三原色スペ
   クトル情報として記憶され、該三原色スペクトル情報を
   三原色基準信号として出力する記憶回路と、 前ｉ２記憶回路から出力された三原色基準信号と前記サ
   ンプリング回路から出力された三原色サンプリング信号
   とを比較して、該三原色サンプリング信号の中から被写
   体の白色部分に対応する白色画素サンプリング信号を抽
   出する抽出回路と。 前記白色画素サンプリング信号が入力され、該白色サン
   プリング信号を構成する各色信号の出力レベルを前記所
   定期間にわたって平均し、平均された出力レベルの差に
   基づいて、被写体の白色に相当する部分に対応する画素
   によって生成される三原色信号の各色信号の出力レベル
   が等しくなるように、前記映像処理回路に入力される三
   原色信号の各色信号の出力レベルを制御する制御回路と
   を有しているカラービデオ・カメラの自動ホワイトバラ
   ンス回路。