JPS5981992A - 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】 （技術分野） 本発明はカラー撮像装置に関し、特に自動的に白バラン
スの調整ができる機能を有する撮像装置に関する。

（従来技術） カラー撮像装置において光源の色温度が変化すると白バ
ランスがくずれてしまう。そのため白色または無彩色の
被写体を撮像し、例えばそれによって得た赤色信号（Ｒ
）、緑色信号（Ｇ）。

青色信号（Ｂ）の比が同じ比率になるように調整する。

この調整が所謂白バランス調整でアル１一般に３種類の
単色信号のうち少なくとも２種類の単色信号またはその
３種類の単色信号よシ得た２種類の色差信号の伝送路に
おける各々の増幅利得を制御調整することによって行な
われる。この操作をユーザーが手動で行うことは煩られ
しく、従来よシ様々な方法で自動的に上述の如き白バラ
ンス調整が行なわれる如き撮像装置が提案されている。

第１図は従来の自動白バランス調整機能を有するカラー
撮像装置の一例を示す図である。１は撮像装置における
光学系であシ、光学系１全通した被写体像は撮像素子２
で結像し、電気信号に変換される。撮像素子２で得た電
気信号は色信号分離回路３でＲ，Ｇ、Ｂの各々の単色信
号に分離される。Ｒ及びＢは各々利得制御回路４及び５
を介してプロセス回路６，８に供給され、Ｇは直接プロ
セス回へに供給される。プロセス回路６，７，８では各
々例えばガンマ補正、アパーチャ補正、クランプ等の必
要な信号処理が行なわれる。プロセス回路６，７．８を
経たＲ　、　Ｇ　、　Ｂは各々マ）！クス回路９に供給
され、輝度信号（以下Ｙと称す）とＲ−Ｙ及びＢ−Ｙの
２ｉ類の色差信号とにマトリクスされる。これらの信号
はエンコーダ回路１ｏにてテレビジョン信−号とされ出
力端子１１よシ出カされる０次に白バランス、１Ｉ７Ｊ
整時の動作について説明する。被写体としては全面白ま
たは無彩色のものを撮影し、この時プロセス回路６，７
．８を経た几、Ｇ、Ｂを各々平均値検波回路１２，１３
．１４に供給する。平均値検波回ＭＩ２，１３．１４は
積分検波を行なうことによシ各単色信号の強度に応じた
出力を出す。平均値検波回路１２及び１３の出力は比較
器１５で比較される。比較器１５の出力はＲとＧとの強
度を比較した時の強度差に相当［２、スイッチ１７がオ
ン状態であれば比較器１５の出力は電圧記憶回路Ｉ９を
制御する。例えば凡の平均値の方がＧの平均値よｐレベ
ルが高い時は電圧記憶回路１９の記憶電圧を小さくする
方向に制御し、利得制御回路４による凡の増幅利得を下
げるように制御する。

スイッチ１７をオンしている間は一ヒ述の如き閉ループ
負帰還回路を構成してお、９ＲとＧとが同レベルになっ
た時にこの負帰還ループが安定する。安定した時点にお
いてスイッチ１７をオフ状態にすれば、電圧記憶回路１
９に安定時における利得制御回路４の増幅利得を決定す
る電圧が記憶される。その為スイッチ１７をオフした蕾
における利得制御回路４の増幅利得は電圧記憶回路１９
で記憶されている電圧に応じて固定される。

Ｂの利得制御回路５を含む負帰還ループも全く同様の働
きをする。即ちプロセス回路８を経たＢは平均値検波回
路１４に供給され、比較器１６にＩＢとＧとの強度を比
較する。そしてスイッチ１８がオンされていれば同様に
ループが安定する如く制御され、ＢとＧとが同レベルに
される。そしてスイッチ１８がオフされると、同様に電
圧記憶回Ｖ４Ｃｒ２０に記憶された電圧によシ利得制御
回路５の増幅利得が制御される。

とのすｊり成でスイッチ１７とスイッチ１８を両方共オ
ン状態にすれば、Ｒ，Ｇ、Ｂの各々が全て同しベル釦さ
れる如く制御される。このようにして白バランス調整を
行いこの時の利得制御回路４及び５の増幅利得を決定す
る電圧が電圧記憶回路１９　、２０に記憶する。そして
この後の通常撮影Ｉ？は利得制御回路４，５の増幅利得
は電圧記憶回路１９．２０に記憶されている電　　１圧
によって制餌１されるので白バランスがとれた状態で撮
影を行うことができる。尚スイッチ１７及び１８をオン
状態にする時間、即ち白バランス調整を行う為の期間は
少なくとも画像信号の１フイ一ルド分の期間以上必要で
ある。

ところが上述の如き＊ｂ’を成のカラー撮像装置にしい
て白バランスをとる為には白色または無彩色の被写体が
必要であり、特に白バランスを完全にしたい時には撮像
画面全体にひける白色まだは無彩色の被写体が必要であ
る。しかし一般的にはそのような大きな白または無彩色
の被写体が得られない場合が多い。

また近年、ホワイトバランス調整時にのみに撮影光束内
に白色透過板等を瞳き、白色または無彩色の被写体全必
要としない白バランス調整機構を有する撮１象装置も提
案されている。しかしながらこの方法では装置ηに機械
的な機構を付加するので装置が抜雑かっ大型化しでしま
う欠点があった。

３目　的） 本発明は上述の如き欠点に鑑み、簡単な構成をもって自
動的に白バランス調整のできる機能を有するカラー撮像
装置全提供することを目的とし、更に詳細には大きな白
色または無彩色の被写体を必要とせずかつ簡単な電気回
路を付加してやるだけで自動的に白バランス調整ができ
る機能を有するカラー撮像装置を提供することを目的と
する。

（実施例） ４′５２図は本発明の一実施例としてのカラー撮像装置
を示す図である。第１図に示したカラー撮像装置と同様
の構成要素については同一番号を４＝Ｊす。２２，２３
．２４は各々プロセス回路６．７．８を経九Ｒ，Ｇ、Ｈ
のピーク値を検波する回路である。

一般的な撮影画面においてｔ、ｊ：最も明るい部分が白
色である事が多くまた白色に近い。この点に注目して最
も明るい部分を白とみなして白バランス調整を行なえば
、はとんどの撮像シーンにおいては近似的に白バランス
調整が行なえる。

従って、ピーク検波回路２２，２３．２４でＲ。

（’＋、Ｂ各々のピーク値を検波してホールドする如き
形式で取出す。ビーク検波回路２２及び２３の各出力は
比較器１５に、ビーク検波回路２３゜２４の各出力は比
較器１６に供給される。そして比較器１５のエラー電圧
に基いて利得制御回路４の増幅利得を、また比較器１６
のエラー電圧に基いて利得制御回路５の増幅利得を、各
々調整してやることによって白バランス調整を行なうこ
とかできる。

ところでこの方法で白バランス調ｆを行う時には、信号
のピーク値を検出して行っているので、撮像素子２やプ
ロセス回路６，７．８等においてピーク値信号が飽和し
てしまうことがあシ、ピーク値信号そのものが信頼性に
乏しくなる可能性がある。そこでこれを避ける為には撮
像素子に供給される入射光量を通常撮影時に比べ少なく
してやればよい。

一般にビデオカメラ等における自動絞シ調整′４＆構に
おいては通常撮影時被写体像の平均値に対応する電気信
号を適正レベルにする如く絞シを調整する等の方法を用
いている。そこで上述の如く通常撮影時に比べ入射光量
を少なくするためには被写体の白色信号に対応する信号
、即ちピーク値信号が適Ｉ五レベルとなる様に絞シをｊ
調整してやればよい。

まずｑ＜　２図の撮像装置において通常撮影時の動作に
ついて説明する。光学系１及び絞り２１を介した被写体
像は撮像素子２で電気信号に変換される。この電気信号
から色信号分離回路３で几、ｃｉ、ｎが各々取シ出され
る。几及びＢは各々利得制御回路４，５を介してプロセ
ス回路６．８に供給され、Ｇはそのままプロセス回路７
に供給される。プロセス回路６，７．８で各々信号処理
されたＲ　、　Ｇ　、　Ｂはマトリクス回路９に供給さ
れＹ　、Ｒ−Ｙ　、Ｂ−Ｙとされる。Ｙ。

Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙはエンコーダ回路］０にてテレビジョン
信号とされ端子１１よシ出力される。

まだつｆ＾像素子２の出力信号はスイッチ２５を介して
平均値検波回路２７に供給される。スイッチ２５はスイ
ッチ１７及びスイッチ１日と連動−ｔ’る構成になって
いる。つまり通常撮影時においてはスイッチ１７．１８
共オフ状態にされ、それに応じてスイッチ２５は第２図
中に示すＡ側に接続される。また白バランス調整時にお
いてはスイッチ１７．１８共オン状態にされ、スイッチ
２５は第２図中に示すＢ側に接続される。

平均値検波回路２７の出力は比較器２８に供給され、比
較器２８において基準電圧発生回路２９で得た基準電圧
と比較される。そして比較器２８の出力であるエラー信
号に応じて絞、！７２’ｌは平均値検波回路２７で得た
平均値が適正レベルになる様に調整される。

一方利得制御回路４，５の増幅利得は各々電圧記憶回路
１９．２０に記憶されており、後述する如き方法で得ら
れた制御電圧によって決定される。

次に第２図のカラー撮像装置における白バランス潤整時
の動作について説明する。プロセス回路６，７．８′ｆ
ｔ介したＲ、Ｇ、Ｂは各々ビーク検波回路２２，２３．
２４に供給される０ピ一ク検波回路２２，２３．２４は
入力信号のピーク値をホールドし更に平滑する等の処理
を行い、几、　Ｃ１、）Ｊのピーク値に比例した出力が
ある。比較器１５にはピーク検波回路２２　、２３の出
力が供給される。また比較器１６にはピーク検波回路２
３．２４の出力が供給される。そしてこの時スイッチ１
７及びスイッチ１８がオンされると、比較器１５．１６
の出力であるニラ−１％王がなくなるまで電圧記憶回路
１９．２０に記憶されている電圧が調整され利得制御回
路４．５の増幅利得がｉｔとＧ及びＢとＧが同レベルに
なるように制御される。

ところが前述した如くピーク値信号は撮像素子２やプロ
セス回路６，７．８等においテ飽和してしオうことがあ
シ信頼性に乏しい。その為にスイッチ？、　７　、１８
がオン状態にされるとス・ｆタテ２５は図中入側からＢ
側に切換える様に不図示の機第１りにて連動させてやる
。すると撮像素子２よシ得た電気信号はピーク検波回路
２６に供給される。このピーク検波回路２６で得られた
電圧と基準電圧発生器２９で得られた基準電圧とが比較
器２８で比較され、比較！ａ２８の出力であるエラー電
圧に応じて絞シ２１はピーク値信号が適正レベルになる
様に調整される。

そして適正レベルのピーク値信号を利用して前述の如き
白バランス調整を行う。白バランス調整が終了するとス
イッチ１７．１８はオフ状態に戻され、それと同時にス
イッチ２５も再びＡ側に接続される。それＫよって絞シ
２１は再び平均値検波回路２７の出力に応じて調整され
るようになり、入射光量を再び通常撮像時における適正
量にする。また白バランス調整終了時における電圧記憶
回路１９　、２０の電圧は記憶され、この電圧記憶回路
１９　、２０の記憶電圧は制御電圧として前述の如く利
得制御回路４゜５の増幅利得を決定する。

このように第２図に示したカラー撮像装置によればピー
ク値を検波しこのピーク値を白色信号と仮定することに
よって、撮影画面全体に白色または無彩色の被写体を配
さすとも撮影画面上のほんの一部分に白色部分があれば
白バランス調整が自動的に行なえるようになった。また
通常撮影時に行なわれる平均値を検波することによる絞
シの制御をピーク値を検波することによって行ない、白
バランス調整に利用されるピーク値を適Ｅ　ｌ／ベルと
し信頼性の高いものにしている。

第３図は本発明の他の実施例としてのカラー撮１ψ装置
、・ｔを示す図である。第２図と同様の構成要素につ（
八では同一番号を付す。

まず通常撮影時の動作について説明するに、撮像素子２
でイ（Ｉられた被写体像に対応する電気信号は　８ｐ　
２図に示した撮像装ばの場合と同様にエンコーダ回路１
０にてテレビジョン信号となされ端子１１よｐ出力され
る。またスイッチ］、　７　、１８　（ｒよオフ状態と
されでおり、利得制御回路４，５の増’ｌ’ｆＡ利得は
後述の方法で得た電圧記憶回路１９．２０に記憶されて
いる制御電圧によって１ｆｉｌｌ飾される。

さてこの場合の絞す２１の制御について説明する。スイ
ッチ３６はスイッチ１７．１８がオフ状態の時はこれに
連動して図に示すＡ　１１１１１に接続されている。従
って撮像素子２で得られた電気信号は平均値検波回路３
５に供給され、平均値検波回路３５の出力はスイッチ３
６を介して直接比較器２８に供給される。比較器２８で
は平均値検波回路３５の出力と基準電圧発生器２９で得
た基準電圧とが比較され、比較器２８の出力エラー信号
に応じて絞シ２１は平均値検波回路３５で得た平均値が
適正レベルになる様調整される。

次に第３図のカラーＪＩＤ像装置における白バランス調
整時の動作について説明する。マ）　ＩＪクス回路９で
得られた２種類の色差信号几−ＹとＢ−Ｙとは各々ピー
ク検波回路３０，３］に供給される。ピーク検波回路３
　（１、３］で得られたＲ−ＹとＢ−Ｙとのピーク値は
比較器３２゜３３にて各々基準電圧発生器３４でイ（１
られる基準電圧と比較されるっそして比較器３２　、３
３で得たエラー電圧によシミ圧記憶回路１９．２０に記
憶されている電圧が調整される。■、圧記憶回路１９．
２０に記憶されている電圧は各々利得制御回路４，５の
増幅利得を制御する。今基準電圧発生器３４から得た基
準電圧に対してＲ−Ｙのレベルが低い時、比較器３２の
エラー電圧によりＴ「１圧記憶回路１９の記憶電圧は利
得制御回路４の増幅利得が大きくなる方向に調整される
。利得制御回路４の増幅利得が大きくなると几−Ｙのレ
ベルが高くなｆｉ、Ｂ−Ｙのレベルがやや低くなる。一
方晶準電圧に対してＢ−Ｙのレベルが低い時は同様のル
ープをだとシ、Ｂ−Ｙのレベルが高くなシ、几−Ｙのレ
ベルがやや低くなる。このようにしてＲ−Ｙ及びＢ−Ｙ
のレベルが基準電圧発生器３４より得た基準電圧と等し
くなるまで制御される。

このように白バランスを調整している間はスイッチ３６
はスイッチ１７．１８に連動して図中Ｂ側に接続されて
いる。平均値検波回路３５で得た撮像素子２の出力信号
の平均値は直流増幅器３７でそのレベルを大きくされ比
較器２８に供給されている。比較器２８では通常撮影時
と同様に基準電圧発生器２９よシ得た基準電圧と直流増
幅器３７の出力レベルとが比較され、この比較器２８の
出力により絞、！１ｌ１２１を制御する。前述した如く
撮像素子２やプロセス回路６゜７．８を介して得たピー
ク値は各部で飽和する可能性が強く信頼性に乏しいもの
である。従ってそのピーク値を利用して白バランス調整
を行っても正確な調整が行えない。そのため白バランス
調整を行っている時は平均値検波回路３５で得た平均値
のレベルを例えば２倍程度上げてやることによって平均
値の２倍のレベルが適正レベルになるように絞シ２１を
調整する０それによってピーク値が前述の如く飽和する
可能性が薄くなシ白バランス調整に用いられるピーク値
の信頼性を上げようとしている。

白バランス調整が終了するとスイッチ１７゜１８はオフ
されこの時電圧記憶回路１９．２０に記憶されている電
圧によシ以後の撮影時における利得制御回路４，５の増
幅利得が制御される。またこれに連動してスイッチ３６
ｉｌ−ＬＡ側に接続され絞シ２１は通常の制御状態に戻
る０このように第３図に示した構成のカラー撮像装置に
おいても、第２図に示したカラー撮像装置ｔ、７と同様
に大きな白色または無彩色の被写体を必要とせず信頼性
の高い自動白バランス調整ができるものである。

尚上述の２つの実施例においては白バランスをとるため
にＲ及びＢの増幅利得を調整しているが、白バランス調
整を行える部分であればどの部分の増幅利得を調整して
も構わない。例えばＲ，Ｇ、）３全ての増幅利得を制御
したシ、Ｒ２Ｏ，Ｂのうち任意の２つの増幅利得を制御
したシ、又はＲ−ＹとＢ−Ｙの増幅利得を制御すること
によって白バランス調整を行なってもよい。

また上述の２つの実施例においては白バランス調整を閉
ループ制御にて行っているが開ループを右Ｙ成して白バ
ランス調整を行なってもよい。

（効　果） 以上説明した様に本発明のカラー撮像装置によれば、撮
像素子よル得た信頼性の高い単色信号または色差信号の
各々のピーク値を検出するので従来の様に大きな白色ま
たは無彩色の被写体を探す必要もなく、また白色透過拡
散板等の余分な機構を設けることなく正確に白バランス
調整が自動的に行なえるカラー撮像装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカラー撮像装置の一例を示す図、 第２図は本発明の一実施例としてのカラー撮像装置を示
す図、 第３図は本発明の他の実施例としてのカラー撮像装置を
示す図である。 ２は撮像手段としての撮像素子、４，５は利得調整手段
としての利得制御回路、１５，１６．３２及び３３は比
較器、１９．２０は電圧記憶回路、２１は光量調整手段
としての絞シ、　２２．２３，２４゜３０及び３１はピ
ーク検出手段としてのピーク検波回路、２６はピーク検
波回路、２７．３５は平均値検波回路、２８は比較器、
２９は基準電圧発生回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）光学像を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手
   段に供給される光量を調整するだめの光量調整手段と、
   前記撮像手段を介して得た単色信号または色差信号の増
   幅利得を調整するための利得調整手段と、前記単色信号
   または色差信号のピーク値を検出するピーク検出手段と
   、白バランス調整をするために前記ピーク検出手段で得
   た信号に基づいて前記利得調整手段を制御する第１の制
   御手段と、該第１の制御手段によシ前記利得調整手段が
   制御されている場合は通常撮影時に比べて前記光量が少
   なくなる如く前記光量調整手段を制御する第２の制御手
   段とを具えるカラー撮像装置。