JPS60186188A - カラ−ビデオカメラの自動ホワイトバランス調整装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 木元明はカラービデオカメラの自動ホワイトバランス調
整方式に関し、特にその調整作業が容易になるように工
夫したものである。

〈従来枝術二〉 カラービデオカメラにより被写体を撮影する時の光源に
は色々な種類の光源、例えば太ト９、蛍光灯、白熱灯が
ある。こオ］ら各光分からの光で同一被写体を照明した
場合、物理測光でｉ−：Ｊ：分光分布が非常に違ってい
るにもかかわらず人間の目にはどの場合にもあまり違っ
ているようには見えない。例えば、白い紙はどの光源の
一トで見ても白いと感じる。これが人間の目の色＋１Ｅ
＋応である。

ところが、カラービデオカメラでは物理測光全行なって
いるため、人間の目の色順応に対応した補正が必要にな
る。即ち、どの様な照明条件下でも、人間の目に白と見
える被写体を撮影すれば常に正しい白色を再現し得るこ
とが必要である。白い被写体が白く写るよう調整されて
いれば色彩は視覚上正しく再現さ７するからであり、こ
のように白が白として再現されるよう撮影時にカラービ
デオカメラを調子１２することをホワイトバランスをと
るという。

従来から、ホワイトバランス調整は殆んど手動で行なわ
れているが、−酸ユーザが調整するに（・才、手間がか
かる上、正確な調整ができないのが実状で、このことが
家庭用カラービデオカメラの普及のための大きな障害に
なっていた。

、そこで、最近では撮影に先立つホワイトバランスの調
整を自動的に行なうようにした自動ホワイトハランヌ調
整方式が開発され市場に出回わっている。これは、カラ
ービデオカメラにおいでは白い被写体を撮影したときに
色差信号が零であればホワイトバランスがとれた状態に
なる点に着目し、白い被写体を撮影して調整することで
自動的に色差信号が零になるようにしたものである。

第１図は従来技術に係る自動ホワイトバランス調整方式
を実現する装置を示すブロック図である。同図中１は被
写体、２は白色板で、撮影に先立つホワイトバランスの
調整の際に用いるものであり、本例では光が透過する乳
白色のレンズキャップとなっている。３はレンズ、４は
カラー撮像管、５は信号処理回路、６は赤色に関１−る
自動利得制御器、７は青色に関する自動利得制御器、８
はマトリクス回路である。このマトリクス回路８には輝
度信号Ｙ、赤色に関する色信号Ｒ及び青色に関する色信
号Ｂが供給され、これら色信号Ｒ，Ｂ及び輝度信号Ｙか
ら色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが形成される。９，１０゜１
１は出力端子で、順にルＦ度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、
Ｂ−Ｙを送出する。１２．１３は積分回路で、抵抗Ｒ，
、Ｒ２及びコンデンサＣ，、Ｃ２からなる。１４　、’
１５はコンパレータ、１６．１７はアンプダウンカウン
タである。

かかる装置を用いる従来方式において、ホワイトバラン
スの調整時には、被写体１の光源から放射され白色板２
を通った白色光をレンズ３を介して撮像管４に導く。こ
の撮像省４の出力信号は信号処理回路５に供給され輝度
を表わす電気信号である輝度信号Ｙ１色を表わす電気信
号である色信号Ｒ、Ｂとして送出される。このうち色信
号Ｒ，Ｂは自動利得制御器６，７を介して、輝度信号Ｙ
は直接マトリクツ回路８に供給される。マトリクス回路
８は色信号ｉｔ　、　Ｂと輝度信号Ｙとから色差信号Ｒ
−Ｙ、Ｂ−Ｙを作り、これらを輝度信号Ｙとともに出力
端子９゜１０．１１を介して送出する。即ち、出力端子
９は輝度信号Ｙ１出力端子１ｏは色差信号Ｒ−Ｙ、出力
端子１１は色差信号Ｂ−Ｙｆｆｉ夫々送出する。

積分回路１２では色差信号Ｒ−Ｙを積分している。この
積分値が零であればホワイトバランスがとれているとい
うことになるのであるが、一般に回路構成上色信号Ｒ−
ＭＶｃは直流分が含まれるので、このことを考慮してや
る必要がある。そこで、この積分値は、コンパレータ１
４で前記直流分に相当する基準電圧Ｖｒｅｆと比較され
る（以下、基準値Ｖｒｅｆに等しい色差信号を零レベル
の色差信号という）。アップダウンカウンター６は、コ
ンパレータ１４の正負極性出力によシアンプ若しくはダ
ウンするカウンタ部と、アップダウン出力をアナログ値
に変換するＤ／。

変換器とを有しており、Ｄ／、変換器で自動利得制御器
６の利得を制御することにより負帰還ループを構成して
いる。ディジタル回路を含む前記負帰還ループは、アッ
プダウンカウンタ１６が２値の値を繰シ返した状態（ホ
ワイトバランスがとれた状態）で収束し、次にアップダ
ウンカウンタ１６のクロックパルスを切ることによって
前記２値の何れか一方のアンプダウンカウンタ１６の計
数を記憶する。

更に詳言すると、例えばコンパレータ１４の出力信号が
Ｈレベルのときには、アップダウンカウンタ１６はアッ
プカウンタとして機能してクロックパルスを計数すると
同時に、肱変換器を介して自動利得制御器６の利得が下
がるように制御する。かかる制御は、コンパレータ１４
の出力信号がＨレベルである間継続するが、同時にこの
期間に相当するクロックパルスが計数されるうこの結果
、遂には、コンパレータ１４の出力信号がＬレベルに変
化する。このようにＬレベルになると、アップダウンカ
ウンタ１６はダウンカウンタとして機能しクロックパル
スを計数すると同時に、巧う、変換器を介して自動利得
制御器６の利得が、今度−は、上がるように制御する。

かくて、′Ｓンパレータ１４の出力信号は再度Ｈレベル
となり前述と同様の動作を繰り返し、この結果アップダ
ウンカウンタ↑６の計数値は一定の値に収束する。この
状態でクロックパルスを切ればホワイトバランスがとれ
た状態の計数値がアップダウンカウンタ１６に保持され
る。

即ち、上記自動ホワイトバランス調整方式におけるアン
プダウンカウンタ１６は自動利得制御器６０制御電圧発
生器としての機能と、記憶回路としての機能とを有して
いる。

斜上の説明は色差信号Ｒ−Ｙに関するものであるが、色
差信号Ｅ−Ｙに関しても全く同態様のホワイトバランス
調整が行なわれる。即ち、積分回路１２に積分回路１３
が、コンパレータ１４にコンパレータ１５が、アップダ
ウンカウンタ１６にアップダウンカウンタ１７が、また
自動利得制御器６に自動利得制御器７が機能的に夫々対
応している。

ところが、上記従来技術においては、ホワイトバランス
の調整の際に、レンズ３に乳白色のレイズキャンプを装
着する等、白色板２を通して光源の光音撮像管４に導く
か、若しくは実際の被写体１とは別に白色の紙等を撮影
する必要がある。これは、従来技術に係る自動ホワイト
バランス調整方式が色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの全部を積
分している点に基因する。更に詳言すると、実際の被写
体ｌは種々の色をもっており、例えばバンクが白色若し
くは灰色以外の色であった場合にはその色の影響を多く
受け、その影響下の色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの積分値で
ホワイトバランスをとると間違った色でホワイトバラン
スをとることになってしまう。したがって、従来技術に
おいては、実際の被写体１を利用してホワイトバランス
をとることができず、前述の如くホワイトバランスの調
整のために格別の作業が必要になる。このため、その分
ホワイトバランスの調整が面倒になり、簡便、迅速な撮
影の障害となっている。

〈発明の目的〉 本発明は、上記従来技術の欠点に鑑み、実際の被写体を
利用してホワイトバランスの調整を簡便、容易になし得
るようにしたカラービデオカメラの自動ホワイトバラン
ス調整方式を提供すること全目的とする。

〈発明の構成〉 本発明者は、被写体のうち高輝度部分は白であるという
仮定に基づき高輝度部分を基準としてホワイトバランス
會とってみた。その結果、このようなホワイトバランス
調整によジ被写体を撮影しても人間の視宛上問題がない
ということが判明した。被写体の高輝度部分はそれが物
理的には何色であれ人間の目には白と感じてしまうので
ある。

本発明は、上記知見をその技術思想の基礎とするもので
、その構成は、各色信号の利得を調整する自動利得制御
器全制御する負帰還ループを形成して各色差信号の値が
零レベルになるように制御するカラービデオカメラの自
動ホワイトバランス調整装置において、映像信号の各時
点における輝度信号のレベルと第１の基準値とを比較す
る手段と、該比較手段で検出さｊまた第１の基準値よシ
も高いレベルの輝度信号部分（、ζ対応する色Ｍ信号と
８ｉ￥２の基準値と全比較する手段と、該比較手段にお
いて色差信号と第２の基準値の差が零となるように色差
信号に対応する色信号の利得を調整する自動利得制御器
とを有すること、及び更に前記両者の差が零となった時
の状態に自動利得制御器を保持するようにしたことを％
徴とする。

〈発明の効果〉 斜上のように本発明は、輝度信号が第１の基準値以上の
場合について色差信号が零レベルになるようにフィード
バック制餌ｊしており、しかも輝度信号が第１の基準値
以上であれば被写体のそこに対応する部分は白とみなし
ても人間の目の特性上何ら支障はないため、実際の被写
体を撮影することによシホワイトバランヌをとることが
できる。したがって、白色板を介して光源の光を導くと
か、白紙等、白色の物体を撮影するとかのホワイトバラ
ンスの調整に固有の面倒な作業が不必要となり、その分
ホワイトバランスの調整を簡便・迅速に行なうことがで
きる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第２図は本発明の実施例を実現する装置Ｕを示すブロッ
ク図である。同図に示すように、コンパレータ１８は、
映像信号として遂次出力されるＬｌｉ　Ｉｆ　（ｇ号Ｙ
のレベルと第１の基準値Ｖｒｅｆｌとを遂時比較して輝
度信号Ｙのレベルが第１の基準値Ｖｒｅｆｘより大きい
場合にはＨレベルとなってアナログスイッチ２０を動作
せしめる。コンパレータ１８はインバータ２４を介して
アナログスイッチ２２も制御するようになっており、し
たがって輝度信号Ｙのレベルが第１の基準値Ｖｒｅｆｘ
より小さい場合にはインバータ２４で反転されたＨレベ
ルの信号によりアナログスイッチ２２が動作する。即ち
、輝度信号Ｙのレベルの第１の基準値Ｖｒｅｆ１に対す
る大小関係によりアナログスイッチ２０．２２の何れか
が動作せしめられる。このときの第１の基準値Ｖｒｅｆ
ｌｉは、人間の目の特性に鑑みた場合、白として処理し
　′得る程度の高輝度部分を抽出し得るよう、換言すれ
ば白として処理し得る最低のレベルに設定しである。ア
ナログスイッチ２０はその動作により色差信号Ｒ−Ｙ’
、、またアナログスイッチ２２は第２の基準値Ｖｒｅｆ
ｚを、第１図に示す従来技術と同様の積分回路１２ｔ−
介してコンパレータ１４の一方の入力端子に夫々供給す
る。このときの第２の基準値Ｖｒｅｆ２は色差イぎ号Ｒ
−Ｙの零レベルに対応している。コンパレータ１４は、
第１図に示す従来技術と同様の構成で、その他方の入力
端子には第２の基準（ｉ号Ｖｒｅｆ　２が供給されてい
る。この結果コンパレーク１４は、第２の基準信号Ｖｒ
ｅｆｚに対する色差信号Ｒ−Ｙ（高輝度部分）と第２の
基準信号Ｖｒｅｆｚ　（低輝度部分）との積分値との比
較、つまり第２の基準信号Ｖｒｅｆｚに対する高輝度部
分の色差信号の積分値を比較し、その比較結果に対応す
る信号金弟１図に示す従来技術と同構成のアップダウン
カウンタ１６に送出する。

斜上の説明は色差信号Ｒ−Ｙに関するものであるが、色
差信号Ｂ−Ｙに関しても全く同態様のホワイトバランス
？Ａ整が行なわれる。即ち、コンパレータ１８にコンパ
レータ１９が、アナログスイッチ２０にアナログスイッ
チ２１が、アナログスイッチ２２にアナログスイッチ２
３が、インバータ２４にインバータ２５が、積分回路１
２に積分回路１３が、コンパレータ１４にコンパレータ
１５が、アンプダウンカウンタ１６にアップダウンカウ
ンタ１７が機能的に夫夫対応している。

また、他の枯ＪＪｙ、は第１図に示す従来技術と同一で
あるため、対応する部分に同一番号を付して重複する説
明を省略する。

かかる装置に′ヲ用いる本実施例方式において、ホワイ
トバランスの調整時には、カラービデオカメラを被写体
１に向は被写体１で反射された光ｉｌＩ’ｐ、の光をレ
ンズ３（ｉｌ−介して撮像管４に導く。

即ち、直接被写体１を撮映する。この撮像管４の出力信
号は信号処理回路５に供給され輝度を表わす電気信号で
ある輝度信号Ｙ、色を表わす電気信号である色信号Ｒ２
Ｂとして送出される。

このうち色信号Ｒ，Ｂは自動利得制御器６，７を介して
、輝度信号Ｙは直接マトリクヌ回路８に供給される。マ
トリクヌ回路８は色信号Ｒ２Ｂと輝度信号Ｙとから色差
信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを作り、これらを輝度信号Ｙととも
に出力端子９．１０．ｌｉｅ介して送出する。即ち、出
力端子９は輝度信号Ｙ１出力端子１０は色差信号Ｒ−Ｙ
、出力端子１１は色差信号Ｂ−Ｙ’ｉ夫々送出する。こ
のときコンパレータ１８では輝度信号Ｙのレベルと第１
の基準値Ｖｒｅｆ　ｓとの大小関係が比較される。この
様子を第３図（ａ）に示す。

この結果、人間の目の特性を考慮したとき白と見做して
も良い萬輝反部分の範囲に対応する部分がＨレベルとな
るパルス信号Ｓ、が得られる。

このパルス信号Ｓ、の波形を第３図（ｂ）に示す。この
パルス信号Ｓ１が直接若しくはインバータ２４を介して
アナログスイッチ２０若しくはアナログスイッチ２２を
制御する。したがってアナログスイッチ２０．２２の何
れか一方が常に導通さ粗る。この結果色差信＋１Ｒ−ｙ
若しくは第２の基準信号Ｖｒｅｆ２が積分回路１２に供
給され、これらが例えば１フレ一ム分積分されて、その
積分値と第２の基準値Ｖｒｅｆ　２とがコンパレータ１
４で比較される。この結果に基づき、従来技術と同様の
負帰還ループによりアンプダウンカラ／り１６Ｕ、フン
パレータ１４の出力が零（色差（ｉｊ号Ｒ−Ｙの高輝度
部分に対応する部分が零レベル）になるように自動利得
制御器６の利得を制御する。その後自動利得制御器６は
アンプダウンカウンタ１６によりホワイトバランスがと
れた状態に保持される。この結果、被写体の高輝度部分
に対応する部分の色差信号によってホワイトバランスの
調整が行なわれる一方、被写体の低輝度部分に対応する
部分の色差１８号はキャンセルされ、ホワイトバランス
の調整に宥且貞＋１　ｆｒ　ｍ　− ここで、アップダウンカウンタ１６によりホワイトバラ
ンスがとれた状態に自動チ１得制御器６を保持するのは
本実施例が動画の場合であるからである。即ち、動画の
場合撮影に先立つホワイトバランスの調整によ！７調整
された状態に白レベルが保持されず絵柄により変動する
とすれば極めて見づらい絵となってしまう。人間の目は
実際の色相との間の差には比較的鈍感であるのに対し、
色相の時間的な変化には非常に敏感であるからである。

したがって、本実施例では、フンショットは最初に調整
したホワイトバランスの状態に保持し、ショットが変わ
る毎にリセットしてその都度ホワイトバランスをとるよ
うにしている。アップダウンカウンタ１６のリセット端
子Ｒはそのだめのものである。

斜上の説明は色差信号Ｒ−Ｙに関するものであるが、色
差信号Ｂ−’Ｙに関しても全く同様にして自動利得制御
器７の利得が制御される。

なお、上記実施例において、ホワイトバランスがとれた
状態に自動利得制御器６．７を保持する機器としては、
アップダウンカウンタ１６゜１７を用いたが、これに限
定されるものではない。自動利得制御器６，７の制御電
圧発生器としての機能と、ホワイトバランスがとれた状
態全記憶する記憶回路としての機能を有するものであれ
ば他の構成でも良い。

一方、静止画を撮映する際のホワイトバランスの調整に
は前述の如きアップダウンカウンタ１６．１７に対応す
る機器は不要となる。静止画の場合を本発明の他の実施
例として説明しておく。第４図は他の実施例を実現する
装置を示すブロック図である。同図に示すように本実施
例は第２図に示す実施例と殆んど同一構成である。第２
図と同一部分には同一符号を付し重複する説明は省略す
る。第４図に示すように、本実施例では第２図のコンパ
レータ１４　、’１５の代わりに差動増幅器２６．２７
を用いており、これら差動増幅器２６’、２７の出力に
より直接自動利得制御器６，７を制御している。即ち、
色差信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ　−Ｙのレベルと第２の基準値
との差が零となるように自動利得制御器６゜７を制御す
ることによりホワイトバランスをとっている。この場合
には１枚、１枚独立した映像となるので１回毎の撮影に
先立ちホワイトバランスをとらなければならないからで
ある。したがって、ホワイトバランヌ調整の頻度を考慮
すれば前述の本発明の効果は静止画の場合がより顕著で
あるといい得る。更に本発明の他の実施態様によれば、
前述した第２図におけるアンプダウンカウンタ１６及び
１７を常に動作させて（記憶回路として作用させないよ
うにして）静止画用のホワイトバランヌ調整を行なわせ
ることもできる。また、このアンプダウンカウンタ１６
及び１７？：記憶回路として動作させるか否かを選択的
に切換可能とすることによりヌチル・ムービー兼用の電
子カメラに本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係るホワイトバランスの調整方式を
実現する装置を示すブロック図、第２図は本発明の実施
例に係るホワイトバランス調整方式を実現する装置を示
すブロック図、第９図（ａ）　、　（ｂ）はその各部の
波形を示す波形図、第４゛図は本発明の他の実施例に係
るホワイトバランス調整方式を実現する装置を示すブロ
ック図である。 図面中、 １は被写体、 ３はレンズ、 ６．７は自動利得制御器、 １、４　、１５　、１８　、１９はコンパレータ、１６
．１１：Ｉニアツブダウンカウンタ、２０．２１，２２
．２３はアナログスイッチ、２４．２５はインバータ、 ２６．２７は差動増幅器、 Ｖｒｅｆｘは第１の基準値、 Ｖｒｅｆ２は第２の基準値である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　各色信号の利得を調整する自動利得制御器を制
   御する負帰還ループを形成して各色差信号の値が零レベ
   ルになるように制御するカラービデオカメラの自動ホワ
   イトバランヌ調整装置において、映像信号の各時点にお
   ける輝度信号のレベルと第１の基準値とを比較する手段
   と、該比較手段で検出された第１の基準値よシも高いレ
   ベルの輝度信号部分に対応する色差信号と第２の基準値
   とを比較する手段と、該比較手段において色差信号と第
   ２の基準値の差が零となるように色差信号に対応する色
   信号の利得を調整する自動利得制御器とを有すること全
   特徴とするカラービデオカメラの自動ホワイトバランス
   調整装置。
2. （２）第１の基準値よりも西いレベルの輝度信号部分に
   対応する色差信号と第２の基準値とを比較する手段は、
   色差信号を積分する積分器を含み、この積分器による積
   分値と第２の基準値とを比較するようにした特許請求の
   範囲第１項記載のカラービデオカメラの自動ホワイトバ
   ランス調整装置。
3. （３）各色信号の利得を調整する自動利得制御器を制御
   する負帰還ループを形成して各色差信号の値が零レベル
   になるように制御するカラービデオカメラの自動ホワイ
   トバランス調整装置において、映像信号の各時点におけ
   る輝度信号のレベルと第１の基準値とを比較する手段と
   、該比較手段で検出された第１の基準値よりも高いレベ
   ルの輝度信号部分に対応する色差信号と第２の基準値と
   を比較する手段と、該比較手段において色差信号と第２
   の基準値の差が零となるように色差信号に対応する色信
   号の利得を調整する自動利得制御器と、両者の差が零−
   となった状態に自動利得制御器を保持する手段とを有す
   ることを特徴とするカラービデオカメラの自動ホワイト
   バランス調整装置。
4. （４）第１の基準値よりも高いレベルの輝度（Ｒ号ｊ’
   ｉｌｊ分に対応する色差信号と第２の基準値とを比較す
   る手段は、色差信号を積分する積分器全台み、この積分
   器による積分値と第２の基準値とを比較するようにした
   特許請求の範囲第３項記載のカラービデオカメラの自動
   ホワイトバランス調整装置。
5. （５）　自動利得制御器を保持する手段がアップダウン
   カウンタであることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のカラービデオカメラの自動ホワイトバランス調整
   装置。