JPS61100090A - カラ−ビデオカメラの自動白バランス調整装置 - 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］ この発明は、カラービデオカメラの自動白バランス調整
装置に関し、特に該装置の誤動作の低減に関する。

［従来の技１ｆｉ　］ 第２図は特開昭４９−１２３７２７号公報に示された自
動白バランス調整装置を応用した従来の自動白バランス
調整装置を示す概略ブロック図である。図において、硝
僚部１は、被写体を擺肖するためのものであり、Ｉｌｌ
管や固体撮像素子が用いられる。この撮像部１は、三原
色のカラー画像信号を導出し、綿２に赤色信号を出力し
、檜３に緑色信号を出力し、線４に青色信号を出力する
。

一方、拡散面５は、被写体の照明光を拡散させて採光す
るためのもので、たとえばすり硝子等が用いられる。こ
の拡散面５に対向して赤色フィルタ６、青色フィルタ７
、緑色フィルタ８が配置される。これら赤色フィルタ６
、青色フィルタ７、緑色フィルタ８は、それぞれ、撮像
部１における赤色フィルタ、１色フィルタ、緑色フィル
タと同じ分光透過特性を示す色フィルタである。赤色フ
ィルタ６、青色フィルタ７、緑色フィルタ８に対向して
、光電変換器９，１０，１１が配置される。

これら光電変換器９〜１１は、撮像部１における光電変
換部と同じ分光感度特性を示すものである。

充電変換器９．１０．１１の出力は、それぞれ、線１２
．１３．１４を介して比゛串検出回路１６に与えられる
。この比率検出回路１６は、照明光に含まれる三原色の
分布特性を検出するためのものである。一方、線２に出
力される赤色信号およびａ４に出力される青色信号は、
それぞれ、利得可変増幅器１０１および１０２に与えら
れる。これら利得可変増幅器１０１および１０２は、そ
れぞれ、ｈ１１５および１７を介して比率検出回路１６
から与えられる利得制御信号によってその利得が制御さ
れる。利得可変増幅器１０１および１０２の出力は、そ
れぞれ、線１０３および１０４を介してプロセス回路２
１に与えられる。また、撮像部１から線３に出力される
緑色信号はプロセス回路２１に与えられる。このプロセ
ス回路２１は、図示しないが、たとえばクランプ回路や
δ補正回路やホワイトクリップ回路やダーククリップ回
路や色差マトリクス等の信゛号処理回路を含んで偶成さ
れ、与えられた画像信号に所定の処理を施して輝度信号
とＲ−Ｙ色差信号とＢ−Ｙ色差信号とを作成するための
ものである。プロセス回路２１から出力される輝度信号
、Ｒ−Ｙ色差イ５号、　８−Ｙ色差信号は、それぞれ、
枠２２，２３．２４を介してエンコータ回路２５に与え
られる。エンコーダ回路２５は与えられた輝度信号およ
び色差信号に暮づいてビデオ信号を作成し、Ｐ１２６に
出力する。

次に、第２図に示’？Ｉ装買の動作を説明する。撮像部
１によって被写体を両像し、そのＥ原色出力信号をそれ
ぞれ出力ｗＡ２．３．４に送出する。このとぎ、撮像部
１が標準照明に合うように調整されていて、被写体の照
明が像型照明であれはＦＡ２　。

３．４の三原色出力が白バランスに関して）コ正な直に
なる筈である。しかし、被写体の照明の色温度が高くな
れば三原色出力中の青の成分が多くなり（赤の成分が少
なくなり）再現される色は笥みかかったものとなる。逆
に、照明の色温度が低くなれば三原色中の赤の成分が多
くなり（胃の成分が少なくなり）再現される色は赤みが
かったものとなる。

第２図の装置では、次の原理により上記三原色出力が照
明条件の如何にかかわらず常に適正な値となるように自
ａ　Ｋ’ｌ整される。まず、被写体の照明光を拡散面５
′＠通して探取し、これを三原色フィルタ６．７．８を
通し、光電変換器９，１０゜１１により三原色の色信号
として線１２．１３゜１４から取出す。比率検出回路１
６によって照明光に含まれる三原色分布が検出され、そ
の検出結果に１３ついて利１７可変増幅器１０１および
１０２の利ｉすが制御され、三原色出力信号の比を白バ
ランスに関して正常な値となるようにする。この場合は
、ｔ７色信号レベルを慕準として、赤色信号レベル、青
色信号レベルの利１すを変化させ、ａｉ。

３．１０４に送出している。その結果、白バランスに関
して三原色出力信号の比は常に標準照明下の被写体のも
のとほぼ一致させることができる。

したがって、プロセス回路２１およびエンコーダ＠路２
５を介して１７られるビデオ信号でモニタを表示すれば
、モニタ上には被写体の照明条件にかかわらず同じ再現
色が得られる。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上説明したごとく、従来の自動白バランス調整装置は
間ループ制御によって白バランスの調整を行なっている
ため、温度変化や照度変化に対して比率検出回路１６や
利（ｑ可変増幅器１０１および１０２等の回路が正確な
動作をしない場合、誤った白バランス調整がなされると
いう欠点があった。

この発明は、かかる欠点を解消するためになされたもの
で、温度変化や照度変化が生じても誤動作することのな
い白バランス調整装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかるカラービデオカメラの自動白バランス
調整装置は、被写体の像を１ｌｉ５像してカラー擺像信
号を出力する擾像手段と、前記カラー比像信号から色差
信号を作成する色差信号作成手段と、前記被写体の照明
光の分光特性を検出する分光特性検出手段と、前記カラ
ー門像信号の帰線期間の一部に前記分光特性検出手段の
出力信号を哲畳する信号口二手段と、前記信号ｍ畳手段
と前記色差信号作成手段との間に介挿される増幅器と、
前記色す１号のレベル変化に不じて前記増幅器の１１月
フを制御することにより前記色差信号中の前記分光特性
検出手段の出力信号のｍ畳された部分に相当する部分の
信号レベルの？０対直が最小となるようにＩｉ’ｌ　Ｆ
！］する利得制御手段とを設けたものであるう （ｌ′！′用１ この発明において（、ｉ、（ＩＪ１ワ１す１事丁段と増
幅器とが白バランスの調整に関して閉ルー１制陣を行な
うつ ［実施例コ 第１（７１はこの発明の一実施例を示寸曜略ブロック図
である。なお、この第１図において第２図の装置との″
ｇ応部分には同一参照符号を付して詳細説明を省略する
っ図において、光電変換器９，１０．１１の出力線１２
，１３．１４は、それぞれ、スイッチ回路５３．５２．
５１に接続されるうこれらスイッチ回路５３，５２．５
１には、パルス発生回路１０８から１１４１を介して切
換制御信号が与えられる。これらスイッチ回路５１，５
２゜５３の出力は、それぞれ、線５４．５５．５６を介
して加算回路５７．５８．５９に与えられる。

これら加算回路５７，５８．５９には、擾象部１の出力
線４．３．２が接続されている。上記スイッチ回路５１
は、パルス発生回路１０８からの切換制御信号がハイレ
ベルになったときに線１４と４９５４とを接続し、該切
１！１ｌＩｌｌｉｌＪ郊信号がローレベルになったとき
に線１４と線５４とを遮断する。同様に、スイッチ回路
５２は上記切換制！Ｊｌｌ信月がハイレベルになったと
きに線１３と腺５５を接続し、切換＄す罪信号がローレ
ベルになったときに櫟１３と線５５を遮断し、スイッチ
回路５３は切換制御信号がハイレベルになったときに線
１２と線５６を接続し、切換制御信号がローレベルにな
ったときに１１２と線５６を遮断する。加算回路５７は
線４の信号と５１５４の信号を加算して線６２に出力し
、加算回路５８は櫟３の信号と腺５５の信号を加算して
ｔ！Ｊ６１に出力し、加算回路５９は線２の信号と￥Ａ
５６の信号を川口して１６０に出力する。線６０は刊（
ｑ可変増幅器１０１に接続され、腺６１はプロセス回路
２１に接続され、Ｔａ６２は利１１可変１′１幅器１０
２に接続される。

プロセス回路２１から引出される線２３および２４は、
それぞれ、クランプ回路８８および８つに接続される。

クランプ回路８８および８つには、線９０を介してクラ
ンプパルス発生回路９１からクランプパルスが与えられ
る。クランプ回路８８は、クランプパルスがハイレベル
からローレベルになったときのｆ１２３の電位を基準電
圧発生回路８４の出力である線８６の電位に固定し線９
２へ出力する。クランプ回路８９は、クランプパルスが
ハイレベルからローレベルになったときの線２４の゛電
位を基準電圧発生回路８４の出力である線８６のζ位に
゛固定しｌ！ｊ１９３へ出力する。線９２および９３は
サンプルホールド回路６３および６４に接続される。サ
ンプルホールド回路６３および６４には、線８２を介し
てサンプリングパルス発生回路１０６からサンプリング
パルスが与えられる。サンプルホールド回路６３は、サ
ンプリングパルスがハイレベルからローレベルになると
きの掩９２の電位をサンプルホールドし、腺８２の電位
が次にローレベルからハイレベルになるまでその電位を
保持してＩ！］Ｉ６５に出力する。同様に、サンプルホ
ールド回路６４は、サンプリングパルスがハイレベルか
らローレベルになるときの輸９３の電位をサンプルホー
ルドし、線８２の電位が次にローレベルからハイレベル
になるまでそのＭ（ｎを保持してＦＪ６６に出力する。

線６５および６６は、それぞれ、コンパレータ６８およ
び６７のプラス側入力端に接続される。これらコンパレ
ータ６７および６８のマイナス側入力端には、基準電圧
発生回路−８４の出力電圧が線８６を介して与えられて
いる。コンパレータ６７は、ｔｆＡ６６の電位と線８６
の電位を比較して線６６の電位が線８６の電位より高い
場合にはハイレベルの信号を線９４に出力し、１ｉ１６
６の電位が線８６の電位より低い場合にはローレベルの
信号をｆ！Ｊ９４に出力する。

同様に、コンパレータ６８は、線６５の電位と線８６の
電位を比較し、粋６５の電位が線８６の電位より高い１
台にはハイレベルの信号を線９５に出力し、櫟６５の電
位が翰８６の電位より低い場合にはローレベルの信号を
？！９５に出力する。コンパレータ６７および６８の出
力線９４および９５は、それぞれ、アップダウンカウン
タ６９および７０に接続される。アップダウンカウンタ
６９は、！９９４の電位がハイレベルのときは線７１を
介してパルス発生回路１０５から与えられるパルスが１
個入力されるごとに線７２に出力されるカウンタ出力が
ルベル増加（アップ）し、礫９４の電位がローレベルの
ときはパルス発生回路１０５からパルスが１個入力され
るごとにＷＡ７２に入力されるカウンタ出力がルベル減
少くダウン）するっ同様に、アップダウンカウンタ７０
は線９５がハイしレベルのときはパルス発生回路１０５
からパルスが１！′１ｌｉ１入力されるごとに線７３に
出力されるカウンタ出力がルーベル市加（アップ）し、
轢９５がローレベルのときはパルス発生回路１゜５から
パルスが１個入力されるごとにｔ！Ｊ　７３に出力され
るカウンタ出力がルベル減少（ダウン）する。なお、こ
れらアップダウンカウンタ６９および７０は、Ｄ／Ａ変
換器を含んでおり、その出力はアナログ値である。

アップダウンカウンタ６９および７０の出力線７２およ
び７３は、それぞれ、利（ｑ可変１１幅器１０２および
１０１に接続される。これら利１ｑ可変増幅器１０１お
よび１０２は、線７３および７２の電位により決定され
る僧幅率でｔ１６０および６２の信号成分を増幅し線１
０３および１０４に出力する。

一方、プロセス回路２１の出力１２２，２３゜２４は、
それぞれ、ブランキング回路１１０，１１１．１１２に
接続される。これらブランキング回路１１０，１１１，
１１２には、線１１３を介してブランキングパルス発生
回路１１４からブランキングパルスが与えられている。

そして、ブランキング回路１１０，１１１，１１２はブ
ランキングパルスがローレベルの場合［２２，２３，２
４の信号成分をＯとし、ブランキングパルスがハィレベ
ルの埋合にはそのままｉＮｌ　１５．１１６−。

１１７に出力する。

次（こ、９）１同に示す実施ｉｔ！ｌ　Ｇ’）動作を説
明する。

ま！、ｉｊ！写体の照明光を拡散板５を通して採取し、
これを三原色フィルタ６、’７．８＋通し１．光電変換
器９，１０．１１により三原色の色信号として出力曹１
２，１３．１４から取出す。これにより、照明光に含ま
れる三Ｉ項色分市が検出されるっすなわち、Ｊｒｒ１敗
仮５と、三原色フィルな６．７．８と、光゛層変換：ｉ
３９．１０．１１とで被写体の照明光の分光時性を検出
するための分光特性検出手段を（３成している。一方、
撮像部１は、標準照明に合うように調整されていて、被
写体の照明が標準照明であれば？Ｊ２，３．４の三原色
出力は白バランス；こ関して適正イｉ司になるっここで
、動作説明のための門として、白根を標準照明よりも０
温αの高い照明により均一に照明し、その白板を撮像部
１により画面全体に撮像している場合を考える。

１３図、第４図は上記実施例の動作を説明するための波
形図であり、白バランスが調整されつつある過程を示し
ている。なお、各波形図は説明の便宜上、成る１づの垂
直走査期間とその前後の波形を示すことにする。また、
各波形図の下の括弧内の数字は各波形図に示された波形
の川われる線の番号を示している。また、信号の垂直走
査期間。

垂直帰線ｗＪ間は第３図、第４図中に示すごとくである
。白板を標準照明により均一に照明し、その白板を１Ｉ
Ｉｉ像部１によって画面全体に撤像したＩ」合のＰｉ１
２，３．４に現われる三原色出力信号が第３図（ａ　）
に示すごとくであるとすると、白根を標準照明よりも色
温度の高い照明により均一に照明しその白板を撮像部１
によって画面全体に類像した場合゛には、第３図（ｂ）
に示すように、第３図（ａ　）と比べて、線３に出力さ
れる緑色信号の出力レベルを基準にすると轢２に出力さ
れる赤色信号の出力レベルが下がり線４に出力される青
色信°□号の出力レベルが上がる。一方、＄１１２．１
３゜１４に出力される光電変換器９’、１０．１１の出
力の比は、フィルタ等の分光特性が撮像部１のそれと同
じであるから、第３図（ｂ）に示す線２゜３．４に出力
される信号レベルの比と等しくなる。

次に、線４１にはパルス発生回路１０８によって第３図
（ｄ）に示すようなパルスが出力されている。このパル
スの出力タイミングは、三原色出力信号の垂直［有］線
期間の一部と合致するように選ばれている。線４１に出
力されたパルスによってスイッチ回路５３．５２．５１
の切換が制御され、線５６．５５．５４には第３図（ｅ
　）に示す波形が出力される。そして、加算回路５９，
５８．５７によって線２，３．４と？！；１５６．５５
．５４の信号がそれぞれ加算され、第３図（ｆ）に示す
ような波形が線６０，６１．６２に出力される。

さて、以後の動作説明では、説明の便宜上、各波形図の
左端（直前の垂直走査期間）における利得可変増幅器１
０１．１０２の利得を１として動作を考えることにする
。プロセス回路２１の出力として線２３に現われるＲ−
Ｙ色差信号、　Ｎ４２４に現われるＢ−Ｙ色差信号を第
４図（ａ　）に示す。

第４図（ｂ）に示すパルスはクランプパルス発生回路９
１から梓９０に出力されるクランプパルスである。クラ
ンプ回路８８’、８９によって第４図（ｂ　＞に示すク
ランプパルスがハイレベルからローレベルになる時刻の
第４図（ａ　）に示す波形の電位を基準電圧発生回路８
４の出力である（；Ａ８６の電位に□それぞれ固定する
。第４図（Ｃ）にサンプリングパルス発生回路１０６か
ら線８２に出力されるサンプリングパルスを示す。サン
プルホールド回路６３’、’６−４は線８２のサンプリ
ングパルスがハイレベルからローレベルになる時刻の翔
９２．９３の１位をサンプルホールドするので、その出
力である線６５．６６の波形は第４図（ｄ　）のように
なる。第４図（ｄ　）の点線は４準電圧発生回路８４の
出力である線８６の電位を示している。コンパレータ６
８，６７の出力である線９５゜９４に現われる波形は、
ＰＪ６５．６６の電位と綜８４の電位の関係から第４図
（ｅ　）に示すようになる。第４図（ｆ）はパルス発生
回路１０５から線７１へ出力されるパルスを示した図で
ある。線９５、−９４の電位が第４図（ｅ　）に示す電
位のときに、アップダウンカウンタ７０．６９に第４図
（ｆ）に示すパルスが入力されると、それらの出力であ
るｆｆ１７３．７２の波形は第４図（（＋　＞に示すよ
うになる。これに対応して、利得可変増幅器１０１．１
０２の増幅率は第４図（１１）のごとく変化する。すな
わち、利得可変増幅器１０１，１０２の利得（増幅率）
は線７３．７２の電位が上がると小さくなり、逆に線７
３．７２の電位が下がると大きくなるようになっている
。

この実施例による白バランス調整回路は、線２３に現わ
れるＲ−Ｙ色差信号および線２４に現われるＢ−Ｙ色差
信号がそれぞれＯになるように、利得可変増幅器１０１
．１０２の利得を変化させ、プロセス回路２１に入力さ
れる赤色信号、青色信号のレベルを調整してい、る。正
しく白バランスが調整されていれば、Ｒ−Ｙ色差信号、
Ｂ−Ｙ色差信号は０となる。前述した、被写体の照明光
の色温度が高い場合には、線１０３，６１，１０４の波
形は、利（ｑ可変増幅器１０１，１０２の利得が第４図
（ｈ）に示すように変化した場合、第３図（ｇ）に示す
ごとく赤色信号レベルが大きくなり青色信号レベルが小
さくなる。それに対応して、第４図（ａ　）に示しであ
るように、線２３に現われるＲ−Ｙ色差信号、櫟２４に
現われるＢ−Ｙ色差信号は０に近づいていき、白バラン
ス調整がなされていく過程がわかる。

ブランキング回路１１０，１１１，１１２は、ブランキ
ングパルス発生回路１１４から棉１１３に出力されるブ
ランキングパルスによってＰ；１２２゜２３．２４の信
号の垂直！１ｉｔ）　ｆ１期間をブランキングし、＃！
１１５，１１６．１１７に出力する。

なお、線７３．７２の電圧の変化に対する利得可変増幅
器１０１．１０２の利（りの変化量およびアップダウン
カウンタ７０．６９のビット数等は、白バランス調筋８
置のｖ４整範囲、調整情度により適当な決定すればよい
。

以上、被写体の照明光の色温度が高いｊ！′Ｂ合につい
て説明したが、色ｔｌｌＪが低い１合についても、上）
ホと同様の動作が行なわれ、赤色信号レベルが小さくな
り青色信号レベルが大きくなることにより白バランスが
Ｌ１整される。

なお、上述の実施例では、１垂直帰線期間にアップダウ
ンカウンタ６９．７０の出力がルベルだけ変動するよう
に構成されているが、垂直帰線期間における前述の動作
を繰返すように各パルスの発生回数を増やせば、１垂直
帰線期間中に任意のレベル数、前記アップダウンカウン
タの出力を変化させることができる。

また、上述の実施例では、三原色の色信号を出力するよ
うな撮像部１を用いているが、赤色信号と青色信号と輝
度信号とを出力するような撮像部を用いるようにしても
よい。この場合、赤色信号と青色信号の利（ｑが調整さ
れる。

また、上述の実施例では、色差信号の垂直帰線期間にお
ける信号レベルと基準電圧とを比較することによって利
得可変増幅器１０１および１０２の利１ｑを制御するよ
うにしているが、色差信号の色信号成分と輝度信号成分
とが同一レベルになるように利１ｑ可変増幅器１０１お
よび１０２の利得を制御するようにしてもよい。この場
合、色差信号から色信号成分と１度信号成分とを分離し
くたとえばＲ−Ｙ色差信号の場合はＲ信号とＹ信号を分
離し）、この色信号成分と輝度信号成分をコンパレータ
６７．６８に入力し、これらコンパレータ６７．６８の
出力でアップダウンカウンタ６９゜７０のアップ／ダウ
ンモードを切換制御するようにすればよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明１よれば、開ループ自動制御系
によって白バランスの調整を行なうようにしているので
、温度変化や照度変化等による回路の誤動作をなくすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の自動白バランス調整装置
を示す概略ブロック図である。第２図は従来の自動白バ
ランス調整装置の一例を示す概略ブロック図である。＠
３図および第４図は、第１図に示す実施例の動作を説明
するための波形図であり、白バランスが調整されつつあ
る過程を示している。 図において、１はｔ’１部、５は拡散板、６は赤色フィ
ルタ、７は青色フィルタ、８は緑色フィルタ、９，１０
．１１は光電変換器、２１はプロセス回路、５１．５２
．５３はスイッチ回路、５７゜５８．５９は加算回路、
６３および６４はサンプルホールド回路、６７および６
８はコンパレータ、６９および７０はアップダウンカウ
ンタ、１０１および１０２は利得可変僧幅器を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 第４図 手続補正書（自発）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体を撮像してカラー撮像信号を出力する撮像
   手段と、 前記カラー撮像信号から色差信号を作成する色差信号作
   成手段と、 前記被写体の照明光の分光特性を検出する分光特性検出
   手段と、 前記カラー撮像信号の帰線期間の一部に前記分光特性検
   出手段の出力信号を重畳する信号重畳手段と、 前記信号重畳手段と前記色差信号作成手段との間に介挿
   される増幅器と、 前記色差信号によって作成される色差信号において、前
   記分光特性検出手段の出力信号の重畳された部分に相当
   する部分の信号レベルの絶対値が最小となるように、前
   記色差信号のレベル変化に応じて前記増幅器の利得を制
   御する利得制御手段とを備える、カラービデオカメラの
   自動白バランス調整装置。
2. （２）前記撮像手段は、３色の独立した色信号を出力す
   るように構成されている、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白バランス調整装置。
3. （３）前記撮像手段は、三原色信号を出力するように構
   成されている、特許請求の範囲第２項記載のカラービデ
   オカメラの自動白バランス調整装置。
4. （４）前記撮像手段は、赤色信号と青色信号と輝度信号
   とを出力するように構成されている、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白バランス調整装
   置。
5. （５）前記増幅器は前記３色の独立した色信号の中の少
   なくとも２つの色信号を増幅するように設けられている
   、特許請求の範囲第２項記載のカラービデオカメラの自
   動白バランス調整装置。
6. （６）前記利得制御手段は、 前記色差信号作成手段によって作成される色差信号にお
   いて、前記分光特性検出手段の出力信号の重畳された部
   分に相当する部分の信号レベルを検出する手段と、 前記信号レベル検出手段と予め設定された基準電圧とを
   比較するレベル比較手段と、 前記レベル比較手段の比較結果に応じて前記増幅器の利
   得を増減する手段とを含む、特許請求の範囲第１項ない
   し第５項のいずれかに記載のカラービテオカメラの自動
   白バランス調整装置。
7. （７）前記利得制御手段は、さらに前記帰線期間におけ
   る前記色差信号の無信号部分のレベルを前記基準電圧に
   クランプする回路を含む、特許請求の範囲第６項記載の
   カラービデオカメラの自動白バランス調整装置。