JPS61260790A - 自動白バランス調節装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、カラービデオカメラの自動白バランス調節装
置に関する。

〔発明の背景〕

カラービデオカメラにおいて、良質のカラー。

画像を得るには、白バランス調節が必要である。

白バランスがくずれると、白色の被写体を撮影した場合
にその撮影画像が色みがかワて見えるだけでなく、一般
の被写体を撮影した時の色再現性も劣化し、良質の再生
画像が得られなくなる０ 光源の色温度が変化すれば白バランスも変化するので、
その都度白色（又は無彩色）の被写体を撮影して、カラ
ービデオカメラの撮像信号出力である３原色信号すなわ
ち赤色成分（以下Ｒと表わす）、緑色成分（以下Ｇと表
わす）、青色成分（以下Ｂと表わす）の出力比が１：１
：１となるように調節しなければならない。これが白バ
ランス調節であり、この調節は、一般に、各色信号の伝
送線路（チャンネル）に配置されている可変利得回路を
調整することにより行なわれる。カメラ操作に不慣れな
一般ユーザーにとっては、この白バランス調節装置は、
その調節操作が不要な自動式であることが望ましい。

従来、この白バランス調節の自動化を実現する技術とし
て、特開昭５７−３７９９２号公報に記載されたものが
ある。この従来技術は、白バランスのとれた状態では色
差信号である（　Ｒ−Ｙ）。

（Ｂ−Ｙ）信号−但し、Ｙは輝度成分−のそれぞれの平
均値がともにほぼ零になるという考えに基づき、これら
が零となるようにＲ，Ｂ信号増幅利得を自動制御するも
のであって、さらにその誤動作を回避するために、輝度
信号レベルが所定値以上の部分に限って前記色差信号を
検出するようにしている。換言すれば、色差信号の全平
均値を検出してこれを零にするように制御したのでは、
偏った色彩の被写体を続けて撮影する場合に、正しい白
バランスが得られないということであり、この問題を解
決する手段のひとつとして、輝度の高い部分のみを検出
するようにしたものである。

このように、撮影中の信号から白バランスの状態を検出
して、これを自動補正する方式においては、撮影中の被
写体が白色乃至無彩色でない限り、厳密には必ず成る程
度の誤りを伴なうものであり、この誤りの程度と頻度を
いかにして軽減するかがこの方式の成否の鍵となる。

しかし、上記従来技術は、この点に関しては必ずしも万
全なものとは言えない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、誤りの
少ないビデオカメラの自動白バランス調節装置を提供す
るにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、光源の色温度が
変化したときの白色被写体の色温度の変化が、これを色
度図上に描くと黒体放射軌跡の線上若しくはその近傍を
移動するという性質を利用し、色差ベクトル表示糸（テ
レビジョン信号ヲベクトルスコープに表示したものに相
当）における１軸に近い特定の色相軸若しくはその近傍
に位置するもののみを白色被写体とみなし、これに対応
した色差信号を最小ならしめるように、Ｒ，Ｂ信号増幅
利得を自動制御し、自動的かつ、誤り少なく白バランス
調節するものである。

第３図は本発明の詳細な説明するための黒体放射軌跡図
であって、光源の色温度を軌跡上にプロットしである。

通常利用される光源の色温度範囲ｉｊ　ｓ大略２８００
χ〜１００００°にであり、ビデオカメラに必要とされ
る白バランスの調節可能範囲も通常この範囲とされる。

この範囲で、この軌跡に最も近い直線を描くと、それは
、第３図に示す如く、約１４０度位相の色差ベクトルに
相当する。したがって、白バランスＨ節を固定したまま
で、光源の色温度を変えたときの白色被写体の色差ベク
トル（カラーベクトル）ハ第４図に示す白色に対する色
差ベクトル図かられかるように、はぼ１４０度位相の軸
に沿うようにベクトルが移動する。この軸は１軸に近い
軸であるが、ここではこの軸を「白色軸」と仮称するこ
ととする。

このような性質を利用し、本発明は、色差ベクトルが例
えば上記白色軸及びその近傍にある被写体部分のみを白
色とみなし、その部分の色差信号を抽串し、これを最小
にするようにＲ１Ｂ信号増幅利得を自動制御する点に特
徴がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する０ 第１図は本発明による自動白バランス調節装置の一実施
例を示すブロック図であって、１は光学レンズ、２け撮
像素子、３１　、３２　、５５はプリアンプ、４１　、
４２は白バランス用可変利得回路、５はプロセス回路、
６はカラーエンコーダ、７は白色釉判別回路、８１　、
８２はゲート回路、９は白色ベクトル量検出回路、１０
は平均値回路、１１は利得制御回路である。

同図において、本実施例の自動白バランス調節動作は、
まず、白色釉判別回路７において、色差信号ベクトル（
カラーベクトル）が前記白色軸の上若しくは近傍に位置
するか否かを判別し、その判別結果によりゲート回路８
１　、８３を制御して白色であると判定された時のみ白
色ベクトルｒ検出回路９へ色差信号を供給する。白色ベ
クトル量検出回路９は、白色軸上若しくはその近傍に位
置する色差ベクトルの白色軸上への斜影に相当する信号
量を検出する。この信号は平ｊｔＪ値回路１０で比較的
長時間（例えば数秒間）の平均値に変換され、利得制御
回路１１に供給される。

利得制御回路１１は、１種類の入力信号を受けてＲ信号
チャンネルとＢ信号チャンネルの白バランス用可変利得
回路にそれぞれ必要とされる２種類の利得制御信号を発
生するものであり、したがって、この利得制御回路１１
によって利得が制御される前記Ｒ信号用、Ｂ信号用の２
つの可変利得回路は、各々任意の利得を持ち得るもので
はなく、相互に予じめ定められた特定の関係を保ちなが
ら利得が制御されるものである。

その特定の関係とは、先に第１図を用いて説明したよう
な通常の光源の色温度範囲において、白色に対応した色
差ベクトルを零に為し得る利得関係を言う。これを第４
図を用いて別の観点から説明すると、光源の色温度一定
のままで、前記利得制御回路１１で可変利得回路の利得
を制御すると、白色軸上をベクトルが移動するというこ
とである。

以上述べたような各構成要素の動作の下に、本実施例は
、白色ベクトル量検出回路９によって検出されたベクト
ル量を最小にするように、２つの白バランス用可変利得
回路の利得を制御し、自動白バランス調節の機能を果す
。白色ベクトル量検出回路９け、白色軸上若しくはその
近傍に位置するカラーベクトル以外に対しては感知しな
いので、例えは赤色被写体や緑色被写体などの影響を受
けて白バランス調節を誤らせるということはない。

次に、本実施例における白色釉判別回路７について説明
する。まず、一般論として、第２図に示すように、ＸＹ
直交座標系とこれを角度θ回転したＵＶ座標系を考える
とき、ＸＹ座標糸における任意の点Ｃｘ、ｙ）をＵＶ座
標系に変換して（ｕ、υ）で表示すると次のようになる
。

Ｕ票、２＋部部子＋３’ｉｎθ　　　　　　・・・（１
）υ＝−ｒｔｈθ十ｙ瀉θ　　　・・・（２）ここで、
Ｘを（Ｂ−Ｙ）色差軸、Ｙを（Ｒ−Ｙ）色差軸、Ｕを白
色軸、■をこれと直交する軸とみなすと、任意の色差ベ
クトル（カラーベクトル）のうち白色軸（Ｕ軸）上に位
置するものを、■軸上への斜影が零のものとして定義づ
けることができる。すなわち、前記（２）式から、−（
Ｂ−Ｙ）・ｄｎθｗ＋（Ｒ−Ｙ）・ｃａｓθｗ　＝　Ｏ
−（３）但し、θＷは白色軸の角度 この（３）式が白色軸上に位置する条件である。

白色軸上及びその近傍に位置するものは、１−（Ｂ−Ｙ
）噛θｗ＋　（Ｒ−Ｙ　）　ｅｏｓθヵ１くα・・・（
４） 但し、αは前記近傍の程度を表わす量 この（４）式によって表わされる。（４）式が成立する
か否かを判断するのが前記白色釉判別回路であり、（４
）式の形かられかるように、これを実現する回路は、（
Ｂ−Ｙ）色差信号と（Ｒ−Ｙ　）色差信号を一廁θと邸
θの割合で混合して得られる信号を絶対値回路に通した
後に比較器にかけ、αと比較するという回路構成によっ
て得られる。

次に、本実施例における白色ベクトル量検出−回路９に
ついて説明する。白色ベクトル量は色差ベクトルの白色
軸（Ｕ軸）上への斜影である。

したがって、白色ベクトル量（Ｗ）は前記（１）式を用
いて次のように表わせる。

Ｗ−（Ｂ−Ｙ）ｅｏｓθｗ　＋（Ｒ−Ｙ　）ｔｈθｗ　
　　　−（５）（５）式を実現する回路は、（Ｂ−Ｙ）
信号と（Ｒ−Ｙ　）信号とを魚θＷ対廁θＷの割合で混
合する簡単な加算回路である。

なお、本発明による自動白バランス調節系では、上記白
色ベクトル量検出回路９の出力が最小になるように自動
制御されるものであるから、この白色ベクトル量検出回
路９はベクトル量に正確に比例した信号を出力すること
は必ずしも必要でなく、極端な例としては、正負を判別
して出力するもので十分である。この場合、正であれば
Ｒ信号増幅利得が高過ぎ、かつＢ信号増幅利得が不足し
ているのであるから、これを是正するように利得を自動
制御すればよい。上記ベクトル量の正負は、第２図から
れかるように、（Ｂ−Ｙ）信号、（Ｒ−Ｙ　）信号のい
ずれかの正負をみるか、又は（（Ｒ−Ｙ）−（Ｂ−Ｙ）
）の正負をみるかによって判別可能である。

又、本発明は、他の自動白バランス調節方式との併用が
可能である。例えば前記特開昭５７−３７９９２号公報
に記載されているように、輝度レベルの高い部分のみを
白色とみなす方式との併用により、色差ベクトルが白色
軸上にありかつ輝度レベルの高い被写体を白色とみなし
て自動白バランス調節し、確度をより高めることが可能
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、撮影中の被写体
のうち白色とみなせる部分の信号のみを検出して、この
白色部分の色差信号を最小ならしめるようにＲ，Ｂ信号
増幅利得を自動制御 御することができ、白色以外の被写体の影響を受けに＜
＜、誤動作を少なくすることができ、上記従来技術の欠
点を除いて優れた機能の自動白バランス調節装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動白バランス調節装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は第１図に示す実施例の説
明図、第３図は本発明の詳細な説明するための黒体放射
軌跡図、第４図は白色に対する色差ベクトル図である。 １・・・光学レンズ、２・・・撮像素子、３１〜３３・
・・プリアンプ、４１．４３・・・白バランス用可変利
得回路、５・・・プロセス回路、６・・・カラーエンコ
ーダ、７・・・白色釉判別回路、８１．８３・・・ゲー
ト回路、９・・・白色ベクトル量検出回路、１０・・・
平均値回路、１１・・・利得制御回路。 第　１　困 第　３叫 桔４困

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像信号の３原色に対応する各信号をその平均値がほぼ
   一定となるように利得制御する自動白バランス調節装置
   において、色差信号ベクトルが白色軸上若しくはその近
   傍に位置するか否かを判別する白色軸判別回路と、前記
   白色軸判別回路の判別出力に基づいて白色ベクトル量を
   検出する白色ベクトル量検出回路と、前記白色ベクトル
   量検出回路の検出出力に基づいて利得が制御される利得
   制御回路とを備え、前記利得制御回路の出力によって前
   記３原色に対応する各信号の利得を制御することにより
   白バランスを調節可能に構成したことを特徴とする自動
   白バランス調節装置。