JPS62159594A - テレビジヨンカメラの自動白色調整装置 - 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 本発明はテレビジョンカメラの自動白色調整装置に係り
、特に被写体の照明光源の色温度が変化しても、適切な
色再現が得られるよう、自動的に白バランス調整を行な
う自動白色調整装置に関する。

従来の技術 カラーテレビジョンカメラで被写体を撮像する場合、被
写体の照明光源の色温度に対応して正しい色再現が得ら
れるよう、撮像して得られた原色信号又は色差信号に対
して利得制御を行ない、２種の原色信号と輝度信号の各
レベルを夫々等しくする、自動白色調整装置が従来より
知られている。

ここで、被写体の照明光源の色温度は、例えば拡散板に
より拡散された被写体よりの光を、互いに分光特性の異
なる２つの光電変換素子に入射し、それにより得られた
２つの光電変換素子の再出力信号のレベル比により検出
される。すなわち、上記の充電変換素子に入射する光が
黒体放射による照明光源（例えば太陽光、白熱灯など）
からの光の場合は、上記の２つの光電変換素子の出力信
号のレベル比を示す色温度検出電圧は、適切な信号処理
を行なうことにより第４図に示すように、照明光源の色
温度の逆数であるミレッド数（＝（１Ｘ１０６）／色温
度（Ｋ））に逆比例（ただし、反比例ではない）する−
次関数となる。この色温度検出電圧は２つのリニアアン
プにより適正なレベルに変換されて２つの可変利得増幅
器に夫々利得制御電圧として印加される。

一方、搬像して１ｑられた、例えば赤色信号（Ｒ）、青
色信号（Ｂ）及び輝度信号（Ｙ）の３種類の信号のうち
、赤色信号と輝度信号とのレベル比Ｒ／Ｙ　（単位、Ｅ
　）は、前記照明光源のミレッド数に対して第５図＜Ａ
）に実線で示す如くミレッド数に比例した特性を示し、
また青色信号と輝度信号とのレベル比Ｂ／Ｙ　（単位ｄ
Ｂ）は、上記ミレッド数に対して第５図（Ｂ）に実線で
示す如くミレッド数に逆比例する関係を示す。上記の２
つの可変利得増幅器には上記の赤色信号と青色信号とが
別々に供給されて増幅されるから、赤色信号が供給され
る第１の可変利得増幅器の利得は、第４図に示した特性
の色温度検出電圧を第１のリニアアンプにより第６図（
Ａ＞に実線で示したミレッド数に逆比例する如き特性に
変換して得た制御電圧で制御し、かつ、青色信号が供給
される第２の可変利得増幅器の利得は上記色温度検出電
圧を第２のリニアアンプにより第６図に実線で示したミ
レツド数に比例する如ぎ特性に変換して得た制御電圧で
制御することにより、第１及び第２の可変利得増幅器の
出力原色信号（赤色信号と青色信号）のレベルを輝度信
号のレベルに等しくすることができる。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記の従来の自動白色調整装置は、照明光源
が黒体放射の法則に従う分光特性をもつ光源であること
を前提としたものであり、照明光源が黒体放（ト）の法
則に従わない分光特性をもつ光源（例えば螢光灯）であ
るときは、前記レベル比Ｒ／Ｙ及びＢ／Ｙはミレッド数
に対して夫々例えば第５図（Ａ＞及び（Ｂ）に星印で示
す値となり、よって前記第１及び第２の可変利得増幅器
に供給されるべき制御電圧は第６図（△）、（Ｂ）に星
印で示す値となるべきであるにも拘らず、第６図（Ａ）
、（Ｂ）の実線上の異なった値であるので、白バランス
調整（自動白色調整）がうまくいかないという問題点が
あった。

そこで、本発明は黒体放射の法則に従わない分光特性を
もつ光源のうち特に照明光源として使用する頻度の高い
代表的な光源（例えば螢光灯）に対しても白バランスが
とれるように、照明光源のフリッカを検出したときは所
定値に設定された信号を利得制御信号として切換出力す
ることにより、上記の問題点を解決したテレビジョンカ
メラの自動白色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 上記目的達成のため、本発明になるテレビジョンカメラ
の自動白色調整装置は、色温度検出手段、第１及び第２
の可変利得増幅器、第１及び第２の利得制御信号を出力
する。第１及び第２のレベル変換回路、フィルタ回路、
フィルタ回路の出力信号を整流して得た信号と基準信号
とをレベル比較して照明光源のフリッカの有無に応じた
レベルの信号を出力する比較手段、黒体放射の法則に従
わない分光特性をもつ照明光源のうち代表的な照明光源
下での撮像時において白色調整のために必要な第３及び
第４の利得制御信号を発生する制御信号発生回路、及び
比較手段の出ツノ信号によりスイッチング制御されフリ
ッカの有無に応じて第１及び第２の可変利得増幅器へ前
記第１及び第２の利得制御信号又は前記第３及び第４の
利得制御信号を選択出力するスイッチ回路とよりなる。

作用 撮像素子の出力信号から得た２種の原色信号は上記第１
及び第２の可変利得増幅器に夫々供給され、ここで前記
スイッチ回路の出力和（ｑ制御信号により個別に利得制
御される。一方、照明光源のフリッ）Ｊによって生ずる
色温度検出手段内の色温度センサの出力信号中の交流成
分は、前記フィルタ回路により分離抽出されて前記比較
手段に供給され、ここで基準信号とレベル比較されて検
出される。黒体放射の法則に従わない分光特性をもつ照
明光源のうちフリッカのある代表的な照明光源（例えば
蛍光灯）での撮像時において白色調整のために必要な第
３及び第４の利得制御信号は、上記フリッカの検出時に
前記スイッチ回路より選択出力されて前記第１及び第２
の可変利得増幅器に別々に供給されて利得制御を行なう
。これにより、例えば螢光灯照明下での撮像時にも正確
に自動白色調整ができる。

実施例 以下、図面と共に本発明の実施例について説明するに、
第１図は本発明になるテレビジョンカメラの自動白色調
整装置の第１実施例のブロック系統図を示す。被写体よ
りの光は光学系１を通して固体撮像素子２に入射せしめ
られる。なお、固体撮像素子２は搬像管でもよく、本明
細書では、これを総称して撮像素子というものとする。

固体撮像素子２により光電変換して得られた撮像信号は
、プリアンプ、色復調回路、ペデスタル調整回路。

ガンマ補正回路等からなるプロセス回路３に供給され、
ここで増幅及び所定の信号処理をされて、例えば赤色信
＠（Ｒ信号）と青色信号（Ｂ信号）の２種の原色信号と
輝度信号（Ｙ）とされて出力される。赤色信号は第１の
可変利得増幅器４に供給され、青色信号は第２の可変利
得増幅器５に供給される。

一方、被写体よりの光は第１及び第２の拡散板６ａ及び
６ｂにより拡散されて色温度センサ７ａ及び７ｂに夫々
入射せしめられる。ここで、このカラーテレビジョンカ
メラは例えば第３図に３０で示す如き形状をしており、
光学系１を構成するレンズ３１に被写体よりの光が入射
せしめられると共に、カメラ本体３２の被写体側前面で
、かつ、レンズ３１の上方位置に穿設されたセンサ窓３
３にも被写体よりの光が入射せしめられる。このセンサ
窓３３を透過した光が上記の２つの拡散板６ａ及び６ｂ
に入射せしめられる。拡散板６ａ及び６ｂによって拡散
されて色温度センサ７ａ及び７ｂに入射する光は、被写
体やその周辺の光を積分したもので、世の中の光を積分
すると白色光になるという考えに基づくものである。

色温度センサ７ａ及び７ｂは互いに分光特性を異ならし
められており、例えば色温度センサ７ａは赤色光に対し
て高感度な分光特性をもち、色温度センサ７ｂは青色光
に対して高感度な分光特性をもつように選定されである
。色温度センサ７ａ及び７ｂにより夫々入射拡散光を光
電変換して得られた電気信号は色温度検出回路８に供給
され、ここで、両信号のレベル比を示す色温度検出信号
に変換される。この色温度検出回路の出力検出電圧（色
温度検出信号）と前記ミレッド数との関係は前記第４図
に実線で示した如くになり、色温度検出信号レベルは被
写体周辺の色温度に対応する。

上記の色温度検出信号はレベル変換回路の一例としての
リニアアンプ９及び１０に夫々供給され、ここで従来と
同様に第６図（Ａ）、（Ｂ）に夫々実線で示す如きレベ
ル変換特性を付与されてスイッチ回路１１．１２の端子
１１ａ、１２ａに第１゜第２の利得制御信号として供給
される。スイッチ回路１１の他方の端子１１ｂには直流
電圧源１３よりの直流電圧が入力され、スイッチ回路１
２の他方の端子１２ｂには直流電圧源１４よつの直流電
圧が供給される。

ここで、上記の直流電圧源１３．１４の各直流電圧は、
黒体放射の法則に従わない分光特性をもつ照明光源のう
ち、フリッカのある代表的な照明光源（ここでは蛍光灯
）での被写体側前面において、白色調整に必要な第６図
（Ａ）、（Ｂ）に星印で示す値に予め選定されである。

これらの直流電圧は第３．第４の利得制御信号としてス
イッチ回路１１．１２の端子１１ｂ、１２ｂに供給され
る。

他方、色温度センサ７ｂにより光電変換して得られた電
気信号は、増幅器１５（これはダイナミックレンジを考
鎧すると対数増幅器が望ましい。）により増幅された後
、帯域フィルタ１６に供給される。ここで、螢光灯は商
用交流電源電圧の正のピークと負のピークの夫々におい
て発光するから、商用交流電源周波数（関東では５０Ｈ
ｚ、関西では６０Ｈｚ　）の２倍の周波数のフリッカが
その照明光に含まれる。色温度センサ７ｂの出力信号中
には、螢光灯照明下での撮像時にはこのフリッカに相当
する交流成分が含まれ、この交流成分は中心周波数が商
用交流電源周波数の２倍の周波数に選定された帯域フィ
ルタ１６により分離抽出された後整流回路１７により整
流されてコンパレータ１８の非反転入力端子に供給され
、ここで直流電圧源１つよりの基準電圧とレベル比較さ
れる。

なお、上記交流成分を分離抽出するには、帯域フィルタ
１６の代わりに高域フィルタを用いることも可能である
。また、黒体放射の法則に従う照明光源のうち太陽光は
フリッカが全くなく、白熱電球の光はフリッカが殆どな
く、あってもそのレベルは極めて小である。よって、上
記のコンパレータ１８により照明光源が黒体放射の法則
に従う照明光源か螢光灯かを区別することができ、黒体
放射の法則に従う照明光源のとぎにはローレベル。

螢光灯のとぎにはハイレベルの信号がコンパレータ１８
より取り出される。

コンパレータ１８の出力信号はスイッチ回路１１及び１
２に夫々スイッチング信号として供給され、ローレベル
のときには端子１１ａ、１２ａの入力第１．第２の利得
制御信号を選択出力させ、ハイレベルのときには端子１
１ｂ、１２ｂの入力第３．第４の利得制御信号を選択出
力させて可変利得増幅器４，５へ供給させる。これによ
り、螢光灯照明下における被写体撮像時には、直流電圧
源１３．１４よりの直流電圧がスイッチ回路１１゜１２
を通して可変利得増幅器４，５へ第３．第４の利得制御
信号として印加され、その利得を制御することになり、
利得制御されて可変利得増幅器４．５より取り出される
赤色信号と青色信号のレベルはプロセス回路３よりの輝
度信号と略一致せしめられることとなり、白色調整がで
きる。可変利得増幅器４及び５よりの赤色信号及び青色
信号。

並びにプロセス回路３よりの輝度信号は夫々映像信号処
理回路２０に供給され、ここで、例えば所要の標準カラ
ーテレビジョン方式（例えばＮＴＳＣ方式）のカラー映
像信号に変換された後出カ端子２１へ出力される。

次に本発明の第２実施例について説明するに、第２図は
本発明装置の第２実施例のブロック系統図を示す。同図
中、第１図と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。第１実施例では螢光灯は代表的なもの一
つとしてそれに対応した白色調整ができるように構成し
たものであるが、実際には螢光灯には例えば白色、昼光
色、昼白色、三波艮形螢光管など各種あり、より忠実な
色再現性を得るにはこれらの種類に応じた自動白色調整
が望ましい。そこで、本実施例は、２種類の螢光灯に対
応して自動白色調整を行なえるようにしたものである。

第２図において、色温度検出回路８の出力色温度検出信
号はリニアアンプ９及び１０に供給される一方、コンパ
レータ２２の非反転入力端子に印加され、その反転入力
端子に印加される直流電圧源２３よりの基準電圧とレベ
ル比較される。ここで、上記基準電圧は判別する２つの
螢光灯の夫々の色温度の検出信号レベルの中間値に選定
される。

よって、例えば昼光色螢光灯と白色蛍光灯とを区別して
夫々最適な自動白色調整を行なう場合は、昼光色螢光灯
は白色蛍光灯に比し色温度が高いので、第４図に示した
特性から色温度検出電圧は昼光色螢光灯照明下での撮像
時の方が白色螢光灯照明下でのぬ像時よりも高く、前者
の場合はコンパレータ２２の出力信号はハイレベル、後
者の場合はコンパレータ２２の出力信号はローレベルと
なる。

他方、直流電圧源２４Ｒ及び２４Ｂの各直流電圧は、例
えば昼光色螢光灯照明下での搬像時において白色調整に
必要な、赤色信号用利得制御ｉＩｌ電圧及び青色信号用
利得制御電圧に予め選定されている。また、直流電圧源
２５Ｒ及び２５Ｂの各直流電圧は、例えば白色螢光灯照
明下での撮像時において白色調整に必要な、赤色信号月
利１ユ制御電圧及び青色信号用利得側ｍ＋電圧に予め選
定されている。スイッチ回路２６はコンパレータ２２の
出力信号によって直流電圧源２４Ｒ及び２５Ｒの出力直
流電圧（赤色信号用利得制御電圧）のいずれか一方をス
イッチ回路１１の端子１１ｂへ選択出力する。また、ス
イッチ回路２７はコンパレータ２２の出力信号によって
直流電圧源２４Ｂ及び２５Ｂの出力直流電圧（青色信号
用利得制御電圧〉のいずれか一方をスイッチ回路１２の
端子１２ｂへ選択出力する。

これにより、昼光色螢光灯照明下での撮像時には、直流
電圧８２４Ｒ及び２４Ｂよりの利得制御電圧が、スイッ
チ回路２６及び２７とスイッチ回路１１及び１２とを順
次通して可変利得増幅器４及び５に個別に供給されるこ
ととなり、最適な自動白色調整ができる。同様に、白色
螢光灯照明下での撮像時には、直流電圧源２５Ｒの出力
利得制御電圧が、スイッチ回路２６及び１１を夫々通し
て可変利得増幅器４へ供給される一方、直流電圧源２５
Ｂの出力利得制御電圧が、スイッチ回路２７及び　１２
を夫々通して可変利得増幅器５へ供給されるため、最適
な自動白色調整ができる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、互いに分光特性の異なる色温度センサの個数
は３個でもよい。また、プロセス回路３より２種の色差
信号が輝度信号と共に出力される場合には、夫々の色差
信号に若干の輝度信号と加減算して白バランスをとる回
路にも同様に適用できる。また、第２図に示す実施例を
拡張すれば、３以上の種類の螢光灯を区別してそれらに
応じた最適な、よりきめ細かな自動白色調整を行なうこ
とも可能である。また、直流電圧源１３゜１４．２４Ｒ
，２４Ｂ、２５Ｒ，２５Ｂの代りに、色温度検出回路８
の出力検出電圧を所定値に僧幅するノンリニアアンプを
使用してもよい。

発明の効果 上述の如く、本発明によれば、螢光灯のように頻繁に用
いられるが、黒体放射の法則に従わない分光特性をもつ
照明光源下における撮像時にも白色調整を正確に行なう
ことができ、また黒体放射の法則に従う分光特性をもつ
照明光源下における撮像時には従来と全く同様に白色調
整ができ、総合的に自動白色調整の精度を向上すること
ができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明装置の各実施例を示ずブ
ロック系統図、先日と第３図は本発明を適用しＩＪるテ
レビジョンカメラの一例の斜視図第４図は色温度検出電
圧対ミレッド数特性の一例を示す図、第５図は撮像素子
よりの原色信号と輝度信号とのレベル比とミレッド数と
の関係を示す図、第６図は従来装置にお（プる可変利得
制御電圧とミレッド数との関係を示す図である。 ２・・・固体撮像素子、３・・・プロセス回路、４．５
・・・可変利得増幅器、７ａ、７ｂ・・・色温度センサ
、８・・・色温度検出回路、１１，１２．２６．２７・
・・スイッチ回路、１３．１４．２４Ｒ，２４Ｂ。 ２５Ｒ，２５Ｂ・・・利得制御電圧用直流電圧源、１６
・・・帯域フィルタ、１７・・・整流回路、１８゜２２
・・・コンパレータ、１９．２３・・・基準電圧用直流
電圧源。 特許出願人　日本ビクター株式会礼 第１図 第２図 第３図 第４図 ミレ・ｖ）炊 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 分光特性の異なる複数の色温度センサの出力信号に基づ
   いて被写体周辺の色温度に応じた検出信号を出力する色
   温度検出手段と、撮像素子の出力信号から得た２種の原
   色信号を夫々個別に増幅する第１及び第２の可変利得増
   幅器と、該色温度検出手段の出力検出信号をレベル変換
   して第１及び第２の利得制御信号を発生する第１及び第
   ２のレベル変換回路と、該色温度センサの出力信号中の
   交流成分を分離抽出するフィルタ回路と、該フィルタ回
   路の出力信号を整流して得た信号と基準信号とをレベル
   比較して照明光源のフリッカの有無に応じたレベルの信
   号を出力する比較手段と、黒体放射の法則に従わない分
   光特性をもつ照明光源のうちフリッカのある代表的な照
   明光源下での撮像時において白色調整のために必要な第
   ３及び第４の利得制御信号を発生する制御信号発生回路
   と、該比較手段の出力信号によりスイッチング制御され
   前記フリッカが無いときは該第１及び第２の利得制御信
   号を該第１及び第２の可変利得増幅器へ別々に選択出力
   し、前記フリッカの検出時には該第３及び第４の利得制
   御信号を該第１及び第２の可変利得増幅器へ別々に選択
   出力するスイッチ回路とよりなり、該第１及び第２の可
   変利得増幅器の両出力信号と該撮像素子よりの輝度信号
   とから白色調整のされた２種の原色信号と輝度信号を得
   ることを特徴とするテレビジョンカメラの自動白色調整
   装置。