JPS62286391A - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野コ この発明は、自動ホワイトバランス調整装置に関し、よ
り詳細には、カラービデオカメラやカラー電子カメラに
適用して好適な自動ホワイトバランス調整装置に関する
ものである。

［従来の技術］ カラービデオカメラやカラー雷子カメラを用いて被写体
を撮像する際には、その撮像管や撮像素子等の光電交換
手段の有する最適色温度の被写体像を同光電変換手段に
入射することによって色再現性か良好なビデオ出力信号
を得ることかできる。

よって、被写体像の色温度を適宜の手段で検出し、その
検出色温度が光電変換手段の有する最適色温度と異なる
場合には、色温度変換フィルターを撮影レンズ光学系中
に介挿して色温度変換を行なうことによってホワイトバ
ランスを調整することが行なわれている。

しかし、このように色温度変換フィルターを用いてホワ
イトバランスを調整することは、操作性に非常に劣るも
のであり、咄嗟のシャッターチャンスを逃す虞があり、
近年著しい発展を遂げているＥＮＧ等の可搬形の撮像シ
ステムに対応できないものである。さらに、色温度変換
フィルターを用いてホワイトバランスを調整するという
ことは、段階的な調整しか行うことができないので調整
誤差が多くなってしまうということである。

従って、これに代って、光電変換手段の出力に電気的な
処理を施すことによってホワイトバランスを調整するこ
とが実用化されているが、１ＪＵ４体像の色温度範囲の
全てを電気的に処理してホワイトバランスの調整を行う
ことは非常に困難であるので、撮影レンズ光学系中に昼
光光源用と白熱電灯光源用の例えば２種の色温度変換フ
ィルターを選択的に介挿して大体のホワイトバランス調
整を行い、これと同時に電気的な処理で微細な、調整を
も行うようにして被写体像の色温度範囲の全てにわたる
ホワイトバランス調整が出来るような自動ホワイトバラ
ンス調整装置Ｈにすることが現在の主流であり、被写体
像の色温度範囲の全てを電気的に処理してホワイトバラ
ンスの調整を行うこともダイナミックレンジが広く、Ｓ
／Ｎ比が良好で、高速応答なイ種信号処理回路形成素子
の出現によって少数ではあるが実用化されているのが現
在の趨勢である。

また、ホワイトバランスを調整するためには、被写体像
の色温度を直接または間接的に検出することが必須条件
であり、直接的に被写体像の色温度を検出する手段の一
例としては、第４図に示すようなものがある。即ち、被
写体１を撮像するためのカメラ位置に、同波写体１の赤
色成分を検出するための２色センサー２と、同波写体１
の青色成分を検出するための８色センサー３とが配置さ
れている。そして、これらのセンサー２，３のそれぞれ
の出力はアンプ４．５で直流増幅され、このアンプ４．
５のそれぞれの出力が対数増幅回路６に供給される。こ
の対数増幅回路６で２色センサー２の出力レベルと８色
センサー３の出力レベルとの比を対数の形、即ち、ｌｏ
ｇ（Ｂ／Ｒ）として求められる。このようにして対数増
幅回路で求められたｌｏｇ（Ｂ／Ｒ）の情報が色；８度
情報となるのである。

そして、ｌｏｇ（Ｂ／Ｒ）の色温度情報に基づいて適宜
のホワイトバランス調整手段でホワイトバランスの、２
１１Ｉ整がなされる。

しかしながら、このような手段を用いて色温度の検出を
行った場合には、正確な検出を行うために２色センサー
２と８色センサー３の諸特性、特に分光特性を良好なも
のにすると共に、そのバラツキも厳重に管理しなければ
ならない。また、対数増幅回路６の対数変化特性もリニ
アリティの良好なものを用いなければならす、その装置
が高晶洛なものになってしまう。

さて、被写体を照射する照明光のうち、・電灯等の熱光
源においては、通常に使用するｌＨ度範囲での色温度変
化は、第５図に示す色度図上を略直線的に変化する。こ
の特質を利用して色信号を色度図上の軸に沿って変動さ
せ、所望のホワイトバランスを得るようにしたものがあ
る（特開昭５７−１９７９８７号公報参照）。

一方、被写体像の色温度を間接的に検出する例としては
、例えば、特願昭６０−２７５２５２号に開示されたも
のかある。これは、第７図に示すように、撮像手段で得
られる画像電気信号に基づいて行うものかある。即ち、
被写体１の像は、撮影レンズ１０によって撮像素子１１
の光電変換面上に結像され、このときの電気信号出力は
、プリアンプ１２で所定レベルまで増幅される。なお、
以下、輝度信号を「Ｙ信号」と略称し、赤色成分信号を
「Ｒ信号」と略称し、青色成分信号を「Ｂ信号」と略称
し、緑色成分信号を「Ｇ信号」と略称する。

このプリアンプ１２の出力は、Ｙ分離回路１３とＲ分離
回路１４とＢ分離回路１５のそれぞれによって、Ｙ信号
とＲ信号とＢ信号に分離抽出される。このＹ信号１　Ｒ
信号、Ｂ信号の分離抽出方式は、撮像素子１１の方式に
よって種々の周知の態様がある。

そして、光源の色温度が低い場合（例えば３０００°に
近傍）には、相対的にＲ信号のほうがＢ信号より多く生
じ、逆に、光源の色温度が高い場合（例えば６０００°
に近傍）には、相対的にＢ信号のほうがＲ信号より多く
生じる。

また、光源の色温度とＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の関係を
第８図を用いて極めて概念的に説明すると、理想的な光
源の場合には、第８図（Ａ）に示すようにＲ色、Ｇ色、
Ｂ色のエネルギー分布は略平坦なものであり、光源の色
温度が低い場合（例えば３０００’に近傍）には、第８
図（Ｂ）に示すようにＲ信号が強調され、Ｂ信号が抑圧
される。

逆に、光源の色温度が高い場合（例えば６０００’　Ｋ
近傍）には、第８図（Ｃ）に示すようにＢ信号が強調さ
れ、Ｒ信号か抑圧される。従って、Ｒ信号のレベルとＢ
信号のレベルとを」Ｉ整し、Ｇ信号のレベルを調整しな
くてもホワイトバランスを適正なものに調整できるので
ある。

第７図に戻って、Ｒ分離回路１４．Ｂ分離回路１５によ
って分離抽出されたＲ信号とＢ信号は、利得制御アンプ
１７と利得制御アンプ１８のそれぞれによってそのレベ
ルが後述するように制御される。そして、Ｒ信号は色差
検出回路１９によってＹ信号との差が検出され、Ｒ−Ｙ
色差信号が求められる。また、Ｂ信号も色差検出回路２
ｏによってＹ信号との差が検出され、Ｂ−Ｙ色差信号が
求められる。このようにして求められたＲ−Ｙ色差信号
とＢ−Ｙ色差信号のそれぞれは、直交度１週回路２１の
Ｒ−Ｙ軸の変１凋入力とＢ−Ｙ軸の変１周入力として人
力され、サブキャリア信号ＳＣとこのサブキャリア信号
ＳＣを移相回路２２て９０度移相したキャリア信号のそ
れぞれで直交変調される。この直交変調された信号がク
ロマ信号Ｃとなって、混合回路１６によってＹ信号に重
畳された出力信号Ｖ。ＵＴが得られる。

上述のＲ−Ｙ色差信号とＢ−Ｙ色差信号のそれぞれは、
積分回路２３．積分回路２４のそれぞれによって積分さ
れ、それぞれの平均値が求められる。そして、積分回路
２３．２４の出力は、差検出回路２５によってその差が
求められ、同差検出回路２５の出力は、軸変換マトリッ
クス回路２６の人力に整合させるようにループゲインを
所定のものにするためのバッファーアンプ２７を介して
供給される。このバッファーアンプ２７には、第１軸の
整合とループゲインを所定のものに調整するための調整
抵抗２８か設けられている。

また、軸変換マトリックス回路２６には、第２軸の整合
とループゲインを所定のものに調整するための調整抵抗
２９が設けられている。

ところで、軸変換マトリックス回路２６の出力で利得制
御アンプ１７．１８のそれぞれの利得が制御されている
が光源の色温度が低いと、上述説明したようにＲ信号か
大きくＢ信号は相対的に小さくなる。そこで、利得制御
アンプ１７の利得を低下させ、利得制御アンプ１８の利
得を上昇させることによって色温度に基づくＲ信号、Ｂ
信号のレベル変化をなくしている。

逆に、光源の色温度が高いと、上述説明したようにＢ信
号が大きくＲ信号は相対的に小さくなる。

そこで、利得制御アンプ１７の利得を上昇させ、利得制
御アンプ１８の利得を低下させることによって色温度に
基づくＲ信号、Ｂ信号のレベル変化をなくしている。

第７図のシステムでは、差検出回路２５において、Ｒ−
Ｙ系の積分回路２３とＢ−Ｙ系の積分回路２４との両者
の出力の差が検出され、この差出力に基づいてホワイト
バランス制御がなされる。

上記差の検出については両積分回路２３．２４の出力に
対し所定の係数が掛けられた上で減算かなされるよう構
成されている。このようにして検出される差出力には色
副搬送波ベクトル平面（ヘクトルスコープ画面）におけ
るＱ軸上の成分か現われない。即ち、色副搬送波ベクト
ル平面を表わす第９図より理解されるとおり、第１象限
と第１ＩＩ限ではＲ−ＹとＢ−Ｙとの符号が等しいため
、両者にＱ軸上に位置すべき所定の係数を掛けた上で差
をとれば常に零となりＱ軸上の成分は現われず、Ｑ軸に
直交するＩ軸上に沿う成分のみとなる。一般に通常の熱
光源による光に対応してホワイトバランス調整を行なう
には■軸上に沿う成分に基づいて色バランスの調整を行
なうだけで適正な調整がなされるが、さらにＱ軸上に沿
う成分に基づいて色バランスの、調整を行なうと、モニ
タ画像の色が白味がかってしまう、いわゆる褪色が現わ
れるという不具合が生じてしまう。上述のとおり第７図
のシステムでは、Ｑ軸に沿う成分をキャンセルしてＩ軸
に沿う成分のみに基づいてホワイトバランス調整がなさ
れるため、太陽光や白熱灯等の通常の熱光源のもとての
ホワイトバランス調整は極めて良好になされ得る。

ところで、被写体を照射する光源の種類としては、太陽
光や電灯光のように原子が熱せられて光を出す性質で発
光しているものと、螢光灯のように放電による励起で水
銀が紫外′光を発しその紫外光によって励起される蛍光
体によって発光するルミネッセンス発光とに大別される
。

そして、前者は、熱による原子内電子の励起によるもの
であるので、例えばすべての光を吸収放射する理想の黒
体を考え、それを熱していくと熱エネルギー以下のエネ
ルギーの光について統計的に考えると下記の黒体放射の
ブランクの式で示すものになる。

Ｍ　　＝Ｃλ−’（６’／ＩＴ　１）−’（Ｗ−ｍ−２
・ｍ−’）ｅλ　　ま ただし、 Ｃ１＝３．７４１５０Ｘ１０　　　Ｗ−ｍ−２Ｃ２−１
，４３，８８Ｘ１０−２ｍ−Ｋまた、その分光分布は、
第５図および第６図にに示す色度図上の黒体輻射色温度
軌跡で示される。

太陽光や電灯光のように原子が熱せられて光を出す性質
で発光しているものは、略黒体放射に近似できるので実
線図示の色温度軌跡上に位置している。

一方、後者のルミネッセンス発光の場合には、その発光
原理が異なるので、この原理による光源の一例である螢
光灯について言うと、第６図中実線で示された色温度軌
跡から離れた点に位置することになる。また、その他一
般に室内照明等に用いられるルミネッセンス発光光源の
場合は、同図中破線図示のように実線の色温度軌跡から
外れた領域内に位置することになる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の自動ホワイトバランス
調整装置においては、次に説明するような問題がある。

即ち、従来の１軸補正形の自動ホワイトバランス調整装
置（即ち、第７図及び第９図につき説明したように■軸
に沿う方向の成分のみについてホワイトバランス調整を
行なうシステム）においては、熱光源による照明の下で
は誤差が少なく略満足のいくものになっていたが、螢光
灯等のルミネッセンス発光をする光源に関しては誤λが
多くなってしまい、Ｇ色やマゼンタ色に着色されてしま
う。

即ち、ルミネッセンス発光をする光源は色温度軌跡から
離れているので、従来のように色温度軌跡に基づいてホ
ワイトバランスを調整するものでは、その離れた分たけ
色が残ってしまう。即ち、色温度軌跡は色度図−ＬＧ色
、マゼンタ色方向に略直交した方向にあるので、Ｇ色、
マゼンタ色か残ってしまい完全なホワイトバランスがと
れないのである。

そこで、この発明の目的は、被写体を照射する照明光が
大鴫光や電灯光のように原子が熱せられて光を出す性質
で発光しているものと、螢光灯のように放電による励起
で水銀が紫外光を発しその紫外光によって励起される蛍
光体によって発光するルミネッセンス発光とのいずれで
あっても十分なホワイトバランスを調整することができ
る装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明は、撮像手段の出
力信号中の第１の色糸（例えば赤色系）信号を処理する
第１の色糸（例えばＲ系）信号処理系統と、上記撮像手
段の出力信号中の第２の色糸（例えば青色系）信号を処
理する第２の色糸（例えばＢ系）信号処理系統と、上記
第１の色系信号処理系統および上記第２の色系信号処理
系統の各出力に基づいてクロマ信号を生成する直交変調
回路と、上記第１の色系信号処理系統および上記第２の
色系信号処理系統の各出力に基づいて色度信号■のベク
トルに実質的に沿う第１の軸方向へのクロマ補正用の信
号を生成する第１の補正信号生成手段と、上記第１の色
系信号処理系統および上記第２の色系信号処理系統の各
出力に基づいて上記第１の軸とは平行にならない第２の
軸方向（例えばＱ軸方向）の所定範囲内に限定されたク
ロマ補正用の信号を生成する第２の補正信号生成手段と
を具備し、かつ、上記第１の色系信号処理系統および上
記第２の色系信号処理系統は、上記第１の補正信号生成
手段および」二記第２の補正信号生成手段の各クロマ補
正用の出力信号により両系統中のゲインが制御されてな
るように構成したことを特徴とするものである。

［作　用］ この発明に係る自動ホワイトバランス調整装置は、Ｉ軸
に沿う色度信号についてのみバウンス調整を行なうこと
によって褪色の生じないホワイトバランス調整を可能に
した従来のシステムにおける利点を維持したままで、第
２軸（Ｑ軸）に関する調整をも所定の制限を与えつつ加
味することによって、ルミネッセンス発光光源について
も適切なホワイトバランス調整がなされｉ４るものであ
る。

［実　施　副コ 以下、この発明の実施例を第１図ないし第３図を用いて
説明する。第１図はこの発明の第１実施例を示す回路図
で、第２図、第３図はこの発明のそれぞれ第２．第３実
施例を示す回路図である。

まず、第１実施例を第１図用いて説明する。同図におい
て、破線で囲った領域１００の部分がこの発明の特徴部
分である。即ち、積分回路２３の出力端と積分回路２４
の出力端は、色度信号の１軸方向に実質的に沿う第１軸
方向での色バランス補正用の差回路１２５のそれぞれの
入力端に接続され、同差回路１２５の出力端は、上述の
パンファーアンプ２７と類似の第１軸用バツフアーアン
プ１２７に第１軸調整抵抗１２８と共に接続され、その
出力端は、軸変換マトリックス１２６に接続されている
。

また、上述の積分回路２３．２４の出力端は、上記第１
軸とは平行にならない第２軸方向（例えばＱ軸方向）で
の色バランス補正用の和回路ｔ３１のそれぞれの入力端
に接続され、同和回路１３１の出力端は、上述のバッフ
ァーアンプ１２７と類似の第２軸用バツフアーアンプ１
３３に第２軸１凋整低抗１３２と共に接続され、その出
力端は、リミッタ−１３４を介して軸変換マトリックス
１２６に接続されている。

このように構成されたこの実施例において、上述したも
のと同様にして積分回路２３．２４に生じる出力は、差
検出回路１２５によってその差が検出される。この差検
出回路１２５が設けられた理由は、上述したように光源
の色温度の空化に依存して変動する色温度情報のみを検
８するため（即ち、第７図、第９図につき上述したよう
にＩ軸に沿う成分のみを検出するため）である。即ち、
差検出回路１２５の出力には、クロマ信号をベクトルス
コープに表示した場合、略々Ｉ軸上に変動する色情報が
検出され、一方、■軸に９０度交差するＱ軸上に沿って
変動する色情報に関しては完全に検出されないのである
。

そして、Ｒ−Ｙ信号とＢ−Ｙ信号を積分回路２３．２４
のそれぞれで積分する事によって疑似的に白色肢写体の
信号を得て差回路１２５によって第１の軸成分を生成す
る。

また、」二連同様にして、Ｌ記積分回路２３．２４のそ
れぞれの出力を和回路１３１て混合することによって第
２の軸成分を生成する。この和回路１３１の出力である
第２の軸成分は、螢光灯等のルミネッセンス発光に基づ
く着色を防止するためであるので、その範囲は狭く設定
する必要がある。

もしその範囲を広く設定した場合には、従来よりの利点
であるＧ色、マゼンタ色の褪色の少なさが損われてしま
うのでリミッタ−１３４によってその補正範囲を制限し
ているのである。

そして、第１および第２軸成分のそれぞれを分割的に信
号処理した後に軸変換マトリックス１２６によってＲ軸
およびＢ軸に変換し、ＧＣＡＩ　７゜１８のそれぞれの
ゲインを制御するのである。

従って、ホワイトバランス調整に余り寄与しない色の褪
色を最小限に保ちつつ螢光灯等のルミネッセンス発光に
基づく色着きを防止することができる。

また、この発明の特徴回路を附加することによってＲ，
Ｇ、　　Ｂの原色の褪色の変化が理論１生じるが視覚上
はまったく問題がない。

次に、この発明の第２実施例を第２図を用いて説明する
。この実施例は、上述の第１図に示す回路の一部を変更
したもので、即ち、差検出回路１２５の代りに対数変換
回路３０を設け、第２軸調整抵抗１３２の代わりに調整
抵抗４２．バッファーアンプ１３３の代わりにバッハア
ーアンプ４１およびリミッタ−１３４の代わりにリミッ
タ−４３でもって形成するようにしたものである。

従って、この例の場合も上記第１実施例の場合と同様に
、リミッタ−４３によって第２軸（Ｑ軸）成分の範囲を
狭く限定することによって、Ｇ色。

マゼンタ色の褪色が損なわれることがない。また、対数
変換回路３０を設けて色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの比をと
ることによって色温度を検出するようにしているので、
上記第１実施例において差回路１２５によって第１軸成
分を生成する場合に比べ、比較的に低照度においても適
正なホワイトバランスの調整を行なうことができる。

次に、この発明の第３実施例を第３図を用いて説明する
。この実施例では上記第２実施例と同様に差検出回路１
２５の代わりに対数変換回路３０を設け、第２軸調整抵
抗１３２の代わりに調整抵抗５２．バッファーアンプ１
３３の代わりにバッファーアンプ５１およびリミッタ−
１３４の代わりにアッテネータ５３からなる回路で構成
したちのである。

従って、アッテネータ−５３によってループゲインを制
御することによって、一定の補正範囲としないでホワイ
トバランス調整に余り寄与しない色の褪色を防止するの
である。

よってこの第３実施例においては、リミッタ−の代りに
アッテネータ−をもっているので回路構成が簡略化され
、また、補正範囲が限定されないのでその調整精度が緩
く徐々に補正をかけることができる。

上記において、第１軸（■輔）系の補正回路中、例えば
第１軸用のバッファーアンプ１２７と軸変換マトリック
ス１２６との間に、リミッタやアッテネータを介挿して
ループゲインを制御することにより更に良好なホワイト
バランス調整が可能となるととももに、装造時の調整も
容易になる。

また、第１実施例につき付言したと同様に第１軸系にも
リミッタ−を介挿したり、アッテネータ−を介挿してル
ープゲインを制御することによって上述よりさらに褪色
の少ない回路とすることができる。

このために、例えば夕焼けの景色の微妙な雰囲気を再現
させることなとか簡単にてきる。

［発明の効果コ このように、この発明によれば、被写体を照射する照明
光が太陽光や電灯光のように原子が熱せられて光を出す
性質で発光しているものと、螢光灯のように放電による
励起で水銀が紫外光を発しその紫外光によって励起され
る蛍光体によって発光するルミネッセンス発光とのいず
れであっても完全なホワイトバランスを２Ｗすることが
容易にできる。

しかもこれが別設に複雑な回路を付加することなく達成
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す自動ホワイトバラ
ンス調整装置の回路図、 第２図は、本発明の第２実施例を示す自動ホワイトバラ
ンス調整装置の要部回路図、 第３図は、本発明の第３実施例を示す自動ホワイトバラ
ンス調整装置の要部回路図、 第４図は、色温度検出の方法を説明するための回路図、 第５図および第６図は、それぞれ色度図を示す線図、 第７図は、従来の自動ホワイトバランス調整装置の一例
を示す回路図、 第８図は、ホワイ）・バランス調整の原理を示す線図、 第９図は、上記第７図の動作原理を説明するための線図
である。 １０・・・・・・・・・・・撮影レンズ１１・・・・・
・・・・・・・撮像素子１３・・・・・・・・・・・・
Ｙ分離回路１４・・・・・・・・・・・・Ｒ分離回路１
５・・・・・・・・・・・・Ｂ分離回路１６・・・・・
・・・・・・・混合回路１７．１８・・・利得制御アン
プ １９．２０・・・色差検出回路 ２１・・・・・・・・・・・・直交変調回路２２・・・
・・・・・・・・・移相回路２３．２４・・・積分回路 １２５・・・・・・・・・・・・差回路１２６・・・・
・・・・・・・・軸変換マトリックス１２７・・・・・
・・・・・・・第１軸用バツフアーアンプ１２８・・・
・・・・・・・・・第１輔調整抵抗１３１・・・・・・
・・・・・・和回路１３２・・・・・・・・・・・・第
２軸調整抵抗１３３・・・・・・・・・・・・第２軸用
バツフアーアンプ１３４・・・・・・・・・・・・リミ
ッター篤３０ 見２０ 不４０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像手段の出力信号中の赤色系信号を処理する第１の色
   系信号処理系統と、 上記撮像手段の出力信号中の青色系系信号を処理する第
   ２の色系信号処理系統と、 上記第１の色系信号処理系統および上記第２の色系信号
   処理系統の各出力に基づいてクロマ信号を生成する直交
   変調回路と、 上記第１の色系信号処理系統および上記第２の色系信号
   処理系統の各出力に基づいて色度信号Ｉのベクトルに実
   質的に沿う第１の軸方向へのクロマ補正用の信号を生成
   する第１の補正信号生成手段と、 上記第１の色系信号処理系統および上記第２の色系信号
   処理系統の各出力に基づいて上記第１の軸とは平行にな
   らない第２の軸方向の所定範囲内に限定されたクロマ補
   正用の信号を生成する第２の補正信号生成手段と を具備し、かつ、上記第１の色系信号処理系統および上
   記第２の色系信号処理系統は、上記第１の補正信号生成
   手段および上記第２の補正信号生成手段の各クロマ補正
   用の出力信号により両系統中のゲインが制御されてなる
   ものであることを特徴とする自動ホワイトバランス調整
   装置。