JPS6271393A - オ−トホワイトバランス回路 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、オートホワイトバランス回路、詳しくは、カ
ラービデオカメラ、電子カメラ等に適用され、光源光の
色温度に応じて自動的にホワイトバランス調整を行なう
オートホワイトバランス回路に関する。

［従来の技術］ 周知のとおり、テレビカメラや電子カメラ等の撮像装置
に適用されるオートホワイトバランス回路として、いわ
ゆるワンタッチオートホワイトバランス方式の回路が従
来より酋及している。この方式のオートホワイトバラン
ス回路は、撮影の都度、テレビカメラを白色の被写体に
向けるか、或いはカメラに付属の白キャップで撮影レン
ズの前面を覆うなどして「白基幣」を得、この状態でビ
デオ信号が「白」に相当する状態になるよう、すなわち
、２つの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙか雰になるべく、設定
操作（押ボタン操作）のタイミングに同期して、これら
の色差信号の利得を自動的に調節し、それ以降、次の押
ボタン操作かなされるまで記憶手段によりこの調節状態
を保持しておくものである。従って、この方式では、撮
影ショッ１−　ｆｉ＞　ニホ’フイトバ５ンスの設定操
作を繰り返す必要かあり、取り扱いか面倒である。また
、撮影者が設定操作を忘ねてしまって正しいホワイトバ
ランスか保たれないまま撮影をして［７まう虞れもある
。このため、最近では、このホワイトバランス操作を完
全に自動化得たいわゆるフルオートホワイトバランス方
式の回路を実装したテレビカメラも開発されている。こ
の方式のホワイトバランス回路の一例を第４図に示す。

第４図においＣに点鎖線で囲んで示す部分がテレビカメ
ラにおけるホワイトバランス回路１０である。撮像管或
いは固体撮像素子などの撮像手段（図示せず）からのＲ
信号ＲＩＮは可変利得増幅２：１１て同回路に設定され
ている利得で増幅されたの・５、次段のＲ−Ｙマトリッ
クス回路１２において上記撮像手段の出力の一成分であ
る低域輝度信号Ｙ、と合成されて信号処理がなされ、色
差信号Ｒ−Ｙとして出力される。この色差信号Ｒ−Ｙ出
力は抵抗Ｒ，コンデンサｃ１よりなる積分回路１３て平
均化され、オペアンプ１４の反転入力端子に人力される
。オペアンプ１４の非反転入力端子には基準電圧ＶＲＥ
ＦＩが与えられ、同オペアンプ１４の出力は上記可変利
得増幅器１１にその利得設定信号として与えられる。一
方、上記撮像手段からのＢ信号ＢＩＮについても、全く
同様に、可変利得増幅器１５で同増幅器における利得て
増幅されたのち、次段のＢ−Ｙマトリックス回路１６に
おいて上記低域輝度信号ＹＬとともに信号処理がなされ
、色差信号Ｂ−Ｙとして出力される。色差信号Ｂ−Ｙは
抵抗Ｒ、コンデンサＣ２よ′つなる積分回路１７で平均
化され、オペアンプ１８の反転入力端子に入力される。

オペアンプ１８の非反転入力端子には基準電圧ＶＩ？Ｅ
Ｆ２が与えられ、同オペアンプ１８の出力は上記可変利
得増幅器１５にその利得設定信号として与えられる。

上記ホワイトバランス回路１０の出力である上記の各色
差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙはエンコーダ２０に入力され、こ
こで、二重平衡変調等の信号処理がなされ、クロマ信号
（いわゆるＣ信号）として出力される。このＣ信号はカ
ラーマルチプレクサ３ｅにおいて、上記撮像手段からの
高域輝度信号Ｙｌ（および別個の発振回路からのシンク
バースト信号と合成され、ＮＴＳＣ複合映像信号（カラ
ー信号）が形成される。

ここで、ホワイトバランス回路１０におけるホワイトバ
ランス調節は次のようにしてなされる。

すなわち、まず、このフルオートホワイトバランス方式
゛Ｃは、被写体が完全に白色でない場合でも、平均的に
各色を含む被写体に対応して得られる色差信号は、白色
被写体に対応して得られる色差信号のレベルを中心に正
負に平均的にばらついた信号で得られるので、このよう
な色差信号の平均値をとれば、そのときの光源光で日仏
被写体を撮像したときに得られる色差信号レベルにほぼ
等しくなるであろうとの仮定の上に立脚している。一般
に、光源光の下での全白色被写体に対応する２つの色差
信号Ｒ−￥、Ｂ−Ｙはホワイトバランスの調節が適正で
あれば、ともに君となり（すなわち、信号レベルがそれ
ぞれの基／＄値■　　　■　　にＲＩＥＦＩ’　　ＲＥ
Ｆ２ 等しくなり）、調節が適正でなければ正負何れかに偏り
を生ずる。上記第４図に示したホワイトバランス回路１
０には、この色差信号レベルの偏りを零にすべく動作す
る。例えば、ある時点で光源光の色温度が高くなる方向
に変化したとすると、撮像手段からのＢ信号ＢＩＮのレ
ベルが」二重し、Ｒ信号ＲＩＮのレベルが低下する。す
ると、色差信号Ｂ−Ｙのレベルが上昇し、色差信号Ｒ−
Ｙのレベルが低下する方向に変化するが、この変化に対
応してそれぞれの積分回路１７．１３を介してそれらの
変化するレベルの平均値として各オペアンプ１８．１４
に入力される信号がそれぞれ上昇および低下する。その
結果、各オペアンプ１８．１４は各対応する可変利得増
幅器１１．１５の利得をそれぞれ減少、増加させる方向
に動作し、結果的に各色差信号Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙのレベル
がそれぞれの基学値に保たれる（すなわち、Ｂ−￥−０
．Ｒ−Ｙ−０に保たれる）ように調節される。

以上のように、上記方式のホワイトバランス回路１０に
おいては、被写体が完全に白色でない場合でも、各色を
含む被写体に対応して肖られる色差信号の平均値は零に
なるべきものと仮定しているので、常時全白色の被写体
を撮像する場合と同様に調節動作する。従って、光源光
の色７品度は特に検知することなく２つの色差信号につ
いて閉ループの制御がなされる。上記方式のオートホワ
イトバランス回路にディジタル的手法を適用してさらに
高精度のホワイトバランス調整を行なうようにした回路
も既に提案されている（特開昭５６−１６９１６号公報
謬照）。

また、一方、光源光の色温度を実際に検知して、これに
基づいてホワイトバランス調整を全自動で行なうように
したオートホワイトバランス回路も提案さねている（例
えば、特開昭５６−４９９３号公報参照）。このような
オートホワイトバランス回路は栖えば第５図に示すよう
に構成されている。第５図において、乳白色フィルタ４
１が前面に設けられた、Ｒ成分に反応する受光索子４２
おＪびＢ成分に反応する受光素子４３からなる受光器４
と、各受光素子４２．４３の出力をそれぞれ対数圧縮す
る前置増幅器４５．４６と、これら前置増幅器４５．４
６の各出力に基づいて受光器４４への入射光の色温度に
対応する出力を得る演算回路４７とを有してなる色温度
検出回路４０を撮像手段（図示せず）とは独立に設けら
れている。

そして、この回路４０で検出された色温度情報に基づい
てカラーバランス調節回路５０により、それぞれＲ信号
系の可変利得増幅器６１およびＢ信号系の可変利得増幅
器６２の各利得に対応する調節信ｒ得ており、同調節信
号によって」−記名利得を制御し、ホワイトバランス調
整が行なわれるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記第４図によって説明した従来の回路では、２つの色
差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに関して閉ループの制御がなされ
るので外乱に対して強いか、その反面、実際に光源光の
色温度を検出することなくホワイトバランス調整動作を
行なうために不具合が生ずる。すなわち、上述したよう
に、この方式は、被写体が全白のものでない場合でも、
通常は、被写体が各色を呈していて、それらを平均すれ
ば、はぼ白と等価になるであろうとの仮定の上に成り立
っている。従って、単一の原色の被写体（例えば、全面
が赤の板など）を撮像すると、その色も白に近づける方
向に動作し褪色が生じてしまう。

これは、上記第４図に示した回路では、本質的に、色温
度に起因するＲ、　　Ｂ信号の変化と被写体の色の変化
に起因するＲ、　　Ｂ信号の変化との弁別ができないか
らである。

また、上記第５図によって説明した従来の回路では、光
源光の色温度を実際に検出し、この検出値に基ついてホ
ワイトバランス調整動作を行なうため、上述した、第４
図の回路におけるような不具合は生じない。しかしなが
ら、この方式のオートホワイトバランス回路では、撮像
手段とは別個に色／！１度検出手段を設ける必要があり
、構成が複雑になるとともに、色温度検出手段を、例え
はビデオカメラのどの位置に配設するかなどに応じてカ
メラの外装設計も難しくなる。また、色信号Ｒ２Ｂまた
は色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ（総称してビデオ信号という
）について、これらのレベルを検知することなく各ビデ
オ信号系統の利得制御がなされる。すなわち、ビデオ信
号について間ループの制御しか行なわれないため外乱に
対して弱いという問題点がある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、単原
色彼写体の撮影時にも褪色を生ずることなく、また外乱
に対しても強く、さらに構成が簡１１１なオートホワイ
トバランス回路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および作用］本発明のオ
ートホワイトバランス回路は、撮像手段からの第１の色
情報に係る信号（例えばＲ信号）を増幅する第１の可変
利得増幅器と、撮像手段からの第２の色情報に係る信号
（例えばＢ信号）を増幅する第２の可変利得増幅器と、
上記第１の可変利得増幅器の出力側から得た第１のビデ
オ信号（例えばＲ−Ｙ信号）および上記第２の可変利得
増幅器の出力側から得た第２のビデオ信号（例えばＢ−
Ｙ信号）に基づいて上記、撮像手段への入射光の色温度
に対応した補正信号を発生し、この捕正信刊により上記
第１の可変利得増幅器および／／または第２の可変利得
増幅器のｉｆ！得を制御するための浦こ信号発生回路と
、を何して（育成されていて、十記捕正信号発生回路に
より光源光の色温度を検出し、この検出値に基づいてビ
デオ信号について閉ループの調節動作を行なうことによ
りホワイトバランス調整をするよう作用する。

［実　施　例］ 第１図は、本発明の一実施例を示すオートホワイトバラ
ンス回路のブロック図である。撮像手段（図示せず）か
らのＲ信号Ｒ１，１は第１の可変利得増幅器７１で後述
のように増幅器７７の出力により設定される利得て増幅
されたのち、次段のＲ−Ｙマトリックス回路７２におい
て上記撮像手段の出力の一成分である低域輝度信号ＹＬ
と合成されて信号処理がなされ、色差信号Ｒ−Ｙとして
出力される。この色差信号Ｒ−Ｙは抵抗Ｒ３とコンデン
サＣ３よりなる積分回路７３で積分して平均化され、色
温度検知回路゛？９に人力される。また、撮像手段から
のＢ信号ＢＩＮについても、全く同様に、第２の可変利
得増幅器７５て後述のように反転増幅器７８の出力によ
り設定される利得て増幅されたのち、次段のＢ−Ｙのマ
トリックス回路７６において上記低域輝度信号ＹＬとと
もに信号処理がなされ、色差信号Ｂ−Ｙとして出力され
る。

色信号Ｂ−Ｙは抵抗ＲとコンデンサＣ４よりなる積分回
路７４て積分して平均化され、色温度検知ロー路７９に
入力される。コンデンサＣ３と０４の各他端は接地され
る。積分回路７３と７４の抵抗ＲＲおよびコンデンサＣ
３，Ｃ４の値は３′４ Ｒ３−Ｒ４，Ｃ３−Ｃ４に設定されている。

色温度検知回路７９は上記色差信号Ｒ−ＹとＢ−Ｙとか
らその比ｆ　（Ｂ−Ｙ）　／　（Ｒ−Ｙ）　ｌ　を演算
によって求め、これを直流の色温度検知信号として増幅
器７７．７８に導く。この色差信号Ｒ−ＹとＢ−Ｙの比
である色温度検知信号（（Ｂ−Ｙ）／（Ｒ−Ｙ）ｌ　の
値は、色温度の変化に対して第２図に示すように変化す
るものとなる。そして、この色温度検知信号ｉ　（Ｂ−
Ｙ）　／　（Ｒ−Ｙ）Ｉ　はｊＨ４幅器７７によりその
ままの極性で適宜増幅すれ、この増幅された色温度検知
信号は第１のＩＴＪ変利得増幅器７１にＲ信号の利得を
制御するための補正信号として人力される。また、上記
色温度検知信号ｆ　（Ｒ−Ｙ）　／　（Ｒ−Ｙ）　＋　
は反転増幅器７８により極性を反転し２て増幅され、こ
の反転増幅された信号は第２の可変利得増幅器７５にＢ
（に号の利得を制御するための補正信号として人力され
る。このように、色温度検知回路７９および増幅器７７
からなる川；正信号発生回路によりＲ信号系の閉ループ
が形成され、また、色温度検知回路７９および増幅器７
８からなる補正信号発生回路によりＢ信号系の閉ループ
が形成されている。そして、上記各増幅器７７．７８に
おいて、オフセット用可変抵抗７７ａ、７８ａによって
上記各閉ループのオフセット値が調整できるようになっ
ている。このように構成されたオートホワイトバランス Ｒ−Ｙ．Ｂ−Ｙはエンコーダ２０（第４図〕照）等に入
力されて信号処理されるようになっている。

一方、色温度の変化に対するカメラ側のホワイトバラン
スの制御目標値（色温度の変化に対して被写体の白をテ
レビ受像機で白に再現するための制御値）は、第３図に
示すように、Ｒ信号に関しては制御値Ｖ２の特性で表わ
され、Ｂ信号に関しては制御値ＶＢの特性で表わされる
。従って、色温度検知回路７９から第２図に示すように
色温度　　　′に対して変化する色温度検知信号が出力
されるとき、上記増幅器７７においてその増幅率および
上記可変抵抗７７ａによるオフセント値を調整すること
により、増幅器７７からＲ信号系の可変利得増幅器７１
へ上記制御値■２の特性に一致した特性の補正信号が人
力されるようにし、同じく、上記反転増幅器７８の増幅
率および上記可変抵抗７８ａによるオフセット値を調整
することにより、増幅器７８からＢ信号系の可変利得増
幅器７５へ上記制御値ＶＢの特性に一致した特性の補正
信号が入力されるようにする。このようにすることによ
り、実際の入射光の色温度を検知した信号でホワイドバ
ランス調整が開ループで目標値に近づくように行なわれ
るようになるので、単原色被写体の撮像にも褪色がなく
、適正なカラーバランスの制御が行なわれるようになる
。

また、帰還ループの基本特性として、上記Ｒ１Ｂ系の各
閉ループに外乱が加わったとしても、その外乱は１／ル
ープゲインに抑圧されることか明らかである。つまり、
色温度に関する情報が＋　（Ｂ−Ｙ）／　（Ｒ−Ｙ）ｌ
の直流信号で検出され、これによりＲ信号およびＢ信号
の利得を制御するように上記のような各閉ループを形成
していることは、色温度の変化によるＩ（Ｂ−Ｙ）／（
Ｒ−Ｙ）ｌの変化が外乱として上記各閉ループに加わっ
ても、上記Ｒ，Ｂの各閉ループによって上記増幅器７７
．７８からの補正信号の特性をホワイトバランスの制御
目標値に一致させることにより、このような外乱による
影響をなくして安定したフルオートホワイトバランスの
調整が実現されることとなる。

なお、上記実施例において、色温度検知回路７９は、色
差信号Ｒ−ＹとＢ−Ｙの比をとることによって照明光の
色温度を検知するものであるか、この他、色信号ＲとＢ
の比（Ｂ／Ｒ）　、或いは色差信号Ｒ−ＹとＢ−Ｙから
求められる演算値ｆｌｏε＋　（Ｂ−’Ｉ−）　−（Ｒ
−Ｙ）　ｌ　によ−〕で色温度を検出するようにしても
よい。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、撮像手段への入射光
の色温度に対応したホワイトバランス調整がなされるの
で、単原色被写体の撮像時にも褪色がなく、かつ可変利
得増幅器の利得制御か閉ループでなされるので外乱に強
＜、シかも（１１１１成が簡単である等の優れた効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すオートホワイトバラ
ンス回路のブロック図、 第２図は、上記第１図に示すオートホワイトバランス回
路の色温度検知回路の出力特性線図、第３図は、色温度
に対するカメラ側のホワイトバランス制御目標値を示し
た線図、 第４図は、従来のオートホワイトバランス回路の一例を
示すブロック図、 第５図は、従来のオートホワイトバランス回路の他の例
を示すブロック図である。 ７０・・・・・・・・・オートホワイトバランス回路７
１・・・・・・・・・第１の可変利得増幅器７５・・・
・・・・・・第２の可変利得増幅器）ユ。 そ □ノ 策１　図 策２Ｚ　　　　　策３閃 区 Ｕつ 枳

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像手段からの第１の色情報に係る信号を増幅する第１
   の可変利得増幅器と、 上記撮像手段からの第２の色情報に係る信号を増幅する
   第２の可変利得増幅器と、 上記第１の可変利得増幅器の出力側から得た第１のビデ
   オ信号および上記第２の可変利得増幅器の出力側から得
   た第２のビデオ信号に基づいて上記撮像手段への入射光
   の色温度に対応した補正信号を発生し、この補正信号に
   より上記第１の可変利得増幅器および／または第２の可
   変利得増幅器の利得を制御するための補正信号発生回路
   と、を具備してなることを特徴とするオートホワイトバ
   ランス回路。