JPS63228893A - 複合ビデオ信号作成装置 - 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、カラービデオカメラなどに好適に用いられる
ホワイトバランス回路に関する。

背景技術 カラービデオカメラにおいでは、被写体の色彩を正しく
再現するために、すなわち光の３原色が均等に加色混合
されで得られる色である白い被写体が白く再現され渇よ
うに、ホワイトバランス調整が必要である。一般にカラ
ービデオカメラのホワイトバランスは、３２００　Ｋ’
の色温度で照明された被写体の色彩が正確に再現される
ように基本的に調整されており、異なる色温度、たとえ
ば屋外太陽光（約６０００　Ｋ”　〜９０００Ｋ”）の
もとで撮像するときにはホワイトバランスを再調整しな
ければならない。

ある色温度でホワイトバランス調１！１％れなビデオカ
メラを用いて、当該色温度の下で白い被写体を撮像した
とき、その色差信号（Ｒ−Ｙ　）、（Ｂ　−Ｙ　）のレ
ベルはともに０である。一方被写体に含まれる種々の色
彩は、これらをすべて平均すれば白色に近い色となる。

先行技術では上述の原理に基づいて、色差信号（Ｒ−Ｙ
　）と（Ｂ　−Ｙ　）の各時間的平均値のレベルがそれ
ぞれＯとなるように赤色信号（Ｒ）および青色信号（Ｂ
）の利得を独立に制御し、ホワイトバランス調整を行っ
ていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら実際には、被写体を撮像するにあたって、
当該被写体の色彩を平均しても必ずしも０レベルになる
とは限らず、たとえば森の中における撮像などでは、被
写体の色彩中、緑色の占める割合が非常に高くなり、し
たがってこのような環境下で、予めホワイトバランスが
調！！されたカラービデオカメラを使用すると、色差信
号の平均値はかえりてＯにはならない。

第７図は先行技術による動作例を示すグラフである。グ
ラフは公知の、標準方式であるＮＴＳＣ色信号の基本ベ
クトルが示されており、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを直交
座標にとり、座標原点Ｏは上記色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ
のレベルがともに０となる点である。

ｆｆ１７図を参照しで、予めホワイトバランス１Ｒ整さ
れたカラービデオカメラでたとえば緑色を撮像すれば、
そのときの緑色はたとえば点Ｇの位置にある。ところが
先行技術によるホワイトバランスでは上述したように色
差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの平均値レベルがそれぞれ０とな
るように独立に制御するので、この場合当該カメラの緑
色出力は煮Ｇ′に移ってしまい、このためカメラ出力か
ら緑色成分がｔｌＹえ、非常に不自然な色になってしま
う、このように先行技術では、ホワイトバランスを色差
信号の平均値がＯとなるように制御することで実現させ
ているので、出力される複合ビデオ信号は、色のずれた
不自然な色調となっていた。このため特定の色の多い被
写体のもとでも正確にホワイトバランスが実現される機
能を備えたホワイトバランス回路が所望されていた。

本発明の目的とするところは、上述の技術的問題点を解
決し、正確にホワイトバランス１Ｒ整を打うことができ
るホワイトバランス回路を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、複数の色差信号が入力され、特定色信号に変
換し出力する特定色信号作成手段と、特定色信号のレベ
ルの平均値を算出する手段と、上記特定色信号の平均値
レベルと基準レベルとを比較し、偏差量を導出する手段
と、 上記偏差量に基づき、これに対応する制御信号を作成し
、制御信号レベルによって上記色差信号の利得を制御す
る利得制御手段とを含み、上記特定色信号の平均値レベ
ルが０となるように、利得制御手段の出力信号により色
差信号の利得を制御するようにしたことを特徴とするホ
ワイトバランス回路である。

作　　用 本発明によるホワイトバランス回路は、複数の色差信号
に基づいて特定色信号を作成し、次いでその平均値レベ
ルを算出し、上記平均値レベルを基準レベルと比較して
その偏差量を算出して利得制御手段に入力する。

利得制御手段は上記偏差量に基づく利得制御信号を作成
して出力し、上記特定色信号の平均値レベルが０となる
ように複数の色差信号の利得を制御することによりホワ
イトバランス調整が行なわれる。

実施例 第１図は本発明の一実施例のホワイトバランス機能を備
えたカラービデオカメラ１の電気的構成を示すブロック
図である０本実施例によるホワイトバランス機能は、二
点類縁で示されるホワイトバランス回路１１によって行
われる。ホワイトバランス回路１１は、入力された複数
の色差信号（本実施例ではＲ−Ｙ信号とＢ−Ｙ信号、以
下色差信号Ｒ−Ｙ　、Ｂ　−Ｙと記す）を特定色信号（
本実施例では■信号、以下工信号と記す）に変換し出力
する特定色信号作成手段であるＩ信号作成回路１２、■
信号のＩ！！閏的平均値を算出する手段である平均値回
路１３、上記平均値レベルと基準レベルとを比較し偏差
量を算出する手段である比較回路１４お上り利得制御手
段としての関数発生器１５より構成されており、ちなみ
に上記Ｔ信号は、人間の目の解像度がもっともすぐれて
いるとされるオレンジあるいは肌色系統の色に対応する
帯域の信号である６次に本実施例の動作を説明するにあ
たり、ホワイトバランス調整に特定色信号であるＩ信号
を用いた理由の一つについて説明する。

第２図は本実施例に関連する色差信号と色温度の関係を
示すグラフである。グラフは公知の、標準方式であるＮ
ＴＳＣ色信号の基本ベクトルが示されており、色差信号
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを直交座標にとり、さらにＲ−Ｙ、Ｂ−
Ｙ袖から３３度位相シフトしたＩ信号、Ｑ信号を画いで
ある。■信号と直交するＱ信号は、■信号とは逆に、人
間の目の解像度が劣るとされる緑あるいはマゼンタ系統
の色に対応する帯域の信号である。

第２図において、色温度３２００Ｋ”で色差信号Ｒ−Ｙ
、Ｂ−Ｙの平均値レベルがともに０となるようにホワイ
トバランスをとり、これを基準として色温度を変化させ
て色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとの対応をとると、その軌跡
は原点０を通りほぼ■紬に近接して変化する曲線ａとな
り、たとえば色温度２５００Ｋ”は点ｐ１　　に、５６
００Ｋ”は点ｐ２に対応する１曲線ａ上に色温度に対応
する。αｐをとり、原点０と点ρを結ぶ直線の輪線への
正射影がその軸で表される色信号あるいは色差信号のレ
ベルを表すベクトルとなる。ここでたとえば色温度を点
ｐｉ（５６００Ｋ”　）　から点ｐ２　（２５００Ｋ”
　）まで変化させると、上記色温度の変化に相当する変
化は工信号が最も大きく、色差信号Ｂ−Ｙがこれに次ぎ
、Ｑ信号が最小であることは各輪への正射影を比較すれ
ば明らかである。したがってホワイトバランスをとると
き、色温度の変化が最も大さく現れる工信号を用い、そ
の平均値レベルがＯになるように調整するのがもっとも
精度が高い、このため本実施例ではホワイトバランス調
整に工信号を用いるようにした。

再び第１図を参照して、被写体がらの反射光は、レンズ
２を介して撮像素子３に入射し、充電変換後、画像信号
Ｃとして出力され、一方はローパスフィルタ（以下、Ｌ
ＰＦと略記する）４によって輝度信号Ｙが分離される。

他方は色信号分離回路５によって赤色信号Ｒ（以下Ｒ信
号と記す）と青色信号Ｂ（以下Ｂ信号と記す）に分離さ
れ、赤色信号増幅回路（以下Ｒ信号回路と記す）６お上
り青色信号増幅回路（以下Ｂ信号回路と記す）７にそれ
ぞれ入力される。

Ｒ信号回路６およびＢ信号回路７は、ホワイトバランス
回路１１を構成する関数発生器１５からの制御信号Ｓｒ
、Ｓｂによりそれぞれ利得が制御され、その出力は色差
信号作成手段であるＲ−Ｙマトリクス回路８およびＢ−
Ｙマトリクス回路９の各一方の入力端子にそれぞれ入力
され、一方輝度信号ＹがＲ−Ｙマトリクス回路８、Ｂ−
Ｙマトリクス回路９の各他方の入力端子とエンコーダ１
０にそれぞれ入力される。Ｒ−Ｙマトリクス回路８は入
力されたＲ信号と輝度信号Ｙとから色差信号Ｒ−Ｙを作
成し、Ｂ−Ｙマトリクス回路９は入力されたＢｆｆ１号
と輝度信号Ｙとから色差信号Ｂ−Ｙを作成し、作成され
た色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、エンコーダ１０と、ホワ
イトバランス回路１１を構成するＩ信号発生回路１２の
入力端子にそれぞれ個別的に入力される。エンコーダ１
０はこのようにして入力された３種の信号、すなわち輝
度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙおよび色差信号Ｂ−Ｙによっ
て複合ビデオ信号を作成し、ライン！１に導出する。　
　■信号発生回路１２は、入力された色差信号Ｒ−Ｙ、
Ｂ−Ｙを混合し、特定色信号であるＩ信号を作成する１
作成された■信号は次段の平均値回路１３に入力されて
、そのレベルの時肌的平均値が得られる。得られた■信
号の平均値レベルは比較回路１４に入力され、比較回路
１４は入力された■信号の平均値レベルと基準レベル（
本実施例ではθレベル）とを比較し、その偏差量に対応
した信号を色温度制御信号りとして次段の関数発生器１
５に入力する。

関数発生器１５は、入力された色温度制御信号りに基づ
き利得制御信号Ｓｒ、Ｓｂを作成して、ライン、ｌ：ｒ
、、ｌ：ｂを介して前記Ｒ信号回路６とＢ信号回路７に
個別的に与え、Ｒ信号回路６およびＢ信号回路７の利得
をそれぞれ個別的に制御し、これによって色差信号Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙのレベルを変え、■信号の平均値レベルが０
となるようにホワイトバランスミＷ整が行われる。この
ように本発明では、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙから工信号
を作成し、Ｉ信号の平均値レベルがＯとなるように、Ｒ
信号回路６とＢ信号回路７の利得を、利得制御信号すな
わち関数発生器１５の出力信号によって制御するように
したことを特徴とする。

次に本実施例のホワイトバランス回路の特性について説
明する。ただし以下の説明において用いる参照符は、第
１図におけ−ると同一とする。

第３図は本実施例の利得制御信号対利得の関係を示すグ
ラフである。ＷＡ軸に利得制御信号すなわち関数発生器
２５の出力レベルを、縦軸にＲ信号回路６（またはＢ信
号回路７）の利得をとっており、Ｒ信号回路６（または
Ｂ信号回路７）の利得ｇは、利得制御信号Ｓｒ（または
ｓｂ）のレベルすなわち関数発生器１５の出力レベルの
増減に従い、同様に増減する。

第４図は本実施例のホワイトバランス回路の色温度対利
得制御信号の関係を表すグラフである。

グ２７は横軸に色温度（Ｋｏ）を、縦紬に利得制御信号
Ｓｒ（＊たは利得制御信号ｓｂ）のレベルＶをとってい
る。一般に被写体を照らす光源の色温度が高くなるにつ
れて被写体の赤色成分は減少し青色成分は増加し、低く
なるときはその逆である。したがって本実施例では、色
温度の上昇にともない関数発生器１５の出力信号である
利得制御信号Ｓｒのレベルは右上がりに、利得制御信号
ｓｂのレベルは右下がりとして、これによって色温度が
高くなればＲ信号回路６の利得は増加し、Ｂ信号回路７
は利得が減するように予め定められている。たとえば、
色温度３２００に’のとき、Ｒ信号回路６への利得制御
信号Ｓｒのレベルはｖｒ、Ｂ信号回路７への利得制御信
号Ｓｏｌのレベルはｖｂというように１対１に定まり、
他の色温度に対応する利得制御信号レベルも同様に定ま
る。

再び第２図を参照して、色温度３２００Ｋ”　を基準に
ホワイトバランスがとられたカメラにおいて、撮像時の
照明の色温度が上記３２００Ｋ”　より低いときは■信
号レベルは正頒域にあり、逆に高いときは負領域にある
から、色温度が３２００に°より高いときには■信号レ
ベルを減じ、色温度が３２００Ｋ”　より低いときは■
信号レベルを増すようにして、工信号の平均値レベルを
０となるようにすればよい０本実施例では、■信号は二
つの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの合成により作成され、そ
れの基準レベル（本実施例ではθレベル）との偏差量が
色温度制御信号りとして関数発生器１５に入力され、関
数発生、７１１５は色温度制御信号りに基づいて工信号
作成の原信号ともいうべきＲ信号、Ｂ信号の利得を制御
する。したがって色温度制御信号りのレベルに対して前
記第４図に示されたような関係を保ちつつ、出力が変化
するように関数発生ｎ１５の特性を定めれば、色温度の
変化に対して、常に最適なホワイトバランスが実現する
。

第５図は本実施例によるホワイトバランスの動作を説明
するための図である。第５図は先行技術の項で述べた第
７図示のグラフと同じ（、ＮＴＳＣ色信号の基準レベル
が示されており、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙと一定角度で
位相ン７トされ、かったがいに直行する■信号、Ｑ信号
を示した。第５図においても先行技術の項で述べたと同
様に、たとえば正しい緑色は点Ｇにある。本実施例によ
るホワイトバランスは、■信号の平均値レベルを０とす
るように予め定められた関係でＲ信号回路とＢ信号回路
の利得を変化させるように働くので、特定色を撮像した
場合には、上記の点Ｇは■信号を表す袖とほぼ同じ方向
に変化し、■信号が０となる０輪上の点Ｇ”に移動する
。、αＧ”はもとの点Ｇに対して位相は若干変化してい
るけれども、色の飽和度としてはもとの点Ｇとほぼ同じ
であり、したがって視覚的には緑として認識される。こ
のため先行技術のような不自然さが解消する。

第６図は本発明の他の実施例の電気的構成を示すブロッ
ク図である。第６図は前掲第１図に類似し、対応する部
分には同一の参照符を付す０本実施例において注目すべ
きは、輝度信号Ｙについて、一対の輝度信号増幅回路（
以下Ｙ信号回路と記す）１（ｉ、１７を設け、その利得
を関数発生器１５の出力すなわち利得制御信号Ｓｒ、Ｓ
ｂによって制御するようにしたことである。工信号の原
信号である色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、Ｒマ）　＋７ク
ス回路８、Ｂマトリクス回路９を介して、Ｒ信号とＹ信
号およびＢ信号とＹ信号のそれぞれ合成により作成され
る。したがって本実施例においてもＩ信号が作成可能で
あり、ホワイトバランス調整が実現される。

効　　果 以上のように本発明に従うホワイトバランス回路は、複
数の色差信号から、色温度の変化にもっとも近似的に対
応し、かっ色温度の変化を高精度で識別可能な特定色信
号を作成し、この特定色信号の平均値レベルが０となる
ように上記色差信号の利得を予め定められた関係で′Ｉ
ｆｒ１１１することによりホワイトバランス調整が什わ
れるようにしたので特定の・色が多い被写体の場合（本
実施例では緑色）に先行技術で見られたような不自然な
色の再生が解消し、正確なホワイトバランス調整ｌ整が
実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の、ホワイトバランス機能を
備えたカラービデオカメラ１１の電気的構成を示すブロ
ック図、第２図は本実施例に関連する色差信号と色温度
の関係を示すグラフ、第３図は本実施例の利得制御信号
対利得の関係を示すグラフ、第４図は本実施例の色温度
対利得制御信号の関係を表すグラフ、第５図は本実施例
の動作を説明するための図、第６図は本発明の他の実施
例の電気的構成を示すブロック図、第７図は先イテ技術
による動作例を示すグラフである。 １・・・カラービデオカメラ、４・・・ローパスフィル
タ、５・・・色信号分離回路、６・・・赤色信号増幅回
路、７・・・青色信号増幅回路、８・・・Ｒ−Ｙマ）　
１７クス回路、９・・・Ｂ−Ｙマトリクス回路、１１・
・・ホワイトバランス回路、１２・・・Ｉ信号作成回路
、１３・・・平均値回路、１４・・・比較回路１．１５
・・・関数発生器、１６．１７・・・Ｙ信号増幅回路、
Ｂ・・・青色信号、Ｌ・・・色温度制御信号、Ｒ・・・
赤色信号、Ｙ・・・輝度信尋代理人　　弁理士　画数　
圭一部 Ｂ−Ｙ ｓ２図 利得制御信号５ｒ（Ｓｂ）レベル ｊ１１４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の色差信号が入力され、特定色信号に変換し出力す
   る特定色信号作成手段と、 特定色信号のレベルの平均値を算出する手段と、上記特
   定色信号の平均値レベルと基準レベルとを比較し、偏差
   量を導出する手段と、 上記偏差量に基づき、これに対応する制御信号を作成し
   、制御信号レベルによって上記色差信号の利得を制御す
   る利得制御手段とを含み、 上記特定色信号の平均値レベルが０となるように、利得
   制御手段の出力信号により色差信号の利得を制御するよ
   うにしたことを特徴とするホワイトバランス回路。