JPS63236931A - ホワイトバランス検出装置 - 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 本発明はカラーカメラ装置に関するものであり、特にそ
のホワイトバランス検出装置に関する。

従来の技術 第１３図は従来のカラーカメラ装置の要部を示しており
、まずＣＣＤ等の撮像素子（１）で撮像された被写体像
は電気信号の形で顕される。その電気信号は分離回路（
２）によって輝度信号（Ｙ）と、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）
の色信号に分離され、そのうちの輝度信号（Ｙ）はその
ままエンコーダ（７）へ導びかれる。一方、色信号（Ｒ
）　（Ｂ）はそれぞれ可変利得増幅器（３）　（４）の
作用を受けた後、差動増幅器（５）（６）へ与えられ、
ここで前記輝度信号（Ｙ）との差動によってＲ−Ｙ及び
Ｂ−Ｙに変換されてエンコーダ（７）へ供給される。

その際、可変利得制御増幅器（３）（４）のゲインを色
温度情報に基づいて制御することによりホワイトバラン
ス調整がなされる。その制御信号系は、緑（Ｇ）、赤（
Ｒ）、青（Ｂ）の各光成分を検出する光検出器（８）　
（９）　（１０）と、それらの出力を増幅する増幅器（
１１）　（１２）　（１３）、並びに差動増幅器（１４
）　（１５）から構成されていて盪影時に前記光検出器
（８）　（９）　（１０）によって広画角の被写体（白
色の被写体）から各色の光成分信号を得て増幅器（１１
）　（１２）　（１３）で増幅した後、差動増幅器（１
４）　（Ｉｓ）でＧ−Ｒ信号、Ｂ−Ｒ信号を得る。そし
て、このＧ−Ｒ信号、Ｂ−Ｒ信号を可変利得増幅器（３
）　（４）に与えて、これらの増幅器（３）（４）のゲ
インをコントロールする。それによって、エンコーダ（
７）に入力されるＲ−Ｙ信号とＢ−Ｙ信号のレベルが可
変され自動的にホワイトバランス調整がなされる。

発明が解決しようとする問題点 上記のホワイトバランス回路では、光検出器（８）　（
９）　（１０）が黒体放射スペクトルに近似できる太陽
光やタングステンランプ等の光源の下で被写体光のＲ，
Ｇ、Ｂ成分を検知していれば常に適正なホワイトバラン
スが得られるが、光源が蛍光灯等の場合は適正なホワイ
トバランスが得られないという欠点がある。即ち蛍光灯
光源は黒体放射のスペクトルとは極めて異なったスペク
トルを有しているので、このような蛍光灯光源の下で上
記回路を用いると、ホワイトバランスの調整量にずれを
生じてしまうのである。

そこで、蛍光灯等の特殊光源にも対応できるようにＲ，
ＧＳＢの３原色のスペクトルをセンサによって検出する
と共に特有のスペクトルをも別のセンサで検出するよう
にしたホワイトバランス回路が特開昭５７−１２７３７
６号で提案されているが、この回路ではセンサが複数ケ
必要になる。しかも、蛍光灯光源は一般に白色、昼光色
、昼白色、三波長など多くの種類があり、且つ互いにス
ペクトルが異なっていることから、これらの種類に対応
しようとするとセンサの数は一層多くなり、必然的に回
路構成も複雑化してコストが高くなってしまう。

また、蛍光灯光源の発する光に対して色温度情報である
差動増幅器の出力信号からリップルを検出することで蛍
光灯光源と、それ以外の光源とを区別するホワイトバラ
ンス回路が特開昭５９−１４１８８８号公報に開示され
ているが、その差動増幅器の出力信号はリップルを含む
Ｒ及びＢの光検出器の出力信号の差を増幅して得ている
ものであるからリップル検出用信号として最適とはいえ
ない。

それ故に本発明は比較的簡単な構成で蛍光灯光源と、そ
れ以外の光源の区別を確実に行い且つ蛍光灯光源の種類
をも判別した検出信号を出力するホワイトバランス検出
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 本発明のホワイトバランス検出装置は、赤（Ｒ）、緑（
Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙｅ）の分光特性を有する光検出
手段と、前記光検出手段の出力信号から色温度に関する
情報を得る色温度情報出力手段と、前記光検出手段の出
力のうちＲとＢの出力比及びＢとＷｅの出力比から蛍光
灯の種類を判別しその種類に応じた信号を出力する判別
手段とから成っている。

作用 光検出手段から得られるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙｅの信号のうち
例えばＧ／Ｒ、Ｂ／Ｒに基づいた制御信号が色温度情報
出力手段から発生される。この制御信号は例えば色信号
増幅用の可変利得増幅器のゲインをホワイトバランスが
なされるように制御する。

その際、判別回路ではＲ／ＢとＢ／Ｙｅから蛍光灯の種
類が求められ、その種類に応じた手当てが前記ホワイト
バランス調整に施される。その手当ては例えば前記ホワ
イトバランス調整手段から発生される制御信号の値を補
正することによってなされる。

実施例 本発明を実施した第１図において、（１）〜（７）は第
１３図に準じる。本発明では撮像素子（１）と独立の光
検出器として、それぞれ緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、青（Ｂ）
、黄（Ｙｅ）の分光特性を持づ４種類の光検出器（１６
）　（１７）　（１８）　（１９）が設けられる。これ
らの光検器の出力■６、■え、■８、■７．は対数増幅
器（２０）　（２１）　（２２）　（２３）で対数値に
変換された後、次段の差動増幅器（２４）　（２５）　
（２６）によって所定の出力同士の比が求められる。即
ち、第１差動増幅器（２４）では対数増幅器（２０）　
（２１）からの出力の差Ｉ！、ｏｇ　ｒｅ　／１＊　　
ＣＣ−１ｏ　Ｔｃ、　−ｊ！ｏｇ　Ｉａ　）が、また第
２差動増幅器（２５）では同様に対数増幅器（２１）　
（２２）の出力からｌｏｇ　１．　／Ｉｍが、更に第３
増幅器（２６）では対数増幅器（２２）　（２３）の出
力からｌｏｇ　Ｉｓ　／Ｉｖｍがそれぞれ求められるの
である。

ホワイトバランス調整電圧発生回路（以下「ＷＢ１ｇ整
回路整色路う）　（２７）は前記１！ｏｇ　Ｉｖｒ　／
Ｉｎ、ｊ！ｏｇ　Ｉａ　／ＩＲで表わされた色温度情報
に基づいてそれぞれ可変利得増幅器（３）（４）のゲイ
ンをコントロールする制御電圧（ＶＲ＋）（ＶＢｌ）を
発生する。

一方、判別回路（２８）は光検出器（１６）〜（１９）
への入射光が蛍光灯であるか否か及び蛍光灯の場合その
種類を第２差動増幅器（２５）の出力ｊ２ｏｇ　Ｉｓ　
／ＩＲと第３差動増幅器（２６）の出力ｌｏｇ　Ｉｎ　
／Ｉｖａから判断する。本実施例では、この判別回路（
２８）の出力は加算回路（２９）　（３０）を制御する
ことによってＷＢ調整回路（２７）の制御電圧（ＶＲＩ
）　（ＶＢＩ）の値をコントロールする。即ち、前記制
御電圧（ＶＲＩ）（ＶＢＩ）に対し別途用意された補償
電圧発生器（３１）からの補償電圧の加減算を制御する
のである。これらの加算回路（２９）　（３０）と補償
電圧発生回路（３１）、及びそれらと判別回路（２８）
の関係の詳細は第２図に示される。第２図において、加
算回路（２９）は加算器（２９ａ）以外に判別回路（２
８）の出力（Ｌｌ）（Ｌｘ）　（Ｌｉ）　（Ｌｉ）によ
って制御されるアナログスイッチ（Ｓ、）〜（Ｓ４）を
具備している。同様に加算回路（３０）は加算器（３０
ａ）　とアナログスイッチ（Ｓ、）〜（Ｓ、）を備えて
いる。

補償電圧発生器（３１）は蛍光灯の種類である白色、昼
光色、昼白色、三波長に応じた直流電圧よりなる補償電
圧を予め用意している。そのうちの（ΔＢ、）〜（ΔＢ
、）は青（Ｂ）信号のゲインに関与する補償電圧であり
、（ΔＲ＋）〜（ΔＲ，）　　は赤（Ｒ）信号のゲイン
に関与する補償電圧である。従って、前記（ΔＢ＋）〜
（ΔＢ４）はアナログスイッチ（Ｓｌ）〜（Ｓ４）に結
合され、　（ΔＲ，）〜（ΔＲ，）はアナログスイッチ
（Ｓ、）〜（Ｓ、）に結合されている。尚、前記（ΔＢ
、）〜（ΔＢ、）及び（ΔＲ＋）〜（ΔＲ４）は予め定
めたプラス、又はマイナスの符号も有しているものとす
る。判別回路（２Ｂ）は出力（Ｌｌ）〜（Ｌｉ）のうち
、蛍光灯の種類に応じていずれか１つをハイレベルとし
、残りをローレベルとするが、蛍光灯でない場合には（
Ｌｌ）〜（Ｌｉ）を全てローレベルとする。アナログス
イッチ（Ｓ、）〜（Ｓ、）はハイレベルのコントロール
信号によってオンする。判別回路（２８）はＩＩと■、
の出力比、及びＩ８と■１．の出力比、具体的にはｆｏ
ｇ　Ｉ＠／Ｉａ及びｊ２ｏｇ　Ｉａ　／Ｉｖ＊の値によ
って蛍光灯の種類を判別する。

第５図〜第８図は蛍光灯の種類ごとの波長対相対出力の
特性を示しており、そのうち第５図は白色の場合、第６
図は昼光色、第７図は昼白色、第８図は三波長の場合を
示している。これらの特性を光検出器（１６）　（１７
）　（１８）　（１９）の感度特性軸）（ｒ）（ｂ）　
（ｙｅ）と重ね合わせてみると、それぞれ第９図〜第１
２図のようになる。ここで、第９図〜第１２図の全体を
観察して見ると、各種の蛍光灯特性の４００ｎｍ　〜４
５０ｎｍ近辺と５００ｒ＋ｍ　〜６００ｎｍ近辺には特
有の輝線スペクトルが現われており、ＢとＹｅの出力比
によって蛍光灯の種類を判別できることが窺知できる。

該判別回路（２８）は第２差動増幅器（２５）からのｊ
２ｏｇ　Ｌ　／ｂと第３差動増幅器（２６）からのｌｏ
ｇ　Ｉ＋　／Ｉｙｓが蛍光灯の場合と、黒体放射光源の
場合とでは共に異なることを利用した構成となっている
。即ち、横軸にｌｏｇ　Ｉｓ　／Ｉ＊　、縦軸にｌｏｇ
ｌａ　ｈｖ−をとって示す第３図において、黒体放射光
源の場合にはどんな色温度であっても直線（３２）上に
乗ってくるが、蛍光灯光源の場合には、この直線からず
れた位置で、しかも蛍光灯の種類ごとに異なる位置に分
布する。尚、第３図でｎ＋１ｒｅｄは１０００００／色
温度であり、例えば４００　ｍ１ｒｅｄは１０００００
／２５００°にである。次に第４図で説明すると、黒体
放射光源の場合はｌ／色温度とｆｏｇ　Ｉｌｌ　／ＩＮ
、Ｉ！、ｏｇ　Ｉｓ　／ＩＹ＊の出力とは比例関係にあ
るので、Ｌの１／色温度に対し、それぞれ（ａ２）、（
ａｌ）に相当する一定出力がｊ！ｏｇ　Ｌｓ　／Ｉｔ　
、ｊ！ｏｇ　ｒｌ　／Ｉｖａ直線から得られる。しかし
、蛍光灯の場合には、仮にｆｏｇ　ｒｌ　／夏、から（
ａｘ）が得られ（ａ２）に対応したＸ。

から色温度を求めたとしても、ｉ！、ｏｇ　Ｌ　／Ｉｙ
ｓからは（ａｌ）でなく（ｂ）にシフトした出力が得ら
れる。

そして、（ａ　＋　−ｂ）の値は蛍光灯の種類によって
それぞれ定まっているので、この（ａｔ−ｂ）の大きさ
によって蛍光灯の種類を判別するのである。而して、判
別回路（２８）は入力されてくるｌ−ｏｇ　ＩＩ　／Ｉ
Ｎの値、例えば（ａりによってＸｌを知り、そのＸＩに
基づいて記憶データから（ａ、）を知ると共に別途入力
されるｊ！ｏｇ　Ｉｓ　／Ｉｖａから（ｂ）を知って（
ａｔ−ｂ）を求め、この（ａ　＋　−ｂ）の値をレベル
検出して蛍光灯の種類を見極めるのである。その結果、
例えば白色蛍光灯光源であると判断すると、出力（Ｌ、
）をハイレベル、（Ｌｘ）　（Ｌｓ）　（Ｌｉ）をロー
レベルとなす。これに応答して、アナログスイッチ（Ｓ
υが導通して（ΔＢ＋）が加算器（２９ａ）へ導出され
（ＶＢ　＋　）の値を変える。同時に（Ｓ、）も導通し
、　（△Ｒ＋）が加算器（３０ａ）へ伝送サレ（ＶＲ，
）　（７）値を変えル、ソノ結果、（ＶＲ）　（ＶＢ）
は蛍光灯の種類を加味した制御電圧となって可変利得増
幅器（３）　（４）に加えられ好適なホワイトバランス
調整を実現する。上述において、Ｘｌのとき判別回路（
２８）に入力されるｆｏｇ　Ｉｎ　／Ｉｙ＠の値が（ａ
、）であれば（即ち黒体放射光源であれば）、出力（Ｌ
ｌ）〜（Ｌ４）は全てローレベルとなり、それに対応し
て、アナログスイッチ（Ｓｌ）〜（Ｓ６）も全てオフと
なるため加算器（２９ａ）　（３０ａ）はＷＢ！！整回
路（２７）からの制御電圧（ＶＲ，）　（ＶＢＩ）をそ
のまま（ＶＲ）　（Ｖｌｌ）として出力する。

上述のようにして手当てされた制御電圧（ＶＲ）　（Ｖ
Ｂ）は可変利得増幅器（３）　（４）に与えられて該増
幅器（３）　（４）のゲインを制御する。これによって
、エンコーダ（７）に入力されるＲ−Ｙ信号とＢ−Ｙ信
号のレベルが可変されて自動的にホワイトバランス調整
がなされる。

以上において本発明を実施例に沿って説明したが、前記
判別回路（２８）で選択された補償電圧をＷＢ調整回路
（２７）の制御電圧（ＶＲＩ）（ＶＢＩ）と加算するこ
となく直接、可変利得増幅器（３）　（４）に与えても
よく、その場合、差動増幅器（３）　（４）の異なる制
御端子に与えるように構成することもできる。尚、上述
のように、赤、緑、青、黄の各分光出力でホワイトバラ
ンス調整を行う場合、各光検出器のピーク波長を６２０
±２０ｎｍ、　　５３０±２Ｑｎｍ、　　４６０±２０
ｎｍ。

５６０±２０ｎｍとし、半値幅を１００±２０ｎｍ、　
　１２０±２０ｎ−１８５±２０ｎｍ、　　１００±２
０ｎ−とするのが望ましい。

但し、これら分光特性に限るものではない。

上述の実施例では色温度検出結果［ＷＢ調整回路（２７
）の出力としての色温度情報、判別回路（２８）の出力
である判別信号］に基づいてホワイトバランス調整を自
動的に行うようにしているが、検出結果に基づいて手動
調整（撮像光路へのホワイトバランス調整用フィルタの
出し入れ）を行ったり、ホワイトバランスが不適正にな
ることを単に警告したりするだけでもよい、また、自動
的に調整を行う方法として、色信号に手当てを施す本実
施例の他に、前記撮像光路にホワイトバランス調整用フ
ィルタを自動的に出し入れすることも可能である。

発明の効果 本発明によれば黒体放射光源と蛍光灯光源の区別を確実
に行い、しかも、蛍光灯光源の場合には、その種類に応
じた識別が行われるので、ホワイトバランス検出信号と
しての精度が高くなり、従って該検出信号を利用してホ
ワイトバランス調整を行うと極めて良好な画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したカラーカメラ装置の要部ブロ
ック図、第２図はその一部を詳細に示す回路図、第３図
及び第４図は動作原理を説明するための図である。第５
図、第６図、第７図及び第８図は蛍光灯の各種類ごとに
波長対相対出力の特性を示す図であり、第９図、第１０
図、第１１図及び第１２図は第５図〜第８図の特性と第
１図に用いる光検出器の分光感度特性とを重ね合わせた
図である。第１３図は従来例の要部ブロック図である。 （１）・・・撮像素子、　　（３）　（４）・・・可変
利得増幅器、（１６）　（１７）　（１８）　（１９）
・・・光検出器、　　（２７）・・・ホワイトバランス
調整電圧発生回路、　　（２８）・・・判別回路、　　
（３１）・・・補償電圧発生回路、　　（ΔＢ＋）（Δ
Ｂよ）（ΔＢ、）（ΔＢ４）（ΔＲ１）（ΔＲ２）（Δ
Ｒ１）（△Ｒ４）　”’補償電圧、　　（Ｓｌ）　〜（
ｓｔ＋）”’アナログスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙｅ）の分
   光特性を有する光検出手段と、前記光検出手段の出力信
   号から色温度に関する情報を得る色温度情報出力手段と
   、前記光検出手段の出力のうちＲとＢの出力比及びＢと
   Ｙｅの出力比から蛍光灯の種類を判別しその種類に応じ
   た信号を出力する判別手段とからなるホワイトバランス
   検出装置。