JPS63237681A - 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！（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
（１１）・、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撮影時に前記光
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（１４）（１，５）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）に人力される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１周整世にずれ
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，
Ｇ、Ｂ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（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）、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Ｂ
とＲの出力比及びＹｅとＲ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、Ｂ、Ｙｅの信号のうち例え
ばＢ／Ｉ？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Ｂ／Ｉ？とＹｅ／
Ｒ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、それぞれ青くＢ）、赤（Ｒ）、黄（Ｙｅ
）の分光特性を持つ３種類の光検出器（１６）　（１７
）　（１８）が設けられる。これらの光検器の出力■。

、■宛、■□は対数増幅器（１９）　（２０）　（２１
）で対数値に変換された後、次段の差動増幅器（２２）
　（２３）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（２２）では対数増幅器（１９）
　（２０）からの出力の差ｊ！ｏｇ　Ｉ＋　／Ｉｔ　　
（＝ｆｏｇ　Ｉ＠　−ｆｆｉｏｇ　ｂ　）が、また第２
差動増幅器（２３）では対数増幅器（２０）（２１）の
出力から１０ｇ　ｈａ／＋１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「ＷＢｉｌ整
回路」という）　（２４）は前記ｌｏｇ　１ｍ　／ＩＲ
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，）　（ＶＢ、
）を発生する。

一方、判別回路（２５）は光検出器（１６）〜（１８）
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１差動増幅器（２２）の出力ｉ、ｏｇ　ＩＩＩ
　／ＩＲと第２差動増幅器（２３）の出力１１ｏｇ　ｌ
ｙｅ／Ｉｎから判断する。本実施例では、この判別回路
（２５）の出力は加算回路（２６）　（２７）を制御す
ることによってＷＢ調整回路（２４）の制御電圧（ＶＢ
Ｉ）　（ＶＲＩ）の値をコントロールする。即ち、前記
制御電圧（ＶＢ、）　（ＶＲＩ）に対し別途用意された
補償電圧発生器（２８）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（２６）　（２７）と
補償電圧発生回路（２８）、及びそれらと判別回路（２
５）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（２６）は加算器（２６ａ）以外に判別回路
（２５）の出力（Ｌ＋）　（Ｌｘ）　（Ｌ３）　（Ｌ４
）によって制御されるアナログスイッチ（Ｓ、）〜（Ｓ
、）を具備している。同様に加算回路（２７）は加算器
（２７ａ）とアナログスイッチ（Ｓ、）〜（Ｓ８）を備
えている。

補償電圧発生器（２８）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（Ｓ、）〜（Ｓ４）に結
合され、　（ΔＲ１）〜（ΔＲ４）はアナログスイッチ
（Ｓ、）〜（Ｓ、）に結合される。尚、前記（ΔＢ、）
〜（ΔＢ４）及び（ΔＲ，）〜（△Ｒ，）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（２５）は出力（Ｌｌ）〜（Ｌ４）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、蛍光灯でない場合は（Ｌｌ）
〜（Ｌ４）を全てローレベルとする。

アナログスイッチ（Ｓ、）〜（Ｓ６）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（２５）は
１１と■、の出力比及びＴＶｓとＴＲの出力比、具体的
にはｊ２ｏｇ　Ｉｓ　／ＩＲとｆｏｇ　Ｉｖｅ／１ｍ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）の感度特性（ｂ）　（ｒ）　（ｙｅ）と重
ね合わせてみると、それぞれ第９図〜第１２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４０ｏｎ−〜４５００ｍ近辺と
５００ｎａ＋〜６００ｎｍ近辺には特有の輝線スペクト
ルが現われており、・ＹｅとＲの出力比によって蛍光灯
の種類を判別できることが１知できる。該判別回路（２
５）は第１差動増幅器（２２）からのｌｏｇ１８／■、
と第２差動増幅器（２３）からのｌｏｇ　ｌｙｅ／１ｍ
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ｌｏ
ｇ　Ｉｙａ／１ｍ　、縦軸にＩｔｏｇ　Ｉｓ　／Ｉ＊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（２９）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ｍ　ｉ　ｒｅｄは１０００００／色温度であり、
例えば４００　ｍ１ｒｅｄは１０００００／２５００°
にである６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ｊｌ！ｏｇ　Ｉｌｌ＃＊　、　Ｉ！、
ｏｇ　Ｉｖａ／ｒの出力とは比例関係にあるので、Ｘ、
のｌ／色温度に対し、それぞれ（ａ、）、（ａ＝）に相
当する一定出力がｌｏｇ　［１／ＩＮ　、１ｏｔｔ　ｒ
ｙｅ／Ｉ＋＋直線から得られる。

しかし、蛍光灯の場合には、仮に”ｇ　ｌｙｅ／Ｉｉか
ら（ａ２）が得られ（ａ２）に対応した×１から色温度
を求めたとしても、ｌｏｇ　Ｉｎ　／Ｉえからは（ａｌ
）でなく（ｂ）にシフトした出力が得られる。そして、
（ｂ）の値は蛍光灯の種類によって定まっているので、
このことを利用して蛍光灯の種類を判別するのである。

具体的には（Ｉｌｏｇ　Ｉｓ　／Ｉｓ　　ｊ！Ｏｇ　ｌ
ｙｅ／Ｉ＋＋）の値を検出して蛍光灯の種類を判別する
。而して判別回路（２５）は入力されてくるｌｏｇ　Ｉ
ａ　／ｂと”ｇ　１ｖＪＩｔｒから両者の差を求めると
共に、そ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（Ｌｌ）をハイレベル、（ｔｚ）　（Ｌ
３）　（Ｌ４）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＋）が導通して（ΔＢ、）が加算
器（２６ａ）へ導出され（ＶＢ、）の値を変える。同時
に（Ｓ、）も導通し、（ΔＲ，）が加算器（２７ａ）へ
伝送され（ＶＢＩ）の値を変える。昼光色、昼白色、三
波長の蛍光灯の場合も同様にして対応する補償電圧が付
加される、その結果、（Ｖｌ？）　（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、（ｊ２ｏｇ　ＩＩ　／ＩＮ　　ｌｏｇ　
Ｉｒｅ／Ｉｓ　）の値が予め定めた特定のレベルであれ
ば、判別回路（２５）は黒体放射光源と判断し、その出
力（Ｌｌ）〜（Ｌ４）を全てローレベルとなす。それに
対応してアナログスイッチ（Ｓｌ）〜（Ｓ、）も全てオ
フとなるため加算器（２６ａ）　（２７ａ）はＷＢ調整
回路（２４）からの制御電圧（ＶＬ）　（ＶＢ＋）をそ
のまま（ＶＲ）　（ＶＩＩ）として出力する。尚、判別
回路（２５）は前記（ｂ）と（ａ２）の差から直接レベ
ル検出する方法以外に、入力されてくるｌｏｇ　ｈａ／
Ｔ＊の値（ａ２）によってＸｌを知り、そのＸ。

に基づいて記憶データから（ａ、）を知ると共に、別途
入力されてくるｌｏｇ　Ｉｓ　／１ｍから（ｂ）を知っ
て、（ｂ−ａｔ）を求め、この（ｂ−ａｔ）の値をレベ
ル検出して蛍光灯の種類を見極めるようにしてもよい。

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。

上述の通り本発明ではＲ，Ｙｅ、　Ｂの光検出器を用い
ているが、それらの分光特性は、特にこれに限るもので
はないが、次のようなものが望ましい。

そのおもな理由として、Ｒ，Ｙｅ、　Ｂの各主波長は可
視光付近において、できるだけ離れていた方がＲａｇ　
ｒｙｅ／Ｌ＋　、ｌｏｇ　Ｉｓ　＃＊の測定誤差が少な
くなるからであり、又半値幅は広すぎると、ＲｌＹｅ、
　Ｂ特性のオーバーラツプ部分が増え、色検出の分解能
が低くなり、。逆に狭すぎると、４例えばＢとＹｅＯ間
に強いスペクトル分布をもつ光源の場合、ＢとＹｅのい
ずれの受光素子でも見分けられないからである。

以上において本発明を実施例に沿って説明したが、本発
明はこれに限定されるものでなく特許請求の範囲に記載
された発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、修
正が可能である。例えば、判別回路（２５）で選択され
た補償電圧をＷ　Ｂ　３１整回路（２４）の制御電圧（
ＶＲ，）　（ＶＢ＋）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。

発明の効果 本発明によれば簡単な構成で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）・・・光検
出器、　　（２４）・・・ホワイトバランス調整電圧発
生回路、　　（２５）・・・判別回路、（２８）・・・
補償電圧発生回路、　　（ΔＢ、）（ΔＢ、）（ΔＢ、
）（ΔＢ、）（△Ｒ，）（ΔＲ２）（△Ｒ３）（ΔＲ，
）・・・補償電圧、　　（Ｓｔ）〜（Ｓ、）・・・アナ
ログスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤（Ｒ）、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ＢとＲの出力比及びＹｅとＲ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。