KR100197589B1 - Automatic white balance control apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비데오카메라의 화이트밸런스(White Balance) 자동조정장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 화이트밸런스 자동조정장치는 광원을 전반사하는 백색반사체를 구비한 렌즈와 백색반사체로부터 전반사된 광신호가 결상되는 여유셀(cell)을 포함하는 고체촬상소자(CCD)를 이용하여 전반사광원성분을 추출하고 이로부터 촬상신호의 이득을 조절한다. 따라서. 본 발명에 의한 화이트밸런스 자동조정장치는 광원에 따라 색감조절을 정확하게 할 수 있는 효과를 가져온다.The present invention relates to a white balance automatic adjustment apparatus of a video camera. White balance automatic adjustment device according to the present invention is a total reflection light source component using a solid-state imaging device (CCD) comprising a lens having a white reflector for total reflection of the light source and a free cell (image) the optical signal totally reflected from the white reflector And adjust the gain of the image pickup signal therefrom. therefore. The white balance automatic adjustment device according to the present invention brings the effect of accurately adjusting the color depending on the light source.
Description
제1도는 일반적인 화이트밸런스 자동조정장치를 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing a general white balance automatic adjustment device.
제2도는 본 발명에 의한 화이트밸런스 자동조정장치를 나타낸 구성도.2 is a block diagram showing a white balance automatic adjustment device according to the present invention.
제3도는 제2도에서 렌즈(22)의 구조를 나타낸 도면.3 shows the structure of the lens 22 in FIG.
제4도는 제2도에서 고체촬상소자(23)의 구조를 나타낸 도면.4 shows the structure of the solid state image pickup device 23 in FIG.
제5도는 백색성분추출신호(WB)와 수직동기신호(VD)의 타이밍을 비교하기 위한 도면.5 is a diagram for comparing the timing of the white component extraction signal WB and the vertical synchronization signal VD.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 피사체 22 : 렌즈21: subject 22: lens
22b : 백색반사체 23 : 고체촬상소자(CCD)22b: white reflector 23: solid state imaging device (CCD)
23b : 여유셀 24,25 : 제1 및 제2이득조절부23b: spare cells 24, 25: first and second gain control unit
26,27 : 제1 및 제2앤드게이트 28 : 적분 IC26,27: first and second and gate 28: integral IC
29 : 마이콤 30 : 신호처리부29: microcomputer 30: signal processing unit
본 발명은 비데오카메라의 화이트밸런스(White Balance) 자동조정장치에 관한 것으로, 특히 광원을 전반사하는 반사체를 구비한 특수한 구조의 렌즈와 전반사된 광원을 직접 결상하는 여유셀 영역을 구비한 고체촬상소자(Charge Coupled Device, 이하 CCD라 함)를 이용하여 광원에 따라 정게 색감조절을 할 수 있도록 한 화이트밸런스 자동조정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a white balance automatic adjustment apparatus of a video camera, and more particularly, to a solid-state imaging device having a special structure lens having a reflector for total reflection of a light source and a free cell region for directly forming a totally reflected light source. The present invention relates to a white balance automatic adjustment device that enables color adjustment according to a light source using a charge coupled device (hereinafter referred to as a CCD).
일반적으로 표준광원에 비해 색온도가 높은 광원(형광등)은 청색파장부근의 에너지가 높고, 표준광원에 비해 색온도가 낮은 광원(백열등)은 적색파장부근의 에너지가 높다. 표준광원에서 백색으로 보이는 물체를 전자의 조건에서 촬영할 경우 청색성분이 강하게 나타나고, 후자의 경우는 적색성분이 강하게 나타나, 어떤경우에도 백색을 제대로 표현하지 못하게 된다. 따라서, 광원의 종류에 관계없이 R,G,B성분의 레벨비가 1:1:1이 되도록 색을 조절하는 것을 '화이트밸런스조정'이라 한다.In general, a light source (fluorescent lamp) having a higher color temperature than a standard light source has a high energy near blue wavelength, and a light source having a lower color temperature (incandescent lamp) has a higher energy near a red wavelength than a standard light source. When the object that appears white in the standard light source is photographed under the former condition, the blue component appears strongly, and in the latter case, the red component appears strongly, which makes it impossible to properly express white. Therefore, adjusting the color such that the level ratio of the R, G, and B components is 1: 1: 1 regardless of the type of the light source is called 'white balance adjustment'.
제1도는 일반적인 화이트밸런스 자동조정장치를 나타낸 것이다. 광원의 구성성분(R,G,B)은 피사체(11)에서 가각 일정한 비율로 반사되어 렌즈(12)에 입사된다. 렌즈(12)를 통해 입사된 광은 CCD(13)에서 광전변환된 미도시한 필터에 의해 휘도신호(Y)와 색신호(C)로 분리된다. 색신호(C) 다시 색차신호(R-Y,B-Y)로 분리된다. 제1 및 제2이득조절부(14,15)는 색차신호들(R-Y,B-Y)이 이득을 각각 조절한다. 적분IC(16)는 이득이 조절된 색차신호들(R-Y,B-Y)을 수직동기신호의 1주기(1VD)동안 적분한 후 마이콤(17)으로 출력한다. 마이콤(17)은 인가받은 R-Y의 적분값과 B-Y의 적분값이 같아지도록 하는 이득제어신호를 발생하여 제1 및 제2이득조절부(14,15)에 공급한다. 제1 및 제2이득조절부(14,15)는 마이콤(17)으로부터 인가받는 이득제어신호에 따라 각각의 색차신호들(R-Y,B-Y)의 이득을 조절한 후 신호처리부(18)로 출력한다. 신호처리부(18)는 휘도신호(Y)와 이득이 조절된 색차신호들(R-Y,B-Y)을 인가받아 일반적인 신호처리를 하여 출력한다.Figure 1 shows a general white balance automatic adjustment device. The components R, G, and B of the light source are reflected at a constant rate from the subject 11 and are incident on the lens 12. Light incident through the lens 12 is separated into a luminance signal Y and a color signal C by a filter (not shown) photoelectrically converted by the CCD 13. The color signal C is further divided into color difference signals R-Y and B-Y. The first and second gain adjusting units 14 and 15 adjust the gain of the color difference signals R-Y and B-Y, respectively. The integrating IC 16 integrates the gain-adjusted color difference signals R-Y and B-Y for one period (1VD) of the vertical synchronization signal and outputs them to the microcomputer 17. The microcomputer 17 generates a gain control signal for allowing the applied integral of R-Y and the integrated value of B-Y to be the same, and supplies them to the first and second gain control units 14 and 15. The first and second gain control units 14 and 15 adjust the gains of the respective color difference signals RY and BY according to the gain control signal applied from the microcomputer 17 and then output them to the signal processor 18. . The signal processor 18 receives the luminance signal Y and the color difference signals R-Y and B-Y whose gain is adjusted to perform general signal processing and output the same.
이와 같은 일반적인 화이트밸런스 자동조정장치에서 마이콤(17)에 인가되는 색차신호들(R-Y,B-Y)은 촬상한 피사체(11)에 따라 그 값이 다르게 되는 경우가 발생하는 데도 불구하고, 마이콤(17)에서는 백색성분을 추출하여 이득제어신호를 발생하기 때문에 추출하기가 쉽지 않은 문제점이 있었다.Although the color difference signals RY and BY applied to the microcomputer 17 in such a general white balance automatic adjustment device may vary in value depending on the photographed subject 11, the microcomputer 17 may be used. In the case of extracting the white component to generate a gain control signal, there was a problem that it is not easy to extract.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 광원의 구성성분을 전반사하는 백색반사체를 구비한 특수한 구조의 렌즈와 백색반사체로부터 입사된 광신호만을 결상하는 여유셀(cell)을 구비한 CCD를 이용하여 어떤 피사체를 촬상하더라도 광원에 따라(다시말해, 색온도에 따라) 정확하게 색감을 조절하는 화이트밸런스 자동조정장치를 제공함에 있다.An object of the present invention for solving this problem is to use a CCD having a special structure of the lens having a white reflector that totally reflects the constituents of the light source and a free cell for imaging only the light signal incident from the white reflector. Therefore, the present invention provides a white balance automatic adjustment device that accurately adjusts color depending on a light source (that is, according to a color temperature) regardless of a photographing object.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 화이트밸런스 자동조정장치는, 피사체의 영상 및/ 또는 입력받는 렌즈, 상기 렌즈로부터 입력받은 광원을 결상하는 여유셀을 포함하고 있는 고체촬상소자(CCD), 제어부에서 인가받는 제어신호에 따라 상기 고체촬상소자에서 출력되는 촬상신호로부터 분리된 색차신호들(R-Y,B-Y)의 이득을 조절하는 이득조절부 상기 고체촬상소자의 여유셀에서 출력된 색차신호들(R-Y,B-Y)을 인가받아 소정시간동안 적분하는 적분부 및, 상기 적분부로부터 인가받는 색차신호들(R-Y,B-Y)의 크기가 동일하도록 제어하는 이득제어신호를 발생하여 상기 이득조절부로 출력하는 제어부를 포함한다.White balance automatic adjustment device according to the present invention for achieving the above object, the solid-state imaging device (CCD) including an image of the subject and / or the lens receiving the input, the extra cells to form a light source received from the lens, A gain adjusting unit for adjusting gains of the color difference signals RY and BY separated from the image pickup signal output from the solid state image pickup device according to a control signal applied from the controller, the color difference signals output from the spare cells of the solid state image pickup device ( A control unit for generating an integrated part that receives RY and BY and integrates it for a predetermined time and a gain control signal for controlling the magnitudes of the color difference signals RY and BY that are received from the integrated part to be the same, and outputs it to the gain control unit. It includes.
이하, 첨부한 제2도 내지 제5도를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.
제2도는 본 발명에 의한 화이트밸런스 자동조정장치를 나타낸 것이다. 제2도는 먼저 피사체(21)와 피사체(21)를 촬상하기 위한 렌즈(22) 그리고 렌즈(22)를 통해 입사된 광을 전기적인 신호로 변환하기 위한 CCD(23)를 구비한다. CCD(23)의 출력단에는 색차신호들(R-Y,B-Y)의 을 각각 조절하기 위한 제1 및 제2 이득조절부(24,25)가 연결된다. 제1이득조절부(24)의 출력단에는 이 출력신호와 백색성분추출신호(WB)를 입력받아 논리곱하기 위한 제1앤드게이트(AND gate)(26)가 연결된다. 마찬가지로, 제2이득조절부(25)의 출력단에는 이 출력신호와 백색성분추출신호(WB)를 논리곱하기 위한 제2앤드게이트(27)가 연결된다. 제1 및 제2앤드게이트(26,27)의 출력단에는 인가받는 색차신호들(R-Y,B-Y)을 소정시간동안 적분하기 위한 적분IC(28)가 연결된다. 적분IC(28)의 출력단에는 색차신호들(R-Y,B-Y)의 적분값을 인가받아 이득제어신호를 발생하여 제1 및 제2이득조절부(24,25)로 출력하기 위한 마이콤(29)이 연결된다. CCD(23)와 제1 및 제2이득조절부(24,25)의 출력단에는 신호처리부(30)가 연결된다.2 shows a white balance automatic adjustment device according to the present invention. FIG. 2 first includes a subject 21, a lens 22 for imaging the subject 21, and a CCD 23 for converting light incident through the lens 22 into an electrical signal. First and second gain adjusting units 24 and 25 for controlling the chrominance signals R-Y and B-Y are respectively connected to the output terminal of the CCD 23. An output terminal of the first gain control unit 24 is connected to a first AND gate 26 for receiving and outputting the output signal and the white component extraction signal WB. Similarly, a second end gate 27 for logically multiplying the output signal with the white component extraction signal WB is connected to the output terminal of the second gain control unit 25. An integrated IC 28 is connected to the output terminals of the first and second and gates 26 and 27 to integrate the applied color difference signals R-Y and B-Y for a predetermined time. At the output terminal of the integration IC 28, the microcomputer 29 for generating the gain control signal by receiving the integral values of the color difference signals RY and BY and outputting the gain control signal to the first and second gain control units 24 and 25 is provided. Connected. The signal processor 30 is connected to the CCD 23 and the output terminals of the first and second gain control units 24 and 25.
한편, 제 3도는 제2도에서 렌즈(22)의 구성을 나타낸 것이다. 본명에 의한 렌즈(22)의 구조는 먼저, 피사체(21)로부터 반사된 광을 입사받기 위한 일반적인 렌즈의 전면부(22a)를 구비한다. 그리고, 렌즈(22) 내부에 광원을 직접 입사받아 광원의 구성성분을 전반사하기 위한, 본 발명의 주요부인, 백색반사체(22b)를 구비한다.3 shows the configuration of the lens 22 in FIG. The structure of the lens 22 according to the real name firstly includes a front portion 22a of a general lens for receiving light reflected from the subject 21. A white reflector 22b, which is an essential part of the present invention, is provided to directly reflect a light source into the lens 22 to totally reflect the components of the light source.
제 4도는 제2도에서 CCD(23)의 구조를 나타낸 것이다. 제 4도에 해칭한 부분이 화상신호와 관계가 없는 여유셀(23b)부분이다. 도시한 바와 같이, 제 3도의 백색반사체(22b)에서 전반사된 광은 소정의 전달경로를 따라 이 여유셀(23b)로 들어가도록 구성된다. 한편, 피사체(21)에서 반사된 광CCD(23)의 여유셀(23b)에는 결상되지 않고, 여유셀(23b)을 제외한 일반영역(23a)에 결상된다.4 shows the structure of the CCD 23 in FIG. The portion hatched in Fig. 4 is the portion of the spare cell 23b which is not related to the image signal. As shown, the light totally reflected by the white reflector 22b of FIG. 3 is configured to enter this spare cell 23b along a predetermined transmission path. On the other hand, it is not formed in the spare cells 23b of the optical CCD 23 reflected from the subject 21, but is formed in the general area 23a except for the spare cells 23b.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described in more detail as follows.
우선, 렌즈의 전면부(22a)는 피사체(21)에서 반사된 광을 입사받은 CCD(23)의 일반영역(23a)으로 출력한다. 한편, 렌즈(22)의 백색반사체는 이곳에서 전반사된 광신호를 소정의 경로를 통해 CCD(23)의 여유셀(23b)로 출력한다. CCD(23)는 인가받은 광신호를 전기적인 신호롤 변환서다. CCD(23)에서 출력된 신호는 미도시한 필터에 의해 휘도신호(Y)와 색신호(C)로 분리디고 이중 색신호(C)는 다시 색차신호(R-Y,B-Y)로 분리된다. 제1 및 제2 이득조절부(24,25)는 색차신호들(R-Y,B-Y)을 인가받아 마이콤(29)의 제어에 따라 각각 이득을 조절한다. 제1 및 제2앤드게이트(26,27)는 제1 및 제2이득조절부(24,25)의 출력신호중 백색반사체(22b)에서 전반사된 광성분만을 추출한다. 추출동작을 자세하게 설명하기 위해 먼저 제5도의 타이밍도를 설명한다.First, the front part 22a of the lens outputs the light reflected from the subject 21 to the general area 23a of the CCD 23 that has been incident. On the other hand, the white reflector of the lens 22 outputs the optical signal totally reflected here to the spare cell 23b of the CCD 23 through a predetermined path. The CCD 23 converts the applied optical signal into an electrical signal roll conversion document. The signal output from the CCD 23 is separated into a luminance signal Y and a color signal C by a filter (not shown), and the dual color signal C is further divided into color difference signals R-Y and B-Y. The first and second gain adjusting units 24 and 25 receive the color difference signals R-Y and B-Y to adjust gains according to the control of the microcomputer 29. The first and second and gates 26 and 27 extract only light components totally reflected by the white reflector 22b among the output signals of the first and second gain control units 24 and 25. To explain the extraction operation in detail, first, the timing diagram of FIG. 5 will be described.
제5도는 백색성분추출신호(WB)와 수직동기신호(VD)의 타이밍을 비교하기 위한 도면이다. 일반적인 수직동기신호(VD)의 귀선구간동안에 백색성분추출신호(WB)는 하이레벨(High Level)이 된다.5 is a diagram for comparing the timing of the white component extraction signal WB and the vertical synchronization signal VD. During the retrace period of the normal vertical synchronization signal VD, the white component extraction signal WB becomes a high level.
따라서, 수직동기신호(VD)가 하이레벨인 동안에는 CCD(23)의 일반영역(23a)에 결상된 신호 즉, 피사체(21)로부터 반사된 신호의 색차신호(R-Y,B-Y)가 출력되어 신호처리부(30)로 인가된다. 그리고, 제1 및 제2 앤드게이트(26,27)는 백색성분추출신호(WB)가 하이레벨인 동안 백색반사체(22b)로부터 전반사된 신호의 색차신호들(R-Y,B-Y)을 추출하여 적분IC(28)로 출력한다. 이로부터, 적분IC(28)는 광원의 전반사신호로부터 얻어진 색차신호들(R-Y,B-Y)만을 인가받는다. 적분IC(28)는 인가받은 신호들(R-Y, B-Y)을 백색성분추출신호(WB)가 하이레벨인 동안 적분한후 마이콤(29)으로 출력한다. 마이콤(29)은 적분IC(28)로부터 인가받는 신호들(R-Y,B-Y)의 레벨이 같아지도록 제어하는 이득제어신호를 발생하여 제1 및 제2이득조절부(24,25)로 출력한다, 따라서, 제1 및 제2이득조절부(24,25)는 이득제어신호에 따라 색차신호들(R-Y,B-Y)이 이득을 조절한다. 신호처리부(30)는 촬상신호에서 분리된 휘도신호(Y)와 이득이 조절된 색차신호들(R-Y,B-Y)을 합성한 화상신호를 출력한다.Therefore, while the vertical synchronization signal VD is at the high level, the color difference signals RY and BY of the signals formed in the general area 23a of the CCD 23, that is, the signals reflected from the subject 21 are outputted, thereby processing the signal processing unit. 30 is applied. The first and second AND gates 26 and 27 extract the color difference signals RY and BY of the totally reflected signal from the white reflector 22b while the white component extraction signal WB is at a high level. Output to (28). From this, the integration IC 28 receives only the color difference signals R-Y and B-Y obtained from the total reflection signal of the light source. The integration IC 28 integrates the applied signals R-Y and B-Y while the white component extraction signal WB is at a high level and outputs the signals to the microcomputer 29. The microcomputer 29 generates a gain control signal for controlling the levels of the signals RY and BY applied from the integrating IC 28 to be the same, and outputs them to the first and second gain adjusting units 24 and 25. Accordingly, the first and second gain adjusting units 24 and 25 adjust the gain of the color difference signals RY and BY according to the gain control signal. The signal processor 30 outputs an image signal obtained by combining the luminance signal Y separated from the image pickup signal and the color difference signals R-Y and B-Y whose gain is adjusted.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 화이트밸런스 자동조정장치는 광원을 전반사하는 백색반사체를 구비한 렌즈와 백색반사체로부터 전반사된 광신호가 결상되는 여유셀을 포함하는 CCD를 이용하여 전반사된 광원성분을 추출하고 이로부처 촬상신호의 이득을 조절한다. 따라서, 본 발명에 의한 화이트밸런스 자동조정장치는 광원에 따라 색감조절을 정확하게 할 수 있는 효과를 가져온다.As described above, the apparatus for automatically adjusting white balance according to the present invention extracts the totally reflected light source component using a CCD including a lens having a white reflector for total reflection of the light source and a free cell in which an optical signal totally reflected from the white reflector is formed. This adjusts the gain of the imaging signal. Therefore, the white balance automatic adjustment device according to the present invention brings the effect of accurately adjusting the color according to the light source.
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