JPH02189092A - オー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〕 この発明は、カラービデオカメラ、カラー電子カメラ等
に使用されるオートホワイトバランス回路に関し、特に
オートホワイトバランス回路においてホワイトバランス
制御信号を作成する整流回路に関する。

（従来の技術） 光源下で被写体を例えばカラービデオカメラを用いて搬
像する場合、被写体に照射されている光の色成分の比率
が変化するとホワイトバランスも変化する。従って、カ
ラービデオカメラにおいて良質なカラー画像を得るため
には光源からの光の色成分の比率の変化に伴ってホワイ
トバランスを調整する必要がある。ホワイトバランスを
調整するため、ｍｓ素子とは別に被写体に照射されてい
る光の２つの色成分の比率を測定し、その測定結果に基
づき、自動的にホワイトバランスを調整するオートホワ
イトバランス回路が従来より用いられている。

第１０図はこのようなオートホワイトバランス回路を有
する従来のカラービデオカメラの一部の構成を示すブロ
ック図である。

光ｇｉ１から発せられた光は被写体２で反射され、光学
レンズ３を介し色分離光学系４に与えられる。

色分離光学系４は、被写儂−２で反射された光を赤。

緑、青の３つの各色成分に分離し、撮像素子５に与える
。撮像素子５は、色分離光学系４から与えられた光の色
成分を電気信号（色信号）に変換し、ホワイトバランス
調整回路１５に与える。ホワイトバランス調整回路１５
は色信号を、後述するホワイトバランス制ｔｉｌｌ電圧
１：に応じて増幅して出力する。

一方、光源１からの光は色フイルタ−７，８にも与えら
れる。色フイルタ−７，８は各々異なる透過特性を有し
、このため、異なる特定の色成分が各々色フイルタ−７
，８を通過する。受光素子９．１０は与えられた色成分
を各々電流１　．１２に変換する。電流電圧変換回路（
以下ｒｌ−Ｖ変挽回路、１という。）１１は、電流１１
をＡ＋Ｂｚｏｇ１１　（Ａ、Ｂは定数）の対数圧縮され
た電圧に変換する。１−Ｖ変換回路１２は、電流Ｉ２を
Ｃ＋　８１　ｏａ　Ｉ　２（Ｃは定数）の対数圧縮され
た電圧に変換する。引算回路１３は、Ｉ−■変換回路１
１．１２の出力電圧を受け、これらの差電圧り十Ｂ１ｏ
ａ＜ｒ１／（２）（Ｄは定数）を出力し、整流回路１４
に与える。整流回路１４は、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ
より成る積分回路である。抵抗Ｒ１は整流回路入力端子
１４ａと整流回路出力端子１４ｂの間に接続されている
。コンデンサＣは、整流回路用ノＪ喘子１４ｂと接地間
に接続されている。整流回路１４は、引算回路１３の出
力電圧Ｅを積分し、この積分出力をホワイトバランス制
御電圧Ｆとしてホワイトバランス調整回路１５に与える
。ホワイトバランス調整回路１５は、ホワイトバランス
制御電圧Ｆの電圧値に応じて各色信号の増幅度を変化さ
せ各色信号間の比率を調整することによりホワイトバラ
ンス調整を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のカラービデオカメラは以上のように構成されてい
るので、光源１が蛍光灯のようにその点滅が肉眼で認識
できない瞬間的なものである点滅光源であるとき、以下
のような問題点があった。

すなわち、光源１が点滅すると、第１２図に示すように
、ｌ−Ｖ変換回路１１．１２の出力電圧Ｘ。

Ｙは光源１の点滅に同期した波形となる。従って引算回
路１３の出力電圧Ｅも第１１図（ａ）に示すように光源
１の点滅に同期した波形となる。整流回路１４は、この
出力電圧Ｅを積分し、この積分出力をホワイトバランス
制御ｌ電圧Ｆ（第１１図（ｂ））としてホワイトバラン
ス調整回路１５に与える。光源１の消灯時、光の各色成
分の減衰速度は相違するため、第１２図に示すようにＩ
−Ｖ変換回路１１．１２の出力電圧Ｘ、Ｙの変化の割合
も相違する。そのため、上述したホワイトバランス１Ｉ
ＩＪ１１１電圧Ｆに基づきホワイトバランス調整が光源
１の消灯ごとに行われる。一方、光源１の点滅が肉眼で
認識できないくらい瞬間的なものである場合には、人間
の目にはホワイトバランスのくずれは感じられない。と
ころが、この様な場合にも上述のホワイトバランス制御
電圧Ｆに基づきホワイトバランス調整が行われる結果、
かえってホワイトバランスをくずしてしまうことになる
。

この発明は、上記ような問題点を解決するためになされ
たもので、その点滅が肉眼で認識できないくらい瞬間的
なものである点滅光源下において被写体を撮像しても正
確なホワイトバランス調整ができるオートホワイトバラ
ンス回路を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るオートポワイドバランス回路は、光源か
らの光を受け、眼光に含まれる色成分のうち所定の２つ
の色成分の比率を示す比率信号を発生して出力する比率
信号発生手段と、前記比率信号発生手段に接続され、前
記比率信号発生手段からの比率信号を積分し出力する積
分回路と、前記積分回路に接続され、前記積分回路の出
力に応じてホワイトバランスをＵＡ＠するホワイトバラ
ンス調整回路とを備えたオートホワイトバランス回路で
あって、前記積分回路は、前記光源の点滅周波数が所定
周波数以上であると、前記光源が点灯から消灯に移行し
た場合の時定数が、消灯から点灯に移行した場合の時定
数よりも大きくなるよう構成されている。

〔作用〕

この発明における整流回路は、光源の点滅周波数が所定
周波数以上であると、光源が点灯から消灯に移行した場
合の時定数が、消灯から点灯に移行した場合の時定数よ
り大きくなるので、前記所定周波数を光源の点滅が肉眼
で認識できるか否かの境界の点滅周波数に設定すると、
光源が点滅光源であり、その点滅が肉眼で認識できない
瞬間的なものである場合、光源の消灯時の信号をも含め
た信号に基づきホワイトバランス調整が行われることが
なくなる。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例に係るオートホワイトバラ
ンス回路を備えたカラービデオカメラの一部の構成を示
すブロック図である。図において、従来との相違点は、
整流回路１４に新たにＰＮＰトランジスタＱ１を設けた
ことである。整流回路入力端子１４ａは引算回路１３に
、整流回路出力端子１４ｂはホワイトバランス調整回路
１５に各々接続されている。整流回路入力端子１４ａと
整流回路出力端子１４ｂとの間には抵抗Ｒ１が接続され
ている。また、出力端子１４ｂと接地間にはコンデンサ
Ｃが接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ１は、ベー
スが整流回路出力端子１４ｂに、エミッタが整流回路入
力端子１４ａに各々接続され、コレクタが接地されてい
る。その他の構成は従来と同様である。

第３図は、受光素子９及びｌ−■変換回路１１の一構成
例を示す回路図である。オペアンプ１６の一人力と十入
力の間には受光素子９に相当するフォトダイオードＰＤ
Ｉが接続されている。フォトダイオードＰＤ１はカソー
ドが十入力に、アノードが一人力に各々接続されている
。オペアンプ１６の出力と一人力の間にはダイオードＤ
１が接続されている。ダイオードＤ１は、カソードがオ
ペアンプ１６の出力に、アノードが一人力に各々接続さ
れている。オペアンプ１６の出力は、引算回路１３へ与
えられる。また、オペアンプ１６の十入力と接地間には
電圧源Ｅ１が接続されている。

第４図は、第３図に示した回路中のフォトダイオードＰ
Ｄ１に光が照射された場合、照射光の照度とｋＶ変換回
路１１の出力電圧との関係を示すグラフである。このグ
ラフに示すように、１−■変換回路１１の出力電圧は、
照射光の照度の増加に伴い中胴に減少する。なお、受光
素子１０と１−Ｖ変換回路１２の構成も第３図に示した
構成と同様であり、その特性も第４図に示しものと同じ
である。

第５図は、ホワイトバランス調整回路１５の一構成例を
示すブロック図である。撮像素子５からの各色信号が各
々赤信号増幅器１５ａ、緑信号増幅器１５ｂ、青信号増
幅器１５Ｃに与えられる。

そして、各々の増幅器は各色信号を増幅して出力する。

また、整流回路１４から与えられたホワイトバランス制
御電圧Ｆは、赤信号増幅器１５ａ。

青信号増幅器１５ｃに与えられる。赤信号増幅器１５ａ
、青信号増幅器１５ｃはホワイトバランス制御Ｉ電圧Ｆ
に応じてその増副度が調整される。その結果、赤信号、
青信号、緑信号の比率が調整され、ホワイトバランス調
整が行われる。

次に、第１図、第２Ａ図、第２Ｂ図を用いながら、点滅
光源下において、第１図の構成のカラービデオカメラを
用い被写体を搬像する場合について説明する。光源１か
ら発ぜられた光は被写体２で反射され、光学レンズ３を
介し色分離光学系４に与えられる。色分離光学系４は、
被写体２で反射された光を各色成分（赤色成分、緑色成
分、青色成分）に分離し、撮像素子５に与える。搬像素
子５は、色分離光学系４から与えられた各色成分−を電
気信号（色信号）に変換し、ホワイトバランス調整回路
１５に与える。ホワイトバランス調整回路１５は色信号
を、後述するホワイトバランス制御電圧Ｆに応じて増幅
しで出力する。

一方、光源１からの光は色フイルタ−７，８にも与えら
れる。色フイルタ−７，８は各々異なる透過特性を有し
、このため、異なる特定の色成分が各々色フイルタ−７
，８を通過する。受光素子９．１０は与えられた色成分
を各々電流１１゜Ｉ２に変換する。Ｉ−Ｖ変換回路１１
は、電流Ｉ　をＡ十Ｂ１０ｇ１１の対数圧縮された電圧
に変換する。１−Ｖ変換回路１２は、電流■２をＣ＋Ｂ
１ｏｏ１２の対数圧縮された電圧に変換する。引算回路
１３は、Ｉ−Ｖ変換回路１１．１２の出力電圧を受け、
これらの差電圧Ｄ＋ＢＩｏｏ（１，／Ｉ２）を整流回路
入力端子１４ａに与える。以下、整流回路１４の動作に
ついて詳細に説明する。

光源１が点滅光源である場合、引算回路１３の出力電圧
Ｅは第１１図（ａ）に示したのと同様、光源１の点滅に
同期した波形となる。この出力電圧Ｅが整流回路入力端
子１４ａに与えられる。

まず光源１が点灯に移行した場合（整流回路入力端子１
４ａの電位が下降する場合）について説明する。整流回
路入力端子１４ａの電位（出力電圧Ｅ）が下降しても整
流回路入力端子１４ａの電位が整流回路出力端子１４ｂ
の電位（ホワイトバランス制御電圧Ｆ）よりもｖ　　（
トランジスタ８１：１ Ｑｌのベース・エミッタ間電圧）以上高いとトランジス
タＱ１はＯＮＬ／でおり、コンデンサＣはほぼ一定の電
流■８Ｅ１／Ｒ１〈Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗（１１）によ
り充電されている。そのため、整流出力端子１４ｂの電
位は直線的に上昇する。次に、整流回路入力端子１４ａ
と整流回路出力端子１４ｂとの電位差がＶ　ＢＥＩ未満
になるとトランジスタＱ１はＯＦＦするため、整流回路
出力端子１４ｂの電位は、抵抗値Ｒ１とコンデサＣの容
量によって決定される時定数で上昇する。そして、整流
回路入力端子１４ａの電位が整流回路出力端子１４ｂの
電位より小さくなるとコンデンサＣの放電が開始され、
整流回路出力端子１４ｂの電位は抵抗値Ｒ１とコンデン
サＣの容量とで決定される時定数で減少し始める。

次に、再び光源１が消灯すると出力電圧Ｅは上昇し始め
、整流回路入力端子１４ａの電位も上昇し始める。そし
て、整流回路入力端子１４ａの電位が整流回路出力端子
１４ｂよりも高くなり、その電位差がＶＢＥ１以上にな
るとトランジスタＱ１がＯＮする。するとコンデンサＣ
１は再び電流ＶＢＥ１／Ｒ１により充電され、整流回路
出力端子１４ｂの電位は再び直線的に上昇する。上記の
様子を第２Ａ図に示す。抵抗値Ｒ１を大きくすると、光
源１が点灯から消灯へ移行するときの時定数が、消灯か
ら点灯へ移行するときの時定数より大きくなる。つまり
、コンデンサＣを充電するＶＢＥ１／Ｒ１が小さくなり
、コンデンサＣの充電電圧のピ一り値が小さくなる。そ
のため、ホワイトバランス制ａＤｆｆｉ圧Ｆのレベルは
従来に比べてさがってくる。そして、抵抗値Ｒ１及びコ
ンデンサＣの容量を調整することにより、光源１の点灯
時の引算回路３の出力電圧Ｅのみを積分してホワイトバ
ランス制御電圧Ｆとすることができる（第２Ｂ図（ｂ）
）一方、光源１の点滅周波数が低いと、整流回路出力端
子１４ｂの電位は、整流回路入力端子１４ａの電位に追
従することになり、これらの端子の電位差がｖ８，１以
上になることがなくなる。そのため、トランジスタＱ１
がＯＮＬない。従って、光源１が点灯から消灯へ移行す
るときの時定数と、消灯から点灯へ移行するときの時定
数が等しくなり、光源１の点灯時、消灯時両方の信号に
基づきホワイトバランス制ｉｐ電圧Ｆが作成される。抵
抗値Ｒ１及びコンデンサＣの容量を適当に調整すると、
光源１が点滅光源であり、その点滅が肉眼で認識できな
い瞬間的なものである場合、光源１の消灯時の信号に基
づきホワイトバランス制御電圧Ｆが作成されることがな
いとともに、その点滅が肉眼で認識できる場合には、光
源１の消灯時の信号をも含めた信号に基づきホワイトバ
ランス制御電圧Ｆが作成されることになる。

ホワイトバランス調整回路１５は、ホワイトバランス制
御電圧Ｆの電圧値に応じて、各色信号の増幅度を変化さ
せることにより色信号間の比率を調整する。第５図を参
照して、整流回路１４からのホワイトバランス制御電圧
Ｆが赤信号増幅器１５ａ及び青信号増幅器１５Ｃに与え
られる。赤信号増幅器１５ａ及び青信号増幅器１５Ｃは
ホワイトバランス制御電圧Ｆの電圧値に応じ、その増幅
器が調整される。その結果、赤信号、青信号、緑信号の
比率が調整され、ホワイトバランス調整が行われる。

光源が点滅光源であり、その点滅が肉眼で認識できない
くらい瞬間的なものである場合、整流回路１４の時定数
は、光源１が点灯から消灯へ移行するときの方が、消灯
から点灯へ移行するときより大きくなるので、光源１の
消灯時の引算回路１３の出力電圧Ｅに基づきホワイトバ
ランス制御電圧Ｆが作成されることがない。その結果、
正確にホワイトバランス調整を行うことができる。

第６図は整流回路１４の他の構成例を示す回路図である
。第１図に示した整流回路１４との相違点は、スイッチ
ＳＷ、抵抗Ｒ２，電圧検出回路１６を新たに設けたこと
である。抵抗Ｒ２は、トランジスタＱ２のコレクタと接
地間に接続されている。電圧検出回路１６は、トランジ
スタＱ１のコレクタに接続され、トランジスタＱ１のコ
レクタ電圧が”ＨＩＩになったことを検出し、信号Ｈを
出力する。スイッチＳＷは、抵抗Ｒ１と入力端子１４ａ
との間に設けられ、電圧検出回路１６からの信号Ｈに応
答してＯＦＦする。

整流回路入力端子１４ａの電位が上昇（光源１が点灯か
ら消灯に移行した場合）して整流回路出力端子１４ｂよ
り高くなり、整流回路入力端子１４ａと整流回路出力端
子１４ｂの電位差がＶ３，１以上になるとトランジスタ
Ｑ１がＯＮ１′る。すると、抵抗Ｒ２に電流が流れ、ノ
ードＸの電位が“Ｈｌ）となる。電圧検出回路１６はＨ
″を検出すると信号ＨをスイッチＳＷに与える。そして
スイッチＳＷは、信号Ｆに応答してＯＦＦする。つまり
、時定数が無限大になったことになる。そのため、−」
ンデンサＣは充電されない。

整流回路入力端子１４ａの電位が減少しても、整流回路
入力端子１４ａと整流回路出力端子１４ｂとの電位差が
ＶＢＥ１以上であれば、トランジスタＱ１４まＯＮ状態
であり上述したようにスイッチＳＷはＯＦＦしている。

そして、整流回路入力端子１４ａと整流回路出力端子１
４ｂとの電位差がＶＢＥＩ未満になるとトランジスタＱ
１が０ＦＦＬ、抵抗Ｒ２に電流が流れなくなり、ノード
Ｘの電位はＬ″となる。そのため、電圧検出回路１６は
、信号Ｈを出力せず、スイッチＳＷはＯＮＬ、前記実施
例と同様、抵抗値Ｒ１とコンデンサＣの容量とにより決
定される時定数によりコンデンサＣの充電電圧は一瞬増
加する。そして、整流回路入力端子１４ａの電位が整流
回路出力端子１４ｂの電位より低くなるとコンデンサＣ
は放電を開始する。

このときの放電は、抵抗値Ｒ１とコンデンサＣの容量に
より決定される時定数により行われる。上述のようにコ
ンデンサＣの充電よりも放電が多くなるので、ホワイト
バランス制ｍ１ｔｔ圧Ｆのレベルは従来に比べて下がっ
ていき、上記実施例と同様の効果が得られる。

なお、上記実施例では受光素子９．１０及び１−Ｖ変換
回路１１．１２を第３図に示す構成にしたが、第７図に
示すように、フォトダイオードＰＤ１及びダイオードＤ
１の極性を第３図に示したのとは逆にしてもよい。第８
図は、第７図に示した回路において、フォトダイオード
Ｐ１に照射される照度とＩ−Ｖ変換回路１１．１２の出
力電圧との関係を示すグラフである。このグラフより光
の照度の増加に伴い出力電圧が単調に増加しているのが
わかる。従って、フォトダイオードＰＣＩに照射される
光の光源１が点滅光源である場合の引算回路１３の出力
電圧Ｅは第９図に示すような波形となる。受光素子９．
１０及びＩ−■変換回路１１．１２を第７図のように構
成した場合には、整流回路１４に用いたＰＮＰトランジ
スタＱ１をＮＰＮトランジスタに置き代えればよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、光源の点滅周波数が所
定周波数以上であると、光源が点灯から消灯に移行した
場合の時定数が、消灯から点灯に移行した場合の時定数
よりも大きくなる整流回路を設けたので、前記所定周波
数を光源の点滅が肉眼で認識できるか否かの境界の点滅
周波数に設定することにより、光源が点滅光源であり、
その点滅が肉眼で認識できない瞬間的なものである場合
、従来のように光源の消灯時の信号に基づぎホワイトバ
ランス調整が行われることがなくなる。その結果、その
点滅が肉眼で認識できない瞬間的な点滅光源下において
被写体を撮像してもホワイトバランス調整の結果、かえ
ってホワイトバランスが悪くなるということがなくなる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるオートホワイトバランス回路の
一実施例を用いたカラービデオカメラの一部の構成を示
すブロック図、第２Ａ図及び第２Ｂ図は第１図に示した
回路の動作を説明するための波形図、第３図及び第７図
は受光素子及びｌ−■変換回路の一構成例を示す回路図
、第４図及び第８図は各々第３図、第７図に示した回路
の特性を示すグラフ、第５図はオートホワイトバランス
回路の一構成例を示すブロック図、第６図は整流回路の
他の実施例を示す回路図、第９図は受光素子及びＩ−■
変換回路を第７図のように構成した場合の引算回路の出
力電圧を示す波形図、第１０図は従来のカラービデオカ
メラの一部の構成を示すブロック図、第１１図及び第１
２図は第１０図に示した回路の動作を説明するための波
形図である。 図において、１は光源、２は被写体、７及び８は色フイ
ルタ−，９及び１０は受光素子、１１及び１２はＩ−Ｖ
変換回路、１３は引算回路、１４は整流回路、１５はホ
ワイトバランス調整回路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光を受け、該光に含まれる色成分のう
   ち所定の２つの色成分の比率を示す比率信号を発生して
   出力する比率信号発生手段と、前記比率信号発生手段に
   接続され、前記比率信号発生手段からの比率信号を積分
   し出力する積分回路と、前記積分回路に接続され、前記
   積分回路の出力に応じてホワイトバランスを調整するホ
   ワイトバランス調整回路とを備えたオートホワイトバラ
   ンス回路であって、 前記積分回路は、前記光源の点滅周波数が所定周波数以
   上であると、前記光源が点灯から消灯に移行した場合の
   時定数が、消灯から点灯に移行した場合の時定数よりも
   大きくなることを特徴とするオートホワイトバランス回
   路。