JPH0246089A - ホワイト・バランス調整回路 - 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〕 本発明は、カラー・ビデオ・カメラのホワイト・バラン
ス調整回路に関する。

〔従来の技術〕

カラーテレビ・カメラでは、ホワイト・バランスが重要
な信号調整の一つである。ホワイト・バランスとは、被
写体の照明（即ち、被写体の外周光）中の３原色（赤、
緑及び青）の成分比が白い被写体に対してｌ：１：１に
なるように、撮影信号の各色成分の利得を調節すること
である。３原色の成分比は照明の種類によって異なるの
で、ホワイト・バランスの調整が不適切であると、撮影
した画面全体が青味がかったり、赤味がかったりして、
色彩を忠実に再現した画像が得られなくなる。

そこで、従来から、このホワイト・バランスを精度よく
、しかも自動的に調整するものとして、外測自動追尾式
ホワイト・バランス調整装置が提案されている（特開昭
５４−５３９２４号公報、特開昭５５−１５８７９２号
公報など）。これらの装置では、撮影光学系とは別の光
学系により被写体の外周光を検出し、その検出結果に基
づいて、撮影信号の各色成分の利得を制御し、自動的に
、ホワイト・バランスの調整を行うものである。具体的
には、前面に各々色フィルタを配した２個又は３個の測
色センサにより、外周光から２又は３個の異なる色成分
を検出し、その検出値の比に従って撮像素子の出力の色
信号増幅器の利得を制御する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来の装置では、被写体やその周囲が特定の色を
持っている場合に、当該測色センサへの入射光がその色
の影響を受け、測色精度が低下する。例えば、赤い被写
体の場合には、測色センサには照明光に含まれる赤成分
量よりも多い赤信号が入射する。この結果、ホワイト・
バランス調整がずれて全体に青っぽい画像になってしま
う。

本発明は、被写体及びその周囲の色の影響を受は難いホ
ワイト・バランス調整回路を提示することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るホワイト・バランス調整回路は、撮像系と
は別に、被写体付近の照明光の色成分の比率を検出し、
撮像系の色信号の利得を制御するホワイト・バランス調
整回路であって、撮像系の利得調整前の色信号及び撮影
光学系の焦点距離を示す信号により、上記色成分の比率
信号を補正する補正手段を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

上記補正手段を設けることにより、被写体の色によるホ
ワイト・バランスのずれを補正することができ、従って
、被写体及びその周囲の色の影響を受は難くなる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図を示す。１
０は撮影レンズ、絞り及び光学フィルタなどを含む撮影
光学系、１２は例えば前面に赤、青、緑の微小な色フィ
ルタを配したＣＣＤ型撮像素子、１４は、撮像素子１２
から出力される撮像信号をサンプル・ホールドし、輝度
信号Ｙ及び各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂに分離して出力する色分
離回路、１６は、低域ろ波、クランプ、ガンマ補正及び
クリップなどの公知処理を行う輝度プロセス回路、１８
．２０．２２はそれぞれ、輝度プロセス回路１６の同様
の処理を行うと共に、ホワイト・バランスのための可変
利得アンプを具備する赤プロセス回路、緑プロセス回路
及び青プロセス回路、２４は赤プロセス回路１８、緑プ
ロセス回路２０及び青プロセス回路２２から出力される
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを形成する
マトリクス回路、２６は、マトリクス回路２４から出力
される色差信号を変調し、輝度プロセス回路１６から出
力される輝度信号を合成し、同期信号を付加してビデオ
信号を出力するビデオ・エンコーダ、２８はビデオ出力
端子である。

３０は集光レンズ、拡散フィルタ及び赤外除去フィルタ
を有するホワイト・バランス用の測色光学系、２２は赤
成分を検出するＲセンサ、２４は緑成分を検出するＧセ
ンサ、２６は青成分を検出するＢセンサ、３８．４０．
４２は対数アンプ、４４．４６は減算器である。減算器
４４．４６の出力Ｃ□、Ｃ□が従来例におけるホワイト
・バランス用利得制御信号に相当する。４７は、例えば
ズーム環に結合されたポテンショメータからなり、撮影
光学系１０の焦点距離を検出する焦点距離検出回路であ
って、当該焦点距離を示す信号Ｓ２を出力する。４８は
減算器４４．４６の出力ＣＩｌ＋Ｃ３い当該焦点距離信
号Ｓ２及び色分離回路１４のＲ，Ｇ、Ｂ出力から、補正
信号ｄ、、ｄ、を生成する補正信号発生回路、５０．５
２は減算器４４゜４６の出力Ｃ□、Ｃ□に補正信号ｄｌ
ｌ、ｄ、を加算する加算器である。加算器５０．５２の
出力ＣＲＺ。

Ｃ１ｚはそれぞれ、赤プロセス回路１８及び青プロセス
回路２２の可変利得アンプの利得制御端子に印加される
。

第１図の動作を説明する。被写体光は撮影光学系ＩＯを
介して撮像素子１２の撮像面に入射し、撮像素子１２は
、被写体像の光電変換信号を出力する。色分離回路１４
は撮像素子１２の出力から輝度信号Ｙを形成すると共に
、各色信号Ｒ，Ｇ。

Ｂに分離して出力する。それらの信号は、それぞれ、輝
度プロセス回路１６、赤プロセス回路１８、緑プロセス
回路２０及び青プロセス回路２２でプロセス処理され、
マトリクス回路２４は赤プロセス回路１８、緑プロセス
回路２０及び青プロセス回路２２の出力から色差信号Ｒ
−Ｙ、Ｂ−Ｙを合成して出力する。エンコーダ２６は、
輝度プロセス回路１６及びマトリクス回路２４の出力か
らビデオ信号を合成して出力し、当該ビデオ信号は、ビ
デオ出力端子２８からビデオ・レコーダなどのビデオ機
器に印加される。なお、赤プロセス回路１８及び青プロ
セス回路２２では、ホワイト・バランスのための利得制
御が行われる。

ホワイト・バランス制御の部分の動作を説明する。被写
体及びその周囲の光は、光学系３０を介してセンサ３２
，３４．３６に入射する。各センサ３２．３４．３６は
対応する色成分のレベルに応じた電気信号ＳＲ，ＳＧ、
Ｓｌを出力する。センサ３２．３４．３６の出力はそれ
ぞれ対数アンプ３Ｂ、４０．４２で対数圧縮され、減算
器４４は対数アンプ３８の出力から対数アンプ４０の出
力を減算し、減算器４６は対数アンプ４２の出力から対
数アンプ４０の出力を減算する。即ち、減算器４４の出
力ＣＩｌはｌｏｇ　（ＳＲ／　Ｓｒ、　）を示し、減算
器４６の出力ＣＩｌはｌｏｇ　（Ｓｓ　／　Ｓｃ　）を
示す。

焦点距離検出回路４７は撮影光学系１０の焦点距離を示
す焦点距離信号Ｓｚを出力する。補正信号発生回路４８
は、詳細は後述するが、減算器４４゜４６の出力Ｃ，，
、Ｃ□、焦点距離検出回路４７からの焦点距離信号Ｓ２
及び色分離回路１４の各色信号Ｒ，，Ｇ、、Ｂ、から、
補正信号ｄ、、ｄ、を生成する。加算器５０．５２は、
減算器４４．４６の出力Ｃ□、Ｃ□に補正信号ｄｌ、ｄ
、を加算し、その出力ＣＩｌｂ　　ＣＢｚは、それぞれ
、Ｒプロセス回路１８及びＢプロセス回路２２の利得を
制御する。

第２図は補正信号発生回路４８の詳細な構成ブロック図
を示す。６０，６２．６４は平滑回路、６６．６８は利
得制御特性が指数関数である可変利得アンプ、Ｔｏ、７
２は減算器、７４．７６は可変利得アンプである。色分
離回路１４からの各色信号Ｒ１，Ｇ、、Ｂ、は平滑回路
６０，６２．６４により平滑化され、平滑回路６０の出
力Ｒ３＋及び平滑回路６４の出力Ｅ３ｇ＋はそれぞれ可
変利得アンプ６６．６８で増幅される。可変利得アンプ
６６゜６８の利得はそれぞれ、減算器４４．４６の出力
Ｃ□、Ｃ０によって制御される。減算器７０はアンプ６
６の出力Ｒｓ！から平滑回路６２の出力Ｇ。

を減算し、減算器７２はアンプ６８の出力ＢＳｔから平
滑回路６２の出力Ｇ、を減算する。減算器７、〔 ０５７２の出力はそれぞれ、アンプ７４．７６に印加さ
れる。アンプ７４．７６の利得は焦点距離信号Ｓ２によ
り制御されている。アンプ７４，７６の出力は、補正信
号ｄ、Ｉ、ｄ、として加算器５０゜５２に印加される。

次に、実際の撮影状態での動作を説明する。第３図にお
いて、７８は第１図の構成の描像装置、７９は被写体、
８０は背景である。領域Ｑが、測色光学系３０の視野範
囲（又は、照明光源の照明範囲）であり、領域Ｐが撮影
光学系１０の撮影範囲であるとする０例えば、領域Ｐに
色の濃い部分がある場合、その影響は測色光学系３０に
入射する光の内、少なくともＰ／Ｑの割合のはずである
。

これを数式で表現すると、以下のようになる。即ち、今
、撮影光学系１０には被写体像のみが写っているとする
。被写体照度をＬとし、被写体の赤成分の反射率をＲＲ
１被写体の緑成分の反射率並びにその他の部分の赤及び
緑成分の反射率をＲｏ、照明光中の緑に対する成分比を
ＫＬ、描像系の利得をＧＣ１潤色系の利得をＣＷとする
と、第１図の、信号Ｒ＋、Ｇ１．ＳＲ，ＳＧ、Ｃｌ１ｔ
ば下記式で表される。

Ｒｒ　　＝　Ｌ　Ｘ　Ｒ＠　　Ｘ　ＫＬ　　Ｘ　ＧｃＧ
ｌ　　＝ＬＸＲＧ　　ｘＱｃ ＳＲ＝ＬＸＡＸＫＬ　　ｘＧ。

Ｓａ　　＝　Ｌ　Ｘ　Ｒｅ　　Ｘ　ＧｗＣ＊ｔ＝　ｌｏ
ｇ　（Ａ　Ｘ　ＫＬ　／Ｒｃ　）但し、 Ａ＝　（１−Ｐ／Ｑ）ＸＲＧ　＋Ｒ１ＩｘＰ／Ｑである
。アンプ７４の利得をに＋ｔとすると、アンプ６６．６
８の利得制御特性が指数特性であるから、補正信号ｄ、
Ｉは下記式で表される。

ｄａ　＝　（Ｒ＋　ｘｅｘｐ（ＣＲＩ）　　Ｇｌ）ＸＫ
ＩＩ＝ｔ、ＸｃＣｘＲｃ　ｘＫＲｘ （１−Ｐ／Ｑ）　Ｘ　（Ｒ１−ＲＧ　）　／Ａここで、
絞りによりＬｘＣ；ｃ＝１．Ｒｅ　＝１とすると、 Ｃ＊ｌ＝　ｌｏｇ　（Ａ　Ｘ　ＫＬ　　）　　　　　　
　　　　（１）となる。

表１は、式（１１，＋２１でＰ／Ｑ＝０．２　、Ｋｔ　
＝１、Ｋ＊＝１として、Ｒ７から１を引いた（色を濃く
した）ときのＣｌ１１及びｄｌｌの値を求めたものであ
るが、はぼ同様の曲線を描いており、ＫＲ＝−０゜２前
後とすると、Ｃ１１Ｉ＃−ｄえ、即ち誤差がほぼ完全に
補正できることを示している。

今、焦点距離が変化した時に、補正量がどのように変化
するかを検討する。例えば、焦点距離が２倍になったと
き、第３図中頭域Ｐの面積は１７４倍になり、Ｐ／Ｑが
当初０．２であったとすると、焦点距離の変化後は、Ｐ
／Ｑ＝０．０５になる。このときのＣｊｌｌ＋　　ｄ＋
ｔの値を表２に示す０表２は、Ｋ、１″’＝−０，０５
程度のときに誤差を補正できることを示している。従っ
て、焦点距離の二乗にほぼ反比例するように、アンプ７
４（及びアンプ７６）の利得Ｋｌ（Ｋｌ）を決定すれば
よい。

第４図は、補正信号発生回路４８及び加算器５０．５２
の部分をディジタル演算回路により構成した構成ブロッ
ク図を示す、８２がマイクロコンピュータ・ユニット、
８３はアナログ・データ・スイッチ、８４はシステム・
バス、８５はＡ／Ｄ変換器、８６は中央演算ユニッ）　
（ＣＰＵ）　、８７はランダム・アクセス・メモリ及び
リード・オンリ・メモリを具備するメモリ、８８．８９
はＤ／Ａ変換器である。

第５図はマイクロコンピュータ・ユニット８２の動作フ
ローチャートを示す。色分離回路１４からの各色信号Ｒ
ｌ、　ＣＩ、　Ｂ　ｒ　は、第２図の場合と同様に、平
滑回路６０．６２．６４により平滑化される。減算器４
４．４６の出力Ｃ□、ＣＩ＋、焦点距離信号Ｓ２及び平
滑回路６０，６２．６４の出力は、スイッチ８３により
所定順序でＡ／Ｄ変換器８５に印加され（ＳＬ、３）、
Ａ／Ｄ変換器８５の出力データは、システム・バス８４
及びＣＰＵ８６を介してメモリ８７に書き込まれる（Ｓ
２）。ＣＰＵ８６は、メモリ８７に取り込まれたデータ
を使って第２図の回路と同じ演算を行う（Ｓ４）。尚、
アンプ７４．７６の利得に＋＋、Ｋｍは例えば、Ｋ＊＝
につ。／Ｓｚ　、Ｋｍ　＝に＊。／Ｓ２　（但し、Ｋ、
。＋Ｋｌ。

は一定）に従って決定される。演算結果のディジタル・
データＣ１＋Ｃ１２をＤ／Ａ変換器８８，８９でアナロ
グ化して、それぞれ、第１図のＲプロセス回路１Ｂ及び
Ｂプロセス回路２２に印加する（Ｓ５）。これにより、
Ｒプロセス回路１８及びＢプロセス回路２２における利
得が制御され、ホワイト・バランス調整が行われる。

〔発明の効果〕

以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、簡単な構成で、ホワイト・バランス調整における被
写体の色による調整誤差を効果的に防止できる。また、
使用する撮影光学系の焦点距離の影響も考慮するので、
よりな高度ホワイト・バランス調整を行える。

表１ 但し、Ｑ／　Ｐ　＝０．２　、　　Ｋｔ　＝　１　、　
　Ｋ＋＋　＝　１表２ 但し、Ｑ／　Ｐ　＝０．０５．　　Ｋｔ　＝　１　、　
　Ｋえ＝１

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第２図は
第１図の補正信号発生回路４８の詳細な構成ブロック図
、第３図は撮影光学系１０及び測色光学系の視野比較図
、第４図はディジタル演算処理を採用した変更例の部分
構成ブロック図、第５図は第４図のフローチャートであ
る。 １０・・・湯影光学系　１２−・撮像素子　１４・・−
色分離回路　１６−輝度プロセス回路、１８・−・赤プ
ロセス回路　２０・−・緑プロセス回路　２２−・・青
プロセス回路　２４−・マトリクス回路　２６−・−ビ
デオ・エンコーダ　２８−ビデオ出力端子　３０−・・
測色光学系　４４．４６−減算器　４７−・・焦点距離
検出回路　４８−補正信号発生回路　５０．５２・・加
算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像系とは別に、被写体付近の照明光の色成分の比率を
   検出し、撮像系の色信号の利得を制御するホワイト・バ
   ランス調整回路であって、撮像系の利得調整前の色信号
   及び撮影光学系の焦点距離を示す信号により、上記色成
   分の比率信号を補正する補正手段を設けたことを特徴と
   するホワイト・バランス調整回路。