JPH026473B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、白バランス調節手段を備えたカラー
ビデオカメラに関する。

〔従来技術〕

カラービデオカメラには、光源光の色温度変化
に伴なう色再現性の劣化を防止するために、白バ
ランス調節手段が設けられている。

カラービデオカメラに採用されている白バラン
ス調節手段としては、大別して手動方式、半自動
方式の２方式がある。

手動方式による白バランス調節手段は、カメラ
本体に内蔵されている白バランス調節用可変利得
増幅回路の利得を調節用摘子で制御するものであ
つて、光源光の色温度が変化する毎に、ユーザー
が白色被写体を撮像して光源光と等価な光を取り
込み、調節用摘子と調節して白バランスをとるこ
とができる。

また、半自動方式による白バランス調節手段
は、カメラ本体内に白バランス調節用可変利得増
幅回路が設けられるとともに、撮像素子の前方に
着脱可能に白色フイルタが設けられ、白バランス
調節用のワンプツシユスイツチを押圧操作するこ
とにより、撮像素子の前方に白色フイルタが挿入
され、白バランス調節可変利得増幅回路の利得が
制御されるものであつて、光源光の色温度が変化
する毎にワンプツシユスイツチを押圧操作する
と、自動的に白バランスが調節される。

最近の傾向としては、カラービデオカメラの操
作の容易性を重視することから、半自動方式によ
る白バランス調節手段が主流になりつつある。

第１図はかかる白バランス調節手段を備えた従
来のカラービデオカメラの一例を示すブロツク図
であつて、１は光学レンズ系、２は白色フイル
タ、３は撮像素子、４は白バランス調節用スイツ
チ、５，６，７は増幅回路、８，９は可変利得増
幅回路、１０は信号処理回路、１１，１２は検出
回路、１３はエンコーダ、１４が出力端子、１５
は被写体、１６は光源である。

この従来技術の動作を説明すると、白バランス
調節用スイツチ４が操作されないときには、白色
フイルタ２は撮像素子３の前面から外れて点線で
示す位置にあり、光源１６からの光源光は被写体
１５で反射され、光学レンズ系１を通つて撮像素
子３に入射する。そこで、撮像素子３は被写体１
５を撮像し、赤色信号（以下、Ｒ信号という）、
緑色信号（以下、Ｇ信号という）、青色信号（以
下、Ｂ信号という）を発生する。

Ｒ、Ｂ信号は夫々増幅回路５，７で増幅され、
可変利得増幅回路８，９を通して信号処理回路１
０に供給され、また、Ｇ信号は増幅回路６で増幅
されて信号処理回路１０に供給される。信号処理
回路１０はマトリツクス回路を有し、Ｒ、Ｂ、Ｓ
信号から輝度信号（以下、Ｙ信号という）１７と
色差信号であるＲ−Ｙ信号１８、Ｂ−Ｙ信号１９
を発生する。これらの信号はエンコーダ１３に供
給され、出力端子１４にカラービデオ信号が得ら
れる。

一方、白バランス調節用スイツチ４が押圧操作
されると、その押圧操作期間白色フイルタ２は、
実線で示すように、光学レンズ系１と撮像素子３
との間に挿入され、また、検出回路１１，１２が
動作状態となる。

そこで、撮像素子３には光源光と等価な白色光
が入射され、かかる白色光に対するＲ−Ｙ信号１
８が検出回路１１に、また、Ｂ−Ｙ信号１９が検
出回路１２に検出される。ところで、信号処理回
路１０では、Ｙ＝１／３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）の関係で
Ｙ信号１７が発生され、また、白バランスがとれ
ている状態では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号のレベルが
等しくなるから、白バランスがとれているときに
は、Ｒ−Ｙ信号１８、Ｂ−Ｙ信号１９はともに零
であつて、検出回路１１，１２の出力信号は零と
なる。

しかし、白バランスがとれていないときには、
検出回路１１，１２からは夫々Ｒ−Ｙ信号１８、
Ｂ−Ｙ信号１９のレベルに応じた出力信号が得ら
れ、これら出力信号は制御信号として可変利得増
幅回路８，９に供給され、可変利得増幅回路８，
９はＲ−Ｙ信号１８、Ｂ−Ｙ信号１９が零となる
ように利得が制御される。

白バランス調節が完了して白バランス調節用ス
イツチ４の押圧を解除すると、白色フイルタ２は
点線で示す位置に移動し、検出回路１１，１２は
非動作状態となつて可変利得増幅回路８，９は上
記の制御された利得に保持される。

このように、半自動方式による白バランス調節
用手段は、白バランス調節用スイツチの押圧操作
のみで自動的に白バランス調節を行なうことがで
きるものであるから、手動方式による白バランス
調節手段に比べて操作が非常に容易となる。

しかし、光源光の色温度変化の有無の判断ユー
ザーに委ねている点については、半自動方式によ
る白バランス調節手段は手動方式による白バラン
ス調節手段と変わりない。一般に、色温度はユー
ザーにとつて染みの薄い概念であつて、白バラン
ス調節を忘れる頻度が高く、また、同一光源光下
にあつても、被写体の種類によつて色温度は微妙
に変動するもであり、このような微妙な色温度変
化に追従して白バランスを調節することは、一般
ユーザーでなくとも事実上不可能である。したが
つて、従来は、白バランス手段を充分に使いこな
すことができず、また、操作に煩わしさを伴なう
こともあつた。

さらに、カラービデオカメラはビデオテープレ
コーダとともに用いられ、カラービデオカメラで
撮像しながらビデオテープレコーダで録画される
のが一般的であるから、白バランス調節のたびに
録画を一旦中止するか、あるいは、録画を中止し
ないときには白色画像が録画されることになり、
このために、撮像チヤンスを逃がすことにもなり
かねない。

以上のように、従来の白バランス手段は、半自
動化により容易になつたとしても、実用面で種々
の問題をかかえていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、
撮像動作とは独立に白バランス調節が行なわれ、
該白バランス調節のためのいかなる手動操作も必
要としないカラービデオカメラを提供するにあ
る。

本発明の目的は、さらに、光源光の色温度を正
確に検出して白バランス調節の精度が向上したカ
ラービデオカメラを提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、視感度
領域内の光から２つのセンサにより赤色光成分と
青色光成分とを検出し、該センサの出力信号のレ
ベル比から光源光の色温度を表わす色温度信号を
得、該色温度信号にもとづいて、Ｒ、Ｂ信号の可
変利得増幅回路の夫々の利得を制御するようにし
た点に特徴がある。

さらに、本発明は、前記センサの夫々の出力信
号を異なる時定数で対数圧縮し、前記センサ間の
応答特性の差異が補償するようにした点に特徴が
ある。

〔本発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。

第２図は本発明によるカラービデオカメラの一
実施例を示すブロツク図であつて、２０，２１は
光学フイルタ、２２，２３はセンサ、２４は色温
度信号発生回路、２５は制御信号発生回路、２６
はプロセス・エンコーダであり、第１図に対応す
る部分には同一符号をつけて一部説明を省略す
る。

第２図において、光学フイルタ２０は赤外カツ
トフイルタであつて、撮像素子の分光感度特性を
視感度領域である400〜700nｍ程度に限定して良
好な色再現性を得ることができるようにしてい
る。光学フイルタ２１も光学フイルタ２０と同様
の光透過性を有し、赤外カツトフイルタ、熱線吸
収フイルタなどの700nｍ以上の波長の入射光を
除去する。

センサ２２は赤色光に、また、センサ２３は青
色光に夫々感度をもつフオトダイオードなどの受
光素子である。センサ２２，２３の前面に光学フ
イルタ２１が設けられるから、センサ２２，２３
が受光する光は、撮像素子３が受光する光と同様
に、視感度領域内にあつて、センサ２２，２３の
分光感度特性は視感度領域に限定される。

色温度信号発生回路２４はセンサ２２，２３の
出力信号を除算してそれらの比を表わす信号２７
を発生する。センサ２２の出力信号は受光した赤
色光の強度を表わす信号であり、センサ２３の出
力信号は受光した青色光の強度を表わす信号であ
つて、光源光の色温度はその赤色光成分と青色光
成分との割合と対応するものであるから、色温度
信号発生回路２４の出力信号２７は光源光の色温
度を表わす信号である。この色温度信号２７は制
御信号発生回路２５に供給され、可変利得増幅回
路８，９の利得を制御するための制御信号２８，
２９が発生される。これらの利得は、常に白バラ
ンスがとられるように、制御信号２８，２９によ
つて制御される。

なお、プロセス・エンコーダ２６は、第１図の
信号処理回路１０、エンコーダ１３に相当する回
路を含み、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号からＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−
Ｙ信号形成し、これらをエンコードして出力端子
１４にカラービデオ信号を出力する。

次に、この実施例の動作について説明する。

第２図において、被写体１５からの光は光学レ
ンズ系１を通し、赤外カツトフイルタ２０で赤外
成分がカツトされて視感度領域内の光となり、撮
像素子３に入射される。したがつて、撮像素子３
は視感度領域内の光を通して被写体１５を撮像
し、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を発生する。Ｒ、Ｇ、Ｂ信号
は増幅回路５，６，７で夫々増幅され、Ｒ、Ｂ信
号は可変利得増幅回路８，９を通して夫々プロセ
ス・エンコーダ２６に供給され、出力端子１４に
カラービデオ信号が得られる。

一方、これと同時に、光源１６からの光源光
は、光学フイルタ２１で視感度領域内の光となつ
てセンサ２２，２３に照射され、センサ２２，２
３からは、夫々照射された光のうちの赤色光、青
色光に応じたレベルの出力信号を発生する。これ
らの出力信号は色温度信号発生回路２４に供給さ
れて光源光の色温度を表わす色温度信号２７が得
られ、この色温度信号２７は制御信号発生回路２
５に供給されて制御信号２８，２９が発生され
る。制御信号２８は光源光の色温度に対応して可
変利得増幅回路８の利得を制御し、また、制御信
号２９は同様に可変利得増幅回路９の利得を制御
する。したがつて、可変利得増幅回路８，９は光
源光の色温度に対応した利得を有することにな
り、出力端子１４に得られるカラービデオ信号に
よる再生画像は白バランスがとられる。

以上のように、この実施例は、常時光源光の色
温度が監視されて白バランスの調節が行なわれて
おり、色温度変化の人手による判断や白バランス
調節のためのいかなる手動操作を必要とせず、白
バランス調節が確実に行なわれて良好な色再現性
が常に得られていることになる。

第３図は本発明によるカラービデオカメラの他
の実施例を示すブロツク図であつて、３０，３１
は対数圧縮回路、３２はダイオード、３３，３４
はコンデンサ、３５はダイオードであり、第２図
に対応する部分には同一符号をつけて説明を一部
省略する。

第３図において、センサ２２の出力信号は対数
圧縮回路３０で対数圧縮され、また、センサ２３
の出力信号は対数圧縮回路３１で対数圧縮されて
夫々色温度信号発生回路２４に供給される。光源
光の照度は数十lx〜数十万lxと４桁の変化をな
し、この照度範囲に対してセンサ２２，２３のダ
イナミツクレンジを共通にする必要があり、対数
圧縮回路３０，３１はこのために設けられたもで
ある。

すなわち、センサ２２，２３がフオトダイオー
ドである場合、フオトダイオードは、自己バイア
ス機能により、光が照射されている間は外部電源
なしに出力電流が得られる。そして、出力電流が
定常状態になるまでの時定数は感光する照射光量
に依存する。ところで、フオトダイオードは一般
に長波長側（赤色光側）程感度が強く、短波長側
（青色光側）程感度が弱いから、フオトダイオー
ド２２，２３はそれらの出力信号が定常状態にな
る時定数が異なり、色温度信号２７に不安定な過
渡期間が生ずることになる。このために、中照度
以上では、フオトダイオード２２，２３の時定数
の絶対値が小さく、それら時定数の差は格別問題
とはならないが、低照度時においては、それらの
時定数の絶対値が大きくなつてフオトダイオード
２２，２３の出力信号により得られる色温度信号
が定常状態になる時定数は、青色光に感度をもつ
フオトダイオード２３の時定数で決まり、過度応
答時間が長くなつて不安定な動作が行なわれるこ
とになる。

対数圧縮回路３０はダイオード３２、コンデン
サ３３を含み、また、対数圧縮回路３１はコンデ
ンサ３４、ダイオード３５を含む。コンデンサ３
３はフオトダイオード２２の時定数を小さくし、
また、コンデンサ３４はフオトダイオード２３の
時定数を小さくするが、夫々の静電容量を異なら
せ、フオトダイオード２３の時定数をより小さく
してフオトダイオード２２，２３の時定数をを等
しくなるようにしている。

また、ダイオード３２，３５は夫々フオトダイ
オード２２，２３の出力レベルがある値以上のと
きに導通し、夫々コンデンサ３３，３４を短絡す
る。ダイオード３２，３５が導通状態になるの
は、中照度以上のときであるように、ダイオード
３２，３５の特性などが設定される。

かかる構成により、この実施例では、光源光の
色温度が変化したとき、センサ２３は迅速にこれ
に応答し、過渡時のリツプルが生ぜず色温度信号
２７の過渡応答時間は極めて小さくなり、白バラ
ンス調節は、光源光の色温度変化に迅速に追従し
て常に正確に行なわれることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、光源光
の色温度が撮像動作中も常時監視されて白バラン
ス調節が行なわれ、撮像動作に支障をきたすこと
がなく、また、白バランス調節にいかなる手動操
作も必要とせず、白バランス調節が確実に行なわ
れて常時良好な色再現性が得られ、したがつて、
実用面で著しく向上し、また、色温度の変化に判
なう白バランス調節の不安定な過渡動作も生ずる
ことがなく、白バランス調節の精度が向上し、上
記従来技術の欠点を除いて優れた機能のカラービ
デオカメラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカラービデオカメラの一例を示
すブロツク図、第２図は本発明によるカラービデ
オカメラの一実施例を示すブロツク図、第３図は
本発明によるカラービデオカメラの他の実施例を
示すブロツク図である。 ３……撮像素子、８，９……可変利得増幅回
路、２０，２１……光学フイルタ、２２，２３…
…センサ、２４……色温度信号発生回路、２５…
…制御信号発生回路、３０，３１……対数圧縮回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前面に視感度領域の光透過特性を有する第１
   の光学フイルタを設けた撮像素子からの赤色信号
   および青色信号が夫々可変利得増幅回路に供給さ
   れ、該可変利得増幅回路の利得を制御することに
   より、白バランス調節がなされるようにしたカラ
   ービデオカメラにおいて、視感度領域の光透過特
   性を有する第２の光学フイルタと、該第２の光学
   フイルタの透過光を受光し一方が赤色光の分光感
   度特性を有して他方が青色光の分光感度特性を有
   する第１、第２のセンサと、該第１のセンサの出
   力信号が供給される第１の対数圧縮回路と、該第
   ２のセンサの出力信号が供給される第２の対数圧
   縮回路と、該第１、第２の対数圧縮回路の出力信
   号を除算して色温度信号を発生する色温度信号発
   生回路と、該色温度信号により前記可変利得増幅
   回路夫々の利得制御信号を発生する制御信号発生
   回路とを設け、前記第１、第２の対数圧縮回路は
   時定数が互いに異なつて前記第１、第２のセンサ
   の応答特性をほほ等しくし、光源光の色温度を常
   時検出して常時白バランスがとれた状態に設定可
   能に構成したことを特徴とするカラービデオカメ
   ラ。