JPH03274885A - カラービデオカメラ - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、撮像素子から得られる撮像映像信号を基に、
白バランスの制御を行うカラービデオカメラの自動白バ
ランス調整装置に関する。

（ロ）　従来の技術 カラービデオカメラに於いては、光源による光の波長分
布の違いを補正するｔコめに、臼バランスの制御を行う
必要がある。

この制御は、赤（以下Ｒ）、青（以下Ｂ）、緑（以下Ｇ
）の三原色信号の比が、　：　１　：　’１となるよう
に、各色信号の利得を調整することで行われる。一般に
は、例えば特開昭６２−３５７９２号公報（ＨＯ４Ｎ９
／７３）に示される様に、画面の色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−
Ｙの積分値が零になるように利得を調節する方式が用い
られている。

第２図は、この方式を用いた白バランス回路のブロック
図である。

レンズ（１）を通過した光は、撮像素子（ＣＣＤ）（２
）で光電変換された後、色分離回路（３で、Ｒ，Ｇ、Ｂ
の３原色信号として取り出され、Ｇの色信号は直接、Ｒ
及びＢの色信号はＲ増幅回路（４）、Ｂ増幅回路（５）
を経て、カラープロセス及びマトリクス回路（６）に入
力され、輝度信号Ｙ、赤及び青それぞれの色差信号Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙが作られて、ビデオ回路へ送られる。

同時に、二つの色差信号は、それぞれ積分回路（１７）
　　（１ｇ）で、所定期間積分され、その結果が零にな
るように、利得制御回路（１３）、（１４）が利得制御
信号（Ｇｒ）　　（Ｇｂ）をＲ，Ｂ各々の利得可変な増
幅回路（４）、（５）に発し、増幅回路の利得が調節さ
れる。

尚、色差信号（Ｒ−Ｙ）（Ｂ−Ｙ）の基準レベル即ち零
レベルは、完全に白色の無彩色の画面が得られるときの
値に予め設定されており、また各増幅回路の利得は、利
得制御信号のレベル、即ち制御量に比例する。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 前述の方式は、ビデオカメラにより撮影される画面の、
様々な色分布に対して、積分回路（１７（１８）の時定
数を長くする等の工夫を施して、これらの色分布を平均
化すれば、色分布を構成する各色成分が打ち消し合い、
略白い画面状態に近似できることを前提としている。

ところが、被写体の輝度が極端に低いと、ＲｌＧ、Ｈの
各出力レベルが低くなり、バランスの崩れを生じ、無彩
色（黒）であるにも関わらず、色差信号が出てしまい易
い。

従来の方式では、この色ずれを打ち消す方向に利得が変
化して臼バランスがその補色側にずれてしまうという欠
点を有している。

（ニ）　　課題を解決するための手段 本発明は、撮像映像信号中の色情報信号を基に各色信号
の利得を制御する白バランス調整装置であり、被写体の
輝度レベルが所定の値に満たないときは、利得制御を制
限あるいは禁止することを特徴とする。また、より具体
的には、撮像画面を分割して設定された複数の領域毎の
色情報信号レベルを各色の色評価値として得る色評価値
検出手段と、前記各領域の色評価値に各領域毎の重み付
け量にて重み付けを行い、この重み付け後の色評価値よ
り画面全体についての色評価値を画面色評価値として算
出する画面色評価値算出手段と、該画面色評価値をもと
に各色信号の増幅利得を制御する利得制御手段を備え、
分割された各領域毎に輝度レベルを検出し、各輝度レベ
ルが所定の値に満たないときは、これらの領域に対する
重み付け量を他の領域に比べて小さくすることを特徴と
する。

（ホ）　作用 本発明は、上述の如く構成したので、輝度の極端に低い
被写体に対しても、白バランス調整のずれを防ぐことが
可能となる。

（へ）　実施例 以下、図面に従い本発明の実施例について説明する。

第１図は第１実施例に係わる自動白バランス回路の回路
ブロック図である。　尚、従来例の図面と同一部分には
同一符号を付して説明を割愛するカメラプロセス及びマ
トリクス回路（６）で作られた輝度信号（Ｙ）は、赤及
び青各々の色差信号（Ｒ−ｙ）（Ｂ−Ｙ）と同様に、積
分回路（１９）に送られ、１画面分の輝度信号が積分さ
れる上限値設定回路（２のは、この積分値より、利得制
御回路（１３）　　（１４）の制御量の最大を制限する
。

第３図は、この上限値設定回路（２ｏ）での上限値設定
動作における輝度の積分値と利得制御量の上限値（ＨＪ
）の関係を示し、積分値が著しく小さい場合に零レベル
に固定され、積分値が大きくなるにつれて、上限値（Ｈ
Ｊ）もこれに比例して大きくなる単調増加直線を有する
。

この第３図より、入力された輝度の積分値に対する利得
制御量の上限値（）ＩＪ）を求め、この上限値（ＨＪ）
が各利得制限回路（５１）＜５２）に入力される。

利得制限回路（５１）（５２）は、利得の制御量に相当
する各利得制御信号（Ｇｒ）　　（Ｇｂ）のレベルを常
に監視し、上限値設定回路（２のにて設定された上限値
（ＨＪ）以下の場合にはそのまま出力し、上限値を越え
る場合には信号に制限を加え上限値自身を出力する。従
って、画面の輝度レベルが小さい時には、輝度の積分値
も小さくなって上限値も下がって制限され、特に画面が
著しく暗い場合には、上限値は零となって利得制御信号
（Ｇｒ）　　（Ｇｂ）も共に零となり、実質的に利得制
御は禁止されることになる。

次に、第４図を参照にして第２実施例について説明する
。

前記第１実施例と同様に、レンズ（１）を通過した光は
、ＣＣＤ　（２）上に結像されて光電変換された後、色
分離回路（３）にて、Ｒ，Ｇ、　Ｂの３原色信号として
取り出される。これら３原色信号の中のＲ及びＢ信号は
、夫々Ｒ及びＢ増幅回路（４）（５’）を経て、Ｇ信号
と共にカメラプロセス及びマトリクス回路（６）に入力
され、これらを基に輝度信号（Ｙ）及び赤、青火々の色
差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ　−Ｙ　）が作成されて、ビデ
オ回路（７）に供給され周知の処理が施される。また（
１　　（Ｒ−Ｙ）（Ｂ−Ｙ）の各信号は、同時に選択回
路（２１）にも供給される。

選択回路（２１）は、タイミング回路（２５）からの選
択信号（Ｓｌ）により、輝度信号（Ｙ）または色差信号
（Ｒ−Ｙ）　　（Ｂ−ｙ）の３つの信号の中の１つを１
フイールド毎に順次選択するもので、ＣＹ）→（Ｒ−Ｙ
）→（Ｂ−Ｙ）→（Ｙ）→・・と１フイールド毎に後段
のＡ／Ｄ変換器（２２）に出力される。尚、選択信号（
Ｓｌ）は後述の如く同期分離回路（２４）から得られる
垂直同期信号に基づいて作成される。

Ａ　、／’　Ｄ変換器（２２）は、所定のサンプリング
周期で選択回路（２１）にて選択された信号（Ｙ（Ｒ−
Ｙ）（Ｂ−Ｙ）の何れかをサンプリングしてディジタル
値に変換し、この値を積分器（２３に出力する。ところ
で、タイミング回路（２５）はカメラプロセス及びマト
リクス回路（６ンから垂直、水平同期信号及びＣＣＤ　
（２）を駆動する固定の発振器出力に基づいて、撮像画
面を第３図に示す８×８の６４個の同一面積の長方形の
領域（Ａｉｊ）（ｉ、ｊ＝１〜８の整数）に分割して、
各領域毎にこれらの領域内の選択回路（２１）出力を時
分割で取り出すための切換信号（Ｓ２）を積分器（２３
）に出力する。

積分器（２３）は切換信号（Ｓ２）を受けて、選択回路
（２１）出力のＡ／Ｄ変換値を領域毎に１フイ一ルド期
間にわたって加算し、即ち６４個の領域毎にディジタル
積分する。

第６図は、この積分器（２３）の内部構造を更に詳細に
示す。各Ａ／Ｄ変換データは、切換回路（６１）に供給
される。この切換回路（６１）は切換信号（Ｓ２）を受
けて、各Ａ／Ｄ変換値を領域毎に用意された加算器（Ｆ
ｌｌ）（Ｆ１２）（Ｆ８８）の中で該当データのサンフ
′リング点が存在する領域用の加算器に供給する役割を
有する。即ち、ある任意のデータのサンプリング点が領
域（Ａｌｌ）内に含まれているならば、このデータを領
域（、Ａ１１）用の加算器＜Ｆｌｌ）に供給する。尚、
以下、同様に加算器（Ｆｉｊ）（ｉ）＝１〜８）は領域
（Ａｉｊ）用に設定され、全部で６４個の加算器が用意
されている。各加算器の後段には、保持回路（Ｑｉｊ）
がそれぞれ配設され、各加算値は各保持回路に一旦保持
される。

各保持回路の保持データは、再び加算器に入力されて、
次に入力されるデータと加算される。また各保持回路は
、垂直同期信号に基ずいて１フイールド毎にリセットさ
れ、このリセット直前の保持データのみがメモリ（２６
）に供給される。従って、１組の加算器及び保持回路に
て１個のディジタル積分回路が構成され、合計６４個の
積分回路が積分器（２３）を構成することになり、ｌフ
ィールド毎に各保持回路から６４個の領域毎にディジタ
ル積分値がメモリ（２６）に入力される。

このＩフィールド分の積分が完了すると、この積分値は
輝度評価値または色評価値としてメモリ（２６）に保持
される。この結果、ある任意のフィールドで６４個の領
域内に対応する輝度信号（Ｙ　）の領域毎のディジタル
積分値が６・１個の輝度評価値（ｙｉｊ）として得られ
る。更に次のフィールドでは選択回路（２１）にて色差
信号（Ｒ−Ｙ）が選択されているので、積分器（２３）
の積分の結果、色差信号（Ｒ−Ｙ）の領域毎のディジタ
ル積分値が６４個の色評価値（ｒｉｊ）として得られ、
同様に次のフィールドでは色差信号（Ｂ−Ｙ）　の色評
価１ｔｚ　（ｂ　ｉ　ｊ　）　カＷｊｔうｈる。こうし
て、輝度信号ＣＹ　）及び色差信号（Ｒ−Ｙ）　　（Ｂ
−Ｙ）の３フイールドの積算が終了した時点で、輝度評
価値（ｙｉｊ）及び色評価値（ｒｉｊ）（ｂｉｊ）がメ
モリ（２６）に保持されることになる。これ以降、上述
と同様の動作が繰り返さｔ′ｔ、輝度評価値（ｙｉｊ）
、色評価値（ｒｉｊ）（ｂｉｊ）と順次更新される。

この様にして得られた最新の輝度評価値（ｙｌＪ）は重
み付け量決定回路（２７）に、また色評価値ｆｒ　ｉ　
ｊ）　　（ｂ　ｉ　ｊ）は、画面評価回路（２８）に供
給される。

尚、Ａ　、／　Ｄ変換！（２２）に入力される両色差信
号の基準レベル即ち零レベルは、完全な無彩色面を撮影
したときに得られるレベルに予め設定されており、従っ
て、各Ａ　／’　Ｄ変換値は正の値だけでなく、負の値
もとりうろことは言うまて゛もない重み付け量決定回路
（２７）は、６４個の領域の中で輝度評価値が所定値（
Ｔ）に満たない領域を検出し、この判断結果に基づいて
各領域の重み付け量（ｗｉｊ）を決定するものである。

即ち、輝度評価値が所定値（Ｔ）以上の領域の重み付け
量（ｗｉｊ）を１に、所定ｆｉｔ　（Ｔ）以下の領域の
重み付け量（ｗｉｊ）を１／２に設定する尚、前記所定
値（Ｔ）は全領域の１み付け量が一定である場合に、臼
バランスが崩れ始めたと認識できる程に低輝度状態にな
ったときの輝度評価値で、予め実測値にて設定されてい
る。

画面評価回路（２８）は、重み付け量決定回路（２７）
で設定された各領域毎の重み付け量（Ｗｉｊ）を用いて
、次式（］）（２）に基づいて、色差信号（Ｒ−Ｙ）（
Ｂ−Ｙ）の各々の画面全体についての色評価値が画面色
評価値（Ｖ’ｒ）（＼・′ｂ）として算出される。

ｉ＝１　ｊ＝］　　　　　　　ド１ｊ：１ここで、」１
式について簡単に説明する。

式（１）において、 値に対応する重み付け量（ｗｉｊ）を乗算して重み付け
し、たーＥで６４個の領域分会ての総和を求め、 総和で割算して重み付け量にて正規化することにより、
面積的な要因を排除して、色差信号の色評価値（ｒｉｊ
）を重み付け量（ｗｉｊ）で画面全体にわたって加重積
算した画面色評価値（Ｖｒ）が導出されることになる。

尚、式（２）についても同様である。

利得制御回路（２９）（３のは画面全体の色評価値であ
る画面色評価ａ、（Ｖｒ）（Ｖｂ）が共に零となる様に
、Ｒ及びＢ増幅回路（４）（５）に利得制御信号（Ｇｒ
）（Ｇｂ）を供給して、両増幅回路の各々の利得を制御
している。こうして画面色評価値（Ｖｒ）（Ｖｂ）が零
になれば、臼バランス調整が完了したことになる。

以上のように、輝度の低い被写体に対しては、その白バ
ランス調整に対する寄与を制限してやることにより、輝
度の極端に低い被写体に対しても白バランスのずれが最
小限に抑えられる。

ところで、前記第１実施例では、利得の制御量の上限値
を制限したが、この他にも、利得変化の時定数を長くし
、あるいは利得制御自体を停止させる手法も考えられる
。

また、第１実施例の積分器（１９）の構成として、第２
実施例に示すディジタル積分器を用い積分器（１９）出
力として６４個の領域の輝度評価値の平均値を用いるこ
とも可能である。

尚、前記第２実施例では、Ａ／Ｄ変換器（２２及び積分
器（２３）を、輝度信号（Ｙ）、色差信号（ＲＹ）（Ｂ
　　Ｙ）の３信号の領域毎のデジタル積分のために共用
しており、各信号の積分値は３フイ一ルド周期での更新
しかできなかったがＡ／Ｄ変換器及び積分器を各々の信
号用に１個づつ専用に設ければ、各信号の積分値がいず
れも１フイールド毎に更新可能となることはいうまでも
ない。

また、第２実施例では、重み付け量としてｌと１／２の
２値のいずれかを選択したが、これに代えて、予め実測
値にて設定された第７図のグラフより、輝度評価値に応
じて連続的に変化する重み付け量から最適値を選択する
ことも可能である。

更に、重み付け量決定回路（２７）及び画面評価回路（
２８）の動作をマイクロコンピュータを用いてソフトウ
ェア的に処理することも可能で・あン、また、この処理
自身があいまいさを含んでいることを考慮して、ファジ
ィ推論を用いた制御も可能である。

（ト）　　発明の効果 上述のごとく本発明によれば、極端に輝度の低い被写体
を含む画面でも、白バランスのずれを最小限に抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の回路ブロック図第３図は
輝度の積分値に対する制御量の上限値を示す図、第４図
は第２実施例の回路ブロック図、第５図は領域分割の説
明図、第６図は第４図の要部回路ブロック図、第７図は
輝度評価値と重み付け量の関係図である。また第２図は
従来例の回路ブロック図である。 （２の・上限値設定回路、 （５１）（５２）・・・利得制限回路、（２７）・・・
重み付け量決定回路、 （２８）−・画面評価回路、 （１３）（］　４）（２９）（３の　　利得制御回路、
（４）（５）　　・Ｒ，Ｂ増幅回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像映像信号中の色情報信号を基に、各色信号の
   利得を制御する白バランス調整装置に於て、 被写体の輝度レベルが、所定の値に満たないときは、利
   得制御を制限することを特徴とする白バランス調整装置
   。
2. （２）撮像映像信号中の色情報信号を基に、各色信号の
   利得を制御する白バランス調整装置に於て、 被写体の輝度レベルが、所定の値に満たないときは、利
   得制御を禁止することを特徴とする白バランス調整装置
   。
3. （３）撮像画面を分割して設定された複数の領域毎の色
   情報信号レベルを各色の色評価値として得る色評価値検
   出手段と、 前記各領域の色評価値に各領域毎の重み付け量にて重み
   付けを行い、この重み付け後の色評価値より画面全体に
   ついての色評価値を画面色評価値として算出する画面色
   評価値算出手段と、 該画面色評価値を基に各色信号の増幅利得を制御する利
   得制御手段を備え、 分割された各領域毎に輝度レベルを検出し、各輝度レベ
   ルが所定の値に満たないときは、これらの領域に対する
   重み付け量を他の領域に比べて小さくすることを特徴と
   する白バランス調整装置。