JPH0435186A - 自動ホワイトバランス制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はカラービデオカメラ等における映像信号のホワ
イトバランスを自動調整する自動ホワイトバランス制御
装置に関する。

（従来の技術） カラービデオカメラにとって重要な機能の１つとして映
像信号のホワイトバランスを自動的に制御するというこ
とがある。この自動ホワイトバランス制御の方式として
は、大別して２種顕在り、１つは外部に設けたセンサか
らの情報に基づいて被写体のホワイトバランスをとる外
部色温度センサ制御方式（外測方式）と呼ばれるもので
、他の１つは撮像中の映像から色温度を判断し、これに
基づいて制御する映像検知制御方式（内側方式）と呼ば
れるものである。

この内側方式は撮像素子から直接得られた映像情報に基
づいてホワイトバランスを制御するため、外測方式に比
べてより正確なホワイトバランスをとることができ、安
定性も高く、センサ等を設ける必要がないので機構上の
制約が少なく、又、離れた地点のホワイトバランス制御
も行い易く、更にコスＩ〜も安い等の長所がある。しか
し、その反面映像信号によってはホワイトバランスが変
化しやすいという大きな欠点がある。

この内側方式は全画面の映像色情報を平均化すると無彩
色に近くなるという考えを基本的な考え方として、前記
映像色情報のホワイトバランスを制御する方式である。

しかしながら、単色光を画面−杯に撮影した時や、被写
体の彩度のバランスが偏った時には大きくホワイトバラ
ンスを崩す結果が生じる。

そこで、従来の色温度制御装置では、高彩度の色情報に
よって偏った制御を行わないように色情報をクリップし
たり、映像情報から白被写体の色温度軌跡に相当する色
情報のみを抽出する回路を設けたり、或いはそのホワイ
トバランス制御を必要な範囲内に収めたりする回路を設
けている。

第３図は従来の自動ホワイトバランス制御装置の一例を
示したブロック図である。カメラの色情報であるＲ、Ｂ
信号を利得制御アンプ１４．１５によって増幅した後、
減算器１６．１７にてＹ信号を用いて色差信号Ｒ−Ｙ、
Ｂ−Ｙを作る。次にクランプ回路１８．２０にてクラン
プされた色差信号はクリップ回路２１．２２のクリップ
により高彩度に相当する信号が除外され、更に次段のロ
ーパスフィルタ２３．２５はこれら高彩度の信号が除か
れた色差信号の平均値をとる。比較回路５．６はローパ
スフィルタ（ＬＰＦ＞２４から得られるクランプ電位と
前記平均値とを比較し、両者の差分電圧（利得制御電圧
）をリミッタ１．２に出力する。リミッタ１．２は入力
信号をホワイトバランス制御色温度範囲に制限した後、
これら信号をバッファ３．４に出力する。

バッファ３から出力されたＲ信号の利得制御信号は利得
制御アンプ１４の利得を前記利得制御信号が所定値に近
付くように制御し、バッファ４から出力されなり信号の
利得制御信号は利得制御アンプ１５の利得を前記利得制
御信号が所定値に近付くように制御してホワイトバラン
スをとる。この場合に必要なホワイトバランス色温度範
囲とは一般に２８００Ｋから８０００Ｋ＜らいであり、
それ以外では人間の目の順応性も一般には追すいできな
くなることと、白い被写体は低色温度では橙色系に、高
色温度では青色系に見えるため、ホワイトバランス調整
をする必要がなくなる。

第４図は更に制御特性を高めた自動ホワイトバランス制
御装置の従来例を示したブロック図である。本例は、色
差信号Ｒ−Ｙ−Ｂ−Ｙと輝度信号Ｙから無彩色部分を抽
出する白檀出回路１１を備え、この白檀出回Ｆ！！１１
１により前記無彩色部分が検出された時のみ、ゲート２
７．２８．２９を開いて、この時のみホワイトバランス
を取るようにしている。又、比較回路５．６の後段にア
ップダウンカウンタ７．８を挿入して、前記比較回路５
．６から出力される利得制御信号のカウント値を得、こ
のカウント値をＤ／Ａ変換回路９．１０によりアナログ
化したものを、後段のリミッタ回路１．２に出力するよ
うになっている。

ところで、上記内側方式には以下に述べるような欠点が
あった。即ち、映像情報から被写体の色を判断する場合
、被写体が白なのか、有彩色なのかを判断できない場合
が生じる。その判断確度を飛躍的に高めた白檀出型（第
４図参照）でさえ、例えば：３０００に以下の色温度で
設定されたカメラで見た青い被写体が単に青色なのか、
或いは白い被写体が６０００にの照明下にあるのを撮像
しているだけなのかを判断できない。

しかし、ビデオカメラて゛は目まぐるしく変わる色温度
内で使うよりは、室内なら室内、室外なら室外と固定色
温度内での使用が多く、多少の色変ｆヒでも人間の目に
は分からないし、むしろ、室内時、青色の服を着な人が
通る度に瞬時に色変化を起こすほうが、人間の目には異
和感を生じる。このため、ホワイトバランス制御装置の
応答度はゆるやかでよい。しかし、このように装置の応
答度を固定的に設定すると、電源投入時等の初期状態で
は、ビデオカメラが使用される色温度に対して前記ホワ
イトバランス制御の応答度が悪く、正常な色彩で撮像に
入るまでの過渡時間が長くなるという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 上記の如く、内側方式の自動ホワイトバランス制御装置
は被写体の色を映像情報から判断する場合、被写体が白
なのか、有彩色なのかを判断できない場合が生じる。そ
の判断確度を飛躍的に高めた白檀出型でさえ、例えば３
０００に以下の色温度で設定されたカメラで見た青い被
写体が単に青色なのか、或いは白い被写体が６０００に
の照明下にあるのを撮像しているだけなのかを判断でき
ないという欠点があった。そこで、通常のビデオカメラ
の使用状態を考慮して、従来のホワイトバランス制御装
置の応答度を遅めに設定して、撮像した影像の色彩が人
間に対して違和感を生じないようにしているが、このよ
うに装置の応答度を固定的に設定すると、正常な色彩で
撮像に入るまでの過渡時間が長くなるという欠点があっ
た。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、ビデオカ
メラの使用開始時には直ちに正常な色彩で撮像に入るこ
とができ、又、−旦、正常な色彩で撮像に入ると多少の
外乱に影響されることなく、安定したホワイトバランス
をとることができる自動ホワイトバランス制御装置を提
供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は入力色信号の平均値を所定値と比較して得られ
た差分信号に基づいて、前記入力色信号の利得を前記差
分信号が一定値に近付くように制御することにより、前
記入力色信号のホワイトバランスをとる自動ホワイトバ
ランス制御装置において、複数の時定数を有し、前記差
分信号の変化速度を調整する時定数回路と、電源投入時
から所定時間を計時する計時回路と、この計時回路が所
定時間計時すると前記時定数回路の時定数を変化させる
時定数制御回路とを具備し、前記時定数回路を通過した
差分信号に基づいて前記入力色信号の利得を制御する構
成を有する。

他の構成として、入力色信号の平均値を所定値と比較し
て差分信号を得、しかも得られた差分信号に対応するカ
ウント値を出力するカウンタ回路の前記カウント値に基
づいて、前記入力色信号の利得を前記差分信号が一定値
に近付くように制御することにより、前記入力色信号の
ホワイトバランスをとる自動ホワイトバランス制御装置
において、電源投入時から所定時間を計時する計時回路
と、この計時回路が所定時間を計時すると、前記カウン
タ回路を動作させるクロックの周期を変化させるカウン
タ制御回路とを具備した構成を有する。

（作用） 本発明の自動ホワイトバランス制御装置において、時定
数回路は複数の時定数を有し、差分信号の変化速度を調
整する。計時回路は電源投入時から所定時間を計時する
。時定数制御回路は前記計時回路が所定時間計時すると
、前記時定数回路の時定数を変化させる。前記時定数回
路を通過した差分信号に基づいて前記入力色信号の利得
が制御される。

他の構成の作用として、カウンタ制御回路は前記計時回
路が所定時間を計時すると、カウンタ回路を動作させる
クロックの周期を変化させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本発明の自動ホワイトバランス制御装置の要部の
一実施例を示したブロック図である。１は赤色信号の色
温度制御範囲を制限するリミッタ、２は青色信号の色温
度制御範囲を制限するリミッタ、３は赤色の利得を制御
する制御信号のレベル等を調整するバッファ、４は青色
の利得を制御する利得制御信号のレベル等を調整するバ
ッファ、Ｃ１は抵抗Ｒ１又はＲ２と共に時定数回路を構
成するコンデンサ、Ｃ２は抵抗Ｒ３又はＲ４と共に時定
数回路を構成するコンデンサ、Ｃ３は電源部に設けられ
た時定数を構成するコンデンサ、ＤｌはコンデンサＣ３
の放電用のダイオドである。Ｒ１、Ｒ２はリミッタ１と
バッファ３の間に挿入される時定数回路を構成する抵抗
、Ｒ３、Ｒ４はリミッタ１とバッファ３の間に挿入され
る時定数回路を構成する抵抗、Ｒ５、Ｒ６は電源部に設
けられた時定数回路を構成する抵抗、ＳＷＩは時定数回
路を構成する抵抗をＲ１又はＲ２のいずれかに切り替え
るスイッチ、ＳＷ２は時定数回路を構成する抵抗をＲ３
、Ｒ４のいずれかに切り替えるスイッチである。

次に本実施例の動作について説明する。リミッタ１によ
り色温度制御範囲を制限された赤色信号の利得制御信号
は、コンデンサＣと抵抗Ｒ１とＲ２によって構成される
時定数回路を介してバッファ３に出力される。同様に青
色信号の利得制御信号は、コンデンサＣと抵抗Ｒ３とＲ
４によって構成される時定数回路を介してバッファ４に
出力される。又、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ６から成る時
定数回路は電源投入時検出回路を構成し、Ａ点の電位は
電源投入時Ｖ　　　＝Ｅ　ｕ−ｅ−ｔ／Ｃ３Ｒ６）Ａ（
ｔ） の式に従って変化する。ここで、スイッチＳＷＩとＳＷ
２をオン状態とするコントロール電圧をＥ〜Ｅ／２に設
定すると、電源投入直後スイッチＳＷＩ、ＳＷ２がオン
となる。又、Ｅ／２＝Ｅ−ｔ／ｃａＲ６ （１−ｅ）の関係があるため、電源Ｅ投入後、前記式か
らｔを解いて、ｔ−０３・Ｒ６・１ｏｇｏ２の秒後にス
イッチＳＷＩ及びＳＷ２はオフになる。

従って、この時リミッタ１とバッファ３及びリミッタ２
とバッファ４の間にある時定数回路の時定数、即ち色信
号の利得制御系の時定数はτ−Ｃ１Ｒからτ＝Ｃ１・Ｒ
１と変化するので、時定数は電源投入直後短く、電源投
入後長くなるため、利得制御系の応答性は電源投入時は
早く、電源投入後は遅くなる。但し、Ｒ＝Ｒ／（Ｒ２＋
Ｒ８）で、且つＲ＜Ｒ１の関係がある。

本実施例によれば、上記内側型自動ホワイトバランス制
御装置を搭載したビデオカメラの電源投入時には、装置
がリセット状態であり、その時の色温度関係に前記自動
ホワイトバランス装置の制御が合致していることが少な
いが、上記した如く、電源投入時、色信号の利得制御系
の応答度が早いため、速やかにホワイトバランスを追尾
させることができる。

又、−度自動ホワイドバランスが周囲の色温度環境に合
ってしまうと、撮像状況が色温度によって目まぐるしく
変化する環境でない限り、ホワイトバランス制御速度は
緩やかなほうが望ましい。

そこで本例では電源投入後時間を秒経つと、色信号の利
得制御系の時定数が長くなるなめ、ホワイトバランス制
御速度が緩やかになって多少の外乱に影響されなくなる
ので、撮像色の不自然さをなくすことができる。

第２図は本発明の他の実施例を示したブロック図である
。１は赤色信号１００の色温度制御範囲を制限するリミ
ッタ、２は青色信号の色温度制御範囲を制限するリミッ
タ、３は赤色の利得制御信号のレベル等を調整するバッ
ファ、４は青色の利得制御信号のレベル等を調整するバ
ッファ、５は色差信号Ｒ−Ｙから高彩度に相当する信号
を除外した信号とクランプ電位を比較して赤色の利得を
制御する利得制御信号を発生する比較回路、６は色差信
号Ｂ−Ｙから高彩度に相当する信号を除外した信号とク
ランプ電位を比較して青色の利得を制御する利得制御信
号を発生する比較回路、７は比較回路５から出力される
利得制御信号を別途入力されるクロックＣＬＫＩ又はＣ
ＬＫ２によってカウント動作するアップダウンカウンタ
、８は比較回路６から出力される利得制御信号を別途入
力されるクロックＣＬＫＩ又はＣＬＫ２によってカウン
トするアップダウンカウンタ、９はアップダウンカラン
タフのカウント値をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換
器、１０はアップダウンカウンタ８のカウント値をアナ
ログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、１１はＲ，Ｇ、Ｂの
色情報から白被写体の色温度軌跡内に相当する情報のみ
を抽出する白檀出回路で、前記情報を抽出するとハイレ
ベルの白檀出信号６０を出力する。１２．１３はフリッ
プフロップ回路を構成するナントゲート、Ｃ５は前記フ
リップフロップ回路の初期リセット回路を構成するコン
デンサ、Ｃ６は電源投入時検出回路（一種の時定数回路
）を構成するコンデンサ、ＤｌはコンデンサＣ６の電荷
放出用ダイオード、Ｒ７は初期リセット回路を構成する
抵抗、Ｒ８は電源投入時検出回路を構成する抵抗、Ｒ９
は電流調整用抵抗、ＳＷ３はタロツクＣＬＫＩとクロッ
クＣＬＫ２のいずれか一方を選択するスイッチである。

次に本実施例の動作について説明する。まず、電源が投
入されると、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ７からなる初期リ
セット回路からハイレベルの信号がナントゲート１３の
端子ａに出力されてフリップフロップ回路の端子Ａをロ
ーレベルにする。この端子Ａがローレベルになっている
間、スイッチＳＷ３はオフ状態となっており、このため
、スイッチＳＷ３の切替制御信号６０はローレベルで、
このスイッチＳＷ３は端子ａ側に切り替わっている。従
って、この間、アップダウンカウンタ７．８には早い周
期のクロックＣＬＫＩが供給される。

この様な状態になっていても、白檀出型の場合、電源投
入時に白檀出をしているとは限らない場合も発生し、こ
のような場合には比較回路５へ入力される色差信号は存
在せず、ホワイトバランス制御を行っても意味がない。

このような状態で、白檀出回路１１が白被写体の色温度
軌跡内に相当する情報のみを抽出して白檀出信号をナン
トゲート１２の端子すに出力すると、フリップフロップ
回路の端子Ａはハイレベルとなって、スイッチＳＷ３を
オンとする。スイッチＳＷ３がオンとなっても、コンデ
ンサＣ５と抵抗Ｒ７の時定数によって、スイッチＳＷ３
の切り替え制御信号６０は当初ローレベルを維持するた
め、スイッチＳＷ３は端子ａ側に切り替わった状態を維
持する。このため、アップダウンカウンタ７．８は早い
周期てカウント動作を行って、色信号の利得制御系の応
答度を早くする。その後、電源投入時からｔ秒経つと、
切り替え制御信号６０がハイレベルとなって、ス、イッ
チＳＷ３が端子す側に切り替わる５これにより、アップ
ダウンカウンタ７．８には遅い周期のクロ・ツクＣＬＫ
２が供給され、アップダウンカウンタ７．８は遅い周期
でカウント動作を行うことになる。これにより、利得制
御回路の応答度は遅くなる。

本実施例によれば、電源投入時、ア・ノブダウンカウン
タ７．８のカウント動作が早く、従って、装置の応答度
は早い状態にあり、その後、装置が被写体の周囲の色温
度特性に合致したホワイトバランス制御を行なっている
時、アップダウンカウンタ７．８のカランＩ・動作が遅
くなって、装置の応答度は遅い状態になるため、前実施
例と同様の効果がある。

〔発明の効果〕

以上記述した如く本発明の自動ホワイトバランス制御装
置によれば、ビデオカメラの使用開始時には直ちに正常
な色彩で撮像に入ることができ、又、−旦、正常な色彩
て゛撮像に入ると多少の外乱に影響されることなく、安
定したホワイトバランスをとる５二とがて′きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動ホワイトバランス制御装置の一実
施例を示したブロック図、第２図は本発明の自動ホワ・
イ■−バランス制御装置の他の実施例を示したプロ・ツ
ク図、第３図は従来の自動ホワイトバランス制御装置の
一例を示したプロ・・ツク図、第４図は従来の自動ホワ
イトバランス制御装置の他の例を示したブロック図であ
る。 １．２・・・リミッタ　　　３、小・・バッファ５．６
・・・比較器 ７．８・・・アップダウンカウンタ ９、］−〇・・・Ｄ／Ａ変換器　１１・・・白檀出回路
１２．１３・・・ナンドゲ−１・ Ｃ１〜Ｃ６・・コンデンサ、Ｒ１−Ｒ９・・抵抗代理人
　弁理士　則　近　憲　佑 同　　宇治　弘

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力色信号の平均値を所定値と比較して得られた
   差分信号に基づいて、前記入力色信号の利得を前記差分
   信号が一定値に近付くように制御することにより、前記
   入力色信号のホワイトバランスをとる自動ホワイトバラ
   ンス制御装置において、複数の時定数を有し、前記差分
   信号の変化速度を調整する時定数回路と、電源投入時か
   ら所定時間を計時する計時回路と、この計時回路が所定
   時間計時すると前記時定数回路の時定数を変化させる時
   定数制御回路とを具備し、前記時定数回路を通過した差
   分信号に基づいて前記入力色信号の利得を制御すること
   を特徴とする自動ホワイトバランス制御装置。
2. （２）入力色信号の平均値を所定値と比較して差分信号
   を得、しかも得られた差分信号に対応するカウント値を
   出力するカウンタ回路の前記カウント値に基づいて、前
   記入力色信号の利得を前記差分信号が一定値に近付くよ
   うに制御することにより、前記入力色信号のホワイトバ
   ランスをとる自動ホワイトバランス制御装置において、
   電源投入時から所定時間を計時する計時回路と、この計
   時回路が所定時間を計時すると、前記カウンタ回路を動
   作させるクロックの周期を変化させるカウンタ制御回路
   とを具備したことを特徴とする自動ホワイトバランス制
   御装置。