JPH0437635B2 - - Google Patents

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JPH0437635B2
JPH0437635B2 JP57026936A JP2693682A JPH0437635B2 JP H0437635 B2 JPH0437635 B2 JP H0437635B2 JP 57026936 A JP57026936 A JP 57026936A JP 2693682 A JP2693682 A JP 2693682A JP H0437635 B2 JPH0437635 B2 JP H0437635B2
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JP
Japan
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color
voltage
signal
white balance
filter
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JP57026936A
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Kazunari Ooi
Moichi Fujiwara
Nobuaki Yoshida
Yoshio Mori
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Toshiba Corp
Nikon Corp
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Toshiba Corp
Nikon Corp
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Priority to DE3306161A priority patent/DE3306161C2/de
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/84Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
    • H04N23/88Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals for colour balance, e.g. white-balance circuits or colour temperature control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はカラー撮像装置に関し、特に、エレ
クトロクロミツク素子を用いて、色温度調節を行
うものに関する。
ビデオカメラ等を中心とするカラー撮像装置に
おいては、撮像する際に、被写体の照明の色温度
に合わせて必ずホワイトバランス調整を行わない
と正しい色再現が得られない。そのためにいくつ
かの方法があり、用いられている。第1図は、代
表的な、カラービデオカメラにおけるホワイトバ
ランス調整を行うためのシステム図を示す。第1
図において、被写体101は、レンズ102によ
つてとらえられ、トリミングフイルタ103を通
過し、撮像管104の面板上に結像する。撮像管
104は第2図aに示す様な色ストライプフイル
タを用いており、図中Wは全色透過フイルタ、G
は緑色透過フイルタ、Yeは黄色透過フイルタ、
Cyはシアン色透過フイルタである。このため入
射光中の赤成分と青成分は、各ストライプフイル
タにより振幅変調を受けた高周波信号として第2
図bの様に得られる。この信号は、単一搬送波周
波数インターリーブ信号として知られている。こ
こで搬送周波数が3.58MHzとする。こうして得ら
れた信号は、第1図の前置増幅器105により増
幅され、3.58MHzの帯域通過フイルタ106によ
り搬送色信号が得られる。搬送色信号は、(1H+
π/2)の遅延回路107により遅延されて、遅延 されない信号との間で加算、減算が行われる。加
算器108の出力は検波器109により検波さ
れ、500kHzの帯域を持つ低域フイルタLPF11
10により帯域制限されて、電圧可変利得増幅器
VCA111で増幅されて赤信号Rとなる。青信
号Bは減算器112の出力を検波器113で検波
し、低域通過フイルタLPF1114で帯域制限
し、電圧可変利得増幅器VCA115に得られる。
ここでいう電圧可変利得増幅器とは、制御端子に
印加された電圧によつて利得の制御ができる増幅
器のことである。一方前置増幅器の出力は、低域
フイルタLPF1116と遅延線117を通り、先
に検波された赤、青信号と、帯域と時間をそろえ
られ低域輝度信号YLとなる。また、同時に、
3.1MHzの帯域を持つLPF2なる低域フイルタ11
8と遅延回路119を通過した信号は、赤、青、
YL信号と、NTSCエンコーダ120の中で時間
が一致する輝度信号Yとなる。こうして得られた
R、B、YL、Y信号は、NTSCエンコーダで
NTSC信号121となる。
このカメラが3000Kの色温度の照明下で色信号
出力のバランスが良い様に、撮像管、ストライプ
フイルタの分光特性が設計されている場合に
6000Kの照明下或いは晴れた日の屋外で撮像する
場合、第3図a,bに示す様に、RGB信号の出
力バランスが変化する。このため入射光のRGB
成分のバランスをとるために、色トリミンダフイ
ルタ103としてアンバーフイルタが選ばれて、
光路中に入れられる。更に、同じく光路中に、拡
散板122が入れられて外光が一様光として撮像
管面上を照らす。この時、レンズの絞り値は撮像
管の出力が標準状態、たとえばビジコン管の場
合、0.2μAp-pの信号電流となる様に調節してお
く。無論、自動絞り装置によつて制御しても良
い。この時、VCA111の出力は、カメラが電
源を投入されたばかりの初期状態であるとすると
電圧メモリの初期状態によつて決まる利得により
全面白信号に対するあるレベルの赤信号を出力し
ている。この信号は、検波器(Det)128によ
り検波され、平滑回路(LPF3)129により平
滑され直流電圧となつている。この直流電圧は、
誤差電圧増幅器130の一方の入力端子に入いり
他方の端子に入つてくる電圧との誤差を検出して
出力する。この出力は色温度調節のためのアナロ
グスイツチ131を介して、電圧メモリ132に
より記憶される。青信号の出力も同様に検波器1
23、平滑回路124、誤差電圧増幅器125を
通り、アナログスイツチ126を介して電圧メモ
リ127に記憶される。一方低域輝度信号YLは、
検波器133で検波され、平滑回路134で平滑
されて直流電圧となり、誤差電圧増幅器125と
130の他端に入力されて、赤、青信号の直流電
圧と比較される。ここでスイツチ126と131
は連動する。スイツチを接続の状態にすると、
YLとR、Bの直流分の誤差電圧が電圧メモリに
印加され、電圧メモリの出力は初期値から変化す
る。そして、VCA111、VCA115の出力
R、BがYLと一致する方向に誤差電圧が変化し
て、VCA111、VCA115の利得を変化さ
せ、誤差電圧がなくなつて、ホワイトバランスが
とれる。ホワイトバランスがとれたらアナログス
イチを開放する。それでも、電圧メモリが、誤差
増幅器の最終値を記憶しているのでホワイトバラ
ンスは保たれる。これには、数秒の時間を要す
る。こうして拡散板を光路より外し、撮像するこ
とができる。撮像中に照明の色温度が変化した場
合、変化が小ければ、再度アナログスイツチを操
作し、ホワイトバランスをとりなおす。
色温度の変化が大きい場合には、色トリミング
フイルタを異なる特性のものに変えて、ホワイト
バランスをとり直す必要がある。もしもVCA1
11,115として利得変化とダイナミツクレン
ジの広いものを用いたとすると、色トリミングフ
イルタなしにホワイトバランスをとれるがNTSC
エンコーダ入力におけるR、B、YLの振幅はそ
ろつても各信号間のS/Nがバランスしない。第
3図の様な特性の場合、赤信号のS/Nが、劣化
して画質は低下する。更に、色温度が変化すると
YLの分光特性が変化して、色再現性が3000K以
外では悪いことになる。これを補正するために
は、色温度によつて変化するリニアマトリクス回
路を用いなければならないので、回路構成が複雑
になり、部品点数が増大して安定性も悪くなると
いう欠点を持つ。色トリミングフイルタを用いれ
ば良い訳だが、多数のフイルタをたとえばターレ
ツト式に持つことは、機構が複雑になり、形状も
大きくしかも機械式なので衝撃、振動に弱い。ま
た、用いるフイルタの経年変化が起きる、光路中
に可動部分を持つので防塵が保てない等の欠点が
ある。レンズの前玉にはめ込式にしても取扱い、
持ち運びの点で面倒である。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、可動
部を有さずに、入射光の色温度を設計色温度に変
換することにより、使用する全色温度範囲にわた
つてホワイトバランスをとることが可能なカラー
撮像装置を与えることを目的とする。
以下に本発明の一実施例を図を参照しながら説
明する。第4図は、本発明の構成を示すブロツク
図である。撮像管104は、第2図の色フイルタ
を有する。ここで、図中、数字の一致するもの
は、以前に用いたものと同じ構成要素とする。た
だし、色フイルタと撮像管の組み合せだけで、即
ちエレクトロミツクス素子を消色した状態で、雲
天下の色温度8000KにおいてR、B、YL信号成
分のバランスがとれる様に設計されているとす
る。晴天の日に屋外の被写体101はレンズ10
2によりとらえられ、エレクトロクロミツク素子
401を通過して撮像管に入いり、従来例で示し
た過程を経て、低域フイルタ110,114,1
16,118から各々R、B、YL、Yの各信号
が得られる。ここでエレクトロクロミツク素子に
ついて説明する。本願発明で使用されるエレクト
ロクロミツク素子は、たとえば、特開昭56−4679
号公報等に示されるもので、第5図に示す様な構
造を有した全固体形の電圧による分光透過率可変
の光学フイルタ素子である。第5図において、被
膜等の透明電極501と502の間に、Ta2O5
SiO2膜等の絶縁層503を介して、Ir(OH)x、
Ni(OH)x等の第1発色層504とWO3
MoO3等の第2発色層505が積層された構造
が、ガラス基板506上に形成されている。50
1〜505の各膜は2〜3μm程度と薄いので、
全体の厚みは、基板ガラスの厚みで決まる。ここ
に電圧を印加すると、同時に2つの発色層が発色
して様々な色に着色し、分光透過特性が変化す
る。第6図は、印加電圧と分光透過特性の変化の
様子を示す。前述の通り、曇天時、即ち第6図b
の8000kのとき、第6図aの0V即ち消色状態で、
バランスが取れており、晴天時は電圧を印加して
1Vあるいは1.5Vにして着色させてバランスを取
るようにすれば良い。つまり、晴天時には、エレ
クトロクロミツク素子に電圧を印加して、例えば
色温度3000kにおいて、R、B、YL信号成分のバ
ランスが取れるように構成する。発色は、電極に
印加した電源から供給された電荷量で決まり、電
圧が平衡に達すると電流は流れなくなるので、回
路的には見掛上コンデンサとして動作する。そし
て、この状態は電源を取り去つても外部に電荷を
移動させない限り、保持される。従つて、素子自
身がメモリとしての機能を有している。メモリ時
間は、外部回路のリークによつてほぼ決まり、こ
のままでも10時間以上の保持が可能なので通常の
用途にはあえてメモリを必要としない。また消色
させるには与えた電荷を抜いてやれば良いから抵
抗を接続するが、速く消したい時は逆電圧を加え
てやれば良い。その時の応答は、発色、消色温度
が下がると遅くなる傾向はあるが、共に数ms〜
数10msと速い。以下、動作について詳述する。
先ず、初期値設定のため、拡散板122を光路中
に入れる。R、B信号は各々、検波器402,4
05、低域フイルタ403,406により検波、
平滑化されて直流電圧となり、誤差電圧増幅器4
04によつてR、B信号の差電圧が得られる。こ
の電圧はアナログスイツチ407を介してエレク
トロクロミツク素子401に供給されている。ホ
ワイトバランスを行う前の状態においては、エレ
クトロクロミツク素子401は電源を入れた時、
消色或いは、前のホワイトバランス状態の電圧を
記憶し、保持し続けている。ここでアナログスイ
ツチ407を接続状態にすると、エレクトロクロ
ミツク素子401にはRとBの信号の差分が加わ
り、分光透過率が変化していく。この時エレクト
ロクロミツク素子401には、Rが大の時に発色
し、Rが小の時、消白していく向きに電圧が印加
されていると、RとBがバランスする点までエレ
クトロクロミツク素子は変化していく。これに
は、エレクトロクロミツク素子としては、黒体放
射の特性との積が可視光線の範囲で、全色温度範
囲で、一定になるものを材料的に選んでやれば良
い。この時点で、アナログスイツチ407を開放
にすると、エレクトロクロミツク素子401はそ
の状態を保持し始めるので、ホワイトバランスが
保たれる。これで拡散板を光路外に出して撮像で
きる。こうして、メモリを付加することなく、ま
た可動部分を伴うこともなく、ホワイトバランス
が全色温度範囲においてとられることになる。ま
た信号間のバランスは常に保たれるのでS/Nも
常に一定に保つことができるし、色温度の変化に
際してY信号の波形も一定になり、良好な色再現
を実現することができる。
この様にエレクトロクロミツク素子を用いるこ
とによつて、機械的装置によらず色温度の変換が
可能であるため、故障がなく、耐震性が得られた
上にメモリ回路を省略できるなど、小形軽量化、
低消費電力化が計れる。更に広い色温度範囲にお
ける良好な色再現性が可能である等、施行による
効果は大きい。
第7図に本発明の第2の実施例を示す。これ
は、エレクトロクロミツク素子401の特性だけ
ではバランスしきれない光源による照明下で撮像
する場合において用いるもので、エレクトロクロ
ミツク素子401を用いて、R、Bバランスをと
つたのちに残留する誤差を従来の電気回路により
ホワイトバランスを最終的に合わせ込む方式であ
る。こうすることにより、回路は増えるが、入射
光を制御しているため各信号出力のS/Nは、広
い範囲において良好に保つことが可能で同様に
YL、Yの特性もほぼ一定に保つことができるの
で、良好な色再現が可能である。
以上の実施例において周波数インターリーブ方
式単管カラー撮像装置について説明してきたがこ
れに限ることはなく、他の単管式撮像方式、2管
式、3管式等の多管式撮像装置、CCD、MOS等
の固体撮像素子を用いた、単板式、多板式撮像装
置等にも応用できることは云うまでもない。同様
の色信号検出が可能であるならば、フイルムカメ
ラに応用しても構わない。
以上詳述してきた様に本発明によれば、可動部
分を伴うことなく、撮像装置への入射光の色温度
を連続的に変換することが可能で、部品点数も少
なく、低消費電力で小形軽量、頑丈でしかも、良
好なS/N特性、色再現を得ることが可能とな
り、撮像装置の高性能化に大いに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のホワイトバランス法を用いた
カラー撮像装置の構成図、第2図a,bは、単管
カメラの色フイルタと出力信号の説明図、第3図
a,bは色温度が3000Kで設計されたカラー撮像
の6000K照明下での出力信号の様子を示す図、第
4図は、本発明を用いたカラー撮像装置の構成
図、第5図はエレクトロクロミツク素子の構成
図、第6図a,bは夫々エレクトロクロミツク素
子の特性例を示す図、第7図は、本発明の他の実
施例を示す図である。 101……被写体、102……レンズ、104
……撮像管、105……前置増幅器、106……
帯域通過フイルタ、107……遅延回路、108
……加算器、109,113……検波器、11
0,114,116,118……低域フイルタ、
112……減算器、117……遅延線、119…
…遅延回路、120……NTSCエンコーダ、12
2……拡散板、401……エレクトロクロミツク
素子、402,405……検波器、403,40
6……低域フイルタ、404……誤差電圧増幅
器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被写体をとらえる撮像レンズと、この撮像レ
    ンズでとらえた被写体を撮像する撮像手段と、こ
    の撮像手段の光路中に設けられ、電圧印加により
    分光特性の変化するエレクトロクロミツク素子
    と、前記撮像手段から得られる信号を処理してカ
    ラー映像信号を得る手段と、前記カラー映像信号
    のホワイトバランスのずれ状態を検出する手段
    と、この検出手段から得られる出力電圧を前記エ
    レクトロクロミツク素子に印加する手段とを具備
    し、前記エレクトロクロミツク素子の分光特性を
    制御することによりホワイトバランスをとるよう
    にしたことを特徴とするカラー撮像装置。
JP57026936A 1982-02-22 1982-02-22 カラ−撮像装置 Granted JPS58145288A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57026936A JPS58145288A (ja) 1982-02-22 1982-02-22 カラ−撮像装置
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JP57026936A JPS58145288A (ja) 1982-02-22 1982-02-22 カラ−撮像装置

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JPS58145288A JPS58145288A (ja) 1983-08-30
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JP (1) JPS58145288A (ja)
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NL (1) NL8300635A (ja)

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