JPH0576836B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、撮像デバイスを利用した撮像装置
の、特にホワイトバランス方式に関する。

〔従来技術〕

従来、この種撮像装置におけるホワイトバラン
ス調整方式としては２方式がある。第１−Ａ図お
よび第２−Ｂ図にそれぞれの概要回路構成ブロツ
ク図を示す。

第１−Ａ図の方式は、撮像素子により被写体の
光情報を電気信号に変換させ、このとき白い被写
体像からの３原色信号・赤、緑、青の信号出力レ
ベルが同じになるように、ゲイン制御器２０，３
０の利得をフイードバツク制御させることによつ
て行う方法である。図中、１０は撮像系、４０は
プロセス回路、５０はエンコーダ、６０はホワイ
トバランス回路、また５はクロツク系を示す。

もう一つの第１−Ｂ図の方式は、撮像素子とは
独立し、撮像素子と同様な分光特性を有するか、
あるいは、外部光源色温度を検出する測色センサ
７０を備え、その色温度検出器８０の出力信号か
ら、撮像素子の出力３原色信号等のレベルを制御
するゲイン制御器２０，３０を制御する制御電圧
を発生させて、ホワイトバランス調整を行う方式
である。図中、９０は上記制御電圧発生系で、他
の第１−Ａ図と同一（相当）構成は同一符号で示
す。なお、Ｒ，Ｂ，Ｇはそれぞれ撮像系１０から
の赤、青、緑出力信号、Ｙはプロセス回路４０か
らの出力輝度信号である。

上記の２方式にはそれぞれ長所と短所とを有し
ている。すなわち、 第１の方式（第１−Ａ図）においては、白い被
写体を撮像するか、あるいは、白に相当する部分
があれば、正しいホワイトバランス調整を行うこ
とができるが、操作性が極めて悪いという欠点が
ある。すなわち、確実に最適なホワイトバランス
調整を行うためには、かならず白い被写体を撮像
する必要があるので、ロスタイムが発生するか、
あるいは、この操作は撮影者にとつては極めてわ
ずらわしいもので、この方式の最大の欠点は、ワ
ンチヤンスを生かして撮影する電子ステイルカメ
ラには適しないことである。

また、第２の方式（第１−Ｂ図）は、通常、自
動追尾式ホワイトバランスと呼ばれるもので、こ
の方式の長所は、撮像系とは独立に測色センサ７
０を具備しているので、短時間でのホワイトバラ
ンス調整が可能であり、かつ、ホワイトバランス
操作を撮影者が行う必要がないという利点があ
る。

しかしながら、欠点として、まず前記第１の方
法よりホワイトバランスの精度が悪いこと、また
例えば彩度の高い被写体ではホワイトバランスが
ずれて発生してしまう点である。ここで、前記測
色センサ７０に、赤と青の測色ダイオードを利用
した検出方法の場合を考えてみる。例えば、撮像
被写体の背景が青空であつたり、あるいは夕焼け
であつたりした場合は、前者では青の測色センサ
出力は、赤の測色センサ出力よりかなり大きくな
るので、光源色温度は、実際よりも高いと判断さ
れ、結局撮像素子の青信号は小さくなるように制
御されるので、撮像画面は赤味がかつてしまう。
同様に、後者の場合では、撮像画面は青味がかつ
てしまうことになる。

さらにまた、この第２の方式は、つぎのような
欠点がある。第１−Ｂ図に示すように、測色セン
サ系、すなわち制御電圧発生系９０と、撮像信号
系１０とは独立であるので、両系の調整および温
度変化等に対してかなりの精度を要することであ
る。ちなみに、第１の方式では、フイードバツク
系を構成しているので、このような問題点はほと
んど発生しない。

第２方式におけるさらなる問題点は、ゲイン制
御回路２０，３０に直線性特性が要求されること
にある。通常のゲイン制御回路の直線性は、多少
精度を低く見ても６〜7dB程度である。ところ
が、光源の色温度が例えば2000Kから1000Kまで
変化したとき、赤信号の利得制御範囲は、約
10dB必要となる。したがつてその差３〜4dBの
範囲は、回路を複雑化して補正する必要を生ずる
という問題点があつた。

〔目的〕

本発明は、以上のような種々の問題点にかんが
みてなされたもので、撮像系とは独立に設けた測
色センサの出力信号を、映像信号系を通じてホワ
イトバランスを行うように構成することによつ
て、前記欠点を解消しようとするものである。

〔実施例〕

以下に本発明を図面に基づいて説明する。第２
図に、本発明に係る原理を示す撮像装置の回路構
成ブロツク図を示す。図中、前出従来例の第１図
と同一（相当）構成は同一符号で示し、重複説明
は省略する。

クロツク系５により制御あるいは駆動される撮
像系１０は、光学系および撮像デバイス等から構
成されている。撮像系１０の出力信号の赤Ｒと青
Ｂ信号は、それぞれ信号振幅を制御されるゲイン
制御器２０と３０とを経て、緑Ｇ信号とともに映
像信号処理を行うプロセス回路４０に導かれる。
このプロセス回路４０の出力信号（輝度信号、カ
ラー色差信号）は、エンコーダ５０でNTSC信号
に変換される。

ところで、各ゲイン制御器２０，３０はそれぞ
れスイツチ回路１００Ａ，１００Ｂによつて、制
御電圧を、システムコンピユータ（以下シスコン
という）１２０から選択されて制御される。本実
施例での制御電圧発生源は、自動追尾ホワイトバ
ランス系とフイードバツク形ホワイトバランス系
である。しかし制御電圧発生源は、これに限定さ
れるものではなく、例えばストロボ使用時は、そ
の使用の有無に合わせてストロボの色温度に合う
固定値を出力する制御電圧発生源を選べばよい。

つぎに、ホワイトバランス系６０について説明
する。まず、自動追尾系は、Ｒ，Ｂの、あるいは
Ｒ，Ｇ，Ｂの測色センサ７０からの光電流を対数
増幅を行い、そして色温度検出器８０において、
Ｒ／ＢあるいはＲ／Ｂ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｇ等の値よ
り光源の色温度を検出し、この検出信号から、そ
の色温度におけるＲ信号およびＢ信号の制御電圧
V′_R，V′_Bを、制御電圧発生系９０において発生さ
せる。この制御電圧V′_R，V′_Bは前記スイツチ１０
０Ａ，１００Ｂに導かれ、シスコン１２０で選択
される。

判定回路８５は、色温度検出系８０が正確な色
温度を検出しているかどうかを判定する回路であ
る。彩度の高い被写体を撮像したときには、Ｂ信
号あるいはＲ信号レベルが極端に大きくなるため
に、色温度検出信号V′_R，V′_Bはローレベルかハイ
レベルになつてしまう。第３図は、色温度検出判
定回路のブロツク図で、前記の状態を、図に示す
ローレベル検出コンパレータ８５とハイレベル検
出コンパレータ８５Ｈとによつて判定し、シスコ
ン１２０（第２図）へ結果を送る。この結果、自
動追尾系は、正確な色温度ではないと判定された
場合は、ゲイン制御器２０，３０は、スイツチ１
００Ａ，１００Ｂにより、制御電圧V′_R，V′_Bはフ
イードバツク系のV″_R，V″_Bに切替えられる。し
たがつて、この場合は撮像系１０から得た色信号
を利用してホワイトバランスを行うことになる。

撮像系１０からの色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、ゲイン
制御器２０，３０を経てプロセス回路４０に入力
される。プロセス出力のＲ，Ｇ，Ｂ信号は、ホワ
イトバランス回路６０において、制御電圧V″_R，
V″_Bを出力させ、この電圧によつて、ゲイン制御
器２０，３０を制御する。したがつて、この間白
い被写体を撮像すればホワイトバランス調整を正
しく行なう事ができる。尚ここでホワイトバラン
ス回路６０、ゲイン制御器２０，３０、プロセス
回路４０はホワイトバランス制御手段を構成して
いる。

第４図に、ホワイトバランス回路６０の内部回
路構成のブロツク図を示す。ここではV″_B系のみ
を示す。この図面を簡単に説明する。プロセス回
路４０の出力信号の中で、白い被写体に相当する
信号Ｒ，Ｇ，Ｂのみを検出するために、ピークホ
ールド６１，６２に導く。そしてＢとＧのピーク
ホールド信号は、次段のコンパレータ６３および
アツプダウンカウンタ６４、Ｄ−Ａコンバータ６
５により信号ＢとＧの出力差に相当する直流信号
に変換されてゲイン制御器３０を制御する。この
動作は、信号ＲとＢのピークホールド信号レベル
がほぼ同一になるまで行われる。

以上で正確なホワイトバランスがとれたわけで
あるが、前記ピークホールド系６１，６２に長い
時定数を持たせると、ワンシヨツトの電子ステイ
ルカメラには不適である。したがつて電子カメラ
として使うときは、短い時定数に切替え、また記
録系において映像信号を記録する間は、ゲイン制
御器の制御電圧は固定する必要がある。これは、
ピークホールド回路６１，６２に複数の時定数回
路を設け、また、Ｄ−Ａコンバータ６５等をシス
コン１２０で制御すればよい。

さらにまた、ビデオカメラとして使用するとき
は、前記時定数を長い方に切替えれば、色の変化
が急激に生ずることが防がれる。

第５図に、本発明の実施例の回路構成ブロツク
図を示し、第２図と同一（相当）構成は同一符号
で示す。

この実施例は、測色センサ７０の出力信号ｒ，
ｇ，ｂを、映像信号系と通して信号処理を行うこ
とにより、ホワイトバランスの調整動作を速くか
つ正確に行おうとするものである。すなわち、測
色センサ７０の信号ｒ，ｇ，ｂを、ブランキング
処理回路１３０において、ブランキング処理を行
い、撮像系１０の同期タイミングに合わせると共
にレベルを合わせる。そして、ホワイトバランス
時のみ、測色センサ７０の信号をスイツチ回路１
４０等を介してホワイトバランス制御手段に導く
ことにより、前述のようなフイードバツク系のホ
ワイトバランス動作を行わせる。ホワイトバラン
ス動作が完了すると、スイツチ回路１４０は、シ
スコン１２０およびロツク系５によつて、撮像信
号系に切替えられる。

第６図はブランキング処理回路１３０の構成の
第１実施例を示す図で、図中１３１は対数圧縮ア
ンプ、１３２はミキサ、１３３，１３４はトラン
ジスタ、１３５はインバータ、１３６はアンプ、
１３７はレベル調整回路である。

なお、図では赤の色を検出するＲセンサの出力
処理回路系のみを示したが、青色を検出するＢセ
ンサの出力処理回路系、あるいは緑色を検出する
Ｇセンサの出力処理回路系も同様の構成とする事
ができる。

測色センサ７０の出力は対数圧縮アンプ１３１
により非直線的に圧縮され所定の信号レベル範囲
内に抑えられる。次いで、ミキサ１３２において
レベル調整回路からの信号V_psと混合されトラン
ジスタ１３３のベースに入力される。このベース
入力に応じた信号がアンプ１３６に導びかれ増幅
される。

レベル調整回路１３７は測色センサ７０の各色
信号の平均値に応じてミキサ１３２に加える信号
レベルV_psを変化させる。具体的には上記平均値
のレベルが高くなれば信号レベルV_psを小さくす
ることにより、ミキサ１３２の出力レベルが所定
の信号レベル範囲に入るようレベルを調整する。

インバータ１３５にはクロツク系５からの複合
ブランキング信号・が入力し、撮像系１
０の水平・垂直走査に同期したタイミングでトラ
ンジスタ１３４がONしトランジスタ１３３のコ
レクタをアースに落とす。従つて水平ブランキン
グ期間におけるアンプ１３６の出力レベルはゼロ
レベルとなり、黒レベル期間が形成される。

ここで、この黒レベル期間は後段のプロセス回
路４０等におけるクランプタイミングに対応して
いる。

各測色センサの出力はこのようにブランキング
処理回路１３０において黒レベル期間を所定のタ
イミングで形成された後スイツチ回路１４０を介
してゲイン制御器２０，３０、プロセス回路４０
等に入力され、撮像系１０からの映像信号と同様
にホワイトバランス制御を受ける。

このとき、本発明では上述のように、各測色セ
ンサの出力に対し黒レベル期間を付加しているの
で撮像系からの信号と共通のホワイトバランス制
御手段を使う事ができ、構成を簡単にする事がで
き、しかも正しいホワイトバランス制御ができる
ものである。

また、レベル調整回路１３７によつて被写体の
明るさに応じて測色センサの出力レベルをほぼ一
定の範囲に収めるよう調整しているので、やはり
撮像系からの信号と共通のホワイトバランス制御
手段を使う場合に簡単な構成で正しいホワイトバ
ランス制御ができる。

次に第７図は第５図のブランキング処理回路１
３０の他の構成例を示す図で、図中１５０は積分
器、１４１は積分器１５０のリセツトタイミング
信号を形成するリセツト回路、１４２は積分器１
５０の出力に対してブランキングパルスを付加す
る為のブンラキング回路でクロツク系５からの複
合ブランキング信号・がインバータ１４
４を介して入力されている。１４３は黒レベルク
リツプ回路でブランキングパルスの付加された期
間を黒レベル電位にする為のものである。

また、リセツト回路１４１は各色の測色センサ
の出力の平均値が大きくなればなる程積分器１５
０のリセツト周期を短かくし、これによつて積分
器１５０の出力がほぼ所定の信号レベル範囲に収
まるよう制御する為のものである。

このように、本実施例においてもプロセス回路
４０等におけるクランプタイミングに対応した黒
レベル期間を付加しているので撮像系と共通のホ
ワイトバランス手段を用いる事ができる。

〔効果〕

以上、実施例を用いて説明してきたように、本
発明によれば、撮像装置の撮像系とは独立に設け
た測色センサの出力信号中の複数の色信号のレベ
ル比を所定の割合となるホワイトバランス制御を
行つているため、信号処理系と測色系の間の調整
は簡単となり、かつ温度特性や、ゲイン制御器の
直線性も問題とならなくなつた。

また、測色センサ系は、撮像系のように電荷蓄
積、電荷転送を周期的に行うのではなく、光信号
を即、光電流として得ることができるので、ホワ
イトバランス応答が良好となる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１−Ａ図および第１−Ｂ図は、それぞれ従来
のホワイトバランス調整の２方式の回路構成ブロ
ツク図、第２図は、本発明に係る原理を示す撮像
装置の回路構成ブロツク図、第３図は、第２図の
色温度検出判定回路のブロツク図、第４図は、第
２図のホワイトバランス回路の内部回路構成ブロ
ツク図、第５図は、本発明の実施例の回路構成ブ
ロツク図、第６図および第７図は、それぞれブラ
ンキング処理回路の構成第１実施例および第２実
施例の各ブロツク図である。 １０……撮像系、２０，３０……ゲイン制御
器、６０……ホワイトバランス回路、７０……測
色センサ、８５……判定回路、９０……制御電圧
発生系、１００Ａ，１００Ｂ，１４０……スイツ
チ回路、１３０……ブランキング処理回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体光を複数の色信号に変換する撮像手段
   １０と、 該撮像手段から得られた前記複数の色信号の利
   得を調整する為の色信号利得調整手段２０，３０
   と、 前記撮像手段とは別に設けられた複数の色信号
   を形成する測色手段７０と、 該測色手段の出力を前記色信号利得調整手段の
   入力側に供給した状態で該色信号利得調整手段の
   出力を用いて該色信号利得調整手段の利得をフイ
   ードバツク制御することによりホワイトバランス
   を制御する第１のモードと、前記撮像手段から得
   られた複数の色信号を前記色信号利得調整手段の
   入力側に供給する第２のモードとを切り換える制
   御手段１４０と、 を有することを特徴とする撮像装置。