JPH0898200A - ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源が変化せずに安定している間は、白バラ
ンス補正での色信号の増幅利得の変化速度を低速にして
画面に違和感が生じない緩やかな白バランス補正を維持
され、一旦光源が変化して色温度が変わると変化速度が
高速化され、これに追従して速やかに新たな光源の色温
度に合わせた白バランス補正が実行される。 【構成】 画面全体の色差信号及び輝度信号の平均レベ
ルの変動を監視して光源の変化を検出し、光源の変化が
検出された直後に、色差信号を基に色信号の増幅利得を
変化させる白バランス補正での利得変化速度を光源の変
化前よりも高速とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラ−ビテ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ために、白バランス
の制御を行う必要がある。

【０００３】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１：１：１とな
るように、各色信号の利得を調節することで行われる。
一般には例えば特開昭６２−３５７９２号公報（Ｈ０４
Ｎ９／７３）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。

【０００４】図３は、この方式を用いた白バランス補正
回路のブロック図である。ズーム用及びフォーカス用の
複数のレンズから構成されるレンズ群１を通過した光
は、固体撮像素子（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の各色信号は夫々Ｒ増
幅回路４及びＢ増幅回路５を経て、カメラプロセス及び
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７へ送られる。

【０００５】同時に、二つの色差信号は、それぞれ積分
回路１７、１８で、十分に長い時間、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Ｒ、Ｂ各
々の増幅回路４、５の利得を調節する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例のような通
常の白バランス補正では、白バランス補正の制御速度、
即ち画面評価に基づくＰ及びＢ増幅回路の増幅利得の変
化速度は、撮像画面の色に違和感が生じないように、比
較的ゆっくりとした速度で行われる。

【０００７】このように白バランス補正の制御速度を低
速に抑えると、次に示すような問題点が生じる。例え
ば、屋内で螢光灯を光源として撮影をしていた場合に、
その色温度により螢光灯下では白色の被写体は青色に見
えるため、これを抑えるように白バランス補正がかか
り、Ｂ信号の利得を抑えるように制御が為されるが、こ
の状態で螢光灯から白熱灯に光源を切り換えると、逆に
色温度が異なるために白色の被写体は赤色に見え、これ
を抑える必要が生じる。しかしながら、前述のように白
バランス制御の制御速度を低速にしていると、この光源
の切り換えに迅速に対応することができず、しばらくの
間、撮像画面が赤っぽい状態となり非常に見苦しくな
る。

【０００８】

【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色信号の増幅利得を変化させる色
信号増幅手段と、色情報信号レベルの変動を監視して光
源の変化を検知する光源変化検出手段を備え、光源の変
化が検知された時に、色信号の利得を変化させる速度を
光源の変化前よりも高速とすることを特徴とし、更に具
体的には、画面全体の輝度信号レベル及び色情報信号レ
ベルを夫々輝度評価値及び色評価値として出力する評価
値検出手段と、輝度評価値及び色評価値の変動を監視
し、夫々の変動量が夫々の閾値を越えた時に光源が変化
したと判断する光源変化検知手段を備え、光源の変化が
検知された時に、色信号の利得を変化させる速度を光源
の変化前よりも高速とすることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明は上述のように構成したので、光源が変
化せずにその色温度が安定している間は、白バランス補
正での色信号の増幅利得の変化速度を低速にして画面に
違和感が生じない緩やかな白バランス補正を維持され、
一旦光源が変化して色温度が変わると変化速度が高速化
され、これに追従して速やかに新たな光源の色温度に合
わせた白バランス補正が実行される。

【００１０】

【実施例】以下、図面に従い本発明の一実施例について
説明する。図１は本実施例によるカラービデオカメラの
自動白バランス補正回路のブロック図である。レンズ群
１を通過した入射光は、固体撮像素子（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
夫々の色差信号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、Ｙ、Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙの各信号は、夫々Ａ／Ｄ変換器８、９、１０
に入力される。

【００１１】Ａ／Ｄ変換器８は、所定のサンプリング周
波数で色差信号Ｂ−Ｙをサンプリングしてディジタル値
に変換した上で、後段の積分器１１に入力し、同様にＡ
／Ｄ変換器９は色差信号Ｒ−Ｙを、Ａ／Ｄ変換器１０は
輝度信号Ｙをディジタル値に変換して、夫々積分器１
２、１３に供給する。

【００１２】積分器１１はディジタル値に変換された色
差信号Ｂ−Ｙの１フィールド期間での総和を求める、即
ち１フィールド期間にわたってディジタル積分し、この
積分値を色評価値Ｖｂとしてマイクロコンピュータ（マ
イコン）１４に入力する。同様に、積分器１２、１３は
夫々ディジタル値に変換された色差信号Ｒ−Ｙ、輝度信
号Ｙを１フィールド期間にわたってディジタル積分し、
この積分値を色差信号Ｖｒ、輝度評価値Ｖｙとして、マ
イコン１４に入力する。

【００１３】尚、Ａ／Ｄ変換器８、９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
を撮影した時に得られるレベルに設定されており、従っ
て、ディジタル化された各色差信号は正の値だけでな
く、負の値にもなり、ディジタル積分動作は、具体的に
は正の値についてはその絶対値を加算し、逆に負の値に
ついてはその絶対値を減算することになる。

【００１４】マイコン１４は、最新の輝度評価値Ｖｙ、
色評価値Ｖｒ、Ｖｂを得て、これらを基に１フィールド
毎に図２のフローチャートに沿って、白バランス補正動
作を実行し、Ｒ及びＢ増幅回路４、５にＲ、Ｂ利得制御
信号を発して夫々の増幅利得を調整する。以下に、図２
のフロ−チャ−トについて説明する。

【００１５】ステップ５０では、積分器１１、１２、１
３からの各評価値を取り込む。

【００１６】ステップ５１では、白バランス制御の制御
速度を高速にするためのフラグである高速フラグがセッ
ト状態か否かを判定し、セット状態の場合には、ステッ
プ５６まで飛び、リセット状態であれば、ステップ５２
〜５５の一連のステップを実行させる。

【００１７】ステップ５２は、最新のフィールドの画面
評価により得られた最新の輝度評価値Ｖｙの１フィール
ド前に得られた旧輝度評価値Ｖｙ０に対する変化量の絶
対値が閾値ａ以上か否か、即ち数１が成り立つか否かを
判定し、ステップ５３は、最新のフィールドの画面評価
により得られた最新の両色評価値Ｖｒ、Ｖｂの１フィー
ルド前に得られた旧色評価値Ｖｒ０、Ｖｂ０に対する夫
々の変化量の和の絶対値が閾値ｃ以上か否か、即ち数２
が成り立つか否かを判定する。

【００１８】

【数１】

【００１９】｜Ｖｙ−Ｖｙｏ｜≧ａ

【００２０】

【数２】

【００２１】 ｜（Ｖｒ−Ｖｒｏ）＋（Ｖｂ−Ｖｂｏ）｜≧ｃ これらのステップ５２、５３で数１及び数２の両式が共
に成り立つ場合、即ち最新のフィールドの画面全体の平
均的な輝度信号レベルが１フィールド前に比べて大きく
変化して、変化量の絶対値が閾値ａ以上となり、更に最
新のフィールドの画面全体の平均的な色差信号Ｒ−Ｙ、
Ｂ−Ｙのレベルが１フィールド前に比べて大きく変化し
て、夫々の変化量の和の絶対値が閾値ｃ以上となる場合
には、撮影時の光源が変化したとしてステップ５５にて
高速フラグがセットされる。

【００２２】尚、閾値ａ及びｃは光源の変化が確実に生
じたと見做せる際の輝度評価値の変化量の絶対値及び両
色評価値の変化量の和の絶対値が取り得る値で、予め実
験により設定される。

【００２３】また、前記２式のいずれもが成り立たない
場合、あるいは少なくとも一方が成り立たない場合に
は、撮影時の光源に変化はないとしてステップ５４にて
高速フラグがクリアされる。

【００２４】ステップ５６では高速フラグの状態に応じ
て白バランス補正時の制御速度の切換を実行するもの
で、高速フラグがリセット状態にあれば、ステップ５
２、５３の判定の結果、前フィールドから現フィールド
までの間に光源の変化は生じなかったとして、ステップ
５７に移行させる。

【００２５】ステップ５７は、制御速度を低速に維持し
て白バランス補正を実行する。ここで、白バランス補正
動作は、色評価値Ｖｒ、Ｖｂが共に零になる方向にＲ、
Ｂ利得制御信号のレベルを変更してＲ、Ｂ増幅回路４、
５に出力する。この際、Ｒ信号のレベルを上昇させる必
要がある場合には、Ｒ利得制御信号のレベルを所定値ｍ
だけ上昇させ、これに伴いＲ増幅回路４でのＲ信号の増
幅利得が所定量Ｍだけ上昇する。逆にＲ信号のレベルを
降下させる必要がある場合には、Ｒ利得制御信号のレベ
ルを所定値ｍだけ降下させ、これに伴いＲ増幅回路４で
のＲ信号の増幅利得が所定量Ｍだけ降下する。同様に、
Ｂ信号のレベルを上昇させる必要がある場合には、Ｂ利
得制御信号のレベルを所定値ｍだけ上昇させ、これに伴
いＢ増幅回路５でのＢ信号の増幅利得が所定量Ｍだけ上
昇する。逆にＢ信号のレベルを降下させる必要がある場
合には、Ｂ利得制御信号のレベルを所定値ｍだけ降下さ
せ、これに伴いＢ増幅回路５でのＢ信号の増幅利得が所
定量Ｍだけ上昇する。この白バランス補正により光源等
の撮影環境に変化がなく、被写体にも変化がない場合に
は、最適状態になるまで補正開始から１フィールド毎に
Ｂ増幅回路４、５の利得が必要に応じて所定値ｍずつ徐
々に変化する。

【００２６】また、高速フラグがセット状態にあれば、
ステップ５６からステップ５８に移行される。ステップ
５８は、両色評価値の絶対値が共に閾値Ｋを下回るか否
かを判定する。ここで閾値Ｋは、これまでに実行された
白バランス補正動作が十分に効果をあげて、最適な白バ
ランス状態にかなり近付いたと見做せる時に得られる色
評価値であり、予め実験に基づいて設定されている。ス
テップ５８にて両色評価値の絶対値が閾値Ｋを下回ると
判断された場合には、かなり補正ができており、この後
の補正を高速で行うと最適値を行き過ぎてしまう惧れが
あるとしてステップ５９にて高速フラグをクリアし、こ
の後にステップ６０にてステップ５７と同様に制御速度
を低速にして白バランス補正が実行される。

【００２７】また、ステップ５８にて両色評価値の絶対
値が共に閾値Ｋを上回るか、あるい一方が上回る時に
は、白バランス補正は最適状態には程遠いと判断され、
ステップ６１にて制御速度を高速にして白バランス補正
が実行される。

【００２８】この高速の白バランス補正では、色評価値
Ｖｒ、Ｖｂが共に零になる方向にＲ、Ｂ利得制御信号を
Ｒ、Ｂ増幅回路４、５に出力する点では低速の補正と相
違はないが、この際、Ｒ信号のレベルを上昇させる必要
がある場合には、Ｒ利得制御信号のレベルを変更して所
定値ｍよりも大きな所定値ｎだけ上昇させ、これに伴い
Ｒ増幅回路４でのＲ信号の増幅利得が所定量Ｍよりも大
きな所定量Ｎだけ上昇する。逆にＲ信号のレベルを降下
させる必要がある場合には、Ｒ利得制御信号のレベルを
所定値ｎだけ降下させ、これに伴いＲ増幅回路４でのＲ
信号の増幅利得が所定量Ｎだけ降下する。同様に、Ｂ信
号のレベルを上昇させる必要がある場合には、Ｂ利得制
御信号のレベルを所定値ｎだけ上昇させ、これに伴いＢ
増幅回路５でのＢ信号の増幅利得が所定量Ｎだけ上昇す
る。逆にＢ信号のレベルを降下させる必要がある場合に
は、Ｂ利得制御信号のレベルを所定値ｎだけ降下させ、
これに伴いＢ増幅回路５でのＢ信号の増幅利得が所定量
Ｎだけ降下する。尚、所定量Ｎを所定量Ｍの２倍にすれ
ば、高速時の制御速度は低速時の２倍となることを意味
する。

【００２９】こうして高速あるいは低速での白バランス
補正が完了すると、ステップ６２にて、次フィールドで
の白バランス補正の為に、色評価値Ｖｒ、Ｖｂにて旧色
評価値Ｖｒ０、Ｖｂ０を変更し、輝度評価値Ｖｙにて旧
輝度評価値Ｖｙ０を変更する。

【００３０】次に図３のフローチャートに沿ってマイコ
ン１４の動作を具体的な例を挙げて説明する。

【００３１】まず、屋内で螢光灯の光源下で、ビデオカ
メラが撮影状態になって白バランス補正が開始される
と、最初のフィールドでの輝度及び色評価値がマイコン
１４内に取り込まれる。この初期状態では高速フラグは
セット状態から始まるように構成され、ステップ５１よ
りステップ５６を経てステップ５８に移行する。この白
バランス補正開始直後は、まだ白バランス補正状態は最
適な状態から程遠く、従ってステップ６１にて高速で白
バランス補正が実行される。これ以降、同一ステップを
経て高速での白バランス補正が実行され、１フィールド
毎に徐々にＲ又はＢ増幅回路４、５の増幅利得が必要に
応じて所定量ｎずつ変化する。特に、光源が螢光灯であ
るため、Ｂ増幅回路５の利得を抑えるように制御され
る。

【００３２】こうして数フィールドが経過すると、ここ
までの高速の白バランス補正の効果で、ある程度最適状
態に近付くことになり、両色評価値の絶対値が閾値Ｋを
下回って、あるフィールドでステップ５８からステップ
５９に移行することになり、高速フラグはクリアされ
て、ステップ６０にて低速での白バランス補正が実行さ
れ、Ｒ及びＢ信号の増幅利得は必要に応じて所定量Ｍず
つ変更されて、実質的に白バランス補正は微調が為され
ることになる。

【００３３】そして、次フィールド以降は、ステップ５
１からステップ５２に移行される。このステップ５２及
び５３は光源が変化したことを検知するもので、光源が
依然として螢光灯である場合には、ステップ５２にて輝
度変化は確認されず、ステップ５４に移行され、高速フ
ラグがクリアされ、ステップ５６を経てステップ５７に
移行され、低速の白バランス補正が継続される。

【００３４】また、この低速の白バランス補正中に光源
である螢光灯の明るさが単に上昇した場合には、ステッ
プ５２の判定では、｜Ｖｙ−Ｖｙ０｜の輝度変化が閾値
ａ以上になるとしてステップ５３に移行されるが、ステ
ップ５３では色の変化は確認できないので、やはりステ
ップ５４に移行され、前述の場合と同様に低速の白バラ
ンス補正が継続される。

【００３５】また、この低速の白バランス補正中に屋内
撮影から屋外撮影に切り替わり、光源が螢光灯から太陽
光に変化することになると、この変化直後のフィールド
にてステップ５２で輝度変化が確認され、ステップ５３
にて色の変化が確認されることになり、ステップ５５に
移行されて高速フラグがセットされる。そこで、ステッ
プ５６を経てステップ５８に移行される。

【００３６】ここで、光源が螢光灯から太陽光に変化し
た直後は、これまでの補正により青色が抑えられ、逆に
太陽光の色温度により赤っぽい画面となるので、この光
源の変化直後は白バランス状態は最適な状態から程遠い
ので、両色評価値が共に閾値Ｋを下回ることはない。

【００３７】そこで、ステップ６１に移行されて高速で
の白バランス補正が再開され、これ以降のフィールドに
おいて、ステップ５１からステップ５６に飛び、更にス
テップ５８を経てステップ６１にて高速の補正が継続さ
れ、太陽光下での撮影に最適な状態まで白バランス補正
が迅速に為され、かなり最適な状態に近付くとステップ
５８からステップ５９に移行されて高速フラグがクリア
され、再び低速の補正が実行される。

【００３８】以上のように、螢光灯の色温度に対処して
白バランス状態が十分に安定化し、緩やかな白バランス
補正が為されている状況下で、光源が突然太陽光に切り
替わっても、直ちに高速の補正に切り替わるので、光源
の変化に伴い画面が赤っぽい見苦しい状態となる時間が
最小限に抑えられることになる。また、太陽光から螢光
灯に光源が変化する場合にも同様に対処でき、この場合
の光源の切替直後の青っぽい見苦しい画面の発生時間が
最小限に抑えられる。更に螢光灯から白熱灯への切替等
の色温度の異なる光源の切替わりに同様に対処可能であ
る。

【００３９】前記実施例では、Ａ／Ｄ変換器及び積分器
を輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの夫々に専用に
設けることにより輝度評価値、両色評価値がいずれも１
フィールド毎に更新されたが、Ａ／Ｄ変換器及び積分器
を単一にして共用し、１フィールド毎にこのＡ／Ｄ変換
器及び積分器に輝度及び両色差信号を択一的に順次入力
することも可能である。この場合、輝度評価値及び両色
評価値は夫々３フィールド毎に更新されることになり、
積分器の後段には各評価値が更新されるまで保持するた
めにメモリを配設する必要はある。

【００４０】また、色の変化確認をするステップ５３で
の判定については、必ずしも数２が成り立つか否かを判
断する方法のみに限定されるものではなく、各色評価値
毎に判定する、即ち数３に示す２式が共に成り立つか否
かを判断するようにしてもよい。尚、閾値ｄは光源の変
化が確実と見做せる時の各色評価値の変化量の絶対値で
あり、閾値ｃと同様に予め実験により設定されている。

【００４１】

【数３】

【００４２】｜Ｖｒ−Ｖｒｏ｜≧ｄ ｜Ｖｂ−Ｖｂｏ｜≧ｄ

【００４３】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、光源が変化
せずに安定している間は、白バランス補正での色信号の
増幅利得の変化速度を低速にして画面に違和感が生じな
い緩やかな白バランス補正を維持され、一旦光源が変化
して色温度が変わると変化速度が高速化され、これに追
従して速やかに新たな光源の色温度に合わせた白バラン
ス補正が実行され、光源の変化後に短時間で正常な白バ
ランス状態に移行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の全体のフローチャートであ
る。

【図３】本発明の従来例のブロック図である。

【符号の説明】

４ Ｒ増幅器 ５ Ｂ増幅器 １１ 積分器 １２ 積分器 １３ 積分器 １４ マイコン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像映像信号中の色情報信号を基に色信
   号の増幅利得を変化させる色信号増幅手段と、 色情報信号レベルの変動を監視して光源の変化を検知す
   る光源変化検知手段を備え、 該光源変化検知手段出力を該色信号増幅手段に供給し
   て、光源の変化が検知された時に、色信号の利得を変化
   させる速度を光源の変化前よりも高速とすることを特徴
   とする白バランス補正装置を具備するビデオカメラ。
2. 【請求項２】 撮像映像信号中の色情報信号を基に色信
   号の増幅利得を制御する白バランス補正装置を備えるビ
   デオカメラにおいて、 画面全体の輝度信号レベルを輝度評価値として出力する
   輝度評価値検出手段と、 画面全体の色情報信号レベルを色評価値として出力する
   色評価値検出手段と、 輝度評価値及び色評価値の変動を監視し、輝度評価値及
   び色評価値の夫々の変動量が夫々の閾値を越えた時に光
   源が変化したと判断する光源変化検知手段と、 光源の変化が検知された時に、色信号の利得を変化させ
   る速度を光源の変化前よりも高速とすることを特徴とす
   るビデオカメラ。