JPS60152923A - 色成分比検出回路 - 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】 技術分野 本発明はビデオカメラにおける自動ホワイトバランス装
置等に用＋ｊ’られる色成分比検知回路に関するっ 従来技術 ビデオカメラにおいて、撮影レンズとは別の光学系によ
り広範囲の被写界からの光を受光してそれの青と赤の色
成分の照度を測定し、その測定結果に基ついて自動的に
色温度調整を行なうものか知られている。

このようなビデオカメラの一例を第１図に示す。

第一図におい°Ｃ１ビデオカメラは、撮影レンズ（２）
、単管式撮像管（４）、色・輝度分離回路（６）、赤色
成分利得増巾器（８）、青色成分利得増中器（１０）お
よびエンコーダ（１２）を有しＣいる。撮影レンズ（２
）により結像された被写体像に応じた電気信号か、撮像
管（４）から出力されると、その電気信号は色・輝度分
離回路（６）により赤色成分、青色成分および輝度成分
に分離され、各成分に応した電気信号が分離回路（６）
ノ各出力端子（６ａ）、（６ｂ）およヒ（６ｃ）から出
力される。出力端子（６ａ）および（６ｂ）から出力さ
れた赤色成分信号および青色成分信号は、それぞれ赤色
成分利得増巾器（８）および青色成分信号増１１器（１
０）を介してエンコーダ（１２）に入力され、出力端子
（６Ｃ）から出力された輝度成分信号は直接エンコーダ
（１２）に入力される。エンコーダ（１２）は、上記成
分信号をビデオ信号に変換する。

自動色温度調整装置は、被写界光の、青色成分を透過さ
せるフィルタ（１４）、赤色成分を透過させるフィルタ
（１６）、各フィルタ（１４）、（１６）を透過した光
を受光し、その照度に比例した電気信号を出力する受光
素子（１８）および（２０）、該各電気信号を対数圧縮
するための対数圧縮回路（２２）および（２４）、その
対数圧縮回路（２２）と（２４）からの両信号を引算す
る引算回路（２６）、および引算回路（２６）の出力を
対数伸張する対数伸張回路（２８）を備えている。

°　なお、受光素子（１８）、（２０）は、撮影レンズ
（２）の撮影範囲より広い範囲の被写界からの光を受光
するように構成されている。今、受光素子（１８）、（
２０）からの出力信号のレベルをＦＢ、　ＥＲとすると
、対数圧縮回路（２２）、（２４）は、ｚｏｇＥｎ、　
ｔｏｇＥＲに対応する信号を出力し、引算回路（２６）
は１ 、（ｏｇ　−ｔｏｇＥＲ＝　ｌｏｇ　−ＥＲ に対応する信号を出力する。その結果、対数伸張回路（
２８）が−に対応する信号を出力し、青色酸Ｒ 分と眸色成分の比に対応する信号が得られたことになる
。そこで、この信号に基いて、青色成分利得増巾器（１
０）、赤色成分利得増巾器（８）における各利得を調整
するよう構成すれば、ホワイトバランスの整った色成分
信号を、エンコーダ（１２）へ出方することかできる。

しかし、このビデオカメラでは、二つの色成分の比を得
るのに、ある二つの量のそれぞれの対数間の減算は、そ
の二つの量の比の対数に等しいという対数法則を利用し
ており、二つの色成分に応じた電気信号をそれぞれ対数
圧縮するための回路、対数圧縮された信号に対して減算
処理するための回路、さらには減算された信号を対数伸
張するための回路を必要とするため、回路が複雑となっ
てコスト高となってしまう。

目　的 本発明は、構成が簡単で安価に製作できる色成分比検出
回路を提供することを目的としている。

要　旨 本発明は、第１の色成分の光強度に応じた電流を発生せ
しめ、この電流を第２の色成分の光強度に応じて抵抗値
が変化する光導電素子に流し込み、流し込まれる電流と
光導電素子の抵抗値との積に相当する電圧を光導電素子
の両端子間に発生せしめ、この電圧を第１と第２の色成
分の光強度比に対応する信号として取出すものである。

動ホワイトバランス装置に適用した実施例を説明する。

第２図において、回路ブロック（３２）以外の部分は第
１図における回路ブロック（３０）以外の部分と同様な
構成である。したがってこの部分の説明は省略する。

回路ブロック（３２）は、例えば青と赤のような二つの
色成分の比を検出する色成分比検出回路を構成するもの
で、不図示の直流電源から直流電圧が印加される端子（
３４）と接地端子（３６）との間に、青成分の光強度に
応じた電流ＩＢを出力する電流源（３８）と、赤成分の
みが通過するフィルター（４０）を介した光を受光する
光導電素子（４２）とが直列に接続しである。尚、電流
源（３８）の具体的な構成については他の図面を参照し
て後述する。電流源（３８）と光導電素子（４２）との
接続点（４４）は、色成分比を示すと 電圧信号を出力する端子（４６）４＝接続しである。今
光導電素子（４２）の抵抗値をＲＲとすると、端子（４
６）に出力される電圧Ｅ１は（１）式で示される。

ＥＩ−ＩＢＲＲ・・・・・・・・（１）光導電素子の抵
抗値Ｒと光導電素子か受光する光の照度りとの間には（
２）式の関係が成立する。

Ｒ＝　ＫＬ−γ　・・・・・・（２） ここで、Ｋ１　γは光導電素子個有の定数である。

γ（ガンマ）は０５〜１前後の値をとるものか一般的に
入手することかできる。

さ’ｒ、光導電素子（４２）ノ抵抗値ＲＲヲＲＲ＝ＫＩ
ＬＲ−ｒとし、これを（１）式に代入すれば出力Ｅ１は
（３）式に変形される。

ここで、Ｋ１は定数、ＬＲは光導電素子（４２）が受光
する赤成分の照度である。まず電流源（３８）として第
３図に示すように井水トダイオード（５０）を用いる場
合を説明する。フィルター（４８）、光導電素子（５０
）は、第２図のフィルター（４０）　、光導電素子（４
２）にそれぞれ相当する。４ホトダイオード（５２）の
受光面の前には青成分のみの光を通過させるフィルター
（５４）が配しである。一般に４木トダイオードか発生
する光電流■と受光照度りとは比例関係にあり、（４）
式が成立する。

Ｉ＝ＣＬ　・・・・・・・・・（４） ここで、Ｃは定数である。４／１−、トダイオード（４
Ｂ）が受光する青成分の照度をＬＢとし、これに応じて
発生される光電流をよりとすれば、 ＩＢ、、＝ＣＩＬＢ　・・・・・・・・・（５）ここで
０１は定数である。第３図においてはγ；１の光導電素
子を用いるとすれば（３）式と（５）式から出力Ｅ１は
（６）式で示される。

Ｅｌ−Ｃ１に□（卦・・・・・・・・・（６）（６）式
に見るように出力Ｅ１は二つの包成１分の照度比（ＬＢ
／ＬＲ）を示すものとなっＣいる。

第３図の回路は、本発明の最も回路構成が簡単な場合の
実施例である。−ホトダイオード（５４）は◆ホトトラ
ンジスタと置換してもよい。さらにはキホトダイオード
（４８）を直接光導電素子（４２）に接続せずに、後述
する回路のように間接的に接続するように構成してもよ
い。

第４図は、青成分と赤成分の照度情報をそれぞれ光導電
素子（５６）、（６２）で得るようにしたもので、フィ
ルター（５６）、（６０）はそれぞれ青成分、赤成分の
みを通過させる。トランジスタ（６４）はベーストコレ
クタが互いに接続されダイオード接続となっＣいる。ト
ランジスタ（６６）はベース・エミッタにトランジスタ
（６４）のベース・エミッタ電圧か印加されるように接
続してあり、トランジスタ（６６）のコレクタからは略
トランジスタ（６４）のコレクタ電流に比例する電流が
光導電素子（６２）に供給される。

特にトランジスタ（６４）と（６６）を特性の等しいも
のにすれば、両者のコレクタ電流は略等しくなる。

光導電素子（５８）、トランジスタ（６４）、　（６６
）は第２図における電流源（３８）を構成する。光導電
素子（５８）は、受光照度に応じて抵抗値が変化し、流
れる電流も変化するが、トランジスタの対数圧縮特性に
よってその両端子間の電圧はあまり変化せず一定と見な
すことができる。今、電源電圧をＥ。、トランジスタ（
６４）のベース・エミッタ間電圧をＫ２とすれば、光導
電素子（５８）に印加される電圧Ｅ３はＥ−Ｅとなる。

ベース・エミッタ間電圧Ｅ２は例え　２ ば０．５　Ｖ程度であり、光導電素子（５８）への入射
光に応じて多くて±０．ＩＶ程変化する。電源電圧Ｅ。

を例えば５ｖとすれば光導電素子（５８）への印加電圧
Ｅ３は４，５ｖ程となる。光導電素子（５８）の抵抗値
ＲＢを（７）式で示す。

ＲＢ＝　Ｋ２Ｌ、、−γ　叩・曲（７）ここでに２は定
数、ＬＢは光導電素子（５８）により受光される青成分
の照度である。この光導電素子（５８）に流れる電流■
８は ３ Ｉ　＝＝　− ＲＢ トランジスタ（６４）、（６６）には直流増巾率（ｈＦ
Ｅ）が十分に大きなものを用いるとする。またトランジ
スタ（６６）に対するトランジスタの（６４）のエミッ
タ領域の面積比をｎとすれば、トランジスタ（６６）の
コレクタ電’Ｆｆｌ　Ｉ′Ｂは光導電素子（５８）を流
れる電流■８のｎ倍となる。トランジスタ（６４）と（
６６）の特性か互いに等しい場合は０＝１となり、ｒ６
−ｒ８となるか、この場合は、光導電素子（５８）と（
６２）とを同一の照度に対して同一の抵抗値を示すよう
な構成にし′〔おくと、光導電素子（６２）に対しｒ　
（５８）の方に大きい照度の光か入射するときはトラン
ジスタ（６６）が飽和しＣしまうことか生ずる。これを
避けるには、トランジスタ（６４）に対して（６６）の
エミッタ面積の方を小さく、つまりｎを１より小さくし
たり、光導電素子（６２）に対して（５８）の受光面積
の方を小さくしたりすればよい。

このような条件の下で、光導電素子（６２）に発生する
電圧Ｅ□は Ｅ１＝　ＩＢＲＲ ＝　（ｎＩＢ）（Ｋ３Ｌｉγ） で示される。ここでに３は光導電素子（６２）について
の定数でγは光導電素子（５８）のものと等しいとする
。（９）式に見られるように第４図の回路によれば二つ
の色成分の比ＬＢ／ＬＲの情報が得られることが分かる
。

次に第５図の回路について説明する。第５図における回
路は、第４図における回路のトランジスタ（６４）のベ
ース・コレクタ間に演算増幅器（８０）と定電圧源（８
２）を付加したものに相当する。第５図におけるフィル
ター（６Ｂ）、　（７２）、光導電素子（７０）。

（７４）、　）ランジスタ（７６）、　（７８）は、第
４図におけるフィルタ（５６）、　（６０）、光導電素
子（５Ｂ）、　（６２）　）ランジスタ（６４）、　（
６６）にそれぞれ対応する。第５図の回路によれば光導
電素子（７０）に印加□される電圧は定電圧源（８２）
が発生する電圧Ｅとなる。電圧Ｅ４は電源電圧Ｅ。より
小さい範囲内で任意の値に設定でき、電源電圧Ｅ。の変
動に対して安定しており、第４図の回路に比べて出力信
号の精度は向上する。

出力端子（４２）から得られる出力信号Ｅ１は前述と同
様にして（１０）式で示される。

用い、光導電素子（７０）と（７４）をも互いに同一特
性とし、受光条件も同一とすれば、（１０）式はとなる
。尚、光導電素子（６２）や（７４）にγ−１のものを
用いる場合は光導電素子（５８）や（７０）の代りにイ
木トダイオードを用いることができる。

次に、第６図の回路は、第５図の回路の変形例を示すも
のである。第６図におけるフィルター（８２）、　（８
６）、光導電素子（８４）、　（８Ｂ）は、第５図にお
けるフィルター（６８）、　（７２）、光導電素子（７
０）（７４）にそれぞれ対応する。第５図の回路では、
光導電素子（６８）に対してＰＮＰ　）ランジスタ（７
６）が直列に接続されたが、第６図の回路では光導電素
子（８４）に対してＮＰＮトランジ、スタ（９０）が直
列に接続されている。トランジスタ（９６）、　（９８
）、　（１００）、　（１０２）はミラー回路を構成し
、トランジスタ（９６）のコレクタ電流に比例する電流
がトランジスタ（１０２）のコレクタから出力される。

トランジスタ（９８）と（１０２）が同一特性の場合は
、トランジスタ（９６）と（１０２）のコレクタ電流は
同一となる。尚、トランジスタン （９８）のベースとコレクタは第４図のトランジスタ（
６４）のように直接接続してもよいが、トランジスタ（
１００）を介して接続すればトランジスタ（９８）と（
１０２）のベース電流の全部がトランジスタ（９６）の
コレクタに流れ込むことがなくなり、ノイズ成分として
のベース電流の影響が除かれる。さて、第６図において
光導電素子（８４）には定電圧源（９４）の電圧Ｅ５が
印加されるので、光導電素子（８４）に流れる電流ＩＢ
はＥ５／ＲＢである。今トランジスタ（９０）と（９６
）を同一特性とすれば両者のコレクタ電流は等しくＩＢ
となる。トランジスタ（９８）と（１０２）も互いに同
一特性とすれば、結局、光導電素子（８４）に流れる電
流ＩＢと等しい電流が流れ、この場合、端子（４２）か
ら出力される電圧信号Ｅ□はとなる。尚、トランジスタ
（９０）と（９６）を必ずしも同一特性にする必要はな
く、またトランジスタ（９８）と（１０２）についても
同様である。

次に第７図の回路につりで説明する。第７図における回
路は、被写体を照明する光源が蛍光灯である場合にも適
するものである。蛍光灯光源に対してホワイトバランス
を得るためには、周知のように赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、胃
中）の三色成分の照度の検出が前提となる。第７図にお
いＣフィルター（１０４）　。

（１０８）、　（１１２）はそれぞれ緑、赤、青の成分
の光のみを通過させる。光導電素子（１０６）、　（１
１０）、　（１１４）はそれぞれ緑、赤、青成分の光を
受光する。回路構成は、第５図の回路と基本的に同一で
あり、相異するところは、第５図の回路では（Ｂ／ＬＲ
）の一種類の比についての情報をめたのに対し、第７図
の回路では（Ｇ／ＬＲ）と（／ＬＢ）の二種類の比につ
いて情報をめるために、回路要素が追加された点である
。今、定電圧源（１１８）の電圧をＥ６とすれば、出力
端子（１２６）、　（１２Ｂ）から出力÷される電圧信
号Ｅ７．Ｅ８は次の（１３）、　（１４）式でそれぞれ
示される。

ここでＡ１．Ａ２はトランジスタ（１２０）、　（１２
２）、　（１２４’）の特性、光導電素子（１０６）、
　（１１０）、　（１１４）の配置条件等で定まる定数
である。尚、（１３）、　（１４）式は第５図の場合の
説明等を適用すれば容易に導き出せるので、その導出過
程についての説明は省略する。

以りのようにしてめられた電圧信号Ｅ７．Ｅ８は赤色お
よび青色成分利得増幅器（８’）、　（１０’）の制御
入力に与えられる。各増幅器（８′）、（１０′）は赤
色および青色成分に対して緑色成分の占める割合が大き
くなる場合、増幅率が高まるように制御され、その結果
としてホワイトバランスか保たれる。尚、第７図の回路
に対しても、第７図以前の回路になされたと同様な変形
が容易になされ得ることは明らかであろう。Ｊ２１Ｌ、
、詳細な説明および図面に示したもの以外の変形を本発
明の本質から外れることなく行うこともできる。

効　果 以ト詳細に説明したように、本発明は、受光する光の強
度に逆比例するごとく抵抗値か変化する光導電素子の特
性を利用し、１つの色成分の光を光導電素子に受光せし
め、別に他の色成分の光の強度に比例するごとく変化す
る電流を、旧記光導電素子に流すようにして、この光導
電素子の両端子間から二つの色成分の強度比を示す電圧
信号を得るようにしたものであり、特別な割り算回路を
用いることなく電気回路の基本法則であるオームの法則
とｔ記した光導電素子の特性を利用した、きわめて簡単
な回路構成で２つの色成分の強度の比を示す信号を得る
ことができるので、色成分比検出回路を低コストで提供
することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例を示すブロック回路図、第２図は、本
発明の原理的構成を示す回路図、第３図は、本発明の第
１の実施例を示す回路図、第４図は本発明の第２の実施
例を示す回路図、第５図は、本発明の第３の実施例を示
す回路図、第６図は、本発明の第４の実施例を示す回路
図、第７図は、本発明の第５の実施例を示す回路図であ
ろっ２・・・・・・撮影レンズ、４・・・・・・撮像管
、６・・・・色・輝度分離回路、８，８′・・・・・赤
色成分利得回路、１０．１０′、・・青色成分利得回路
、１２・・・・・エンコーダ、４２．５０．５Ｂ。 ６２、６８．７４．８４．８８．１０６．１１４・・・
・・光導電素子、５４・・・・・・本本トダイオート、
４０．４Ｂ、　５６．６８．８２．１１２・・・・・青
色成分通過フィルター、５２．６０，７２．８６．１０
８・・・赤色成分通過フィルター、１０４・・・・・緑
色成分通過フィルター、９２．１１６・・・・・・演算
増幅器出願人　ミノルタカメラ株式会社 第１図 ０ 第２図 第３図　第４図 第５図　第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、それぞれ異なる色成分の光を受光する少なくとも二
   つの受光素子を有し、該二つの受光素子の少なくとも一
   つは受光照度の増加に対応して増加する電流を出力する
   電流出力回路の受光素子として用いられ、他の受光素子
   は受光照度の増加に対応して抵抗値か減少する光導電素
   子であって、該光導電素子の一端に前記電流出力回路の
   出力を接続して前記光導電素子に前記電流出力回路か出
   力する電流を流し、前記光導電素子の両端子間に発生す
   る電圧を前記異なる光成分の強度の比を示す信号として
   前記電流出力回路の出力と光導電素子との接続点から取
   り出すようにした色成分比検出回路。