JPS60155931A

JPS60155931A - 照明光の検出装置

Info

Publication number: JPS60155931A
Application number: JP59012364A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Matsuda; 松田　義輝
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1985-08-16

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】産業上の利用分野本発明は、カラーテレビジョンカメラの白バランス調整
装置に用いることができる照明光の検出装置に関するも
のである。

従来例Ω構成とその問題点カラーテレビジョンカメラは、周知のごとく、ある照明
光で照明された被写体よりの反射光を、カメラの撮像特
性（３原色分解特性）で決まる３原色の電気信号に変換
し、次に上記３原色の電気信号をＮＴＳＣ方式などの所
要の伝送信号に変換する機能を有するものである。上記
伝送信号は、最終的には、テレビ受像機へ送られ、テレ
ビ受像機に、おいて再び光に変換され、所要の画像再現
を行なう。一般に、人間の目は白い被写体であれば照明
光が多少変化しても白いものは白いと感じる順応性があ
るので、人間の目で見れば白であるにもかかわらず、テ
レビジョンカメラで撮ると不自然に着色をする場合があ
る。これは、カメラには人間の目のような順応性がない
だめであり、照明光が変化した時に、何の調整もしなけ
れば、上記三原色の電気信号のバランスが変化し、テレ
ビ受像機上で白いものに色がつくという現象が生じるた
めである。これを調整するのが白バランス調整であり、
カラーテレビジョンカメラにおいて必要不可欠な調整の
一つである。

一般に白バランスを調整するには、白い被写体を写し、
この時テレビ受像機で白色となるように三原色の電気信
号のバランスを調整すればよい。

しかし、一般に現在普及しつつある簡易形カラーカメラ
を考えると、調整のため白い被写体を持ち歩くのは面倒
であり、また、白い被写体を捜すのが困難な場合が多い
。従って、撮影レンズの前面に白いキャップをかぶせた
り、あるいは、撮影レンズと画像素子の間に光拡散板を
挿入することにより等側内な白〆光を撮像素子に取り入
れ、この時にテレビ受像機で白色となるように三原色の
電気信号の比率を調整する方法が用いられている。

しかし、この方法でも、撮影中の任意の照明光変化に対
し、そのつど撮影を中断しなければならず操作性の上で
面倒なものとなっている。このため、従来より、照明光
の変化を常に検出し自動的に白バランス調整を行なう機
能がめられており、このような自動追尾式白バランス調
整を行なうには、撮像素子とは別に照明光の性質を検出
する照明光の検出装置が必要となる。上記照明光の検出
装置を用いることにより、ユーザーによる調整操作を以
下図面を参照しながら従来の照明光の検出装置について
説明する。第１図は、従来の照明光の検出装置の一例と
して、２つのフォトダイオードを使う方式の構成を示す
ブロック図である。被写体周辺の照明光１は、光拡散板
による集光器２により集光される。集光器２よりの光は
、赤色光透過フィルター３とフォトダイオード４および
青色光透過フィルター６とフォトダイオード６より構成
される２つの光電変換素子により電流信号工Ｒ７、ＩＢ
・８に変換される。２つの電流信号は、演算増幅器９　
、１０．ダイオード１１．１２より構成され名対数増幅
器１３．１４へ供給され、対数圧縮された信号ｌｏｇ　
ＩＲ１５、ｌｏｇ　ＩＢ　１６を出力する。１０（Ｉ　
ＩＲ、ｌｏｇ　ＩＢ　なる信号は、演算増幅器１７およ
び抵抗器により構成される差動増幅器１８へ供給され、
両信号の差信号１９を出力する。差信号１９は、次式で
示すように、ＩＢｌｏｇ　ＩＢ　−ｌｏｇ　ＩＲ＝　ｌｏｇ　、。

電流信号ＩＲ７，ＩＢ８の比に応答した信号となるので
、照明光１の光量に影響されない信号となる。

第２図の曲線２ｏは、照明光の色温度変化に対する差信
号１９の応答の一例を示す特性図である。

一般に、光電変換素子３〜６の分光感度特性の設計の仕
方により、差信号１９の応答は異なる。連続スペクトル
光で構成される光源光を照明光とする場合、光源の色温
度と、差信号１９の応答が、１対１対応となるように、
上記光電変換素子の分光感度特性を設計する。連続スペ
クトル光だけでなく輝線スペクトル光をもつ螢光灯照明
については、曲線２０から離れた応答となり白色帯光灯
２１昼光色螢光灯２２となる。従って、従来例の構成で
は差信ｇ１９が同一であっても、それが螢光灯なのか、
キれとも連続スペクトル光のみの光源なのか区別できな
い場合が生じる。

第３図は、赤色および青色の補色に対応する光を透過す
る補色光透過フィルターを撮像管ターゲツト面上に設け
ることにより、赤色、青色および被写体輝度に対応する
３原色の電気信号を得る単一周波数分離方式単管カラー
カメラの照明光の色温度に対する三原色信号の応答特性
を示す特性図である。３原色電気信号として、赤色信号
をＲ２青色信号をＢ、輝度信号をＹと記す。曲線２３゜
曲線２４は、それぞれ、螢光灯光のような輝線スペクト
ル成分を含まない光源を照明光とする場合の色温度変化
に対するＢとＹの比およびＲとＹの　比（Ｂ／Ｙ　、Ｒ
／Ｙと記す）の応答特性を示したー１のである。また、
点２５Ｂ　、２５Ｒ，２６Ｂ　。

２ｅＲは、それぞれ白色螢光灯光におけるＢ／Ｙ。

Ｒ／Ｙおよび昼光色螢光灯光におけるＢ／Ｙ　。

Ｒ／Ｙの応答を示したものである。

第１図に示した照明光の検出装置を用いて、白バランス
調整を行なうには、第２図の差信号１９の応答特性を反
転増幅器や非直線回路を用いて信号変換を行ない第３図
のＢ／Ｙ　、Ｒ／Ｙの特性に近似させる必要がある。例
えば、連続スペクトルのみの光源光に対する白バランス
調整誤差を最小にするためには、曲線２０を曲線２３．
２４に近似させるように、反転増幅器や非直線回路を調
整する。ただし、この場合には螢光灯光に対する誤差が
残る。逆に、螢光灯光に対して誤差が最小になるように
すれば、連続スペクトル光源光の一部で誤差が大きくな
る。

上記の問題点は、カメラの３原色分解特性と照明光検出
装置の色分解特性が異なるため生じるものであり、これ
を解決するには、照明光検出装置の色分解特性をカメラ
の３原色分解特性と一致させる必要がある。しかし、一
般にカメラの撮像素子と同一のセンサーを照明光センサ
ーとして使用することはコスト的に不可能であり、また
、フォトダイオードを３個使用し、３原色の色分離フィ
ルターを用いて、カメラの３原色分解特性に一致させる
ことも考えられるが、部品点数が増加するのでコストア
ップとなり、捷だ、色分離フィルターの光学性能のバラ
ツキや耐久性、温度変化に対する補償対策も必要となる
ので実用上、構成が困難となる。

発明の目的本発明の目的は、比較的簡単な回路構成により、従来の
照明光検出装置のもっていた機能の拡張を　１図り、テ
レビジョンカメラに応用した場合、白ノ（ランス調整機
能を高精度化することが可能な照明光の検出装置を提供
するものである。

発明の構成本発明の照明光の検出装置は、照明光を集光する集光器
と、集光器よりの光を電気信号に変換する２つの光電変
換素子と、上記光電変換素子の出力信号が供給される第
１．第２の電流型圧変、換器と、上記第１．第２の電流
電圧変換器の出力信号が供給される第１．第２の対数増
幅器と、上記第１、第２の対数増幅器の出力信号が供給
され、両信号の差信号を検出する第１０差動増幅器と、
上記第１．第２の電流電圧変換器の出力信号が供給され
る第１．第２の帯域フィルタと、上記第１゜第２の帯域
フィルタの出力信号が供給される第１゜第２の検波積分
器と、上記第１．第２の検波積分器の出力信号が供給さ
れる第３．第４の対数増幅器と、上記第３．第４の対数
増幅器の出力信号が供給され、両信号の差信号を検出す
る第２０差動増幅器を具備し、上記照明光の直流成分を
上記第１の差動増幅器の出力信号として検出し、上記照
明光中に含まれる商用電源周波数成分の２倍の周趨数に
対応する成分を上記第２０差動増幅器の出力信号として
検出することにより、照明光中に含まれる螢光灯成分を
検出する機能をもつものである。

実施例の説明第４図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら説明を行なう。

被写体周辺の照明光は、集光器３０により集光され、２
つの光電変換素子３１．３２［入射する。

本実施例では、光電変換素子として、可視光に感凋をも
つフォトダイオード３１．３２を用いる。

フォトダイオードの光電変換面と集光器３ｏの間には、
主として長波長成分を通す赤色光透過フィルタ３３と主
として短波長成分を通す青色光透過フィルタ３４を挿入
し、集光器よりの入射光を色分解する。フォトダイオー
ドよりの出力信号電流は、抵抗器３５．３６および演算
増幅器３７゜３８で構成される第１．第２の電流電圧変
換器３９．４０で電圧信号に変換される。第１．第２の
電流電圧変換器の出力信号は、各々、抵抗器４１．４２
、ダイオード、４３，４４、演算増幅器４５．４６で構
成される第１．第２の対数増幅器４７，４８へ供給され
、対数圧縮される。第１゜第２の対数増幅器の出力信号
は、抵抗器４８゜４９．５０．５１および演算増幅器６
２で構成される第１の差動増幅器６３へ供給され、両信
号の差信号９３を出力する。以上の構成により差動増幅
器６３の出力信号９３／／ｉ、集光器３ｏへの入射光の
光量には依存しないで、入射光の青光量と赤光量の比に
応答した信号となる。なお、ダイオード４３．４４と並
列のコンデンサ５４．５６は、照明光に含まれる交流成
分を平滑化するためのものであり、これにより、差動増
幅器５３の出力信号は、照明光の直流成分を検出するこ
とができる。

なお、コンデンサ５４．５５は、実質的に上記の機能を
満たす限り、対数増幅器４７．４Ｂ、差動増幅器５３の
任意の場所に設けてもよい。また、ダイオード４３．４
４の極性は、共に反転していてもよい。

一方、第１．第２の電流電圧変換器３９　、４０の出力
信号は、各々、第１．第２の帯域フィルタ５６．５７へ
供給される。帯域フィルタは、商用電源周波数（６０ル
または６０比）の２倍の周波数成分近傍の周波数を通過
させるフィル−ターであり、この帯域フィルターにより
螢光灯光などによるフリッカ成分のみを通過させる。第
１．第２の帯域フィルタ５６．６７の出力信号は、各々
、第１、第２の検波積分器５８．６９へ供給される。

検波積分器は、帯域フィルターを通過した商用電源周波
数の２倍の周波数成分を検波して直流に変換すると共に
、平滑化し、リップルのない直流信号とする機能をもつ
。第１．第２の検波積分器８゜５９よりの出力信号は、
抵抗器６０，６１、ダイオード６２，６３、演算増幅器
６４．６５、コンデンサ６６．６７より構成される第３
．第４の対数増幅器６８．６９へ供給され、次に抵抗器
Ｔｏ。

７１．７２．７３および演算増幅器７４で構成さ　１れ
る第２０差動増幅器７６へ供給される。以上の構成によ
シ差動増幅器７５の出力信号７６は入射光量に依存しな
いで、照明光に含まれるフリッカ成分の青信号と赤信号
の比のみに依存した信号となる。なお、ダイオード６２
．６３の極性については、共に反転していてもよい。ま
た、コンデンサ６６．６７は、交流成分を平滑化するた
めのものであり、実質的に上記と同様の機能を行う限り
、必ずしも実施例に示した位置に限定されるものではな
い。また、上記実施例では電流電圧変換器、対数増幅器
および差動増幅器を、演算増幅器を用いて構成している
が、同様の機能を満たす限りどのような回路構成であっ
てもよい。

第５図は、本発明を単一周波数分離方式単管カラーカメ
ラの白バランス調整に応用した場合を示すブロック図で
ある。撮影レンズ７７により被写体は撮像管７８の撮像
面へ結像される。撮像管７８より得られる電気信号は前
置増幅器７９を経て、色分離回路８０により、赤信号８
１青信号８２輝度信号８３に変換される。赤信号８１．
青信号８２は、各々、可変利得増幅器８４．８５へ供給
され、利得調整される。輝度信号８３および可変利得増
幅器８４．８５の出力信号はエンコーダ８６へ供給され
る。エンコーダ８６は、前記３倍号を、ＮＴＳＣ方式な
ど所要の映像信号８７に変換する。

一方、第４図に示した照明光検出装置８８の出力信号７
６．９３は、各々、マトリックス回路８９．９０により
混合され、上記可変利得増幅器８４．８５の利得を調整
する制御信号９１．９２を出力する。上記マトリックス
回路８９．９０は、各々、非直線回路１反転増幅器、抵
抗マトリックス回路を含んで構成することにより、太陽
光や白熱電灯光のような連続スペクトル光源光だけでな
く、螢光灯光に対しても、あるいは、両方が混在してい
る場合についても、白バランス調整精度を向上させるこ
とが可能となる。

発明の効果以上詳細忙説明したように、本発明は照明光に含まれる
直流成分の性質（赤色光と青色光の比）を検出するだけ
でなく、フリッカ成分の性質も検出できる構成となって
いるので、これをテレビジョンカメラの白バランス調整
に応用した場合には、漣、続スペクトル光源だけでなく
、螢光灯光に対しても高精度な白バランス調整を実現で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の照明光検出装置の構成を示すブロック図
、第２図は照明光検出装置の応答を示す特性図、第３図
はテレビジョンカメラの応答を示す特性図、第４図は本
発明の一実施例を示すブロック図、第６図は本発明の一
実施例をテレビジョンカメラの白バランス調整装置へ応
用した場合の構成を示すブロック図である。２．３ｏ・・・・・・集光器、３，３３・・・・・・赤
色光透過フィルタ、５．３４・・・・・・青色光透過フ
ィルタ、４゜６．３１，３２・・・・・・光電変換素子
、１３，１４゜４７　、４８　、６８　、６９・・・・
・・対数増幅器、１８゜５３　、７５・・・・・・差動
増幅器、３９．４０・・・・・・電流電圧変換器、３７
，３８，４５，４６，５２゜６４　、６５　、７４・・
・・・・演算増幅器、５６　、５７・・・・・・帯域フ
ィルタ、６８．・６９・・・・・・検波積分器、７７・
・・・・・撮影レンズ、７８・・・・・・撮像管、７９
・・・・・・前置増幅器、８ｏ・・・・・・色分離回路
、８４．８５・・・・・・可変利得増幅器、８６・・・
・・・エンコーダ、８８・・・・・・照明光検出装置、
８９．９０・・・・・・マｌ−ＩＪフッ２フ代理人の氏
名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名■ 島２図第　３　因漏波乞湿崖

Claims

【特許請求の範囲】

（１）照明光を集光する集光器と、この集光器よりの光
を電気信号に変換する２つの光電変換素子と。上記光電変換素子の出力信号が供給される第１゜第２の
電流電圧変換器と、上記第１．第２の電流電圧変換器の
出力信号が供給される第１．第２の対数増幅器と、上記
第１第２の対弊増−幅器の出力信号が供給され、両信号
の差信号を検出する第１０差動増幅器と、上記第１第２
の電流電圧変換器の出力信号が供給される第１．第２の
帯域フィルタと、上記第１．第２の帯域フィルタの出力
信号が供給される第１．第２の検波積分器と、上記第１
、第２の検波積分器の出力信号が供給される第３、第４
の対数増幅器と、上記第３．第４の対数増幅器の出力信
号が供給され、両信号の差信号を検出する第２の差動増
幅器とを具備し、上記照明光中の直流成分を上記第１の
差動増幅器の出力信号として竺出し上鄭照−光中に含ま
れる商用電源周波数の２倍の周波数に対応する成分を上
記第２の差動増幅器の出力信号として検出することを特
徴とする照明光の検出装置。
（２）赤色光透過フィルタとフォトダイオードおよび青
色光透過フィルタとフォトダイオードを用いて２つの光
電変換素子を構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の照明光の検出装置。