JPS6048955B2 - ホワイトバランス調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレビカメラのホワイトバランス調整装置に
関する。

ホワイトバランスの調整は一般に白い被写体を撮像し
たときに得られる撮像出力（カラー映像信号）のうち例
えば色差信号を利用し、この色差信号が零となるように
輝度信号のレベルを調整している。

このレベル調整のために一般には記憶型利得制御装置が
使用される。 記憶型利得制御装置は記憶素子を有し、
上述の色差信号を誤差信号としてのこの記憶素子に供給
して記憶させ、その記憶出力に基づいて輝度信号用のＡ
ＧＣ回路を制御することにより色差信号が零になるよう
にしている。

このような従来の記憶型利得制御装置を有するホワイ
トバランス調整装置ではメモリ回路として一般にアナロ
グメモリが使用される関係上、長時間に亘つてテレビカ
メラを使用する場合には、このメモリ出力が変化し、常
に正しいホワイトバランスの調整ができない欠点を有す
る。 この欠点を除去するにはメモリ素子として揮発性
の素子ではなく、不揮発性の例えばデジタルカウンタを
使用すればよいが、このデジタルカウンタを使用した場
合には色差信号である誤差信号を直接カウンタに供給す
るとこのカウンタが誤動作する虞れがある。

本発明はこのような欠点を一掃したものである。

以下図面を参照して本発明によるホワイトバランス調整
装置を説明する。 第１図は本発明装置の一例を示す。

本例ては２管式のカラー撮像装置に適用した場合で、被
写体１は光学系２を通じて色信号用の撮像管（ピジコン
管など）３に投影され、これより得た色成分はカラーデ
コーダ４に供給され、従つてここにおいて、例えばＲ及
びＢの各色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）が復調される
。被写体像の一部は更にハーフミラー５によつて輝度信
号用の撮像管６に導びかれ、撮像出力たる輝度成分はプ
ロセス回路７に供給され、従つてその出力端子８から輝
度信号Ｙが得られる。

なお、９は撮像管３及び６を夫々駆動するに必要な同期
信号（ＨＤ，ＶＤ等）の発生器である。

デコーダ４で得た色差信号（Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）は
所望とする搬送色信号に変換するため、通常の如くカラ
ーエンコーグ（特に図示せず）に供給されるも、その伝
送路上にはホワイトバランス調整用の記憶型利得制御装
置２０Ｒ，２０Ｂが設けられる。制御装置２０Ｒ，２０
Ｂは同一に構成されているので、一方のみ説明する。ホ
ワイトバランスを調整する場合、この例ではまずホワイ
トレベルに相当するレベルの輝度信号が得られるような
白い被写体（屋外なら雪山、白い建物、白壁等）を探が
し、そこにカメラを向け、そのときの色差信号が零でな
ければホワイトバランスがとれていないことであるから
、この色差信号をホワイトバランスの誤差信号として制
御装置２０Ｒに供給し、これが零になるように制御する
。

ホワイトバランス調整時における色差信号（Ｒ−Ｙ），
（Ｂ −Ｙ）を誤差信号ＳＥＲ，ＳＥＢで表わせば、こ
の誤差信号ＳＥＲは増巾器２６及びクランプ回路１１を
介してサンプリングパルスによりサンプリングホールド
回路１２に供給される。

サンプリング時点はホワイトレベルに相当するレベルの
輝度信号Ｙが得られた時点である。プロセス回路７の後
段にはホワイトレベル検出回路１４が設けられ、輝度信
号中のピークレベルが検出される。

ここて、画像は画面の中央部が最も安定し、しかもホワ
イトバランス調整時は被写体像のすべてがホワイトレベ
ルをもつ被写体であることが望ましい。テレビカメラで
撮られた被写体像のすべてがこの条件を満足するような
被写体１は探がすのに苦労するから、この例においては
ある特定された撮像領域内に存在する被写体のみ、ホワ
イトバランス時の被写体として使用するものである。例
えば、第２図で示すように画像の中心部を含む所定の点
線枠１３を考え、この枠内を特定の撮像領域と考えれば
上記条件を満足し易くなると共に、安定した画像に基づ
くホワイトバランスの調整を行なうことができる。点線
枠で示される特定撮像領域の被写体像のピークレベルを
検出するには、例えば第１図で示す如くウインドパルス
発生回路１５を設け、ここに水平駆動信号即と共に垂直
駆動信号ＶＤを供給すれば、第２図の点線領域に対応し
たパルスＰｗ（第３図Ｂ）を形成でき、このパルスＰｗ
が得られる区間だけピークレベルの検出を行なう。

但し、図示するパルスＰｗ（ＵＨ期間に得られるパルス
のみ示してある。輝度信号Ｙ（第３図Ａ）とこのパルス
Ｐｗは加算器２２に供給され、その加算出力ＳＡが上述
したホワイトレベル検出回路１４に供給される。

回路１４のスレツシヨールドレベルＬはホワイトレベル
に相当するレベルにパルスＰｗのレベルを加えた値に選
定され、従つて第２図に示す被写体像の場合、第３図Ａ
の如くＹ１がホワイトレベル程度の輝度信号Ｙであるか
ら、第３図ＤのようなＹ，に対応したパルスＰｓが得ら
れる。このパルスＰｓがサンプリング信号としてサンプ
リングホールド回路１２に供給され、そのときの誤差信
号ＳＥＲがサンプリングされると共に、その値がホール
ドされる。

ホールド出力は必要に応じて設けられた平均化回路１７
にて平均化されたのち記憶手段３０Ｒに供給される。手
段１８の出力は輝度信号Ｙの供給される利得制御回路（
ＡＧＣ回路）２１にＡＧＣ制御信号としてカメラ駆動中
、常時供給され、その出力Ｓ号は誤差信号ＳＥＲに合成
される。

ＡＧＣ回路２１からはＳＥＲ＝Ｏとなるような出力Ｓ。
が形成されるものであつて、本例では輝度信号Ｙのレベ
ル（±ΔＹ）を制御している。２９は加算器を示す。

なお、ホワイトレベル検出回路１４にはリセットパルス
として帰線消去信号ＰＢが供給される。制御装置２０Ｒ
に設けた端子２５Ｒは色差信号（Ｒ−Ｙ）の出力端子で
、ホワイトバランスのとれた色差信号が得られる。記憶
手段３０Ｒはデジタルカウンタを具備し、その前段には
このカウンタを制御するための制御信号形成回路が設け
られている。

第４図以下を参照してこの記憶手段３０Ｒについて詳細
に説明しよう。第４図に於いて、５０Ｒはアップダウン
可能な 。

デジタルカウンタを示し、そのカウンタ出力はＤ一Ａ変
換器５１Ｒに供給され端子５２Ｒにアナログ出力が得ら
れるようになつている。カウンタ５０Ｒにあつて端子Ａ
はカウント方向を制御するための信号Ｓｃが供給される
端子である。端子ｃにはクロックパルスＰｃ（その周波
数は例えば６０Ｈｚ）が供給される。端子Ｂはカウント
動作を停止させる停止信号Ｓｓの供給端子、端子Ｄはプ
リセット端子である。

カウンタ５０Ｒに対するカウント方向の制御信号Ｓｃ及
ひ停止信号Ｓ。は夫々制御信号形成回路４０Ｒで形成さ
れる。形成回路４０Ｒは誤差信号ＳＥＲに対する不感帯
が設けられ、そのためこの例ではウィンドウ型比較器を
具備する。

ウィンドウ型比較器は第１及び第２の電圧型比較器４１
Ｒ，４２Ｒて構成され、第１の比較器４１Ｒの十端子４
４ａに基準電圧ＶＨが供給される。一端子４４ｂには後
述するよう＊に誤差信号ＳＥＲ（電圧）が供給される。
同様に第２の比較器４２Ｒの一端子４４Ｃには電圧ＶＨ
よりもレベルの低い基準電圧ＶＬが供給される。そして
十端子には上述した誤差信号ＳＥＲが供給されるもので
ある。第１の比較器４１Ｒの出力はカウント方向制御信
号Ｓｃとして端子Ａに供給される。

他方両比較器のアンド出力は停止信号Ｓ，としてオア回
路４５Ｒを通じて端子Ｂに供給される。４３Ｒはアンド
回路を示す。

第１図に示した例では誤差信号ＳＥＲが零のとき完全に
ホワイトバランスがとれることになるので、基準レベル
ＶＨ，Ｖしは零を境としてその近傍に選ばれる。

誤差信号ＳＥＲのレベルがＶＨよりも大きいときは比較
器４１Ｒの出力はハイレベルとなり、他方の比較器４２
Ｒの出力はローレベルとなるから、形成回路４０Ｒの論
理動作は（表−１）のように整理することができる。又
、（表−１）の如く、制御信号ＳｃがローレベルＬのと
き、カウンタ５０Ｒはカウンタ内容にかかわりなくカウ
ントダウンするようになされ、ハイレベルＨのときカウ
ントアップするようになされているものとする。

カウンタ５０Ｒのカウント動作に応じて端子５２Ｒには
それに応じたアナログ出力が得られるから、これがＭ℃
制御信号としてＡＧＣ回路２１に供給される結果、それ
に応じて誤差信号ＳＥＲのレベルが制御される。

従つて誤差信号ＳＥＲが夫々の基準レベルＶＨ，ＶＬ内
に存するようになるまでカウンタ５０Ｒは ノその動作
を継続し、Ｍ℃制御されることになるが誤差信号ＳＥＲ
のレベルがこれら２つの基準レベルＶＨとＶＬ内に追い
込まれた状態ではアンド回路４３Ｒより停止信号Ｓｓが
得られるため、このとき初めてカウンタ５０Ｒはその動
作を停止し、従つてその状態でのアナログ出力がＡＧＣ
制御信号として利用されるものである。

即ち誤差信号ＳＥＲのレベルが大きい場合にはこれを小
さくするようなＭ℃動作が付与され、不感帯内にそのレ
ベルが追い込まれたときにカウンタ５０Ｒは動作を停止
する。

同様に誤差信号ＳＥＲが負の方向にずれていた場合には
これを不感帯のレベル内に存するようにＭ℃動作が行わ
れ、不感帯のレベル範囲内に誤差信号ＳＥＲのレベルが
追い込まれたときに同様にカウンタ５０Ｒは停止する。
−このように誤差信号ＳＥＲのレベルに対して上下の基
準レベルＶＨ，ＶＬを夫々定めて置き、これら領域の不
感帯として構成した場合にはカウント動作が安定し、誤
動作が起きない。

不感帯を設定せず、１個の電圧比較器で単なる電圧比較
を行ない、その出力を制御信号Ｓｃとして利用するよう
に構成した場合には、基準レベルを境にして誤差信号Ｓ
ＥＲのレベルが変動すると、この変動に追随した比較出
力が得られるため、カウンタ５０Ｒもアップ、ダウンを
繰返えしてしまう。

つまり、カウンタ５０Ｒの動作が不安定になり、誤動作
のもとになる。不感帯を設けておけば、この不惑帯のレ
ベル内にある限り、カウンタ５０Ｒは動作が停止し、不
感帯を外れたときのみカウント動作を開始する。

尚、ＳＷはホワイトバラン調整時に使用される手動スイ
ッチであり、調整時は図示のように接地側端子ｌに切換
えられ、アンド出力である停止信号Ｓｓによつてのみ、
カウンタ５０Ｒが制御されるように構成されている。調
整後は直流電圧の供給される接点ｍ側に切換えられ、こ
れによつてカウンタ出力はホールドされる。

スイッチＳＷの切換操作に関連した出力はさらに単安定
マルチバイブレータ５５を通してカウンタ５０Ｒのプリ
セット端子ＤにプリセットパルスＰ，として供給される
。

５３Ｒはプリセット信号の発生器でプリセット信号は例
えば第５図で示すようにこのカウンタ５０Ｒて取り扱い
得るカウンタ出力のほぼ中間の値に選はれている。

即ちカウンタ出力が最小値から最大値まて変化し、それ
に対しアナログ出力が−Ｖｍ〜＋Ｖｍまで変化するよう
な場合には、丁度カウンタ出力の中間値Ｍによつてアナ
ログ出力が零となるから、本例ではこの零に対応したカ
ウンタ出力Ｍがプリセットされる。従つて、ホワイトバ
ランス調整の開始時（記憶操作開始時点）では常に中間
値Ｍにプリセットされる。そのため、今第５図で示すよ
うに或る撮像条件．でホワイトバランスを調整したとき
のカウンタ出力がＡであつた場合、上記とは異る照明下
でのホワイトバランスの調整が仮に中間値Ｍより大きな
例えばＢのカウンタ出力でなければならないようなとき
には、カウンタ内容をＡからＢに変更しな・ければなら
ないので、自動調整されるまでの時間がかかる。

しかし、ホワイトバランス調整を行なうときにカウンタ
５口Ｒが中間値Ｍに必ずプリセットされれば、上述のよ
うな場合でも調整時間が短かくなり、調整時間の短縮を
図ることができる。

第６図はホワイトバランス調整の完了機能と、色温度補
正の警告機能を夫々付与した場合の一例である。

誤差信号ＳＥＲが不感帯のレベル範囲内に追い込まれた
とき、ホワイトバランスは自動調整されたことになるか
ら、アンド回路４３Ｒからは停止信号Ｓ，Ｒが得られ、
同様にＢ−Ｙ出力に関する記憶）型利得制御装置２０Ｂ
に於いてもアンド回路４３Ｂからは停止信号Ｓ，Ｂが得
られるので、これら停止信号Ｓ．（Ｓ，Ｒ，Ｓ．Ｂ）の
アンド出力をとれば、これによつてホワイトバランス調
整の完了を知ることができる。

６０がそのためのアンド回路であり、出力端子６１に得
られるアンド出力で例えば表示灯６２を駆動すれば、表
示灯６２の点灯によりホワイトバランスの調整が完了し
たことを知ることができる。

尚、この表示灯６２はテレビカメラのビューファインダ
の近傍又はスイッチＳＷの操作摘子の近傍に配設すれば
、自動調整終了の確認が容易になる。

ところで、被写体の照明色温度が高い場合、Ｒの色差信
号（Ｒ−Ｙ）は０より小さく、逆にＢの色差信号（Ｂ−
Ｙ）はｏより大きくなる。

（ＥＲ−＜０，ＥＢ−＞０）。

従つて、色温度が低いということは、Ｒの色差信号が０
より大きいか又はＢの色差信号が０より小さいことを意
味する。（ＥＲ−Υ＞０，ＥＢ−Ｙ＜０）゜ そのため第１の電圧比較器４１Ｒと、Ｂ−Ｙ系に設けら
れた第２の電圧比較器４２Ｂの夫々の出力を利用すれば
色温度が高いという警告を発することができる。

逆に色温度が低い場合は、Ｒ−Ｙ系に於ける第２の比較
器４２Ｒの出力と、Ｂ−Ｙ系に於ける第１の比較器４１
Ｂの出力を利用することによつてその警告が可能となる
。７０，８０がそのための警告表示回路であつて、一方
の回路７０から説明すると、比較器４１Ｒ及び４２Ｂの
各出力はインバータ７１Ａ，７１Ｂを介してオア回路７
２に供給される。

こうすると、その出力端子？３には色温度が低い場合に
のみ出力が得られるからこの出力で例えば表示灯を駆動
すれば、カメラ操作者に対し色温度補正用のフィルタを
付加、若しくは変更すべき警告とすることができる。他
方の警告表示回路８０に於いても夫々の比較出力が一対
のインバータ８１Ａ，８１Ｂを通してオア回路８２に導
びかれ、従つて端子８３からは色温度が高い場合にのみ
警告用の出力が得られる。

以上説明したように本発明に於いてはデジタルカウンタ
の前段にその制御信号形成回路を設けると共に、形成回
路には誤差信号に対する不感帯を設けたものであるから
、カウンタに対する動作が安定となるため、適確なホワ
イトバランスの調整が可能になる。

又、本発明によれは制御信号形成回路で得た出力に基づ
いてホワイトバランス調整が完了したことを簡単に表示
できると共に、これら形成回路の所望とする出力を利用
することによつて最早電気的には補正し得ないホワイト
バランスを明確にカメラマンに知らせることが可能にな
る。

従つてこれらΞ者の機能を合せれば正確且つ迅速にホワ
イトバランスの調整が行えるものである。そしてカウン
タは常に中間値Ｍにプリセットされるから調整時間の短
縮を図ることができる。

不感帯を有する制御信号形成回路はウィンドウ型比較器
をもつて構成する必要はなく、種々の変形変更をなし得
るは容易に理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるホワイトバランス調整装置の一例
を示す系統図、第２図は特定撮像領域の説明図、第３図
は動作説明に供する波形図、第４図及び第６図は夫々本
発明の要部である記憶型利得制御装置の一例を示す系統
図、第５図はデジタルカウンタの動作説明に供する図で
ある。 ２０Ｒ，２０Ｂは記憶型利得制御装置、４０Ｒ，４０Ｂ
は制御信号形成回路、５０Ｒ，５０Ｂはデジタルカウン
タ、Ｓｃはカウント方向制御信号、Ｓｓは停止信号、Ｓ
ＥＲ，ＳＥＢは誤差信号である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カメラの撮像出力より形成した輝度信号に画面の所
   定部分を表す所定振幅のパルスを付加し、このパルスの
   付加された輝度信号のレベルを検出し、そのレベルが上
   記所定の振幅とホワイトレベルの合計よりも大なるとき
   、サンプリングパルスを形成し、上記撮像出力より形成
   した少なくとも一つの色差信号と利得制御された輝度信
   号を加算する加算回路の出力を上記サンプリングパルス
   によりサンプリングホールドし、その出力を第１及び第
   ２の基準レベルを夫々有する第１及び第２の比較器に供
   給し、これら第１及び第２の比較器の出力によりデジタ
   ルカウンターを制御し、このカウンターの出力で上記輝
   度信号の利得を制御することによつて上記サンプリング
   ホールド出力を上記第１及び第２の基準レベルの範囲内
   に追い込むようにしたことを特徴とするホワイトバラン
   ス調整装置。