JPH01231586A - 自動ホワイトバランス装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は自動ホワイトバランス装置に関し、詳しくは
、カラービデオカメラ装置に使用してホワイトバランス
を自動的に調整する自動ホワイトバランス装置に関する
。

〔従来の技術〕

第３図は家庭用カラービデオカメラに多く採用されてい
る従来の自動ホワイトバランス装置の構成を示すブロッ
ク回路図である。

図において、（ｌｒ）、（Ｉｇ）および（１ｂ）はそれ
ぞれ赤。

緑および青の分光感度特性を仔する光電変換素子で、入
射光を電気信号Ｅｒ、ＢｇおよびＥｂに変換する。（２
ａ）および（２ｂ）は除算回路で、Ｅｇ／Ｅｒ＝Ａｒお
よびＥｇ／Ｅｂ＝Ａｂの演算を行い、出力信号Ａｒは可
変利得増幅器（６ａ）に、また出力信号Ａｂは可変利得
増幅器（６ｂ）に、それぞれ利得制御信号として入力さ
れる。（４）は撮像装置、（５）は色信号分離回路で、
撮像装置（４ンから入力された映像信号から色信号Ｒ、
Ｇ、Ｂをそれぞれ分離する。これらの色信号のうち、色
信号Ｒは可変利得増幅器（６ａ）に、色信号Ｂは可変利
得増幅器（６ｂ）にそれぞれ入力され、色信号Ｇはエン
コーダ（７）に直接入力される。可変利得増幅器（６ａ
月ま利得制御信号Ａｒに応じたレベルに調整された色信
号Ｒ１をエンコーダ（７）に入力し、可変利得増幅器（
６ｂ月ま利得制御信号Ａｂに応じたレベルに調整された
色信号Ｂ。

をエンコーダ（７）に入力する。エンコーダ（７〕は入
力された色信号Ｒ１，ＧＪ：３よびＢ１を後段における
処理に適した信号に変換する。

次に、この従来例の動作を説明する。光電変換素子（１
ｒ）、（Ｉｇ）および（ｌｂ月よ、それぞれ赤、緑、青
の分光感度特性をもっているので、入射光のもつ波長分
布のうち赤、緑、′Ａ′の成分に対応した出力電圧Ｅｒ
、ＥｇおよびＥｂを出力する。このため、除算回路（２
ａ）および（２ｂＪから出力される出力信号Ａｒおよび
Ａｂは、入射光の（緑色成分）／（赤色成分）の比、お
よび（緑色成分）／（青色成分）の比を表わす信号とな
る。したがって、可変利得増幅器（６ａ）から出力され
る色信号Ｒ，はＲ１”−、ＲＸ（Ｅｇ／Ｅｒ）にレベル
が調節され、また可変利得増幅器（６ｂ）から出力され
る色信号Ｅ、はＢＩ＝Ｂｘ（Ｅｇ／Ｅｒ）にレベルが調
整される。

このように従来の自動ホワイトバランス装置では、撮像
装置（４）の入射光に対するＲ、Ｇ、Ｂ出力の分光特性
と、光束変換素子（ｌｒ）、　（ＩｇＬ　（ｌｂ）の分
光特性を一致させることによって、外光の色温度が様々
な値をとった場合でも、エンコーダ（７）に入力される
色信号を一定にすることができ、自動的にホワイトバラ
ンスをとるＣとができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の自動ホワイトバランス装置は上述のごとく構成さ
れているので、光電変換素子と撮像装置の分光特性を正
確に一致させる必要があり、そのために装置が高価にな
るという問題点があった。

また、螢光灯などの白熱光源とは異なる分光特性をもつ
照明光源を用いた場合には、光電変換素子と撮像装置の
分光特性がわずかに一致しないことによって正確なホワ
イトバランスがとれないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従来に比べて比較的天才かな分光特性の管理
しかなされていない光電変換素子を用いて分光特性を正
確に一致させた場合と同程度の精度でもってホワイトバ
ランスを取ることができ、かつ、螢光灯などの特殊な分
光特性をイｊする照明光源に対しても正確なホワイトバ
ランス動作を行なうことのできる自動ホワイトバランス
装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る自動ホワイトバランス装置は、照明光が
入射されるそれぞれ分光特性の異なる少なくとも８つの
光束変換素子と、これらの光束変換素子の出力信号の比
を少なくとも２つ算出する手段と、これらの比の値から
上記照明光の分光特性を弁別する手段と、この弁別した
分光特性に応じて撮影された映像信号から分離した色信
号Ｒ１Ｇ、Ｂのレベルを白熱光源を照明光とした場合の
レベル比となるように補正する手段とを備えた点を特徴
とする。

〔作用〕

この発明における照明光の分光特性を弁別する手段は、
光電変換素子の出力信号の比の値の関係から当該照明光
の分光特性を弁別する。色信号比。

Ｇ、Ｂのレベル補正手段は、弁別された照明光源の分光
特性に応じて色信号Ｒ，Ｇ、Ｅのレベル比が照明光が自
然光である場合のレベル比となるように補正する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明する
。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック回＃
！１図で、第３図で示す従来例と同一の構成部分には同
一の符号を付している。

図において、（ｌａ）、　（ｌｂ）および（ＩＣ）は、
それぞれ異なる分光特性を有する光電変換素子で、これ
らの素子の分光特性は、撮像装置（４）の分光特性の範
囲内に、適当に分散した分光特性を有していればよい。

（２ａ）はＡａ　＝（Ｅａ／Ｂｂ）の演算を行う除算回
路、（２ｂ）はＡｃ　＝（Ｅｂ／Ｅｃ）の演算を行う除
算回路、（３）は演算手段で、入力信号ＡａおよびＡｃ
の関係から、光電変換素子（ｉａ）、　（ｌｂ）、　（
ｌｃ）に入射する外光の分光特性を弁別するとともに、
入力された除算値ＡａおよびＡｃにそれぞれ補正を施し
た利得制御信号Ａａ＋およびＡｃｔを出力する。

次にこの実施例の動作を説明する。

自然光や白熱電球光が照明光である場合には、除算回路
（２ａ）、　（２ｂ）から出力される除算値ＡａとＡｃ
の間には一定の関係がある。一般に自然光や白熱電球の
発光は熱によるもので、これらの光源の発光スペクトラ
ムは黒体放射の理論としてよ（知られているｐｌａｎｃ
ｋの法則、または近似解としてのｗｉｅｎの法則にした
がう。それ故、色温度の変化に対して除算値Ａ、ａとＡ
Ｃとは、一方が増えれば他方が減少するという関係にあ
る。実験的には、通常、カラービデオカメラの撮影対象
となる色温度範囲においては、第２図に示すように、ｌ
ｏｇ（Ａａ）とｌｏｇ（ＡＣ）またはＡ、ａとＡｃの値
は、直線Ａｋ、に存在する。

しかし、照明光が螢光灯などの特殊な光スペクトラムを
もつ光源の場合には、いわゆる色温度の概念があてはま
らない線スペクトルの集合なので、第２図の直線Ａ上か
らはずれたＥ、０点のような値のＡａ、Ａｃとなる。

すなわち、直線Ａ上に位置するような除算値Ａａ＋Ａ、
Ｃが入力されたときには、照明光源は自然光または白熱
灯光であり、直線Ａからはずれたときには、自然光や白
熱光源以外の光を含んでおり、特定の位置にあったとき
にはその分光特性をもつ放電灯ということになる。

ところで、光電変換素子と撮影装置を構成している撮像
素子とは製造上よった（別のプロセスで作られることが
多いので、両者の分光特性を完全に一致させることは難
しいが、自然光や白熱灯光の場合には、光電変換素子と
撮像素子との分光特性のしゃ断層波数のずれがあっても
、除算値ＡａとＡｃとは一定の割合を保っているので、
成魚的に容易に調整することができる。これに対して、
放電灯光等の場合は、光スペクトラムが線スペクトルと
しである周波数に極在しているため、光電変換素子と撮
像素子の分光特性のしゃ断層波数にずれがあった場合に
は、しゃ新局波数近傍の線スペクトルの影響によってホ
ワイトバランスが大きくずれてしまう可能性がある。

演算手段（３）は、除算値ＡａとＡ、Ｃが第２図に示す
直線Ａ上に位置している場合には、入力された除算値Ａ
ａ、Ａｃをそのまま利得制御信号Ａａｔ、　Ａｃｔとし
て出力する。また、除算値Ａａ、Ａ、ｃが第２図中に」
３．Ｃ点として示すように直線Ａからはずれている場合
には、例えば図中に一点鎖線の矢印で示したように、直
線Ａ上に移行させる補正値／２ａ。

αＣを加算した（直Ａａ＋　＝　Ａ、ａ＋ａａ　、　Ａ
ｃｔ　＝　Ａ、ｃ＋αＣに対応する利得制御電圧Ａａ＋
　、　Ａｃｔを出力する。補正値”　ａ　＋　”　Ｃの
値は、光電変換素子（ｌａ）。

（ｌｂ）、　（ｌｃ）と、撮像装置（４）との分光特性
の差異に応じて実験的に適切な値に定めればよい。

可変利得増幅器（６ａ）、　（６ｂ）は、利得制御電圧
Ａａ＋。

Ａｃｌに比例した利得となるので、自然光や白熱電球光
では、従来例と同様の動作を行なうが、螢光灯などの放
電光または放電光を含む自然光の場合には、補正された
利得制御電圧Ａａ＋　、　ＡＣ＋によって制御され、従
来例で存在した分光特性のずれによる誤動作が回避され
る。

なお演算手段（３）はハードウェアのみで構成すること
も可能であるが、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器およびマ
イクロコンピュータを用いればより容易に構成すること
ができる。

なお、１記実施例では、演算手段（３）における補正手
段を補正値を加算する構成としたが、他の補正手段例え
ば乗算値βａ、βＣを付加したＡｃｔ−βａＡａ　十ａ
ａ、Ａｃ＋＝βｃＡｃ　＋ａｃであってもよい。

マタ、補正手段は、ＲＯＭを用いたテーブル変換による
方法であっても良い。この場合は、演算手段（３）を１
）／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器およびマイクロコンピュー
タで構成し、自然光や白熱電球の場合には、補正を行な
わず、放電灯光源などの場合のみ除算値Ａａ、Ａｃをア
ドレスとするテーブル変換によって利得制御電圧Ａａ＋
　、　Ａｃｔを出力するように構成すればよい。

なお、上記実施例では３つの光ｗ１変換素子を用いたが
、４つ以１のそれぞれ分光特性が異なる光電変換素子を
用いると、外光の分光特性をより精度よく弁別すること
ができるのでより粘度の赫い自動ホワイトバランス装置
が得られる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、少なくとも３つの分光
特性が異なる充電変換素子の出力電圧の比の関係にもと
づいて、照明光の分光特性を弁別し、この分光特性が自
然光または白熱光源でない場合には峡像信号から分離し
た色信号Ｒ，Ｇ、Ｅのレベル比を自然光または白熱灯光
源の場合に得られるレベル比となるように補正するよう
に構成したので、光電変換素子と撮像装置の分光特性を
従来はどきびしく一致させる必要がないのでコストダウ
ンが図れるとともに、どのような照明光のもとにおいて
も正確なホワイトバランスがとれる自動ホワイトバラン
ス装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例のブロック回路図、第２図
はこの実施例における除算値ＡａおよびＡＣと照明光の
分光特性との関係を示す特性図、第３図は従来の自動ホ
ワイトバランス装置のブロック回路図である。 （Ｉａ）、　（ｌｂ、）、　（ｌｃ）　、、、光電変換
素子、（２ａ）、　（２ｂ片・・除算回路、（３）・・
・演算手段、（４）・・・撮像装置、（５）・・・色信
号分離回路、（６ａ）、　（６ｂ）・・・可変利得増幅
器。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体の照明光が入射されるそれぞれ分光特性が
   異なる少なくとも３つの光電変換素子と、これらの光電
   変換素子の出力信号の比を少なくとも２つ算出する手段
   と、この算出した比の値にもとづいて当該照明光の分光
   特性を弁別する手段と、この弁別した分光特性にもとづ
   いて上記被写体を撮影した映像信号から分離した色信号
   Ｒ、Ｇ、Ｂのレベル比を自然光もしくは白熱灯光である
   場合に得られるレベル比となるように補正する手段とを
   備えた自動ホワイトバランス装置。