DE3650493T2 - Vorrichtung zur Weissabgleicheinstellung einer Farbvideokamera - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Weißabgleich-Einstellvorrichtung, die für eine Farbvideokamera geeignet ist, und insbesondere auf eine Vorrichtung, welche automatisch einen Weißabgleich gemäß einer Änderung einer Farbtemperatur einstellt.
• Eine automatisch nachführende Auto-Weißabgleichvorrichtung vom internen Signalmeßtyp, welche ein Signal von einer Bildaufnahmevorrichtung mit einer Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet, um eine Änderung in einer Farbtemperatur einer beleuchtenden Lichtquelle auf der Grundlage des verarbeiteten Signals verarbeitet und die Verstarkungsfaktoren von Rot-(R)-Signal- und Blau-(B)-Signal-Schaltungen eines Chrominanzsignalsystems einer Kamera gemäß dem erfaßten Signal steuert, um den Weißabgleich automatisch einzustellen, ist bekannt gewesen. Beispiele einer solchen Vorrichtung sind offenbart in JP-A-58-142693, JP-A-59-189793 und US-A-3,786,177. Ein Prinzip dieser Weißabgleichvorrichtung dieses Typs beruht auf der Tatsache, daß ein Bildschirmdurchschnitt differentieller Chrominanzsignale R-G (oder R-YL, wobei YL eine Niedrigfrequenzkomponente eines Helligkeitssignals ist), B-G-(oder B-YL)-Signalen oder R-B-Signalen, die durch Abbilden eines allgemeinen Objekts erzeugt sind, in beinahe allen Fällen eine Annäherung an einen Wert darstellt, der von einem nicht farbigen Bereich des allgemeinen Objekts abgeleitet ist. Auf der Grundlage dieser Annahme beträgt der Bildschirmdurchschnitt dieser differentiellen Chrominanzsignale 0, wenn der Weißabgleich durchgeführt ist, und der Signaldurchschnitt ändert sich gemäß der Änderung der Farbtemperatur, sowie sich die Beleuchtung des Objekts ändert. Somit wird die Änderung erfaßt, um die Verstarkungsfaktoren der R- und B-Signal-Verstärkungsfaktor-Steuerschaltungen zu steuern, so daß der Weißabgleich eingestellt wird. In JP-A-58-142693 werden die R-G- und B-G- Signale aus drei Hauptfarbsignalen erzeugt und sie werden gefiltert und negativ in die R- und B-Verstarkungsfaktor-Steuerschaltungen zurückgeführt, so daß die Chrominanzsignale zu 0 gemacht werden, um die Weißabgleicheinstellung zu erhalten. In JP-A-59-189793 und US-A-3,786,177 wird zusätzlich zu der Annahme einer Äqualenz zu Weiß eine experimentelle Tatsache in Betracht gezogen, daß es selten ist, daß ein allgemeines Objekt, welches keinen weißen Bereich aufweist, abgebildet wird. Somit wird der weiße Bereich aus dem Objekt extrahiert, und die differentiellen Chrominanzsignale, wie zum Beispiel ein R-B-Signal, des weißen Bereichs wird erfaßt. Wenn das Durchschnittssignal des differentiellen Chrominanzsignals verwendet wird, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit der Erfassung einer Äqualenz zu nicht farbig, und es kann eine korrektere Steuerspannung für die Änderung der Beleuchtung des Objekts erzeugt werden, das heißt die Änderung der Farbtemperatur.
• Es ist jedoch bei einem Objekt, welches die obige Annahme nicht erfüllt, zum Beispiel ein einzig grünfarbiges (monocolor) Objekt, wie weiträumiges Grün, Feld oder eine Anzahl von Pflanzen, unmöglich zu bestimmen, daß das Durchschnittssignal äquivalent zu nicht farbig ist. Demzufolge kann unter einer solchen Abbildungsbedingung die Vorrichtung des Standes der Technik ein inkorrektes Weißabgleich-Steuersignal erzeugen oder kann kein Weiß erfassen und die Weißabgleichsteuerung arbeitet nicht, und die Farbwiedergabefähigkeit wird vermindert. Die Verminderung der Farbwiedergabefähigkeit nimmt mit der Zunahme eines Bereichs der Einfarbigkeit auf einem Monitorbildschirm zu. Die Vorrichtung des Standes der Technik benötigt zwei separate, negative Rückkopplungssteuerschaltungen für den R-Signalkanal und den B-Signalkanal, oder sie benötigt Speicher zum Speichern von R-, G- und B-Signalen, und zwar einen für jede typische Abbildungslichtquelle, wie zum Beispiel Wolframlicht oder Sonnenlicht, oder sie benötigt Pegelkomparatoren für die R-, G- und B-Signale zum Erfassen eines weißen Bereichs und Speicher zum Speichern der vorherigen Weißabgleichsteuerinformation, bis eine neue Steuerung nach der Erfassung des weißen Bereichs begonnen wird. Demzufolge ist die Schaltungsgröße groß und vielseitig. Wenn der Weißabgleich durch eine Vorwärtssteuerung eingestellt wird, gibt es eine Schwierigkeit im Entwurf hinsichtlich der Nachführgenauigkeit und der Schaltungsstabilität, wie zum Beispiel einer Beziehung zwischen einem Steuersignal und einer gesteuerten Größe.
• EP 0 116 435 A1 offenbart ein Weißabgleich-Steuersystem für eine Farbvideokamera, wobei diese Farbvideokamera Verstärker mit variablen Verstärkungsfaktoren aufweist, an die zumindest Rot-(R)- und Blau-(B)-Signale, die durch Verarbeiten der Ausgangssignale einer Bildaufnahmevorrichtung erzeugt sind, geliefert werden. Der Verstärkungsfaktor der Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor wird durch ein Steuersignal gesteuert. Darüber hinaus ist ein Fotodetektor zum Messen der Farbtemperatur einer Lichtquelle in einem Objekt neben einem Kameraelement als eine Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen. Farbsignale, die vom Fotodetektor ausgegeben sind, werden verarbeitet (Erfassen der Änderung einer Farbtemperatur) und ferner an eine Weißabgleich-Einstellvorrichtung übertragen. Diese Schaltung steuert die Verstärkungsfaktoren der oben erwähnten Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor.
• Gemäß EP 0 116 435 A1 wir die Änderung der Farbtemperatur durch Gewinnung der Farbsignale vom Lichtmeßsystem erfaßt, welches getrennt vom Bildaufnahmesystem vorgesehen ist. Somit ist das System gemäß EP 0 116 435 so aufgebaut, daß es jeweils jeden Verstärkungsgrad eines R-Signalverstärkers und eines B-Signalverstärkers im Bildaufnahmesystem steuert, um die Farbtemperatur durch das Lichtmeßsystem unterschiedlich vom Bildaufnahmesystem zu messen und um den geeigneten Weißabgleich als die Farbtemperaturinformation zu erhalten. Wenn demgemäß die Betrachtungsphase des Bildaufnahmesystems vom Meßplatz des Lichtmeßsystems unterschiedlich ist, tritt ein Steuerfehler des Weißabgleichs auf. Ferner führt die Konstruktion des bekannten Systems zu einem Vorwärtssteuersystem, und dadurch wird die Konstruktion der Stabilität schwierig.
• DE 33 20 690 A1 offenbart eine Weißabgleich-Einstellvorrichtung für ein Bildaufnahmesystem, welches separate negative Rückkopplungsschleifen für die Rot- und Blau-Signale zur Steuerung des Verstärkungsfaktors der Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor verwendet. In diesem Dokument wird der Weißabgleich-Einstellprozeß nur von Zeit zu Zeit ausgeführt, wenn ein weißes Objekt verfügbar ist oder simuliert werden kann. Die eingestellten Daten werden zur weiteren Verwendung gespeichert, bis der nächste Einstellprozeß ausgeführt wird. Das System arbeitet nicht automatisch, und die Einstellung mit einer weißen Referenz ist nicht genügend.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit im Bereitstellen einer automatischen Weißabgleich-Einstellvorrichtung, die in der Lage ist, eine Weißabgleichoperation unter einer Bedingung vorzunehmen, bei der ein Objekt ohne einen weißen Bereich abgebildet wird, wobei ein kleiner Weißabgleich-Einstellfehler zugelassen wird, welche Farbe stabil wiedergeben kann und welche einfach in der Schaltungskonfiguration ist.
• Dieses Ziel wird mit der Weißabgleich-Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Gemäß der Erfindung wird nur eine Rückkopplungsschleife zum Steuern des Verstärkungsfaktors der Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor zweier Farbkomponenten- oder Chrominanzsignalpfade verwendet. Diese Konstruktion vermeidet auch das Erfordernis eines separaten Aufnahmesystems zum Ausführen der Weißabgleicheinstellung in einer Vorwärtssteuerung.
• In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die automatische Weißabgleich-Einstellvorrichtung auf: eine Einrichtung zum Erzeugen von (R-B)-Signalen oder von logR/B-Signalen aus einem Kamerasignal, das von einer Aufnahmevorrichtung erzeugt ist und zum Mitteln dieser Signale, um ein Signal zu erfassen, welches sich mit einer Farbtemperatur ändert; eine Verstärkereinrichtung zum Erzeugen eines Weißabgleich-Steuersignals gemäß dem Erfassungssignal und zum nicht linearen Verstärken einer Änderung von einer Referenzfarbtemperatur; eine Nachführkorrektureinrichtung zum Auftellen der Steuerspannung bei einem Verhältnis, um die Orte der Änderungen der R- und B-Signale aufgrund der Änderung der Farbtemperatur einer Lichtquelle spurzusteuern, um zwei Steuersignale zu erzeugen; und negative Rückkopplungsschleifen zum Steuern der R- und B-Verstärkungsfaktor-Steuerschaltungen durch die zwei aufgeteilten Steuersignale.
• Die erste oben beschriebene Einrichtung filtert (mittelt) das (R-B)-Signal oder das logR/B-Signal. Das gemittelte Signal ist null, wenn der Weißabgleich erreicht ist, und das gemittelte Signal ändert sich mit der Änderung der Farbtemperatur. Wenn zum Beispiel ein weißes Objekt abgebildet wird, während sich die Farbtemperatur der Lichtquelle von einer niedrigen Farbtemperatur zu einer hohen Farbtemperatur entsprechend einer Glühlampe, einer Fluoreszenzlampe, Sonnenlicht und bewölktem Licht ändert, ändert sich das gefilterte (R-B)-Signal monoton, wie gezeigt in Fig. 2, bei dem 5000ºK eine Referenzweißabgleich-Einstellfarbtemperatur ist. Ein gefiltertes logR/B- Signal ändert sich ebenso mit einer ähnlichen Tendenz, obwohl dies nicht gezeigt ist. Diese Charakteristik zeigt sich, wenn ein weißes Objekt abgebildet wird. Wenn das gemittelte Signal der (R-B)-Signale oder der logR/B- Signale als äquivalent zu einem von einem nicht farbigen Bereich eines allgemeinen Objekts abgeleiteten Wertes angesehen wird, wird ein Signal mit einer ähnlichen Tendenz zu Fig. 2 sogar von einem farbigen Bild erfaßt. Dies bedeutet, daß das gemittelte Signal der (R-B)-Signale oder der logR/B- Signale als eine Weißabgleich-Einstellsteuerspannung verwendet werden können. Durch Erfassen der Farbtemperaturänderung durch Verarbeiten des R- und B-Signals, welche nicht das G-Signal oder das YL-Signal enthalten, ist ein Vektormonitor, welcher die in Fig. 3 gezeigte Farbanordnung darstellt, im wesentlichen unempfindlich auf Farben in den Quadranten I und III, welche Grün und Magenta darstellen. Wenn zum Beispiel sogar das ganze Feld eines Objekts grün ist, beträgt das Grün R B 0, wenn das Erfassungssignal eine G-Komponente enthält, und der Weißableich wird erzielt. Demgemäß beträgt das Erfassungssignal R-B 0 oder logR/B 0, und es ist unempfindlich auf Grün. Auf der anderen Seite beträgt für Magenta R B. Demgemäß ist das Erfassungssignal R-B 0 oder logR/B 0, und es ist unempfindlich. Im in Fig. 3 gezeigten Vektormonitor ist das Erfassungssignal unempfindlich oder annehmbar klein auf Farben, die in den Quadranten I und III gezeigt sind. Wenn demgemäß ein farbiges Objekt photographiert wird, kann die Verschlechterung der Farbwiedergabefähigkeit signifikant verhindert werden. In Fig. 3 ist ein Ursprungspunkt ein Weißpunkt für eine Weißabgleicheinstellung-Referenzfarbtemperatur. Der Weißpunkt variiert auf einer Achse 1, gezeigt durch eine unterbrochene Linie, so wie sich die Farbtemperatur der Lichtquelle ändert. Die zweite Einrichtung, das heißt die Nachführkorrekturschaltung, welche die Verstärkungsfaktoren der R- und B- Verstärkungsfaktorsteuerschaltungen auf eine wippende Weise für ein Eingangssteuersignal steuert, um zwei Steuersignale zu erzeugen, welche nur auf der Achse der Änderung der Lichtquelle spursteuern, um ein sogenanntes Einachsensteuersystem zu erzielen. Auf der anderen Seite werden bei einem Zweiachsen-Steuersystem, bei dem zwei differenzielle Chrominanzsignale R-G (oder R-YL) und B-G (oder B-YL) erfaßt werden, um die R- beziehungsweise G-Verstärkungsfaktoren zu steuern, so daß der Weißabgleich gesteuert wird, um die differenziellen Chrominanzsignale unabhängig voneinander null zu machen, die differenziellen Chrominanzsignale unabhängig voneinander gesteuert. Wenn demgemäß ein Fehlersignal erzeugt wird, ist die Tonalität unnatürlich. Jedoch ist bei einem Einachsen-Steuersytem, selbst wenn ein Fehlersignal, welches nicht als Weiß angesehen wird, durch Photographieren eines farbigen Objekts erzeugt wird, die Tonalität nicht anormal, weil sie auf der Änderung der Farbtemperatur der Lichtquelle spurgesteuert wird, und es wird kein Gefühl einer signifikanten Fehlanpassung von einem wiedergegebenen Bild hervorgerufen. Die dritte Einrichtung, das heißt der Verstärker zum nicht linearen Verstärken des gemittelten Signals für die Änderung von der Referenzfarbtemperatur, wird erklärt. Fig. 4 zeigt eine Änderung des Weißabgleichs für eine Änderung der Farbtemperatur, wenn ein weißes Objekt photographiert wird, und zwar durch einen Pegel eines Trägerchrominanzsignals, welches durch Abgleichmodulieren der differenziellen Chrominanzsignale R-YL und B-YL mit einer Farbdifferenz von 90º abgeleitet wird, und zwar mit einem Unterträger und dann durch Kombinieren derselben. Dies entspricht einer Abweichung (Änderung des Abstands) vom Ursprungspunkt (Weißabgleichbedingung) in Fig. 3.
• Wie aus der nicht gesteuerten Charakteristik von Fig. 4 ersichtlich, wird, wenn die Weißabgleichsteuerung nicht erzielt wird, das Trägerchrominanzsignal erzeugt, welches einen insgesamt rötlichen Bildschirm an der unteren Farbtemperatur und einen bläulichen Bildschirm an der hohen Farbtemperatur verursacht. Eine unterbrochene Linie zeigt einen Bereich der Zulässigkeit eines Weiß-Nichtabgleichs im wiedergegebenen Bild. Das heißt, wenn die Diskrepanzen des bläulichen Farbtons an der unteren Farbtemperatur und des rötlichen Farbtons an der höheren Farbtemperatur auftreten, kann jegliche kleine Weißabgleich-Diskrepanz nicht zugelassen werden. Nun wird es im Fall, daß eine Information von einer Rundfunkanstalt, wie etwa einer Fernsehrundfunkstation, einseitig abgegeben wird und eine Lichtquelle unter Photographierbedingungen für die Personen, die die Fernsehbilder betrachten, unklar sind, als geeignet angesehen, den Weißabgleich ideal einzustellen, wie er es in der perfekten Steuerchrakteristik in Fig. 4 unter allen Lichtquellen, wie etwa eine Glühlampe, Sonnenlicht und bewölktes Wetter gezeigt ist. Jedoch adaptiert sich das menschliche Auge nicht perfekt, um den Weißabgleich für verschiedene Farbtemperaturen zu erzielen, sondern unter einer Lichtquelle niedriger Farbtemperatur, wie etwa einer Halogenlampe oder einer Glühlampe, wird ein weißes Objekt tatsächlich als leicht rötlich wahrgenommen, um insgesamt eine warme Tonalität zu verleihen. Demgemäß ist es unter einem Umstand, bei dem ein Objekt von einer Heimvideokamera oder einer 8-mm-Videokamera photographiert wird, bevorzugt, eine Steuergröße innerhalb eines zulässigen Genauigkeitsbereichs geeignet zu steuern, wie es in der optimalen Steuerchrakteristik von Fig. 4 gezeigt ist, statt einen Weißabgleich theoretisch unter jeglicher Lichtquelle zu erzielen. Es wird nämlich die Optimierung so vorgenommen, daß ein Gefühl der Wärme (rötlich) bei der niedrigen Farbtemperatur verliehen wird und ein Gefühl der Kälte (bläulich) bei der hohen Farbtemperatur verliehen wird. Dies bedeutet, daß in der negativen Rückkopplungsschleife der vorliegenden Erfindung eine Rückkopplungssteuercharakteristik, die zu einem geeigneten Restfehler durch eine niedrige Schleifenverstärkungscharkteristik, zum Beispiel weniger als 20 dB, führt, verwendet wird, anstelle ein Fehlersignal zu erfassen, einen Schleifenverstärkungsfaktor zu erhöhen und das Referenzweiß zu steuern. Die dritte Einrichtung ändert sich mit der Änderung der Farbtemperatur. Dies kann mit einem Verstärker mit einer nicht linearen Charakteristik mit niedrigem Verstärkungsfaktor erreicht werden, um das in Fig. 2 gezeigte gemittelte Signal vom Referenzeinstellpunkt zu ändern.
• Die obige optimale Steuercharakteristik hat auch einen Effekt des wirksamen Begrenzens der Steuergröße für das Fehlersignal, das erzeugt wird, wenn das Erfassungssignal für das einfarbige Objekt nicht äquivalent jenem eines weißen Objekts ist. Demgemäß wird ein Weißabgleichfehler reduziert, der erzeugt wird, wenn das farbige Objekt photographiert wird.
• Die vierte Einrichtung bildet die Rückkopplungsschleife durch die erste, zweite und dritte Einrichtung. Somit kann ein stabiler, automatisch nachführender Weißabgleich erreicht werden.
• Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Weißabgleich-Einstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 zeigt eine Charakteristik einer Erfassungsspannung einer Weißabgleich-Steuerspannung gegenüber einer Änderung einer Farbtemperatur;
• Fig. 3 zeigt eine Anordnung von Chrominanzsignalen auf einem Vektorskop-Monitor;
• Fig. 4 zeigt eine Charakteristik, die einen Trend einer Steuerung der Weißabgleicheinstellung veranschaulicht;
• Figuren 5 bis 8 zeigen Blockdiagramme von Hauptabschnitten der Modifikationen des Ausführungsbeispiels von Fig. 1; und
• Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels der Weißabgleich-Einstellvorrichtung.
• Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 1 erklärt. Ein Bildsignal, welches photoelektrisch von einer Bildaufnahmevorrichtung 1 umgewandelt ist, wird an eine Signalverarbeitungsschaltung 2 geliefert, wo Kamerasignale erzeugt werden, wie zum Beispiel ein Helligkeitssignal Y, eine Niedrigfrequenzkomponente YL des Helligkeitssignals Y (zum Beispiel ein Band unter 500 KHz), eine Rotsiganlkomponente R und eine Blausignalkomponente B. Das erzeugte R-Signal, B-Signal und die Niederfrequenzkomponente YL des Helligkeitssignals werden an eine Verarbeitungsschaltung 5 über einen Verstärkungsfaktor-Steuerverstärker 3, einen Verstärkungsfaktor-Steuerverstärker 4 bzw. direkt geliefert. Die Verarbeitungsschaltung 5 verarbeitet diese Eingangssignale, um differentielle Chrominanzsignale Rγ-YLγ und Bγ-YLγ zu erzeugen, die an einen Kodierer 6 zusammen mit dem von der Signalverarbeitungsschaltung 2 erzeugten Helligkeitssignal Y geliefert werden. Der Kodierer 6 abgleich-moduliert die differentiellen Chrominanzsignale Rγ-YLγ und Bγ-YLγ mit Unterträgern mit einer Phasendifferenz von 90º dazwischen und kombiniert die modulierten Signale, um ein Trägerchrominanzsignal zu erzeugen, welches dann mit dem Helligkeitssignal gemischt wird. Ein Synchronisationssignal, ein Austastsignal und ein Bündelsignal werden dem hinzugefügt, um ein zusammengesetztes Videosignal oder ein Fernsehsignal zu erzeugen.
• In Fig. 1 ist Block 7 eine automatisch nachführende Weißabgleichschaltung der vorliegenden Erfindung. Die Verstärkungsfaktor-Steuerschaltungen 3 und 4, eine Verarbeitungsschaltung 10, eine Filterschaltung 11, eine Referenzspannungsquelle Eref, ein Komparator/Verstärker 12 und eine Nachführkorrekturschaltung 14 bilden eine negative Rückkopplungsschleife. Der Betrieb wird nun erklärt. Das R-Signal und B-Signal, die den Verstärkungsfaktor- Steuerschaltungen 3 und 4 zugeführt werden, variieren mit der Farbtemperatur der Lichtquelle. Sobald zum Beispiel die Farbtemperatur fällt, steigt das R-Signal, und das B-Signal fällt. Diese Signale werden zu Signalen R' und B' erwünschter Pegel durch die Verstärkungsfaktor-Steuerschaltungen 3 und 4 so gesteuert, daß der Weißabgleich eingestellt wird. Das R'-Signal und B'-Signal, die an den Anschlüssen 8 und 9 erzeugt werden, werden der Verarbeitungsschaltung 10 zugeführt, wo ein (R'-B')-Signal erzeugt wird. Es wird gefiltert und gemittelt durch die Filterschaltung 11. Das gemittelte Signal variiert mit der Farbtemperatur, wie gezeigt in der in Fig. 2 gezeigten Charakteristik. Das Erfassungssignal ist relativ unempfindlich auf die Chrominanzsignale, die durch die Quadranten I und III dargestellt sind, wie gezeigt in Fig. 3. Das erfaßte Farbtemperatursignal wird dem Komparator/Verstärker 12 zugeführt, wo es mit der Referenzspannung Eref zum Einstellen des Referenzweißabgleichs verglichen wird, und eine Differenz von der Referenzfarbtemperatur wird verstärkt. Der Komparator/Verstärker 12 hat eine Verstärkungscharakteristik, die nicht linear zu dieser Differenz und von relativ niedrigem Verstärkungsfaktor ist, so daß die optimale in Fig. 4 gezeigte Charakteristik erreicht wird. Das vom Komparator/Verstärker 12 verstärkte Steuersignal wird an einen Eingangsanschluß 13 der Nachführkorrekturschaltung 14 angelegt, welche zwei Verstärkungsfaktor-Steuersignale an den Anschlüssen 15 und 16 erzeugt, um nur an einem Ort der Lichtquelle auf dem Vektorskop von Fig. 3 spurzusteuern, um den R-Verstärkungsfaktor und den B-Verstärkungsfaktor zu steuern. Die Vorteile der jeweiligen Einrichtung sind im Abschnitt "Zusammenfassung der Erfindung" beschrieben worden. Durch die Schaltungskonfiguration der vorliegenden Erfindung wird der Nachteil, der der Vorrichtung des Standes der Technik inhärent ist, das heißt die Verschlechterung der Farbwiedergabefähigkeit beim Photographieren des farbigen Objekts, deutlich verhindert. Demzufolge wird eine annehmbare Farbwiedergabefähigkeit für jedes Objekt mit der optimalen Steuercharakteristik erhalten. Somit wird eine stabile, einfache und preiswerte automatisch nachführende Auto-Weißabgleichvorrichtung bereitgestellt. Im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden das R'-Signal und das B'-Signal von der Verarbeitungsschaltung 10 verarbeitet, um das Signal R'-B' zu erzeugen, welches dann von der Filterschaltung 11 gefiltert wird. In alternativer Weise können, wie gezeigt in Fig. 5, das R'-Signal und das B'-Signal von den Filterschaltungen 111 bzw. 112 gefiltert und gemittelt werden, und die gemittelten Signale können von der Verarbeitungsschaltung 10 verarbeitet werden, um das Steuersignal R'-B' zu erzeugen.
• Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel zum Erfassen eines Steuersignals aufgrund der Änderung der Farbtemperatur aus zwei differentiellen Chrominanzsignalen Rγ-YLγ und Bγ-YLγ. Die differentiellen Chrominanzsignale Rγ-YLγ und BY-YLγ werden von der Verarbeitungsschaltung 10 verarbeitet, um Rγ-Bγ zu erzeugen, das heißt (Rγ-YLγ)-(Bγ-YLγ) = Rγ-Bγ. Es ist beim Signalverarbeitungssystem leicht, die differentiellen Chrominanzsignale in der Kameraschaltung zu extrahieren, und die Verarbeitungsschaltung 5 führt gewöhnlich die γ-Korrektur aus. Je niedriger der Signalpegel ist, um so stärker wird es verstärkt, so daß effektiv das Steuersignal erzeugt wird.
• In einem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 werden die differentiellen Chrominanzsignale Rγ-YLγ und Bγ-YLγ von Filterschaltungen 113 bzw. 114 gefiltert und gemittelt, und die gemittelten Signale werden von der Verarbeitungsschaltung 10 verarbeitet, welche ein Steuersignal
• erzeugt. Es wird die gleiche Wirkung wie jene von Fig. 6 erreicht.
• Die Einrichtung zum Erzeugen des Signals R-B, welches mit der Änderung der Farbtemperatur variiert, ist mit den Ausführungsbeispielen der Figuren 1, 5, 6 und 7 gezeigt und beschrieben worden. Die Verarbeitungsschaltung 10 im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 kann durch eine Verarbeitungsschaltung 10', gezeigt in Fig. 8, ersetzt werden, welche logarithmische Schaltungen 17r und 17b und eine Verarbeitungsschaltung 18 aufweist. Das R'-Signal und das B'-Signal, die an den Anschlüssen 8 und 9 erzeugt sind, werden an die logarithmischen Schaltungen 17r und 17b geliefert, welche ihre Ausgaben an die Verarbeitungsschaltung 18 liefern, die logR'-logB' = logR'/B' erzeugt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen, ist das Erfassungssignal gleich 0, weil R'=B', wenn der Weißabgleich erreicht ist, und das Signal, welches monoton mit der Farbtemparatur wie das gemittelte Signal von R-B variiert, wird erzeugt. Somit kann es als ein Farbtemperatur-Änderungserfassungssignal verwendet werden.
• Das Erfassungssignal ist auch 0, wenn das Signal G nicht enthalten ist und Magenta (G 0, R 1, B 1) verwendet wird. Demgemäß werden die Chrominanzsignale, die in den Quadranten I und III auf dem Vektorskop von Fig. 3 gezeigt sind, nicht erfaßt, oder deren Auswirkung ist sehr klein.
• Fig. 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Die Blöcke, die mit ähnlichen Bezugszeichen, wie jenen von Fig. 1 bezeichnet sind, können mit ähnlichen Schaltungen konstruiert sein und arbeiten und funktionieren auf die gleiche Weise. Daher wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ein Komparator/Verstärker 12' ein Aufwärts/Abwärts-Wähler 19, ein Aufwärts/Abwärts-Zähler 20, ein Digital- Analog-(D/A)-Wandler 21 und eine Start/Stopp-Steuerschaltung 22, gezeigt durch unterbrochene Linien, zwischen der Filterschaltung 11 und der Nachführkorrekturschaltung 14, gezeigt im Ausführungsbeispiel von Fig. 1, hinzugefügt. Es verwendet eine digitale Schaltung in der Schaltung, die das Weißabgleich-Steuersignal erzeugt. Eine Grundoperation wird unten erklärt. Die Ausgabe der Filterschaltung 11, welche die differentiellen Chrominanzsignale filtert, um das Steuersignal zu erzeugen, wird an den Komparator/Verstärker 12' geliefert, welcher es mit der Referenzspannung Eref vergleicht und eine Hochpegel- "H"-Ausgabe oder eine Niedrigpegel-"L"-Ausgabe abhängig davon erzeugt, ob es größer oder kleiner als die Referenzspannung Eref ist. In Antwort auf die "H"- oder die "L"-Ausgabe liefert der Aufwärts/Abwärts-Wähler 19 ein Steuersignal an den Aufwärts/Abwärts-Zähler 20, um den Aufwärts/Abwärts-Zähler 20 zu veranlassen, Taktimpulse aufwärts oder abwärts zu zählen. Die Zählung im Aufwärts/Abwärts-Zähler 20 wird an den D/A-Wandler 21 geliefert, welcher sie in ein analoges Steuersignal umwandelt, um den Weißabgleich zu steuern. Dieses Signal wird an die R- und B-Signal-Verstärkungsfaktor-Steuerschaltungen 3 und 4 über die Nachführkorrekturschaltung 14 geliefert, wie dies im vorherigen Ausführungsbeispiel vorgenommen wird, so daß der Weißabgleich automatisch eingestellt wird.
• Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1, wird die automatisch nachführende Auto-Weißabgleichvorrichtung bereitgestellt, welche den gleichen Effekt erreicht, wie jene des Ausführungsbeispiels von Fig. 1. Durch die Digitalisierung wird eine Speicherfunktion bereitgestellt. Somit kann die Steuerschleife an jedem Punkt angehalten werden, um den Weißabgleich festzulegen. Somit wird ein weißes Objekt photographiert, um einen theoretischen Weißabgleich zu bestimmen, der gehalten wird, oder die automatisch nachführende Auto-Weißabgleichoperation kann vorübergehend angehalten werden und die bisherige Ausgabe kann gehalten werden, um einen Fehler aufgrund eines Rauschens zu verhindern, wenn das Objekt sehr schwach beleuchtet ist. Die Start/Stopp-Steuerschaltung 22 ist vorgesehen, um die Auswahl des Betriebsmodus und die Weißabgleicheinstellung der digitalen Schaltung zu steuern. In der Start/Stopp-Steuerschaltung 22 wird die Ausgabe vom Aufwärts/Abwärts-Wähler 19 an den Konvergenzdetektor 27 geliefert, welcher eine "H" (hochpegelige) Erfassungsausgabe erzeugt, wenn die Anzahl der Umkehrungen des Pegels des Eingangssignals, welches bei jedem Taktimpuls φ, der vom Taktimpulsgenerator 26 geliefert wird, umgekehrt wird, eine vorbestimmte Zahl erreicht. Dieser Zustand tritt ein, wenn die Referenzweißabgleichspannung Eref, welche der Eingangspegel an den Komparator/Verstärker 12' ist, im wesentlichen gleich dem gefilterten Signal
• ist. Die Ausgabe der Konvergenzerfassungsschaltung 27 wird an eine AND-Schaltung 25 geliefert. Wenn das Modusauswahlsignal M, das an einen Eingangsanschluß 32 geliefert wird, auf "H" ist und das Erfassungssignal ebenso auf "H" ist, ist die Ausgabe der AND- Schaltung 25 auf "H". Somit erzeugt die Stoppsteuerschaltung 24 das Stoppsteuersignal, um den Betrieb des Taktimpulsgenerators 26 zu steuern. Da die Stoppsteuerschaltung 24 das Signal erzeugt, um den Betrieb des Taktimpulsgenerators 26 gemäß der logischen Ausgabe der AND-Schaltung 25 zu steuern, kann sie abhängig von der Einstellung des Taktimpulsgenerators 26 weggelassen sein, und die Ausgabe der AND-Schaltung 25 kann verwendet werden, um den Taktimpulsgenerator 26 direkt zu steuern. Normalerweise kann es ein Inverter zum Invertieren der Ausgabe der AND-Schaltung 25 sein. Wenn das Modusauswahlsignal M auf "L" (niedrigpegelig) ist, wird das Konvergenzerfassungssignal nicht an die Stopp-Steuerschaltung 24 geliefert, und der Taktimpulsgenerator 26 fährt den Betrieb fort. Demgemäß kann der fortlaufende Betrieb (oder das automatische Nachführen) oder der anfängliche Einstellbetrieb (halbautomatisches Nachführen) mit dem Modusauswahlsignal M ausgewählt werden. Ein Referenzimpulssignal von einem Oszillator, der das Synchronisationssignal in der Kamera erzeugt, wird an einen Eingangsanschluß 30 des Taktimpulsgenerators 26 geliefert. Wenn der Taktimpuls φ, der vom Taktimpulsgenerator 26 erzeugt wird, auf die Feldfrequenz des Fernsehsignals eingestellt wird, kann er auch als das für die Kamera erforderliche vertikale Synchronisationssignal verwendet werden. Somit kann die Konstruktion des Taktimpulsgenerators 26 vereinfacht werden. Der Taktimpulsgenerator weist ferner einen Eingangsanschluß 31 auf, mit welchem ein Signal zum Steuern der Erzeugung des Taktimpulses verbunden ist. Durch die an den Eingangsanschluß 31 angelegte Spannung kann der Taktimpuls φ zwangsweise angehalten werden, und der bisherige Zustand kann gehalten werden, so daß der Weißabgleich festgelegt wird. Eine Rücksetzschaltung 23 verhindert ein anormales Bild beim Einschalten oder bei der Modusauswahl. Sie rücksetzt den Aufwärts/Abwärts-Zähler 20 durch das Rücksetzsignal, das in einem solchen Zustand erzeugt wird und an den Eingangsanschluß 33 geliefert wird. Eine Startverzögerungsschaltung 28 verzögert die Erzeugung der Taktimpulse um eine vorbestimmte Periode (weniger als eine Sekunde) in Antwort auf ein Signal, welches an einen Eingangsanschluß 29 von einem Schalter angelegt wird, der in Verbindung mit der Einfügung einer weißen Platte betätigt wird, die in ein optisches System (nicht gezeigt) eingefügt wird, um den Weißabgleich einzustellen. Wenn die weiße Platte eingefügt ist, ändert sich abrupt die Eingangslichtintensität, und die automatische Verstärkungsfaktorsteuerung der Schaltung arbeitet entsprechend. Die Startverzögerungsschaltung 28 ist vorgesehen, um die Weißabgleicheinstellung zu verzögern, bis eine solche Steuerungsoperation beendet ist. Im in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel können sowohl das automatische Weißabgleich-Nachführsystem als auch der feste Weißabgleich verwendet werden, so daß eine zufriedenstellendere Weißabgleichvorrichtung bereitgesellt wird.

Claims (7)

1. Weißabgleich-Einstellvorrichtung zum automatischen Weißabgleichen einer Farbvideokamera mit einer Bildaufnahmevorrichtung (1), welche aufweist:

Verstärker (3, 4) mit variabler Verstärkung, an die zumindest Rot- (R) und Blau-(B)-Signale von Farbkomponentensignalen geliefert werden, die durch Verarbeiten der Ausgangssignale der Bildaufnahmevorrichtung (1) erzeugt sind, und deren Verstärkung durch jeweilige Verstärkungsfaktor-Steuersignale gesteuert wird;

gekennzeichnet durch

Einrichtungen (10, 11; 10', 111-114) zum Erzeugen eines Farbtemperatur-Änderungserfassungssignals als ein einzelnes Ausgangssignal durch Verarbeiten von Komponentensignalen der Rot-(R')- und Blau- (B')-Signale, die von den Verstärkern (3, 4) mit variabler Verstärkung ausgegeben werden, oder durch Verarbeiten von Chrominanzsignalen (Rγ-YLγ, Bγ-YLγ), die durch Verarbeiten von Farbkomponentensignalen (YL, R', B') erzeugt sind;

Vergleichs-/Verstärkungseinrichtungen (12, 14; 12', 14, 19, 20, 21, 22) zum Erzeugen der Verstärkungsfaktor-Steuersignale, die an die Verstärker (3, 4) mit variabler Verstärkung zurückzuführen sind, durch Vergleichen des Farbtemperatur-Änderungserfassungssignals mit einer Bezugsspannung und durch Verstärken eines Vergleichssignals.

2. Weißabgleich-Einstellvorrichtungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs-/Verstärkungseinrichtungen einen Vergleicher/Verstärker (12, 12') mit einer nichtlinearen Verstärkungscharakteristik aufweist.

3. Weißabgleich-Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifenverstärkung der negativen Rückkopplungsschleife, die aus den Vergleichs-/Verstärkungseinrichtungen gebildet ist, weniger als 20 dB beträgt.

4. Weißabgleich-Einstellvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs-/Verstärkungseinrichtungen eine Verfolgerkorrektureinrichtung (14) zum Umwandeln des verstärkten Vergleichssignals in die Verstärkungsfaktorsteuersignale aufweisen, welche sich an unterschiedlichen Stellen einer Änderung gemäß einer Änderung der Farbtemperatur ändern.

5. Weißabgleich-Einstellvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Farbtemperatur-Änderungserfassungssignals eine Verarbeitungseinrichtung (10') aufweist, welche aufweist: logarithmische Komprimierschaltungen (17r, 17b) zum logarithmischen Komprimieren der Rot-(R)- oder Blau-(B)-Farbkomponentensignale oder der Chrominanzsignale (Rγ-YLγ, Bγ-YLγ) und eine Verarbeitungsschaltung (18) zum Subtrahieren der Ausgabe der Komprimierschaltungen.

6. Weißabgleich-Einstellvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Farbtemperatur-Änderungserfassungssignals eine Einrichtung (11; 111-114) zum Filtern (Mitteln) der Rot-(R)- und Blau-(B)-Farbkomponentensignale oder der Chrominanzsignale (Rγ-YLγ, Bγ-YLγ), aufweist.

7. Weißabgleich-Einstellschaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs-/Verstärkungseinrichtungen aufweisen: eine Pegelvergleichseinrichtung (12') zum Vergleichen des Erfassungspegels mit der Bezugsspannung, um einen hohen Pegel oder einen niedrigen Signalpegel abhängig vom Vergleichsergebnis zu erzeugen, eme Zähleinrichtung (19, 20) zum Aufwärts- oder Abwärtszählen von Taktimpulsen gemäß der Ausgabe der Pegelvergleichseinrichtung, eine Digital/Analog-Umwandlungseinrichtung (21) zum Umwandeln der Zählung der Zähleinrichtung in ein analoges Signal und eine Steuereinrichtung (22) zum Steuern der Zufuhr der Taktimpulse an der Zähleinrichtung.