JP3378697B2 - 白バランス調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像素子から得られる
撮像映像信号を基に、白バランスの制御を行うカラービ
デオカメラの自動白バランス調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラ−ビテオカメラに於いては、光源に
よる光の波長分布の違いを補正するために、白バランス
の制御を行う必要がある。

【０００３】この制御は、赤（以下Ｒ）、青（以下
Ｂ）、緑（以下Ｇ）の三原色信号の比が１：１：１とな
るように、各色信号の利得を調節することで行われる。
一般には例えば特開昭６２−３５７９２号公報（Ｈ０４
Ｎ９／７３）に示される様に、画面の色差信号Ｒ−Ｙ、
Ｂ−Ｙの積分値が零になるように利得を調節する方式が
用いられている。

【０００４】図５は、この方式を用いた白バランス補正
回路のブロック図である。ズーム用及びフォーカス用の
複数のレンズから構成されるレンズ群１を通過した光
は、固体撮像素子（ＣＣＤ）２で光電変換された後、色
分離回路３で、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出さ
れ、Ｇの色信号は直接、Ｒ及びＢの各色信号は夫々Ｒ増
幅回路４及びＢ増幅回路５を経て、カメラプロセス及び
マトリクス回路６に入力され、輝度信号Ｙ、赤及び青そ
れぞれの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが作られて、ビデオ回
路７へ送られる。

【０００５】同時に、二つの色差信号は、それぞれ積分
回路１７、１８で、十分に長い時間、積分され、その結
果が零になるように利得制御回路１３、１４がＲ、Ｂ各
々の増幅回路４、５の利得を調節する。

【０００６】前記従来の白バランス調整システムでは、
色温度が５０００Ｋ以上の青っぽい色を有する自然光の
光源下での撮影状態となる可能性が高い屋外の撮影と、
色温度が５０００Ｋ以下の赤っぽい色を有する人工光の
光源下での撮影状態となる可能性が高い屋内の撮影のい
ずれの場合にも光源の色温度による影響を除去できる。

【０００７】ところで、実際に様々な光源下で撮影を実
行した場合、図４に示す白熱灯やロウソクのように２８
００Ｋより低い色温度の光源では、光源による赤っぽさ
を除去しないほうがむしろ自然な撮影画面が得られるこ
とが知られている。換言すると、前述の白バランス調整
システムで白バランス調整を実行した場合、色温度が２
８００Ｋ程度までは最適な調整が可能であるが、白熱灯
やロウソクのような光源では、光源による赤っぽさが除
去されると逆に不自然な画面が映出されることになる。

【０００８】そこで、例えば本件出願人が市販している
ビデオカメラ（ＶＭ−ＥＳ８８等）では、通常の白バラ
ンス調整動作での各色信号の利得補正範囲は、光源の色
温度が２８００Ｋまでとし、２８００Ｋより低い色温度
の白熱灯やロウソクによる照明下では、２８００Ｋより
低い分が補正対象とならずに補正色残りとなり、この補
正色残りにより白熱灯やロウソクの照明下では赤っぽい
雰囲気を画面に漂わせることが可能になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように２８００
Ｋまでを利得補正可能にすれば、例えば屋内にて白熱灯
の出力を下げて低照度とし、色温度が２８００Ｋより低
くなれば、色信号の利得制御は２８００Ｋの色温度の光
源用に固定され、２８００Ｋより低い分が補正色残りと
して期待できるが、極端に低照度となると、画面が薄暗
くなって前述の補正色残り程度では、被写体に付くべき
色が画面上では見えず白く見えてしまうという欠点が生
じる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、光源の色温度
が所定値より低いか否か、及び撮像映像信号の輝度レベ
ルが閾値を下回る低照度状態か否かを検出し、色温度が
該所定値より低い場合に、低照度状態でのＲ信号の利得
を非低照度状態より大きくすることを特徴とする。

【００１１】更により具体的には、撮像映像信号中のＲ
−Ｙ、Ｂ−Ｙの両色差信号レベルを夫々Ｒ、Ｂ色評価値
として取り出す色評価値検出手段と、Ｒ、Ｂ色評価値が
基準値になるように赤及び青の両色信号の増幅利得を変
化させる色信号増幅手段と、光源の色温度が所定値より
小さい場合にＲ色評価値を予め設定された第１またはこ
の第１設定値より小さい第２設定値に置換する色評価値
補正手段と、撮像映像信号の輝度レベルが閾値を下回る
低照度状態を検出する低照度検出手段とを具備し、低照
度状態ではＲ色評価値を第２設定値に、非低照度状態で
は第１設定値に補正することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明は、上述のように構成したので、光源の
色温度が著しく低く、意図的に補正残りを所望する撮影
状況において、照度が著しく低い場合には、照度が十分
にある場合よりも赤の色信号の利得を意図的に大きくで
き、所望の色残りを得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に従い本発明の一実施例について
説明する。図１は本実施例によるカラービデオカメラの
自動白バランス補正回路のブロック図である。レンズ群
１及び絞り機構２０を通過した入射光は、固体撮像素子
（ＣＣＤ）２上に結像されて光電変換された後、色分離
回路３にて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色信号として取り出され
る。これら３原色信号の中のＲ及びＢ信号は、夫々Ｒ及
びＢ増幅回路４、５を経て、Ｇ信号と共にカメラプロセ
ス及びマトリクス回路６に入力され、これらを基に輝度
信号Ｙ及び赤、青夫々の色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが作成
されて、ビデオ回路７に供給され周知の処理が施され
る。また、Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各信号は、夫々Ａ／Ｄ
変換器１０、９、８に入力される。

【００１４】Ａ／Ｄ変換器８は、所定のサンプリング周
波数で色差信号Ｂ−Ｙをサンプリングしてディジタル値
に変換した上で、後段の積分器１１に入力し、同様にＡ
／Ｄ変換器９は色差信号Ｒ−Ｙを、Ａ／Ｄ変換器１０は
輝度信号Ｙをディジタル値に変換して、夫々積分器１
２、１３に供給する。

【００１５】積分器１１はディジタル値に変換された色
差信号Ｂ−Ｙの１フィールド期間での総和を求める、即
ち１フィールド期間にわたってディジタル積分し、この
積分値を色評価値ｂとして評価値補正回路１４に入力す
る。同様に、積分器１２、１３は夫々ディジタル値に変
換された色差信号Ｒ−Ｙ、輝度信号Ｙを１フィールド期
間にわたってディジタル積分し、積分器１２での積分値
は色評価値ｒとして評価値決定回路１４に入力され、積
分器１３での積分値は輝度評価値ｙとして、低照度判別
回路１５に入力される。

【００１６】尚、Ａ／Ｄ変換器８、９に入力される両色
差信号の基準レベル、即ち零レベルは、完全な無彩色面
を撮影した時に得られるレベルに設定されており、従っ
て、ディジタル化された各色差信号は正の値だけでな
く、負の値にもなり、ディジタル積分動作は、具体的に
は正の値についてはその絶対値を加算し、逆に負の値に
ついてはその絶対値を減算することになる。

【００１７】低照度判別回路１５は、輝度評価値ｙを予
め設定されている第１閾値Ｐ１とレベル比較し、輝度評
価値ｙが第１閾値Ｐ１以下の場合には、撮像画面全体が
低照度の環境下に存在するものとして、Ｈレベルの判別
信号Ｓを評価値補正回路１４に入力し、逆に輝度評価値
ｙが第１閾値Ｐ１より大きい場合には、撮像画面全体は
十分に高い照度下に存在するものとしてＬレベルの判別
信号Ｓを評価値補正回路１４に入力する。

【００１８】評価値補正回路１４では、判別信号Ｓのレ
ベルに応じて積分器１１、１２から入力される色評価値
ｂ、ｒに補正を加えて最終的な色評価値を決定するもの
であり、具体的には後述のように、図２のフローチャー
トに沿って補正動作が実行される。

【００１９】評価値補正回路１４にて最終的に決定され
た色評価値ｒ、ｂは夫々利得制御回路１６、１７に入力
され、利得制御回路１６では色評価値ｒが零になるよう
なＲ利得制御信号が作成されてＲ増幅器４に入力され、
このＲ利得制御信号によりＲ信号の利得が制御されるこ
とになる。一方、利得制御回路１７では色評価値ｂが零
になるようなＢ利得制御信号が作成されてＢ増幅器５に
入力され、このＢ利得制御信号によりＢ信号の利得が制
御されることになる。

【００２０】図２は評価値補正回路１４、低照度判別回
路１５及び利得制御回路１６、１７での動作を説明する
フローチャートである。このフローチャートにより色評
価値の補正動作を説明すると、まず積分器１２、１１か
ら色評価値ｒ、ｂが入力され（ステップＳ５１）、低照
度判別回路１５にて輝度評価値ｙが第１閾値Ｐ１以下に
なるか否かを判定し（ステップＳ５２）、ｙ≦Ｐ１が成
り立つときに低照度であるとして判別信号ＳがＨレベル
となり（ステップＳ５３）、逆にｙ＞Ｐ１が成り立つと
きには低照度ではないとして判別信号がＬレベルとなる
（ステップＳ５４）。

【００２１】評価値補正回路１４では、判別信号がＨレ
ベルであるか否かの判定が為され（ステップＳ５５）、
Ｈレベルであると判定された場合に、色評価値ｒが予め
設定されている閾値ＲＱ２と比較され（ステップＳ５
６）、色評価値ｒが閾値ＲＱ２以上であると判断される
場合には、色評価値ｒを閾値ＲＱ２に置換して補正し
（ステップＳ５７）、逆に色評価値ｒが閾値ＲＱ２より
小さい場合には、ステップＳ５７を飛び越えて色評価値
ｒの補正は為されない。

【００２２】また、色評価値ｂは予め設定されている閾
値ＢＱ２と比較され（ステップＳ５８）、色評価値ｂが
閾値ＢＱ２より小さい場合には、色評価値ｂを閾値ＢＱ
２にて置換して補正し（ステップＳ５９）、逆に色評価
値ｂが閾値ＢＱ２以上の場合には、ステップＳ５９を飛
び越えて色評価値ｂの補正は為されない。

【００２３】一方、ステップＳ５５にて判別信号がＬレ
ベルである、即ち低照度状態ではないと認識される場合
には、評価値補正回路１４では、色評価値ｒが予め設定
されている閾値ＲＱ１と比較され（ステップＳ６０）、
色評価値ｒが閾値ＲＱ１以上であると判断される場合に
は、色評価値ｒを閾値ＲＱ１に置換して補正し（ステッ
プＳ６１）、逆に色評価値ｒが閾値ＲＱ１より小さい場
合には、ステップＳ６１を飛び越えて色評価値ｒの補正
は為されない。

【００２４】また、色評価値ｂは予め設定されている閾
値ＢＱ１と比較され（ステップＳ６２）、色評価値ｂが
閾値ＢＱ１より小さい場合には、色評価値ｂを閾値ＢＱ
１にて置換して補正し（ステップＳ６３）、逆に色評価
値ｂが閾値ＢＱ１以上の場合には、ステップＳ６３を飛
び越えて色評価値ｂの補正は為されない。

【００２５】こうして必要に応じて補正が完了した色評
価値ｒ、ｂに基づいてステップＳ６４のように利得制御
回路１６、１７にてＲ及びＢ利得制御信号が作成され
る。

【００２６】尚、前記閾値ＲＱ１、ＢＱ１は光源の色温
度が２８００Ｋを越えるか否かの閾値であり、前記閾値
ＲＱ２、ＢＱ２は光源の色温度が２８００Ｋよりも高
い、例えば３２００Ｋを越えるか否かの閾値であり、図
３から明らかなように、閾値ＲＱ１は閾値ＲＱ２よりも
大きく、閾値ＢＱ１は閾値ＢＱ２よりも小さい。

【００２７】上述のように構成された白バランス補正回
路の動作について、具体的に説明する。まず、例えば色
温度が５０００Ｋ程度の光源下では撮影画面は青っぽく
なり、色評価値ｂ、ｒは図３の座標上のプロット点Ｆ１
に位置することになり、評価値決定回路１４にこれらの
色評価値が入力されると、照度に関係無しにステップＳ
５７、Ｓ５９、Ｓ６１、Ｓ６３での色評価値の補正は為
されず、利得制御回路１６、１７ではこのプロット点Ｆ
１が原点に移動するようにＲ及びＢ信号の利得制御信号
を作成して両色信号の利得が制御される。このように照
度に関係無しに積分器から得られる色評価値をなんら加
工することなしに利得制御に利用するのは、ｒ＜ＲＱ
１、ｂ≧ＢＱ１が共に満足される状況、即ち光源の色温
度が２８００Ｋを上回る場合である。

【００２８】また、色温度が２８００Ｋより低い光源下
での撮影を考えると、色評価値のプロット点は例えばＦ
２となる。この撮影状況において、照度が十分に高い場
合、ステップＳ５５からステップＳ６０に移行し、ステ
ップＳ６０、Ｓ６１にて閾値ＲＱ１よりも色評価値ｒが
大きい場合には、この閾値ＲＱ１に色評価値ｒが置換さ
れて実測値より小さくなり、同様にステップＳ６２、Ｓ
６３にて閾値ＢＱ１よりも色評価値ｂが小さい場合に
は、この閾値ＢＱ１に色評価値ｂが置換されて色評価値
ｂは実測値より大きくなる。

【００２９】従って、プロット点Ｆ２はこの補正により
新たにプロット点Ｆ２１に移行することになり、両増幅
器４、５はこのプロット点Ｆ２１の各色評価値ｒ、ｂが
零になるように、即ち赤信号の利得を下げて、青信号の
利得を上げるように動作するが、Ｆ２とＦ２１間の差に
ついては利得制御は為されず、これが補正色残りとなり
撮像画面を若干赤っぽい状態に維持する。換言すると、
照度が十分に高い状態で、光源の色温度が２８００Ｋよ
り低い際には、２８００Ｋに相当する白バランス補正が
実行されることになる。

【００３０】また、色温度が２８００Ｋより低い光源下
で、しかも照度が著しく低い場合、ステップＳ５５から
ステップＳ５６に移行し、ステップＳ５６、Ｓ５７にて
閾値ＲＱ２よりも色評価値ｒが大きい場合には、この閾
値ＲＱ２に色評価値ｒが置換されて実測値よりかなり小
さくなり、同様にステップＳ５８、Ｓ５９にて閾値ＢＱ
２よりも色評価値ｂが小さい場合には、この閾値ＢＱ２
に色評価値ｂが置換されて実測値よりかなり大きくな
る。

【００３１】従って、プロット点Ｆ２はこの補正により
新たにプロット点Ｆ２２に移行することになり、両増幅
器４、５はこのプロット点Ｆ２２の各色評価値ｒ、ｂが
零になるように、即ち赤信号の利得を下げて、青信号の
利得を上げるように動作するが、この際の赤信号の利得
の下げ量は前述の高照度の場合より小さく、逆に青信号
の利得の上げ量は高照度の場合より大きくなる。つま
り、Ｆ２とＦ２２間の差については利得制御は為され
ず、これが補正色残りとなり撮像画面を高照度の場合よ
り強く赤っぽい状態に維持する。

【００３２】このように、プロット点がＦ２のように光
源の色温度が２８００Ｋよりも低い状態でも、照度が十
分に高い場合と、低い場合では、色評価値の置換先がＦ
２１、Ｆ２２のように異なり、夫々Ｆ２１、Ｆ２２に対
して白バランス補正用の色信号の利得補正が実行され、
Ｆ２１、Ｆ２２の各々とＦ２との差が利得補正の対象に
ならず、これらが補正色残りとなるが、低照度の場合の
方が補正色残りが多くなり、赤の色信号に対する利得の
抑制量が少なく高照度の場合に比べて意図的に赤信号の
利得を大きく保持でき、低照度であっても十分に赤っぽ
い画面を得ることが可能になる。

【００３３】尚、図３において色温度が２８００Ｋより
低い光源で、色評価値がプロット点Ｆ３に存在する場合
には、照度が十分に大きい場合にはＦ３１に置換され、
低照度の場合にはＦ３２に置換され、この場合にも低照
度での赤信号の利得の抑制量は小さくできることが明ら
かである。

【００３４】尚、低照度判別回路での低照度の閾値であ
る第１閾値Ｐ１は、絞り機構２０が全開状態となっても
十分に暗いと認められる際の輝度評価値であり、予め実
験により設定されている。

【００３５】前記実施例では、ステップＳ５８、Ｓ５
９、Ｓ６２、Ｓ６３のように色評価値ｂについても補正
しているが、本発明は光源が白熱灯あるいはロウソクの
ように色温度が低く、赤っぽい色残りを発生させる際の
対策を前提としているので、特に省略しても問題はな
い。

【００３６】また、前記実施例の評価値補正回路１４、
低照度判別回路１５及び利得制御回路１６、１７を、単
一のマイクロコンピュータ（マイコン）を用いてソフト
ウェア的に処理可能であることはいうまでもなく、この
際のフローチャートは図２と同一で対応できる。

【００３７】

【発明の効果】上述の如く本発明によると、光源の色温
度が著しく低く、しかも照度が著しく低い場合にも、意
図的に補正残りを発生させて画面を赤っぽくさせること
が可能になり、不自然な撮影画面の発生を阻止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例のフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例の色温度座標軸である。

【図４】光源の色温度を説明する図である。

【図５】従来例のブロック図である。。

【符号の説明】

４ Ｒ増幅器 ５ Ｂ増幅器 １１ 積分器 １２ 積分器 １４ 評価値補正回路 １５ 低照度判別回路 １６ 利得制御回路 １７ 利得制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/73

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｒ及びＢ信号の利得を調整する白バランス
   調整装置において、光源の色温度が所定値より低いか否
   かを検出する色温度検出手段と、撮影映像信号の輝度レ
   ベルが閾値を下回る低照度状態か否かを検出する低照度
   検出手段とを備え、色温度が該所定値より低い場合に、
   低照度状態でのＲ信号の利得を非低照度状態より大きく
   することを特徴とする白バランス調整装置。
2. 【請求項２】 撮像映像信号中のＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙの両色
   差信号レベルを夫々Ｒ、Ｂ色評価値として取り出す色評
   価値検出手段と、 Ｒ、Ｂ色評価値が基準値になるように赤及び青の両色信
   号の増幅利得を補正する色信号増幅手段と、 光源の色温度が所定値より低い場合に、Ｒ色評価値を予
   め設定された第１設定値あるいは該第１設定値より小さ
   い第２設定値に置換する色評価値補正手段と、 撮像映像信号の輝度レベルが閾値を下回る低照度状態を
   検出する低照度検出手段とを具備し、 低照度状態では前記色評価値補正手段にてＲ色評価値を
   前記第２設定値に、非低照度状態ではＲ色評価値を第１
   設定値に置換することを特徴とする白バランス調整装
   置。