JPH0226193A - ホワイトバランス制御回路 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、カラーテレビジョンカメラに用いられるホ
ワイトバランス制御回路に関する。

（従来の技術） 自動色温度追尾システム、いわゆるフルオートホワイト
バランス制御システムは、家庭用カラービデオカメラに
おける重要な機能の１つである。

カラーテレビジョンカメラにおいては、白色被写体を撮
像したときにその色再現が自らしく見えるようにホワイ
トバランス制御システムが設けられている。

ホワイトバランス制御システムには大きく分けて外部色
温度センサ一方式と、撮像した映像信号から色温度を判
定する内ｉ’ｌ１１方式とがある。各方式とも利点と欠
点を合せ持つが、本発明は内ａ１１方式に属するのでそ
の方式について以下説明する。

内４−１方式は、撮像した映像信号を用いてホワイトバ
ランスを判定して制御信号を作り、バランス調整を行な
っている。この方式は、外部色温度センサ一方式に比べ
て、より正確なホワイトバランスを？すられるとともに
安定性の向上が期待できる。

またセンサーを設ける必要がないのでカメラヘッド部の
超小形化を図り易いなど多くの利点を有する。しかしな
がら、映像信号の内容によってホワイトバランスが変化
しやすいという最大の欠点がある。

一般に、内１Ｉ１１方式は撮像して得た映像信号から白
被写体に相当する部分の信号のみを抽出して、この信号
からホワイトバランスを判定してバランスを調整するこ
とが望ましい。しかし、時系列的に変化する映像信号か
ら白被写体に相当する部分の信号のみを抽出することは
困難な技術である。

また色温度を直接判定することができないために橙色系
から青色系の断続的な色温度変化を伴う白被写体部分を
正確に判定して抽出することは困難である。このために
、全画面を平均化すれば白を中心に分散化すると言う考
え方がズームアツプ機能の無い単焦点レンズを用いた簡
易形ビデオカメラで採用されていた。しかし、単色光部
分をクローズアップ撮像した場合は、やはり色変化が激
しく、これを避けるためには白被写体部分に相当する信
号を判断するためのアルゴリズムが必要になる。

その−手法として、白被写体部分の色温度軌跡に相当す
る部分の信号のみを抽出して、その信号を用いてホワイ
トバランスを制御するという巾検出フルオートフォーカ
スバランス制御方式が提案されている（特公昭６０−２
２９５２号公報参照）。以下、この方式について説明す
る。

この方式は、同じ色の被写体に対して朋るさのみが変化
した場合には、ビデオカメラの色情報としての色差信号
と、明暗を区別する輝度信号とはほぼ比例するという考
えから、色差信号レベルを輝度信号レベルで除算した値
は、明るさに関係無く色を表わす尺度となり得るので、
この色を表わす尺度から白被写体の色温度変化に相当す
る信号を抽出してホワイトバランスを制御する方式であ
る。

第４図は、縦軸に（Ｒ−Ｙ）／Ｙ、横軸に（Ｒ−Ｙ）／
Ｙを取り、２次元座標上にカラーパーの各色光の示す位
置が照明光の変化によって動く軌跡をプロットしたもの
である。

なお、Ｙは輝度信号、（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）は色差信
号、Ｍｇはマゼンタ、ＹｅはイエローＣｙはシアン、Ｇ
はグリーン、Ｗはホワイトである。第４図では、４５０
０にで白がホワイトバランスの取れた状態となるように
正規化している。

この座標から、白被写体の色温度変化に相当する範囲の
信号を設定（斜線で示す領域）して、その領域の信号を
条件判定して取出し、これを用いてホワイトバランスを
判断し調整するようにすれば、高彩度の被写体の影響を
なくし、より正確なホワイトバランス制御を行なうこと
ができる。

巾検出のための演算と条件判断は以下のように行なうこ
とができる。

１（Ｒ−Ｙ）／Ｙ　ｌ　＞　ａ　　　　　　　　　　　
　　・・・（１）１（Ｂ−Ｙ）／Ｙ　ｌ＞ｂ　　　　　
　　　　　　　　・・・（２）（１／ｂ）Ｘｉ（Ｒ−Ｙ
）／Ｙｌ＋（１／ａ）Ｘｉ（Ｂ−Ｙ）／Ｙｌ＞１　　−
Ｃ３＞（１／ｅ）Ｘ　１（Ｒ−Ｙ）／Ｙｌ　＋（１／ｄ
）Ｘ　１（Ｂ−Ｙ）／マ）〉１　　・・・（４）上記の
（１）〜（４）式を書き直すと、（１／ａ）　（Ｂ−Ｙ
）　＞Ｙ　　　　　　　　　　　　−（ｌａ）（１／ｂ
）　（Ｒ−Ｙ）　＞Ｙ　　　　　　　　　　　　−（２
ａ）（１／ｂ）　（Ｒ−Ｙ）　＋（１／ａ）　（Ｂ−Ｙ
）　＞Ｙ　　　　　　−（３ａ）（１／ｃ）　（Ｒ−Ｙ
）　＋　（１／ｄ）　（Ｂ　−Ｙ）　＜Ｙ　　　　　　
　　　−（４ａ）上記の（ｌａ）〜（４ａ）式が全て成
立つ領域が巾検出領域となり、簡単な比較回路に該領域
を検出することができる。第４図では上記式（ｌａ）〜
（４ａ）に対応する部分を境界線として示している。

第５図は、上記した白領域の信号を検出して取出しホワ
イトバランス制御を自動的に行なう従来の制御回路であ
る。

カラービデオカメラから得られたＲ信号、Ｂ信号はそれ
ぞれ利得制御増幅器１１．１２を介してそれぞれ減算器
１３．１４に供給される。減算器１３．１４にはカラー
ビデオカメラで得られたＹ信号が供給されている。よっ
て減算器１３，１．４からは色差信号情報である。（Ｒ
−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）信号が得られる。この（Ｒ−Ｙ）、
（Ｂ−Ｙ）信号及びＹ信号は、白領域検出回路１５に供
給される。白領域検出回路１５は、上述した（ｌａ）〜
（４ａ）式に基づく演算を行ない、白被写体に相当する
信号を判定し、判定信号を得ることができる。

一方、先の（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）信号はそれぞれクラ
ンプ回路１６．１８に供給される。またクランプ回路１
７からは基準レベルの信号が出力されている。ここで、
クランプ回路１６，１７゜１８の出力はそれぞれゲート
回路１９．２０゜２１を介して低域フィルタ（ＬＰＦ）
２２，２３゜２４に供給され平滑化される。

低域フィルタ２２の出力と低域フィルタ２３の出力とは
、比較器２５で比較され、また低域フィルタ２３と低域
フィルタ２４の出力とは比較器２６で比較される。比較
器２５．２６の出ノＪはそれぞれアップダウンカウンタ
２７．２８の制御端子に供給されれカウント方向を制御
する。アップダウンカウンタ２７．２８のカウント出力
は、デジタルアナログ変換器２９．３０でそれぞれアナ
ログ信号に変換される。各アナログ信号は、増幅器３１
．３２を介してそれぞれ対応する利得制御増幅器１１．
１２の制御端子に供給される。

これにより、第４図の斜線の領域の信号、つまり色情報
としての（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）信号は、それぞれ基準
のレベルと一致するように制御され、白被写体信号に関
して、ホワイトバランスが取られる。

（発明が解決しようとする課題） 上記したホワイトバランス制御回路によると、その目標
とするところの巾検出領域が狭ければ狭い程、より正確
なホワイトバランス制御が可能である。しかし、このこ
とは同時に特殊な撮像条件で用いられた場合に誤制御を
行なうという危険性を増大させることになる。

即ち、カメラの電源投入後、−度でも白被写体に相当す
る信号を検出して通常のホワイトバランス制御動作が得
られていれば、以後、白検出領域外の色を撮像した場合
でも正確な色再現性を保つことができる。しかし電源投
入後、白検出領域外の被写体を撮像しつづけ、−度も白
被写体に相当する信号を検出できなかった場合は、何時
までも適正なホワイトバランス制御が得られないとう結
果を招く。

ホワイトバランス制御が行われなかった場合の現象の一
例を第６図に示す。例えば夕暮れ時等の特殊な条件で色
温度が非常に高い（１００００に以上）とき、赤（Ｒ）
系あるいは緑（Ｇ）系の色を撮像し続け、初期状態のま
まホワイトバランスを追尾させた場合、第６図のＲ’ｄ
　、Ｇ　ｖの位置のバランス状態となり、再生画は極端
に青味をおびた色として再現され不自然となる。

そこでこの発明は、自動ホワイトバランス制御によると
正確なバランス制御が得られる点を生かして、特殊な撮
像条件のもと、特に電源投入後で白被写体を撮像するチ
ャンスが無いような場合、不自然なホワイトバランス状
態となるのを防止することができるホワイトバランス制
御回路を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、カラービデオカメラ装置の複数種の色光に
対応する色情報が供給されるゲート部と、このゲート部
を通過した信号を用いてホワイトバランス制御用の制御
信号を得る手段とを具備したホワイトバランス制御回路
において、前記色情報から目標とする色温度制御に必要
な白色被写体の色情報を判定し第１の判定信号を得る第
１の手段と、前記第１の手段からの前記第１の判定信号
に応答して白色被写体の色情報が検出されたことを記憶
保持する第２の手段と、前記第１の手段からの第１の判
定信号が無い場合に８色部度制御の条件を緩和する第２
の判定信号を得る第３の手段と、前記第３の手段からの
第２の判定信号及び前記第１の手段からの第１の判定信
号を供給することができ、電源投入後に前記第１の判定
信号が得られるまでは前記第２の判定信号を前記ゲート
回路の制御信号として用い、最初に前記第１の判定信号
が得られると以後は第１の判定信号を該ゲート回路の制
御信号として用いる第４の手段とを備えるものである。

（作用） 上記の手段により、例えば電源投入の後、白被写体に相
当する信号を検出するチャンスが無くても色温度制御の
条件を緩和する第２の判定信号を得ることができ、この
第２の判定信号によりゲート回路が制御されてホワイト
バランス制御信号を得ることができるので、極端に不自
然なカラー画像を得ることは無い。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例である。ホワイトバランス
を制御するために利得制御増幅器１１゜１２に対してホ
ワイトバランス制御信号を与える方式は、従来のものと
変わりは無い。第１図の回路が従来のものと異なる点は
、白領域検出回路１５の検出出力を処理する条件適応回
路１００が設けられ、この条件適用回路１００からの制
御信号がゲート回路１９，２０．２１を制御するように
構成している点である。他の部分は基本的には、第５図
の回路と同じであるから第５図と同一符号を付して示す
。

また、第５図の回路と異なる点は、比較器２６に供給す
る信号の組合わせが異なり、比較器２６には低域フィル
タ２２と２４の出力が供給される。

このように接続した理由については後述する。

条件適応回路１００は、白領域検出回路１５の出力が供
給されるフリップフロップ５０とノア回路５４を有する
。フリップフロップ５０は、ノア回路５１と５２から構
成されその出力は、ノア回路５３の一方の入力部に接続
される。このノア回路５３の他方の入力部には、例えば
ブランキングパルスＢＬが供給される。

以下、条件適応回路１００の動作を説明する。

今、白領域検出回路１５の出力は、第４図の斜線の領域
内に相当する信号を検出したときはハイレベルとなり、
その他の場合はローレベルになるものとする。また、ブ
ランキングパルスＢＬは、ブランキング期間でハイレベ
ル、その他の期間（走査期間）はローレベルになるもの
とする。

ビデオカメラに電源が投入され、白領域検出回路１５の
出力が白被写体に相当する信号を検出できずに、その出
力がローレベルであるとすると、フリップフロップ５０
は反転せずに、ノア回路５２の出力はローレベルを維持
する。従って、この状態では、ノア回路５３の出力は、
走査期間はハイレベルであるが、ブランキング期間があ
る毎に、ローレベルになるパルス出力となる。よって、
ノア回路５４の出力は、ブランキング期間にハイレベル
となり、その他の走査期間ではローレベルとなる。ここ
で、ゲート回路１９，２０．２１は、その制御端子にロ
ーレベルの制御信号が供給された時に入力を出力するよ
うに設定されている。

従って、電源投入の後、白領域検出回路１５が白被写体
に相当する信号を検出しない間は、走査線期間の全ての
色差信号がホワイトバランス制御信号を得るための情報
として用いられることになる。つまりこの状態は、白検
出領域を緩和していることになる。

次に、白領域の信号が検出されると、白領域検出回路１
５の出力は、ハイレベルになるためにフリップフロップ
５０が反転し、ノア回路５２の出力がハイレベルになる
。よってノア回路５３の出力は常にローレベルを維持す
る。この結果、ノア回路５４は、ブランキングパルスＢ
Ｌには応答せずに、以降は、白領域検出回路１５からの
出力に応答することになる。つまり、ノア回路５４の出
力は、通常はハイレベルを維持し、白領域検出回路１５
が白被写体に相当する信号を検出したときに得られるハ
イレベルの出力に応答して、ゲート回路１９，２０．２
１を導通状態に制御することになる。つまりこの状態で
は、白被写体に相当する信号のみを用いてホワイトバラ
ンス制御信号を得ることができ、精度の高いホワイトバ
ランス制御を行なうことになる。

上記の実施例において、条件適応回路１００は、ハード
ウェアによりノア回路を用いて構成しているが、要は入
力する信号の状態を判定し、最終的にゲート回路を制御
するための信号を得ればよいのであるから、各種の論理
回路あるいはソフトウェアによる判定手段であってもよ
い。

ところで、電源投入の後、最初の白被写体に相当する信
号が得られない場合は、上記のように走査期間の全ての
色差信号がホワイトバランス制御信号を得るために用い
られるが、このときに、単色を撮像しても全て白になら
ないように制御信号に制限を与える必要がある。

この制限のために、本実施例では、比較器２６に（Ｒ−
Ｙ）信号情報と（Ｂ−Ｙ）信号情報とを入力して比較し
ている。この系統による制御ループは、Ｒ−Ｂとなるよ
うに制御動作を得る。一方、比較器２５の系統はＲ−Ｙ
となるような制御動作を得る。よって全体ではＹ−Ｒ−
Ｂとなるホワイトバランス状態となる。

このような制御を行なうと、第２図に示すようにＲ−Ｂ
となる制御動作は、はぼ白の色温度変化軌跡に沿った領
域で得られ、Ｒ−Ｙとなる制御動作は蛍光燈などの色温
度偏差を補正する効果を得ることができる。

上記の回路において、先に述べた式のａ、ｂ。

ｃ、ｄ（白領域検出回路１５内部）を選択し、３０００
に〜６０００ｋまでの追尾制限をおこなわせると、第２
図の斜線の領域の対応信号が白に相当する信号に調整さ
れ、他の色の色相およぼ彩度変化を緩和することができ
る。つまり、走査期間の全ての色差信号を一時的に用い
てホワイトバランス制御を行なっても、本来臼と異なる
色の信号に対して悪影響を与えることは無い。

第３図はこの発明の他の実施例であり、白領域検出回路
１５及び条件適応回路１００の他の例を示している。

先の実施例の白領域検出回路１５は、先に示した式（ｌ
ａ）〜（４ａ）の全てが成立したときに１つの出力端子
からハイレベル出力が得られ、これが条件適応回路１０
０に供給されたが、この実施例は、式（１ａ）と（２ａ
）の両方が成立したときにハイレベル出力を得る端子１
５ａと、式（３ａ）と（４ａ）との両方が成立したとき
にハイレベル出力を得る端子１５ｂとを設けている。端
子１５ａは、アンド回路１０１の一方の端子に接続され
、出力端子１５ｂはアンド回路１０１の他方の端子と、
アンド回路１０２の一方の端子に接続される。アンド回
路１０２の他方の端子には、ノア回路１０３の出力が供
給される。このノア回路１０３は、フリップフロップ１
０４の出力がローレベルであれば、通常はハイレベルを
維持してブランキングパルスＢＬが人力したときにのみ
ローレベルとなるパルスを出力する。しかしフリップフ
ロップ１０４の出力がハイレベルのときは、ナンド回路
１０３の出力は常にローレベルを維持する。

ナンド回路１０２の出力はノア回路１０７の一方に供給
される。またノア回路１０１の出力は、アンド回路１０
６の一方に供給されるとともに、積分器１０８を介して
比較器１０９の一方に供給される。比較器１０９は、積
分器１０８の出力が、基準電圧１１０を越えるとフリッ
プフロップ１０４を反転させてフリップフロップ１０４
の出力をハイレベルにすることができる。

フリップフロップ１０４の出力は、アンド回路１０６の
他方の入力にも供給されており、このアンド回路１０６
の出力はノア回路１０７の他方の入力に供給される。

上記の条件適応回路１００によると、先ず電源投入の後
の白被写体検出領域が、第４図の境界（ｌａ）、（２ａ
）で制限されるのを解除し、色温度変化軌跡方向に限定
することができる。つまり、電源投入の後で、フリップ
フロップ１０４の出力がローレベルの状態で、（３ａ）
、（４ａ）式が成立すれば、アンド回路１０２は、走査
期間ではハイレベルの出力を得る。これにより、ナンド
回路１０７からは、走査期間にローレベルとなる制御信
号が得られ、ゲート回路は、走査期間の全ての色差信号
を通過させることになる。よって、白被写体に相当する
信号の検出領域が先の実施例よりも限定緩和された状態
となる。このときは、第４図の境界（３ａ）、（４ａ）
で囲まれる範囲の信号を用いたホワイトバランス制御が
行われるが、この制御の状況下では色温度を推測するの
に困難なマゼンタあるいはグリーン方向の被写体に相当
する信号はホワイトバランス制御を行なうための情報と
しては採用されないことになり、制御バランスの質を向
上できる。

次に（１ａ）、（２ａ）式が成立すると、アンド回路１
０１の出力がハイレベルになる。ここで、フリップフロ
ップ１０４は直ぐには反転されず、積分器１０８の出力
レベルが充分になるまで待機する。

このことは、白被写体に相当する信号がホワイトバラン
スを取るのに充分な回前られるまでは、安全のために高
精度の制御を待つことを意味する。

フリップフロップ１０４が反転すると、アンド回路１０
６の出力がハイレベルとなり、ノア回路１０７の出力が
ローレベル、つまりゲート回路を導通させる制御信号と
なる。この状態では、第４図の各境界（ｌａ）〜（４ａ
）で囲まれる領域の信号がホワイトバランス制御信号と
して用いられる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、自動ホワイトバ
ランス制御によると正確なバランス制御が１りられる点
を生かして、特殊な撮像条件のもと、特に電源投入後で
白被写体を撮像するチャンスが無いような場合、不自然
なホワイトバランス状態となるのを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は、
第１図の回路による白被写体相当信号の検出領域を説明
するための図、第３図はこの発明の他の実施例を示す回
路図、第４図は色温度軌跡の説明図、第５図は従来のホ
ワイトバランス制御回路を示す図、第６図は第５図の回
路の問題点を説明するために示した色温度軌跡の説明図
である。 １１．１２・・・利得制御増幅器、１３．１４・・・減
算器、１５・・・・・・白領域検出回路、１６，１７゜
１８・・・クランプ回路、１９，２０．２１・・・ゲー
ト回路、２２．２３．２４・・・低域フィルタ、２５．
２６・・・比較器、２７．２８・・・アップダウンカウ
ンタ、２９．３０・・・デジタルアナログ変換器、３１
．３２・・・増幅器、１００・・・条件適応回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 カラービデオカメラ装置の複数種の色光に対応する色情
   報が供給されるゲート部と、このゲート部を通過した信
   号を用いてホワイトバランス制御用の制御信号を得る手
   段とを具備したホワイトバランス制御回路において、 前記色情報から目標とする色温度制御に必要な白色被写
   体の色情報を判定し第１の判定信号を得る第１の手段と
   、 前記第１の手段からの前記第１の判定信号に応答して白
   色被写体の色情報が検出されたことを記憶保持する第２
   の手段と、 前記第１の手段からの第１の判定信号が無い場合に、色
   温度制御の条件を緩和する第２の判定信号を得る第３の
   手段と、 前記第３の手段からの第２の判定信号及び前記第１の手
   段からの第１の判定信号を供給することができ、電源投
   入後に前記第１の判定信号が得られるまでは前記第２の
   判定信号を前記ゲート回路の制御信号として用い、最初
   に前記第１の判定信号が得られると以後は第１の判定信
   号を該ゲート回路の制御信号として用いる第４の手段と
   を具備したことを特徴とするホワイトバランス制御回路
   。