JPH04170889A - ディジタル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〕 本発明はカラービデオカメラにおけるホワイトバランス
調整をディジタル信号処理で自動的に行なう装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の装置では、撮像素子によって生ずるカメラ信号か
ら照明光源に応じた色温度変化を検出して得られる検出
信号によって、色信号系のＲ（赤）信号、Ｂ（青）信号
の利得を制御してホワイトバランスの自動調整を行なっ
ていた。これは、内部信号測光型といわれるもので、原
理としては一般被写体を撮影することによって得られる
色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを画面全体で平均化した値は一
般被写体の無彩色部分から得られる値にほとんど近似し
ているという事実を基に、上記信号を画面全体で平均化
した値はホワイトバランスが合っていれば零となり、被
写体の照明が変化して色温度が変化すればそれに対応し
て平均値も変化することに着目し、その変化量を検出し
てＲおよびＢの利得制御回路の利得をそれぞれ制御する
ことによりホワイトバランスの自動調整を行っていた。

第１１．１２図に一例を示す。この例では、内部信号測
光型の問題点である、ある物体の色が画面の大部分をし
める場合等に起こる色補正のずれをなくすために、Ｒ及
びＢの利得制御信号がそれぞれ予め定められた範囲内の
値であるかどうかを判別させている。この機能を実現す
るため１判別部にディジタル信号を用いている。この例
の如く、内部の信号処理はディジタル化及び高性能化し
つつある。

なお、上記の例は、特開昭６３−３００６８８号公報に
記載されているものを引用した。

〔発明が解決しようとする課題〕

ビデオカメラ内部の信号処理は小型化等の要求によりす
でにディジタル化の方向にむかっており、前記従来技術
の例にもあったように、ホワイトバランス装置において
もディジタル化が要求されている。しかし、いまだ完全
にディジタル処理化した例はない。また、ディジタル化
するにあたりディジタルの基本的性質である高利得性に
より問題が生じる。この高利得性による問題とは、アナ
ログ処理の場合は有限利得のため制御中心に合うときに
色温度の高い方から合わせる場合はやや高いところで、
また色温度の低い方から合わせる場合はやや低いところ
で制御が止まり自然な感じであったのに対し、ディジタ
ルの場合は制御中心にきっちり合ってしまい、かえって
不自然な感じとなってしまうことである。

よって本発明の目的は、ホワイトバランス装置の完全デ
ィジタル処理化により、引き起こされる上記間層点の解
決、及び高性能・高機能の実現である。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、撮像素子出力より生成した
ディジタルの色差信号から、色温度を測定し基準色温度
より高いか低いかを検出するのに書き換え可能な設定値
を持った検出部により検出信号を出力する手段と、該検
出信号に応じたホワイトバランスに調整するための利得
信号を書き換え可能な設定値を持った利得生成部により
ディジタル信号で出力する手段と、該利得信号をＲ信号
、Ｂ信号、Ｇ信号に利得係数として乗算し、ホワイトバ
ランス調整を制御する手段とによって構成する。

上記ディジタルによる問題を解決するため、オフセット
というものを設ける。これは、色温度を検出する中心（
ホワイトバランスの制御中心）を表し、外部より書き換
えることができるものである。

〔作用〕

前記技術手段において、第１の技術手段は入力したディ
ジタルの色差信号又は色信号を外部より書き換え可能な
、制御中心を表わすオフセット値と、色領域範囲とによ
って自検呂して、検出結果を加算、平均化する。該平均
化した信号はホワイトバランスが合っていれば零であり
、色温度の変化に対応して変化するので、これにより色
温度を検出して、書き換え可能な基準色温度より高いか
低いかを判別してディジタルの検出信号として出力する
。撮影状況が変化しても、書き換えが可能な設定値を持
っているため対応でき誤動作することがない。

また、第２の技術手段はマイコンを用いて、入力信号の
色温度が書き換え可能な基準色温度よりも高いと判断し
た検出信号が入力した場合、Ｒ信号に対する利得を上げ
、一方、Ｂ信号に対する利得を下げるように動作し、ま
た入力信号の色温度が書き換え可能な基準色温度よりも
低いと判断した検出信号が入力した場合、今度は逆にＲ
信号に対する利得を下げ、一方Ｂ信号に対する利得を上
げるように動作して基準色温度に近づくようにディジタ
ルの利得信号を演算により求めて出力する。

マイコンを用いるため、利得信号の変化速度を変えたり
できるので、適応制御に向いている。

次に第３の技術手段は、該マイコンからのディジタルの
利得信号をＲ信号、Ｂ信号、Ｇ信号に利得係数として乗
算する。それにより、ホワイトバランスをとる。

前記３つの技術手段は制御ループを構成しており無彩色
領域において常に基準色温度の状態すなわちＲ−Ｙ二０
１Ｂ−’Ｙ’Ｏとなるように動作し。

その結果自動でホワイトバランス調整が可能となる。そ
して、制御の中心（オフセット）を変化させることがで
きるため、ホワイトバランスの制御中心を本来の中心位
置からずらすことができる。

また、マイコン等により上記各種内部設定値を書き換え
ることができる。

〔実施例〕

以下１本発明の第１の実施例を第１図により説明する。

第１図はディジタルホワイトバランス装置の基本的構成
を示すブロック図で、撮像素子５と、撮像素子５の出力
をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ６と、Ａ
／Ｄコンバータ６のディジタル信号出力よりＲ，Ｇ、Ｂ
及び輝度信号Ｙを出力するＹ−Ｃ分離フィルタ回路７と
、上記Ｒ，Ｇ、Ｂ信号それぞれを増幅する可変利得増幅
回路２と、増幅されたＲ、Ｇ、Ｂより色差信号及び輝度
信号Ｙ及びホワテトバランス用輝度信号Ｙ′を出力する
Ｙ−Ｃプロセス回路３と、輝度信号Ｙまたはホワイトバ
ランス用輝度信号Ｙ′を入力して輝度レベル信号を出力
する輝度レベル判別回路４と、輝度レベル信号と色差信
号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙより色温度を検出するホワイトバラン
ス検出回路１と、検出された色温度信号よりＲ信号、Ｂ
信号、Ｇ信号の利得を生成するマイコン１２とから構成
されている。以下、その動作について説明する。

撮像素子５より出力される画像信号は、Ａ／Ｄコンバー
タ６によりディジタル化され、Ｙ−〇分離フィルタ回路
７に入力され、輝度信号Ｙと、ＲｌＢ、Ｇ信号が生成さ
れる。これら４つの信号は、Ｙ−Ｃプロセス回路３に入
力され、輝度信号Ｙと、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとホワ
イトバランス用輝度信号Ｙ′が出力される。該色差信号
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、及び輝度信号Ｙまたはホワイトバラン
ス用輝度信号Ｙ′はホワイトバランス検出回路１に入力
され、色温度を検出し検出信号をマイコン１２に出力す
る。マイコン１２は、内蔵されたプログラムにより演算
を行ない、必要に応じてホワイトバランス検出回路１の
内部設定を変更して、Ｒ，Ｂ、Ｇ信号の利得信号を生成
、可変利得増幅回路２に入力してホワイトバランス調整
を行なう。上記動作を基本動作として以下の実施例につ
いて説明する。

第２の実施例について第２．３図により説明する。第２
図は、第１図のホワイトバランス検出回路１の一例であ
る。軸変換回路８と、オフセットレベル比較回路９と、
色温度検出回路１０と、アップダウンカウンタ１１とか
ら構成されている。以下その動作を説明する。

色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを入力信号として、軸変換回路
８で色温度検出用の信号例えばＲ−Ｂ信号等を生成しオ
フセットレベル比較回路９に入力する。

ある色相範囲で検出された信号は、ホワイトバランスの
制御軸中心である色差信号Ｒ−Ｙ＝○、Ｂ−Ｙ＝Ｏに向
かって制御されるが、ディジタル制御による高利得性の
ため、制御中心に完全に合ってしまい、不自然な色あい
になってしまうことがある。このとき、制御軸中心自体
をずらすことにより、自然な色あいにすることができる
。上記オフセットレベル比較回路９は、このような動作
を行なう。ここで、第３図は、ベクトルスコープ上で見
た動作を示す。さて、制御中心補正されたデータは色温
度検出回路１０に入力され、アップダウンカウンタ１１
にカウントを行なうか行なわないかと、入力値がオフセ
ット値より大きければアップカウント、入力値がオフセ
ット値より小さければダウンカウントというデータとし
て出力する。上記アップダウンカウンタ１１により、色
差信号は平均値化され、マイコン１２に送られて上記制
御中心オフセット値の可変と、Ｒ，Ｂ、Ｇ信号の利得制
御信号の生成を行ない、前記利得制御信号によりＲ，Ｂ
、Ｇの可変利得増幅回路２を制御してホワイトバランス
を調整する。マイコン１２でオフセット値を設定するた
め、適応制御が容易に行なえる。

続いて第４．５，６図に第３の実施例を示す。

第一４図は、第２図同様、第１図のホワイトバランス検
出回路１の一例で、軸変換回路８と色領域検出回路１３
とから構成されている。

以下動作を説明すると、色差信号を軸変換回路８で軸変
換（Ｒ−Ｂ等）し、色領域検出回路１３に入力する。第
５図のようにＲ−Ｂ軸、Ｒ＋Ｂ−２Ｙ軸とをとり、それ
ぞれの軸に対してｈｉｇｈレベル。

１、ｏｔｉレベルを設定し、この範囲内では検出をして
、この範囲外では白ではないとみなして検出しないよう
にする。この検出信号を、第２図のアップダウンカウン
タ１１等のような装置により平均値化して、マイコン１
２に入力する。第２の実施例同様マイコン１２で色領域
の設定が行なわれるため、色温度変化、画面大部分が有
彩色の場合等に応じて適応制御が容易に実現できる。第
４図に示す回路構成の別な一例を、第６図に示す。これ
は、範囲の設定をＲ−Ｈに対して２ケ所ではなく６ケ所
とした例で、全部で１２ケ所の領域に分割して領域ごと
に別々の、制御速度等のパラメータを設定して動作させ
ることにより、制御を高速化できる。

第７図は、第４の実施例で、前記第２、第３の実施例と
同様節１の実施例のホワイトバランス検出回路１の一例
で、軸変換回路８と、画面領域分割検呂回路１４と領域
切替回路１５という構成である。

以下その動作を説明する。色差信号を入力し、軸変換回
路８で軸変換して画面領域分割検出回路１４に入力、領
域切替回路１５からの領域切替信号により画面上での領
域ごとに検出、平均値化を行なう。

平均値化された領域ごとの検出信号は、マイコン１２に
送られ、マイコン１２はホワイトバランス調整用信号で
あるＲ、Ｂ、Ｇの利得制御信号と、領域設定信号を生成
する。領域設定信号は領域切替回路１５に入力、ここで
Ｈ方向クロック（水平方向クロック）をカウントして領
域設定値と比較し、領域切替信号を生成する。これによ
り、被写体を判別して背景の影響を減じた重点的な制御
となる第８図は、画面領域の分割の例で、（、）は空・
海等を撮影するのに対応させた場合、（ｂ）は画面中心
に被写体がある場合、（ｃ）は画面上で均等に分割して
領域ごとに重み付けをする等の場合。

（ｄ）は画面中心に被写体があるときの別の分割を行な
った場合である。

第９図は第５の実施例で、軸変換回路８と、Ｙ（輝度）
レベル補正回路１６とから構成され、以下その動作を説
明する。色差信号を入力し軸変換回路８で軸変換してＹ
レベル補正回路１６に入力する。

一方、第１図の輝度レベル判別回路４により生成される
輝度レベル信号ＹＬもＹレベル補正回路１６に入力、Ｙ
Ｌ倍信号マイコン１２より設定された上限値以上及び下
限値以下の場合は色温度検出をしない。マイコン１２で
は、検出値を読みとり、それに応じたＲ、Ｂ、Ｇ利得制
御信号及びＹレベルの上限、下限値を出力する。本実施
例によれば、白とみなせる輝度の高いところや、色の判
別のつきにくい輝度の低いところを検出せずにカウント
するのでより正確なホワイトバランス調整となる。

第１０図は、第６の実施例で色差信号可変利得増幅回路
１７と、軸変換回路８と、色温度検出回路１０と、アッ
プダウンカウンタ１１とから構成され、以下その動作を
説明する。色差信号を入力、可変利得増幅回路１７でそ
れぞれ設定された利得で増幅し、軸変換回路８で軸を変
換して色温度検出回路１０に入力する６色温度検出回路
１０で検出された信号によりアップダウンカウンタ１１
が２軸別々にカウント動作を行なう。カウント結果をマ
イコン１２に入力、マイコン１２はカウント結果よりＲ
，Ｂ、Ｇの利得制御信号と、前記可変利得増幅回路１７
に送るための色差信号利得制御信号を演算、生成する。

本実施例によれば、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙにそれぞれ
可変利得制御回路１７を設けることにより、制御軸の傾
きを変化させられることとなり、ホワイトバランスの制
御中心より遠いか近いか又色差信号の値がプラス側かマ
イナス側か等によってホワイトバランスの制御方向を変
えることができ、より正確な制御となる。なお、上記各
実施例の様々な組合せもあり得る。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので以下
に記載されるような効果を奏する。

ホワイトバランス制御回路の全ディジタル化により前記
実施例の様にマイコンとの組み合せ等で容易に適用制御
が可能となる。また、ホワイトバランス制御中心（オフ
セット）を変化させることにより、ディジタルの高利得
という性質で起こる制御中心からのずれのなさを解消す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体の構成図、第２図、第３図は本発
明の一実施例を示すブロック構成図及びベクトル図、第
４図、第５図、第６図は本発明の一実施例の色領域検出
のブロック図及びベクトルは本発明の一実施例の輝度レ
ベル補正のブロック図、第１０図は本発明の一実施例の
制御軸可変のブロック図、第１１図、第１２図は従来例
の全体構成図及びホワイトバランス検出部のブロック図
である。 １・・・ホワイトバランス検出回路、２・・・可変利得
増幅器、３・・・Ｙ−〇プロセス回路、４・・・輝度レ
ベル判別回路、５・・・撮像素子、６・・・Ａ／Ｄコン
バータ、７・・・ディジタル信号処理回路、８・・・軸
変換回路、９・・・オフセットレベル比較回路、１０・
・・色温度検出回路、１１・・・アップダウンカウンタ
、１２・・・マイコン、１３・色領域検出回路、１４・
・・画面領域分割検出回路、１５・・・領域切替回路、
１６・Ｙ（輝度）レベル補正回路、１７・色差信号可変
利得増幅回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディジタル化した色差信号から照明光源に応じた色
   信号を、外部より書換可能な検出条件によって検出する
   ホワイトバランス検出手段（１）と； 上記ホワイトバランス検出手段より出力される色温度信
   号が、基準色温度より高いか低いかによって赤（Ｒ）信
   号、青（Ｂ）信号、緑（Ｇ）信号の利得を制御するディ
   ジタル利得制御信号を生成し、また上記検出手段の検出
   条件を状況に応じて書換えるマイコン（１２）と； マイコン（１２）より出力されるディジタル利得制御信
   号をＲ信号、Ｂ信号、Ｇ信号に利得係数として乗算する
   ことで、利得の増減を行なうディジタル可変利得増幅手
   段（２）と； 該利得を調整したＲ信号、Ｂ信号、Ｇ信号を演算処理し
   て２つのディジタルの色差信号Ｒ−ＹとＢ−Ｙを生成す
   るマトリクス回路（３）と；により成ることを特徴とす
   るディジタルホワイトバランス装置。 ２、前記ホワイトバランス検出手段（１）が、前記マト
   リクス回路（３）から出力される色差信号を入力し、加
   減算回路によってホワイトバランス検出用信号（Ｒ＋Ｂ
   −２Ｙ）と（Ｒ−Ｂ）を出力する軸変換手段（８）と； 軸変換手段（８）より出力される該検出用信号と、外部
   より設定されるホワイトバランス調整中心値（オフセッ
   ト値）とを比較、比較した結果を示す検出信号を出力す
   る（レベル）比較手段（９）と； により成ることを特徴とする請求項１記載のホワイトバ
   ランス装置。 ３、前記ホワイトバランス検出手段（１）が、前記請求
   項２に記載の軸変換手段（８）と； 軸変換手段（８）より供給される該検出用信号と、外部
   より設定可能な検出する色の範囲を決める色領域設定値
   とを比較して、比較した結果である色領域検出信号を出
   力する色領域検出手段（１１）と； により成ることを特徴とする請求項１記載のホワイトバ
   ランス装置。 ４、前記ホワイトバランス検出手段（１）が、前記請求
   項２に記載の軸変換手段（８）と； 軸変換手段（８）より出力される該検出用信号を入力し
   、画面上に設定した領域ごとに検出を行い、領域ごとの
   検出結果を出力する画面領域分割検出手段（１４）と； Ｈ（水平）方向の周期パルスを数えて外部より設定され
   る画像領域設定値と比較して画面領域を切替える信号を
   画面領域分割検出手段（１４）に出力する領域切替手段
   （１５）と； により成ることを特徴とする請求項１記載のホワイトバ
   ランス装置。 ５、前記ホワイトバランス検出手段（１１）が、前記請
   求項２に記載の軸変換手段（８）と；軸変換手段（８）
   より出力される該検出用信号を入力し、前記請求項１に
   記載のマトリクス回路（３）より出力可能な輝度レベル
   Ｙ’（色差生成マトリクスのため輝度信号も出力可）と
   外部より設定される輝度レベル値とを比較して、輝度レ
   ベルが設定値の範囲内のときだけ検出を行い検出信号を
   出力する輝度（Ｙ）レベル補正手段（１０）と； により成ることを特徴とする請求項１記載のホワイトバ
   ランス装置。 ６、前記ホワイトバランス検出手段（１）が、前記マト
   リクス回路（３）から出力される２つの色差信号Ｒ−Ｙ
   、Ｂ−Ｙを外部より設定される色差利得制御信号に応じ
   て増幅する可変利得増幅手段（１５）と； 可変利得増幅手段（１５）より出力される利得制御され
   た色差信号を入力する前記請求項２に記載の軸変換手段
   （８）と； 軸変換手段（８）より出力される該検出用信号を入力し
   て検出信号を出力する色温度検出手段（１６）と； により成ることを特徴とする請求項１記載のホワイトバ
   ランス装置。